Radeon HD 7970 GHz Edition: финальные штрихи

⇡#Введение

Оригинальный Radeon HD 7970 стал величайшим успехом для AMD/ATI за несколько лет. Все то время, когда компания использовала в качестве основной архитектуры VLIW5/VLIW4 (то есть начиная с серии HD 2000), карты Radeon в секторе High-End лишь пытались догнать топовые GeForce, но еще ни разу не сравнялись с ними в рамках одного поколения GPU. Да, AMD неоднократно первой осваивала более тонкие техпроцессы и раньше выпускала новую серию адаптеров, но затем появлялся очередной флагман NVIDIA и перехватывал лидерство.

Так произошло и на этот раз. Radeon HD 7970, вышедший в декабре прошлого года, вплоть до апрельского релиза GeForce GTX 680 не имел полноценных конкурентов со стороны NVIDIA, но GTX 680, запоздалый представитель архитектуры Kepler, вновь оказался быстрее. Однако ситуация в этом году сложилась особенная. Вопреки ожиданиям, графическим процессором GTX 680 стал не «большой Kepler» GK110, а более простое ядро GK104. Для того чтобы побить Radeon HD 7970 во всей его мощи, NVIDIA пришлось выжать из GTX 680 все соки: штатная частота GPU оставляет лишь небольшой резерв для разгона, и последние оставшиеся мегагерцы собирает функция динамического разгона GPU Boost. В результате GTX 680 удается опередить Radeon HD 7970 в бенчмарках от силы на 10%, а в некоторых играх HD 7970 по-прежнему лидирует (главным образом за счет большей пропускной способности памяти).

По сути, флагману AMD не хватило совсем чуть-чуть, чтобы удержать лидерство. При всем этом у референсных вариантов HD 7970 достаточно консервативные тактовые частоты. Со штатных 925 МГц большинство карт легко разгоняется до 1150 МГц и больше. Поэтому все, что требовалось от AMD для реванша, — лишь немного передвинуть ползунки.

Так появился Radeon HD 7970 GHz Edition. Собственно, название модели говорит за себя. Физически это та же карта, только тактовые частоты GPU и памяти увеличены с 925 и 5500 МГц до 1000 и 6000 МГц соответственно. Рекомендованная розничная цена — 499 $. Ровно столько же было у обычного Radeon HD 7970 в момент релиза и (сюрприз, сюрприз) у GeForce GTX 680.

Все остальные спецификации остались неизменными. Все, включая TDP. И вот здесь начинается самое интересное — особенности прошивки Radeon HD 7970 GHz Edition, которые позволили увеличить частоты без ущерба для максимального энергопотребления.

На этом слайде AMD есть ошибка. Попробуйте ее найти

⇡#Power Tune with Boost

Секрет в технологии, аналогичной GPU Boost в GeForce 670—690. Напомним, как работает GPU Boost в картах NVIDIA. У графического процессора есть базовая частота, на которой он гарантированно стабилен даже в самых тяжелых с позиции энергопотребления приложениях. А сверху есть лесенка из 8—14 (в зависимости от модели) шагов по 13 МГц, каждому из которых соответствует свое напряжение питания. Сенсоры на видеокарте непрерывно анализируют потребляемую мощность и температуру GPU, и если TDP и условия стабильной работы позволяют, процессор переходит на один из верхних шагов. На практике GPU в GeForce GTX 670—690 редко откатывается к базовой частоте, что позволяет NVIDIA дополнительно указывать в спецификациях Boost Clock — среднюю частоту GPU, на которой типичный экземпляр карты работает в большинстве приложений.

AMD уже давно использовала в своих картах технологии динамического управления частотой. Сначала это была технология Power Play (начиная с Radeon HD 3000 и вплоть до Radeon HD 6000), которая предусматривала три штатные частоты GPU. При чрезмерной нагрузке (например, в результате переразгона) процессор откатывался от режима с максимальной частотой к промежуточному. В серии HD 7000 было представлено дальнейшее развитие идеи — Power Tune. Между верхней и промежуточной частотами AMD добавила еще несколько шагов. GPU может быстро перемещаться между ними в зависимости от текущего энергопотребления карты.

