Обзор видеокарты AMD Radeon RX 580: Polaris второго поколения

Технические характеристики. Конструкция. Плата

Серия Radeon RX 400 стала большим коммерческим успехом для графического подразделения AMD. После четырех лет томительного ожидания производители GPU получили в свое распоряжение технологический процесс нового поколения — 14/16 нм FinFET, и AMD, на этот раз избравшая GlobalFoundries в качестве подрядчика по выпуску микросхем, в 2016 году представила линейку видеокарт Radeon RX 460, RX 470 и RX 480, охватившую низкий и средний сегменты производительности. Благодаря привлекательным ценам AMD удалось составит серьезную конкуренцию серии GeForce 10 от NVIDIA в соответствующих ценовых категориях, но с технической точки зрения семейство Polaris не вполне удовлетворило энтузиастов, поскольку соперник AMD гораздо лучше распорядился возможностями нового техпроцесса с точки зрения энергоэффективности и частотного потенциала GPU.

Слухи о том, что AMD работает над глубокой ревизией линейки Polaris, возникли еще в октябре прошлого года — всего через пару месяцев после того, как последний представитель 400-й серии — Radeon RX 460 — поступил в продажу. И действительно, серия Radeon 500, по утверждению производителя, не просто состоит из перемаркированных моделей Radeon 400, а комплектуется кристаллами Polaris второго поколения, в которых оптимизированный дизайн сочетается с повзрослевшей технологией 14 нм FinFET.

Новая линейка Radeon представлена четырьмя видеокартами с индексами RX 550, RX 560, RX 570 и RX 580, среди которых первой подлежит тестированию флагманская модель, основанная на графическом процессоре Polaris 20.

Технические характеристики

Графический процессор Polaris 20 представляет собой обновленную версию ядра Polaris 10, установленного в Radeon RX 480. Как следствие, состав вычислительных блоков не претерпел изменений. Как и Polaris 10, полностью функциональная версия Polaris 20 располагает 2304 шейдерными ALU, 144 блоками наложения текстур и 32 ROP, а с оперативной памятью чип соединен 256-битной шиной с пропускной способностью 8 Гбит/с на контакт.

Напомним, что с точки зрения микроархитектуры серия Polaris имеет ряд отличий от предыдущих продуктов AMD на основе логики GCN версии 1.2 (чип Fiji в составе Radeon R9 Nano, R9 Fury и Fury X), среди которых важное место занимает компрессия цвета с соотношением вплоть до 8:1, позволяющая более эффективно расходовать пропускную способность шины RAM. Из прочих оптимизаций внутренней структуры GPU, представленных в GCN 1.3, отметим оптимизацию геометрического движка, способного отсекать на ранних стадиях конвейера полигоны нулевого размера либо не имеющие пикселов в проекции. Работа Compute Unit’а (основной структуры GCN, объединяющей шейдерные ALU и блоки наложения текстур) также подверглась тюнингу в Polaris c целью повышения его удельной производительности.

Функциональные нововведения Polaris включают поддержку форматов чисел с половинной разрядностью — int16 и FP16, которые используются в расчетных задачах, не требующих более точного представления (как, например, машинное обучение).

Выделенный кодек GPU позволяет аппаратно кодировать и декодировать видео в форматах HEVC Main 10 и VP9 с разрешением вплоть до 4К. Контроллер дисплея поддерживает вывод сигнала по интерфейсам DisplayPort 1.3/1.4 и HDMI 2.0b, а также высокий динамический диапазон (HDR). Более детальную информацию об архитектуре GCN 1.3 и чипах Polaris вы можете получить в нашем обзоре Radeon RX 480.

Единственное изменение, которое принесла новая версия старшего ядра семейства Polaris в совокупности с оптимизированным техпроцессом 14 нм FinFET, заключается в тактовой частоте GPU, которую AMD по штатным спецификациям увеличила с 1266 МГц до того уровня, который был достигнут в лучших образцах Radeon RX 480 на базе печатных плат оригинального дизайна, — 1340 МГц. Эффективная частота чипов RAM по-прежнему составляет 8 ГГц, а стандартный объем равен 4 или 8 Гбайт. Вместе с тем AMD пришлось увеличить штатный тепловой пакет видеокарты со 150 до 185 Вт для того, чтобы дать дорогу повышенным тактовым частотам.

Radeon RX 580 поступил в продажу по такой же розничной цене, как и Radeon RX 480: $199 за платы с 4 Гбайт оперативной памяти и $229 — за 8 Гбайт RAM. Рекомендованные цены для российский продавцов AMD установила на уровне 13 449 и 15 299 руб. соответственно.

