Обзор видеоадаптера AMD Radeon R9 Nano: ложная скромность

Всего AMD запланировала выпустить четыре устройства, основанных на графическом процессоре Fiji – самом крупном и производительном GPU этой компании из ныне существующих. Мы уже познакомились с Radeon R9 Fury X – действующим флагманом линейки десктопных ускорителей AMD, и Radeon R9 Fury – второй по старшинству моделью. Через какое-то время состоится запуск двухпроцессорной видеокарты на базе Fiji, а сегодня мы будем изучать нестандартный продукт под названием Radeon R9 Nano.

Подробно о чипе Fiji мы писали в обзоре Radeon R9 Fury X. Это чрезвычайно крупный GPU, практически исчерпавший возможности производственной линии 28 нм на тайваньской TSMC по размеру кристалла. Но главное новшество, благодаря которому Fiji занял свое место в истории графических процессоров, – это память типа HBM (High-Bandwidth Memory), распаянная на общей с GPU кремниевой подложке. HBM позволила преодолеть ограничение пропускной способности, свойственное памяти GDDR5, благодаря широкой, 4096-битной шине, работающей на сравнительно низкой частоте 500 МГц (эквивалентна 1 ГГц с учетом передачи данных по принципу DDR).

Но есть и еще один немаловажный эффект: так как все линии шины памяти проходят в подложке, GPU вместе с чипами RAM занимает скромную площадь на печатной плате ускорителя. В обзорах Radeon R9 Fury и Fury X вы уже видели весьма компактную референсную PCB, которая особенно контрастирует с массивным радиатором охлаждения R9 Fury. Если бы не стояла задача отвести от GPU 275 Вт тепла, то на основе Fiji можно было бы создать чрезвычайно быструю видеокарту, подходящую даже для компьютеров форм-фактора Micro-ITX. И вот она перед нами!

⇡#Технические характеристики, цена

По формальным спецификациям Radeon R9 Nano похожа на Radeon R9 Fury X. Оба ускорителя оснащаются полностью разблокированным GPU Fiji, только максимальная частота процессора в R9 Nano на 50 МГц ниже, чем в R9 Fury X. При этом TDP двух моделей различается ни много ни мало на 100 Вт: 175 Вт у Nano и 275 Вт у Fury X. Как же AMD удалось этого добиться?

Здесь сложились несколько факторов. Во-первых, сравнительно небольшая разница в частоте GPU между R9 Nano и R9 Fury X дается большей ценой в плане энергопотребления, чем может показаться на первый взгляд, – по той причине, что для более высоких тактовых частот требуется все более высокое напряжение питания, а мощность чипа пропорциональна квадрату напряжения. Во-вторых, для R9 Nano наверняка отбираются самые качественные чипы Fiji, обладающие наименьшими утечками тока. В третьих, и это главное, 1 ГГц для R9 Nano – это максимально доступная частота GPU, а под реальной нагрузкой она может колебаться в пределах 300-1000 МГц.

Таким образом, в TDP R9 Nano нет ничего загадочного. Но теперь в полный рост встает вопрос: какой долей производительности Fiji пришлось пожертвовать, чтобы утрамбовать видеокарту в тепловой пакет 175 Вт? Это мы очень скоро выясним опытным путем. Однако AMD достаточно уверена в практических достоинствах продукта, чтобы установить для него цену $649 – ровно столько же, сколько просят за Fury X и GeForce GTX 980 Ti. В единственном российском интернет-магазине, где ее нашел «Яндекс.Маркет», она продается за 56 тысяч рублей. Что поделать, таковы гримасы текущей экономической ситуации.

Radeon R9 Nano ориентирована на узкую рыночную нишу видеокарт для систем стандарта Mini-ITX, где ей суждена судьба неоспоримого лидера. До сих пор самыми мощными моделями, которые появились в этом формате, были GeForce GTX 970 и Radeon R9 380, а Radeon R9 Nano претендует на уровень производительности GTX 980 и Radeon R9 Fury.

А вот еще один неожиданный сценарий использования R9 Nano – две такие видеокарты в режиме CrossFire. На первый взгляд, странная идея, но если вдуматься, то масштабирование быстродействия между одним и двумя GPU так велико, что на разницу между R9 Nano, с одной стороны, и R9 Fury и Fury X, с другой, можно закрыть глаза. При этом мощность тандема R9 Nano теоретически будет на 200 Вт меньше, чем у сборки двух Fury или Fury X. Совершенно случайно нам выпала возможность испытать эту концепцию на практике: по ошибке автору этого обзора прислали лишний образец R9 Nano, который немедленно пошел в дело.

