Содержание
- Часть 1 — Теория и архитектура
- Часть 2 — Практическое знакомство
- Часть 3 — Результаты игровых тестов (производительность)
Продолжаем сагу про «крабов». Начало можно прочитать здесь. Итак, «красноватый краб» сделал «бааааальшой шар» и успешно закатил его в «норку», чем вызвал некоторую нервозность у «зеленоватого краба», который стал еще более зеленым от злости и отправился колдовать что-то со своими «шарами».
Однако «красноватый краб» решил, что такого огромного «шара» недостаточно, и, обтесав уже имеющиеся «шары», немного уменьшив их, начал катать в «норку» и их. Умный — да понимает, сообразительный — да смекает. Остальным — читать ниже :)
Часть 1: Теория и архитектура
Вслед за выходом подробного теоретического материала, посвященного текущей линейке графических решений компании AMD, состоящей из семейств Radeon R7 и R9, а также полноценного обзора старшего решения линейки — Radeon R9 290X, которое стало первой видеокартой на основе нового графического чипа под кодовым названием Hawaii, последовал материал и о младшей модели топовой линейки, основанной на этом же чипе, которую компания AMD решила выпустить чуть позже.
Выход подобной видеокарты после старшего варианта нетипичен для AMD. Сначала выпуск видеоплаты на ступеньку ниже топовой был назначен на неделю позже, а потом его отложили еще раз, уже по причине военной хитрости. В AMD все никак не могли окончательно определить стратегию и тактику борьбы семейства Radeon R9 290 со своими конкурентами из стана Nvidia, на которые эта компания снизила цены после выхода топовой модели Radeon R9 290X, объявив также и о выпуске нового топа — Geforce GTX 780 Ti. В связи с этим, в AMD решили дополнительно доработать драйверы, выжав еще несколько процентов производительности и одновременно с этим приблизить дату анонса Radeon R9 290 к сроку реального появления анонсированных видеокарт в продаже.
Еще раз напомним, какие видеокарты входят в новые семейства видеокарт AMD Radeon. Нынешняя линейка компании содержит несколько серий: R9 и R7. Новая линейка компании содержит следующие модели, закрывающие большинство рыночных сегментов:
Видеокарты моделей R7 250 и R7 260X предназначены для ценового диапазона $90—$140 (цены на рынке США), R9 270X продается за $200, а R9 280X — за $300. Рекомендованная цена флагмана линейки — модели R9 290X — на рынке США составляет $549, а за R9 290 решили запросить еще на полторы сотни меньше, и она располагается между R9 280X и R9 290X (на диаграмме ее нет).
Модель Radeon R9 290 мало чем отличается от топовой R9 290X, так как она основана на том же видеочипе Hawaii архитектуры Graphics Core Next. В этом графическом процессоре было увеличено количество исполнительных устройств при сохранении энергопотребления решений в допустимых рамках. Главной задачей при разработке нового GPU для AMD было повышение его энергоэффективности, которое и было достигнуто, в чем мы убедились в соответствующем обзоре.
Понятно, что новое решение поддерживает все технологии компании, включая ZeroCore, обновленный PowerTune, Eyefinity и т. д. и т. п. R9 290 просто стоит дешевле топовой R9 290X и обеспечивает еще лучшее соотношение производительности и цены, так как не сильно уступает по скорости, но имеет заметно меньшую цену. Итак, давайте рассмотрим видеокарту AMD Radeon R9 290.
Посмотрим, как сама компания AMD позиционирует свое новое решение на рынке с использованием традиционного инструмента Fire Strike в двух разных версиях (Performance и Extreme) из последней версии бенчмарка Futuremark 3DMark. Этот бенчмарк отлично подходит для современных видеокарт компании AMD, и количество очков, набранное в нем видеокартой Radeon R9 290, немного превосходит производительность главного конкурента — Geforce GTX 780.