SAPPHIRE NITRO+ Radeon RX 580: технические характеристики, конструкция

Radeon RX 580 с первого дня выпускается в виде устройств оригинального дизайна. Поэтому вместо референсной видеокарты, которую можно увидеть лишь на презентациях AMD, мы изучим новинку на примере ускорителя SAPPHIRE NITRO+ Radeon RX 580. Мощная система охлаждения и схемотехника платы позволила производителю увеличить тактовые частоты GPU относительно референсных спецификаций AMD — вплоть до 1411 МГц. При этом вторая версия BIOS, которую можно активировать переключателем на торце печатной платы, содержит еще более агрессивные настройки с максимальной частотой ядра 1450 МГц, хотя в официальных характеристиках устройства эта возможность не указана. Существуют две версии видеокарты с объемом оперативной памяти 4 и 8 Гбайт — перед нами старшая (и наиболее дорогая) из них.

Устройством системы охлаждения NITRO+ Radeon RX 580 повторяет модели, которые фирма выпускала в поколении Radeon 400, — такие как NITRO+ Radeon RX 480. Крупногабаритный кожух кулера выступает за пределы площади печатной платы. Таким образом, часть радиатора, находящегося внутри, «свисает» по краям и продувается вентиляторами насквозь. Задняя поверхность PCB покрыта защитной алюминиевой пластиной.

В системе охлаждения видеокарты центральный медный блок соединен с оребрением тепловыми трубками, а две отдельные пластины прижимаются к микросхемам RAM и мощным транзисторам VRM. В связи с повышенным тепловыделением Radeon RX 580, производитель модернизировал конструкцию радиатора по сравнению с NITRO+ RX 480, установив дополнительную, четвертую тепловую трубку и увеличив суммарную площадь ребер.

Воздушный поток создает пара вентиляторов диаметром 95 мм на двойных шарикоподшипниках. Благодаря тому, что каждый вентилятор удерживается на месте единственным винтом и подключен через разъем, для их демонтажа не требуется снимать кожух системы охлаждения и отпаивать провода.

Как утверждает SAPPHIRE, усиленный радиатор и новая схема управления вентиляторами позволили снизить шум на 12 дБ под нагрузкой. Кроме того, к NITRO+ RX 580 ограниченной серии (Limited Edition), которую мы получили на тестирование, прилагается дополнительная пара вентиляторов с прозрачными лопастями, светящимися синим цветом, которую можно установить взамен стандартных черных вентиляторов. Светящемуся логотипу SAPPHIRE на боку видеокарты можно придать любой цвет с помощью фирменной утилиты SAPPHIRE TRIXX.

SAPPHIRE NITRO+ Radeon RX 580: плата

Преобразователь напряжения платы построен по схеме 6+1 фаза (для питания GPU и RAM соответственно), не считая фазы PLL. Напряжение на GPU управляется ШИМ-контроллером IR 3567B, который видеокарты на базе чипов AMD используют со времен Radeon R9 290X. Силовая часть схемы включает долговечные полимерные конденсаторы и дроссели с ребристыми «микрорадиаторами» Black Diamond 4, на 15% более холодные по сравнению с предыдущей итерацией (по заявлению производителя).

Разработчики изменили конфигурацию видеовыходов, стандартную для видеоадаптеров AMD на базе Polaris, вернув порт DVI-D и поменяв один из разъемов DisplayPort на HDMI. Таким образом, к видеокарте можно одновременно подключить экран с интерфейсом HDMI и шлем виртуальной реальности (все они на данный момент используют HDMI).

Методика тестирования. Производительность: 3DMark. Производительность: игры (1920 × 1080, 2560 × 1440)

⇡#Тестовый стенд, методика тестирования

Участники тестирования

В тестировании производительности приняли участие следующие видеокарты:

• AMD Radeon R9 390X (1050/6000 МГц, 8 Гбайт);
• AMD Radeon RX 480 (1266/8000 МГц, 8 Гбайт);
• SAPPHIRE NITRO+ Radeon RX 580 (1340/8000 МГц, 8 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GTX 970 (1050/7010 МГц, 4 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GTX 1060 (1506/8000 МГц, 6 Гбайт).

⇡#Производительность: 3DMark

В синтетических тестах Radeon RX 580 показал на 11% более высокий результат по сравнению с RX 480 и превзошел соперников, от которых его предшественник потерпел поражение, — как Radeon R9 390X, так и GeForce GTX 1060.

⇡#Производительность: игры (1920 × 1080, 2560 × 1440)

Результаты игровых тестов в щадящих графических режимах (1080p и 1440p) не говорят однозначно в пользу Radeon RX 580 или против него.

Разница между Radeon RX 480 и RX 580 оказалась немного меньше, чем можно предсказать по номинальным частотам видеокарт — всего лишь 3–4%. Кроме того, несмотря на то, что RX 580 подчас обеспечивает более высокую частоту смены кадров, нежели Radeon R9 390X, в среднем последний опережает новинку на 15%.

