Wstęp
AMD jest znane z tego, że przed ważnymi premierami prowokuje swoich fanów do pieniącego się szaleństwa. Po powolnym ujawnianiu szczegółów dotyczących flagowej karty graficznej Radeon R9 Fury X, nadszedł czas, abyśmy ustalili, czy szum był uzasadniony. Czy bardziej złożony procesor graficzny, przełomowa technologia pamięci i chłodzenie cieczą w zamkniętej pętli zapewnią wystarczającą wydajność, aby przejąć zdecydowanie wydajną architekturę Maxwell Nvidii w GeForce GTX 980 Ti?
Ostatni kawałek ultra-high-endowego sprzętu AMD pojawił się ponad rok temu. Radeon R9 295X2 był ukoronowaniem firmy. Okazało się, że dwa procesory graficzne Hawaii mieszczą się na jednej karcie graficznej i, w przeciwieństwie do Radeonów HD 7990 i 6990, mogły być chłodzone stosunkowo cicho.
Sekretem sukcesu AMD był układ chłodzenia cieczą w obiegu zamkniętym. Duży radiator i wentylator 120 mm skutecznie odprowadzają ciepło odpadowe z tyłu obudowy. Połączenie nie narobiło zbyt wiele hałasu, a mimo to zapewniło wystarczającą pojemność cieplną, aby AMD mogło przetaktować swoje duże procesory poza referencyjny Radeon R9 290X.
Co najlepsze, wyszedł na powierzchnię za 1500 USD — połowę ceny, której Nvidia prosiła za nieszczęsną kartę GeForce GTX Titan Z, kartę, która pożerała aż trzy gniazda rozszerzeń i nadal wymagała znacznego odstrojenia od swojego rodowodu Titan, aby zachowywać się podczas chłodzenia powietrzem.
Z pewnością podziwialiśmy to, co AMD osiągnęło w swoim Radeonie R9 295X2. Jednak z biegiem czasu, w obliczu coraz szybszych kart Nvidii z pojedynczym procesorem graficznym, 295X2 przypominało o tendencji firmy do konkurowania z brutalną siłą, a nie wydajnością. Tymczasem ceny płyty z dwoma procesorami graficznymi spadły do zaledwie 600 USD – to gratka dla każdego, kto chce poradzić sobie z jej fizycznym rozmiarem i czasami frustrującym stanem obsługi CrossFire.
Specyfikacja techniczna
AMD Radeon R9 Fury X
Radeon R9 290X
Nvidia GeForce GTX 980 Ti
Przebłysk z przeszłości
Radeon R9 Fury X narodził się z tego samego DNA, z Graphics Core Next w jego sercu i płynem odprowadzającym energię cieplną z masywnego GPU Fidżi. Jest to jednak płyta jednoprocesorowa, więc nie musi znajdować się na szczególnie długiej płytce drukowanej. Co więcej, Fury X jest pierwszą kartą graficzną AMD z HBM, która umieszcza 4 GB ułożonych w stos matryc na krzemowym przejściówce, tuż obok Fidżi, dodatkowo skracając niezbędne wymiary.
Obiecano nam oczywiście, że większa pula zasobów obliczeniowych nowego procesora graficznego oraz bezprecedensowa przepustowość pamięci łączą się w karcie graficznej, która jest w stanie pokonać GeForce GTX 980 Ti Nvidii (i w podobnej cenie 650 USD, też).
AMD nie pozostawia losu tej karty przypadkowi. Maszyna marketingowa firmy odwołuje się do marki z przeszłości — nawet starszej niż Tom’s Hardware. Rage był tym, co firma ATI nazwała swoimi pierwszymi akceleratorami 3D w 1995 roku, jeszcze przed PCI Express, a nawet AGP. I tak, posiadałem oryginalną kartę graficzną 3D Rage. Rage Pro, Rage 128 Pro i Rage Fury MAXX również trafiły do moich różnych komputerów. To jest AMD wyczarowujące część mojo, która uczyniła ATI firmą, którą chciała przejąć za ponad 5 miliardów dolarów w 2006 roku.
Fidżi nabiera kształtu
Czy Radeon R9 Fury X zasługuje na takie oznaczenie? Ma obiecujące specyfikacje, to na pewno. W zeszłym tygodniu omówiliśmy większość najważniejszych informacji w podglądzie. Ale podsumowując, karta skupia się na nowym procesorze graficznym AMD Fiji.
