Путь к DirectX 11 открыт: обзор ATI Radeon HD 5870

Введение

Идёт время, а бывшая ATI Technologies, являющаяся ныне подразделением Advanced Micro Devices, похоже, не собирается сбавлять темпа, взятого ей ещё в конце июня 2008 года, когда на суд публики был представлен графический процессор RV770, буквально перевернувший представления о ценах и возможностях игровых видеоадаптеров. Вечный враг ATI, компания Nvidia, была мгновенно свержена с трона и начала быстро терять свои позиции. С тех пор ей только один раз нанести чувствительный ответный удар, выпустив обновлённую версию двухпроцессорного видеоадаптера GeForce GTX 295, о чём было рассказано в одном из предыдущих обзоров.

Вот так однажды верно выбранная стратегия может обеспечить преимущество на длительный срок, а ошибочная — стать причиной многих разочарований. Напоминаем, AMD/ATI сделала ставку на достаточно производительный, но при этом не слишком сложный и дорогой графический процессор среднего класса, как наиболее востребованный на рынке, а Nvidia, напротив, решила выйти на рынок с максимально мощным монолитным чипом. Последствия этих шагов, сделанных гигантами графического рынка, ныне известны всем. Семейство ATI Radeon HD 4800 быстро завоевало бешеную популярность, благодаря сочетанию высочайшего на тот момент уровня производительности в сочетании с приемлемыми ценами, а отсутствие в арсенале AMD сверхмощного однопроцессорного решения легко удалось компенсировать объединением двух RV770 на одной плате.

В то же время, Nvidia пришлось спешно снижать цены на GeForce GTX 200, упрощать конструкцию карт и в срочном порядке переводить G200 на более тонкий техпроцесс, дабы хоть как-то компенсировать убытки, вызванные неудачным стратегическим решением. В конце концов, главному конкуренту ATI удалось зализать свои раны, однако, в лабораториях AMD уже вызревало новое «чудо-оружие», причём, самого начала создавалось оно с таким расчётом, дабы нанести по-настоящему сокрушительный удар, а именно — вывести на рынок первый в мире графический процессор, поддерживающий DirectX 11.

При этом, отступлений от генеральной стратегии не предусматривалось: главной ударной силой вновь должен был стать сравнительно недорогой графический процессор, получивший кодовое имя «Cypress». Как и в случае с RV770, за прорыв в сегменте высокопроизводительных решений будет отвечать тандем из двух таких ядер, наречённый именем «Hemlock», а вот для сегментов «performance», «mainstream» и «entry-level» будут представлены отдельные ядра под кодовыми названиями «Juniper», «Redwood» и «Cedar», соответственно.

Сегодня важный день для графического подразделения Advanced Micro Devices: главное оружие в предстоящей битве за рынок DirectX 11-совместимых графических карт впервые официально «выкатывается из ангара». Оправдает ли «Cypress» возлагаемые на него надежды? Мы попытаемся ответить на этот вопрос.

ATI Radeon HD 5800: наследный принц

Новое семейство ATI Radeon HD вполне правомерно претендует на цифру 5 в номере поколения, но, разумеется, как и любой современный графический процессор, RV870 «Cypress» унаследовал многие черты у своих предшественников — ядер RV770 и RV790. Итак, новое семейство производительных графических карт AMD получило имя Radeon HD 5800. На момент анонса в нём представлены два решения — флагманский Radeon HD 5870, задействующий все ресурсы RV870, и несколько менее производительный Radeon HD 5850, в производстве которого, по всей видимости, будут использоваться экземпляры «Cypress», не прошедшие частотного контроля и/или имеющие дефекты в части функциональных блоков. Рекомендованная стоимость новинок составляет 399 и 299 долларов соответственно. Давайте сравним их технические характеристики с характеристиками лучших решений предыдущего поколения:

Первое, что сразу же бросается в глаза — это чудовищная сложность нового графического ядра AMD, состоящего из более чем двух миллиардов транзисторов. На этом фоне даже Nvidia G200 начинает казаться образцом простоты. При этом, в старшей модели семейства ядро работает на частоте 850 МГц, что также выглядит невероятным. Но благодаря использованию 40-нм техпроцесса нереальное удалось сделать реальным, причём, не раздувая ядро до громадных размеров — по площади RV870 уступает G200b! Впечатляют и характеристики подсистемы памяти; правда, показателей GeForce GTX 285 достичь так и не удалось. Вероятно, в очень требовательных играх при использовании экстремальных разрешений одиночный Radeon HD 5870 будет уступать двухпроцессорным решениям предыдущего поколения, но это утверждение нуждается в практической проверке.

Смотрим дальше: по вычислительным мощностям, а также количеству текстурных и растровых процессоров Radeon HD 5870 действительно соответствует Radeon HD 4870 X2, но при этом, как уже было сказано, его GPU работает на более высокой частоте. Теоретически, игровая производительность флагмана новой линейки должна примерно соответствовать показателям Radeon HD 4870 X2 — здесь особых сюрпризов не ожидается.

Конечно же, отдельно необходимо упомянуть о том, что новое графическое ядро AMD является первым в мире GPU, наделённым поддержкой возможностей DirectX 11. Ввиду скорого выхода в свет Microsoft Windows 7 этот стандарт изначально обречён на статус стандарта де-факто, и здесь у AMD может дать несомненную и солидную фору Nvidia, которая пока не имеет в своём распоряжении решений, поддерживающих DirectX 11. Располагая столь мощной поддержкой, AMD имеет все шансы изменить ситуацию в секторе GPGPU, где сейчас царит Nvidia, в свою пользу, ведь вместо того, чтобы разрабатывать приложения под CUDA/PhysX, совместимые лишь с решениями Nvidia, большая часть разработчиков, наверняка, перейдёт на использование промышленных стандартов DirectCompute и OpenCL. Такой шаг будет им попросту выгоден, поскольку позволит существенно расширить рынок сбыта, а значит, и увеличить доходы. Хотя Nvidia считает, что поддержка DirectX 11 не будет являться решающим для покупателя фактором при выборе новой графической карты, но, откровенно говоря, такие заявления очень напоминают известную басню о лисе и винограде, поэтому воспринимать их всерьёз достаточно сложно.