Что касается видеокарт последнего поколения, то при разрешении 1080p GeForce GTX 1060 обладает преимуществом в 7% над Radeon RX 580, но в 1440p Radeon RX 580 все-таки достиг условного паритета с GTX 1060. Однако, хотя усредненное преимущество в пользу оппонента AMD составляет 3%, в отдельных играх, как правило, та или иная видеокарта существенно превосходит своего соперника.

Производительность: игры (3840 × 2160)

⇡#Производительность: игры (3840 × 2160)

Radeon RX 580 явно не рассчитан на разрешение 4К, пусть и без полноэкранного сглаживания. Редкая игра с такими настройками достигает 30 FPS на Polaris 20. В то же время именно в режиме 2160p соотношение результатов между видеокартами наиболее выгодно для новинки. Radeon RX 580 на 8% превосходит GeForce GTX 1060 (пусть последний сохранят сильную позицию в отдельных играх), а преимущество Radeon R9 390X сократилось до 8%.

Производительность: декодирование видео, вычисления. Тактовые частоты, энергопотребление, температура, разгон. Выводы

⇡#Производительность: декодирование видео

В Polaris 20 установлен точно такой же мультимедийный блок, как и в Polaris 10, поэтому разница в скорости декодирования видеопотока между видеокартами сводится к соотношению их тактовых частот.

Radeon RX 580, как и его предшественник RX 480, в тесте H.264 сопоставим с представителями архитектуры Maxwell от NVIDIA, однако чипы Pascal обладают несравнимо более высокой пропускной способностью — в декодировании как H.264, так и формата HEVC (H.265).

Прим.: поскольку в пределах одной линейки GPU декодеры обычно не различаются, в диаграммах приведено по одному устройству из каждого семейства (или больше в том случае, если это правило нарушается).

Производительность: вычисления

⇡#Тактовые частоты, энергопотребление, температура, разгон

Чтобы понять, каким образом оптимизация техпроцесса 14 нм FinFET в Polaris 20 повлияла на частотный потенциал и энергоэффективность GPU по сравнению с Polaris 10, стоит сопоставить Radeon RX 580 не с референсной видеокартой, на примере которой мы познакомились с Radeon RX 480 в прошлом году, а с устройством оригинального дизайна — SAPPHIRE NITRO+ Radeon RX 480. Как и другие производители, отказавшиеся от референсной конструкции, SAPPHIRE позволила увидеть Polaris 10 в выгодном свете, обеспечив более эффективное охлаждение и разгонный потенциал, недоступный ранним образцам Radeon RX 480.

Как и его предшественник в серии NITRO+, Radeon RX 580 от SAPPHIRE под игровой нагрузкой поддерживает предельные частоты GPU, установленные обеими версиями BIOS, — 1410 и 1450 МГц. При этом, когда мы снизили частоту до референсных 1340 МГц, напряжение питания на ядре не превысило 1,15 В, в то время как NITRO+ Radeon RX 480 при свой штатной частоте 1342 МГц показывал значения вплоть до 1,175 В.

Тем не менее система с RX 580 на борту обладает мощностью на 12–16 Вт больше, чем в случае с RX 480 (в тестах FurMark и Crysis 3 соответственно). Возможная причина — лимит мощности, заложенный в BIOS SAPPHIRE NITRO+ Radeon RX 580, поскольку видеокарта рассчитана на более высокие частоты, нежели 1340 МГц, в то время как для NITRO+ RX 480 1342 МГц является штатным пределом. Как следствие, напряжение питания GPU, которое в графических процессорах AMD колеблется с высокой частотой, чаще достигает своего максимума.

Поскольку RX 580 получил на 35 Вт более высокий TDP, чем RX 480 (185 против 150 Вт), преимущество основного соперника новинки — GeForce GTX 1060 — в энергоэффективности становится как никогда наглядным. Мощность системы с GTX 1060 на 60 Вт меньше, чем с RX 580, и это отражает разницу в спецификациях обеих видеокарт (тепловой пакет GTX 1060 составляет 120 Вт).

В BIOS NITRO+ RX 580 также отличается от NITRO+ RX 480 настройками работы системы охлаждения: если NITRO+ RX 480 раскручивает крыльчатки кулеров до 2016 об/мин, то RX 580 довольствуется 1322 об/мин. Однако на температуру GPU под нагрузкой это повлияло несущественно — разница лишь в 4 °C.

Частота 1411 МГц, которая является штатной для NITRO+ RX 580, лежит за пределами возможностей большинства экземпляров Radeon RX 480 при воздушном охлаждении, однако производитель должен был оставить резерв для дальнейшего разгона силами пользователя. Помня скромные оверклокерские возможности Polaris 10, мы не рассчитывали на существенное увеличение частот, однако NITRO+ RX 580 преподнес приятный сюрприз. При лимите мощности в 150% и максимальных оборотах системы охлаждения графическому процессору покорилась частота 1500 МГц.

