Видеоускоритель AMD Radeon R9 Fury

Облегченный заместитель флагмана AMD с поддержкой HBM


Содержание


Представляем базовый детальный материал с исследованием AMD Radeon R9 Fury.

Объект исследования: Ускоритель трехмерной графики (видеокарта) Asus Radeon R9 Fury Strix 4096 МБ 4096-битной HBM PCI-E

Сведения о разработчике: Компания ATI Technologies (торговая марка ATI) основана в 1985 году в Канаде как Array Technology Inc. В том же году была переименована в ATI Technologies. Штаб-квартира в г. Маркхам (Торонто). C 1987 года компания сконцентрировалась на выпуске графических решений для ПК. Начиная с 2000 года основным брендом графических решений ATI становится Radeon, под которым выпускаются GPU как для настольных ПК, так и для ноутбуков. В 2006 году компанию ATI Technologies покупает компания AMD, в которой образуется подразделение AMD Graphics Products Group (AMD GPG). C 2010 года AMD отказывается от бренда ATI, оставив лишь Radeon. Штаб-квартира AMD в Саннивейл (Калифорния), а у AMD GPG остается главным офисом бывший офис AMD в Маркхаме (Канада). Своего производства нет. Общая численность сотрудников AMD GPG (включая региональные офисы) около 2000 человек.

Часть 1: Теория и архитектура

Не так давно мы рассматривали Radeon R9 Fury X — новейшую топовую видеокарту AMD, основанную на совершенно новом графическом процессоре Fiji и отличающуюся максимальной производительностью. Эта модель позволила компании вернуться в рыночную борьбу в самом верхнем ценовом диапазоне — на равных с лучшей по скорости моделью Geforce GTX 980 Ti компании Nvidia, имеющей точно такую же рекомендованную цену. С выходом Radeon R9 Fury X на рынок, компания AMD создала основу для элитной подсерии в линейке своих графических решений с собственным именем и повышенной ценой.

Самым интересным нововведением графического процессора Fiji стало использование совершенно нового типа памяти High Bandwidth Memory (HBM) — впервые в индустрии. Эта память дала Radeon R9 Fury X рекордную пропускную способность памяти (ПСП), а также некоторые другие улучшения в виде лучшей энергоэффективности, а также меньшего физического размера (об этом мы еще поговорим в грядущем обзоре модели Radeon R9 Fury Nano, которая грозит стать чуть ли не самой интересной в семействе).

Топовая модель Fury X получила еще и мощнейшую систему водяного охлаждения, которая стала стандартной для этой весьма неплохой видеокарты, но все же она является чуть более дорогой, чем могут себе позволить многие из энтузиастов компьютерных игр, да и требования к видеосистеме у них разные. Именно поэтому, вместе с Fury X, компания AMD анонсировала уже упомянутую модель Fury Nano, отличающуюся меньшими размерами и «аппетитами», а также просто Fury — хоть и видеокарту также из топовой линейки, но отличающуюся воздушным охлаждением, чуть меньшей мощностью и ценой. Ее мы сегодня и рассмотрим.

Radeon R9 Fury является весьма интересной видеокартой в своем классе и довольно сильно отличается от топовой модели Fury X. Причем, с точки зрения производительности разница между ними будет не так уж велика — графический процессор Fiji хоть и был урезан, но не так сильно, как цена Fury. Зато конструктивно Fury очень сильно отличается от Fury X, так как печатные платы и системы охлаждений для младшей модели разрабатываются партнерами AMD самостоятельно. Во всем остальном обе вышедшие на данный момент платы на базе чипа Fiji не отличаются по функциональности друг от друга.

Основой модели Radeon R9 Fury является немного урезанное по скорости графическое ядро Fiji, имеющее архитектуру GCN 1.2 и во многих деталях схожее с некоторыми из ранее вышедших решений компании AMD. И перед прочтением теоретической части статьи будет желательно ознакомиться с нашими предыдущими материалами по видеокартам прошлых поколений:

