Итоги 2013 года: графические ускорители

Миграция с технологии 40 нм на 28 нм стоила больших усилий как для NVIDIA, так и для AMD. На этот раз задача была особенно сложной, поскольку фабрика TSMC, на которой производятся микросхемы обеих компаний, решила пропустить промежуточный узел — 32 нм. Понадобилось время, чтобы технология достигла зрелости, и конкурирующие компании сейчас спокойно пожинают ее плоды. В 2012 году мы наблюдали двойной парад GPU, которые полностью покрыли рыночные ниши дискретных видеоадптеров, начиная с самого верха. Сейчас продолжают продаваться те же самые GPU, пусть даже частично доработанные и под другими названиями. Похоже, что в таком виде рынок замрет вплоть до прилета первых ласточек техпроцесса 20 нм. Но самое главное — вышли супермощные видеоадаптеры, на появление которых мы надеялись раньше.

⇡#NVIDIA GK110 в игровых адаптерах

Первый из долгожданных гостей — старший GPU семейства Kepler от NVIDIA. Год назад были сомнения, что этот процессор вообще доберется до потребительских продуктов в рамках текущего техпроцесса, — настолько невероятно выглядели на бумаге спецификации «камня» объемом 7,1 млрд транзисторов. Но все же — потихонечку, поэтапно — GK110 приближался к геймерам, и очертания вожделенного устройства обретали реальность. Сначала ускоритель вычислений Tesla K20(X), потом адаптер для рабочих станций Quadro K5000, и наконец — GeForce GTX TITAN, десктопная видеокарта с неочевидным позиционированием по сумасшедшей цене $999.

Изначально GTX TITAN позиционировался как одночиповая замена для GeForce GTX 690 — видеокарты, которая и по сей день удерживает статус наиболее производительной в арсенале NVIDIA, но лишь отчасти соответствовал этому притязанию. Невзгоды, которые ранее препятствовали выходу GK110 в свет, также должны были оправдать в глазах публики беспрецедентную стоимость GTX TITAN. Мол, дешевле совсем никак.

Каково же было удивление, когда, спустя два месяца после выхода TITAN, NVIDIA выпустила видеокарту на базе GK110 в виде флагманской модели GeForce 700 — GTX 780, да еще и по цене $649 (здесь и далее для удобства мы приводим рекомендованные цены для США), что на фоне цельного килобакса, который просили за TITAN, вполне заслуживает характеристики «всего лишь». Стало быть, могут и дешевле. Правда, GTX 780 недосчитался функции расчетов двойной точности на скорости 1/3 от FP32 да буквально нескольких процентов производительности в игровых приложениях.

Теперь GeForce GTX 780 опустился в цене до $499, а место ведущей модели в линейке GeForce 700 занял GeForce GTX 780 с индексом Ti, оцененный в сумму $649. GTX 780 Ti построен на базе полностью функционального ядра GK110, поэтому по производительности он даже превосходит TITAN. Таким образом NVIDIA наконец завершила эпопею с архитектурой Kepler. Пусть поздно, пусть дорого, но GK110 все-таки проскочил игольное ушко миграции на техпроцесс 28 нм и лег в основу наиболее быстрого однопроцессорного видеоадаптера на сегодняшний день.

Ну а GeForce GTX TITAN, который послужил пробным шаром для GK110 и собрал урожай с нетерпеливых покупателей в краткий период до появления GeForce GTX 780, теперь классифицируется как «просьюмерская» видеокарта для неграфических вычислений за счет поддержки операций FP64 на повышенной скорости, сохраняя цену в $999, и в качестве игрового видеоадаптера никого больше не интересует.

⇡#AMD Radeon HD 7990: запоздалый конкурент для GTX 690 и GK110

Референсный образец «двухголового» видеоадаптера на базе чипов Tahiti AMD могла бы представить еще в 2012 году, но по каким-то причинам запуск решили придержать. В конце концов проект извлекли из запасников с целью противостоять GeForce GTX TITAN. Обладая такой же ценой ($999), HD 7990 показал более высокую производительность, чем основной конкурент, и на равных выступил с GeForce GTX 690, в состав которого входят два процессора GK104. Единственная неразрешимая проблема Radeon HD 7990 — это колоссальное энергопотребление. Как ни крути, а AMD Tahiti не сравнится по производительности на ватт с представителями архитектуры Kepler.

