Обзор видеокарт AMD Radeon RX 5700 и Radeon RX 5700 XT: наконец-то получилось!

⇡#Radeon RX 5700 и Radeon RX 5700 XT: технические характеристики, цены

AMD создала на основе графического процессора Navi 10 сразу два устройства, к выпуску которых приурочена очередная смена модельной номенклатуры. Имена новинок вызывают в памяти старинные ускорители Radeon HD 5000, снискавшие на геймерском рынке того времени большой успех. Кто знает, руководствовалась ли AMD именно этим намерением, но история трехзначных модельных номеров для видеокарт AMD закончилась, а вот буквенные индексы, различающие устройства на основе одного и того же GPU, вернулись в дело после многолетнего отсутствия.

Старшая модель Radeon RX 5700 оснащена полностью функциональным чипом Navi 10, который включает 40 модулей CU и, соответственно, 2560 векторных ALU вместе с 160 блоками фильтрации текстур. В свою очередь, младшая версия Radeon располагает 36 CU, а число векторных ALU и текстурников сокращено до 2306 и 144 соответственно. Таким образом, Radeon RX 5700 является аналогом Radeon RX 580 и Radeon RX 590 по конфигурации основных вычислительных ресурсов, а Radeon RX 5800 XT в этом плане представляет собой то, чем не суждено было стать любым ускорителям на чипах Polaris.

Однако для того, чтобы сделать предварительные оценки быстродействия Radeon RX 5700 и Radeon RT 5700 XT, нужно принять во внимание не только общую ширину вычислительного конвейера, но и тактовые частоты GPU. В описании новинок AMD использует модель, введенную ускорителями Vega и Radeon VII: есть базовая частота (Base Clock), до которой GPU отступает при чрезвычайно энергоемкой нагрузке, и есть Boost Clock — максимальный уровень автоматического разгона, на который можно рассчитывать в типичных приложениях.

В дополнение к этим параметрам AMD ввела еще одну метрику тактовой частоты — Game Clock, соответствующую минимальному авторазгону в особо требовательных играх. Таким образом, числа, которыми оперирует AMD, делают сравнение ускорителей Radeon с продуктами NVIDIA по одним лишь тактовым частотам совершенно бесполезным занятием. У «зеленых» тоже есть понятие Boost Clock, но применительно к видеокартам GeForce оно означает среднюю гипотетическую частоту в играх, а вовсе не минимум и максимум автоматического разгона.

Кроме того, у Radeon RX 580 и прочих моделей на чипах Polaris характеристика Boost Clock означает попросту пиковую частоту, которой в принципе разрешено достигнуть графическому процессору. В спецификациях Radeon RX 5000-й серии пиковая частота не приводится. В каком-то смысле она по-прежнему существует — как крайняя точка кривой частоты-напряжения, — но GPU под достаточно легкой нагрузкой может выходить за ее пределы. Однако именно пиковой частотой манипулируют программные инструменты для разгона «красных» GPU, включая утилиту WattMan в панели управления драйвером AMD, поэтому на графиках с результатами тестов мы приводим именно ее — как единственный твердый индикатор быстродействия. У NVIDIA, напротив, якорем для разгона остается базовая частота, в то время как Boost Clock и пиковая частота постоянно плавают вместе с графиком функции, управляющей тактовыми частотами и напряжением питания GPU, в зависимости от текущей температуры чипа.

Однако это было лишь необходимое отступление для того, чтобы предотвратить возможные претензии к маркировке видеокарт на тестовых диаграммах. Насколько велика теоретическая вычислительная мощность Radeon RX 5700 и Radeon RT 5700 XT по сравнению с видеокартами на чипах Polaris и Vega, исходя из максимальной частоты, которую сообщают паспортные данные (Boost Clock)? По «голым» терафлопсам Radeon RX 5700 XT ненамного уступает Radeon RX Vega 56 (7 %), а Radeon RX 5700, в свою очередь, лишь на 12 % превосходит ближайшую видеокарту прошлого поколения — Radeon RX 590. Кроме того, Vega располагает огромным массивом блоков фильтрации текстур — от 224 до 256 в зависимости от конкретной версии графического процессора.