Zarówno AMD, jak i Nvidia wiedziały, że produkcja w technologii 28 nm będzie sprawą długoterminową. Jednak AMD przyznaje, że liczyło na szybszą ewolucję technologii procesowej. To samo prawie na pewno dotyczy Nvidii. W miarę upływu czasu obie firmy dostosowały się i obrały różne ścieżki w projektowaniu swoich najnowszych procesorów graficznych. Podczas gdy GM200 mierzy 601 mm², Fidżi jest prawie tak duże, jak 596 mm². AMD wpycha w to miejsce 8,9 miliarda tranzystorów, a następnie montuje chip na krzemowym przejściówce o powierzchni 1011 mm², otaczając go czterema stosami pamięci o wysokiej przepustowości.
Szybki rzut oka na schemat blokowy Fidżi sugeruje projekt Hawajów wprowadzony w 2013 roku, choćby dlatego, że oba są zorganizowane w cztery silniki cieniowania, każdy z własnym procesorem geometrii i rasteryzatorem, a także cztery zaplecza renderowania obsługujące 16 pikseli na cykl zegara. AMD nic z tego nie dotyka. Ale firma replikuje więcej jednostek obliczeniowych w każdym silniku cieniowania, wdrażając 16 zamiast 11. Przy 64 shaderach na jednostkę CU otrzymujesz 1024 jednostek cieniujących i łącznie 4096 shaderów na całym GPU. Co więcej, AMD utrzymuje cztery jednostki filtrów tekstur na jednostkę CU, co daje w sumie 256 jednostek na Fidżi w porównaniu do 176 na Hawajach.
Oczywiście teoretyczna wydajność cieniowania, obliczeń i filtrowania tekstur na Fidżi jest znacznie wyższa. Czy jednak bez odpowiednich ulepszeń silników geometrycznych lub liczby ROP nie patrzymy w głąb lufy kolejnego dużego wąskiego gardła? Będzie to zależeć od obciążenia pracą. Pamiętajcie tylko, że kiedy wprowadziła Hawaje, AMD podjęło wspólny wysiłek, aby zwiększyć przepustowość geometrii za pomocą czterokierunkowego układu Shader Engine i zwiększyć szybkość wypełniania pikseli. Przedstawiciele posunęli się do tego, że przepustowość pamięci stanowiła ograniczenie GPU, pomimo szerokiej magistrali 512-bitowej. Dziś firma twierdzi, że jej analiza sugeruje, że standardowe operacje rastrowe z ośmioma bitami na kanał rzadko stanowią wąskie gardło. Operacje z szesnastoma bitami na kanał mogą być większym wyzwaniem; jednakże, połączenie HBM i kompresji kolorów pozwala Fidżi zrealizować zdolność GCN do obsługi operacji rastrowych z pełną szybkością 16bpc, podczas gdy poprzednie procesory graficzne były w rzeczywistości wąskim gardłem. Czy AMD chciałoby zbudować większy silnik? Wydaje się, że taki był plan. Jednak w obliczu ograniczenia rozmiaru interposera AMD podniosło się do maksymalnego pułapu dla swojej karty graficznej, co dało Fidżi.
To, czego nie widać na schemacie blokowym procesora, to przyrostowe ulepszenia wprowadzone w architekturze AMD Graphics Core Next, z których niektóre faktycznie pomagają złagodzić wąskie gardła, którymi się martwimy. Hawaje zastosowały drugą iterację GCN, która została następnie zaktualizowana dla procesora graficznego Tonga Radeona R9 285. Fidżi dziedziczy zalety tego, co AMD nazywa swoim projektem GCN trzeciej generacji. Jedną z takich zalet są zaktualizowane procesory geometrii, które poprawiają wydajność teselacji. Na liście znajdują się również bezstratna kompresja kolorów dla odczytu i zapisu bufora ramki, nowe 16-bitowe instrukcje liczb całkowitych/zmiennoprzecinkowych oraz podwojenie pamięci podręcznej L2 do 2 MB. Mniej istotne dla potoku 3D Fidżi, ale nie mniej mile widziane, są wyższej jakości skalar wyświetlania i zaktualizowany silnik dekodowania wideo obsługujący przyspieszone odtwarzanie HEVC.
