Обзор AMD Radeon R7 260X, R9 270X, R9 280X: операция «Захват мира», этап первый

Те из читателей, которые следили за нашей трансляцией мероприятия AMD GPU14 Tech Day с Гавайев, уже поняли, что AMD в ближайшее время готовится выпустить целый спектр новых видеоадаптеров от мала до велика и называться они будут непривычным образом. Давайте же разберемся с новой номенклатурой видеоадаптеров AMD, прежде чем переключиться на вожделенные технические подробности.

Старую четырехзначную маркировку AMD унаследовала от ATI, коей она служила еще со времен Radeon 8500 (2001 год). Затем в определенный момент нумерацию сбросили, обозначив «нулевое» поколение литерой X (Radeon X800 и прочие), а затем в каждой серии увеличивали идентификатор на тысячу. В таком виде адаптеры Radeon вновь пришли к рубежу 8000, что по-своему символично, ведь именно Radeon 8500 позволил ATI заявить о себе как о серьезном сопернике NVIDIA на рынке дискретной графики. Но вместо того чтобы продолжить цикл, AMD полностью меняет номенклатуру. А зачем, ведь все так привыкли к четырехзначным обозначениям?

Как мы поняли со слов официальных представителей AMD во время интервью на GPU14 Tech Day, одна из причин радикального переименования – в том, что серия Radeon HD 8000 уже существует, только в виде OEM-продуктов, а также мобильных видеоадаптеров. При этом Radeon HD 8000 в OEM, за некоторыми исключениями, повторяет розничную серию HD 7000. Такова практика: хочешь не хочешь, а чтобы продавать готовые компьютеры и участвовать в тендерах, нужно каждый год наращивать числа в названиях моделей. В таком случае, сохранив старую систему применительно к семейству, которое действительно отличается от HD 7000 на аппаратном уровне, AMD была бы вынуждена сразу перепрыгнуть к девяти тысячам. Кроме того, в следующей итерации уже светит появление нового разряда, а наименования вроде Radeon HD 10 970 выглядят слишком громоздко. Поэтому – старт с чистого листа.

Поначалу новая система вызывает недоумение, но оказывается вполне логичной и интуитивно понятной, если усвоить простые правила. R7/R9 – это символ класса производительности, который выполняет ту же функцию, что и символы A4—A10 в наименовании APU от AMD. Соответственно, R9 – это продукты для геймеров и энтузиастов, а R7 – это «мейнстримн» и «эконом». Не исключено, что в будущем AMD задействует и другие категории, например R6.

Первая цифра в последующем трехзначном индексе указывает на поколение GPU (в данном случае производитель избегает единицы, начав сразу с двойки), а вторая и третья – на ранг данного SKU в текущей линейке. Кстати, легко заметить, что по такому же принципу именуются адаптеры NVIDIA, только без разделения на категории.

К индексу большинства моделей AMD также добавила хвостик в виде буквы X, отсутствие которой, видимо, будет означать то, что видеоадаптер каким-либо образом «порезан» по сравнению со своим «иксовым» собратом.

Итак, нам предстоит рано или поздно познакомиться с семью новыми видеокартами, которые входят в R-серию от AMD. Бюджетная половина (R7) включает продукты Radeon R7 240X, R7 250X, R7 260X, а геймерская (R9) состоит из R9 270X, R9 280X, R9 290 и R9 290X (вот вам игра суффиксов на флагманской видеокарте).

Как уже было сказано, новое поколение Radeon в полном составе поступит в продажу на момент публикации этого обзора. Это тоже ранее невиданная практика. Ведь, как правило, сначала происходит запуск флагмана линейки, а следом за ним выходят видеокарты помладше. На этот раз именно флагманские модели в лице Radeon R9 290 и R9 290X задерживаются с выходом. Информация о самых младшеньких, R7 240X и R7 250X, уже доступна, но на тестирование они также попадут позже.

Сосредоточим внимание на трех SKU из середины диапазона, которые можно протестировать уже сейчас: Radeon R7 260X, R9 270X и R9 280X. Видеокарты нацелены на ценовые ниши $139, $199 и $299 соответственно (имеется в виду рынок США, рекомендованные цены для России пока не озвучены). Но предварительно нужно поговорить о тех новшествах, которые приносит R-серия в целом. Что-то из этого уже было рассказано в пресловутой трансляции AMD GPU14 Tech Day, а о некоторых подробностях, наоборот, можно говорить лишь сейчас.