Так как новая модель видеоплаты Radeon R9 290 является практически близнецом видеокарты R9 290X, а графический процессор Hawaii во многом повторяет особенности GPU предыдущей серии Radeon HD 7000, то перед прочтением данного материала будет полезно ознакомиться с подробной информацией о ранних решениях компании AMD:
- [28.10.13] AMD Radeon R9 290X: Дотянись до Гавайев! Получишь новые вершины скорости и функциональности
- [08.10.13] AMD Radeon R7 и R9 — обновленная линейка видеокарт: новые семейства пока что без своего флагмана
- [19.04.13] AMD Radeon HD 7790: старший представитель среднего класса ускорителей
- [22.12.11] AMD Radeon HD 7970: новый однопроцессорный лидер 3D-графики
Графический ускоритель Radeon R9 290
- Кодовое имя чипа: «Hawaii»
- Технология производства: 28 нм
- 6,2 млрд. транзисторов
- Унифицированная архитектура с массивом общих процессоров для потоковой обработки многочисленных видов данных: вершин, пикселей и др.
- Аппаратная поддержка DirectX 11.2, в том числе шейдерной модели Shader Model 5.0
- 4 геометрических процессора
- 512-битная шина памяти: восемь контроллеров шириной по 64 бита, с поддержкой памяти GDDR5
- Частота ядра до 947 МГц (динамическая)
- 40 (из 44, физически присутствующих в чипе) вычислительных блоков GCN, включающих 160 (из 176) SIMD-ядер, состоящих в целом из 2560 (из 2816) ALU для расчетов с плавающей запятой (поддерживаются целочисленные и плавающие форматы, с точностью FP32 и FP64)
- 160 (из 176) текстурных блоков, с поддержкой трилинейной и анизотропной фильтрации для всех текстурных форматов
- 64 блока ROP с поддержкой режимов полноэкранного сглаживания с возможностью программируемой выборки более чем 16 сэмплов на пиксель, в том числе при FP16- или FP32-формате буфера кадра. Пиковая производительность до 64 отсчетов за такт, а в режиме без цвета (Z only) — 256 отсчетов за такт
- Интегрированная поддержка до шести мониторов, подключенных по интерфейсам DVI, HDMI и DisplayPort
Спецификации видеокарты Radeon R9 290
- Частота ядра: до 947 МГц
- Количество универсальных процессоров: 2560
- Количество текстурных блоков: 160, блоков блендинга: 64
- Эффективная частота памяти: 5000 МГц (4×1250 МГц)
- Тип памяти: GDDR5
- Объем памяти: 4 гигабайта
- Пропускная способность памяти: 320 гигабайт в сек.
- Вычислительная производительность (FP32) 4,9 терафлопс
- Теоретическая максимальная скорость закраски: до 60,6 гигапикселей в сек.
- Теоретическая скорость выборки текстур: до 152 гигатекселей в сек.
- Шина PCI Express 3.0
- Два разъема Dual Link DVI, один HDMI, один DisplayPort
- Энергопотребление до 275 Вт
- Один 8-контактный и один 6-контактный разъемы питания;
- Двухслотовый дизайн
- Рекомендуемая цена для рынка США — $399 (для России — 13 990 руб).
Продолжаем привыкать к новой системе наименований видеокарт AMD, но еще раз высказываем сомнения в правильности решения наименования моделей Radeon R9 290 и 290X, которые отличаются лишь дополнительным символом в названии старшей модели. Обе видеокарты относятся к топовому семейству R9 и имеют максимальный порядковый номер в серии — 290, но у старшей в имени есть еще дополнительный индекс «X», хотя в предыдущем семействе обходились цифрами. На наш взгляд, логичнее и понятнее были бы имена вроде R9 2950 и R9 2970, как раньше.
Как обычно, рекомендованная цена на Radeon R9 290 ниже цены соответствующего решения конкурента из этого же ценового сегмента даже с учетом снижения цен Nvidia, объявленного на днях. Radeon R9 290 явно нацелен на борьбу с Nvidia Geforce GTX 780, основанной на чипе GK110, которая является младшей топовой платой конкурента (ведь давно есть Geforce GTX Titan, да и GTX 780 Ti уже анонсирована и вскоре выйдет). Модель Nvidia имеет более высокую рекомендованную цену ($499 против $399), но в играх может обеспечивать более высокую производительность — это ж не Fire Strike из 3DMark, удобный для AMD. Впрочем, все подобные вопросы мы исследуем в третьей части материала.
