Красные идут! Обзор и тестирование видеокарты Radeon HD 7995

После анонса GeForce GTX 680 компания NVIDIA сумела вновь перехватить инициативу в сегменте графических адаптеров верхнего ценового диапазона. Было очевидно, что AMD попытается отнять у конкурента желтую майку лидера, причем потребуется не просто номинальное превосходство над GeForce GTX 680, полученное с помощью разогнанных версий Tahiti, а уверенная и явная победа. Для решения этой задачи AMD уже неоднократно использовала двухпроцессорные видеокарты.

Так произошло и на этот раз, правда, AMD сумела припрятать несколько козырей в рукаве, и новый флагман – Radeon HD 7995, основан на новых GPU с архитектурой, ранее не встречавшейся в других представителях линейки Radeon HD 7000.

Новая архитектура AMD базируется на старых наработках компании – VLIW4 и GCN, каждая из которых обладает своими преимуществами и недостатками. VLIW4, дебютировавшая более года назад, обеспечивает высокую плотность упаковки вычислительных устройств, но при этом она недостаточно гибка для ряда современных алгоритмов вычислений. GCN, напротив, ориентирована на GPGPU вычисления, но расплатой стало уменьшение плотности упаковки и снижение эффективности на транзистор в игровых приложениях.

AMD, по всей видимости, решила использовать сильные стороны своих архитектур, скомпоновав их в один (!) графический процессор HGA (Hybrid Graphic Architecture). Гибридная графическая архитектура, как назвала её AMD, несмотря на громкое название, не является чем-то средним между VLIW4 и GCN. Скорее это совмещение вычислительных устройств обоих типов на одном кристалле, что позволяет одновременно повысить плотность упаковки вычислительных устройств и сохранить возможность эффективно справляться со сложными вычислениями.

За распределение вычислительных потоков на разные типа исполнительных устройств отвечает специальный планировщик – «SMART Sheduler». Он анализирует поступающие команды, и при помощи специальных алгоритмов, а также прямых инструкций драйвера, определяет, на каком типе вычислительных устройств исполнение данных инструкций будет оптимальным.

Первым представителем гибридной архитектуры стал GPU с кодовым именем «Galapagos» (Галапагосские острова), продолжающий традицию AMD называть свои графические решения именами различных островов. Примечателен тот факт, что данный архипелаг расположен практически на экваторе, между южным и северным полушариями, что символизирует золотую середину. Ведь графические процессоры на архитектуре VLIW назывались в честь островов северного полушария, а GCN – южного.

Ещё одним козырем AMD стала новая Multi-GPU технология. Как известно, до сих пор все мультипроцессорные решения, включая CrossFireX и Х2 карты, базировались на программных алгоритмах чередования кадров. Для операционной системы такие связки представлялись набором из нескольких графических адаптеров, и распределением нагрузки между ними занимался уже драйвер. Разумеется, это влекло за собой целый ряд проблем, начиная с сильной зависимости от поддержки драйвером конкретной игры, и заканчивая нерациональным дублированием ресурсов, в частности видеопамяти.

Решить эту проблему призвана ещё одна новая технология AMD, позволяющая объединять два и более GPU в один логический, суммируя их вычислительные возможности и пропускную способность видеопамяти.

Это стало возможным, благодаря выносу коммутационных линий за пределы ядра. Теперь графические процессоры «общаются» между собой не через коммутатор PCI Express, а напрямую, что позволяет, к примеру, текстурным блокам одного GPU запрашивать данные из памяти второго, минуя различные коммутаторы или преобразователи интерфейса. К сожалению, высокие требования к качеству сигнала между видеопроцессорами не позволяют располагать кристаллы далеко друг от друга. Максимальное расстояние составляет всего несколько сантиметров, что всё же дает возможность разместить GPU на одной плате, а вот использовать данное новшество для объединения двух разных плат, к сожалению, не получится.

Новое флагманское решение AMD несет на борту два графических процессора, но в перспективе допускается размещение на плате трех или четырех таких GPU. Как всегда, все упирается в вопрос компоновки такого количества элементов на одной печатной плате и их охлаждение.

Ещё одним интересным нововведением стал отказ от встроенного контроллера PCI Express. Поскольку графические процессоры общаются через внутренний высокоскоростной интерфейс, AMD решила сделать отдельный коммутатор, который и будет соединять этот интерфейс с шиной PCI Express. Кроме того, расположив его посередине, инженеры сумели увеличить расстояние между видеопроцессорами, что позволило сделать систему охлаждения более эффективной.

А теперь самое время познакомиться с характеристиками нового флагмана.