В целом, новое семейство графических карт AMD действительно обладает огромным потенциалом. Однако, прежде чем перейти к выяснению его границ, мы рассмотрим архитектуру RV870 более подробно, дабы выяснить, что изменилось в сравнении с RV770/790.

ATI Radeon HD 5800: вычислительная и текстурная часть

В целом, общая архитектура вычислительной части RV870 не претерпела существенных изменений. Её основой по-прежнему является суперскалярный дизайн шейдерных процессоров, предусматривающий 5 ALU на процессор, причём, четыре из них являются ALU общего назначения, а пятое имеет специализацию, позволяющую ему выполнять сложные инструкции типа SIN, COS, LOG, EXP и т.д. Помимо ALU, каждый шейдерный процессор содержит также блок управления ветвлениями и массив регистров общего назначения.

По сути, когда говорится о 1600 поточных процессорах, входящих в состав RV870, следует помнить, что на самом деле речь идёт о 320 достаточно сложных пятистадийных вычислительных блоках. При должной оптимизации кода такой подход к проектированию вычислительной части GPU позволяет добиться существенно более высокого уровня производительности, нежели в случае скалярной архитектуры Nvidia. Разумеется, на более глубоком уровне архитектура шейдерных процессоров и диспетчера задач была усовершенствована для обеспечения поддержки новых возможностей, предоставляемых DirectX 11/DirectCompute 11:

Как и прежде, шейдерные процессоры RV870 сгруппированы в так называемые SIMD-ядра, по 16 процессоров в каждом, но количество самих SIMD-ядер увеличено с 10 до 20:

Каждое ядро обслуживается выделенной логикой, а также имеет в своём распоряжении четыре текстурных процессора и кэш первого уровня. Таким образом, количество текстурных процессоров в составе RV870 автоматически увеличилось вдвое (с 40 до 80 TMU); соответственно, вдвое возросла и пиковая производительность выборки текстур. Судя по всему, общая архитектура текстурных процессоров осталась практически неизменной и каждый из них по-прежнему состоит из 16 блоков выборки текстур FP32, 4 блоков адресации и 4 блоков фильтрации. Тем не менее, в связи с внедрением поддержки DirectX 11 они получили поддержку текстур разрешением 16Кх16К пикселей, а также новых режимов сжатия HDR-текстур. Отметим и поддержку нового алгоритма анизотропной фильтрации, обеспечивающего одинаково высокое качество фильтрации вне зависимости от угла наклона фильтруемой плоскости.

Сами вычислительные ядра могут общаться между собой как на локальном, так и на глобальном уровне, причём, AMD заявляет о существенном увеличении пропускной способности кэшэй — в частности, скорость выборки из кэша первого уровня теперь может достигать 1 терабайта в секунду, а пропускная способность канала, связывающего кэши первого и второго уровне выросла до 435 ГБ/сек. Ёмкость кэшей второго уровня также была увеличена — с 64 до 128 КБ. А вот соотношение вычислительных и текстурных мощностей не изменилось и по-прежнему составляет 4 к 1.

Что касается контроллера памяти, то в RV870 графическое подразделение AMD окончательно оказалось от кольцевой топологии:

Вместо этого, все усилия были сосредоточены на достижении более высоких частот памяти, для чего была внедрена поддержка обнаружения ошибок (EDC, Error Detection Code), а также температурная компенсация частоты, на которой работает GDDR5. Это позволило добиться стабильной работы памяти на частотах, вплотную приближающихся к отметке 1250 (5000) МГц. Такой подход означает повышение производительности подсистемы памяти при сохранении простоты дизайна печатной платы, что, разумеется, положительным образом сказывается на себестоимости производства Radeon HD 5800.

Согласно утверждениям AMD, пиковая вычислительная мощность RV870 достигает 2,7 терафлопс в режиме одинарной точности вычислений (FP32) и 544 гигафлопс в используемом для большинства серьёзных вычислительных задач режиме двойной точности (FP64). Отдельного упоминания заслуживает поддержка исполнения потоков в защищённом пространстве памяти, что облегчает перенос кода, изначально разработанного для классических CPU на платформу GPGPU. Все нововведения в вычислительную часть RV870 в совокупности делают его великолепной платформой для GPGPU, особенно в сравнении с решениями Nvidia, чья производительность в режиме двойной точности оставляет желать много лучшего.

ATI Radeon HD 5800: RBE, тесселяция и прочие возможности

Количество растровых процессоров, в терминологии ATI/AMD именуемых Render Back-Ends (RBE), также было увеличено вдвое — с 16 до 32. Соответственно, возросла и производительность растровой подсистемы:

Архитектура блоков RBE также была доработана, но точными сведениями на этот счёт мы не располагаем. Известно лишь, что в очередной раз была увеличена производительность при выполнении полноэкранного сглаживания и повышена эффективность работы с Z-буфером/буфером шаблонов. Растровые процессоры RV870 поддерживают как классические режимы сглаживания, так и программируемые режимы CFAA, из которых наибольший интерес представляет CFAA с краевым сглаживанием полигонов (Edge Detect), обеспечивающий идеальное качество сглаживания при отсутствии замыливания изображения, свойственного режимам CFAA Wide/Narrow Tent.

До появления пятого поколения графических ядер AMD/ATI блок аппаратной тесселяции являлся, пожалуй, наиболее спорным местом архитектуры ATI Radeon HD, так и не обретшим заметной популярности среди разработчиков игр, несмотря на поддержку как вершинных, так и геометрических шейдеров. В RV870 возможности тесселяции вновь были существенно расширены, на этот раз, в рамках возможностей DirectX 11. Поддерживается два новых типа шейдеров — так называемые hull- и domain-шейдеры, а сама тесселяция может осуществляться различными методами, включая использование N-патчей, патчей Безье, карт смещения и так далее.

