AMD Radeon HD 5870 - новый король 3D-графики

Стр.1 - Архитектура. Новые технологии

О новом флагмане 3D-графики компании AMD слухи ходят довольно давно, однако особый интерес пользователи всемирной паутины начали проявлять за несколько недель до официального анонса, в начале сентября. Новостные ленты, форумы и блоги постоянно обновлялись, и земля полнилась слухами о характеристиках новой топ-модели среди 3D-ускорителей. И вот, наконец, настал день официального анонса. Сегодня мы рассмотрим ключевые особенности новинки, поговорим о технологических новшествах и проведём тестирование нового флагмана AMD. Итак, компания AMD положила начало развитию поколения графических чипов семейства Evergreen (вечнозелёные). Для лучшего восприятия пользователями, маркетологи AMD решили отказаться от цифро-буквенных обозначений своих GPU и теперь все графические новинки компании носят собственные имена. Первым представителем нового семейства является чип с кодовым именем Cypress (Кипарис), который должен стать основой флагманских графических ускорителей с одним GPU. Позднее появятся чипы Hemlock (тсуга - американское хвойное дерево), Juniper (можжевельник), Redwood (красное дерево) и Cedar (кедр), которые должны занять все остальные ниши рынка, от недорогих до Ultra Hi-End решений. Таким образом, примерно в течение полугода AMD планирует проводить активную компанию по завоеванию наших с вами предпочтений. Чип Cypress, являющийся основой для AMD Radeon HD 5870, не является всего лишь слегка доработанным RV770 под новой вывеской. Это абсолютно новое решение, значительно переработанное на аппаратном уровне в сравнении с RV770/RV790. Для успешного продвижения новинки на мировом рынке, она должна обладать не только высокой производительностью, но и рядом других, порой не менее важных потребительских характеристик, таких, как функциональность, режимы визуализации повышенного качества и поддержка современных технологий. Давайте посмотрим, насколько инженеры AMD продвинулись вперёд при разработке чипа Cypress и графического ускорителя Radeon HD 5870, построенного на его основе.

Блок-схема GPU Cypress

Отличия AMD Radeon HD 5870 от представителей предыдущего поколения приведены в следующей таблице: Очевидно, что новинка от AMD значительно отличается от флагманского ускорителя предыдущего поколения - AMD Radeon HD 4890. Различия между этими решениями заключаются не только в количестве функциональных блоков, но и в поддерживаемых технологиях, о которых мы расскажем чуть подробнее далее.

Поддержка Microsoft DirectX 11

AMD Radeon HD 5870 – первый в мире графический ускоритель с поддержкой всех функций из набора API DirectX 11. Ниже приведена выдержка из слайдов компании AMD, в которых наглядно демонстрируются ключевые отличия DirectX 11 от DirectX 10 и 10.1 Стоит отметить, что все решения AMD, поддерживающие DX 11, полностью совместимы с предыдущими версиями DirectX. Итак, давайте разберёмся, что же кардинально новое несет одиннадцатая версия.

Аппаратная тесселяция

Применительно к 3D графике, тесселяция – процесс разбиения изображения на более мелкие формы, например треугольники или четырёхугольники. Применение тесселяции в компьютерных играх обусловлено необходимостью повышения уровня детализации трёхмерных объектов. До появления DirectX 11 и совместимой аппаратуры, применение тесселяции существенно нагружало подсистему памяти и накопители, поскольку требовало передачи огромных объёмов данных. Современный подход к тесселяции должен заметно снизить требования к пропускной способности памяти и дать возможность активно использовать тесселяцию в новейших компьютерных играх. Надо сказать, что блок тесселяции присутствует в графических ускорителях AMD, начиная с Radeon HD 2900XT, однако, к сожалению, его использование в среде DirectX 11 невозможно. Для тесселяции в DirectX 11 используются дополнительные стадии вычислений - Hull Shader (поверхностный шейдер) и Domain Shader (областной, или зональный шейдер), выполнение которых невозможно на ускорителях предыдущих поколений, поэтому имеющийся аппаратный блок тесселяции не пригодился. Кроме очевидных визуальных бонусов, необходимо отметить ещё один приятный факт – масштабируемость. Представим себе модель, данные о которой передаются для обработки GPU, в частности, блоку тесселяции. Этот блок, в зависимости от уровня производительности конкретного GPU, может варьировать количество разбиений объекта для того, чтобы общая производительность оставалась на приемлемом уровне.