Соль в том, что Power Tune не полагается на аналоговые датчики для вычисления мощности (как это сделано в GeForce 600), а пользуется приблизительной оценкой текущего энергопотребления на основании характера использования GPU. В результате относительно легкая нагрузка выполняется на максимальной частоте, а в более тяжелых приложениях частота сбрасывается для того, чтобы карта не вышла за пределы своего TDP. Таким образом, Power Tune уже является аналогом GPU Boost от NVIDIA. Только NVIDIA сообщает в спецификациях нижнюю частоту и ожидаемую среднюю, а AMD — исключительно верхнюю частоту. В результате GPU Boost в работе выглядит как разгон, а Power Tune — как троттлинг.

В Radeon HD 7970 GHz Edition Power Tune подверглась существенной доработке. Во-первых, к лесенке тактовых частот надстроили еще несколько шагов. Теперь, если не учитывать ту минимальную частоту, на которой GPU работает в 2D-режиме, у него есть три основных состояния: Intermediate P-State (самое дно троттлинга), High P-State (стандартная частота в 3D) и Boost P-State — максимальная частота, которой GPU может достичь. У HD 7970 GHz Edition это 1050 МГц. Если взять только это нововведение, то, по сути, AMD просто удлинила шкалу частот — и, подобно NVIDIA, указывает в спецификациях две тактовых частоты из всего диапазона: некую высокую и максимальную.

Но на этом изменения не кончаются. Теперь на промежуточных шагах между High P-State и Boost P-State процессор получает разное напряжение питания. Базовое напряжение в 3D составляет 1,162 В (против 1,175 у обычного Radeon HD 7970), а максимальное — 1,218 В. Наконец, в алгоритме Power Tune теперь фигурирует не только энергопотребление, но и температура GPU. Как и для оценки энергопотребления, Power Tune не использует для температуры аналоговые датчики, а выполняет приблизительную оценку на основании характера использования GPU и свойств системы охлаждения. По утверждению AMD, в предыдущих картах Power Tune работал исходя из предположения о наихудших температурных условиях, и эвристический учет температуры позволяет увеличить производительность карты на 3-4%.

Вообще тот факт, что Power Tune не полагается на аналоговые датчики, дает возможность переключать тактовую частоту с большой скоростью и вряд ли оказывает значимый эффект на энергопотребление мощного дискретного видеоадаптера. Но отсюда следует и еще одно преимущество: в AMD гарантируют, что каждая из референсных карт на практике достигает 1050 МГц даже в плохо проветриваемых корпусах.

Как Power Tune с «бустом» выглядит на практике? Почти незаметно. В утилитах для разгона и мониторинга видеокарт (GPU-Z, MSI Afterburner) в качестве частоты GPU отображается только Boost Clock — 1050 МГц. К той частоте, на которой GPU работает реально, пока что нет доступа. А вот колебания напряжения регистрируются.

В целом увеличенная тактовая частота и апгрейд технологии Power Tune — хорошее дополнение к софтверной части Radeon HD 7970. Интересно, насколько для этого важны свойства кристаллов Tahiti XT, которые идут на производство нового флагмана. Может быть, что для Radeon HD 7970 GHz Edition AMD начнет отбирать лучшие чипы, которые до сих пор попадали в HD 7970 обычной версии. Тогда в новых партиях обычных HD 7970 будут использоваться кристаллы поплоше. И наоборот, может, выпуску HD 7970 GHz Edition поспособствовал отлаженный за последние полгода 22-нм техпроцесс на TSMC и кристаллы в обеих версиях карты одинаково хороши. А что насчет чипов памяти и системы питания? Давайте разберем новинку, дабы убедиться, что физически это точно такое же устройство, как обычные Radeon HD 7970.

