Модификация и экстремальный разгон ATI RADEON 8500

Введение

Как известно, компания ATI, выпуская RADEON 8500, имела прекрасный ориентир для оценки собственных сил - GeForce3 Ti500 от NVIDIA.
Очевидно, что для борьбы с таким грозным противником, новичку необходимо было устанавливать как можно более высокие тактовые частоты ядра и видеопамяти. В результате доводки плат тактовые частоты ATI RADEON 8500 составляют 275/275(550)МГц, притом что, по неофициальной информации, тактовые частоты ядра и видеопамяти RADEON 8500 в момент появления на рынке должны были изначально составлять 250/250(500)МГц.
Таким образом, могут возникнуть большие сомнения относительно потенциала дальнейшего повышения частоты чипов RADEON 8500 как со стороны ATI, так и с нашей стороны: стоит вспомнить откровенно неважный потенциал "разогнанного на заводе" NVIDIA GeForce3 – GeForce3 Ti500, который мы наблюдали при экстремальном разгоне.

Что ж, вооружившись методикой повышения напряжения питания ядра и видеопамяти, посмотрим, какие перспективы могут открыться при экстремальном разгоне RADEON 8500.

Повышение напряжений питания ядра и видеопамяти

На ATI RADEON 8500 нам удалось насчитать 7 отдельных стабилизаторов питания, 5 из которых обеспечивают питание графического ядра и видеопамяти. Именно они нам и интересны. По сравнению с платами на базе NVIDIA GeForce3, на которых обычно устанавливается всего 2 микросхемы-стабилизатора, повышение напряжения на ядре и микросхемах видеопамяти RADEON 8500 кажется очень сложным делом. Однако, как выяснилось, ничего особо сложного для "настоящего разгонщика" здесь нет. :)
Поэтому сразу переходим к делу.

Повышение напряжения питания ядра

Ядро ATI RADEON 8500, насколько нам удалось разобраться, питают 3 стабилизатора питания. Рассмотрим их по очереди:

Стабилизатор напряжения 1.3В. Собран на микросхеме LM2636 от National Semiconductor. Эта микросхема представляет собой контроллер для импульсных преобразователей постоянного напряжения и стабилизаторов питания. Основная область применения – стабилизаторы питания процессоров. Выходное напряжение стабилизатора определяется 5-битным кодом, подаваемым на входы VID0..VID4 микросхемы, и может изменяться в пределах от 1.3В до 3.5В.
В нашем случае на вход VID4 подан логический 0, то есть, вход VID4 заземлен, а остальные входы не задействованы, но благодаря тому, что внутри микросхемы они соединены через резисторы с плюсом питания, на них находится логическая 1. По умолчанию на RADEON 8500 выходное напряжение этого стабилизатора, в соответствии с кодом VID, составляет 1.3В.
Соединив VID1 и VID2 с VID4, мы изменили входной код VID и, в соответствии с документацией, получили 1.6В:

Стабилизатор питания 1.6В. В этом стабилизаторе используется микросхема CS51031 от On Semiconductor - контроллер для импульсных стабилизаторов. Выходное напряжение задается соотношением резисторов, обозначенных на фото R1 и R2, по формуле Vout=1.25*(1+R2/R1), как указано в спецификации производителя.
Резисторы R1 и R2 делителя напряжения расположены на оборотной стороне платы прямо напротив этой микросхемы. Зашунтировав R1 дополнительным резистором с сопротивлением 2.7кОм, мы получили на выходе этого стабилизатора 1.95В:

Стабилизатор питания 1.9В. Этот стабилизатор собран на дискретных элементах, один из них – мощный полевой транзистор FQD20N06 от Fairchild Semiconductor, а второй, с маркировкой "31L", точно определить не удалось. Тем не менее, удалось установить, что выходное напряжение этого стабилизатора задается сопротивлением резисторов R1 и R2. Зашунтировав R1 дополнительным резистором с сопротивлением 2.7кОм, мы получили на выходе этого стабилизатора 2.1В. Из-за очень плотного монтажа на лицевой стороне платы в районе этого стабилизатора нам показалось более удобным проследить расположение токоведущих дорожек и установить резистор на обратной стороне платы. Один его вывод был припаян к выходящему на обратную сторону платы металлизированному "пятачку" (это место показано на фото красным перекрестием), а второй – к минусовому выводу большого электролитического конденсатора, находящегося возле этого стабилизатора:


Повышение напряжения питания видеопамяти

Стабилизатор питания 2.5В (VDDQ) видеопамяти. Этот стабилизатор, как и предыдущий, собран на дискретных элементах по точно такой же схеме. Его выходное напряжение определяется соотношением сопротивлений резисторов R1 и R2. Зашунтировав R1 дополнительным резистором с сопротивлением 10 кОм, мы получили на выходе этого стабилизатора 3.15В:

Стабилизатор питания 3.3В (VDD) видеопамяти. Здесь опять применена микросхема-контроллер CS51031 от On Semiconductor. Выходное напряжение определяется сопротивлением резисторов R1, R2 по формуле Vout=1.25*(1+R2/R1). Зашунтировав R1 дополнительным резистором сопротивлением 10кОм, мы получили на выходе этого стабилизатора 4.1В

В результате описанной модификации напряжения на графическом ядре и микросхемах видеопамяти сильно "подросли", потому стандартную систему охлаждения на видеокарте пришлось менять.