Но не будем забывать, что архитектура RDNA обещает увеличить игровое быстродействие на 25 % по сравнению с GCN. Кроме того, благодаря 64 конвейерам растеризации, включенным в back-end чипа Navi 10, обе новые модели легко превосходят и ускорители на чипах Vega, и тем более Polaris по пиксельному филлрейту.

Последнее обстоятельство отлично сочетается с высокой пропускной способностью шины памяти, которую обеспечили чипы GDDR6. Несмотря на сравнительно узкую 256-битную шину Radeon RX 5700 и Radeon RX 5700 XT не уступают в ПСП Radeon RX Vega 56 с памятью HBM2. Прибавьте к этому более эффективные алгоритмы компрессии данных и развитую систему кешей — пожалуй, доступ к RAM уж точно не будет сдерживать быстродействие Navi 10, как происходит в чипах Vega первого поколения, всегда нуждающихся в дополнительной ПСП для того, чтобы обслужить громадный массив шейдерных ALU.

Впрочем, ни одно из перечисленных устройств по скорости работы с RAM нельзя поставить рядом с Radeon VII: за счет четырех стеков HBM2 последний развивает головокружительную ПСП в 1 Тбайт/с. К тому же память HBM и HBM2 является более энергоэффективным решением по сравнению с GDDR6, и об этом не стоит забывать, когда заходит речь о потребляемой мощности той или иной видеокарты. У Radeon RX 5700 и Radeon RX 5700 XT на долю чипов памяти (и тепловые потери регуляторов напряжения) приходится 30 и 45 Вт из полной мощности платы.

По паспортным значениям TDP младшая и старшая модификации Radeon RX 5700 занимают позиции Radeon RX 580 и Radeon RX 590 — 185 и 225 Вт соответственно. Это, как ни странно для поверхностного взгляда, чрезвычайно позитивный индикатор, вызывающий уверенность в потенциале архитектуры RDNA, ведь Navi 10 не только работает на значительно более высоких частотах по сравнению с чипами Polaris 20 и Polaris 30, но и содержит на 80 % больше транзисторов.

Тем не менее главные соперники, с которыми предстоит столкнуться в тестах видеокартам AMD — GeForce RTX 2060 и GeForce RTX 2070, характеризуются более низким энергопотреблением, которое составляет 160 и 175 Вт соответственно. В пользу новинок играет более высокая теоретическая производительность массива шейдерных ALU, но опять-таки исход противостояния целиком зависит вовсе не от «голых» терафлопсов, а от того, насколько умело та или иная архитектура способна транслировать их в быстродействие графических приложений.

На этот вопрос нам ответят результаты тестов, а вот NVIDIA уже увидела в новых «Радеонах» потенциал для конкуренции. Компания из Санта-Клары не собирается поздравлять AMD с технологическим прорывом, как они в свое время сделали в ответ на запуск центральных процессоров Ryzen Threadripper. Вместо этого NVIDIA перетряхнула серию видеокарт GeForce RTX 20. Теперь в дополнение к GeForce RTX 2060, который продается по рекомендованной цене в $349, на рынке появится GeForce RTX 2060 с приставкой SUPER, оцененный в $399. Производство GeForce RTX 2070 будет прекращено, а его место займет SUPER-версия по той же рекомендованной цене в $499.

Сейчас мы не будем уделять повышенное внимание техническим характеристикам обновленных видеокарт NVIDIA — это мы оставим для полноценного обзора, как только тестовые образцы попадут к нам в руки. Пока достаточно сказать, что GeForce RTX 2060 SUPER комплектуется чипами с расширенной конфигурацией активных вычислительных блоков и восемью вместо шести гигабайт оперативной памяти. В то же время GeForce RTX 2070 SUPER представляет собой совершенно иную видеокарту на основе GPU более высокого ранга (TU104 вместо TU106) и фактически является урезанной версией GeForce RTX 2080.

