Как разогнать AMD Radeon VII до 2 ГГц, и что этому мешает

Новейшая видеокарта AMD совсем недавно поступила в продажу, а по результатам первых тестов мы уже хорошо представляем, на что она способна в играх и профессиональных приложениях. Благодаря техпроцессу 7 нм, который AMD осваивает ударными темпами, Radeon VII соревнуется с GeForce RTX 2080 и GeForce GTX 1080 Ti. А если рассматривать достижение красной команды в сетке рыночных категорий игровых видеокарт, то со времен R9 Fury X это первый ускоритель под маркой Radeon, который занял ценовую нишу $649–699, причем вполне обоснованно.

Но для устройства за столь, откровенно скажем, крупную сумму грамота за участие в соревновании — еще не повод для гордости. В большинстве известных игр, которые сейчас служат мерилом быстродействия, Radeon VII потерпел поражение от GeForce RTX 2080, поэтому AMD акцентирует внимание на других качествах новинки — в первую очередь на объеме оперативной памяти, которой тут аж 16 Гбайт. В ближайшем будущем мы проведем отдельное расследование на тему объема VRAM и ответим на вопрос, нужен ли видеокартам резерв памяти свыше 8-11 Гбайт. Однако, на первый взгляд, это скорее приятный бонус и долговременная инвестиция для покупателей видеокарты, нежели острая необходимость. А вот потенциал чипа Vega второго поколения в расчетах общего назначения — от научных задач до создания цифрового контента — не вызывает ни малейших сомнений. В этой сфере у Radeon VII в принципе мало соперников, и ни один из них не продается за сопоставимые деньги.

Единственный аспект новинки, в котором мы до поры до времени не могли полностью разобраться, — это разгон. Благодаря тому, что AMD столь неожиданно и рано запустила 7-нанометровый чип на потребительский рынок, оверклокеры смотрят на «семерку» с большим энтузиазмом. Но до чего же обидно, что «сырое» ПО, которым разработчики сопроводили Radeon VII, ставит крест на любых попытках серьезно разогнать GPU! К счастью, пока сама AMD еще не решила проблему, мы нашли довольно неожиданный способ обмануть текущую версию драйвера Radeon VII и запустить видеокарту при частотах, которых впору ожидать от архитектуры GCN на техпроцессе 7 нм.

Вооружившись этим знанием, мы объявляем второй раунд битвы между Radeon VII, GeForce RTX 2080 Founders Edition и GeForce GTX 1080 Ti — тремя видеокартами референсного дизайна, причем все три мы протестировали как на штатных частотах, так и в разгоне. Кроме того, мы оценим энергопотребление «семерки», возможность андерволтинга и шум системы охлаждения.

⇡#Что не так с разгоном Radeon VII

Драйвер, который AMD предоставила для обзоров новинки, воздвиг немало препятствий на пути успешного разгона. Ирония в том, что они напрямую связаны с такими изменениями программно-аппаратного стека, которые как раз таки направлены на повышение тактовых частот. В кристалл Vega 20 интегрирована обновленная версия микросхемы SMU (System Management Unit) — именно она задает рабочие параметры графического процессора, которые считывают и могут регулировать оверклокерские утилиты: температуру, частоту, питающее напряжение, скорость вращения вентиляторов и так далее.

Одно из ключевых изменений логики SMU в чипах Vega второго поколения связано с контролем температуры: теперь в алгоритме автоматического разгона большую роль играет значение так называемой сводной, или узловой, температуры (Junction Temperature). Оно формируется с помощью сетки из 64 термодиодов, разбросанных по всей площади GPU, и отражает состояние самой горячей зоны. Распределенное измерение температуры не является чем-то новым для современных микросхем: так, в предыдущих чипах AMD значение Junction Temperature можно увидеть с помощью GPU-Z в графе GPU Temperature (Hot Spot), но ее единственная функция заключалась в аварийном отключении графического процессора при экстремальном перегреве, а скорость вращения вентиляторов и частоту GPU задают показания единственного краевого датчика. В свою очередь, автоматика Vega 20 ориентируется именно на Junction Temperature — по сравнению с краевым датчиком массив термодиодов позволяет быстрее отреагировать на перегрев или, наоборот, обнаружить короткое окно для увеличения частоты.