Видеокарта GeForce GTX 680 Radeon HD 7970 Radeon HD 7995 Графический процессор GK104 Tahiti XT Galapagos Техпроцесс, нм 28 (low-k) 28 (low-k) 28 (low-k) Площадь кристалла, мм 2 294 365 350 Число транзисторов, млн 3540 4313 4632 х 2 Частота графического процессора, МГц 1006 925 725 Число потоковых процессоров, шт. 1536 2048 (1536 + 1536) х2 Число текстурных блоков, шт. 128 128 96x2 Число блоков растровых операций (ROPs), шт. 32 32 32x2 Поддержка версии Pixel Shaders / Vertex Shaders 5.0 / 5.0 5.0 / 5.0 5.0 / 5.0 Разрядность шины обмена с памятью, бит 256 384 256x2 Частота видеопамяти, МГц 6000 5500 5000 Объем памяти, Мбайт 2048 3072 2048х2 Полоса пропускания видеопамяти, Гбайт/с 192.26 264.0 160.0 х 2 Максимальная потребляемая мощность, Вт 250 195 320 Интерфейс PCI-Express x16 (v3.0) PCI-Express x16 (v3.0) PCI-Express x16 (v3.0) Рекомендованная стоимость, долларов США 499 549 749

Как можно видеть, исходя из характеристик, прирост производительности по сравнению с конкурентами должен быть очень впечатляющим, даже несмотря на низкую частоту работы GPU. Последнее, скорее всего, связано с необходимостью вписать видеокарту в разумные рамки энергопотребления. Что интересно, благодаря применению комбинированной архитектуры, AMD смогла уместить в одном графическом процессоре больше транзисторов и вычислительных блоков на меньшей площади.

Присланный на тест графический адаптер является инженерным экземпляром, вследствие чего ни коробки, ни комплекта поставки к нему не прилагалось. Закончив с архитектурой, перейдем к непосредственному рассмотрению нового лидера «красных».

Видеокарта с установленной системой охлаждения выглядит следующим образом:

Интересно, что в кои-то веки AMD для карты эталонного дизайна использует систему охлаждения не турбинного вида. Видимо, это связано с необходимостью отвода большого количества тепла. А может быть, и просто экономят, дабы в отсутствии конкурента сорвать наибольший куш. Хотя карту за $749 подобное, конечно, не красит.

С обратной стороны:

Не слишком приятно на решении такой стоимости видеть крепление радиаторов системы охлаждения без прижимных пластин. В остальном, обратная сторона печатной платы ничем интересным не выделяется, можно отметить лишь расположенные на ней микросхемы памяти, суммарно составляющие половину от общего объема.

Набор внешних интерфейсов состоит из пары портов DVI, пары DP и одного порта HDMI. Потенциальным покупателям таких карт могла бы пригодиться возможность использования AMD Eyefinity с шестью мониторами, но, видимо, не судьба. Кроме упомянутого момента, особых претензий нет.

Карта является Multi-GPU решением, при этом системе она представляется как Single-GPU продукт, однако, несмотря на это видеокарта не лишена и привычного CrossFireX разъёма:

В современных реалиях режим CrossFireX для карты нужен, наверное, не сильно, она и так претендует на звание «самой из самых». Но любителям бить рекорды 3DMark безусловно пригодится. .

Пришло время взглянуть на графический адаптер без системы охлаждения:

Действительно, выглядит впечатляюще. Два графических процессора сближены довольно сильно, такова цена соблюдения требований архитектуры, необходимых для высокоскоростного обмена данными между «половинками» карт и для обеспечения возможности использования каждым GPU всей памяти карты.

Маркировка графических процессоров какой-либо внятной информации не несёт, разве что становится понятно, что для тестирования был предоставлен инженерный образец. Собственно, на это намекает и надпись внизу видеокарты «Ver 0.1», свидетельствующая о ещё «сырой» плате. А вот микросхема-коммутатор промаркирована нормально, видимо, выпустили его раньше, чем GPU:

Произведён коммутатор на первой неделе 2012-го года, то есть совсем недавно.

Четыре гигабайта памяти, по два для каждого графического процессора, набраны шестнадцатью микросхемами Hynix H5GQ2H24MFR.

Память рассчитана на функционирование с эффективной частотой 5000 МГц при напряжении питания 1.5/1.35 В. В случае с HD 7995 на такой частоте микросхемы и работают, ровно 5000 МГц. По итогам замеров напряжение на памяти составило примерно 1.48 В.

Видеокарта запитывается через два восьмиконтактных разъёма:

Ожидать чего-либо иного от продукта с заявленным энергопотреблением 320 Вт было бы глупо.

Преобразователи питания обеих GPU построены по четырёхфазной схеме:

В качестве ШИМ-контроллеров используются Chil CHL8214, а вместо привычных драйверов и цепей Mosfet применены микросхемы DrMOS Texas Instruments 59901M.

Несмотря на то, что память можно считать как бы общей для обоих графических процессоров, используются всё же два преобразователя питания, по одному на каждые восемь микросхем. К слову, преобразователи питания двухфазные:

В качестве ШИМ-контроллеров установлены uP6212, вместо привычных драйверов и цепей Mosfet снова можно встретить всё те же микросхемы DrMOS Texas Instruments 59901M, что и в преобразователях питания графических процессоров.

Элемент Напряжение GPU1 Простой 0.850 Нагрузка 0.973-0.975 GPU2 Простой 0.849 Нагрузка 0.973-0.975 Memory1 Простой 1.482 Нагрузка 1.480 Memory2 Простой 1.482 Нагрузка 1.480

По итогам замера напряжений можно видеть, насколько сложно было сделать двухпроцессорную карту, и чем пришлось пожертвовать. Низкие частоты GPU и напряжение питания ниже вольта свидетельствуют о горячем нраве новых графических ядер и высоких токах утечки.