Другой недостаток HD 7990, да и вообще любых конфигураций в CrossFire, уже по большей части устранили разработчики AMD. А именно: несмотря на высокую частоту смены кадров, CrossFire страдал от микроподтормаживания, обусловленного высоким разбросом времени подготовки кадров. Иначе говоря, кадры выводились в неравномерном темпе, что в самых тяжелых случаях сводит на нет воспринимаемый прирост производительности. В последних версиях драйвера AMD Catalyst проблема уже наполовину решена. По-прежнему страдают только видеокарты со старой версией CrossFire (с мостиками, в противоположность Radeon R9 290(X), которые обмениваются данными через PCI-E) исключительно в сверхвысоких разрешениях: 4K-мониторы и сборки нескольких дисплеев в Eyefinity.

В связи с уходом на пенсию всей линейки Radeon HD 7000, век HD 7990 был недолгим. Найти эту видеокарту в продаже сейчас трудно, и стоит она неадекватно много. Впрочем, и GeForce GTX 690 тоже не похож на «живой» продукт, ибо цена на одиночные видеокарты с GK104 радикально снизилась со времен его запуска, а GTX 690 по-прежнему стоит $999.

⇡#Hawaii: большое ядро от AMD

В то время как весь путь GK110 к покупателю был на виду у публики, появление GPU сопоставимого масштаба от AMD стало сюрпризом. Чип Hawaii содержит 6 млрд транзисторов и является, по сути, расширением дизайна Tahiti с рядом попутных оптимизаций в архитектуре Graphics Core Next. Кроме того, AMD внесла в uncore-часть GPU два новых компонента.

Первый из них — блоки XDMA, с помощью которых несколько видеоадаптеров могут напрямую обращаться к адресным пространствам друг друга по шине PCI-E, тем самым позволяя отбросить «мостики» как отдельный интерфейс для CrossFire. Второе нововведение — аппаратный DSP для обработки звука TrueAudio, который за счет гибкого API выглядит как наиболее продуманная реализация аппаратных звуковых эффектов на PC за многие годы со времен приснопамятного A3D.

Производительность графического ядра Hawaii тоже не разочаровала. Процессор лег в основу двух видеокарт на вершине современного модельного ряда AMD — Radeon R9 290 и R9 290X. В итоге ценовых игр AMD и NVIDIA оба адаптера направлены на конкуренцию с одним и тем же противником — GeForce GTX 780. По результатам тестов мы признали Radeon R9 290 примерным аналогом GTX 780, с небольшим преимуществом в пользу AMD. Radeon R9 290X скорее можно поставить на одну полку с GeForce GTX TITAN, но GTX 780 Ti ему уже не по зубам.

Новинки AMD имеют рекомендованные цены $449 и $549 соответственно. Таким образом, AMD удалось вписать свой флагманский продукт в стоимость Radeon HD 7970 на момент выхода. При этом ощутимо более дешевый R9 290 мало уступает флагману в производительности, что, с одной стороны, добавляет очков против GeForce GTX 780, а с другой — подрывает позиции самого Radeon R9 290X.

В целом AMD сумела удержать сильные позиции, завоеванные в противостоянии Radeon HD 7970 GHz Edition и GeForce GTX 680, и в эпоху гигантских GPU. В сегменте топовых видеоадаптеров кипит реальная конкуренция, что исключительно благотворно сказывается на ценах.

⇡#NVIDIA: осторожный апгрейд 600-й линейки

Так как большие ядра GK110 и Hawaii — это единственные по-настоящему новые GPU из тех, что были представлены в прошлом году (ну разве что еще AMD Bonaire, который дебютировал в Radeon HD 7790, и изначально нотубучный AMD Oland), более низкие ценовые категории заполняют уже знакомые процессоры на архитектурах Kepler и GCN — либо в составе тех же самых продуктов, либо под другими названиями.

Линейка дискретных видеоадаптеров NVIDIA претерпела наименьшие изменения. Адаптеры на базе GK110 открыли семейство GeForce 700, в которое также вошли новые карты на GK104, заменившие две позиции в семействе GeForce 600. Остальные представители шестисотой серии продолжают сосуществовать с семисотой серией.