Как бы то ни было, новый SMU не совместим со старым API, который в драйвере AMD открыт для сторонних приложений, поэтому главные помощники в разгоне ускорителей Vega первого поколения — MSI Afterburner, OverdriveNTool и так далее — временно лишились доступа к Radeon VII. "Не беда, — подумает кто-нибудь, — ведь у AMD есть фирменный WattMan". Но даже «родное» оверклокерское ПО пока не научилось корректно работать с «семеркой». Ранняя версия драйвера для Radeon VII в целом не отличается высокой стабильностью, но главное — большинство попыток его разгонать заканчиваются провалом.

Например, таким. Взгляните на скриншот WattMan во время тестового прохода Shadow of the Tomb Raider: графический процессор зажат в диапазон до 1714 МГц (частоты около 1680 МГц чаще всего наблюдались в такой ситуации), а эффективная частота оперативной памяти HBM2 упала до 1622 МГц. При этом в штатном режиме Radeon VII проходит бенчмарк SotTR на частотах вплоть до 1799 МГц. Снижение быстродействия и энергопотребления подтверждает — так быть не должно.

Предельной частотой GPU, которая в большинстве случаев не вызывает «антиразгон» у нашего экземпляра Radeon VII, является 1952 МГц. Более агрессивные параметры позволяют выполнить несколько игровых бенчмарков, но рано или поздно частоты все равно падают и больше не возвращаются на прежний уровень.

Shadow of the Tomb Raider: тест в полном экране

На первый взгляд, придется оставить Radeon VII в покое, дождаться, когда AMD наведет порядок в своем программном обеспечении (кстати, «публичный» драйвер Radeon Software Adrenalin 2019 Edition 19.2.1 в этом отношении ничем не отличается от предварительной версии), или смириться с тем, что видеокарта посредственно разгоняется. Производитель поспешил сказать, что дело не в драйвере и от Radeon VII не стоит ждать продуктивного оверклокинга, но мы готовы доказать, что это совершенно не соответствует действительности!

Единственное, что нужно сделать для того, чтобы воспрепятствовать сбросу тактовых частот Radeon VII, — это запускать игры (и вообще любые 3D-приложения) в окне. Да, вот так все просто. Если программа входит в полноэкранный режим (или режим безрамочного окна), частота GPU тут же блокируется в рамках 1600–1700 МГц, причем «антиразгон» распространяется на любые следующие тесты, даже в оконном режиме. В таком случае нужно «встряхнуть» настройки WattMan — например, сдвинуть кривую управления вентиляторами.

Shadow of the Tomb Raider: тест в окне

После того как мы открыли этот рецепт, результаты оверклокинга не заставили себя ждать. В то время как пиковая частота графического ядра Vega 20 в штатном режиме составляет 1802 МГц, нам удалось добиться стабильной работы на частотах вплоть до 2027 МГц. Конечно, не во всех играх SMU видеокарты действует настолько смело: сильнее всего изменились пиковые частоты, тогда как средняя частота в одиннадцати бенчмарках возросла лишь на 126 МГц, и все же в отдельных играх (таких как Assassin’s Creed Odyssey) речь идет о разгоне на 183 МГц.

Заметим, что особенной точностью измерение частот Radeon VII с помощью WattMan не отличается даже в штатном режиме: на графиках нередко можно видеть числа в районе нескольких гигагерц или просадки до десятков мегагерц — опять-таки явно ошибочные, так как в журнале времени рендеринга отдельных кадров они не прослеживаются. Но в целом разгон стоит признать успешным, ведь его подтверждают замеры быстродействия и мощности. Предлагаем ознакомиться с ними на следующей странице.

⇡#Тестовый стенд, методика тестирования

В большинстве тестовых игр показатели средней и минимальной кадровых частот выводятся из массива времени рендеринга индивидуальных кадров, который записывает встроенный бенчмарк (или утилита OCAT, если его нет).

Средняя частота смены кадров на диаграммах является величиной, обратной среднему времени кадра. Для оценки минимальной кадровой частоты вычисляется количество кадров, сформированных в каждую секунду теста. Из этого массива чисел выбирается значение, соответствующее 1-му процентилю распределения.