⇡#Конструкция

По внешнему виду и конструкции кулера Radeon HD 7970 GHz Edition ничем не отличается от обычной версии HD 7970.

⇡#Плата

Печатная плата также не преподнесла сюрпризов — она точно такая же, как у серийных версий HD 7970. Здесь точно так же отсутствуют компоненты одной из шести фаз питания GPU (в первых тестовых семплах HD 7970 все шесть фаз были на месте). Питанием процессора управляет контроллер CHiL CHL8228G.

Для микросхем памяти используется двойное питание: внутренние цепи получают электричество от оставшейся фазы контроллера CHiL, а буферы ввода-вывода — от отдельного однофазного контроллера.

Только маркировка микросхем памяти изменилась (H5GQ2H24AFR-R0C вместо H5GQ2H24MFR-R0C), но штатная эффективная частота — те же 6 ГГц.

⇡#Методика тестирования

В качестве соперников Radeon HD 7970 GHz Editon в тестировании приняли участие следующие видеокарты:

• AMD Radeon HD 7970 (925/5500 МГц, 3 Гбайт)
• NVIDIA GeForce GTX 680 (1006/6008 МГц, 2 Гбайт)
• NVIDIA GeForce GTX 670 (915/6008 МГц, 2 Гбайт)
• NVIDIA GeForce GTX 590 (607/3414 МГц, 3 Гбайт)
• AMD Radeon HD 6990 (880/5000 МГц, 4 Гбайт)

Дабы оба участника сегодняшней интриги, Radeon HD 7970 GHz Edition и GeForce GTX 680, выступили во всеоружии, в тестировании использовались новейшие бета-версии драйверов от NVIDIA (304.48 Beta) и AMD (Catalyst 12.7 Beta). К тому же для GTX 680 был активирован режим PCI-E 3.0, который официально не поддерживается на платформе Intel X79.

⇡#Разгон, температура, энергопотребление

Так как в наблюдаемых тактовых частотах PowerTune себя не проявляет, отправной точкой для разгона стала частота Boost Clock — 1050 МГц. С напряжением питания GPU все не так просто. Дело в том, что настройка напряжения в MSI Afterburner (возможно, что с другими утилитами происходит то же самое, мы не пробовали) больше не оказывает никакого эффекта на наблюдаемое напряжение. Чтобы его увеличить, нужно попытаться выставить более высокое постоянное напряжение с помощью соответствующей опции. Но, как бы странно это ни выглядело, от этого напряжение не перестает колебаться, просто наблюдаемые значения смещаются вверх. Таким образом, мы не можем зафиксировать напряжение, но можем сместить диапазон, в пределах которого оно изменяется. В результате если вручную установить напряжение 1,3 В, то диапазон колебаний будет около 1,227 — 1,252 В.

Надо отметить, что в некоторых случаях при игре с разными утилитами разгона и мониторинга напряжение все-таки фиксировалось на 1,3 В, но тогда, видимо, Power Tune сходила с ума, и на экране в 3D возникали сильные артефакты независимо от частоты GPU. Похоже, что не стоит пытаться побороть Power Tune, тем более что она и так хорошо делает свое дело.

Если рассматривать Boost Clock нового адаптера как стандартную частоту GPU в других «Радеонах» (а с точки зрения принципов работы Power Tune так оно и есть), HD 7970 GHz Edition разогнался даже лучше, чем обычный HD 7970: до 1240 МГц по процессору и 7320 (1830) МГц по памяти. Если отнять от 1240 МГц диапазон Power Tune Boost в 50 МГц, то получим ту частоту, которой достигают многие экземпляры стандартного HD 7970. Видимо, более длинная таблица частот позволяет разогнанному GPU достигать более высоких пиковых значений, при этом откатываясь к прежнему нижнему порогу в тяжелых задачах. Впрочем, не факт, что карта реально когда-либо достигает этих 1240 МГц, а не находится постоянно в троттлинге. Пока утилиты мониторинга не получат доступ к потрохам Power Tune, это останется загадкой.