Многопоточная визуализация

Уже ни для кого не секрет, что одним из самых действенных методов по увеличению производительности вычислительной техники является одновременная обработка нескольких потоков данных. Самый яркий пример - многоядерные процессоры, которые с недавних пор стали по-настоящему доступными для широких масс потребителей. Теперь настало время задуматься о более эффективном использовании ресурсов современных GPU для ускорения визуализации 3D графики в играх. В то время, как DirectX 10 позволяет передавать команды визуализации лишь из одного потока, в DirectX 11 реализована многопоточная визуализация, которая даёт возможность создавать так называемые дисплейные списки из нескольких потоков и выполнять их из главного потока визуализации.

Сжатие текстур

Методы сжатия текстур, реализованные в DirectX 10 и более ранних версиях, не позволяют визуализировать трёхмерные миры с необходимым уровнем качества. Именно поэтому в DirectX 11 разработчики внедрили новые форматы сжатия текстур - BC6 (для работы с HDR текстурами) и BC7 (узкий динамический диапазон RGB или RGBA текстуры). Новые методы позволяют разработчикам игр использовать значительно большие по объёму текстуры, а использование текстур с широким динамическим диапазоном позволит значительно повысить качество картинки.

Технология Eyefinity

Над улучшением восприятия компьютерных игр разработчики трудятся уже не один десяток лет. Шлемы виртуальной реальности, виртуальные очки и даже системы управления персонажами при помощи силы мысли - всё это мы уже когда-то проходили. К сожалению, до сих пор ни одно из перечисленных решений не может похвастать массовым спросом. Каждый подход имеет ряд достоинств, которые, к сожалению, не перекрывают недостатков. С выходом Radeon HD 5870 компания AMD предлагает свой вариант расширения границ визуального восприятия компьютерных игр посредством технологии Eyefinity (впрочем, данная технология может с успехом использовать не только в играх). Давайте разберёмся, что именно нам предлагает AMD.

Аппаратная часть Eyefinity

Специальный аппаратный комплекс позволяет подключать к одной видеокарте нового поколения до шести мониторов, при этом возможно создавать различные конфигурации подключения. Количество и тип разъёмов на конкретной плате могут отличаться, в зависимости от предпочтений производителя. Перед вами пример расположения мониторов в зависимости от количества и типа решаемых задач. После подключения и размещения дисплеев за дело берутся драйверы видеокарты, которые позволяют тонко настроить рабочее пространство.

Программная часть Eyefinity

После того, как система успешно "опознала" все подключенные устройства вывода изображения, можно приступать к настройке. Новые драйверы Catalyst позволяют выставлять различные режимы работы мониторов, включая стандартные режимы клонирования и расширения рабочего стола на несколько мониторов. Однако главной особенностью Eyefinity является возможность объединения разного количества мониторов в единое рабочее пространство. При этом система работает как будто с одним огромным монитором, но со сверхвысоким разрешением. Технология Eyefinity может работать как с оконными, так и с полноэкранными 3D-приложениями. Причём, по заявлению AMD, для поддержки этой технологии в компьютерных играх не требуется устанавливать какие-либо специализированные патчи или дополнительные драйверы. Всё, что нужно, так это поддержка высоких разрешений в самой игре. Если рассматривать ситуацию в идеале, вот что примерно должно получиться: При правильной расстановке и грамотном выборе мониторов, в играх с поддержкой высокого разрешения пользователь должен практически полностью погрузиться в игру благодаря работе так называемого бокового зрения. Теоретически, спустя некоторое время, вы должны начать реагировать на движение объектов, находящихся сбоку от вас, практически так же, как и в реальной жизни. Конечно, демонстрационные слайды выглядят впечатляюще и вызывают доверие, однако несколько позже мы обязательно проверим работу Eyefinity в нашей тестовой лаборатории и поделимся с вами своими впечатлениями. Надо сказать, что уже сейчас есть ряд вопросов, о которых стоит задуматься и на которые необходимо обратить внимание, а именно:

1. насколько сильно будут мешать рамки мониторов, ведь идеально состыковать изображения не получится даже на самых "тонкостенных" панелях.
2. будет ли достаточна производительность AMD Radeon HD 5870 при работе в столь высоких разрешениях, например, 3840x2048 и выше
3. действительно ли вопрос совместимости решается исключительно силами драйверов? Или некоторым играм всё же необходимы "заплатки"?

