Оригинал материала: https://3dnews.ru/982434

Обзор видеокарты AMD Radeon VII: сила — в нанометрах

GPU. Технические характеристики. Конструкция. Печатная плата

В последние годы мы уже привыкли, что AMD в соревновании с NVIDIA неизменно занимает позицию догоняющего. Последний раз, когда игровые видеокарты под марками GeForce и Radeon обладали равными возможностями в верхнем ценовом сегменте, был во времена противоборства GeForce GTX 980 Ti и Radeon R9 Fury X. Слабость графического подразделения AMD и архитектуры Graphics Core Next, которая существует уже без малого десять лет, стала особенно заметной после того, как NVIDIA выпустила устройства серии GeForce RTX. Детище Дженсена Хуанга не только безраздельно властвует на рынке высокопроизводительных GPU, но уже задает курс развития всей индустрии за счет технологий трассировки лучей в реальном времени и машинного обучения.

К чести AMD, в бюджетном и среднем классе игровых видеокарт ее продукты по-прежнему востребованы, а модели семейства Radeon RX Vega прекрасно зарекомендовали себя в качестве ускорителей расчетов общего назначения. А теперь у «красных» появился еще один повод для оптимизма: старший графический процессор семейства Vega мигрировал на прогрессивный стандарт 7 нм FinFET. Обновленный чип Vega 20, который был представлен публике осенью в составе ускорителей вычислений Radeon Instinct, стал первым дискретным GPU, произведенным по этой технологии, в то время как NVIDIA лишь сравнительно недавно отладила производство по норме 12 нм.

Учитывая, как далеко впереди соперника оказалась AMD по темпу освоения новых техпроцессов, только самые преданные сторонники компании могли ожидать появления игровой видеокарты, основанной на кремнии Vega 20. Но подчас даже самые смелые мечты сбываются, ведь AMD решила поступить именно так. Что это — демонстрация силы или жест отчаяния? Попробуем выяснить.

#GPU

Главные нововведения, которые характеризуют кремний Vega второго поколения, напрямую вызваны переходом с узла 14 нм FinFET на 7 нм. Производством чипов Vega 20 занимается тайваньская TSMC — похоже, что в этом у AMD не было иного выбора, ведь GlobalFoundries, которая сейчас выпускает большую часть графических чипов архитектуры Graphics Core Next, свернула работы над собственной линией 7 нм, а Samsung запустила ее позже, чем тайваньцы.

«Апгрейд» графических процессоров за счет нового техпроцесса или просто доработки схемотехники для AMD уже превратился в традицию. Возьмем семейство чипов Polaris: старший из этих GPU — Polaris 10 — не так давно пережил свое третье рождение, уже по технологии 12 нм. Однако микросхемы стандартов 14 и 7 нм отличаются друг от друга намного сильнее, нежели 14 и 12 нм. У TSMC никогда не было производственной линии 14 нм, но для того, чтобы оценить масштаб изменений, которые претерпел графический процессор Vega, можно взять за точку отсчета характеристики техпроцесса 16 нм на фабриках TSMC. По сравнению с ними стандарт 7 нм в 3,2 раза увеличивает плотность микросхем, а энергопотребление снижается на 61 %.

Подобные числа недостижимы на практике, ведь не все микросхемы настолько хорошо масштабируются, тем более столь сложные, как современные процессоры, будь то CPU или GPU. Однако AMD удалось сократить площадь своего флагманского чипа ровно в полтора раза — с 495 до 331 мм2, несмотря на то, что в нем стало на 0,7 млрд транзисторов больше. Как это повлияло на тактовые частоты и удельную мощность чипа, мы обсудим на примере самой видеокарты Radeon VII, но миниатюризация графического ядра дала Vega 20 еще одно важное преимущество.

В ускорителях высшего эшелона AMD давно отказалась от памяти GDDR в пользу микросхем HBM, которые размещаются вместе c GPU на кремниевой подложке (interposer). Последняя фактически представляет собой редуцированную микросхему, в которой есть только линии проводников и нет транзисторов. Как следствие, подложку производят на стандартном фотолитографическом конвейере, а ее размер ограничен фотомаской. По снимку Vega 10 хорошо видно, что гигантский GPU просто не позволил AMD разместить на подложке больше двух стеков HBM2. Именно поэтому у Vega 10 вдвое меньше разрядность шины памяти сравнительно с чипом Fiji (первым GPU, в котором AMD использовала память HBM), пусть даже увеличенные частоты второго поколения HBM компенсируют невольный шаг назад.

С другой стороны, на подложке вокруг Vega 20 уже достаточно места для четырех сборок HBM2. AMD воспользовалась этой возможностью, чтобы одновременно удвоить пропускную способность (которая теперь достигает невероятных показателей в 1 Тбайт/с) и объем оперативной памяти: ускорители вычислений Radeon Instinct на чипах Vega 20 получили вплоть до 32 Гбайт RAM, а Radeon VII — 16 Гбайт.

