В конце прошлого года компания AMD представила первую видеокарту нового поколения — Radeon HD 7970. Сейчас расскажем, что же такого придумала AMD и насколько новое поколение быстрее своих предшественников.

Смена курса

Первая новость: в Radeon больше не используется архитектура VLIW ( Very Long Instruction Word ). На смену ей пришла GCN ( Graphics Core Next ), на которой и построена свежая серия чипов под кодовым названием Tahiti.

От старых наработок отказались по очень простой причине. Дело в том, что основу прошлых графических чипов составляли SIMD -блоки. В последней версии VLIW4 каждый такой набор включал 16 потоковых процессоров, а те, в свою очередь, состояли из четырех ALU. Все кристаллы внутри SIMD-модуля исполняли одну и ту же инструкцию длиной до четырех скалярных операций, но при этом использовали разные данные. Для графических вычислений такой подход был оправдан: операции отлично распараллеливались, а порядок их исполнения легко предсказывался — и функции планировщика перекладывали на компилятор. Однако для проведения общих расчетов силами графического ядра (GPGPU) архитектура VLIW оказывалась неэффективной — обилие ветвлений приводило к резкой потери производительности. А это значило, что AMD фактически отдавала NVIDIA б о льшую часть рынка рабочих и серверных компьютеров.

В случае с GCN графическое ядро собирается из блоков Compute Unit , включающих в себя планировщик и четыре векторных модуля по 16 ALU в каждом. Инструкции на эти модули подаются в виде специальных массивов, очередность исполнения которых определяется планировщиком — у него есть доступ сразу к 32 наборам данных, так что даже при обилии ветвлений ему есть где развернуться. Кроме того, Compute Unit содержит отдельный скалярный модуль для обработки разовых операций, не нуждающихся в мощности 16 ALU. Таким образом, новая архитектура позволяет свести к минимуму время простоя вычислительных блоков, вне зависимости от типа обрабатываемых данных. Плюс к этому с GCN можно гибко настраивать мощность кристалла. Больше не надо брать топовый чип и искусственно блокировать на нем часть ресурсов или занижать скорость работы — достаточно физически убрать «лишние» Compute Unit.

По кирпичикам

Топовая версия Tahiti с индексом XT насчитывает 32 Compute Unit и 2048 ALU! У каждого блока есть собственная L1-память на 16 Кб и доступ к общему L2-кэшу объемом 768 Кб. Коммуникация на обоих уровнях осуществляется через 64-бит шину. Для сравнения: в чипе Cayman на HD 6970 было 1792 ALU, 8 Кб L1-кэша и 512 Кб L2-кэша, а шина была в четыре раза у же.

Число растровых блоков у Tahiti XT равно 32, а TMU — 128 штукам. Заметим, что прирост функциональных блоков относительно Cayman невелик: количество «текстурников» возросло на треть, а набор ROP и вовсе не изменился.

Как и прежде, в чипе используется по два растеризатора и тесселятора, однако последний сильно изменился. По словам AMD, в определенных условиях новый движок демонстрирует четырехкратное превосходство над предшественником.

Возросшая вычислительная мощь потребовала увеличения пропускной способности памяти. Проблема была решена переходом с 256- на 384-бит шину. Тип памяти остался прежним — GDDR5.

Больше и лучше

Переработке подверглись и дополнительные блоки GPU. Например, система контроля энергопотребления PowerTune отныне не сбрасывает частоту, а, наоборот, старается ее увеличить. Работает это примерно так же, как Turbo Boost в кристаллах Intel. Есть запас по TDP — разгоняем, нет — скидываем обороты.

Еще одна новинка — технология ZeroCore. Она автоматически отключает GPU и останавливает вентилятор, когда компьютер переходит в режим ожидания. Кроме того, при использовании CrossFireX во время простоя отключаются дополнительные платы.