Из прочих интересных возможностей, реализованных в рамках DirectX 11 упоминания заслуживает поддержка истинной многопоточности, технология Order Independent Transparency (OIT), обеспечивающая повышенное качество рендеринга пересекающихся полупрозрачных объектов за счет использования DirectCompute 11, а также улучшенная поддержка пост-эффектов, таких, как глубина поля зрения и так далее. Кроме того, Nvidia больше не является единственным обладателем технологии Ambient Occlusion — новое поколение Radeon HD поддерживает технологию HDAO (High Definition Ambient Occlusion) с улучшенным качеством затенения.

В отличие от DirectX 10.1, DirectX 11 явно ожидает тёплый приём со стороны разработчиков игр; во всяком случае, несколько проектов получат поддержку нового API уже в четвёртом квартале этого года, а ещё больше их появится в 2010 году, и в дальнейшем количество таких игр будет лишь увеличиваться. Главному конкуренту AMD на рынке трёхмерной графики, компании Nvidia, есть о чём всерьёз задуматься уже сейчас.

ATI Radeon HD 5800: видеоконтроллер и PowerPlay

Архитектура дисплейного контроллера в RV870 была не просто переработана — можно сказать, она была разработана с нуля.

Новое ядро получило весьма гибкие возможности в плане подключения устройств отображения информации — в теории, оно может выводить одновременно до шести потоков видео с точностью 10 бит на компоненту, причём, речь идет не только о независимых изображениях, но и о возможности выводить одну картинку с огромным разрешением — вплоть до 5760х2160 (6 экранов по 1920x1080).

Подразумевается возможность игры в таком режиме, однако, с учётом того, что практическую пользу эта возможность принесёт только при достаточно комфортном уровне производительности, затея начинает выглядеть весьма сомнительной даже на фоне внушительных возможностей Radeon HD 5870. Попытка поиграть в Crysis Warhead в таком разрешении изначально обречена на провал, и даже объединение четырёх Radeon HD 5870 в систему CrossFireX тут вряд ли поможет.

В любом случае, для практической реализации вышеописанной возможности придётся подождать выпуска специальной версии Radeon HD 5870 Eyefinity6 Edition, оснащённой шестью разъёмами DisplayPort; обычная версия Radeon HD 5870 поддерживает одновременное подключение трёх мониторов, что может оказаться востребованным в некоторых играх, например, в авиа- и автосимуляторах.

Улучшения коснулись и технологии PowerPlay: AMD заявляет о пиковом уровне энергопотребления, составляющем всего 188 Вт, а также о том, что новые карты потребляют лишь 27 Вт в режиме простоя. С учётом чудовищной сложности RV870 эти цифры выглядят немыслимыми, и, как и все громкие утверждения рекламного характера нуждаются в экспериментальной проверке, поэтому мы заканчиваем теоретическую часть сегодняшнего обзора и переходим к практике. Для начала познакомим наших читателей поближе с самим видеоадаптером.

Radeon HD 5870: дизайн печатной платы

Внешне откровением Radeon HD 5870 не выглядит, хотя и смотрится очень стильно и строго за счёт нового чёрного кожуха системы охлаждения. Узкая красная полоса, пересекающая его, лишь добавляет новинке шарма. Первый плюс дизайнерам графического подразделения Advanced Micro Devices.

Заднюю часть карты прикрывает металлическая пластина, однако, никакой функциональной нагрузки она не несёт, поскольку на обратной стороне платы отсутствуют элементы, требующие серьёзного охлаждения. Демонтировать систему охлаждения очень просто — достаточно открутить все винты с обратной стороны карты и пару на крепёжной планке. В результате проделанной операции нашим глазам предстала следующая картина:

Дизайн печатной платы Radeon HD 5870 оказался на удивление несложным для карты со столь серьёзными техническими характеристиками. Задняя часть, где обычно расположены подсистемы питания GPU и памяти, выглядит несколько пустой; во всяком случае, вокруг контроллера Volterra VT1165MF свободного места предостаточно. Стабилизатор питания графического процессора имеет четыре фазы, и на плате предусмотрено место для распайки элементов пятой фазы.

Две верхние фазы, использующие одиночные индукторы и другие силовые сборки, по всей видимости, имеют отношение к стабилизатору питания памяти. Ещё один контроллер Volterra VT1165MF расположен в необычном месте — возле разъёмов CrossFireX. Вероятно, он и является сердцем подсистемы питания памяти.

Использование микросхем Volterra позволяет организовать более гибкое управление питанием в рамках улучшения технологии ATI PowerPlay. Скорее всего, некоторые партнёры AMD предоставят пользователям возможность программного повышения напряжений питания GPU и памяти, что наверняка порадует энтузиастов разгона, поскольку тем не придётся прибегать к сложным и опасным методам аппаратной модификации цепей питания видеоадаптера. На плате установлено два обычных шестиконтактных разъёма питания PCIe 1.0, что косвенно намекает на сравнительно невысокий уровень энергопотребления RV870. Впрочем, возможность установки восьмиконтактного разъёма PCIe 2.0 сохранена.

Банк локальной видеопамяти составляют восемь микросхем GDDR5 Samsung K4G10325FE-HC04 ёмкостью 1 Гбит (32Мх32), рассчитанных на напряжение питания 1,5 В, и способных работать на частоте 1250 (5000) МГц. В случае с Radeon HD 5870 частота памяти несколько снижена и составляет 1200 (4800) МГц. На такой частоте при 256-битной шине доступа пиковая пропускная способность всей подсистемы составляет 153,6 ГБ/сек. На фоне однопроцессорных карт предыдущего поколения вполне достойный показатель, однако, для двухпроцессорного Radeon HD 4870 X2 аналогичная цифра составляет 230,4 ГБ/сек., а для GeForce GTX 295 — 224 ГБ/сек. Для Radeon HD 5870 это может означать отставание в некоторых особо ресурсоёмких играх, вроде Crysis, при использовании высоких разрешений.