В дополнительных контроллерах памяти сосредоточена часть тех 0,7 млрд транзисторов, которые появились в новой версии процессора, но архитектура GPU претерпела и другие изменения. AMD поработала над эффективностью конвейера — как в 3D-рендеринге, так и расчетах общего назначения. В частности, была увеличена производительность блоков ROP, чтобы они могли в полной мере воспользоваться расширенной шиной памяти, а со стороны шейдерных ALU — скорость исполнения FMA (Fused Multiply-Add), пожалуй самой важной операции для множества вычислительных задач. В остальном  Vega 20 по-прежнему относится к пятому поколению GCN и не содержит изменений на уровне ISA (Instruction Set Architecture). Последняя особенность чипа, о которой стоит упомянуть, это исполнение расчетов двойной точности (FP64) на скорости 1/2 от пиковой производительности в FP32. В теории такая способность есть у любых ускорителей архитектуры GCN, но на стадии проектирования кристалла AMD решает, как сильно будет ограничено быстродействие FP64 в соответствии с рыночным позиционированием устройства. Но коль скоро главным назначением Vega 20 являются приложения GPGPU (General Purpose GPU), эта функция не была урезана на уровне кремния.

#Технические характеристики, цена

Хотя графический процессор Vega 20 соответствует по набору главных вычислительных блоков от старшей «Веги» первого поколения, Radeon VII не досталась полностью функциональная версия GPU. Чип Vega 20 в конфигурации с 64-мя активными CU (Vega 20 XT) пока можно найти лишь на плате Radeon Instinct MI60, а в составе Radeon VII применяют такую же версию чипа, как в Instinct MI50 — Vega 20 XL. В ней осталось 60 работоспособных CU, а это значит 3840 шейдерных ALU (потоковых процессоров, в терминологии AMD) и 240 блоков наложения текстур. Если провести сравнение с модельным рядом прошлого поколения, то Radeon VII стоит точно посередине между Radeon RX Vega 56 и Vega 64, а значит у AMD еще осталась возможность выпустить более производительную видеокарту, если компания посчитает это целесообразным.

В том, что графический процессор Vega 20 появился на потребительском рынке лишь в «урезанном» варианте, нет ничего удивительного. Выход годных микросхем с таким количеством транзисторов по норме 7 нм еще наверняка оставляет желать лучшего, и полностью работоспособные кристаллы AMD бережет для своих серверных продуктов. С другой стороны, нет и повода для разочарования, ведь геймерская версия Vega 20 сохранила 94 % своей полной вычислительной мощности. Судя по тому, как в играх соотносятся Vega 56 и Vega 64, а они с точки зрения железа различаются гораздо сильнее, потерю четырех Compute Unit’ов Radeon VII совершенно точно переживет.

ПроизводительAMD
Модель Radeon RX Vega 56 Radeon RX Vega 64 Radeon RX Vega 64 Liquid Cooled Radeon VII
Графический процессор
Название Vega 10 XL Vega 10 XT Vega 10 XTX Vega 20 XL
Микроархитектура GCN 1.4 GCN 1.4 GCN 1.4 GCN 1.4
Техпроцесс, нм 14 нм FinFET 14 нм FinFET 14 нм FinFET 7 нм FinFET
Число транзисторов, млн 12 500 12 500 12 500 13 200
Тактовая частота, МГц: Base Clock / Boost Clock 1156/1471 1247/1546 1406/1677 1400/1750
Число шейдерных ALU 3584 4096 4096 3840
Число блоков наложения текстур 224 256 256 240
Число ROP 64 64 64 64
Оперативная память
Разрядность шины, бит 2048 2048 2048 4096
Тип микросхем HBM2 HBM2 HBM2 HBM2
Тактовая частота, МГц (пропускная способность на контакт, Мбит/с) 800 (1600) 945 (1890) 945 (1890) 1000 (2000)
Объем, Мбайт 8096 8096 8096 16192
Шина ввода/вывода PCI Express 3.0 x16 PCI Express 3.0 x16 PCI Express 3.0 x16 PCI Express 3.0 x16
Производительность
Пиковая производительность FP32, GFLOPS (из расчета максимальной указанной частоты) 10544 12665 13738 13440
Производительность FP32/FP64 1/16 1/16 1/16 1/4
Пропускная способность оперативной памяти, Гбайт/с 410 484 484 1024
Вывод изображения
Интерфейсы вывода изображения HDMI 2.0, DisplayPort 1.4 HDMI 2.0, DisplayPort 1.4 HDMI 2.0, DisplayPort 1.4 HDMI 2.0, DisplayPort 1.4
TDP, Вт 210 295 345 300
Розничная цена (США, без налога), $ От 329 (newegg.com) От 399 (newegg.com) От 599 (amazon.com) 699 (рекомендованная на момент выхода)
Розничная цена (Россия), руб. От 23 000 (market.yandex.ru) От 35 910 (market.yandex.ru) От 38 650 (market.yandex.ru) НД

Переход на «тонкую» норму 7 нм позволил радикально увеличить тактовые частоты: рабочий диапазон Vega 20 на плате Radeon VII составляет 1400–1800 МГц. Любопытно, что именно последнее число фигурирует в официальных материалах, когда идет речь о верхней частоте, доступной видеокарте, в то время как ускорители Vega первого поколения чаще характеризуются термином Boost Clock (максимальной частотой при типичной вычислительной нагрузке), а ведь новая «Вега» потяжелела на 0,7 млрд транзисторов. Похоже, AMD как никогда уверена в достоинствах нового техпроцесса.

