Обзор AMD Radeon R9 285: достойная замена GPU Tahiti

Прошел почти год с тех пор, как AMD в последний раз представила новый GPU для десктопных видеоадаптеров — им стал Hawaii, легший в основу Radeon R9 290 и 290X. Сегодняшний запуск более скромный по масштабу и связан с графической картой второго эшелона, если считать от наиболее производительных моделей.

AMD уже обладает большой и хорошо сбалансированной линейкой дискретных видеоадаптеров, поэтому есть смысл что-либо менять только путем замещения отдельных позиций более свежим железом. Radeon R9 285 пришел на смену Radeon R9 280, и, как известно из неофициальных источников, вскоре R9 285X вытеснит Radeon R9 280X. И хотя R9 280 и 280X — вполне удачные и конкурентоспособные карты, есть веские причины для того, чтобы отправить их в отставку.

R9 280 и 280X основаны на GPU Tahiti, который дебютировал в составе Radeon HD 7970 и скоро отпразднует свою третью годовщину. В линейке Radeon Rx 200 Tahiti получил небольшую модификацию, направленную на снижение энергопотребления (продукты R9 280X были незаметно для покупателей переведены производителями на версию Tahiti XTL). Однако же это все тот же GPU, на котором AMD впервые испробовала микроархитектуру Graphics Core Next и техпроцесс 28 нм. Почти за три года, определенно, образовалось пространство для изменений.

На текущий момент в модельном ряду AMD присутствуют GPU двух поколений. Большинство использует первую версию архитектуры GCN и перекочевало из линейки Radeon HD 7000 с попутным переименованием самого кремния. Только два графических процессора принадлежат к обновленной версии архитектуры GCN, которую неофициально называют GCN 1.1 (хотя AMD никогда не использовала такую классификацию). Свежая версия GCN принесла массу нововведений, среди которых интегрированный DSP TrueAudio, CrossFire без мостиков и более эффективный механизм управления частотой и энергопотреблением PowerTune. Кроме того, набравшись опыта с техпроцессом 28 нм, AMD увеличила плотность размещения транзисторов в GPU второй волны. Как следствие — больше чипов на пластине и ниже себестоимость производства.

Включать новый GPU в состав текущего модельного ряда также вполне резонно с расчетом на то, что он будет повторно использован в следующем семействе видеоадаптеров. Чип Tonga, на котором основан Radeon R9 285(X), несомненно, найдет место и в линейке Radeon Rx 300. Наконец, мы увидим, что Tonga может представлять собой нечто большее, чем GCN 1.1. AMD не в первый раз обкатывает на относительно дешевых GPU новые функции, которые затем переходят к более мощным чипам.

⇡#GPU Tonga, технические характеристики Radeon R9 285

Графический процессор Tonga в Radeon R9 285 по конфигурации исполнительных блоков полностью соответствует чипу Tahiti в Radeon R9 280, а до него — в HD 7950. Формула включает 28 активных Compute Unit’ов с отношением шейдерных ALU (потоковых процессоров, в терминологии AMD) к текстурным блокам в пропорции 16:1, что дает в общей сложности 1792 потоковых процессора и 112 текстурников.

Пиковые тактовые частоты R9 285 и R9 280 также близки: 918 и 933 МГц соответственно, поэтому неудивительно, что адаптеры обладают практически равной теоретический производительностью: 3,29 и 3,3 TFLOPS соответственно. К сожалению, ничего не известно о скорости FP64-вычислений, но для игровой видеокарты это совершенно второстепенный показатель. Заявленный филлрейт R9 285 оказался даже чуть выше, чем у R9 280 (102,8 против 92,6 Гтекс/с), хотя непонятно, с чего бы: число текстурных модулей-то у них одинаковое.

Согласно концепции, представленной в GPU Hawaii, исполнительные блоки GPU распределены между четырьмя наиболее крупными унифицированными архитектурными единицами — Shader Engines. Каждый из них также включает отдельный геометрический процессор, в результате чего Tonga способен обрабатывать по четыре геометрических примитива за такт по сравнению с двумя у Tahiti. Tonga также имеет вчетверо больше — восемь — ACE (Asynchronous Compute Engine), которые выполняют функции планировщиков и диспетчеров команд в GP-GPU-вычислениях.