Блок декодирования видео UVD обзавелся поддержкой дополнительных форматов и научился эффективнее устранять дрожание камеры благодаря поддержке Steady Video 2.0. Но что куда важнее — у него появился сосед VCE ( Video Codec Engine ), который занимается противоположной работой, то есть кодированием видеопотоков. К сожалению, новая разработка поддерживает только кодек H.264. Зато блок может работать в сотрудничестве с ALU графического процессора, а это значит, что скорость кодирования должна превышать все разумные пределы.

Софт

Изменились в Tahiti и алгоритмы анизотропной фильтрации. Текстуры высокого разрешения теперь обрабатываются еще качественнее, углы поворота больше не играют роли, а активация AF почти не сказывается на производительности.

Внимания заслуживает и новая функция Partially Resident Textures , которая будет полезна 3D-моделлерам. При работе с текстурами большого объема PRT позволяет GPU использовать системную память для адресации данных. В этом случае в GDDR5 подгружаются лишь фрагменты текстур, наиболее востребованных в данный момент.

Наконец, вместе с Radeon HD 7970 была представлена вторая версия технологии Eyefinity , позволяющей раздвинуть картинку на несколько дисплеев (подробнее читайте на соседних страницах). Максимальное число экранов все еще равно шести, но появилось много нового. Во-первых, разрешение комбинированного экрана возросло до невероятных 16 000 х 16 000. Во-вторых, Eyefinity теперь может работать одновременно с HD3D. В-третьих, технология обзавелась поддержкой пяти дисплеев, расположенных в один ряд, причем допускается как альбомная, так и портретная ориентация. В-четвертых, центральный монитор теперь может быть больше остальных по вертикали. Ну и, наконец, в-пятых, Eyefinity теперь работает на связках CrossFireX.

Образец

Новая архитектура и обилие дополнительных функций превратили Tahiti в самый сложный GPU современности. Чип насчитывает рекордные 4,31 млрд транзисторов, в два с лишним раза больше, чем у Cayman, и на треть — чем у GF110 на GeForce GTX 580. При этом по размерам новый кристалл меньше предшественника, что стало возможным благодаря переходу на 28-нм техпроцесс. Тонкие нормы также позволили удержать TDP в пределах разумного — 250 Вт — и не перекраивать дизайн платы.

Длина эталонной HD 7970 составляет 27 сантиметров. В центре находится повернутый на 45 градусов GPU, вокруг которого размещена дюжина чипов GDDR5. Подсистема питания построена по схеме «5+1» и оснащена двумя входами — 6-pin и 8-pin. Radeon HD 7970 оснащается парой микросхем BIOS, выбор между которыми осуществляется переключателем на плате. В качестве интерфейса используется новый PCIe 3.0.

Набор видеовыходов включает DVI-I, HDMI 1.4a и пару Mini DisplayPort 1.2. Хотя разъемов всего четыре, к видеокарте можно подключить до шести мониторов. Для этого понадобятся специальные MST-хабы, делящие сигнал с Mini DisplayPort.

Рабочая частота GPU равна 925 МГц, а память функционирует на 5,5 ГГц. За охлаждение новинки отвечает двухэтажный кулер. Дизайн СО позаимствован у HD 6970 — испарительная камера с припаянными к ней алюминиевыми ребрами. Впрочем, некоторые отличия есть: радиатор стал немного крупнее, диаметр турбины увеличился до 75 мм, а вентиляционная решетка на задней стенке занимает теперь всю доступную площадь. Еще одно позитивное изменение — новый кожух. Он оптимизирован для связок CrossFireX, да и выглядит гораздо симпатичнее.

Железо

Достать на тесты референсную версию HD 7970 у нас не получилось, поэтому плату мы заказали у компании XFX , которая первой представила нестандартный вариант нового флагмана AMD. Главное отличие XFX R7970 Double Dissipation — собственная система охлаждения. Инженеры отказались от вытянутого корпуса с выхлопным отверстием сзади и накрыли огромный радиатор алюминиевым кожухом с острыми углами. На свалку истории отправили и шумный цилиндрический вентилятор, заменив его парой 75-мм вертушек стандартного дизайна.