Впрочем, если отвлечься от абсолютных показателей и сравнить Radeon VII с Vega 64 в процентном выражении, то AMD сумела разогнать GPU лишь на 10 % по максимальной частоте, а межпоколенческая разница в пропускной способности шейдерных операций стандартной точности (FP32) и скорости наложения текстур составляет 12 и 7 % соответственно — не так уж много даже с поправкой на четыре пропавших Compute Unit’а. Но конечно, в последние годы стало как никогда очевидно, что титульный «нанометраж» (длина затвора транзистора) — далеко не полная характеристика фотолитографического процесса. Поэтому мы не можем с уверенностью рассуждать о том, как сильно кремний, выпущенный по норме 7 нм на фабриках TSMC, должен отличаться в теории от 14-нанометровых чипов Vega 10 производства GlobalFoundries.

Как бы то ни было, AMD утверждает, что быстродействие Radeon VII на 25 % выше, чем у Vega 64 при равной потребляемой мощности, а средний прирост FPS в играх составляет от 20 до 42 %. Так это в действительности или нет, мы узнаем из тестов, но известно, откуда берутся такие числа: благодаря четырем каналам памяти HBM2 чип Vega 20 располагает пропускной способностью шины памяти более чем в два раза выше по сравнению с Vega 10. А наибольших значений разрыв между новинкой и Radeon RX Vega 64 достигает в том случае, когда приложение может освоить больше 8 Гбайт VRAM. Впрочем, для Radeon VII 16 Гбайт памяти — это по большей части запас на будущее, ведь пока лишь немногие игры и только в режиме 4К с агрессивными настройками качества графики выходят за рамки 8 Гбайт. Другое дело — рабочие приложения для 3D-рендеринга, видеомонтажа и подобных ресурсоемких задачи, в которых архитектура Vega уже отлично себя проявила, но подчас была ограничена объемом локальной памяти.

Коль скоро зашла речь о вычислениях общего назначения, стоит заметить, что Radeon VII обладает уникальной для своей цены возможностью исполнять операции двойной точности (FP64) на скорости 1/4 от пропускной способности в FP32. Как было сказано выше, у самого чипа Vega 20 эта характеристика равна 1/2 от FP32. Потребительскую версию кремния AMD решила искусственно ограничить, но даже в таком виде Radeon VII не знает себе равных по соотношению цена/быстродействие в расчетах двойной точности. В то же время для того, чтобы оставить между Radeon VII и ускорителями семейства Radeon Instinct подобающую дистанцию, новинку избавили от ряда других регалий серверного продукта: в частности, здесь нет разъема шины Infinify Fabric для объединения нескольких GPU в кластер и поддержки PCI Express четвертого поколения — отсутствие последней немало обескураживает в свете того, что грядущая платформа Zen 2 воспользуется ею в полной мере.

Radeon VII поступил в продажу по рекомендованной стоимости $699. Цена однозначно указывает на видеокарту конкурирующей фирмы, с которой новинке предстоит бороться в бенчмарках — GeForce RTX 2080. AMD заверяет, что по игровому быстродействию эти устройства эквивалентны. Так это или нет, мы узнаем уже сегодня. А вот есть ли у AMD возможность удовлетворить спрос на Radeon VII со стороны изголодавшихся поклонников, по прежнему вопрос открытый. Цена в без малого $700 — это рекорд для однопроцессорных ускорителей Radeon. Однако согласно неофициальным, но вполне убедительным расчетам производство одного экземпляра Radeon VII (с учетом выхода годных чипов по норме 7 нм и текущих расценок на память HBM2) обходится компании в $650, и на первых порах видеокарта будет в жестком дефиците.

#Конструкция

Референсные ускорители на «красных» чипах, предназначенные для массового производства, никогда не отличались изысканным дизайном. Инженеров AMD (а точнее, SAPPHIRE, ведь именно эта компания всегда выпускает для AMD эталонные образцы) нельзя упрекнуть в пренебрежении качеством, но, как правило, об эстетике продукта они думают в последнюю очередь — даже если речь идет о таких недешевых и в каком-то смысле статусных вещах, как высокопроизводительные графические карты. Исключением были только отдельные модификации Radeon RX Vega (ограниченные серии Frontier Edition, Limited Edition и Vega 64 Liquid Cooled), высокая цена которых оправдывает для производителя затраты на дизайн и дорогие материалы. Однако Radeon VII тоже не предназначен для массового рынка, для AMD это в первую очередь сигнал о готовности бороться за рынок видеокарт высшего эшелона. А значит, устройство должно произвести благоприятное впечатление при знакомстве.