Внешне новый чип очень напоминает R600, поскольку его кристалл, как и кристалл R600, развёрнут на 45 градусов. Несмотря на чудовищную сложность, площадь его сравнительно невелика и составляет всего лишь 334 квадратных миллиметра, за что следует благодарить 40-нм техпроцесс. Ядро защищено от сколов металлической рамкой на упаковке кристалла. Маркировка сообщает, что данный экземпляр RV870 был изготовлен сравнительно недавно — на 33 неделе 2009 года, то есть, в середине августа.

Новая версия GPU-Z знает о существовании RV870 и любезно предоставляет информацию о Radeon HD 5870, полностью соответствующую официальным спецификациям AMD. Ядро действительно имеет 1600 ALU, сгруппированных в 20 SIMD-ядер, 80 текстурных процессоров, 32 блока растровых операций и работает на частоте 850 МГц.

Поскольку стандартная модель Radeon HD 5870 умеет одновременно выводить изображение на три монитора, она имеет соответствующий набор интерфейсных разъёмов, включающий в себя два порта DVI-I, один HDMI и один DisplayPort. Оставшееся на крепёжной планке место отведено под прорези для выброса горячего воздуха за пределы корпуса системы. Помимо этого, Radeon HD 5870 предусматривает работу в режиме CrossFireX, для чего на плате имеются две стандартные «гребёнки» этого интерфейса. Теоретически, в одной системе можно объединить до четырёх таких карт, что должно обеспечить непревзойдённый уровень производительности в современных и будущих играх.

Radeon HD 5870: конструкция системы охлаждения

От добра добра не ищут, и система охлаждения Radeon HD 5870 представляет собой проверенное временем, простое и продуманное решение, давно доказавшее своё право на жизнь и активно используемое обоими гигантами графического рынка. Иными словами, мы вновь имеем дело с достаточно большим алюминиевым радиатором, соединённым тепловыми трубками с медным основанием, непосредственно контактирующим с поверхностью кристалла GPU. На этот раз тепловых трубок четыре и можно действительно говорить о равномерном распределении теплового потока.

Как обычно, алюминиевая рама, на которой установлены радиатор и вентилятор, служит в качестве теплоотвода для микросхем памяти и силовых транзисторов стабилизатора питания. Надёжный тепловой контакт обеспечивают эластичные термопрокладки, а в случае с графическим процессором используется слой традиционной тёмно-серой густой термопасты. За продув радиатора отвечает традиционный радиальный вентилятор с красной крыльчаткой, весьма шумный на повышенных оборотах.

На нижеприведённом снимке также хорошо виден профилирующий канал, направляющий часть воздушного потока под углом 90 градусов к крепёжной планке:

Таким образом, лишь часть нагретого воздуха покидает систему охлаждения обычным путём, а часть выбрасывается внутрь корпуса системы сквозь прорези в торцевой части кожуха:

Это неизбежный компромисс, ведь крепёжная планка Radeon HD 5870 заселена гораздо плотнее, нежели в случае с моделями Radeon HD предыдущих поколений, и на ней не так много свободного места для вентиляционных прорезей.

Вся система крепится к плате посредством нескольких винтов; в месте расположения GPU с обратной стороны платы традиционно установлена крестообразная подпружиненная пластина, гарантирующая надёжный контакт между кристаллом графического ядра и теплообменником системы охлаждения. Как уже упоминалось, металлическая пластина, прикрывающая обратную сторону платы, является лишь декоративным элементом и не несёт никакой функциональной нагрузки — охлаждать здесь попросту нечего.

В целом, прорывов в конструкции системы охлаждения Radeon HD 5870 нет — здесь используется хорошо известная всем нашим читателям сравнительно простая конструкция, неоднократно доказавшая свою эффективность. Вопрос лишь в том, насколько горячим окажется RV870, ведь, несмотря на использование 40-нм техпроцесса, он состоит из более чем двух миллиардов транзисторов; в итоге может оказаться, что ради сохранения приемлемой эффективности охлаждения AMD пришлось пожертвовать комфортными шумовыми характеристиками. Но это мы выясним в следующей главе нашего обзора.

Radeon HD 5870: уровень энергопотребления, тепловой режим, шумность и разгон

Новое графическое ядро ATI Cypress по-своему уникально, в том числе, и непревзойдённой ранее сложностью, поэтому, данные об уровне энергопотребления графических карт на его основе представляют огромный интерес для пользователей. Разумеется, мы не могли остаться в стороне и провели замеры, используя провереный временем тестовый стенд со следующей конфигурацией:

Процессор Intel Pentium 4 560 (3,6 ГГц, LGA775)
Системная плата DFI LANParty UT ICFX3200-T2R/G (ATI CrossFire Xpress 3200)
Память PC2-5300 (2x512 МБ, 667 МГц)
Жесткий диск Western Digital Raptor WD360ADFD (36 ГБ)
Блок питания Chieftec ATX-410-212 (мощность 410 Вт)
Microsoft Windows Vista Ultimate SP2 32-bit
Futuremark PCMark05 Build 1.2.0
Futuremark 3DMark06 Build 1.1.0

Согласно стандартной методике, для создания нагрузки в режиме 3D был использован первый тест SM3.0/HDR пакета 3DMark06, запускаемый в цикле в разрешении 1600х1200 с форсированными FSAA 4x и AF 16x. Дополнительно были проведены замеры с использованием OpenGL FurMark в качестве нагрузки. Эмуляция режима «peak 2D» осуществлялась силами теста 2D Transparent Windows, входящего в состав PCMark05. В результате сделанных измерений были получены следующие данные:

Результаты несколько неоднозначны: в 3DMark06 пиковый уровень энергопотребления не превысил 107 Вт; для карты, основанной на процессоре, состоящем из более чем двух миллиардов транзисторов такая цифра смотрится не просто великолепно, а потрясающе. Такая экономичность и не снилась решениям Nvidia на базе G200b. Однако данный тест с технической точки зрения устарел, и используется нами лишь постольку, поскольку именно с его помощью нами был накоплен огромный объём информации об уровнях энергопотребления графических карт предыдущих поколений. Тестирование в FurMark даёт иную картину — здесь ресурсы GPU задействуются по максимуму, и пиковый уровень энергопотребления достигает достаточно внушительных 160 Вт. Надо сказать, что столь интенсивная нагрузка в играх не встречается, и на практике, показатели будут ближе к первой цифре, нежели ко второй. Отдельно хочется отметить показатели Radeon HD 5870 в режиме 2D — карта действительно предельно экономична; для данного класса графических карт это рекорд.