В остальном XFX R7970 Double Dissipation полностью соответствует требованиям AMD. Все частоты референсные, питание подается по 6- и 8-pin вилкам, а набор выходов — по одному DVI c HDMI и пара Mini DisplayPort.

С выбором конкурентов для нового флагмана определились быстро — весь топ текущего поколения. А это GeForce GTX 580 , GTX 590 и Radeon HD 6970. Также нам очень хотелось сравнить карту с прошлогодним победителем всех сравнительных тестов — HD 6990 , но достать его в России оказалось невозможно.

Стенд под топовые видеокарты собрали соответствующий. В качестве основы выбрали платформу Intel X58 Express на материнской плате Gigabyte X58A-UD3R. Поставили на нее процессор Intel Core i7-920 , водрузили кулер Cooler Master V6 , добавили три планки оперативной памяти Kingston HyperX DDR3-1666 МГц и установили Windows 7 Ultimate 64-bit на твердотельный накопитель Kingston SSDNow емкостью 64 Гб.

В список тестов вошли синтетические 3DMark 11 и Unigine Heaven Benchmark 2.5 и четыре игры: Resident Evil 5 , DiRT 2 , Aliens vs. Predator и Just Cause 2. Все настройки выставлялись на максимум, разрешение варьировалось от 1680х1050 до 1920х1080, уровень антиалиазинга — от 4х до 8х.

Результаты получились более чем впечатляющими. В первом же бенчмарке — 3DMark 11 — HD 7970 утерла нос не только прошлому поколению в лице HD 6970, но и обошла GTX 580 на 16%. В Unigine Heaven Benchmark 2.0 разрыв немного сократился и составил 16% и 9% соответственно. Не уступила HD 7970 и в играх. И пусть в Resident Evil 5 она оторвалась всего на несколько процентов, зато в тяжелом Aliens vs. Predator обогнала HD 6970 на 17%, а GTX 580 на 19%. Похожая ситуация сложилась и в Just Cause 2, только в этот раз одночиповый флагман NVIDIA отстал на 27%! Преимущество AMD упустила лишь в DiRT 2 — GTX 580 оторвалась на 34%. Не удалось HD 7970 победить и в споре с GTX 590. Двухпроцессорный монстр приносил конкуренту по 24-45% и проиграл только в Just Cause 2 и Resident Evil 5.

* * *

AMD Radeon HD 7970 — прорыв на рынке видеокарт. Плата оказалась не только быстрее всех своих однопроцессорных конкурентов, но еще и значительно экономичнее и тише. Пожалуй, единственный недостаток HD 7970 — цена. Карта стала самой дорогой в истории AMD. На западе за нее просят 17 000 рублей. У нас — от 19 000 рублей. И на этом фоне прибавка в производительности относительно HD 6970 всего на 19% выглядит не слишком впечатляюще.

