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

⇡#Вычисления общего назначения

Новая архитектура RDNA уже доказала свое превосходство над GCN в игровых тестах, однако не меньший интерес вызывает быстродействие чипов Navi в рабочих приложениях, где ускорители AMD прошлого поколения традиционно сильны. Для того чтобы выяснить это, в нашем распоряжении остались лишь два инструмента из стандартного набора тестов GP-GPU — бенчмарк трассировки лучей LuxMark и синтетические тесты SiSoftware Sandra. Драйвер, который AMD предоставила для обзора видеокарт Radeon RX 5700, не совместим с Blender и Adobe Premiere, а пакет CompuBench CL, в свою очередь, временно потерял связь с собственными серверами и в офлайне работать категорически отказывается.

Учитывая, что преимущество новинок перед ускорителями на чипах Vega в игровых тестах проистекает по большей части из повышенной эффективности архитектуры RDNA, а не из тактовых частот, а запас по терафлопсам у «Веги» по-прежнему громадный, мы подключили к сравнению видеокарты прошлого поколения, располагающие близким к Navi 10 набором шейдерных ALU, — Radeon RX 580 и Radeon RX 590.

Судя по тем ограниченным тестам, которые мы смогли выполнить в данный момент, у AMD есть веская причина оставить GCN в строю для ускорителей GP-GPU. Так, в LuxMark обе новинки выступили даже хуже, чем Radeon RX 580 и Radeon RX 590, невзирая на повышенные тактовые частоты.

В бенчмарке перемножения матриц SiSoftware Sandra только Radeon RX 5700 XT сумел одержать победу над Radeon RX 590 по пропускной способности операций стандартной точности (FP32), в то время как Radeon RX 5700 и Radeon RX 580 практически не отличаются друг от друга. На стороне Navi есть существенное преимущество в операциях двойной точности, однако поддержка FP64 в ускорителях такого уровня в любом случае присутствует лишь для того, чтобы обеспечить совместимость с максимально широким спектром ПО, а вовсе не для рабочих задач. С другой стороны, архитектура Navi позаимствовала у чипов Vega возможность исполнять операции над данными половинной точности (FP16) с удвоенным темпом по сравнению с FP32, и в абсолютных числах при такой нагрузке Radeon RX 5700 XT практически не уступает Radeon RX Vega 64.

Впрочем, тест Sandra, применяющий OpenCL для обработки тестового изображения, не дает поставить крест на RDNA в качестве архитектуры для расчетов общего назначения: здесь Radeon RX 5700 и Radeon RX 5700 XT безоговорочно доминируют над своими предшественниками Radeon RX 580 и Radeon RX 590.

⇡#Кодирование/декодирование видео

Чип Navi 10 оборудован новым кодеком видеосигнала, в котором AMD увеличила быстродействие и расширила набор форматов, которые видеокарта позволяет декодировать «в железе» без привлечения шейдерных ALU. Так, Radeon RX 5700 и Radeon RX 5700 XT теперь справляются с обработкой стандарта HEVC при разрешении 8К с кадровой частотой вплоть до 42 FPS — для предыдущих GPU эта возможность была закрыта. Тем не менее по сырой производительности в декодировании HEVC новый чип не слишком отличается от Radeon RX Vega 56 и Vega 64, а в тесте H.264 и вовсе оказался позади (Navi даже не достиг скорости в 600 FPS при разрешении 1080p, которую обещает AMD в спецификациях).

Похоже на то, что AMD пришлось урезать логику мультимедийного ASIC, связанную с формально устаревшим форматом сжатия, ради экономии площади кристалла. Такой подход мы уже видели на примере Radeon VII — последний, судя по всему, имеет одинаковый декодер H.264 и HEVC с чипами Polaris.

Но главное, в дискретных «красных» GPU возникла долгожданная поддержка VP9, доступная посредством универсальных API DXVA и D3D11VA без всяких костылей в виде «гибридного» декодирования. Navi не настолько эффективен в обработке VP9, как чипы Turing, однако для того, чтобы разгрузить центральный процессор при просмотре видео на YouTube, его возможностей вполне достаточно.