GeForce GTX 770 — это попытка вдохнуть новую жизнь в GeForce GTX 680, некогда занимавший флагманскую позицию. Графический процессор GK104 в GTX 770 получил увеличенные тактовые частоты и чипы памяти, работающие на эффективной частоте 7 ГГц. Кроме того, обновленный степпинг ядра способствует лучшему разгонному потенциалу. Референсные варианты GTX 770 оснащаются такой же высокоэффективной, тихой и прекрасной на вид системой охлаждения, как и у GeForce GTX 780 / 780 Ti. Текущая рекомендованная цена на GeForce GTX 770 составляет $320.

Следующий (и последний на сегодня) представитель серии GeForce 700 среди дискретных видеоадаптеров — GTX 760. Он заменяет снятый с производства GeForce GTX 660 Ti, но это не вполне идентичные видеокарты. Чип GK104 в GTX 760 имеет другую конфигурацию вычислительных блоков, благодаря чему по производительности превосходит своего предшественника и приближается к GeForce GTX 670, который еще не выбыл из строя.

⇡#AMD: старт с чистого листа

AMD, напротив, приурочила к выходу продуктов на GPU Hawaii полную реорганизацию линейки дискретных видеоадаптеров. Серия Radeon HD 7000 в полном составе ушла в отставку, а на базе существующего «кремния» с теми или иными изменениями были сформированы новые продукты. Для наименования видеокарт AMD теперь применяет схему, характерную для APU той же компании. Название продукта начинается с категории R7 или R9, которая определяет класс производительности. Затем трехзначный номер, первая цифра которого указывает на поколение, а в конце — опциональный индекс X для более производительных вариантов одной и той же карты.

Старшие из обновленных моделей — Radeon R9 280X, R9 270X и R9 270 — проще всего воспринимать как продолжение Radeon HD 7970 GHz Edition (только по гораздо более низкой цене — $299), HD 7870 и HD 7850 соответственно. Только первый немного уступает прототипу в производительности, а другие два, напротив, стали быстрее.

Radeon R9 280X и GeForce GTX 770 продолжают противостояние графических процессоров AMD Tahiti и NVIDIA GK104. И поскольку AMD немного снизила частоту GPU в R9 280X, продукт NVIDIA получил небольшое преимущество, по причине которого и стоит на $20 больше. Radeon R9 270X на ядре Curacao (апгрейд чипа Cape Verde, или то же самое под другим именем) по уровню производительности практически не отличается от Radeon HD 7870 GHz Edition и попадает в промежуток между GeForce GTX 660 и 760.

Все немного сложнее с двумя продуктами из середины линейки — Radeon R7 260 и R7 260X, ведущими родословную от Radeon HD 7790. Доступные по цене середнячки интересны тем, что позволяют использовать ранее заблокированную часть ядра Bonaire, — звуковой DSP TrueAudio, который среди других предложений есть только в Radeon R9 290(X). В наших тестах R9 260X проявил небольшое преимущество перед Radeon HD 7790 и вслед за последним занял промежуточное место между GeForce GTX 650 Ti и GTX 650 Ti BOOST.

Новый ряд дискретных адаптеров замыкают видеокарты R720 и R7 250 на основе чипа Oland, который ранее использовался только в мобильной графике. Они играют роль мостика между геймерскими видеокаратми и APU от AMD. Как можно заметить, из линейки полностью выпал GPU Cape Verde, на основе которого производились модели Radeon HD 7730—7770.

И последняя важная новость от AMD в этом году: компания представила проприетарный API Mantle, специально заточенный под графические процессоры с архитектурой GCN. Когда производитель GPU открывает в драйвере функции, не входящие в текущий стандарт DirectX, — это не новость, но последним API, полностью заменяющим DirectX, был давно почивший в бозе 3dfx Glide. Mantle обещает серьезно прибавить производительности видеокартам AMD, что мы уже очень скоро сможем проверить на примере Battlefield 4 — одной из первых игр с поддержкой Mantle, которую активирует в ближайших патчах.

⇡#Современные линейки дискретных видеоадаптеров AMD и NVIDIA