⇡#Конструкция

Как и в случае с Radeon R9 Fury X, AMD выпустила референсную версию Radeon R9 Nano, которую «вендоры» будут продавать в неизменном виде.

Что и говорить, таких компактных видеоадаптеров на основе флагманских GPU мы не видели с былинных времен GeForce 3 и Radeon 8500 (те, однако, еще не были двухслотовыми картами). Габариты R9 Nano даже меньше, чем у R9 Fury X без радиатора СВО. Референсная плата R9 Nano от AMD, как и ее собратья, полностью лишена выходов DVI и вместо этого оснащается тремя разъемами DisplayPort 1.2 и одним HDMI 2.0.

Представители AMD попросили нас не разбирать устройство, взамен предоставив свои фотографии кулера и печатной платы. Система охлаждения R9 Nano весьма хитроумная. В центре радиатора, покрывающего почти всю площадь платы, сделано углубление, где установлен вентилятор. Последний, таким образом, работает одновременно как аксиальный и как радиальный: часть горячего воздуха выбрасывается из корпуса ПК через решетку на монтажной планке, часть остается внутри.

В основании радиатора лежит испарительная камера, от которой отходят две плоские теплотрубки. Чаще всего производители выбирают что-то одно: либо теплотрубки, либо испарительную камеру, но не то и другое вместе.

Еще один мелкий радиатор с собственной теплотрубкой используется для охлаждения транзисторов системы питания карты. Третий компонент – алюминиевая рама – придает жесткость всей конструкции.

⇡#Плата

Система питания R9 Nano по сравнению с таковой у R9 Fury X упрощена — с восьми до шести фаз (четыре фазы для GPU, две – для чипов памяти). Дополнительное питание подается по единственному восьмиконтактному разъему. Благодаря линиям питания в разъеме PCIe x16 видеокарте обеспечен резерв мощности вплоть до 225 Вт.

Преобразователем напряжения управляет ШИМ-контроллер IR3567B от International Rectifier, который AMD применяет в референсных платах со времен Radeon R9 290X.

⇡#Тестовый стенд, методика тестирования

Энергосберегающие технологии CPU во всех тестах отключены. В настройках драйвера NVIDIA в качестве процессора для вычисления PhysX выбирается CPU. В настройках AMD настройка Tesselation переводится из состояния AMD Optimized в Use application settings.

⇡#Участники тестирования

В тестировании производительности приняли участие следующие видеокарты:

• 2 × AMD Radeon R9 Nano (1000/1000 МГц, 4 Гбайт);
• AMD Radeon R9 Fury X (1050/1000 МГц, 4 Гбайт);
• AMD Radeon R9 Fury (1000/1000 МГц, 4 Гбайт);
• AMD Radeon R9 Nano (1000/1000 МГц, 4 Гбайт);
• AMD Radeon R9 390X (1050/6000 МГц, 8 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GTX 980 Ti (1000/7012 МГц, 6 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GTX 980 (1126/7000 МГц, 4 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GTX 970 (1050/7010 МГц, 4 Гбайт).

⇡#Производительность: синтетические тесты

3DMark 2011

3DMark

Unigine Heaven 4

⇡#Производительность: игры

• При разрешении 1920 × 1080 либо 2560 × 1440 R9 Nano обеспечивает в среднем 100 % производительности R9 Fury, и только в 4К-режиме Fury получает преимущество в 5 %.
• Fury X в среднем оказался на 7, 11 и 13 % быстрее, чем Nano, при соответствующих разрешениях.
• Radeon R9 390X отстает от R9 Nano на 8, 9 и 11 % соответственно.
• GeForce GTX 980 имеет небольшое преимущество (4 %) в режиме 1920 × 1080, которое сменяется отставанием на 3 % при более высоких разрешениях. Однако есть игры, в которых GTX 980 сохраняет лидерство даже при 4К-разрешении, – Metro: Last Light и The Witcher 3.
• GeForce GTX 980 Ti неизменно опережает R9 Nano, и намного: средняя разница составляет 27, 21 и 20 % соответственно.
• GeForce GTX 970 уступает R9 Nano в среднем 12, 22 и 21 % производительности.
• Пара Radeon R9 Nano, как и следовало ожидать, легко одолела GeForce GTX 980 Ti, но успех зависит от поддержки CrossFire в конкретной игре. К счастью для «красных», в нашей тестовой обойме только CoH 2 и Far Cry 4 совершенно не умеют использовать два GPU AMD, а в GRID Autosport эффект проявляется только при максимальном разрешении. В остальных бенчмарках прирост производительности в CrossFire колеблется от 63 до 95 %.