В остальном устройство front-end в процессорах архитектуры Graphics Core Next мало изменилось со времен Radeon HD 7970. Читателей, желающих понять, как работает GCN, или освежить знания, отсылаем к обзору Radeon HD 7970 и чипа Tahiti, а также Radeon R9 290X.

Кристалл Tonga в R9 285 пользуется 256-битной шиной памяти, в отличие от 384-битной шины Tahiti. И хотя частота шины повышена на 500 МГц по сравнению с таковой у Radeon R9 280, пропускная способность интерфейса R9 285 не может не быть меньше, чем у предшественника. Соответственно, и объем памяти по референсным спецификациям сократился с 3 до 2 Гбайт. Количество ROP осталось неизменным — 32 штуки.

Основная интрига вокруг Tonga состоит в том, является ли представленная конфигурация полной. Логично предположить, что в составе Radeon R9 285 используются порезанные чипы, часть вычислительных блоков которых заблокирована. Тогда грядущий Radeon R9 285X будет, по-видимому, полностью функциональным кристаллом, не уступающим полной версии Tahiti. В конце концов, маловероятно, чтобы различия между R9 285 и R9 285X ограничились тактовыми частотами.

Обо всем этом можно было бы сделать чуть больше выводов, основываясь на количестве транзисторов в кристалле, но такую информацию AMD не раскрывает. Разве что энергопотребление Radeon R9 285 намекает на чип, не уступающий Tahiti: 190 Вт — не намного меньше по сравнению с 200 Вт Radeon R9 280. Впрочем, благодаря этому небольшому шагу новый адаптер приблизился по энергоэффективности к GeForce GTX 760 и GTX 670, которые являются его основными соперниками (TDP обоих составляет 150 Вт).

Измеренная нами площадь кристалла Tonga оказалась больше, чем у Tahiti: 374,7 мм² против 365 мм². Часть площади Tonga занимают блоки XDMA и TrueAudio, отсутствующие в Tahiti, но если сделать поправку на ожидаемое уплотнение микросхемы, то более вероятно, что полнофункциональная версия чипа все-таки имеет 384-битную шину памяти.

Tahiti		Tonga

Хотя в области энергоэффективности AMD еще есть над чем поработать, обновленная версия механизма PowerTune, характерная для продуктов на базе GCN 1.1, уже является хорошим достижением. Напомним, как работает авторазгон/троттлинг в адаптерах AMD. От минимальной частоты 300 МГц отсчитываются несколько шагов по 100 МГц, каждому из которых соответствует свой код напряжения питания GPU (VID). В зависимости от нагрузки на GPU 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: таким же образом, как управляются вентиляторы охлаждения или светодиоды подсветки в мониторе с помощью ШИМ. Более подробно этот механизм описан в нашем обзоре Radeon HD 7790.

⇡#XDMA, True Audio, кодек H.264 с поддержкой Ultra HD

От чипов Bonaire и Hawaii, которые являются первыми носителями архитектуры GCN 1.1, Tonga позаимствовал дополнительные компоненты в uncore-части процессора, отсутствовавшие в GPU Tahiti. В первую очередь это блоки XDMA, позволяющие нескольким графическим процессорам общаться по шине PCI-E 3.0 вместо CFBI (CrossFire Bridge Interconnect — мостиков CrossFire). CrossFire на картах без мостиков гарантирует равномерную частоту смены кадров вне зависимости от разрешения, да и попросту более удобен в настройке. Другой компонент чипа — интегрированный DSP TrueAudio, предназначенный для аппаратной обработки звука в реальном времени. Обо всем этом также более подробно написано в обзоре Radeon R9 290X.

Как и прочие графические карты на базе GPU с архитектурой GCN 1.1 (серии R7 260 и R9 290), Tonga получит полную поддержку FreeSync — под этим фирменным названием скрывается функция интерфейса DisplayPort 1.2a, которая обеспечивает переменное время обновления экрана (подобно NVIDIA G-SYNC). В картах на базе GCN первой версии FreeSync будет использоваться только для воспроизведения видео и для энергосбережения.