Вторая топовая модель видеокарты AMD, которую мы сегодня рассматриваем, также как и старшая плата, имеет GDDR5-память объемом в четыре гигабайта. Так как графический чип Hawaii имеет 512-битную шину памяти, которая не урезана в Radeon R9 290, то можно было поставить и 2 ГБ, но для топового решения такой объем слишком мал, ведь современные проекты уже начинают использовать большие объемы видеопамяти, что лишь усугубится в следующие месяцы, когда начнут выходить мультиплатформенные игры, предназначенные для консолей нового поколения: PS4 и Xbox One.
В отличие от старшей модели, имеющей специальный переключатель на карте, позволяющий выбрать одну из двух прошивок BIOS: (тихий режим и суперрежим), отличающихся энергопотреблением и производительностью, у младшей модели Radeon R9 290 такой возможности нет, для нее доступен лишь один режим. Понятно, что потребление энергии по сравнению с R9 290X снизилось, особенно если сравнивать с суперрежимом у последней, но официальные конкретные цифры неизвестны.
Архитектурные особенности
Мы уже рассказывали подробно о новом графическом чипе Hawaii, на котором базируются видеокарты AMD Radeon R9 290X и 290. Этот GPU основан на давно известной архитектуре Graphics Core Next (GCN), которая была модифицирована в плане вычислительных способностей и поддержки всех возможностей DirectX 11.2, аналогично чипу Bonaire (Radeon HD 7790 и R7 260X). Архитектурные изменения также касаются поддержки большего количества одновременно исполняемых потоков команд и новой версии технологии AMD PowerTune.
Мы уже знаем, что графический чип Hawaii отличается от Tahiti большим количеством исполнительных устройств. Но чем отличается вариант Hawaii, примененный в Radeon R9 290, от полноценного? Давайте посмотрим, каким именно образом инженеры компании AMD «притормозили» младшую топовую модель, чтобы она не составляла слишком сильной конкуренции для R9 290X:
Графический процессор Hawaii состоит из четырех Shader Engine, каждый из которых физически содержит по 11 укрупненных вычислительных блоков Compute Unit, включающих текстурные модули, геометрический процессор и растеризатор, а также блоки ROP. Всего в состав графического чипа Hawaii входит: 44 вычислительных блока Compute Units, содержащих 2816 потоковых процессоров, 64 блока ROP и 176 блоков TMU.
Но это относится к полноценному чипу со всеми активными блоками, который применяется в Radeon R9 290X. Младший же R9 290 получил чип с 40 активными Compute Units, содержащих 2560 потоковых процессора и 160 текстурных блоков. А вот количество блоков ROP урезано не было, их осталось 64 штуки. То же самое касается и шины памяти, она осталась 512-битной, состоящей из восьми 64-битных контроллеров.
В обзоре Radeon R9 290X мы подробно рассматривали внутреннее устройство графического процессора, шейдерных движков, из которых он состоит, а также вычислительных блоков Compute Unit (CU). Единственное отличие R9 290 от R9 290X в том, что в состав шейдерного движка в данном случае входит не 11 блоков CU, а меньше (например, 10 штук, если в каждом из движков отключено по одному CU). А уже каждый вычислительный блок CU содержит функциональные блоки: 16 модулей текстурных выборок, 4 модуля текстурной фильтрации, блок предсказания ветвлений, планировщик, четыре векторных и один скалярный вычислительные блоки, память для векторных и скалярных регистров, 16 КБ кэш-памяти первого уровня и 64 КБ разделяемой памяти.
Отметим, что чип Hawaii имеет четыре блока обработки геометрии и движков растеризации и умеет обрабатывать до четырех геометрических примитивов (треугольников) за такт. Также в Hawaii была улучшена буферизация геометрических данных и увеличены кэши для параметров геометрических примитивов, что обеспечивает серьезный рост производительности при больших объемах расчетов в геометрических шейдерах и активном использовании тесселяции.