Система охлаждения, несмотря на наши опасения, также показала себя с наилучшей стороны:

Температурный режим нового Radeon HD 5870 ни при каких обстоятельствах нельзя назвать напряжённым: несмотря на чрезвычайную сложность GPU, его температура не превысила 75 °C даже при длительном тестировании в играх. Это заслуга 40-нм технологических норм, с использованием которых производится RV870 «Cypress».

Как известно нашим читателям, в помещении тестовой лаборатории уровень шума на расстоянии 1 метра от работающей тестовой платформы, оснащённой видеокартй с пассивным охлаждением, составляет 43 дБА, что является отправной точкой для всех проводимых измерений шумовых характеристик. Аналогичные замеры, проведённые для Radeon HD 5870, показали следующую картину:

В режиме простоя карта практически бесшумна, однако, при длительной работе под нагрузкой уровень шума заметно возрастает, хотя и не превышает показателей Radeon HD 4870 X2, являющегося, по данным наших измерений, рекордсменом шумности среди игровых графических адаптеров. Такой результат закономерен: во-первых, это расплата за высокую эффективность охлаждения и мягкий тепловой режим графического ядра, а во-вторых, повышенному уровню шума способствует не самая удачная с точки зрения аэродинамики конструкция эталонной системы охлаждения Radeon HD 5870. В целом, показатели вполне приемлемые, однако, в недалёком будущем мы, скорее всего, увидим и более тихие варианты Radeon HD 5870, оснащённые нестандартными системами охлаждения.

К сожалению, разгон Radeon HD 5870 не задался с самого начала: даже попытка увеличения частоты графического ядра на 30 МГц приводила к быстрому появлению визуальных артефактов. Технически, нам удалось провести цикл тестирования в 3DMark Vantage при частотах 900 МГц для GPU и 1300 (5200) МГц для памяти, но артефакты изображения не позволяют считать такое достижение приемлемым. После нескольких проб от попыток дальнейшего разгона было решено отказаться. Не исключено, что провал связан с заменой термопасты после разборки и последующей сборки карты, поэтому, к вопросу о разгонном потенциале Radeon HD 5870 мы обязательно вернёмся позднее, а пока пора перейти к результатам игровых тестов новинки.

Конфигурация тестовых платформ и методология тестирования

Исследование производительности Radeon HD 5870 было проведено на универсальной тестовой платформе, имеющей следующую конфигурацию:

Процессор Intel Core i7-965 Extreme Edition (3,2 ГГц, 6,4 GT/s QPI)
Системная плата Gigabyte GA-EX58-Extreme (Intel X58)
Память Corsair XMS3-12800C9 (3x2 ГБ, 1333 МГц, 9-9-9-24, 2Т)
Жесткий диск Maxtor MaXLine III 7B250S0 (250 ГБ, SATA-150, буфер 16 МБ)
Блок питания Enermax Galaxy DXX EGX1000EWL (мощность 1 кВт)
Монитор Dell 3007WFP (30”, максимальное разрешение 2560x1600@60 Гц)
Microsoft Windows Vista Ultimate SP2 64-bit
ATI Catalyst 8.66 RC6 Cypress для ATI Radeon HD 5870
ATI Catalyst 9.9 для ATI Radeon HD 4800
Nvidia GeForce 190.62 WHQL для Nvidia GeForce

Драйверы ATI Catalyst и Nvidia GeForce были настроены следующим образом:

ATI Catalyst:

Smoothvision HD: Anti-Aliasing: Use application settings/Box Filter
Catalyst A.I.: Standard
Mipmap Detail Level: High Quality
Wait for vertical refresh: Always Off
Enable Adaptive Anti-Aliasing: On/Quality
Остальные настройки: по умолчанию

Nvidia GeForce:

Texture filtering — Quality: High quality
Texture filtering — Trilinear optimization: Off
Texture filtering — Anisotropic sample optimization: Off
Threaded optimization: Auto
Vertical sync: Force off
Antialiasing — Gamma correction: On
Antialiasing — Transparency: Multisampling
Multi-GPU performance mode: NVIDIA recommended
Multi-display mixed-GPU acceleration: Multiple display performance mode
Set PhysX GPU acceleration: Enabled
Ambient Occlusion: Off
Остальные настройки: по умолчанию

В состав пакета тестовых приложений входили следующие игры и синтетические тесты:

Трехмерные шутеры с видом от первого лица:

Call of Duty: World at War
Crysis Warhead
Enemy Territory: Quake Wars
Far Cry 2
Left 4 Dead
S.T.A.L.K.E.R.: Clear Sky

Трехмерные шутеры с видом от третьего лица:

Street Fighter IV
Resident Evil 5

RPG:

Fallout 3

Симуляторы:

Need for Speed: Shift
Tom Clancy's H.A.W.X.

Стратегии:

BattleForge
World in Conflict: Soviet Assault

Полусинтетические тесты:

Futuremark 3DMark Vantage

Каждая из входящих в набор тестового программного обеспечения игр была настроена таким образом, чтобы обеспечивать максимально возможный уровень детализации, причём, использовались исключительно средства, доступные в самой игре любому непосвященному пользователю. Это означает принципиальный отказ от ручной модификации конфигурационных файлов, поскольку рядовой игрок не обязан уметь этого делать. Для некоторых игр были сделаны исключения, продиктованные теми или иными соображениями необходимости; каждое из таких исключений упоминается отдельно в соответствующем разделе обзора.