Оперативная реакция NVIDIA заставила AMD снизить розничные цены Radeon RX 5700 и Radeon RX 5700 XT, не дожидаясь выпуска на рынок. Вместо $379 и $449, на которые AMD рассчитывала изначально, новинки появятся в продаже за $349 и $399 соответственно. Таким образом, обе модификации Radeon RX 5700 теперь не превышают по цене GeForce RTX 2060 SUPER. Но означает ли это паритет по быстродействию, мы сможем выяснить только тогда, когда получим доступ к первым образцам обновленных «Тьюрингов».

⇡#Radeon RX 5700 и Radeon RX 5700 XT: конструкция

Как уже было в случае Polaris, а затем и Vega, новые ускорители AMD появятся на рынке в форме референсных карт, но останавливаться на этом этапе производитель не планирует. В отличие от Radeon VII, который навсегда останется привязан к референсному дизайну, устройства на чипе Navi предназначены для массового рынка. Как только AMD насытит первую волну спроса, обязательно придет очередь партнерских решений с модифицированными PCB и системами охлаждения.

И тем не менее перед эталонными образцами Radeon RX 5700 и Radeon RX 5700 XT стоит немаловажная задача — продемонстрировать достоинства кремния Navi перед видеокартами прошлого поколения с процессорами архитектуры GCN. Раньше AMD не раз критиковали за пренебрежительное отношение к дизайну и конструкции референсных устройств. Даже Radeon VII, в котором SAPPHIRE под руководством AMD проделала серьезную работу над ошибками, не лишен очевидных изъянов (выражающихся в высоком уровне шума под нагрузкой).

Референсные варианты Radeon RX 5700, на первый взгляд, застрахованы от повторения прошлых ошибок сравнительно низким уровнем энергопотребления. Уж если из Radeon RX Vega 56 и Vega 64 удалось сделать качественное устройство (с поправкой на шум турбинного кулера), то из обеих версий Radeon RX 5700 производитель и подавно сможет.

Radeon RX 5700

Radeon RX 5700 XT

Как бы ни обстояли дела с эффективностью охлаждения, с эстетической точки зрения к двум ускорителям на чипе Navi не может возникнуть ни малейших претензий. AMD отошла от агрессивного и грубоватого дизайна Radeon VII и старших модификаций Vega — в каждой мелочи здесь чувствуется забота и внимание. Видеокарты упакованы в цельнометаллический корпус, под которым, по всей видимости, лежит одна и та же PCB. Однако Radeon RX 5700 и Radeon RX 5700 XT отличает форма и текстура кожуха системы охлаждения: у старшей модели поверхность рифленая, а у младшей — гладкая и матовая. Кроме того, обратная поверхность текстолита Radeon RX 5700 XT покрыта защитной металлической пластиной, которая отсутствует у Radeon RX 5700. И наконец, под красным логотипом Radeon на борту XT есть ряд светодиодов (как в наше время обойтись без такого украшения), а у «простого» Radeon RX 5700 он нанесен красной краской.

Radeon RX 5700

Radeon RX 5700 XT

Независимо от того, как выглядит алюминиевый кожух Radeon RX 5700 и Radeon RX 5700 XT, внутри него скрывается одна и та же система охлаждения. Главную роль в задаче отвода тепла от чипа Navi играет радиатор с медной испарительной камерой, а в качестве термоинтерфейса вместо термопасты используется тонкая графитовая прокладка. По всей видимости, это тот же самый материал, который AMD опробовала на Radeon VII — Hitachi TC-HM03. По теплопроводности графитовая прокладка превосходит даже лучшие термопасты: 40–90 Вт/(м·K) у TC-HM03 против 12,5 Вт/(м·K) у излюбленного оверклокерами состава Thermal Grizzly Kryonaut. Тем не менее, как уже продемонстрировали эксперименты с Radeon VII, качественная термопаста и графитовая прокладка одинаково хороши для охлаждения GPU, поскольку толщина последней нивелирует преимущество в теплопроводности. Вернуть стандартный термоинтерфейс Radeon RX 5700 на место после демонтажа кулера уже невозможно — прокладка разрывается на части. Но не беда, подпружиненные винты достаточно сильно прижимают радиатор к кремнию графического процессора, чтобы размазать тонким слоем обычную термопасту.