Tonga также имеет кое-что, чего пока нет в других графических процессорах GCN 1.1, — обновленные блоки UVD (Unified Video Decoder) и VCE (Video Codec Engine), получившие поддержку аппаратного кодирования и декодирования видео в формате H.264 с разрешением Ultra HD. Формат H.265 производители пока не спешат закладывать в кремний.

Цены

Рекомендованная розничная цена Radeon R9 285 для рынка США составляет $249. В России ожидаются цены в диапазоне 9-9,5 тыс. рублей. Примерно столько же просят за Radeon R9 280 и GeForce GTX 670 в московских интернет-магазинах, но есть и более дешевые предложения. Впрочем, если Radeon R9 285 не отступит в производительности от черты, проведенной Radeon R9 280, то наценка за дополнительные функции вполне справедлива.

⇡#SAPPHIRE DUAL-X R9 285 OC: конструкция

В очередной раз новую позицию в модельном ряду Radeon представляет видеокарта производства SAPPHIRE, в модификации OC с небольшим разгоном GPU и видеопамяти: до 965 и 5600 МГц соответственно.

Устройство охлаждается непритязательным на вид кулером с двумя вентиляторами типоразмера 85 мм. Ребра радиатора пронизаны четырьмя теплотрубками разного диаметра. Отдельные небольшие радиаторы установлены на транзисторы системы питания.

По набору и расположению видеоинтерфейсов устройство повторяет референсный дизайн AMD серии Rx 200: порт HDMI 1.4a, DisplayPort (по всей видимости, версии 1.2а) и два Dual-Link DVI, в том числе с аналоговым выходом.

⇡#Плата

Разводка платы явно упростилась благодаря применению 256-битной шины памяти и удалению разъемов CrossFire. Система питания устроена по схеме 5+1+1 (число фаз для питания GPU, чипов памяти и интерфейса ввода-вывода оной). Применяется контроллер питания ON NCP81022, совместимый с динамическим управлением частотой и напряжением GPU в новой версии PowerTune, — точно такой же, как в Radeon R7 260(X) на чипе Bonaire.

2 Гбайт памяти набраны микросхемами Elpida W2032BBBG-6A-F, предназначенными для работы на эффективной частоте 6 ГГц.

⇡#Тестовый стенд, методика тестирования

Для измерения мощности системы используется стенд с блоком питания Corsair AX1200i. Энергосберегающие технологии CPU во всех тестах отключены. Шина PCI-Express работает в режиме 3.0. Для активации PCI-E 3.0 на видеокартах серий GeForce 600 и 700 в системе на чипсете X79 применяется патч от NVIDIA.

В настройках драйвера NVIDIA всегда в качестве процессора для вычисления PhysX выбирается CPU. В настройках AMD всегда настройка Tesselation переводится из состояния AMD Optimized в Use application settings. В CrossFire-конфигурациях остается включенной опция Frame Pacing.

Участники тестирования

В тестировании производительности приняли участие следующие видеокарты:

• AMD Radeon R9 285 (918/5500 МГц, 2 Гбайт)
• AMD Radeon R9 280X (1050/6000 МГц, 3 Гбайт)
• AMD Radeon R9 280 (933/5500 МГц, 3 Гбайт)
• AMD Radeon R9 270X (1050/4800 МГц, 2 Гбайт)
• NVIDIA GeForce GTX 770 (1046/7012 МГц, 2 Гбайт)
• NVIDIA GeForce GTX 670 (915/6008 МГц, 2 Гбайт)
• NVIDIA GeForce GTX 760 (980/6008 МГц, 2 Гбайт)

Разгон, температура, энергопотребление

Разгон Radeon R9 285 осуществляется таким же образом, как у и других моделей с архитектурой GCN 1.1 и новой версией PowerTune. Соответствующая панель Catalyst Control Center дает в руки оверклокера три инструмента: управление частотой GPU, ограничителями мощности и скорости вращения вентилятора. Отдельно регулируется частота видеопамяти. Напряжение питания GPU изменяется динамически и недоступно как в CCC, так и посредством сторонних утилит.