Помимо Radeon HD 5870, в тестировании приняли участие следующие графические карты:

ATI Radeon HD 4870 X2 (2xRV770, 750/750/3600 МГц, 1600 SP, 80 TMU, 32 RBE, 2x256-битная шина памяти, 2x1024 МБ GDDR5)
ATI Radeon HD 4890 (RV790, 850/850/3900 МГц, 800 SP, 40 TMU, 16 RBE, 256-битная шина памяти, 1024 МБ GDDR5)
Nvidia GeForce GTX 295 (2xG200b, 576/1242/1998 МГц, 480 SP, 160 TMU, 56 RBE, 2x448-битная шина памяти, 2x896 МБ GDDR3)
Nvidia GeForce GTX 285 (G200b, 648/1476/2484 МГц, 240 SP, 80 TMU, 32 RBE, 512-битная шина памяти, 1024 МБ GDDR3)

Тестирование проводилось в разрешениях 1280х1024, 1680х1050, 1920х1200 и 2560x1600. Во всех случаях, когда это было возможно, стандартную анизотропную фильтрацию 16х дополняло сглаживание MSAA 4x. Активация сглаживания осуществлялась либо средствами самой игры, либо, при их отсутствии, форсировалась с помощью соответствующих настроек драйверов ATI Catalyst и Nvidia GeForce.

Для получения данных о производительности использовались встроенные в игру средства с обязательной записью оригинальных тестовых роликов при наличии такой возможности. Если встроенные средства тестирования позволяли, фиксировались данные не только о средней, но и о минимальной производительности. Во всех остальных случаях применялась утилита Fraps 2.9.8 в ручном режиме с трёхкратным тестовым проходом с фиксацией минимальных значений и последующим усреднением финального результата.

Игровые тесты: Call of Duty: World at War

Начиная с версии 1.3, игра позволяет записывать и воспроизводить демо, но, к сожалению, минимальная производительность при этом не фиксируется.

С самого начала новинка берёт весьма резвый старт, демонстрируя, что однопроцессорные решения нового поколения вполне могут спорить на равных с двухпроцессорными картами поколения предыдущего. Во всех разрешениях Radeon HD 5870 либо опережает Radeon HD 4870 X2, либо демонстрирует схожий уровень производительности. Столь же хорошо он выглядит в сравнении с GeForce GTX 295, за исключением разрешения 2560х1600, где решению Nvidia всё же удаётся отвоевать первое место. Впрочем, и в этом случае производительность Radeon HD 5870 остаётся весьма комфортной, но при этом он не шумит, как Radeon HD 4870 X2, и, к тому же, потребляет существенно меньше энергии.

Игровые тесты: Crysis Warhead

Поколения графических процессоров сменяются одно за другим, а мечта о комфортной игре в Crysis в высоких разрешениях при максимальных настройках детализации по-прежнему остаётся мечтой. Даже будучи вооружённым мощью 1600 ALU, 80 текстурных и 32 растровых процессоров, Radeon HD 5870 сдаётся уже в разрешении 1680х1050, будучи не в состоянии поддерживать приемлемый уровень минимальной производительности. Остаётся лишь ждать появления Radeon HD 5870 X2. Отметим также, что в разрешении 1280х1024 GeForce GTX 295 показывает несколько более высокий результат, хотя разница незначительна и никак не отражается на комфортности игрового процесса.

Игровые тесты: Enemy Territory: Quake Wars

Для получения более полных данных встроенный ограничитель средней производительности отключается. Поскольку используются встроенные тестовые средства, информация о минимальной производительности отсутствует.

Новый Radeon HD 5870 проявляет себя несколько лучше своего двухпроцессорного предшественника, но в низких разрешениях уступает GeForce GTX 295. Разговоры о превосходстве в данном случае лишены смысла, поскольку во всех разрешениях мы видим огромный запас производительности, с лихвой перекрывающий встроенный ограничитель, установленный, как известно, на отметке 30 кадров в секунду.

Игровые тесты: Far Cry 2

Обойти GeForce GTX 295 новинке не удалось, однако, она всё же показала себя заметно лучше Radeon HD 4870 X2, особенно в разрешении 1920х1200, где Radeon HD 5870 продемонстрировал существенно более высокий уровень минимальной производительности. Владельцам мониторов с большой диагональю и/или GeForce GTX 295 беспокоиться не о чем, да и GeForce GTX 285 обладает лучшим запасом прочности, но всё же достижения AMD в области создания сверхсложных графических процессоров впечатляют — RV870 действительно можно приравнять к двум RV770.

Игровые тесты: Left 4 Dead

Игра базируется на движке Source и располагает встроенными средствами тестирования, к сожалению, не выдающими информации о минимальной производительности.

Начиная с разрешения 1680х1050, Radeon HD 5870 опережает Radeon HD 4870 X2, причём, по мере роста разрешения разрыв нарастает и в 2560х1600 достигает вполне внушительной цифры — 33 %. Для игрока, не использующего средства тестирования, это вряд ли имеет значение, так как прирост средней производительности с 80 до 110 кадров в секунду заметить непросто, однако, первенство Advanced Micro Devices налицо.

Игровые тесты: S.T.A.L.K.E.R.: Clear Sky

Для улучшения производительности не используются опции Sun rays, Wet surfaces и Volumetric smoke, а также полноэкранное сглаживание. Тестирование производится в режиме Enhanced full dynamic lighting (DX10), для карт ATI дополнительно включается режим DirectX 10.1

В сравнении с GeForce GTX 295 новый Radeon HD 5870 выглядит не очень ярко, однако в разрешении 2560х1600 разрыв между ними минимален, и, более того, решение AMD обеспечивает даже чуть более высокий уровень минимальной производительности. Для однопроцессорной карты такой результат выглядит более чем впечатляюще.