В чип Hawaii входит 16 блоков Render Back End (вдвое больше, чем у Tahiti), содержащие 64 блока ROP, способные обрабатывать до 64 пикселей за такт. Данный GPU имеет 1 мегабайт кэш-памяти второго уровня, который поделен на 16 разделов по 64 КБ, дополнительно была повышена на треть и их внутренняя пропускной способность. Доступ к памяти осуществляется при помощи восьми 64-битных контроллеров, и так как чипы памяти в Radeon R9 290 также работают на частоте в 5.0 ГГц, как и в старшей модели, общая пропускная способность памяти не изменилась и равна 320 ГБ/с.
Функциональные особенности
Вполне логично, что новая видеокарта Radeon R9 290 поддерживает ровно те же технологии, что и старшая модель. Мы уже писали обо всех новых технологиях, поддерживаемых графическим чипом Hawaii в соответствующем обзоре Radeon R9 290X, и повторим здесь эту информацию в очень кратком виде.
Представленное сегодня решение обладает поддержкой нового графического API Mantle, который способен использовать все аппаратные возможности графических процессоров AMD, не ограничиваясь программными лимитами имеющихся графических API вроде OpenGL и DirectX и используя более «тонкую» программную оболочку между игровым движком и аппаратными ресурсами GPU подобно тому, как это делается на игровых консолях. Mantle был разработан в AMD при значительном участии ведущих игровых разработчиков из компании DICE, и игра Battlefield 4 является первым проектом, который будет использовать Mantle.
Теоретически, использование Mantle может обеспечить преимущество по времени исполнения вызовов функций отрисовки по сравнению с другими графическими API вплоть до девятикратного, но такое преимущество возможно лишь в искусственных условиях, в реальных играх хорошо если десяток процентов наберется (что тоже неплохо). Появление поддержки Mantle API в Battlefield 4 ожидается в декабре, когда выедет бесплатное обновление, оптимизированное для видеокарт AMD Radeon. На системах с видеокартами архитектуры GCN движок Frostbite 3 будет использовать этот API, позволяющий снизить нагрузку на CPU, распараллелив работу на восемь ядер, а также внесет специальные низкоуровневые оптимизации производительности для видеочипов компании AMD.
Еще одной важной технологией, поддержкой которой отличается Radeon R9 290, является «звуковая» технология AMD TrueAudio, о которой мы также уже рассказывали. С выходом серий Radeon R7 и R9 компания AMD представила программируемый аудиодвижок, поддержка которого есть только у моделей видеокарт AMD Radeon R7 260X, R9 290 и R9 290X, так как чипы Bonaire и Hawaii являются теми единственными пока что разработками компании, которые получили самые современные технологии.
TrueAudio — это встроенный программируемый аудиодвижок в GPU производства AMD, который обеспечивает обработку звуковых задач в реальном времени вне зависимости от установленного центрального процессора. В чипы Hawaii и Bonaire интегрировано несколько DSP-ядер Tensilica HiFi EP Audio DSP, а доступ к их возможностям осуществляется при помощи популярных библиотек по обработке звука, разработчики которых используют ресурсы встроенного аудиодвижка при помощи специального AMD TrueAudio API.
В новых топовых видеокартах была усовершенствована и технология управления питанием PowerTune. Мы писали об этих улучшениях еще в обзоре Radeon HD 7790, для более эффективного управления питанием самые современные графические чипы AMD имеют несколько состояний с различными значениями частоты и напряжения, что позволяет добиться более высокой тактовой частоты. В видеочипе Hawaii интегрирован последовательный интерфейс регулятора напряжения питания второго поколения и GPU всегда работает с оптимальным напряжением и частотой для текущей загрузки GPU и потребления им энергии, на которых и основывается переключение между состояниями.