А вот фантастический разгон памяти — это просто заслуга отличных контроллеров чипа Tahiti и чипов памяти, по-видимому, немного превосходящих те, которыми комплектуются стандартные HD 7970.

HD 7970 GHz Edition греется несколько сильнее стандартной версии — примерно так же, как GeForce GTX 680. Система охлаждения, включенная на полные обороты, позволяет при сильном разгоне сохранить такие же температуры, как и в штатном режиме, но только ценой колоссального шума. Признаем, что и при автоматическом контроле вентилятора HD 7970 GHz Edition шумит заметно сильнее, чем GeForce GTX 680.

Максимальное зарегистрированное энергопотребление карты, как и ожидалось, все-таки немного выросло по сравнению с оным у обычного HD 7970. Не думаем, что AMD обманывает, утверждая, что TDP обеих версий HD 7970 не различается. Видимо, HD 7970 GHz Edition просто более активно его осваивает. При разгоне, знамо дело, энергопотребление выстреливает в потолок. Не помешает мощный блок питания.

⇡#Radeon HD 7970 GHz Edition против GeForce GTX 680

Вот и те результаты, ради которых все затевалось. Так что же, удалось ли AMD вернуть ускользнувшее лидерство?

3DMark 2011

GeForce GTX 680 без разгона по-прежнему показывает больший результат, чем HD 7970, но среди разогнанных карт Radeon быстрее.

Игровые тесты + Unigine Heaven

При разрешении 1920х1080 в трех из девяти игровых бенчмарков (Crysis Warhead, DiRT 3, Metro 2033) Radeon HD 7970 GHz Edition оказывается впереди. В трех других побеждает GeForce GTX 680 (Unigine Heaven 2, Battlefield 3, Skyrim). В остальных играх значимых различий между соперниками нет. Идеальная ничья. В режиме 2560х1440 ситуация перевешивает в пользу HD 7970. Только в CoD 3 и Unigine Heaven GTX 680 сохраняет превосходство.

Разгон дается карте AMD лучше, чем GTX 680: прирост производительности заметно выше, и в результате HD 7970 GHz Edition берет реванш даже в 1920х1080.

⇡#Radeon HD 7970 GHz Edition против всех

3DMark 2011

• Прискорбно для AMD, но в 3DMark 2011 Radeon HD 7970 GHz Edition уступает не только GeForce GTX 680, но и GTX 670.
• Преимущество GHz Edition над стандартной версией заметно.

Unigine Heaven 2

• GHz Edition прибавил несколько FPS по сравнению с обычным HD 7970.
• В режиме 2560x1440 GeForce GTX 670 и GTX 680 имеют минимальное преимущество, но в 1920х1080 HD 7970 GHz Edition уже заметно отстает.
• Разогнанный GHz Edition побивает Radeon HD 6990 и сравнивается с GTX 670 и GTZ 680.

Crysis Warhead (DirectX 10)

• В этом тесте даже обычный HD 7970 легко побеждает GeForce GTX 680 за счет большей пропускной способности памяти.
• HD 7970 GHz Edition даже немного хуже, чем GeForce GTX 590, а разогнанный GHz Edition сравнялся с Radeon HD 6990.

Metro 2033 (DirectX 11)

• Преимущество HD 7970 GHz Edition перед обычной версией невелико.
• HD 7970 GHz Edition заметно быстрее, чем GeForce GTX 680.
• В разгоне GHz Edition достигает уровня GeForce GTX 590 и Radeon HD 6990.

DiRT 3 (DirectX 11)

• HD 7970 GHz Edition изрядно превосходит стандартную версию.
• GHz Edition также заметно быстрее, чем GTX 680, сравним по производительности с Radeon HD 6990 и GeForce GTX 590.