*В Middle-Earth: Shadow of Mordor полноэкранное сглаживание не поддерживается

Bioshock Infinite

Crysis 3

Tomb Raider

Metro: Last Light

Company of Heroes 2

Battlefield 4

Thief

GRID Autosport

Middle-Earth: Shadow of Mordor

Alien: Isolation

Sid Meyer’s Civilization: Beyond Earth

Far Cry 4

Dragon Age: Inquisition

Total War: Attila

GTA V

The Witcher 3: Wild Hunt

Тактовые частоты, энергопотребление, температура, разгон

Хотя верхний предел частоты GPU в Radeon R9 Nano равняется 1 ГГц, на практике ни в одной игре видеокарта его не достигает. В среднем можно рассчитывать на 900 МГц или около того. При этом напряжение на ядре не превышает 1,2 В. Для сравнения: Fury X стабильно держит частоту 1050 МГц в большинстве игр при напряжении 1,212 В, а протестированный нами образец Fury от SAPPHIRE работает на частоте 1 ГГц с немного более высоким напряжением – 1,219 В.

Главным ограничивающим фактором является TDP, но, к счастью, референсный BIOS позволяет увеличить его на 50 % – вплоть до 263 Вт, если отталкиваться от официального значения 175 Вт. В таких условиях видеокарта уже легко достигает предела по частоте GPU и позволяет попытать счастья с его разгоном. Наш образец мог стабильно работать на частотах GPU вплоть до 1060 МГц, а память HBM разогналась до эффективной частоты 1100 МГц. Это, конечно, не бог весть такой результат, но не будем забывать, что R9 Nano не располагает ни системой питания, ни системой охлаждения, сравнимыми с тем, что досталось R9 Fury X или R9 Fury.

По энергопотреблению в играх R9 Nano находится в одном классе с Radeon R9 280, GeForce GTX 970 и GTX 980, хотя два последних имеют преимущество в 17 Вт. Fury и Fury X потребляют на 29-30 Вт больше Nano, не говоря уже о Radeon R9 290X и 390X на базе GPU Hawaii, которые сжирают (по-другому и не скажешь!) на 55 и 118 Вт больше.

Furmark как способ довести видеокарту до предела мощности в случае с R9 Nano оказался бесполезным, пока мы испытывали карту на штатных настройках и еще не подняли планку TDP. Ускоритель просто сбросил рабочую частоту GPU до 750 МГц, и в результате энергопотребление системы стало даже меньше, чем в Crysis 3. TDP Fury X и Fury, напротив, полностью исчерпывается в Furmark. Здесь они превышают показатель R9 Nano на 101 и 126 Вт соответственно.

Разогнанный R9 Nano потребляет на 57 и 93 Вт больше (в игровом тесте и Furmark соответственно) по сравнению с видеокартой, работающей на штатных частотах.

Что касается тандема Radeon R9 Nano в режиме CrossFire, то он продемонстрировал впечатляющую энергоэффективность в сравнении с Radeon R9 295X, оснащенным системой водяного охлаждения, при заведомо более высокой производительности

Штатный кулер R9 Nano не позволяет GPU прогреться выше 70 °C под нагрузкой, но в силу скромных размеров запас мощности его крайне ограничен. При разгоне, запустив вентилятор на максимальные обороты, мы смогли удержать температуру в пределах 68 °C под нагрузкой в реальных играх. Еще немного, и система PowerTune начала бы сбрасывать частоту GPU (максимальная температура у R9 Nano – 75 °C).

В штатном режиме система охлаждения работает весьма тихо, но стоит отметить другой неприятный момент – под нагрузкой отчетливо слышен писк дросселей в преобразователе напряжения R9 Nano.