В облике Radeon VII слышен тот же «язык дизайна», но котором говорят «премиальные» версии Radeon RX Vega. Оболочка видеокарты целиком выполнена из анодированного алюминия, а из пластиковых элементов остался только логотип Radeon и кубик с буквой R в углу корпуса — и то, и другое светится красным цветом, когда устройство получает питание. Примечательно, что даже на вентиляторах охлаждения есть алюминиевые крышки.

Но, конечно, главное отличие Radeon VII от прошлых референсных карт на крупных чипах архитектуры GCN, это система охлаждения открытого типа. У SAPPHIRE получаются добротные кулеры с радиальным вентилятором — даже Vega 64 со штатным энергопотреблением в районе 295 Вт обслуживается подобной СО. Слабое место «турбинки» — это уровень шума, и коль скоро Radeon VII перешагнул отметку в 300 Вт, AMD пришлось создать для референсной версии более эффективную конструкцию.

Длина печатной платы и корпуса Radeon VII — по этим параметрам новинка не отличается от Vega 64 — позволили разместить над радиатором три крыльчатки диаметром 75 мм. По сравнению с большинством вентиляторов, которые применяют партнеры AMD и NVIDIA в устройствах оригинального дизайна, SAPPHIRE выбрала необычайно мощную модель, которая может развивать скорость выше 3000 об/мин — забегая вперед, признаем, что новинке это очень подходит, но про температурный режим чипа Vega 20 мы поговорим несколько позже.

По сравнению с референсными версиями Vega 64 новый флагман AMD вырос в ширину: теперь корпус выступает за границы панели с видеовыходами. В первую очередь это связано с увеличенной площадью печатной платы, и в то же время под фронтальной панелью кожуха появилось больше места для радиатора GPU. Система охлаждения Radeon VII устроена добротно, но разочаровывающе просто: графический процессор и микросхемы памяти HBM2 накрыты испарительной камерой, а распределять тепло по радиаторным ребрам помогают пять сплющенных тепловых трубок шириной 10 мм. AMD обошлась без таких изысков, как испарительная камера на всю площадь печатной платы, а компоненты регулятора напряжения охлаждаются за счет плоской металлической рамы. Последняя деталь отделена от основного радиатора: между нею и нижней поверхностью тепловых трубок есть контакт, но он едва ли способствует передаче тепла, т.к. в промежутке нет термопрокладок.

В целом можно констатировать, что кулер новой конструкции вполне достоин охлаждать столь мощный и горячий GPU, как Vega 20, но вряд ли проявит в тестах экстраординарную эффективность. Как ни крути, для 300 Вт мощности у Radeon VII довольно-таки небольшой радиатор, а направление ребер радиатора и закрытая форма кожуха позволяют выпускать воздух только перпендикулярно материнской плате.

Однако эти недостатки в какой-то степени компенсирует необычный термоинтерфес между радиатором и кристаллом GPU. Вместо термопасты основание испарительной камеры покрыто особенным плотным составом. Со слов AMD известно, что это термопрокладка Hitachi TC-HM03 на основе графитовых волокон. Но с обычными термопрокладками, которые в Radeon VII наклеены на полевые транзисторы VRM, она имеет мало общего. Паспортная теплопроводность Hitachi TC-HM03 (25-45 Вт/м·К) существенно выше, чем у качественных минеральных термопаст (12,5 Вт/м·К). Единственный минус этого решения в том, что прокладку нельзя использовать повторно после снятия радиатора — материал обязательно порвется и не факт, что его можно заменить на обычную термопасту. Дело в том, что зазор между подошвой испарительной камеры и поверхностью GPU рассчитан на толщину прокладки — после того, как пользователь удалит с чипа ошметки Hitachi TC-HM03, придется нанести термопасту избыточно толстым слоем, и никто не гарантирует равномерность прижима радиатора. В теории, можно усилить давление за счет винтов на обратной стороне PCB, но они, кажется, уже и так закручены до основания.

Среди первых обладателей Radeon VII обязательно найдутся смельчаки, которые демонтируют систему охлаждения, и тогда станет известно, допускает ли новинка безопасную смену термоинтерфейса. Но мы решили поберечь дорогое и потенциально дефицитное устройство, оставив радиатор на месте.

#Печатная плата

Поскольку мы не стали разбирать тестовый экземпляр Radeon VII из-за опасений нарушить работу системы охлаждения или расколоть GPU в результате замены термоинтерфейса, а AMD не предоставила фотографий внутреннего устройства видеокарты, в этом вопросе пришлось прибегнуть к сторонним источникам. Однако PCB различных образцов Radeon VII вряд ли отличаются в пределах одной партии, а единственное фото фронтальной поверхности несет почти всю интересную нам информацию.