Исключением из этой методики являются игры F1 2018, Far Cry 5 и Wolfenstein II: The New Colossus. Встроенный бенчмарк F1 2018 не записывает время рендеринга отдельных кадров — файл с результатами содержит среднюю частоту смены кадров и минимальную, рассчитанную по максимальному времени кадра. Встроенный бенчмарк Far Cry 5 также выводит лишь среднее и минимальное (не известно, в каком квантиле распределения) значения кадровой частоты. Для тестирования в Wolfenstein II мы используем OCAT, но в этой игре утилита не записывает время рендеринга отдельных кадров, поэтому в качестве минимального FPS приводится число, обратное 99-му процентилю времени кадра.

Мощность видеокарт регистрируется 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, видеокарта подключается через жесткий райзер PCI Express x16, в котором линии питания разорваны и выведены на отдельный кабель.

В качестве нагрузки для тестов мощности и уровня шума используется игра Crysis 3 при разрешении 3840 × 2160 без полноэкранного сглаживания и максимальных параметрах качества графики, а также стресс-тест FurMark с наиболее агрессивными настройками (разрешение 3840 × 2160, MSAA 8x). Замеры всех параметров выполняются после прогрева видеокарты, когда температура GPU и тактовые частоты стабилизируются.

⇡#Участники тестирования

В тестировании производительности приняли участие следующие видеокарты:

• AMD Radeon VII (1800/2000 МГц, 16 Гбайт);
• AMD Radeon RX Vega 64 LC (1677/1890 МГц, 8 Гбайт);
• AMD Radeon RX Vega 64 (1546/1890 МГц, 8 Гбайт) — только в тестах мощности, температуры и шума;
• NVIDIA GeForce RTX 2080 Ti Founders Edition (1350/14000 МГц, 11 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GTX 2080 Founders Edition (1515/14000 МГц, 8 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GTX 1080 Ti (1480/11000 МГц, 11 Гбайт).

⇡#Тактовые частоты, энергопотребление, температура, разгон

В качестве нагрузки для оценки «физических» параметров видеокарты мы по-прежнему используем Crysis 3. Среди игр последних лет ее можно считать своего рода стресс-тестом GPU — такое сильное потребление мощности возникает при агрессивных настройках качества графики. Однако Radeon VII в штатном режиме поддерживает в Crysis 3 довольно высокие тактовые частоты — на уровне 1756 МГц, а это близко к его «мягкому» пределу в 1802 МГц.

По сравнению с GPU на плате Radeon RX Vega 64 чип Vega второго поколения быстрее на 301 МГц. Но удивляет другое: оказывается, «семерка» не исчерпывает лимит мощности 300 Вт и даже уступает по энергопотреблению своему предшественнику (286 против 292 Вт).

А вот для новой системы охлаждения у нас не найдется комплиментов. AMD пообещала, что Radeon VII будет тише по сравнению с референсной версией Radeon RX Vega 64. Формально это правда. Но как получилось, что разница по уровню шума в игровом тесте между ними — всего лишь 1 дБА, а в FurMark новинка даже громче? Ведь на Radeon VII установлен открытый кулер с тремя аксиальными вентиляторами, а все, что есть у Vega 64, — довольно компактный радиатор и вентилятор-турбинка, при этом оба GPU разогреваются до одинаковой температуры (77 °C по краевому датчику). Конечно, охлаждение Radeon VII в какой-то степени пострадало из-за необходимости втиснуть радиатор в закрытый двухслотовый кожух. Но ведь для другого производителя это не стало препятствием — посмотрите на уровень шума разогнанного GeForce RTX 2080 Founders Edition. О Radeon RX Vega 64 с водяным охлаждением нечего и говорить, это недостижимый идеал тишины для остальных участников теста.

Прим.: измерение всех параметров проводится после стабилизации температуры GPU.