Полноэкранное сглаживание и анизотропная фильтрация

Одним из методов повышения качества изображения в современных играх является полноэкранное сглаживание (Antialiasing, или AA). Поскольку использование различных методов AA требует от 3D-ускорителя дополнительных усилий, жизненно необходимым условием является поддержание комфортного уровня производительности при включении того или иного метода сглаживания. Новые решения AMD серии HD 58xx позволяют получить практически двойной рост производительности в различных режимах MSAA (Multi Sample Antialiasing) по сравнению с предыдущим поколением HD 48xx. Кроме того, теперь пользователь может использовать так называемый суперсэмплинг, который применялся на заре развития 3D-ускорителей, но уступил место более экономным методам сглаживания, хотя и превосходил их в качестве. Суть этого метода заключается в том, что кадр визуализируется в разрешении, превышающим установленное разрешение в игре. Теперь, когда пропускная способность памяти значительно возросла, этот метод переживает второе рождение. В будущем, нам предстоит выяснить все тонкости современной реализации SSAA. Ещё один немаловажный фактор – анизотропная фильтрация текстур. По заявлениям инженеров AMD, новый алгоритм фильтрации обеспечивает идеальное качество без потери производительности. На данный момент в драйверах доступно несколько режимов анизотропной фильтрации. Исследование особенностей этих режимов возможно станет темой одного из наших будущих материалов. На этом мы завершаем обзор общих возможностей Radeon HD 5870 и переходим к практическим исследованиям.

Стр.2 - Внешний вид. Температуры. Энергопотребление

Сегодня нам предстоит ознакомиться не только с устройством нового ускорителя AMD Radeon HD 5870, но и проверить его в деле. Начнём, по традиции, со знакомства с внешним видом. Перед вами эталонный образец AMD Radeon HD 5870. С первого взгляда довольно сложно провести аналогии с чем-либо из реальной жизни. На наш взгляд, новая система охлаждения Radeon HD 5870 выглядит довольно стильно. В верхней части платы расположены разъёмы питания видеокарты (требуется подключение двух 6-ти контактных разъёмов питания PCI-Express). Кроме того, нетрудно заметить разъемы для объединения нескольких видеокарт AMD Radeon HD 5870 в CrossFireX связку. Для забора воздуха на плате предусмотрены два отверстия, которые сильно напоминают турбины реактивного самолёта. Обратная сторона платы практически полностью закрыта металлическим кожухом с гравировкой ATI. Панель выходов имеет не совсем привычную компоновку разъёмов. На наш взгляд, все разъёмы расположены довольно удачно. Два разъёма DVI, HDMI и Display-Port – всё, что необходимо в современных условиях. Демонтируем систему охлаждения, посмотрим на разводку платы и, конечно, на видеопроцессор Cypress собственной персоной. Вначале снимем пластину, без демонтажа которой безболезненно снять всё систему охлаждения не выйдет. Система охлаждения представляет собой турбину. Тепло от графического процессора передаётся на медный сердечник системы охлаждения через тонкий слой термопасты. Память и горячие элементы подсистемы питания соприкасаются с системой охлаждения через термопрокладки. Та часть СО, которая не соприкасается с горячими элементами на плате, закрыта специальным прозрачным материалом, защищающим элементы платы от замыкания в случае соприкосновения. Для охлаждения GPU Cypress служат четыре тепловые трубки, переносящие тепловую энергию от медного сердечника на рёбра радиатора, который продувается потоком воздуха, нагнетаемым турбиной. Нагретый воздух система охлаждения выводит за пределы корпуса через специальные отверстия на панели вывода Radeon HD 5870. А вот так выглядит AMD Radeon HD 5870 без системы охлаждения. На плате довольно много свободного пространства. Видеопамять произведена южнокорейской компанией Samsung и имеет маркировку K4G10325FE-HC04. Время выборки равно 0,4 нс, а номинальная частота составляет 1,25 ГГц (5 ГГц QDR). Вот оно, сердце AMD Radeon HD 5870! Графический процессор Cypress. Чип располагается на подложке под углом 45 градусов. Для наглядного сравнении размеров AMD Radeon HD 5870 с другими видеокартами, давайте посмотрим на следующее фото: В самом верху находится видеокарта GeForce GTX 295, посередине - AMD Radeon HD 4890, внизу - AMD Radeon HD 5870. Как вы можете видеть, новинка от AMD оказалась даже немного длиннее GeForce GTX 295. Если говорить точнее, то система охлаждения AMD Radeon HD 5870 немного больше по своим размерам, чем система охлаждения GTX 295. Детальный визуальный осмотр это хорошо, однако самое главное впереди. Нам предстоит определить, насколько сильно греется видеокарта, а также сколько энергии потребляет система с установленной видеокартой AMD Radeon HD 5870. И, наконец, тестирование производительности, что представляет, пожалуй, наибольший интерес. Но прежде приведем тестовую конфигурацию, а также список тестовых пакетов и их настройки. В качестве тестового стенда для оценки производительности использовалась следующая конфигурация: В качестве тестового стенда для снятия показателей энергопотребления и замеров температуры использовалась следующая конфигурация: Тестовые пакеты и настройки *Технология NVIDIA PhysX выключена.