Благодаря тому, что стеки оперативной памяти HBM2 расположены на общей кремниевой подложке с графическим процессором (в отличие от первых образцов Radeon RX Vega 64, промежутки между чипами уже залиты эпоксидным компаундом), значительная часть текстолита в Radeon VII пустует, но сразу видно, с какой целью печатную плату сделали шире по сравнению с референсными образцами Radeon RX Vega. Дополнительная площадь понадобилась для того, чтобы разместить компоненты усиленной системы питания. Здесь есть посадочные площадки для дросселей, конденсаторов и MOSFET’ов шестнадцати отдельных фаз. AMD не только отказалась от сдвоенных драйверов полевых транзисторов, но применяет дорогостоящие полевые транзисторы с интегрированным драйвером (DrMOS). Кроме того, текстолит Radeon VII необычно толстый — пожалуй толще, чем у любой другой видеокарты, с которой мы имели дело. А поскольку дорожки на плате для связи с оперативной памятью чипу Vega 20 не нужны, причина наверняка в регуляторе напряжения.

Печатная плата AMD Radeon VII (фото techpowerup.com)

Впрочем, из шестнадцати фаз VRM в Radeon VII распаяны только двенадцать — на одну меньше, чем на референсных платах Vega первого поколения. Судя по разводке, десять фаз предназначены для графического процессора и две — для чипов памяти HBM2. Питание поступает через два восьмиконтактных разъема, а значит мощность, которую Radeon VII может освоить в рамках тока, на который рассчитаны эти проводники вместе со слотом PCI Express, составляет 375 Вт. Судя по тому, что BIOS видеокарты позволяет увеличить энергопотребление со штатных 300 Вт на 20 % (вплоть до 360 Вт), AMD соблюдает данные спецификации.

Завершая физический осмотр новинки, отметим что на плате Radeon VII нет двух компонентов, без которых в последние годы не обходилась ни одна высокопроизводительная карта AMD — индикатора мощности в виде светодиодной линейки рядом с разъемами питания и, что более важно, резервной микросхемы BIOS.

Методика тестирования. Тактовые частоты, энергопотребление, температура, разгон. 3DMark, игровые тесты (1920 × 1080)

#Тестовый стенд, методика тестирования

Конфигурация тестового стенда
CPU Intel Core i9-9900K (4,9 ГГц)
Материнская плата ASUS MAXIMUS XI APEX
Оперативная память G.Skill Trident Z RGB F4-3200C14D-16GTZR, 2 x 8 Гбайт (3200 МГц, CL14)
ПЗУ Intel SSD 760p, 1024 Гбайт
Блок питания Corsair AX1200i, 1200 Вт
Система охлаждения CPU Thermaltake Water 3.0 Ultimate
Корпус CoolerMaster Test Bench V1.0
Монитор NEC EA244UHD
Операционная система Windows 10 Pro x64
ПО для GPU AMD
Все видеокарты 25.20.15015.2003 Press
ПО для GPU NVIDIA
Все видеокарты NVIDIA GeForce Game Ready Driver 418.81
Синтетические тесты 3D-графики
Тест API Разрешение Полноэкранное сглаживание
3DMark Fire Strike 1.1 DirectX 11 (feature level 11_0) 1920 × 1080 Выкл.
3DMark Fire Strike 1.1 Extreme 2560 × 1440
3DMark Fire Strike 1.1 Ultra 3840 × 2160
3DMark Time Spy 1.1 DirectX 12 (feature level 11_0) 2560 × 1440
3DMark Time Spy Extreme 1.1 3840 × 2160
Игровые тесты
Игра (в порядке даты выхода) API Настройки, метод тестирования Полноэкранное сглаживание
1920 × 1080 / 2560 × 1440 3840 × 2160
GTA V DirectX 11 Встроенный бенчмарк. Макс. качество графики MSAA 4x + FXAA + Reflection MSAA 4x Выкл.
Ashes of the Singularity: Escalation Vulkan Встроенный бенчмарк. Макс. качество графики MSAA 4x + TAA 4x
Total War: WARHAMMER II, встроенный бенчмарк DirectX 12 Встроенный бенчмарк (Battle Benchmark). Макс. качество графики MSAA 4x
Wolfenstein II: The New Colossus Vulkan OCAT, миссия Roswell. Макс. качество графики. Deferred Rendering Off, GPU Culling Off, Adaptive Shading Off. TSSAA (8TX)
Final Fantasy XV DirectX 11 Встроенный бенчмарк + OCAT. Макс. качество графики. GameWorks Off, DLSS Off TAA
Far Cry 5 DirectX 11 Встроенный бенчмарк. Макс. качество графики TAA
F1 2018 DirectX 11 Встроенный бенчмарк. Макс. качество графики TAA
Strange Brigade Vulkan Встроенный бенчмарк. Макс. качество графики AA Ultra
Shadow of the Tomb Raider DirectX 12 Встроенный бенчмарк. Макс. качество графики SMAA 4x
Assassin's Creed Odyssey DirectX 12 Встроенный бенчмарк. Макс. качество графики TAA High
Battlefield V DirectX 12 OCAT, миссия Liberte. Макс. качество графики. DXR Off TAA High TAA High
Вычисления общего назначения, кодирование/декодирование видео
Программа Настройки
AMD NVIDIA
Adobe Premier CC 2019 Рендеринг и кодирование 8К-видео Экспорт в H.265 (HEVC) 8K@24p
Blender 2.8 Beta, Cycles BMW Demo
CompuBench 2.0 Ocean Surface Simulation
N-Body Simulation 1024K
DXVA Checker 4.1.2, Decode Benchmark H.264 1920 × 1080 (High Profile, L4.1), 3840 × 2160 (High Profile, L5.1). Microsoft H264 Video Decoder
H.265 1920 × 1080 (Main Profile, L4.0), 3840 × 2160 (Main Profile, L5.0), 7680 × 4320 (Main Profile, L6.0). Microsoft HEVC Video Extensions
VP9 1920 × 1080, 3840 × 2160, 7680 × 4320. Microsoft WebM MF VP8 Decoder
Ffmpeg 4.0.2, кодирование H.264 1920 × 1080 -c:v h264_amf -quality speed -coder cabac -level 4.1 -refs 1 -b:v 3M -c:v h264_nvenc -preset fast -coder cabac -level 4.1 -refs 1 -b:v 3M
3840 × 2160 -c:v h264_amf -quality speed -coder cabac -level 5.1 -refs 1 -b:v 7.5M -c:v h264_nvenc -preset fast -coder cabac -level 5.1 -refs 1 -b:v 7.5M
Ffmpeg 4.0.2, кодирование H.265 1920 × 1080 -c:v hevc_amf -quality speed -level 4 -b:v 3M -c:v hevc_nvenc -preset fast -level 4 -b:v 3M
3840 × 2160 -c:v hevc_amf -quality speed -level 5 -b:v 7.5M -c:v hevc_nvenc -preset fast -level 5 -b:v 7.5M
7680 × 4320 -c:v hevc_nvenc -preset fast -level 6 -refs 1 -b:v 20M
LuxMark 3.1 Hotel Lobby (Complex Benchmark)
SiSoftware Sandra Titanium (2018) 2018.8.28.26 GPGPU Scientific Analysis OpenCL, FP16/FP32