Не столь горячие компоненты PCB — чипы оперативной памяти GDDR6 и ключи регулятора напряжения — сначала отдают тепло массивной алюминиевой раме, нависающей над всей площадью печатной платы, но в конечном счете тоже являются клиентами основного радиатора, т.к. рама и подошва испарительной камеры припаяны друг к другу.

Единственное функциональное различие, которое мы нашли в кулерах Radeon RX 5700 и Radeon RX 5700 XT, — дополнительный «огрызок» ребер в хвостовой части рамы XT, который отсутствует в младшей видеокарте. Но эта деталь лишь создает иллюзию более крупного радиатора, чем есть на самом деле, и не принимает в охлаждении реального участия: турбину кулера окружает воздуховод, который собирает весь поток в сторону испарительной камеры.

Radeon RX 5700

Radeon RX 5700 XT

⇡#Печатная плата

Как мы и предполагали при внешнем осмотре, Radeon RX 5700 и Radeon RX 5700 XT основаны на одной и той же PCB — у младшей модели даже остался разъем для подключения светодиодов. AMD лишь удалила часть компонентов из регулятора напряжения Radeon RX 5700, как обычно поступают с младшими моделями. Однако, на какую из двух плат ни посмотри, VRM здесь чрезвычайно мощный и эффективный — все как любит AMD.

Для питания GPU предусмотрена шести- или семифазная схема под управлением ШИМ-контроллера IR35217 от International Rectifier. Микросхемам памяти GDDR6 выделена еще одна фаза питания, для управления которой AMD решила использовать второй экземпляр IR35217. Такой же чип применяется во всех достаточно производительных видеокартах AMD, начиная с Radeon RX 480 и заканчивая Radeon VII (и, кажется, нигде больше). В открытый доступ документация на IR35217 не выложена, но известно, что он может непосредственно контролировать вплоть до восьми фаз регулятора напряжения.

Ключи и драйвер в каждой фазе VRM графического процессора на референсных платах Navi заменяет однокомпонентное решение FDMF3170 производства ON Semiconductor. Такая микросхема пропускает ток вплоть до 70 А, а значит при максимальном напряжении питания, какое BIOS ускорителей разрешает подать на кристалл GPU, регулятор напряжения осилит вплоть до 588 Вт мощности. Интегрированные фазы (power stages) такого номинала мы раньше видели только на платах Radeon VII и GeForce RTX 2080 Ti, а, к примеру, референсные видеокарты NVIDIA на чипе TU106 (GeForce RTX 2060, RTX 2060 SUPER и RTX 2070) обходятся шестью фазами по 55 А. Но дело вовсе не в доступной мощности — до предела собственного VRM графический процессор Navi не дойдет даже при экстремальном оверклокинге. Просто такие сборки, как FDMF3170, отличаются чрезвычайно низкими тепловыми потерями. Несмотря на то, что кулер референсных вариантов Radeon RX 5700 и Radeon RX 5700 XT и на вид, и в действительности (как мы скоро выясним) довольно слабый, а под общим радиатором GPU нагревает компоненты VRM, их температура под нагрузкой не превышает 70 °C.

Кстати, для того, чтобы в этом убедиться, не пришлось монтировать под радиатор термопары: как и Vega, новые ускорители отдают температурные показания VRM через API, в результате их можно увидеть в GPU-Z (и температуру чипов RAM тоже). А вот мониторинг энергопотребления по-прежнему рудиментарный. AMD не регистрирует общий ток, протекающий по линиям 12 В с помощью шунтов, как это делает NVIDIA. Те числа, которые показывает GPU-Z и оверклокерские программы, рассчитаны по току на выходе MOSFET'ов графического процессора, и, соответственно, отражают потребляемую мощность ядра GPU без учета остальных компонентов, у которых есть собственные VRM — контроллера дисплея, шины оперативной памяти и самих чипов GDDR6, — не говоря уже о вентиляторе и тепловых потерях на преобразование напряжения. Но оверклокерам Radeon RX 5700 и XT наверняка понравятся: VRM абсурдно мощный, жесткого лимита энергопотребления по-прежнему нет, и все температуры перед глазами. Что точно не понравится, так это пустующие площадки для резервной микросхемы и переключателя BIOS. По какой-то причине эта, прежде неотъемлемая, черта высокопроизводительных моделей Radeon исчезла сначала у Radeon VII, а теперь и у Navi.