Потребление энергии, температурные показатели, разгон

Все современные видеокарты премиум-класса обладают довольно «горячим нравом». Изменилось ли что-нибудь с внедрением 40 нм технологического процесса? Проверим.

Энергопотребление в режиме «Офис»

В процессе офисной работы мы открывали различные приложения, не использующие возможности 3D ускорения, например, Mozilla FireFox, Microsoft Office. После получаса работы снимались максимальные показатели температуры, которых достигло графическое ядро за этот период времени. В процессе эксплуатации ПК в таком режиме мы отслеживали показатели ваттметра и фиксировали максимальную потребляемую системой мощность. Самым горячим 3D-ускорителем оказался AMD Radeon HD 4890, температура ядра которого в состоянии покоя составила целых 58 градусов Цельсия. Второе место по “пылкости” занял двухголовый монстр от NVIDIA – GeForce GTX 295, за ним следует GeForce GTX 285. Чип Cypress оказался холоднее всех. Судя по всему, работа, которую проделали инженеры AMD по оптимизации работы чипа в 2D режиме, не пропала даром. Судя по данным AMD OverDrive, частота GPU и памяти в 2D-режиме составляет всего 150/300 МГц! В режиме покоя система с установленной видеокартой AMD Radeon HD 5870 оказалась самой экономичной и потребляла всего 175 Вт энергии. Первыми по “прожорливости” оказались системы с AMD Radeon HD 4890 и GeForce GTX 295, за ними следует ускоритель GeForce GTX 285.

Энергопотребление в режиме «Игра в FarCry2»

Для замеров энергопотребления системы и температуры графических чипов использовался четырёхкратный прогон FarCry2 DirectX 10 Benchmark в разрешении 1680x1050 с включённым полноэкранным сглаживанием и анизотропной фильтрацией, детализация графики была выставлена на максимум. Игра в FarCry2 показывает преимущество системы с установленной видеокартой AMD Radeon HD 5870. Температура нового чипа оказалась на пять градусов ниже, чем у Radeon HD 4890 при работе на равных частотах. Конечно, сравнивать напрямую два этих решения нельзя, поскольку GPU обеих карт охлаждаются разными системами охлаждения. Тем не менее, Cypress,состоящий из более чем двух миллиардов транзисторов показывает очень хороший температурный режим при типичной игровой нагрузке. Судя по всему, 40-нм технологический процесс AMD находится в достаточно зрелой стадии. Энергопотребление системы при игре в FarCry2 с установленной видеокартой AMD Radeon HD 5870 оказалось практически на уровне аналогичной системы с AMD Radeon HD 4890. В то же время, системы с видеокартами NVIDIA оказались заметно более “прожорливыми”.