Мы регистрируем мощность видеокарт отдельно от CPU и прочих компонентов ПК с помощью амперметра MingHe VAC-1050A. Чтобы одновременно измерить ток, проходящий по разъемам дополнительного питания и слоту материнской платы, используется райзер PCI Express x16, в котором линии питания разорваны и выведены на отдельный кабель.

В качестве тестовой нагрузки используется FurMark с наиболее агрессивными настройками (разрешение 3840 × 2160, MSAA 8x) и Crysis 3 (максимальное качество графики, разрешение 3840 × 2160, MSAA 4x). Замеры мощности выполняются после прогрева видеокарты, когда температура GPU и тактовые частоты стабилизируются. Также во время теста мы регистрируем ряд других переменных с помощью ПО MSI Afterburner: тактовую частоту, напряжение питания и температуру графического процессора, скорость вращения вентиляторов системы охлаждения.

#Участники тестирования

В тестировании производительности приняли участие следующие видеокарты:

#Тактовые частоты, энергопотребление, температура, разгон

Возможности для разгона Radeon VII и анализа его рабочих показателей на данный момент весьма ограничены. Утилита AMD WattMan позволяет регистрировать только только частоту GPU, оперативной памяти, температуру графического процессора и скорость вращения вентиляторов. А оверклокерское ПО — такое как MSI Afterburner или GPU-Z — пока вообще нет имеет доступа к этой видеокарте. Но даже в таких условиях поэкспериментировать с Radeon VII все же можно, и довольно-таки плодотворно.

Кривая, связывающая напряжение питания графического ядра и его тактовую частоту, заканчивается на значениях 1802 МГц и 1,08 В (в то время как максимальное напряжение, которое можно выставить вручную, составляет 1,218 В) — Radeon VII работает довольно близко к этим параметрам. Так, под нагрузкой в стресс-тесте 3DMark Time Spy после того, как температура GPU стабилизируется, частота GPU колеблется вокруг отметки 1765 и достигает 1788 МГц. Что касается энергопотребления, то в этой области у Radeon VII дела совсем не так плохи, как мы боялись. Мощность видеокарты оказалась на 29 Вт меньше сравнительно с Radeon RX Vega 64, хотя энергоэффективность новейших чипов NVIDIA продуктам AMD все еще не светит, несмотря на преимущество по «нанометрам».