Кроме того, сами переходы между состояниями стали очень быстрыми, GPU переключает состояния PowerTune 100 раз в секунду, и какой-то единой рабочей частоты у решений серии Radeon R9 290 просто не может быть, есть лишь средняя за определенный промежуток времени. Исходя из таких глобальных изменений, в настройках драйвера Catalyst Control Center во вкладке OverDrive появились модифицированные возможности по разгону и настройке PowerTune:
Ограничитель потребления (Power Limit) и частота графического процессора (GPU clock) связаны между собой на диаграмме потребления энергии и тепловыделения, что делает настройку разгона более логичной и понятной. Кроме этого, диаграмма отражает появившееся в решениях серии полностью динамическое управление частотой GPU. Прирост частоты GPU теперь указывается при помощи увеличения соответствующей величины (GPU Clock) на определенный процент, а возможности указания конкретной частоты не осталось.
Также в новом интерфейсе OverDrive было серьезно изменено и управление скоростью вентилятора. В отличие от предыдущей возможности задания фиксированной частоты вращения вентилятора, в новом интерфейсе есть настройка максимальной частоты вращения («Maximum Fan Speed»), которая устанавливает лишь верхний предел частоты вращения для вентилятора. Частота вращения вентилятора при этом будет изменяться, исходя из загрузки GPU и его температуры, а не останется фиксированной, как это было ранее.
Интереснейшим нововведением в видеокартах серии AMD Radeon R9 290 стала поддержка технологии AMD CrossFire без необходимости подключения видеокарт друг к другу при помощи специальных мостиков. Вместо выделенных линий связи, новые GPU обмениваются друг с другом данными по шине PCI Express, используя встроенный аппаратный DMA движок. Производительность и качество изображения при этом обеспечивается точно такое же, что и с соединительными мостиками.
В случае пары видеокарт Radeon R9 290, технология CrossFire обеспечивает прекрасное масштабирование в многочиповых системах, если брать в расчет среднюю частоту кадров. На следующей диаграмме показана сравнительная производительность одиночной AMD Radeon R9 290 и двух таких карт, работающих над рендерингом по технологии AMD CrossFire:
В играх, показанных на диаграмме, обеспечивается очень хороший прирост средней частоты кадров при подключении второй видеокарты — почти до двукратного. В худшем случае в указанных приложениях показана 80%-ная эффективность CrossFire, а в среднем получается более 85%.
Об изменениях в выводе изображения на дисплеи, технологии AMD Eyefinity и поддержке разрешения Ultra HD мы также уже писали. Новая видеокарта обеспечивает подключение двух возможных вариантов Ultra HD-дисплеев: телевизоров, имеющих поддержку лишь 30 Гц и ниже при разрешении 3840×2160 и подключающихся по HDMI или DisplayPort, а также мониторов, изображение которых поделено на две половинки разрешением 1920×2160 при 60 Гц.
Для поддержки «разделенных» мониторов был внедрен новый стандарт VESA Display ID 1.3, в котором описываются дополнительные возможности дисплея. Стандарт позволяет автоматически «склеивать» изображение для таких мониторов, если это поддерживается как монитором, так и драйвером. А в будущем видеокарты AMD Radeon будут поддерживать и третий тип UltraHD-дисплеев, которым нужен лишь один поток для работы в ультравысоком разрешении при частоте обновления в 60 Гц.
Модель Radeon R9 290 обеспечивает достаточно высокую 3D-производительность для многомониторных конфигураций, которая весьма важна при максимальных игровых настройках и высочайших разрешениях рендеринга в подобных системах. У новинки есть явное преимущество перед Nvidia Geforce GTX 780, выраженное в большем объеме видеопамяти, которая важна в ультравысоких разрешениях, что видно по сравнению производительности в Ultra HD-разрешении:
Как видите, производительность нового решения дает возможность играть при максимальных настройках в этом разрешении, получая приемлемую среднюю частоту кадров выше 30 FPS (а большее увидеть в случаях некоторых дисплеев и не получится) даже в таких требовательных играх, как Crysis 3 и Battlefield 3.