⇡#4K-разрешения и Eyefinity

Напомним, как на сегодня вообще обстоят дела с поддержкой 4K-разрешений на PC. Все представители серии Radeon HD 7000 на архитектуре GCN, равно как и GeForce 600/700 на базе Kepler, уже обладают поддержкой интерфейсов DisplayPort 1.2 и HDMI 1.4a, для которых предельное разрешение составляет 4096х2160 пикселов. Вопрос в том, как протолкнуть такой сумасшедший вал данных через ЦАП монитора или телевизора. К примеру, при разрешении 4096х2160, 24-битном цвете и частоте обновления 60 Гц возникает поток более 500 Мпикс/с и целиком задействуется полоса пропускания основного канала DisplayPort 1.2 – 17,28 Гбит/с. Для телевизора проблема не столь актуальна, так как существующие 4К-совместимые модели довольствуются режимами 4096х2160, 24 Гц либо 3840х2160, 30 Гц. А вот среди немногочисленных 4K-мониторов пока есть только «тайловые» варианты: физически единая панель представлена как два отдельных устройства с разрешением 1920х2160 либо 2048х2160 с частотой обновления 60 Гц.

Хотя к видеокарте монитор все равно подключается единым кабелем DisplayPort за счет функции Multi-Stream Transport (как вариант – два отдельных кабеля HDMI), возникает определенное неудобство от необходимости вручную конфигурировать объединенный рабочий стол из двух отдельных виртуальных мониторов. На помощь приходит стандарт VESA Display ID версии v1.3, который AMD внедрила в R-серии. Он позволяет «тайловому» монитору идентифицировать себя в таковом качестве, сообщить видеокарте о своей топологии, расположении и толщине рамок между «плитками» (если последние имеются). В результате «тайловый» экран конфигурируется абсолютно без усилий пользователя, в режиме plug’n’play. Нужно только, чтобы производители мониторов поддержали VESA Display ID v1.3 со своей стороны.

Другое изменение по части вывода изображения: AMD упростила подключение трех и более дисплеев в конфигурации Eyefinity. Если раньше для двух первых мониторов можно было использовать любые порты, но для третьего – обязательно DisplayPort (хотя бы через активный адаптер), то теперь наступила полная свобода: подключайте вплоть до шести мониторов с любыми сочетаниями интерфейсов.

⇡#Обновление PowerTune

Судя по информации, которой мы располагаем, версия технологии PowerTune, представленная в сериях R7 и R9, базируется на тех наработках, которые мы уже видели ранее в Radeon HD 7790. В последнем PowerTune работает следующим образом. От частоты 300 МГц включительно отложены восемь шагов по 100 МГц, каждому из которых соответствует свое напряжение питания GPU (точнее, набор бит, VID, который интерпретирует внешний регулятор напряжения). В зависимости от нагрузки на GPU логика PowerTune вычисляет его энергопотребление и устанавливает такую пару частоты/VID, чтобы карта осталась в рамках предписанного TDP и одновременно использовала этот ресурс по максимуму. А поскольку 100 МГц – это весьма крупное расстояние между шагами, они сменяются с периодом 10 мс, образуя некую усредненную частоту на манер широтно-импульсной модуляции.

Что появилось в R-серии Radeon в дополнение к HD 7790, так это новый VID-интерфейс, позволяющий более быстро и точно регулировать напряжение на GPU, а главное – имеющий канал телеметрии, через который может получать данные о реальном токе и напряжении от аналоговых датчиков. Таким образом, в предшествующих реализациях PowerTune AMD демонстративно пренебрегала аналоговыми измерениями мощности, но теперь они используются наряду со «слепой» оценкой встроенного эвристического предсказателя.

Некоторой переработке подвергся алгоритм контроля вентилятора системы охлаждения. Схема действует проактивно: еще до того, как аналоговый датчик просигнализирует о подъеме температуры, при повышении вычислительной нагрузки начинают увеличиваться обороты. Отсюда более плавный и менее шумный разгон вентилятора.

Жаль только, что из всей линейки Radeon R7 и R9 всеми прелестями обновленного PowerTune поначалу будут наделены только три модели: R7 260X и R9 290(X). Более того, судя по графикам колебаний частоты GPU, образцы R9 270X и R9 280X, имеющиеся у нас на руках, пользуются еще более старой версией PowerTune, представленной в поколении Souther Islands. На графике R7 260X мы видим характерную гребенку при небольшой нагрузке (как у HD 7790), а у R9 270X и R9 280X ее нет.