Штатные настройки

 

Разгон

 

Андерволтинг

В алгоритмах PowerTune у нового флагмана AMD есть одна особенность, которая в корне меняет поведение системы охлаждения и реакцию GPU на перегрев: наряду с температурой GPU по краевому датчику, которую API прошлых видеокарт AMD отдает программам мониторинга, WattMan сообщает еще одно значение — Junction Temperature. Этот параметр формируется за счет 64 датчиков, разбросанных по площади графического процессора, и отражает температуру в самой горячей зоне. Замеры температуры в разных участках кристалла — не новшество Vega 20. GPU предыдущего поколения тоже имеют эту функцию, но прежде она была нужна только для аварийного отключения чипа в случае катастрофического перегрева. Теперь именно Junction Temperature сигнализирует GPU о том, что пора снизить тактовую частоту или ускорить вращение вентиляторов. Система охлаждения стремится удержать Junction Temperature в пределах 100 °C, разгоняя вентиляторы вплоть до 2725 об/мин, а при нагреве до 110 °С уже происходит «троттлинг» — падают тактовые частоты GPU. На графиках хорошо видно, что между Junction Temperature и показаниями краевого датчика всегда есть большая разница: при штатных настройках Radeon VII  краевой датчик сообщает о 74 °С, Junction Temperature в то же время достигает 106 °C.

Как рассказали создатели Radeon VII, распределенное измерение, которое лежит в основе понятия Junction Temperature, нужно совсем не для того, чтобы ограничить оверклокинг (как с помощью автоматики, так и вручную), а наоборот, чтобы использовать малейшие возможности для подъема тактовых частот в периоды кратковременного охлаждения чипа. С другой стороны это можно интерпретировать таким образом, что GPU всегда стремится приблизиться к такому значению температуры, при котором утечки тока начинают угрожают стабильной работе. В какой-то степени это похоже на правду, ведь в разгоне силами пользователя карта и вправду оказалась очень чувствительной к охлаждению.

Наш образец Radeon VII позволяет нарастить предельную частоту GPU со штатных 1802 до 2002 МГц, а эффективную частоту оперативной памяти — с 2 до 2,3 ГГц. Для этого пришлось поднять напряжение питания до 1,13 В и расширить запас мощности на 20 %, но главное — стабильная работа возможна только при максимальной скорости вентиляторов охлаждения (3850 об/мин)! «Внешняя» температура GPU в таком случае даже ниже, чем в штатном режиме (67 против 74 °C), но Junction Temperature точно такая же — очевидно, что все зависит именно от нее.

К счастью, при более консервативном разгоне Radeon VII о нагреве думать не обязательно. Не превышая штатного напряжения питания 1,08 В, нам удалось поднять предельную частоту GPU до 1952 МГц, а под нагрузкой она стабилизировалась на уровне 1914 МГц. Именно при таких настройках Radeon VII прошел повторные тесты быстродействия. За исключением 3DMark — в этом тестовом пакете при попытке малейшего оверклокинга происходит не рост, а наоборот, падение тактовых частот в зону около 1600 МГц и потеря итоговых очков (а вот к стресс-тесту Time Spy, в котором мы произвели замеры мощности, это парадоксальным образом не относится). Что и говорить, в разгоне Radeon VII на данный момент ведет себя крайне подозрительно. Наверняка виноват «сырой драйвер», и к этой теме нам еще предстоит вернуться, как только AMD отладит свое программное обеспечение.

Как и видеокартам на чипах Vega первого поколения, Radeon VII идет на пользу андерволтинг графического процессора. Напряжение на GPU в верхней точке кривой авторазгона можно безбоязненно снизить на 100 мВ — от этого совершенно не страдают тактовые частоты, зато по мощности Radeon VII уже сопоставим с GeForce RTX 2080. Скорость вращения вентиляторов СО благодаря андерволтингу падает до 1700–1800 об/мин, и это хорошо заметно по уровню шума.

#3DMark

Результаты Radeon VII, которые мы получили в синтетических тестах пакета 3DMark, соответствуют тем данным, которые просочились в интернет еще до публикации обзора: ускоритель AMD превосходит GeForce RTX 2080 по очкам теста Fire Strike под API Direct3D 11, но в бенчмарке Time Spy под Direct3D 12 с большим отрывом лидирует видеокарта NVIDIA. В среднем преимущество RTX 2080 перед Radeon VII в «синтетике» составляет 5 %.  Более того, все три ускорителя NVIDIA — GeForce RTX 2070, RTX 2080 и GTX 1080 Ti — опережают Radeon VII в Time Spy, однако по усредненной оценке новый флагман AMD не уступает GTX 1080 Ti и на 9 % превосходит RTX 2070.

#Игровые тесты (1920 × 1080)

Начиная с этого обзора мы проводим тестирование видеокарт на обновленной платформе с процессором Intel Core i9-9900K, и это помогает более ясно увидеть разницу между различными устройствами в режиме 1080p. Однако графический процессор Vega второго поколения при таком разрешении все равно не может работать в полную силу — уже в силу его собственных архитектурных качеств.

По средней частоте смены кадров в одиннадцати играх Radeon VII на 20 % превосходит Radeon RX Vega 64, что соответствует нижней границе того диапазона, в котором AMD оценила быстродействие новинки. Сравнение с другими участниками теста тоже не демонстрирует Radeon VII в выгодном свете. Его главные соперники — GeForce GTX 1080 Ti и GeForce RTX 2080 — здесь лидируют с преимуществом в 6 и 11 % соответственно. Даже GeForce RTX 2070 отстал от флагманского ускорителя AMD всего лишь на 2 %.