Энергопотребление при максимальной нагрузке

Поскольку нашей целью не является замер максимального энергопотребления системы, мы не стали нагружать все узлы ПК, а ограничились лишь тестом FurMark в режиме экстремальной нагрузки. По максимальному уровню нагрева GPU “отличился” GeForce GTX 295, который раскалился аж до 96 градусов, что весьма близко к психологическому барьеру в 100 градусов Цельсия. Следом за ним идёт «брат по оружию» – GeForce GTX 285. Температура GPU Radeon HD 5870 находится в районе 86 градусов, в то время как Radeon HD 4890 греется до 78 градусов. К сожалению, здесь новинка от AMD не смогла показать лучшие результаты. Что касается энергопотребления систем в целом, то при максимальной нагрузке на видеокарту больше всего энергии потребляют системы с установленными видеокартами NVIDIA. Затем следует система с AMD Radeon HD 5870 и самой нетребовательной к “количеству ватт” оказалась система с AMD Radeon HD 4890. Подводя промежуточные итоги, отметим, что в сравнении с топ-моделью предыдущего поколения, новинка на чипе Cypress выглядит более чем достойно. Особенно впечатляют температурные показатели и количество потребляемой системой энергии в режиме офисной работы. Уровень шума системы охлаждения AMD Radeon HD 5870 не вызывает дискомфорта. Да, в режиме максимальной нагрузки и при длительной игре в высоких разрешениях с максимальным качеством картинки на открытом стенде шум от системы охлаждения AMD Radeon HD 5870 выделяется среди других компонентов системы. Однако, по субъективным ощущениям, тональность этого шума отличается смещением в сторону низких частот, благодаря чему, шум СО Radeon HD 5870 практически не раздражает. Частотная формула, принятая производителем в качестве эталонной, составляет 850 МГц для графического ядра и 1200 МГц (4800 МГц QDR) для видеопамяти. О чём свидетельствует утилита GPU-Z: К сожалению, в наших руках пока не оказалось утилиты, способной разогнать AMD Radeon HD 5870 до частот, превосходящих пределы из Catalyst Control Center, поэтому нам пришлось ограничиться возможностями драйверов. Стабильные частоты, на которых функционировал ускоритель, составили 900 МГц на графическом ядре и 1250 МГц (5000 МГц QDR) на памяти. Так что максимальный предел стабильной частоты GPU нам еще предстоит узнать после появления утилит, поддерживающих разгон новинки.