Доработка системы охлаждения

Для охлаждения графического ядра был выбран кулер Mini Copper Orb от Thermaltake. Это объясняется тем, что дизайн видеокарты не позволяет установить стандартные кулеры типа Blue Orb или процессорные кулеры с широкой плоской "пяткой".
Mini Copper Orb с его сравнительно небольшим медным сердечником подошел идеально, но перед установкой на плату его пришлось избавить от лишних деталей  :

Помимо этого, мы сняли выступающий ободок, идущий по краю "пятки", который мешал нормальному прилеганию кулера к ядру.

Для охлаждения видеопамяти в жертву были принесены два старых кулера для Slot1-процессоров. От них были отпилены боковые части, которые и стали радиаторами для микросхем видеопамяти:

Эти радиаторы "накрыли" бы сразу по две микросхемы видеопамяти, но устанавливать их, к сожалению, пока рано. На RADEON 8500 между микросхемами видеопамяти установлены конденсаторы, которые мешают установке радиаторов. Поэтому в радиаторах пришлось высверлить отверстия для этих деталей:

После установки новой системы охлаждения плата стала выглядеть так:

Итак, всё готово, пора приступать к разгону.

Разгон

Ядро RADEON 8500 при разгоне заработало на 325 МГц, но на такой частоте при длительной работе с большой нагрузкой плата зависала. Пришлось снижать частоту ядра. В итоге, максимальная частота ядра, при которой плата работала устойчиво, составила 320 МГц.
Относительно номинальной частоты ядра RADEON 8500 (275 МГц) – прирост составил 45МГц или 16%. Это не сильно впечатляет в сравнении с разгонным потенциалом ядра NVIDIA GeForce3 – плюс 70 МГц к номинальной частоте в 200 МГц, или 35%.
Чипы ATI RADEON 8500, по всей видимости, изначально компанией ATI тактуются частотами, максимально близкими к предельным, в отличие от NVIDIA GeForce3, чей потенциал полностью стал использоваться лишь при появлении GeForce3 Ti500. А вот разгонный потенциал чипов GeForce3 Ti500 уже меньше потенциала RADEON 8500, он составляет примерно 12% (разгон с 240 МГц до 270 МГц).

Видеопамять при разгоне работала на частотах 730-740 МГц, но для абсолютной устойчивости рабочую частоту видеопамяти опять пришлось снижать. 704 МГц (!) – такой оказалась максимальная частота видеопамяти, на которой плата работала без замечаний.
Надо отдать должное ATI: с такой частотой видеопамяти не работала еще ни одна видеокарта, несмотря на то, что на многих платах встречаются такие же или даже более быстрые микросхемы видеопамяти – с временем цикла 3.6 или 3.5 нс. Однако только RADEON 8500 перешагнул рубеж 700 МГц для видеопамяти, и причина тому – качественный и продуманный дизайн платы.

Напоследок стоит рассказать о критериях, по которым мы судили об устойчивости работы платы на повышенных частотах. Критерием устойчивости было успешное (без замечаний в плане артефактов) прохождение полного набора тестов 3DMark 2001 в 32-битных режимах с разрешением от 1024х768 до 1600х1200.
Разгон и тестирование производились без корпуса, температура в помещении составляла 21 градус Цельсия.

Тестовая система

Для тестирования плат была использована система:

Процессор - AMD Athlon XP 1500+;
Материнская плата – Gigabyte GA-7VTX (VIA KT266A);
Память - 2*128 МБ DDR SDRAM PC 2100 Nanya CL2;
Жесткий диск – IB DTLA 307020 20Гб.

Программное обеспечение:

Драйвер версии 7.206 под Windows 9x;
3DMark 2001;
Quake3 Arena v1.27;
Windows 98 SE.

Тестирование ATI RADEON 8500 было произведено в следующих режимах:

На номинальных частотах – 275 / 275(550) МГц;
На частотах 300 / 300(600) МГц, как у ATI FireGL 8800;
При максимальном разгоне ядра – 320 / 275(550) МГц;
При максимальном разгоне видеопамяти – 275 / 352(704) МГц;
При максимальном разгоне ядра и видеопамяти – 320 / 352(704) МГц.

Скорость в 3D

Quake3 Arena

Тестирование в Quake3 Arena было произведено на демо-записи demo127.dem в 32-битных режимах при установках, соответствующих максимальному качеству графики:

Разгон видеопамяти на RADEON 8500 в Quake3 Arena оказался более продуктивным, обеспечив почти вдвое больший прирост производительности при разгоне, что хорошо видно на графике. В режиме 1024х768 скорость ограничивается производительностью процессора и системы в целом, поэтому разгон видеокарты не обеспечивает существенного прироста производительности.