Питающее напряжение GPU в верхней точке кривой авторазгона у Radeon VII составляет 1,078 В. Пока у нас нет доступа к другим образцам «семерки», трудно сказать, нужен ли в действительности такой вольтаж для работы Vega 20, но наш экземпляр в нем явно не нуждается. Видеокарта стабильно работает при напряжении 0,977, а в силу того, что Crysis 3 приводит Radeon VII к лимиту мощности, частоты от андерволтинга не пострадали и даже немного возросли. А главное, потребляемую мощность таким образом удалось понизить на 50 Вт, да и по уровню шума Radeon VII стал ничуть не хуже ускорителей Founders Edition. Не будем исключать фактор так называемой кремниевой лотереи: как знать, может, нам достался чрезвычайно качественный экземпляр Vega 20, а разброс параметров в ранних партиях 7-нанометровых GPU побудил AMD оставить большой запас по напряжению питания.

Как бы то ни было, выгодное соотношение частоты и напряжения позволяет свободно манипулировать обоими параметрами. Так, для умеренного оверклокинга можно оставить GPU под штатным напряжением, увеличить резерв мощности до разрешенных 120 % и указать пиковую частоту 1952 МГц (+150 МГц к штатному значению). Но большой выгоды полумеры не приносят: так, в Crysis 3 графический процессор разогнался лишь на 96 МГц, а рост мощности на 15 Вт сделал кулер Radeon VII еще громче.

Строго говоря, из-за шумной СО даже консервативный оверклокинг «семерки» лишен практического смысла, но ведь это не повод прекратить эксперимент. Наш образец способен на разгон вплоть до 2027 МГц, хотя для этого пришлось согласиться на предельно допустимое напряжение питания — 1,218 В и рост потребляемой мощности до 340 Вт. Как ни странно, кулер Radeon VII в таких условиях все еще справляется с нагрузкой, поддерживая температуру в пределах 77 °C, но вступает в силу другой ограничивающий фактор. Взгляните на таблицу: реальная частота GPU при агрессивном разгоне до 2027 МГц меньше, чем при умеренном, до 1952 МГц. Похоже, видеокарте просто не хватает резерва мощности.

К счастью, не все тесты настолько разогревают GPU, как Crysis 3: в других играх Radeon VII вполне способен поддерживать частоты выше 1900 МГц и совершать кратковременные броски за пределы 2 ГГц. Однако мы снова в недоумении: как получилось, что Radeon RX Vega 64, аппетиты которой в действительности выше, позволяет увеличить TDP на 50 %, а Radeon VII — всего лишь на 20 %?

Четыре стека HBM2 на подложке чипа Vega 20 со штатной пропускной способностью 2000 Мбит/с на контакт допускают разгон вплоть до 2400 Мбит/с. В первых тестах «семерки» нам пришлось остановиться на 2300 Мбит/с — возникло подозрение, что память перегревается при более высоких тактовых частотах. Так это или нет, нам пока не известно, ведь даже WattMan скрывает температуру и напряжение питания HBM2 на Radeon VII. Но, судя по всему, «оконная» методика разгона и в отношении VRAM сработала безотказно.

⇡#Игровые тесты (3840 × 2160)

Для успешного разгона Radeon VII с текущей версией драйвера нужно соблюдать одно правило — не запускать 3D-приложения на полном экране или безрамочном окне. Однако оконный режим влияет на частоту смены кадров, и чаще всего — отрицательно, поэтому соперники «семерки» были поставлены в такие же условия, а для того чтобы поскорее поделиться с вами результатами тестов, мы ограничились разрешением 2160p.

При штатных частотах диспозиция между Radeon VII и его главными недругами — GeForce GTX 1080 Ti и GeForce RTX 2080 —совершенно не изменилась. Когда сравниваются видеокарты, настолько близкие по общему уровню быстродействия и настолько разные по архитектуре GPU, результат в немалой степени определяют предпочтения отдельно взятых приложений. Среди одиннадцати тестовых игр можно выделить откровенно «зеленые» (Assassin's Creed Odyssey, Final Fantasy XV и GTA V) и откровенно «красные» проекты (Strange Brigade и Wolfenstein II: The New Colossus).

Формально устаревшая видеокарта GeForce GTX 1080 Ti стала удобной мишенью для Radeon VII. Пусть в среднем между ними можно поставить знак равенства, соперники обменялись тяжелыми ударами в отдельных играх. А вот единственный тест, в котором Radeon VII превзошел GeForce RTX 2080, — это «красная» Strange Brigade. По средней частоте смены кадров устройство NVIDIA располагает преимуществом в 7 %.