AMD Radeon R7 260X

AMD Radeon R7 280X

⇡#TrueAudio

Напомним, что в Southern Islands PowerTune в основном манипулирует только частотой GPU, а VID меняется лишь тогда, когда частота переходит один из основных рубежей, коих всего три: Low State, Intremediate State и High State, да еще Boost State в HD 7970 GHz Editon и обновленной версии HD 7950 (неофициально – HD 7950 w/Boost). Чаще всего частота GPU находится в пределах High State и Boost State, а значит VID, как более мощное средство контроля энергопотребления, задействуется недостаточно.

Этому компоненту новых графических процессоров в презентации на AMD GPU14 Tech Day уделялось больше внимания, чем каким бы то ни было из других нововведений R-серии графических адаптеров. Такая настойчивость понятна, ибо это нелегкая задача – убедить людей в том, что отдельный звуковой DSP чем-то полезен в составе GPU, особенно сейчас, когда большинство пользователей удовлетворено простейшими кодеками на материнской плате без аппаратного ускорения.

В целом аппаратно ускоренная обработка звука на PC со времен Windows Vista предана забвению, и большую роль в этом сыграла непосредственно Microsoft. Дело в том, что в Vista (а затем – в Windows 7 и 8) API DirectSound работает в режиме эмуляции на CPU и не имеет непосредственного доступа к драйверу звуковой карты. Как следствие, стало невозможно исполнять вызовы DirectSound3D, и попутно сломалась совместимость с расширениями EAX, которые до сих пор были главным средством для создания продвинутых звуковых эффектов в PC-играх.

В оправдание Microsoft отметим, что аппаратным ускорением звука пришлось пожертвовать для того, чтобы решить характерные для предыдущих версий Windows проблемы с надежностью звуковых драйверов и заменить встроенным программным микшером зоопарк самобытного софта от каждого производителя звукового DSP. Спасительным кругом для аппаратно ускоренного звука на самой популярной ОС мог бы стать API OpenAL, на который со временем переключилась Creative и производители других аудиокарт с аппаратным DSP, но, как бы то ни было, сама идея за прошедшие годы уже потеряла былую актуальность. Может быть, еще и потому, что раньше было легко продавать функции аппаратных DSP в нагрузку к качественному аналоговому тракту, ну а теперь и ЦАП копеечной стоимости на материнской плате выдает звук если не отличный, то приемлемый для большинства потребителей.

Но что если продавать DSP в нагрузку к видеокарте? Как-никак, а без дискретной графики, в отличие от дискретной звуковой карты, в играх все равно трудно обойтись. Кроме того, черт возьми, мы еще помним, что такое аппаратно ускоренный игровой звук с пространственными эффектами, и хотим его назад!

Итак, TrueAudio. Звуковой процессор на кристалле GPU представляет собой реальный выделенный блок из нескольких лицензированных AMD ядер Tensilica HiFi EP вместе с управляющей логикой собственной разработки, которая под свои нужды может позаимствовать вплоть до 64 Мбайт из кадрового буфера видеокарты.

Звук, обработанный средствами TrueAudio, можно выводить не только через интерфейс HDMI, что дискретные видеокарты AMD позволяют делать со времен Radeon HD 2000, но и через любой другой источник – интегрированный в системную плату звуковой кодек, USB-гарнитуру, что угодно.

Сильнейшая сторона TrueAudio в том, что предлагаемый API дает доступ к самым базовым функциям DSP, в отличие от пресловутого EAX, который, в общем-то, всегда представлял собой не более чем библиотеку готовых эффектов окружения. Разработчик игры, решивший задействовать TrueAudio, может либо написать любые эффекты, какие ему вздумается, используя набор инструкций Tensilica HiFi EP, либо прибегнуть к помощи лицензированной middleware-библиотеки.

Софтверные компании, поддержавшие инициативу AMD, уже сформировали целый стек разнообразного ПО для обработки звука. Вот, например, блок алгоритмов AstoundSound от GenAudio, базирующихся на психофизических исследованиях, — он подключается в виде плагина к звуковому движку Audiokinetic Wwise, который, в свою очередь, является компонентом игры Lichdom. В совокупности этот слоеный пирог позволяет накладывать сложные эффекты окружения, позиционировать звуки в пространстве даже при игре в наушниках и прекрасно ускоряется на аппаратных DSP TrueAudio.

Более того, AMD утверждает, что разработчики уже давно ждут чего-то подобного, и теперь, когда главные консоли следующего поколения, PlayStation 4 и Xbox One, построены на архитектуре x86 (да еще и с APU AMD), что несказанно облегчит портирование, трудно представить лучшее время для решительных действий. Ведь из консолей поддержка аппаратных DSP никуда не пропадала.