В раздел мультимедийного блока, занимающийся кодированием H.264 и HEVC, AMD не внесла сколь-либо существенных изменений, повлиявших на быстродействие. В этих задачах Radeon RX 5700 и Radeon RX 5700 XT практически не отличаются от ускорителей Vega первого и второго поколения. Впрочем, не будем исключать возможность, что ранняя версия драйвера для чипа Navi не позволяет кодировщику работать в полную силу, ведь полученные результаты категорически не соотносятся с данными, объявленными AMD: запись 1080p при частоте 360 FPS и запись 4К на скорости 90 и 60 FPS для H.264 и HEVC соответственно.

⇡#Результаты всех игровых тестов

⇡#Производительность на ватт

Дополнение 09.07.2019

Из-за проблем с аппаратурой для измерения мощности, которые некстати возникли при подготовке обзора, в статье поначалу отсутствовала часть тестовых данных, совершенно необходимая для того, чтобы оценить чип Navi по достоинству — сравнение с ключевыми соперниками по энергоэффективности. А ведь архитектура RDNA, в первую очередь, и была задумана как решение проблем с удельным быстродействием, которые уже несколько лет подряд душат графические процессоры AMD. Navi 10 обязан использовать свой далеко не скромный транзисторный бюджет более эффективно и более экономно, чем GPU архитектуры GCN — иначе все старания разработчиков пошли впустую. Что на этот счет говорят твердые числа?

За основу для расчетов мы взяли усредненные соотношения фреймрейта в тестах при разрешении 2160p, когда GPU целиком загружен и заведомо не ограничен быстродействием центрального процессора. Среднее энергопотребление измерено в Crysis 3 — игре, которая легко доводит видеокарты до пиковой мощности.

По сравнению с ускорителями на чипах Vega Radeon RX 5700 XT и вправду демонстрирует колоссальный рост удельного быстродействия, причем не только в отношении к энергопотреблению, но и к площади кристалла. Кажется, AMD даже поскромничала в собственных притязаниях. Наши данные идеально вписались в официальные оценки: Radeon RX 5700 XT в полтора раза превосходит Radeon RX Vega 64 по производительности на ватт и в 2,3 раза — на единицу площади. А ведь AMD проводила тесты на ускорителе Vega с 40 активными CU вместо положенных 64 (у нас, разумеется, возможности произвольно деактивировать блоки GPU нет).

Впрочем, «Вегу» первого поколения и Navi разделяет два перехода технологической нормы, поэтому выделить в сравнении Radeon RX Vega 64 и Radeon RX 5700 XT фактор архитектуры просто так нельзя. В свою очередь, чип Radeon VII производится на той же линии 7 нм и работает на близких тактовых частотах, но и тут Navi достиг преимущества в 16–18 % по всем метрикам удельной производительности — на ватт, на площадь и на количество транзисторов. Да, у Radeon VII отключены 4 из 64 CU, однако вспомним, что тесты в режиме 4К показывают «Вегу» второго поколения в наилучшем свете, а при разрешениях 1080p и 1440p она работает на 5–7 % хуже.

Вот до уровня современных «зеленых» чипов энергоэффективность Navi все-таки не доросла. Даже у GeForce GTX 1080 Ti с ядром, произведенным по норме 16 нм, быстродействие на ватт оказалось на 9% выше, а у современных GeForce GTX 2060 и GTX 2070 — на все 13–20 %. Но дело все еще не только в архитектурных различиях между продуктами AMD и NVIDIA. В таблице легко найти дополнительную причину, по которой даже с преимуществом в один шаг фотолитографии Radeon RX 5700 XT так сильно отстал от чипов Turing по энергоэффективности — конструкторы платы в погоне за максимальными частотами перестраховались с напряжением питания GPU. Если взять за точку отсчета данные младшей версии Radeon RX 5700, то быстродействие на ватт у GeForce GTX 2060 и GTX 2070 будет всего лишь на 6–12 % выше.