Таблица 1
Технические характеристики
Характеристика AMD Radeon HD 7970 AMD Radeon HD 6970 NVIDIA GeForce GTX 580 NVIDIA GeForce GTX 590
Ядро Tahiti Cayman GF110 2x GF110
Количество транзисторов 4,31 млрд 1,95 млрд 3 млрд 2x 3 млрд
Техпроцесс 28 нм 40 нм 40 нм 40 нм
Количество потоковых процессоров 2048 шт. 1536 шт. 512 шт. 2х 512 шт.
Частота графического ядра 925 МГц 880 МГц 772 МГц 607 МГц
Частота потоковых процессоров 925 МГц 880 МГц 1544 МГц 1214 МГц
Тип, объем памяти GDDR5, 3 Гб GDDR5, 2 Гб GDDR5, 1,5 Гб GDDR5, 3 Гб
Частота памяти 5500 МГц 5500 МГц 4008 МГц 3414 МГц
Шина данных 320 бит 256 бит 320 бит 320 бит
Количество текстурных блоков 128 шт. 96 шт. 64 шт. 2х 64 шт.
Количество блоков растеризации 32 шт. 32 шт. 46 шт. 2х 46 шт.
Энергопотребление 250 Вт 250 Вт 244 Вт 365 Вт
Длина платы 270 мм 270 мм 267 мм 280 мм
Интерфейс PCIe 3.0 x16 PCIe 2.0 x16 PCIe 2.0 x16 PCIe 2.0 x16
Цена на январь 2012 года 19 000 рублей 10 500 рублей 14 500 рублей 24 500 рублей
Таблица 2
Синтетические тесты
3DMark 11
Модель видеокарты Graphics Physics Score %
XFX R7970 Double Dissipation 7326 5210 6603 100%
VTX Radeon HD 6970 5506 5200 5367 75%
ZOTAC GeForce GTX 580 AMP! Edition (772/4008 МГц) 6182 4653 5746 84%
Point of View GeForce GTX 590 9729 5287 7922 132%
Unigine Heaven Benchmark 2.5
Модель видеокарты FPS Score %
XFX R7970 Double Dissipation 32,6 822 100%
VTX Radeon HD 6970 24,1 606 74%
ZOTAC GeForce GTX 580 AMP! Edition (772/4008 МГц) 29,6 747 91%
Point of View GeForce GTX 590 46,9 1181 144%
Таблица 3
Игровые тесты (кадров в секунду)
Resident Evil 5 (DX10)
Настройки XFX R7970 Double Dissipation VTX Radeon HD 6970 ZOTAC GeForce GTX 580 AMP! Edition (772/4008 МГц) Point of View GeForce GTX 590
High, 1680x1050, AF 16x, AA 4x 103,2 101 99 93,9
High, 1680x1050, AF 16x, AA 8x 102,3 99,3 95,1 93,7
High, 1920x1080, AF 16x, AA 4x 102,4 98,8 98,6 89,5
High, 1920x1080, AF 16x, AA 8x 101,5 97,8 92,5 91,3
% 100% 97% 94% 90%
Aliens vs. Predator (DX11)
Настройки XFX R7970 Double Dissipation VTX Radeon HD 6970 ZOTAC GeForce GTX 580 AMP! Edition (772/4008 МГц) Point of View GeForce GTX 590
VeryHigh, 1680x1050, AF 16x, AA 2x 76,6 61,1 63 94,3
VeryHigh, 1680x1050, AF 16x, AA 4x 65,9 57,7 53,3 81,3
VeryHigh, 1920x1080, AF 16x, AA 2x 68,9 55,1 56,7 85,4
VeryHigh, 1920x1080, AF 16x, AA 4x 59,2 51,1 48 73,5
% 100% 83% 81% 124%
DiRT 2 (DX11)
Настройки XFX R7970 Double Dissipation VTX Radeon HD 6970 ZOTAC GeForce GTX 580 AMP! Edition (772/4008 МГц) Point of View GeForce GTX 590
Ultra, 1680x1050, AF 16x, AA 4x 98 78,5 125,2 117,8
Ultra, 1680x1050, AF 16x, AA 8x 89,1 75,5 116,3 122,9
Ultra, 1920x1080, AF 16x, AA 4x 89 76 117,5 119,2
Ultra, 1920x1080, AF 16x, AA 8x 83,5 73,7 109,9 121
% 100% 84% 131% 134%
Just Cause 2 (DX11)
Настройки XFX R7970 Double Dissipation VTX Radeon HD 6970 ZOTAC GeForce GTX 580 AMP! Edition (772/4008 МГц) Point of View GeForce GTX 590
High, 1680x1050, AF 16x, AA 4x 119,1 83,6 68,9 58,2
High, 1680x1050, AF 16x, AA 8x 103,4 74,8 62,9 63,5
High, 1920x1080, AF 16x, AA 4x 111,9 76,1 65,1 61,3
High, 1920x1080, AF 16x, AA 8x 93,2 B 62,7 62
% 100% 71% 61% 57%
Таблица 4
Соотношение цена/производительность
Модель видеокарты Производительность Цена
AMD Radeon HD 7970 100% 100%
AMD Radeon HD 7950 96% 79%
AMD Radeon HD 6970 81% 55%
NVIDIA GeForce GTX 580 90% 76%
NVIDIA GeForce GTX 590 114% 128%