В серии видеокарт Radeon R9 была обновлена и технология AMD Eyefinity. Новая топовая видеоплата Radeon R9 290 поддерживает конфигурации до шести дисплеев при помощи всех имеющихся разъемов, и до трех HDMI/DVI-дисплеев. Для последнего случая, без использования разъемов DisplayPort с хабами, потребуется три дисплея, поддерживающих идентичные тайминги. Настройка вывода осуществляется только при запуске системы, и при этом не поддерживается «горячее» подключение дисплея для третьего HDMI/DVI-подключения.
Теоретическая оценка производительности и выводы
Рассмотрим теоретические показатели производительности новинки, прикинув, насколько новая видеокарта Radeon R9 290 должна быть медленнее верхней модели Radeon R9 290X в реальности и насколько она сравнима с R9 280X, известной ранее как Radeon HD 7970 GHz. Сравниваем все важнейшие для графических процессоров теоретические показатели:
Пиковая скорость обработки геометрии у решений на базе Hawaii (R9 290 и R9 290X) почти вдвое выше, чем у решений на Tahiti (R9 280X и HD 7970 GHz), а по вычислительной и текстурной производительности новинка расположилась ровно посередине между R9 290X и R9 280X. Пропускная способность видеопамяти у обоих топовых плат одинаковая и она на 20% выше, чем у R9 280X, да и скорость заполнения (филлрейт) у R9 290 почти соответствует той, что имеет R9 290X (на табличке она равна, но это ошибка — в случае R9 290 этот показатель составляет 60,6 гигапикселей в секунду).
В подтверждение возможностей новинки, особенно по ПСП и скорости заполнения, AMD приводит показатели средней частоты кадров, достигнутые в новейшей игре Battlefield 4 — продолжении популярнейшего сериала, разработанного компанией DICE. Игра входит в партнерскую программу AMD Gaming Evolved, и поэтому никаких проблем с оптимизацией Battlefield 4 под графические процессоры архитектуры GCN у нее нет. Посмотрим, что получается в версии игры еще без поддержки Mantle:
В этой игре свежая модель Radeon R9 290 пусть и немного, но все же опережает более дорогую конкурирующую плату Nvidia Geforce GTX 780 от в обоих режимах с разным (но высоким в обоих случаях) разрешением. Возможно, видеокарте Nvidia в таких высоких разрешениях мешает нехватка видеопамяти, которой у нее лишь 3 ГБ, в отличие от 4 ГБ у Radeon R9 290, так что больший объем видеопамяти является еще одним неоспоримым достоинством новинки компании AMD.
Мы проверим производительность нового решения в следующих частях статьи. Подводя итоги теоретической части, отметим, что анонсированная сегодня модель видеокарты AMD Radeon R9 290 должна стать одним из наиболее выгодных предложений среди одночиповых 3D-ускорителей, и одним из самых удачных приобретений в топовом ценовом сегменте, предназначенном для энтузиастов. Очень важно и то, что новая модель не должна сильно отставать по скорости от Radeon R9 290X, которая является самым дорогим и мощным одночиповым решением в линейке компании.
AMD предложила рынку видеокарту с весьма конкурентоспособной ценой и возможностями. Уже по теоретическим показателям можно утверждать, что эта модель видеокарты имеет отличное соотношение цены и производительности. Да и с функциональностью у новинки все в порядке, она имеет встроенный звуковой DSP-движок, поддерживает технологию TrueAudio и новый графический API Mantle, а также все остальные, уже привычные для нас технологии, которые мы уже устали перечислять.
После того, как мы познакомились с характеристиками и теоретическими возможностями видеокарты Radeon R9 290, самое время перейти к следующей части нашего материала, которая традиционно посвящена исследованию скорости рендеринга новой видеокарты AMD в наборе синтетических тестов. Будет любопытно сравнить производительность новинки из верхнего ценового сегмента с топовой платой Radeon R9 290X, а также со скоростью конкурирующих видеокарт Nvidia.
AMD Radeon R9 290 — Часть 2: видеоплаты и синтетические тесты →