Утешительным призом для AMD станет высокая оценка производительности на число транзисторов — здесь лучшим примером для сравнения с Radeon RX 5700 XT является GeForce RTX 2070, поскольку на обеих платах GPU полностью разблокирован, — и она у Navi на 9 % выше. Разумеется, все дело в том, что чипы Turing обременяют тензорные блоки и RT-ядра, но, по крайней мере, AMD теперь ничто не мешает выпустить для игровых видеокарт такой же гигантский GPU, как TU102, на основе архитектуры RDNA.

⇡#Выводы

Архитектура RDNA, и теперь это можно утверждать без всяких сомнений, оправдала высокие ожидания. Благодаря передовому техпроцессу и целиком переработанной логике графического процессора Navi 10 AMD смогла представить достойных соперников для ускорителей NVIDIA средне-высокого ценового диапазона — GeForce RTX 2060 и GeForce RTX 2070. По совокупным данным в игровых тестах младшая версия Radeon RX 5700 не оставляет шансов GeForce RTX 2060 с преимуществом в 6–11 % в зависимости от разрешения экрана, а Radeon RX 5700 XT, в свою очередь, идет практически вровень с GeForce RTX 2070.

Впрочем, AMD и раньше могла успешно конкурировать с NVIDIA во всех рыночных нишах, кроме GPU высшей категории. Главное, что удалось сделать архитектуре RDNA, — это вытащить Radeon из ямы низкой энергоэффективности и помочь более эффективно конвертировать терафлопсы теоретической производительности в FPS реальных графических приложений. У AMD еще осталось над чем работать — по быстродействию на ватт мощности современные чипы NVIDIA не уступили лидирующей позиции, даже невзирая на разницу в производственной норме между 12 и 7 нанометрами. Тем не менее налицо огромный прогресс. В соотношении расчетных терафлопсов и игрового быстродействия RDNA настолько сильно превосходит GCN, что Radeon RX 5700 XT не только отправил в прошлое Radeon RX Vega 64, но и вплотную подступил к Radeon VII в игровых тестах при разрешении 1080p и 1440p, а ведь между чипами Navi 10 и Vega 20 колоссальная разница в «сырой» вычислительной мощности. По возможности эффективно использовать транзисторный запас GPU первое поколение RDNA можно поместить на один уровень с чипами Turing — и это крупнейшее достижение графического подразделения AMD со времен первых итераций архитектуры GCN.

Способность Navi настолько же успешно действовать в расчетах общего назначения пока что остается под вопросом. Ранние драйверы мешают составить полное впечатление, но, по предварительным оценкам, достоинства архитектуры RDNA не перетекают в вычислительные задачи за пределами 3D-рендеринга. GCN в них уже чрезвычайно хороша, поэтому таким решениям, как Radeon VII, в рабочих приложениях Radeon RX 5700 XT не является ни угрозой, ни заменой.

Зазор, который существует между Navi и Turing по энергоэффективности в 3D-приложениях, частично объясняется особенностями референсных видеокарт, которые в первое время будут представлять на рынке чипы нового поколения. Как показали эксперименты, кремний Navi 10 не нуждается в столь высоком напряжении питания, которое установлено в эталонных версиях Radeon RX 5700 и RX 5700 XT. Кроме того, «турбинная» система охлаждения, которой отдает предпочтение AMD, откровенно плохо справляется с отводом тепла даже от не самого горячего GPU, которым является Navi 10, и этот фактор вносит отдельный вклад в потери мощности, не говоря уже о высоком уровне шума и практически нулевом оверлокерском потенциале. Как ни крути, референсные видеокарты эффектно выглядят, но их рабочие характеристики бросают тень на в целом абсолютно позитивное впечатление, которое производит долгожданный Navi.

И наконец, те предложения NVIDIA, над которыми Radeon RX 5700 и Radeon RX 5700 XT одержали уверенную победу по соотношению цены и быстродействия, — GeForce RTX 2060 и GeForce RTX 2070 — уже не являются для Navi основными и единственными конкурентами. Совсем скоро в продаже появятся обновленные версии этих моделей под маркой SUPER. Прибытия GeForce RTX 2060 SUPER и GeForce RTX 2070 SUPER в тестовую лабораторию мы ожидаем со дня на день, и тогда мы еще вернемся к разгоревшемуся с новой силой противостоянию AMD и NVIDIA.