Po stronie obliczeniowej Fidżi zawiera ulepszone planowanie zadań i kilka nowych instrukcji przetwarzania równoległego danych, które pasują do ośmiu asynchronicznych silników obliczeniowych przeniesionych z Hawajów. Biorąc pod uwagę 4096 jednostek cieniujących tego procesora graficznego i maksymalną częstotliwość rdzenia 1050 MHz, AMD może osiągnąć 8,6 TFLOP o pojedynczej precyzji. Jednak ogranicza 64 PR do 1/16 tej kwoty, co daje pułap DP 537,6 MFLOP (mniej niż na Hawajach). Po osłabieniu GM200 rozważ to kolejny ukłon w stronę specjalnie zaprojektowanej natury wysokiej klasy procesorów graficznych do gier.
Podłączenie HBM
AMD ustępuje miejsca implementacji pamięci o wysokiej przepustowości, która zwiększa przepustowość szczytową z 320 GB/s na R9 290X do 512 GB/s w Fury X. Szczegóły niskiego poziomu są już dość dobrze znane, ale HBM osiąga swoje duże wartości przepustowości dzięki pionowemu stosowaniu DRAM. Każda kość ma parę 128-bitowych kanałów, więc cztery tworzą zagregowaną ścieżkę 1024-bitową.
Ta pierwsza generacja HBM działa z relatywnie konserwatywną częstotliwością 500 MHz i przesyła dwa bity na zegar. Dla porównania, GDDR5 ma obecnie częstotliwość do 1750 MHz przy czterech bitach na zegar (nazwijmy ją czteropompową, aby zapożyczyć termin ze starych czasów magistrali FSB Pentium 4). To jest różnica między 1 Gb/s a 7 Gb/s. Auć. Ale weź pod uwagę szerokość magistrali i masz 128 GB/s na stos HBM w porównaniu z 28 GB/s z 32-bitowego pakietu GDDR5. Karta taka jak GeForce GTX 980 Ti wykorzystuje sześć 64-bitowych kontrolerów pamięci. Pomnóż to, a otrzymasz specyfikację 336 GB/s. Tymczasem Radeon R9 Fury X korzysta z czterech stosów HBM, co daje nam 512 GB/s.
Rzadko zdarza się, aby tak instrumentalna specyfikacja skakała o 60% lub była o ponad 50% wyższa niż konkurencja. Nie ma wątpliwości, że HBM odgrywa dużą rolę w historii wydajności Fury X, lub że byłby jeszcze bardziej wpływowy, gdyby Fidżi był większym chipem. Ale tutaj mamy trochę podkręcenia. Zobaczysz w wynikach wydajności, że Radeon R9 290X i GeForce GTX 980 są dziś blisko podobne. Wiemy, że jest to pierwszy występ AMD z Fidżi i HBM i logiczne jest założenie, że zespół kierowców firmy wydobędzie trochę więcej wydajności z tej kombinacji. Jednak AMD ma zaplanowane konkretne cele wydawnicze, gdy spodziewa się znacznych przyspieszeń. Z pewnością nie możemy wyciągnąć wniosków na podstawie domysłów, gdzie wyląduje Fury X. Mimo to interesujące jest to, że AMD dostrzega niezrealizowany potencjał.
Istnieje pewna niepewność co do długoterminowych perspektyw Fury X, biorąc pod uwagę 4 GB HBM. Rzeczywiście, łatwo się wystraszyć w obliczu 6 GB 980 Tis i 12 GB Titan Xes. Żaden z naszych testów 4K nie sugeruje jednak, że Radeon R9 Fury X okaże się problematyczny z 4 GB. Udało nam się skonfigurować dość wymyślną kombinację ustawień w Grand Theft Auto V, która przekroczyła 4 GB użycia pamięci i zmniejszyła liczbę klatek na sekundę do pojedynczych cyfr. Ale do tego czasu gra była ledwo grywalna. AMD znajduje się w nieco dziwnej sytuacji, uzbrajając Radeona R9 390X i 390 w 8 GB i wszystko inne. Mimo to uważamy, że zmniejszenie o połowę pojemności okrętu flagowego nie jest dużym utrudnieniem. Przy rozdzielczościach i ustawieniach wymaganych do przekroczenia 4 GB, pojedyncze Fidżi już znajduje się poza swoim żywiołem. Ponadto, AMD twierdzi, że może zrobić o wiele więcej, aby zarządzać pamięcią, co wcześniej nie miało miejsca. Teraz, gdy sprawa jest bardziej skomplikowana niż zwykłe wyrzucenie dwa razy większej ilości GDDR5, firma jest zmotywowana, aby lepiej zadbać o dostępną pojemność. To naturalnie przyciąga uwagę inżynierów.