Игровые тесты: Street Fighter IV

А вот в этой игре Radeon HD 4870 X2 удалось удержать лидирующую позицию. Представителю нового поколения Radeon HD осталось лишь сразиться с GeForce GTX 295, но в низких разрешениях он проиграл. Впрочем, в 1920х1200 и 2560х1600 отрыв удалось сократить до минимума, тем более что общий уровень производительности был очень высоким. При показателях в районе 130 кадров/с дополнительные 5—8 кадров/с погоды, разумеется, не делают.

Игровые тесты: Resident Evil 5

Radeon HD 4870 X2 продолжает удерживать первое место, а вот между Radeon HD 5870 и GeForce GTX 295 завязалась нешуточная борьба. В итоге, новинка одержала победу в разрешениях 1680х1050 и 1280х1024 и уступила сопернику в 1920х1200 и 2560x1600, сохранив, впрочем, более чем приемлемый уровень производительности. С учётом отсутствия недостатков, свойственных решениям multi-GPU, Radeon HD 5870 уверенно выбирается в новые фавориты в классе высокопроизводительных игровых карт.

Игровые тесты: Fallout 3

В разрешении 2560х1600 несколько выделяется Radeon HD 4870 X2, но разница между ним и новым Radeon HD 5870 настолько незначительна, что для обычного игрока её можно считать несуществующей. Также, отметим, что новинка и GeForce GTX 295 показывают в этом разрешении одинаковый результат.

Игровые тесты: Need for Speed: Shift

В продолжении популярной серии автосимуляторов Need for Speed Radeon HD 5870 попросту нет равных и он лидирует с огромным отрывом во всех разрешениях, включая 2560х1600. Возможно, частично это заслуга драйверов, но очевидно также, что игра явно не дружит с решениями multi-GPU, что видно по сравнительным результатам GeForce GTX 295 и GTX 285, а также Radeon HD 4870 X2 и HD 4890. Будучи классическим однопроцессорным решением, Radeon HD 5870 просто игнорирует эту «нелюбовь». Как следствие — неоспоримая победа.

Игровые тесты: Tom Clancy's H.A.W.X.

Для тестирования используются встроенные в игру средства, к сожалению, не предусматривающие фиксации минимальных показателей. Для решений ATI включается поддержка возможностей DirectX 10.1

Из-за несовместимости H.A.W.X. с алгоритмами Adaptive AA, используемыми в решениях AMD, при использовании этой опции сглаживания их производительность катастрофически падает. Однако, даже в этом случае видно, что Radeon HD 5870 если и уступает своему двухпроцессорному предшественнику, то не слишком существенно.

Игровые тесты: BattleForge

Так как BattleForge позволяет активировать поддержку DirectX11, в первую очередь мы посмотрели, насколько эта технология может увеличить качество изображения на Radeon HD 5870.

Отличия крайне незначительны. Да и включение Very High detail modes как-то несильно сказывается на качестве изображения.

Radeon HD 5870 занял третье место после Radeon HD 4870 X2 и GeForce GTX 295, однако, все они показали очень низкий уровень минимальной производительности даже в разрешении 1280х1024, а первое место по этому показателю досталось, как ни странно, GeForce GTX 285. В последнем случае игровой процесс был наиболее комфортным.

Игровые тесты: World in Conflict: Soviet Assault

По мере роста разрешения Radeon HD 5870 начинает всё сильнее отставать от Radeon HD 4870 X2, однако, вплоть до разрешения 1920х1200 включительно он обеспечивает столь же высокий уровень комфорта, что и флагманские решения предыдущего поколения. При этом, новинка не зависит от программной поддержки multi-GPU и потребляет существенно меньше энергии.

Полусинтетические тесты: Futuremark 3DMark Vantage

Чтобы минимизировать влияние центрального процессора, при тестировании в 3DMark Vantage применяется профиль «Extreme», использующий разрешение 1920х1200, FSAA 4x и анизотропную фильтрацию. Для полноты картины производительности, результаты отдельных тестов с этого момента снимаются во всем диапазоне разрешений.

Превосходство над Radeon HD 4870 X2 уже можно считать очень хорошим результатом, поскольку на поле 3DMark Vantage состязаться с решениями Nvidia, наделёнными поддержкой ускорения PhysX крайне тяжело. Очевидно, что дни Radeon HD 4870 X2 сочтены — свою роль в истории развития настольной трёхмерной графики он сыграл, и ему пора уходить со сцены.

В первом тесте преимущество Radeon HD 5870 над Radeon HD 4870 X2 сокращается по мере роста разрешения, а во втором, напротив, растёт. Также стоит упомянуть о том, что превосходство GeForce GTX 295 во втором тесте существенно меньше, нежели в первом, особенно в высоких разрешениях.

Заключение

История любит повторяться, но, будучи не кольцом, а спиралью — всегда на новом уровне. Не столь давно AMD сделала ставку на сравнительно простые и недорогие графические процессоры и не прогадала: Nvidia, поставившая на монструозный G200, была вынуждена отступить, а бывшая ATI Technologies наносила удар за ударом, вынуждая соперника уйти в глухую оборону. В секторе наиболее мощных игровых карт ставка была сделана на двухпроцессорные модели- и вновь решение оказалось верным, так как Radeon HD 4870 X2 долгое время оставался непревзойдённым по уровню производительно. Что же мы видим теперь?

