Próbowałem: AMD Radeon HD 7870/7850 - niebezpieczne pitbulle

Pojawili się już pierwsi przedstawiciele architektury GCN, czyli AMD Radeon HD 7970 i HD 7950. Tahiti jest udowodnione, ale teraz jest Pitcairn, który jest skierowany specjalnie do głodnych graczy w nieco bardziej przystępnej cenie. Są to Radeon HD 7870 i HD 7850. Te dwa modele pochodziły zarówno od GIGABYTE, jak i ASUSa, więc oprócz różnych pomiarów i tuningu przyjrzeliśmy się CrossFireX. Zacznijmy!

 AMD Radeon HD 7800 - marzenie graczy? 

Gdybyśmy chcieli jak najkrócej scharakteryzować układ Pitcairn, powiedzielibyśmy po prostu, że architektura Graphics Core Next (GCN) przebiła się do góry. Płytka prezentuje wybitne parametry zarówno z punktu widzenia technicznego, jak i użytkownika, więc zdecydowanie zasługuje na kilka linijek, ale zacznijmy od małego przypomnienia przeszłości.

Pod koniec 2009 roku, na początku 2010 roku, seria AMD Evergreen rozpoczęła swój podbój. Rodzina produktów została ukończona w pół roku i została zbudowana na czterech procesorach graficznych. W tamtym czasie wyglądało na to, że będzie to trudne do pokonania tempo. Teraz wiemy, że był to galop spacerowy w porównaniu z rodziną Wysp Południowych. Firma wymyśliła trzy GPU w zaledwie 3 miesiące, co pozwoliło jej zaatakować zarówno klasę średnią, jak i wyższy segment. Zapoznajmy się teraz z ostatnim elementem układanki.

W przełomowym podejściu weźmy dwa procesory graficzne z Zielonego Przylądka i ugniatajmy je razem. Otrzymana w ten sposób mieszanina nosi nazwę Pitcairn. To trochę komplikuje sprawę i chcemy też spłacić starszy dług.
Pitcairn osiągnął brutalną gęstość tranzystorów dzięki technologii produkcji TSMC 28 nm, z 212 miliarda tranzystorów na 2,8 milimetrów kwadratowych. Najpotężniejszy członek serii Radeon HD 7800 skrywa 20 macierzy GCN, co odpowiada łącznie 1280 procesorom strumieniowym. To mniej więcej połowa drogi w porównaniu do płytek Tahiti i Zielonego Przylądka, ale zobaczymy Pitcairn bardziej jak jego starszego brata – zarówno frontend, jak i backend są tego dobrymi przykładami. Układ otrzymał dwa rastry, a także dwa silniki geometryczne.

To ostatnie niewiele różni się od poprzednich rozwiązań, jednak inżynierowie przeprowadzili szereg optymalizacji, które zaowocowały poprawą wydajności i wydajności. Oczywiście obie tesselatory dziewiątej generacji mogą pracować równolegle. Nawiasem mówiąc, ich pracę ułatwia i przyspiesza osobny bufor. Dzięki temu i szeregowi drobnych ulepszeń Radeon HD 7800 może brutalnie upokorzyć serię HD 6900 podczas teselacji. Dzięki temu w zasadzie udało nam się osiągnąć ten sam poziom z serią NVIDIA GeForce GTX 500, co jest dość dużą sprawą, ponieważ rywal w tej dziedzinie nie zaoszczędził wiele na tranzystorach. W związku z frontendem należy również wspomnieć o procesorze Command, który odpowiada za równoważenie obciążenia i harmonogramowanie.

Każda jednostka obliczeniowa (CU) ma cztery teksturyzatory, więc pełny procesor graficzny Pitcairn może zarządzać odpowiednio 80 teksturatorami i 320 jednostkami Load-Store. Wydaje się, że są to optymalne wartości, pomimo znacznego niepowodzenia w porównaniu z procesorami graficznymi Tahiti. Hierarchia komponentów ignoruje radykalne innowacje i zmiany, ale nie było to naprawdę konieczne.

