Radeon HD 7970 GHz Edition: финальные штрихи / Видеокарты

⇡#Введение

Оригинальный Radeon HD 7970 стал величайшим успехом для AMD/ATI за несколько лет. Все то время, когда компания использовала в качестве основной архитектуры VLIW5/VLIW4 (то есть начиная с серии HD 2000), карты Radeon в секторе High-End лишь пытались догнать топовые GeForce, но еще ни разу не сравнялись с ними в рамках одного поколения GPU. Да, AMD неоднократно первой осваивала более тонкие техпроцессы и раньше выпускала новую серию адаптеров, но затем появлялся очередной флагман NVIDIA и перехватывал лидерство.

Так произошло и на этот раз. Radeon HD 7970, вышедший в декабре прошлого года, вплоть до апрельского релиза GeForce GTX 680 не имел полноценных конкурентов со стороны NVIDIA, но GTX 680, запоздалый представитель архитектуры Kepler, вновь оказался быстрее. Однако ситуация в этом году сложилась особенная. Вопреки ожиданиям, графическим процессором GTX 680 стал не «большой Kepler» GK110, а более простое ядро GK104. Для того чтобы побить Radeon HD 7970 во всей его мощи, NVIDIA пришлось выжать из GTX 680 все соки: штатная частота GPU оставляет лишь небольшой резерв для разгона, и последние оставшиеся мегагерцы собирает функция динамического разгона GPU Boost. В результате GTX 680 удается опередить Radeon HD 7970 в бенчмарках от силы на 10%, а в некоторых играх HD 7970 по-прежнему лидирует (главным образом за счет большей пропускной способности памяти).

По сути, флагману AMD не хватило совсем чуть-чуть, чтобы удержать лидерство. При всем этом у референсных вариантов HD 7970 достаточно консервативные тактовые частоты. Со штатных 925 МГц большинство карт легко разгоняется до 1150 МГц и больше. Поэтому все, что требовалось от AMD для реванша, — лишь немного передвинуть ползунки.

Так появился Radeon HD 7970 GHz Edition. Собственно, название модели говорит за себя. Физически это та же карта, только тактовые частоты GPU и памяти увеличены с 925 и 5500 МГц до 1000 и 6000 МГц соответственно. Рекомендованная розничная цена — 499 $. Ровно столько же было у обычного Radeon HD 7970 в момент релиза и (сюрприз, сюрприз) у GeForce GTX 680.

Все остальные спецификации остались неизменными. Все, включая TDP. И вот здесь начинается самое интересное — особенности прошивки Radeon HD 7970 GHz Edition, которые позволили увеличить частоты без ущерба для максимального энергопотребления.

На этом слайде AMD есть ошибка. Попробуйте ее найти

⇡#Power Tune with Boost

Секрет в технологии, аналогичной GPU Boost в GeForce 670—690. Напомним, как работает GPU Boost в картах NVIDIA. У графического процессора есть базовая частота, на которой он гарантированно стабилен даже в самых тяжелых с позиции энергопотребления приложениях. А сверху есть лесенка из 8—14 (в зависимости от модели) шагов по 13 МГц, каждому из которых соответствует свое напряжение питания. Сенсоры на видеокарте непрерывно анализируют потребляемую мощность и температуру GPU, и если TDP и условия стабильной работы позволяют, процессор переходит на один из верхних шагов. На практике GPU в GeForce GTX 670—690 редко откатывается к базовой частоте, что позволяет NVIDIA дополнительно указывать в спецификациях Boost Clock — среднюю частоту GPU, на которой типичный экземпляр карты работает в большинстве приложений.

AMD уже давно использовала в своих картах технологии динамического управления частотой. Сначала это была технология Power Play (начиная с Radeon HD 3000 и вплоть до Radeon HD 6000), которая предусматривала три штатные частоты GPU. При чрезмерной нагрузке (например, в результате переразгона) процессор откатывался от режима с максимальной частотой к промежуточному. В серии HD 7000 было представлено дальнейшее развитие идеи — Power Tune. Между верхней и промежуточной частотами AMD добавила еще несколько шагов. GPU может быстро перемещаться между ними в зависимости от текущего энергопотребления карты.