По иронии судьбы, при разработке графического ядра нового поколения AMD буквально повторила путь Nvidia, создав чип, состоящий более чем из двух миллиардов транзисторов. Однако, в предыдущем абзаце историческая спираль была упомянута не зря: если Nvidia G200 создавался с использованием явно не подходившей для этой цели 65-нм технологии, то при разработке RV870 «Cypress» был использован более прогрессивный 40-нм техпроцесс. По сути, решение Nvidia, будучи прогрессивным, тем не менее, родилось на свет раньше положенного времени, что стоило компании-разработчику серьёзных проблем, а вот RV870 можно назвать «современным чипом» — в том смысле, что появился он ровно тогда, когда создание таких монстров стало не просто возможным, а экономически и технологически оправданным. При сложности в полтора раза превосходящей сложность Nvidia G200, новое ядро AMD получилось в 1,4 раза компактнее, нежели даже 55-нм версия G200! Но это ещё не всё — как мы уже знаем, RV870 «Cypress» стал первым в мире графическим процессором, поддерживающим новый графический стандарт DirectX11, а также промышленный стандарт GPGPU — DirectCompute 11, чем решения Nvidia пока похвастаться не могут. Иными словами, помимо закономерного эволюционного развития линейки Radeon HD мы имеем и революционные нововведения, на данный момент не имеющие аналогов в индустрии.

Первый протестированный нами экземпляр графического адаптера, построенного на базе нового графического ядра AMD, произвёл крайне позитивное впечатление. Во-первых, Radeon HD 5870 продемонстрировал великолепные показатели экономичности и неплохие шумовые характеристики, а во-вторых, будучи помещённым в реальные условия, он действительно оказался способным соперничать на равных с двухпроцессорным флагманом предыдущего поколения, Radeon HD 4870 X2, и не просто соперничать, а в ряде случаев и опережать его! Рассмотрим ситуацию с производительностью нового флагмана AMD детальнее:

Рассматривать производительность столь мощных карт в разрешении 1280х1024 нечасто имеет смысл, однако, Radeon HD 5870 опередил Radeon HD 4870 X2 в среднем на 3 %, заметно уступив ему лишь в двух тестах — Street Fighter IV и BattleForge. В сравнении с GeForce GTX 295 новая карта AMD также проявила себя неплохо — 4 победы и одна ничья против 8 поражений, причём, только два можно назвать по-настоящему серьёзными — в Enemy Territory: Quake Wars и Tom Clancy’s H.A.W.X., но в первом случае это ни на что не влияет вообще, а в последнем ничто не мешает игроку отключить Adaptive AA и наслаждаться существенно более высокой производительностью.

Максимальное преимущество над Radeon HD 4870 X2 достигло 75 % в NFS: Shift, где Radeon HD 5870 продемонстрировал все преимущества классической однопроцессорной архитектуры, не зависящей от программной поддержки multi-GPU. Среднее отставание от GeForce GTX 295 составило менее 3 %, а единственным тестом, где оно достигло серьёзных значений, стал всё тот же Tom Clancy’s H.A.W.X.

В разрешении 1920х1200, на первый взгляд, картина меняется несильно — Radeon HD 5870 по-прежнему опережает Radeon HD 4870 X2 в большинстве тестов. Но количество побед над таким опасным соперником, как GeForce GTX 295 возрастает до шести, а единственное по-настоящему серьёзное поражение по-прежнему наблюдается в Tom Clancy’s H.A.W.X., и, как уже было сказано, оно обусловлено отнюдь не недостатками архитектуры Radeon HD.

Ситуация несколько меняется в разрешении 2560х1600 — хотя Radeon HD 5870 по-прежнему держится отлично, во многих тестах он начинает несколько уступать Radeon HD 4870 X2, возможно, из-за меньшей пропускной способности подсистемы памяти. Тем не менее, отставание не фатально, и, в большинстве игр, за исключением таких монстров, как Crysis Warhead, производительность новинки остаётся вполне комфортной. Это же можно сказать и сравнивая Radeon HD 5870 c GeForce GTX 295. В любом случае, новая карта AMD смотрится более выгодным приобретением — ведь она более экономична, нежели двухпроцессорные флагманы предыдущего поколения, и лишена их главного недостатка — зависимости от программной поддержки multi-GPU. Производительность Radeon HD 5870 всегда максимальна, и, в отличие от Radeon HD 4870 X2, ситуация, когда половина вычислительных мощностей видеоадаптера простаивает, попросту невозможна.

Radeon HD 5870: выводы

Итак, революцию можно считать свершившейся: классическая одночиповая архитектура вернулась с новыми возможностями и уровнем производительности, обрекая Radeon HD 4870 X2 на вымирание, а Nvidia, увы, вновь придётся догонять. На сегодняшний момент Radeon HD 5870, бесспорно, является самым быстрым однопроцессорным игровым графическим адаптером, способным спорить на равных с двухпроцессорными решениями предыдущего поколения, будучи лишенным их недостатков, и, к тому же, обладающим поддержкой новых промышленных стандартов — DirectX 11 и DirectCompute 11. Более того, очевидно, что на этом Advanced Micro Devices не успокоится, и, придерживаясь избранной ранее стратегии, представит по-настоящему чудовищный Radeon HD 5870 X2, производительность которого мы берёмся предсказывать не раньше, чем заполучим в наши руки второй экземпляр Radeon HD 5870.

Достоинства:

Лучшая производительность среди однопроцессорных карт
В большинстве случаев опережает Radeon HD 4870 X2
В ряде случаев опережает GeForce GTX 295
Не зависит от программной поддержки multi-GPU
Широкий выбор режимов FSAA
Лучшее в индустрии качество сглаживания в режиме Edge-detect CFAA
Лучшее в индустрии качество анизотропной фильтрации
Поддержка вывода на три монитора
Наличие 1024 МБ быстрой локальной видеопамяти GDDR5
Поддержка DirectX 11, Shader Model 5.0 и DirectCompute 11
Полноценная аппаратная поддержка декодирования HD-видео
Качественный постпроцессинг и масштабирование HD-видео
Интегрированное звуковое ядро с выводом звука через HDMI
Невысокий уровень энергопотребления
Невысокий уровень шума

Недостатки:

Не обнаружены

Другие материалы по данной теме

В ожидании Evergreen: большое тестирование видеокарт ATI Radeon HD 4xxx
Gigabyte 9800 GT Silent Cell: подарок любителям тишины
Экспресс-тестирование новых драйверов ATI Catalyst 9.8