Хотя разгон графического процессора R9 Nano составил всего 6 % от номинала, вкупе с повышенным TDP и разгоном памяти это привело к приросту производительности в играх на 9-13 % в зависимости от разрешения. Вполне достаточно, чтобы перекрыть зазор между R9 Nano и Fury X.

⇡#Производительность: вычисления

Декодирование видео (DXVA Checker, Decode Benchmark)

За время, прошедшее с выхода Radeon R9 Fury X и R Fury, появилось все необходимое для того, чтобы протестировать встроенный в GPU Fiji аппаратный декодер, поддерживающий форматы H.264 и H.265, а именно – корректный набор библиотек в пакете AMD Catalyst и полная поддержка аппаратного ускорения на Fiji в кодеке LAV. И вот результаты тестов.

В Fiji AMD увеличила скорость декодирования H.264 по сравнению с предыдущим поколением декодера (реализованным только в чипе Tonga в Radeon R9 285 и R9 380) и декодером, которым оснащены все остальные GPU архитектуры GCN. Последний к тому же даже не поддерживает разрешения формата Ultra HD.

Графические процессоры NVIDIA на базе архитектуры Maxwell лучше справляются с задачей декодирования H.264, чего не скажешь о чипах поколения Kepler.

Сейчас Fiji является одним из двух GPU десктопного класса, способных декодировать поток H.265 (HEVC). Но второй счастливчик – NVIDIA GM206 (GeForce GTX 950, GTX 960) — на практике показал существенно более высокую производительность.

В большинстве задач, усиленно использующих параллельные вычисления на шейдерных ALU графического процессора, Radeon R9 Nano мало отличается от родственных продуктов на основе GPU Fiji. Баланс между Nano и Fury смешается в ту или другую сторону в зависимости от особенностей конкретного приложения.

Среди всех тестов только Luxmark и SiSoftware Sandra способны разделить нагрузку между несколькими GPU. В первом производительность тандема R9 Nano если не вдвое выше, чем у одиночной карты, то стремится к этому. В Sandra масштабирование производительности не столь близко к идеалу.

Luxmark 3.0: Hotel Lobby (Complex Benchmark)

Sony Vegas Pro 13

CompuBench CL: Ocean Surface Simulation

CompuBench CL: Particle Simulation

SiSoftware Sandra 2015: Scientific Analysis

Выводы

Хотя Radeon R9 Nano не является самым быстрым ускорителем на базе графического процессора Fiji, он, пожалуй, демонстрирует сам GPU в более выгодном свете, чем Radeon R9 Fury X. Для того чтобы Fury X смог конкурировать с GeForce GTX 980 Ti, из Fiji пришлось выжать последние капли производительности, и тем обиднее, что абсолютный паритет с противником все же не был достигнут.

R9 Nano, с другой стороны, легко обошел GeForce GTX 980 при несущественно более высоком энергопотреблении. В этой ситуации чип AMD на базе последней версии архитектуры GCN по энергоэффективности сравним с представителем архитектуры Maxwell, которым является GM204 в составе GeForce GTX 980. К сожалению, хотя «широкий» процессор Fiji, работающий на тактовых частотах меньше 1 ГГц, превосходит по производительности более «узкий» и высокочастотный GM204, с точки зрения стоимости производства такая стратегия себя не оправдывает. В итоге, если хотите получить полностью функциональный чип Fiji, извольте заплатить полную цену в $649 – как за Radeon R9 Fury X.

Однако Radeon R9 Nano и не пытается быть чемпионом по соотношению цены и производительности. В качестве выгодной альтернативы GeForce GTX 980 AMD предлагает либо более дешевый Radeon R9 390X, либо более дорогой и быстрый R9 Fury. R9 Nano оправдывает свою рекомендованную стоимость в том случае, когда на первый план выходят размеры карты. Более производительного видеоадаптера для ПК форм-фактора Mini-ITX пока просто не существует.

Другой, неожиданный способ применения новинки – это «двухголовые» конфигурации, в которых тандем R9 Nano может заменить пару R9 Fury. Последний обладает на 100 Вт более высоким TDP, а по производительности превосходит R9 Nano в среднем всего на 4 % (да и то лишь в 4К-разрешении). Radeon R9 Fury X уже на 13 % быстрее, чем R9 Nano, но создает другую проблему: в корпусе придется как-то разместить два радиатора СВО. На базе R9 Nano можно собрать более компактную, энергоэкономичную и аккуратную систему.