Соль в том, что Power Tune не полагается на аналоговые датчики для вычисления мощности (как это сделано в GeForce 600), а пользуется приблизительной оценкой текущего энергопотребления на основании характера использования GPU. В результате относительно легкая нагрузка выполняется на максимальной частоте, а в более тяжелых приложениях частота сбрасывается для того, чтобы карта не вышла за пределы своего TDP. Таким образом, Power Tune уже является аналогом GPU Boost от NVIDIA. Только NVIDIA сообщает в спецификациях нижнюю частоту и ожидаемую среднюю, а AMD — исключительно верхнюю частоту. В результате GPU Boost в работе выглядит как разгон, а Power Tune — как троттлинг.

В Radeon HD 7970 GHz Edition Power Tune подверглась существенной доработке. Во-первых, к лесенке тактовых частот надстроили еще несколько шагов. Теперь, если не учитывать ту минимальную частоту, на которой GPU работает в 2D-режиме, у него есть три основных состояния: Intermediate P-State (самое дно троттлинга), High P-State (стандартная частота в 3D) и Boost P-State — максимальная частота, которой GPU может достичь. У HD 7970 GHz Edition это 1050 МГц. Если взять только это нововведение, то, по сути, AMD просто удлинила шкалу частот — и, подобно NVIDIA, указывает в спецификациях две тактовых частоты из всего диапазона: некую высокую и максимальную.

Но на этом изменения не кончаются. Теперь на промежуточных шагах между High P-State и Boost P-State процессор получает разное напряжение питания. Базовое напряжение в 3D составляет 1,162 В (против 1,175 у обычного Radeon HD 7970), а максимальное — 1,218 В. Наконец, в алгоритме Power Tune теперь фигурирует не только энергопотребление, но и температура GPU. Как и для оценки энергопотребления, Power Tune не использует для температуры аналоговые датчики, а выполняет приблизительную оценку на основании характера использования GPU и свойств системы охлаждения. По утверждению AMD, в предыдущих картах Power Tune работал исходя из предположения о наихудших температурных условиях, и эвристический учет температуры позволяет увеличить производительность карты на 3-4%.

Вообще тот факт, что Power Tune не полагается на аналоговые датчики, дает возможность переключать тактовую частоту с большой скоростью и вряд ли оказывает значимый эффект на энергопотребление мощного дискретного видеоадаптера. Но отсюда следует и еще одно преимущество: в AMD гарантируют, что каждая из референсных карт на практике достигает 1050 МГц даже в плохо проветриваемых корпусах.

Как Power Tune с «бустом» выглядит на практике? Почти незаметно. В утилитах для разгона и мониторинга видеокарт (GPU-Z, MSI Afterburner) в качестве частоты GPU отображается только Boost Clock — 1050 МГц. К той частоте, на которой GPU работает реально, пока что нет доступа. А вот колебания напряжения регистрируются.

В целом увеличенная тактовая частота и апгрейд технологии Power Tune — хорошее дополнение к софтверной части Radeon HD 7970. Интересно, насколько для этого важны свойства кристаллов Tahiti XT, которые идут на производство нового флагмана. Может быть, что для Radeon HD 7970 GHz Edition AMD начнет отбирать лучшие чипы, которые до сих пор попадали в HD 7970 обычной версии. Тогда в новых партиях обычных HD 7970 будут использоваться кристаллы поплоше. И наоборот, может, выпуску HD 7970 GHz Edition поспособствовал отлаженный за последние полгода 22-нм техпроцесс на TSMC и кристаллы в обеих версиях карты одинаково хороши. А что насчет чипов памяти и системы питания? Давайте разберем новинку, дабы убедиться, что физически это точно такое же устройство, как обычные Radeon HD 7970.

⇡#Конструкция

По внешнему виду и конструкции кулера Radeon HD 7970 GHz Edition ничем не отличается от обычной версии HD 7970.

⇡#Плата

Печатная плата также не преподнесла сюрпризов — она точно такая же, как у серийных версий HD 7970. Здесь точно так же отсутствуют компоненты одной из шести фаз питания GPU (в первых тестовых семплах HD 7970 все шесть фаз были на месте). Питанием процессора управляет контроллер CHiL CHL8228G.

Для микросхем памяти используется двойное питание: внутренние цепи получают электричество от оставшейся фазы контроллера CHiL, а буферы ввода-вывода — от отдельного однофазного контроллера.