В штатном режиме напряжение под нагрузкой достигает 1,163 В. Tonga довольствуется заметно меньшим вольтажом по сравнению с Tahiti в составе Radeon R9 280, у которого верхний VID соответствует напряжению 1,237 В. Установленного на карте SAPPHIRE лимита скорости вращения вентилятора — 50% от максимума — более чем достаточно, чтобы частота даже под сильной нагрузкой колебалась в районе верхнего предела диапазона PowerTune. При этом обороты кулера в абсолютном значении невелики, а следовательно — и шум.

BIOS видеокарты дает возможность поднять верхнюю планку частоты вплоть до 1150 МГц. Как мы знаем по опыту, для многих видеокарт на базе Tahiti такой разгон не является проблемой. От SAPHHIRE DUAL-X R9 285 OC нам удалось добиться стабильной работы лишь на частоте 1100 МГц, но и это по сравнению со штатной частотой 965 МГц можно признать успешным результатом. Графическая память разогналась до 6,6 ГГц эффективной частоты – на 1 ГГц выше штатного значения.

По пиковой мощности Radeon R9 285 и R9 280 не особо отличаются друг от друга. Но возможно, различия проявляются в среднем энергопотреблении. Для GeForce GTX 760 новинка явно не может составить конкуренцию в плане энергоэффективности.

⇡#Производительность: синтетические тесты

3DMark 2011

• Radeon R9 285 обладает небольшим преимуществом перед своим предшественником Radeon R9 280.
• Новинка также идеально подогнана по производительности к GeForce GTX 760. GTX 670 расположился выше с небольшим отрывом.

3DMark

• Так же как и в 3DMark 2011, в новом синтетическом тесте Radeon R9 285 получил намного более высокий балл, чем Radeon R9 280.
• Из конкурирующей команды R9 285 оставил позади не только GeForce GTX 760, но и GTX 670 и даже наступает на пятки GTX 770.

Unigine Heaven 4

• И снова R9 285 имеет преимущество перед R9 280, более выраженное при разрешении 1920х1080. Сказывается увеличенная производительность геометрического движка. При разрешении WQHD 384-битная шина памяти R9 280 сглаживает различия между двумя картами.
• Radeon R9 285 также успешно совладал с GeForce GTX 760 и достиг паритета с GTX 670.

⇡#Производительность: игровые тесты

DiRT Showdown

• Различия между Radeon R9 285 и R9 280 компенсировали друг друга, так что результаты адаптеров практически одинаковы.
• DiRT Showdown всегда был самым комфортным тестом для GPU AMD в нашей тестовой обойме. Вот и на этот раз Radeon R9 285 оставил позади всю тройку видеокарт NVIDIA, включая GeForce GTX 770.

Far Cry 3

• Radeon R9 285 и R9 280 мало отличаются друг от друга в этом тесте.
• Оба в равной степени уступают графическим адаптерам NVIDIA, хотя в абсолютном значении разница между ними и ближайшим соперником — GeForce GTX 760 — совсем невелика.

Tomb Raider

• Снова можно сказать, что R9 285 практически не отличается от R9 280, несмотря на символическое отставание в режиме WQHD.
• Настолько же — чисто символически — новинка уступает GeForce GTX 760.

Bioshock Infinite

• Результаты Radeon R9 280 и R9 285 практически не различаются.
• Обе видеокарты AMD ощутимо опережают GeForce GTX 760 и на символическую величину — GTX 670.

Crysis 3

• Radeon R9 280 и R9 285 равны.
• Примерно такой же производительностью обладает GeForce GTX 760.

Metro: Last Light

• В сравнении Radeon R9 280 и R9 285 есть крошечное преимущество в пользу последнего.
• R9 285 явно превосходит GeForce GTX 760 и даже сравнялся с GTX 770 при разрешении 2560х1440.