Radeon RX Vega 64 Liquid Cooled и GeForce RTX 2080 Ti в этом тесте участвуют в качестве почетных гостей: по сравнению с первой Radeon VII быстрее на 19 %, а быстродействие RTX 2080 Ti, с другой стороны, на 32 % выше.

Эффект от оверклокинга Radeon VII прямо зависит от того, насколько высоких тактовых частот позволяет достигнуть резерв мощности в той или иной игре. В среднем речь идет о росте быстродействия на 8 %, но есть и выдающиеся примеры, такие, скажем, как Assassin’s Creed Odyssey. В этом бенчмарке разгон увеличил FPS на 18 % — неудивительно, ведь и рост тактовой частоты в ней максимальный.

Что касается референсных видеокарт NVIDIA, то оверклокерский ресурс GeForce GTX 1080 Ti и RTX 2080 примерно такой же, как у Radeon VII, — около 7–8% по средней частоте смены кадров. Как следствие, разгон не помог разорвать ничью между Radeon VII и GTX 1080 Ti. А вот RTX 2080 Founders Edition разгоняется все-таки похуже, и его преимущество сократилось до 6 %.

Кстати, по штатным частотам графического процессора Radeon VII соответствует нижней части того диапазона, в котором работает GeForce GTX 1080 Ti, а в разгоне близок к RTX 2080. Выходит, архитектура GCN при сопоставимых частотах и транзисторном бюджете GPU вполне может соревноваться с Pascal и Turing, и только удельная производительность на ватт по-прежнему ограничивает чипы AMD.

Прим. После основного обзора Radeon VII мы выбрали другую тестовую сцену в бенчмарке Wolfenstein II: The New Colossus, чтобы сильнее нагрузить GPU.

⇡#Выводы

Непростая история с разгоном Radeon VII оставила единственный вопрос, который мы уже не раз повторили: AMD, ну как же так? В последние годы компания направила большие усилия на повышение качества программного обеспечения. Репутация разработчика вечно сырых драйверов постепенно уходит в прошлое, утилита WattMan содержит почти все инструменты, необходимые для настройки «красных» ускорителей, в декабре пакет Radeon Software получил крупное обновление с массой новых функций. И тут вдруг такой нелепый баг в драйвере первой модели среди массовых одночиповых видеокарт AMD по цене $699, который обнуляет разгон GPU в полноэкранном режиме.

Но прочь обиду — подведем итог тому, что мы узнали из сегодняшних экспериментов. С сугубо технической, аппаратной точки зрения видеокарта, которая стала оболочкой для чипа Vega второго поколения, вызывает двойственное впечатление. В своей основе это качественный и дорогой продукт, который будто лишь по щедрости AMD оказался в руках геймеров, и речь не только о первом 7-нанометровом GPU и 16 Гбайт памяти HBM2. Разработчики не поскупились и на другие компоненты платы: Radeon VII оснащен весьма эффективным и мощным регулятором напряжения. Жаль, что того же нельзя сказать обо всем, что не распаяно не текстолите. Кулер Radeon VII хорош на вид и отлично справляется с охлаждением GPU — но как вышло, что он шумит почти так же, как референсная «турбинка» Vega 64? А ведь потребляемая мощность у «семерки» ниже.

Недоумение вызывает также кривая частот и питающего напряжения, которой ускоритель следует по умолчанию. Не будем судить обо всех чипах Vega 20 по одному экземпляру, но наш Radeon VII изначально работает с откровенно завышенным напряжением питания: простой андерволтинг одновременно привел в норму шум системы охлаждения, радикально срезал энергопотребление и немного увеличил рабочие частоты. С другой стороны, у Vega 20 есть нешуточный потенциал для оверклокинга. 2 ГГц для него — явно не предел, но и тут проблема: разгон упирается в лимит мощности, который можно увеличить лишь на 20 %, в то время как более прожорливая Vega 64 позволяет изменить его на все 50.

По всему видно, что с выпуском Radeon VII производитель очень торопился. Однако наше возмущение лишено злорадства. Драйвер обязательно исправят. Также выразим робкую надежду на появление партнерских версий «семерки» и пожелаем удачи в разгоне Vega 20 с применением более подходящего охлаждения.