AMD прибегла к услугам двух поставщиков для сборки массива RAM: младшая версия Radeon RX 5700 укомплектована микросхемами Micron с маркировкой 9GA77 D9WCW, а у XT чипы Samsung K4Z80325BC-H14. И те, и другие работают с пропускной способностью 16 Гбит/с. Внешние интерфейсы Radeon RX 5700 и Radeon RX 5700 XT представлены типичным набором для современных высокопроизводительных ускорителей — три выхода DisplayPort и единственный HDMI.

Radeon RX 5700

Radeon RX 5700 XT

Radeon RX 5700

Radeon RX 5700 XT

⇡#Новые функции Radeon Software

Читатели, осилившие подробный анализ RDNA и графического процессора Navi 10, могли заметить, что на предыдущей странице отсутствует раздел, который непременно должен быть в рецензии на GPU совершенно новой архитектуры, — дополнительные функции рендеринга. Однако это вовсе не упущение со стороны автора обзора. Navi не располагает никакими новыми возможностями за пределами джентльменского набора Feature Level 12_1 в рамках Direct3D 12 и тех немногочисленных проприетарных функций, которые видеокарты AMD приобрели еще в эпоху GCN. Благо, альтернативный шейдерный конвейер для обработки геометрии (Next Generation Geometry), по каким-то причинам заблокированный в чипах Vega, наконец-то ожил и не требует активации со стороны API и графических движков.

В одном аспекте видеокарты нового поколения даже сделали шаг назад по сравнению с набором аппаратных функций, которыми располагают Polaris и Vega: несколько ускорителей Radeon RX 5700 или Radeon RX 5700 XT больше нельзя собрать в массив CrossFire. AMD не говорит, почему — в силу чисто программного ограничения или отсутствия возможности на аппаратном уровне, — но CrossFire на новых «Радеонах» действительно не работает, хотя в предварительной версии ПО такую опцию оставили по недосмотру разработчиков. Придется смириться с тем, что рендеринг при помощи нескольких GPU в играх постепенно отмирает. Приложения, написанные под Direct3D 12, все еще могут использовать несколько графических процессоров в эксплицитном режиме, не полагаясь на драйвер, но нам пока известна лишь единственная игра, которая умеет так делать — это уже далеко не свежий проект Ashes of the Singularity.

Кремний Navi лишен специализированных блоков фиксированной функциональности для трассировки лучей — это AMD запланировала в следующей версии RDNA (да и тогда на первых порах будут реализованы лишь «избранные эффекты»). Аналога тензорных ядер, которые применяются в отдельных играх для масштабирования кадра при помощи нейросети (DLSS, Deep Learning Super Sampling), в чипах AMD тоже нет. Однако функции, которые пока что не по силам железу AMD, может взять на себя ее программное обеспечение. Компания не исключает того, что рано или поздно Navi приобретет софтверную реализацию Ray Tracing'а — как чипы NVIDIA архитектуры Pascal и младшие «Тьюринги» в составе GeForce GTX 1650 и GTX 1660 (Ti), — а перспективная альтернатива DLSS существует уже сегодня.

AMD предлагает разработчикам игр пакет ПО с открытым исходным кодом FidelityFX, который содержит алгоритмы пост-обработки изображения: CAS (Contrast-Adaptive Sharpening) и LPM (Luma Preserving Mapping). Название технологии говорит само за себя: CAS увеличивает четкость отдельных фрагментов изображения на основании локального контраста. В зонах с низким контрастом он усиливается, а высококонтрастных участков и световых ореолов, которым лишняя четкость только вредит, алгоритм избегает. FidelityFX предназначен, в первую очередь, для того, чтобы компенсировать издержки современных алгоритмов полноэкранного сглаживания (таких, как вездесущий TAA и его предшественник FXAA), в той или иной степени размывающих картинку — насколько сильно, зависит от специфики реализации в конкретной игре. Кроме того, опционально CAS могут применять для высококачественного масштабирования кадра из низкого в высокое разрешение. Шейдеры FidelityFX требуют прямой интеграции в графический движок, но о поддержке инициативы AMD объявили несколько крупных софтверных команд, а две игры его уже используют — Rage 2 и World War Z. Заметим, что код FidelityFX не привязан к чипам AMD и совместим с GPU любых производителей.