Ponieważ AMD chciało przede wszystkim zaspokoić potrzeby społeczności graczy dzięki serii Radeon HD 7800, Pitcairn rozpoczął gruntowne oczyszczenie procesora graficznego, ponieważ wydajność w aplikacjach GPGPU nie jest już tutaj istotnym czynnikiem. Rozmiar pamięci podręcznej drugiego poziomu spadł z 2 MB do 512 Kbajtów, a szczytowa moc obliczeniowa spadła z 947 GFLOP/s do 160 GFLOP/s dla podwójnej dokładności. Krok wstecz jest znaczący dla starszego brata, ale już nie dla procesora NVIDIA GK104, ponieważ ma on również podobne parametry techniczne. Niezależnie od tego, GPU jest dobrze zaznajomiony z interfejsami API AMP DirectCompute 11.1, OpenCL 1.2 C++ AMP, więc nie ma się czym martwić. Widzenie dziwniejszych informacji niż zwykle w oficjalnych materiałach marketingowych. Według firmy nadszedł czas na wymianę kontrolerów ATi Radeon HD 5800 na członka AMD Radeon HD 7800. Co prawda dawnej serii nie można już nazwać królem kart graficznych, ale bez względu na to, jak kręcimy i przekręcamy, nawet ta zmiana byłaby dziwnym krokiem. Na papierze istnieje znaczna różnica pod względem bezczynnej konsumpcji, ale marketerzy nieco poślizgnęli się na obu skrajnościach, więc w ostrych warunkach powitałby nas inny obraz. Główną słabością układów Cypress jest jednostka tesselatora, ale obecnie spotyka się ją w kilku grach. Z oczywistych względów nie komentowalibyśmy zalet interfejsu PCI Express 3.0. Na koniec pozostawiono 3D Mark 11. Oczywiście taki wybór mógł być dokonany, ponieważ różnica może być bardziej znacząca. W tym syntetycznym programie pomiarowym możemy mówić o różnicy około 30 procent. Patrząc na cenę nieco ponad 100 tysięcy forintów, jest to prawie przekonujące. Pod względem wydajności w ogóle nie zalecamy przełączania, bez względu na to, jak bardzo tego chce AMD.

Wracając do analizy architektonicznej. Największa niespodzianka pojawiła się w obszarze backendu. Pitcairn zawiera 8 klastrów ROP w taki sam sposób jak Tahiti. Każda z tych „macierzy” zawiera cztery jednostki ROP i 16 samplerów Z, więc liczba pikseli liczona w ciągu jednej sekundy przy częstotliwości roboczej HD 7870 1 GHz rozwinęła się bardzo korzystnie. Interfejs papieru wszedł już do interfejsu pamięci. Cztery 64-bitowe kontrolery pamięci mają łączną pojemność 256 bitów. Domyślny rozmiar pamięci wideo to 2048 MB. Pakiet 4 GB jest również teoretycznie możliwy, ale nie miałby sensu. Silna pojemność backendu może stworzyć całkiem interesujące sytuacje.

Oczywiście Pitcairn obsługuje DirectX 11.1, PCI Express 3.0, Eyefinity 2.0 i Zero-Core. Ta ostatnia procedura nie została zaimplementowana przez NVIDIĘ, choć dzięki technologii ZeroCore, przy wyłączonym wyświetlaczu, cały kontroler graficzny można odłączyć od zasilania i w tej formie nie jest wymagane aktywne chłodzenie. Korzyści są przekonujące: zero hałasu, 3 waty poboru mocy. W wyniku niemal idealnego zbilansowania wskaźniki zużycia dobrze się rozwinęły. W przypadku Radeona HD 7870 limit PowerTune wynosi 190, podczas gdy typowy pobór mocy to 175 watów. Karta jest bezczynna poniżej 10W, a 3W jest również dostępne przez ZeroCore. Można tu również znaleźć oznaczenie GHz Edition, które ma wskazywać, że produkt osiągnął częstotliwość roboczą 1 GHz. Radeon HD 7850 też nie jest wstydem. Maksymalne zapotrzebowanie na moc kontrolera wynosi 150 watów, ale zwykle dochodzi do 130 watów. Ze względu na podobne parametry zużycie na biegu jałowym może być mniej więcej takie samo. 

Z powodu braku czasu w naszych artykułach o Radeonach HD 7970 i HD 7950 pominięto szczegółowo ważny obszar, a jest to PRT (Partially Resonant Textures), czyli sprzętowe wirtualne teksturowanie. Dzisiejsze procesory graficzne mają poważny problem z obsługą dużej ilości tekstur. Gdy gracz przemieszcza się z jednej sekcji toru do drugiej, procesor, karta graficzna i pamięć danych są przechwytywane do ciągłej pracy. Ponieważ trzeba pracować z dużą ilością informacji, łatwo może się zdarzyć, że ładowanie nie będzie płynne – nie muszę wchodzić w szczegóły z Rage. AMD chce zniwelować ten problem cięciami husarskimi. Rozwiązanie jest naprawdę proste, ale świetne. Chodzi o to, aby traktować VRAM karty graficznej jako system pamięci podręcznej tekstur.

Załaduj tekstury, które będą używane wkrótce przed ich zastosowaniem do pamięci wideo, co już rozwiązało problem. Gdy GPU chce wykorzystać dane, może (z oczywistych powodów) uzyskać do nich dostęp z prędkością błyskawicy. W pewnym sensie można to również postrzegać jako rodzaj procesu „strumieniowania” tekstur. W ten sposób PRT dynamicznie ładuje wybrane tekstury, unikając w ten sposób zatorów przepustowości, czyli zapychania przepustowości, nawet w przypadku dużych plików. Niestety silnik graficzny dla danej gry musi być do tego specjalnie przygotowany. Możemy być pewni, że Doom 4 będzie wspierał implementację Partially Resident Textures (PRT). John Carmack prawdopodobnie już nie mógł się doczekać tego momentu z bąbelkowym załamaniem, a biorąc pod uwagę dziwne anomalie graficzne w Rage, przyjęliśmy to z podobnym entuzjazmem.