Только одно маленькое «но»: из всей R-серии блок TrueAudio присутствует лишь в Radeon R7 260X и R9 290X. Почему остальных опять обделили, нам еще предстоит разобраться, когда дойдет очередь до самих видеокарт.

⇡#Mantle – низкоуровневый API для GCN

Тот факт, что во всех трех консолях нового поколения, включая Wii U (которая, в отличие от двух конкурентов, хранит верность PowerPC в качестве архитектуры CPU), используются графичеcкие ядра AMD, – это само по себе колоссальный успех для «красных». Единство архитектуры GPU в условиях неизбежной кросс-платформенной разработки всех игр класса ААА сулит активнейшую «заточку» движков под Graphics Core Next. Между тем AMD не намерена ограничиться пассивным получением выгоды от создавшейся ситуации.

Консоли, будучи платформой изначально ограниченной в производительности и рассчитанной на долгий жизненный срок, побуждают разработчиков по максимуму задействовать вычислительные ресурсы. Происходит это не только за счет оптимизации игрового кода, но и благодаря тому, что для одной и той же консоли, как правило, доступны два API: высокоуровневый (вроде DirectX или OpenGL), и низкоуровневый, который дает прямой доступ к аппаратным ресурсам, минуя уровень абстракции с присущими ему ограничениями и снижением производительности. Возьмем Xbox One. Известно, что в качестве высокоуровневого API там используется не что иное, как DirectX 11.2, а сама ОС является разновидностью Windows. Но неизбежно должен присутствовать и низкоуровневый API графического процессора. Написанный под разновидность Windows… Можно ли считать совпадением, что незадолго до релиза новой консоли от Microsoft AMD представила низкоуровневый API к архитектуре Graphics Core Next для самой популярной десктопной ОС?

Надо признаться, что пока нет прямых подтверждений тому, что Mantle является низкоуровневым API, портированным на Windows прямиком с операционки Xbox One. Вот только предположение выглядит уж очень убедительно. Ведь Mantle даже поддерживает родной для Xbox One Direct3D HLSL (High Level Shader Language). Да и сама AMD как на слайдах презентаций, так и устами своих представителей, не вдаваясь в подробности, говорит о том, что Mantle помогает перенести на ПК оптимизации консольных разработок.

Гипотетическое родство с одним лишь Xbox One оправдывает существование Mantle в качестве мостика, по которому будет легко переносить на PC низкоуровневый код, написанный для консоли. Но было бы наивно думать, что таким образом AMD надеется безвозвратно переманить разработчиков с DirectX на собственный API. О появлении игр с пометкой Mantle-only в ближайшем будущем не может быть и речи. Разработчикам, пришедшим с консолей, все равно придется компилировать отдельный «экзешник» или DLL под DirectX, а значит – опция Mantle появится в настройках массовых игр лишь в том случае, если этот API предоставит девелоперам какие-либо преимущества по сравнению с DirectX.

Между тем преимущества есть. AMD знает архитектуру своих GPU лучше, чем кто бы то ни было, а значит, компилятор кода под Mantle найдет где срезать углы, чтобы выжать дополнительные кадры в секунду. Нет и лишнего в данном случае уровня аппаратной абстракции (HAL), который похищает определенный процент производительности во время исполнения программы. Одна из проблем рендеринга в Direct3D, известная любому разработчику, которому довелось этим заниматься, – существенно большая нагрузка на CPU при вызовах отрисовки (Draw Calls) по сравнению с консольными API. А все из-за толстого слоя абстракции. Так вот, Mantle позволяет увеличить количество Draw Calls в девять раз при той же производительности CPU.

Опираясь на эти факты, AMD утверждает, что девелоперы готовы встретить Mantle с распростертыми объятиями. Более того, движение в направлении эксклюзивного API возглавила DICE – разработчик серии Battlefield. Mantle будет поддержан в Battlefield 4, хотя и не сразу: в декабре выйдет соответствующий патч, а релиз самой игры ожидается уже в октябре. Конечно, в Сети ходят циничные слухи о том, что DICE внедряет поддержку Mantle не в качестве смелого эксперимента, а ради кое-какой немедленной прибыли. Ну что ж, если для растопки в печь пришлось подбросить купюр, это еще не значит, что пламя не займется. В этом вопросе успех на 100% зависит от разработчиков, а мы пока остережемся делать ставки за или против Mantle.