В драйвере для видеокарт 5000-го семейства, помимо нескольких менее значительных нововведений, появилась функция на основе CAS под аббревиатурой RIS (Radeon Image Sharpening). Как и родительская технология, она позволяет восстановить детали, размытые полноэкранным сглаживанием, а если совместить RIS с масштабированием изображения на GPU, получается аналог DLSS. Пока ничего не можем сказать про качество картинки, обработанной RIS, по сравнению с DLSS — в немногочисленных случаях реализации последнего есть образцы и превосходного, и отвратительного качества: мы когда-то исследовали этот вопрос вBattlefield V, Final Fantasy XV и Metro Exodus, а затем в Shadow of the Tomb Raider. Зато известно, что драйвер AMD выполняет масштабирование с минимальной потерей быстродействия — а DLSS, между прочим, нет, пусть в конечном счете позволяет сэкономить много FPS по сравнению с честным рендерингом в целевом разрешении. Но главное, метод AMD не нуждается в адаптации под конкретную игру и активируется прямо в панели управления Radeon Settings.

Впрочем, в данный момент на RIS тоже наложен ряд ограничений: AMD успела внедрить поддержку API Direct3D 9, 12 и Vulkan, но игры, созданные под все еще чрезвычайно популярный интерфейс Direct3D 11, будут охвачены лишь в следующих версиях. RIS не совместим с высоким динамическим диапазоном (HDR). И наконец, технология пока доступна только первым обладателям видеокарт 5000-й серии, хотя со временем придет на ускорители Vega. А вот модели семейства Radeon RX 400/500 могут и не дождаться RIS, т.к. алгоритмы FidelityFX опираются на возможность исполнять операции FP16 в удвоенном темпе, которой лишены чипы Polaris.

Radeon Anti-Lag (RAL) — другая опция пакета Radeon Software, которой AMD уделяет повышенное внимание. Компания утверждает, что переключатель, появившийся в панели управления драйвером, способен сократить задержку между действиями пользователя и реакцией игры на экране — вплоть до разницы в 31 %. Принцип работы RAL легко разгадать по ограничениям этой технологии: она совместима только с играми под API Direct3D 9 и 11 и, по всей видимости, просто уменьшает длину очереди кадров (Context Queue в терминологии Microsoft), которые центральный процессор может подготовить для рендеринга на GPU в программном графическом конвейере. В сценариях, ограниченных производительностью видеокарты, очередь кадров увеличивается вплоть до трех по умолчанию или, если требует приложение, больше. Таким образом обеспечивается непрерывная загрузка графического процессора и постоянный темп рендеринга, но есть и побочный эффект в виде задержки реакции на ввод, ведь Direct3D не позволяет выбросить из очереди заранее спланированные кадры. Однако RAL не может стать универсальным лекарством от лагов: к примеру, если быстродействие игры сдерживается возможностями центрального, а не графического процессора, короткая очередь кадров (или ее полное отсутствие) делает бутылочное горлышко CPU только уже. Результат зависит от конфигурации компьютера и особенностей игры. Тем не менее, переключатель RAL в панели управления видеокартой открывает доступ к настройке параметра Direct3D, который раньше на видеокартах AMD можно было изменить только при помощи стороннего ПО (например, утилиты RadeonPro), и геймеры могут на собственном опыте выяснить, нужно ли пользоваться этой функцией или лучше оставить длину очереди кадров в покое. RAL, само собой, не привязан к ускорителям на чипах Navi и работает как на старых, так и на новых видеокартах. У NVIDIA аналогичная опция называется Maximum Pre-Rendered Frames.