UVD 3.0 oferuje również akcelerację sprzętową dla treści DivX/Xvid, MPEG-4 Part 2 MVC, a Video Code Engine (VCE) jest odpowiednikiem AMD Quick Sync Video. VCE jest samodzielnym sprzętem i został zaprojektowany tylko w celu przyspieszenia transkodowania wideo H.264. Silnik jest wolniejszy niż procesory cieniujące w procesorze graficznym, ale znacznie bardziej energooszczędny. Użytkownicy mają do dyspozycji dwa tryby. W pierwszym działa tylko VCE, który sam w sobie jest szybszy niż większość procesorów. W takim przypadku nie odczujemy spowolnienia, możemy bez problemu załadować kartę graficzną lub jednostkę centralną. Druga opcja to tryb hybrydowy. Jednostki arytmetyczno-logiczne VCE i GPU wspólnie przeskakują do zadania. To „małżeństwo” ma oczywiście dobry wpływ na szybkość kodowania, ale w takim przypadku nie zdziw się, jeśli twoja ulubiona gra przełączy się w tryb „pokazu slajdów”. Teraz naprawdę dobrze byłoby zobaczyć, do czego ten system jest zdolny w ostrych warunkach, ale bez odpowiedniego wsparcia jest jeszcze dalej.

Jedną z interesujących rzeczy w Eyefinity 2.0 jest to, że umożliwia prowadzenie rozmów konferencyjnych na wielu monitorach z wielościeżkowym dźwiękiem. Oficjalna nazwa procedury to Discrete Digital Multi-Point (DDM) Audio.

Po krótkim wprowadzeniu do architektury płyniemy teraz na inne wody. Od czasu wprowadzenia rodziny Southern Islands firma AMD nieustannie dąży do poprawy jakości obrazu osiąganej w grach. Pierwsza duża aktualizacja dotyczyła kontrolerów z serii Radeon HD 7900. Pojawienie się antyaliasingu SSAA (Super-sampling Anti-Aliasing) w DirectX 10 i DirectX 11 było zdecydowanie radosnym zjawiskiem. W późniejszych dyskach Catalyst algorytm AutoLOD może jeszcze bardziej poprawić jakość grafiki, ale to nie wszystko, ponieważ programiści pracują już nad procesem MLAA 2.0. Nowe rozwiązanie jest znacznie szybsze od poprzednika - co potwierdzają pomiary Tom's Hardware i Anandtech. Kolejną dobrą wiadomością jest to, że (na papierze) można go używać z serii Radeon HD 4000. Ocena jakości obrazu jest subiektywna, ale ogólnie wygląda na to, że udało nam się przejść dalej. Drugi odcinek historii to ulepszony algorytm filtra anizotropowego. To teoretycznie całkowicie eliminuje migotanie, drżenie i inne anomalie, których doświadczyliśmy wcześniej, co brzmi całkiem nieźle – nie wzięlibyśmy za to trucizny. W przeciwnym razie nowy algorytm nie wymaga dodatkowego buforowania, dzięki czemu nie obciąża bardziej zasobów systemu.

Zarówno na drugim, jak i trzecim spojrzeniu musimy powiedzieć, że chip Pitcairn stał się bardzo zrównoważony. Dzięki optymalizacji wielkość i zużycie chipa rozwijały się korzystnie, co praktycznie spowodowało, że Radeon HD 7950 otrzymał najsilniejszą konkurencję w obrębie obudowy. AMD mocno podkopało mniejszą kartę na Tahiti, która prawdopodobnie całkowicie straciła swoją dotychczasową popularność. Wydaje się to interesującym krokiem, ale z perspektywy czasu ma sens, że GK104 stał się naprawdę udanym chipem dla graczy. Inżynierowie po obu stronach przekazali swoją najlepszą wiedzę. Pitcairn pozostawia pole manewru, ponieważ zbudowane na nim karty zapewniają całkiem niezły poziom wydajności, a koszty produkcji są na korzystnym poziomie. Różne warianty GK104 wytwarzają wyższe prędkości, ale przy droższej produkcji. AMD po prostu potrzebowało takiego układu, ponieważ Tahiti tak bardzo przesunęło się w kierunku GPGPU, że już teraz można go pokonać na linii graczy. 

Numeracja produktów firmy ewoluowała teraz nieco dziwnie. Seria Radeon HD 7800 wydaje się być zdecydowanym ulepszeniem w stosunku do HD 6800, czyniąc HD 7870 i HD 7950 praktycznie jedną ligą. Z drugiej strony Radeon HD 7700 nie jest wielkim hitem pod względem wydajności w porównaniu z serią HD 6700, chociaż ta ostatnia jest tylko wynikiem zmiany nazwy. W praktyce prawie dwuipółletnia karta graficzna Juniper jest zaledwie o 20% lepsza od Zielonego Przylądka, co, jak przyznajemy, wcale nie jest przekonującym krokiem naprzód.