Стр.3 - Тестирование. Выводы

Производительность

Ну и наконец, перейдем к тестированию производительности. Результаты 3DMark Vantage демонстрируют нам уверенное, даже более того, почти двукратное преимущество AMD Radeon HD 5870 над однопроцессорным флагманом предыдущей линейки - ускорителем Radeon HD 4890. Видеокарта NVIDIA GeForce GTX 285 ничего не смогла противопоставить новинке от AMD, и лишь двухголовый монстр GeForce GTX 295 сумел обойти представителя вечнозелёной линейки на основе чипа Cypress. Тяжёлые режимы в Crysis, пожалуй, уже не являются таким кошмаром для AMD Radeon HD 5870, как для однопроцессорных видеокарт предыдущего поколения. В разрешении 1680x1050 Radeon HD 5870 показывает результаты близкие к результатам двухпроцессорного флагмана NVIDIA, оставляя своих однопроцессорных коллег далеко позади. Увеличение разрешения заставляет участников теста сбавить обороты. Производительность AMD Radeon HD 5870 по минимальному показателю fps находится на грани комфортной игры, чего не скажешь о GeForce GTX 285 и Radeon HD 4890, которые в таком разрешении не приблизились даже к минимально комфортному уровню FPS. В противостоянии Radeon HD 5870 и флагмана линейки NVIDIA, видеокарты GeForce GTX 295, в лидерах оказывается представитель AMD, хотя разница в производительности минимальна. Движок HAWX, как и ранее, симпатизирует решениям NVIDIA. Несмотря на практически двойной прирост производительности AMD Radeon HD 5870 в сравнении с Radeon HD 4890, флагману AMD не удаётся догнать даже GeForce GTX 285. Тем не менее, производительности Radeon HD 5870 более чем достаточно для комфортной игры даже в разрешении 1920x1200. В игре World in Conflict преимущество AMD Radeon HD 5870 над AMD Radeon HD 4890 довольно заметно, хотя речь не идёт о таком же отрыве, как в случае с предыдущими тестами. Однако новинка от AMD успешно конкурирует с видеокартой NVIDIA GeForce GTX 285 и даже слегка опережает её. Ещё один яркий пример превосходства AMD Radeon HD 5870 над Radeon HD 4890, разница по минимальному и среднему показателю частоты смены кадров составляет почти 20 fps. Видеокарта AMD Radeon HD 5870 заметно быстрее GeForce GTX 285. Что особенно интересно, по средней частоте смены кадров новинка на чипе Cypress слегка опережает GeForce GTX 295, при этом немного отставая по минимальному значению fps. Посмотрим, что будет в более высоком разрешении. С ростом разрешения в противостоянии AMD Radeon HD 5870 и GeForce GTX 295 произошли изменения. Двухчиповая видеокарта GeForce GTX 295 обошла ускоритель AMD как по минимальному, так и по среднему показателю счётчика кадров. Resident Evil 5 – один из самых свежих игровых проектов. К услугам любителей пострелять предлагаются толпы голодных и очень агрессивных зомби. Для оценки производительности был использован встроенный в игру бенчмарк. Итак, аутсайдером в этом забеге является AMD Radeon HD 4890, который проиграл своему преемнику почти 40 fps. Ускоритель GeForce GTX 285 не смог самостоятельно одолеть Radeon HD 5870 и предоставил такую возможность NVIDIA GeForce GTX 295, который, в свою очередь, опередил Radeon HD 5870 на 16,4 и 17,2 fps, соответственно, в разрешении 1680x1050 и 1920x1200. Need for Speed Shift - суперхит этой осени по версии большинства специализированных изданий. Качественный игровой процесс, отличная графика и интересная реализация позволяют называть эту игру одной из лучшей в серии NFS. Тестирование в этой игре проводилось при помощи утилиты FRAPS. По результатам тестирования можно заключить, что AMD Radeon HD 5870 лишь немного опережает GeForce GTX 285. Многих удивит невероятный провал производительности GeForce GTX 295. На самом деле, всё объясняется довольно просто. На момент тестирования, в игре NFS Shift технология SLI не работала, а коль так, то в игре была задействована “половинка” 295-ой, фактически - GeForce GTX 260. Неудивительно, что флагман NVIDIA проиграл схватку. Безусловно, как только выйдут новые драйверы, ситуация кардинально изменится и, скорее всего, не в пользу AMD. Продолжая традиции предыдущей игры из серии Call of Juarez, новинка под названием Bound in Blood (Узы крови) всячески демонстрирует свою симпатию к продуктам AMD. Защитником “угнетённого” Radeon HD 4890 выступает ускоритель AMD Radeon HD 5870, который посылает в нокдаун обоих представителей лагеря NVIDIA.

Выводы

На наш взгляд, новинка компании AMD получилась весьма удачной! В отличии от предыдущих серий, с появлением Cypress компания сделала уверенный скачок вперёд. И, дабы не быть голословными, мы ещё раз перечислим все те особенности, которые делают новинку привлекательной для потребителей, то есть, нас с вами.

• полная поддержка всех функций DirectX 11
• умеренное энергопотребление
• невысокий уровень шума стандартной СО
• хороший уровень производительности
• эксклюзивные возможности по работе с несколькими мониторами (Eyefinity)

На наш взгляд, новинка AMD может по праву считаться если не абсолютным чемпионом, то уж королём 3D-графики среди одночиповых топ-моделей на сентябрь 2009 года точно.