Плохие новости в том, что напряжение питания Polaris 20 в таком случае достигает 1,3563 В, причем мы не увеличивали его вручную — так распорядилась автоматика видеокарты. В любом случае это большие цифры даже для GPU, построенных по техпроцессу 28 нм, не говоря уже о 14 нм FinFET, и у нас нет уверенности, что постоянная эксплуатация устройства с такими рабочими параметрами безопасна для него.

Оперативная память разогналась не столь успешно, как GPU, добравшись лишь до 8700 МГц эффективной частоты. Перешагнуть эту отметку не позволило даже увеличение напряжения на микросхемах с 0,95 до 1,2 В.

Неудивительно, что разогнанный NITRO+ Radeon RX 580 развивает максимальную мощность среди всех участников тестирования, включая даже Radeon R9 390X. К счастью, кулер видеокарты играючи справляется с отводом дополнительного тепла. Пусть для разгона мы всегда запускаем крыльчатки на максимальной скорости, пользователи наверняка смогут найти компромисс между температурой GPU и шумом системы охлаждения.

⇡#Производительность: разгон

В синтетических тестах разгон улучшил результаты видеокарты на 7–8%. В играх также, в зависимости от разрешения, частота смены кадров возросла на 8–9%.

⇡#Выводы

Стандартная практика для производителей графических процессоров — использовать знакомые покупателям GPU в новой серии видеоадаптеров, когда чипы следующего поколения еще не готовы к производству, а «старые» микросхемы еще удовлетворяют требованиям к быстродействию и энергоэффективности. И хотя с практической точки зрения такой «ребрендинг» полностью оправдывает себя, он зачастую является признаком технических трудностей или недостатка ресурсов у компании и уж тем более не находит отклика в сердцах энтузиастов компьютерного железа. И то и другое в полной мере относится к последнему ребрендингу графических ускорителей AMD, когда набор процессоров, на которых была основана серия Radeon 200, почти в полном составе перешел в серию Radeon 300.

Однако смысл существования линейки Radeon 500 не сводится к тому, чтобы смахнуть пыль с чипов Polaris. В этот раз AMD ответила на критику видеокарт Radeon 400-й серии оптимизацией дизайна чипов и техпроцесса 14 нм FinFET, который используется для производства Polaris. На данный момент мы имели возможность изучить лишь флагманскую модель семейства Radeon 500, но можем с уверенностью повторить — это не просто перемаркированная версия Radeon RX 480, а видеокарта с совершенно другим частотным потенциалом. Пусть чип Polaris 20 все еще не может потягаться по этому параметру с современными продуктами NVIDIA, но даже такое увеличение частот в сочетании с «широкой» архитектурой GCN 1.3 наконец-то позволило AMD представить равного соперника GeForce GTX 1060, сохранив привлекательный ценовой уровень, который установила серия Radeon 400.

В то же время, те возможности, которые AMD получила в свое распоряжение благодаря кремнию Polaris второго поколения, были целиком использованы для повышения тактовых частот, и мощность видеокарты увеличилась соответствующим образом. Архитектура GCN по-прежнему не может соревноваться с Pascal по энергоэффективности, и AMD, как уже было в 300-й серии Radeon, сделала ставку на быстродействие вместо компромиссного решения, которое могло бы приблизить Radeon RX 580 к GeForce GTX 1060 по энергопотреблению, но не преодолеть разрыв в производительности.

Кроме того, хотя по усредненным результатам в игровых тестах при разрешении 1440p установился шаткий паритет между Radeon RX 580 и GeForce GTX 1060, во многих играх соперник AMD сохраняет уверенное преимущество. При этом большую часть нашей тестовой обоймы уже составляют игры под DirectX 12, так что отдельные неудачи Radeon RX 580 уже нельзя списать на потенциал архитектуры, который не может раскрыть предыдущая версия API Microsoft. Наконец, пусть AMD позиционирует Radeon RX 580 как видеокарту для разрешения 1080p и выше, именно в режиме Full-HD, нежели в 1440p, новинка обеспечивает наиболее комфортную частоту смены кадров, а здесь GTX 1060 безоговорочно лидирует в своей ценовой категории среди ускорителей нового поколения.

Таким образом, обновленный GPU сделал Radeon RX 580 более выгодной альтернативой GeForce GTX 1060, чем RX 480, но суть предложения AMD не изменилась: старший Polaris по-прежнему подкупает не абсолютной производительностью, а более низкой ценой (зачастую), объемом памяти 8 Гбайт (в старших версиях) и, кстати, возможностью объединить два GPU в одной системе, которой GTX 1060 (во всех случаях, за исключением избранных игр) лишен.