3DMark 2001

Тестирование в 3DMark 2001 было произведено в High Details-режимах игровых тестов. Глубина цвета, точность Z-буфера и качество текстур были установлены в 32 бита:

В игровом тесте Сar Chase результат практически не изменяется при увеличении разрешения, а искусственно введенные разработчиками элементы случайности приводят к приличному разбросу результатов. Всё это сводит на нет возможность анализа прироста производительности при разгоне RADEON 8500 в этом тесте.

В тесте Dragothic очень много геометрических вычислений, так как модели дракона и его наездницы тщательно прорисованы и состоят из очень большого количества полигонов, а их анимация задана с помощью вершинных шейдеров. Из-за этого в тесте Dragothic разгон ядра RADEON 8500 оказывается более эффективным, чем разгон видеопамяти. Одновременный разгон ядра и видеопамяти до максимальных частот обеспечивает почти 20-процентный прирост производительности.
Примечательно, что в разрешениях от 1024х768 до 1600х1200 прирост производительности при разгоне изменяется слабо, что говорит о том, что практически вся нагрузка в этом тесте ложится на видеокарту, и результаты этого теста отражают производительность видеокарты, а не процессора или подсистемы памяти.

Ситуация в Lobby очень похожа на то, что было в Quake3 Arena: производительность в 1024х768 ограничена скоростью системы, но при повышении разрешения прирост производительности становится более заметным, следовательно, и разгон видеопамяти оказывается более продуктивным.
Разгон ядра в этом тесте более эффективен в разрешении 1024х768, но при повышении разрешения требования к пропускной способности видеопамяти возрастают, и больший прирост обеспечивает уже разгон видеопамяти.

Тест Nature очень сильно загружает видеокарты, и это видно на графике прироста производительности при разгоне: при изменении разрешения прирост производительности почти не изменяется.
В обзоре RADEON 8500 мы сделали предположение о том, что низкие, в сравнении с NVIDIA GeForce3 Ti500, результаты RADEON 8500 в этом тесте обусловлены менее совершенным контроллером памяти на RADEON 8500, и, судя по всему, как раз сейчас это предположение подтверждается. Прирост производительности при разгоне видеопамяти на RADEON 8500 оказался гораздо выше по сравнению с выигрышем от разгона ядра.
Совместный разгон видеопамяти и ядра до максимальных частот обеспечивает прирост производительности на уровне 20-25% – самый высокий результат среди всех рассмотренных в этом обзоре тестов.

Заключение

Итак, экстремальный разгон RADEON 8500 обеспечивает прирост производительности в Quake3 Arena и 3DMark 2001 на уровне 20-25%. Вряд ли мы ошибемся, если скажем, что во всех современных играх и играх ближайшего будущего прирост производительности будет примерно таким же.
Очевидно, что сама компания ATI, имея в качестве ориентира GeForce3 Ti500, уже постаралась выжать из RADEON 8500 максимум производительности путем повышения частот, поэтому экстремальный разгон RADEON 8500 оказался не столь результативен, как мы ожидали.
Следствием стремления ATI максимально повысить рабочие частоты является то, что не все чипы заработали на нужных ATI частотах, и появились всевозможные платы с «дописками» "LE" или даже "дважды LE". С одной стороны, это плохо: такие платы менее производительны, чем ATI RADEON 8500; но если взглянуть с другой стороны – то хорошо: эти видеокарты гораздо дешевле, а разгон никто не отменял.  Так, из самой быстрой версии RADEON 8500 при экстремальном разгоне нам удалось "выжать" еще 20-25% производительности.
Что касается сбалансированности архитектуры RADEON 8500, то проверка экстремальным разгоном показала, что разгон видеопамяти в большинстве тестов оказывается более результативным, то есть в большинстве случаев производительность RADEON 8500 ограничивалась величиной пропускной способности видеопамяти. Если учесть, что в последнее время появляются всё более и более быстрые чипы видеопамяти, никто не мешает компании ATI отказаться от синхронизации частот ядра и видеопамяти и выпустить еще более быстрые варианты плат с видеопамятью, по умолчанию работающей на 700 МГц и даже выше.

Относительно целесообразности экстремального разгона RADEON 8500 решать не нам, каждый может сам сделать свои выводы, а мы лишь постарались продемонстрировать потенциал этих видеокарт.

Вниманию читателей:

Данный материал – своего рода эксперимент, он отнюдь не является призывом к экстремальному разгону или перепайке видеокарт.
Подобная модификация платы сокращает срок ее службы.
При любой модификации платы пользователь автоматически лишается гарантии.
В случае выхода из строя видеокарты или других комплектующих в результате её модификации вся ответственность лежит на пользователе.