Как и в предыдущих обзорах, когда мы сравнивали устройства AMD и NVIDIA, обладающие сопоставимым потенциалом быстродействия, часть игр склоняется в «зеленую», а другая — в «красную» сторону. Только «зеленых» бенчмарков в этом случае явно больше.

Игровые тесты (2560 × 1440, 3840 × 2160)

#Игровые тесты (2560 × 1440)

По результатам тестов в режиме 1440p заметно, что увеличение разрешения постепенно склоняет чаши весов в пользу Radeon VII. Так, от Radeon RX Vega 64 новинку отделяет дистанция в 22 % кадровой частоты. Но расстановка сил между Radeon VII и другими видеокартами принципиально не изменилась. Преимущество в 4 и 10 % соответственно по-прежнему на стороне GeForce GTX 1080 Ti и GeForce RTX 2080 соответственно, да и GeForce RTX 2070 все еще находится в угрожающей близости от Radeon VII (разница в 5 %).

#Игровые тесты (3840 × 2160)

В то время как видеокарты на чипах Vega первого поколения не вполне справляются с современными играми при разрешении 4K, Radeon VII, напротив, чувствует себя в режиме 2160p весьма уверенно: по результатам большинства тестов новинка обеспечивает среднюю частоту смены кадров выше 60 FPS и обладает неплохим запасом по минимальному фреймрейту. К слову, минимальный фреймрейт в данном случае мог бы указать на возможную нехватку объема RAM у той или иной видеокарты, однако соперники Radeon VII, оснащенные 8 Гбайт оперативной памяти, тоже не допускают аномальной сильной просадки быстродействия.

В ситуации, когда активно нагружена чрезвычайно быстрая шина памяти Radeon VII и модернизированные блоки ROP, новинке проще всего соперничать с GeForce RTX 2080 — среднее преимущество видеокарты NVIDIA сократилось 7 %. С другой стороны, Radeon VII добился равенства с GeForce GTX 1080 Ti и обошел на 9 % GeForce RTX 2070.

Кодирование/декодирование видео, вычисления общего назначения. Выводы

#Кодирование/декодирование видео

#Вычисления общего назначения

#Выводы

С сугубо технической точки зрения у AMD получился чрезвычайно интересный продукт. Как ни крути, Vega 20 — это первый на рынке графический процессор, построенный по норме 7 нм FinFET. На данном этапе развития полупроводниковой индустрии именно AMD раньше соперников осваивает передовую технологию — на фронте как центральных процессоров, так и дискретных GPU. Но если судить по быстродействию в игровых приложениях, то Radeon VII едва ли достиг той цели, на которую рассчитывала AMD.

За счет радикально повышенных тактовых частот новинка развивает уровень быстродействия, который и не снился чипам Vega первого поколения: речь идет о преимуществе в 20—25 %, в зависимости от разрешения экрана. Но в то же время считать Radeon VII действительно равным соперником для GeForce RTX 2080 все-таки нельзя. По результатам наших тестов в одиннадцати популярных играх ускоритель NVIDIA лидирует с отрывом в 9—10 % по средней частоте смены кадров при сравнительно низком разрешении экрана (1080p и 1440p), и лишь в режиме 4К расстояние между соперниками сокращается до 7 %. Впрочем, надо заметить что победа в этой схватке в большой степени зависит от оптимизации конкретных игр под ту или иную архитектуру: в нашей тестовой методике есть такие проекты, которые не видят разницы между Radeon VII и RX 2080 или вовсе отдают предпочтение продукту AMD. 

Так что пусть AMD в очередной раз не удалось сыграть на равных с NVIDIA, Radeon VII имеет полное право на существование  в ценовой категории $699 — лишь бы розничные цены новинки действительно соответствовали этому уровню. Однако положение где-то поблизости от GeForce RTX 2080 для Radeon VII совершенно неприемлемо, если Radeon Technologies Group собирается с помощью этой видеокарты вернуть симпатии энтузиастов компьютерного железа. AMD считает большим достоинством новинки, которое перевешивает отставание в быстродействии от ее основного соперника, объем оперативной памяти 16 Гбайт. Мы склонны думать, что в ближайший год-два необходимость в столь крупном кадровом буфере у большинства игр по-прежнему не возникнет. С другой стороны, объем RAM, удвоенный по сравнению с тем, что сегодня считается нормой для ускорителей данной категории быстродействия, должны оценить те покупатели, которые делают апгрейд раз в пятилетку.

Наконец, никуда не делось преимущество чипов Vega в расчетах общего назначения. Radeon VII — это чрезвычайно мощная видеокарта для рабочих станций, которую AMD продает фактически по бросовой цене в свете ее функций и быстродействия.



Оригинал материала: https://3dnews.ru/982434