Crysis 2 (DirectX 11)

• В режиме 2560х1440 налицо заметный прирост производительности по сравнению с обычным HD 7970.
• В 2560х1440 HD 7970 GHz Edition также опережает GeForce GTX 680, а разогнанная карта оставила позади GTX 590 и сравнялась с Radeon HD 6990.
• В режиме 1920х1080 участники теста упираются в предел 100 FPS, установленный в Crysis 2.

Battlefield 3 (DirectX 11)

• И снова HD 7970 GHz Edition заметно прибавил FPS по сравнению со стандартным HD 7970.
• Новинка идет примерно на одном уровне с GTX 670 и GTX 680.
• Разогнанный HD 7970 GHz Edition не по зубам даже GTX 590.

Batman: Arkham City (DirectX 11)

• Магическое словосочетание GHz Edition вновь дает HD 7970 хороший прирост FPS.
• В режиме 1920х1080 карта идет на одном уровне с GTX 680, а в 2560х1440 превосходит его.

The Elder Scrolls 5: Skyrim (DirectX 9)

• О какой-либо значимой разнице между HD 7970, HD 7970 GHz Edition и GeForce GTX 680 в этой игре говорить не приходится: после определенного предела движок Skyrim уже не может использовать дополнительные вычислительные мощности.

Call of Duty: Modern Warfare 3 (DirectX 9)

• По сравнению со штатной версией HD 7970 у GHz Edition налицо большой прирост фреймрейта.
• Тем не менее равным соперником для новинки является только GeForce GTX 670, а не GTX 680.

⇡#Выводы

Для AMD впервые с давно минувших времен Radeon X1950 XTX настал такой момент, когда топовая видеокарта по меньшей мере не уступает в производительности флагману NVIDIA того же поколения. HD 7970 GHz Edition в целом даже немного быстрее GeForce GTX 680 в тяжелых графических режимах (таких как 2560х1440) — спасибо 384-битной шине памяти. Кроме того, после фабричного разгона у него еще остается значительный запас частот. Обновленная технология Power Tune благотворно повлияла на оверклокерский потенциал GPU, да и память стала разгоняться куда лучше. В будущих картах как от NVIDIA, так и от AMD мы наверняка увидим бурный расцвет технологий динамического контроля за частотой и напряжением, как это уже произошло с CPU.

На самом деле, и в оригинальной версии HD 7970 — весьма мощная карта, и большинство экземпляров легко достигают таких частот, на которых можно догнать и перегнать GeForce GTX 680. GHz Edition — это по большей части имиджевый продукт как для владельца, так и для производителя. AMD разогнала HD 7970 ровно настолько, чтобы установить паритет с GTX 680 и при этом остаться в рамках прежнего TDP. Наши тесты энергопотребления наглядно показывают, что получилось бы в том случае, если бы разработчики поставили своей целью безоговорочную победу над флагманом NVIDIA.

Увы, AMD и так потеряла особенное преимущество над картами NVIDIA в сегменте High-End, которым пользовалась в последние годы, — энергопотребление. Если раньше топовые Radeon не могли победить GeForce GTX 480 и GTX 580 по производительности, зато гораздо меньше потребляли и нагревались, то теперь в бенчмарках наблюдается ничья, но TDP Radeon HD 7970 GHz Edition на целых 55 Вт выше, чем у GTX 680.

И еще одни вопрос. Существование в линейке Radeon двух физически идентичных карт с различным ПО уже выглядит некрасиво. За что платят покупатели HD 7970 GHz Edition, если почти того же самого можно достичь легким разгоном стандартного HD 7970, и почему владельцам последнего не досталась новая прошивка? Коль скоро BIOS видеокарт нельзя обновлять так же легко, как драйверы, было бы лучше, если бы HD 7970 GHz Edition полностью заменил своего предшественника. Ну чисто с точки зрения мировой гармонии.