Company of Heroes 2

• Этот тест не делает различий между Radeon R9 285 и Radeon R9 280.
• GPU NVIDIA работают в CoH 2 не так эффективно, как продукты AMD. Поэтому неудивительно, что Radeon R9 285 оставил позади как GeForce GTX 760, так и GTX 670 и выступает на одном уровне с GTX 770.

Batman: Arkham Origins

• Эта игра, напротив, благосклонна к графическим процессорам NVIDIA. Radeon R9 285, как и Radeon R9 280, на небольшую величину, но все-таки уступает GeForce GTX 760.
• Практически значимой разницы между двумя адаптерами AMD не обнаружено.

Battlefield 4

• Radeon R9 285, Radeon R9 280 и GeForce GTX 760 имеют практически одинаковую производительность в Battlefield 4.

Thief

• В Thief различие между Radeon R9 285 и R9 280 наиболее велико. Новичок существенно превосходит своего предшественника и даже на волосок обошел Radeon R9 280X, заняв лидирующую позицию. Видимо, движок Thief сильнее, чем прочие игры в нашем тестировании, нагружает геометрические блоки GPU.
• Равной с Radeon R9 285 производительностью в команде NVIDIA обладает только GeForce GTX 770. Как GTX 760, так и GTX 670 обеспечили заметно меньшую частоту смены кадров.

⇡#Производительность: разгон

3DMark 2011

• Подъем частоты GPU на 182 МГц живо отразился в баллах 3DMark обеих версий.

3DMark

Игровые тесты + Unigine Heaven 4

• В играх эффект от разгона не столь велик, как в синтетике. Разница заметна только при высоких абсолютных значениях фреймрейта.

⇡#Выводы

Несмотря на 256-битную шину памяти, Radeon R9 285 стал полноценной заменой Radeon R9 280. В большинстве игр новичок по меньшей мере не уступает своему предшественнику, а в отдельных случаях существенно превосходит его по производительности. Эти достижения, по всей видимости, стоит отнести на счет более мощного геометрического движка процессора Tonga.

Кроме того, Tonga предоставляет полный набор дополнительных функций, которыми обзавелись GPU на базе архитектуры Graphics Core Next со времени выхода чипа Tahiti: TrueAudio, CrossFire посредством DMA, поддержка Adaptive Sync в интерфейсе DisplayPort 1.2a. Нельзя обойти вниманием и оптимизации энергопотребления, которыми обладают чипы поколения GCN 1.1. Tonga также недурно разгоняется, хотя это не сильно сказывается на частоте смены кадров в тяжелых графически режимах (которые новинке вполне по плечу во многих из тестовых игр).

Главные соперники — GeForce GTX 760 и Radeon R9 285 — по производительности практически эквивалентны, если исключить тесты, особо благоприятные для того или иного производителя. У них также довольно близкие цены, поэтому, выбирая что-либо из этой пары, трудно будет прогадать. Разве что в части энергопотребления GTX 760 имеет неоспоримое преимущество. Как у AMD, так и у NVIDIA продукты обросли неким подобием экосистемы, и выбор в конечном счете будет зависеть от привычек и предпочтений пользователя.

В общем, смена чипа Tahiti на Tonga в этом сегменте дискретных видеоадаптеров AMD прошла успешно и не потребовала никаких компромиссов. Radeon R9 285 немного дороже R9 280, да к тому же магазины будут избавляться от запасов уходящей на покой модели по сниженной цене, так что тем, кто собирается покупать адаптер в этом ценовом диапазоне и не нуждается в TrueAudio и прочих дополнениях архитектуры GCN 1.1, выход R9 285 все равно принесет пользу.

Но отметим, что Radeon R9 285X, запуск которого также не за горами, чисто с технологической точки зрения является более интересным продуктом, поскольку только он даст ответ на вопрос: действительно ли GPU Tonga в составе Radeon R9 285 является упрощенной версией? Если чип в полноценной конфигурации не уступит Tahiti по числу исполнительных блоков и пропускной способности шины памяти и в дополнение принесет оптимизации архитектуры GCN 1.1, то это явно обострит конкуренцию среди высокопроизводительных видеоадаптеров второго эшелона. Скоро мы выясним, так это или нет.