Графический ускоритель Radeon R9 Fury
Кодовое имя«Fiji»
Технология производства28 нм
Количество транзисторов8,9 млрд.
АрхитектураУнифицированная, с массивом общих процессоров для потоковой обработки многочисленных видов данных: вершин, пикселей и др.
Аппаратная поддержка DirectXУровень возможностей Feature Level 12_0 и шейдерной модели Shader Model 5.0
Шина памяти4096-битная: восемь контроллеров памяти с поддержкой стандарта High Bandwidth Memory
Частота графического процессора, МГц1000
Вычислительные блоки56 (из 64 в чипе) вычислительных блоков GCN, включающих 224 (из 256) SIMD-ядер, состоящих в общем из 3584 (из 4096) ALU для расчетов с плавающей запятой (поддерживаются целочисленные и плавающие форматы, с точностью FP32 и FP64)
Блоки текстурирования224 (из 256) текстурных блока, с поддержкой трилинейной и анизотропной фильтрации для всех текстурных форматов
Блоки растеризации (ROP)64 блока ROP с поддержкой режимов сглаживания с возможностью программируемой выборки более чем 16 сэмплов на пиксель, в том числе при FP16- или FP32-формате буфера кадра. Пиковая производительность до 64 отсчетов за такт, а в режиме без цвета (Z only) — 256 отсчетов за такт
Поддержка мониторовИнтегрированная поддержка до шести мониторов, подключенных по интерфейсам DVI, HDMI и DisplayPort


Спецификации видеокарты Radeon R9 Fury
Частота ядра, МГц1000
Количество универсальных процессоров3584
Количество текстурных блоков224
Количество блоков блендинга64
Эффективная частота памяти, МГц1000 (2×500)
Тип памятиHBM 4096-бит
Объем памяти, ГБ4
Пропускная способность памяти, ГБ/с512
Вычислительная производительность (FP32), Терафлопс7,2
Теоретическая максимальная скорость закраски, Гигапикселей/с64,0
Теоретическая скорость выборки текстур, Гигатекселей/с224,0
ШинаPCI Express 3.0
Разъемыодин HDMI 1.4a и три DisplayPort 1.2a
Типичное энергопотребление, Вт275
Дополнительное питаниеДва 8-контактных разъема
Число слотов, занимаемых в системном корпусе2
Рекомендуемая ценадля рынка США — $549

Как мы писали выше, в начале лета компания AMD анонсировала новое подсемейство элитных видеокарт Fury, номинально входящих в линейку Radeon 300. Топовое решение подсемейства с водяным охлаждением получило наименование Fury X («экстремальное»), а вот обычная «воздушная» модель стала просто Fury. Radeon R9 Fury заняла свое положение в верхней части продуктовой линейки компании AMD, на ступень ниже Fury X.

Radeon R9 Fury имеет рекомендованную цену в $549, то есть, на сотню долларов меньше, чем у Fury X. Такое решение ставит новую модель AMD между двумя видеокартами конкурирующей компании Nvidia: Geforce GTX 980 Ti и GTX 980, но ближе по позиционированию к новинке именно младшая модель Geforce GTX 980 с официальной рекомендованной ценой на североамериканском рынке в $499.

Получается, что анонсированная недавно Radeon R9 Fury чуть дороже своего ближайшего конкурента, но должна обеспечить производительность несколько выше, по сравнению с Geforce GTX 980. Впрочем, новинку AMD можно сравнивать и с фабрично разогнанными вариантами этой платы Nvidia, ведь партнеры этой компании выпустили несколько таких вариантов GTX 980, которые как раз имеют цену близкую к $650.

Как мы уже упоминали, самым спорным решением в характеристиках всех моделей Fury является наличие лишь 4 ГБ видеопамяти, которых хоть пока и хватает даже для высоких разрешений при максимальных настройках качества, но в ряде современных игр при 4K-разрешении и включении полноэкранного сглаживания с высокими настройками качества требуется еще больший объем. Первое поколение HBM-памяти просто не позволяет сделать плату с 8 ГБ такой памяти. Впрочем, для цены $550 такой объем более-менее оправдан, так как ближайший конкурент в виде Geforce GTX 980 с GDDR5-памятью имеет такой же объем видеопамяти.

Сама по себе видеокарта Radeon R9 Fury уже не столь компактна по размеру, как Fury X, она соответствует габаритам типичных карт верхнего ценового диапазона с воздушным охлаждением, так что сама по себе память стандарта HBM не позволяет уменьшить физические размеры видеокарты, даже несмотря на меньшее число компонентов на плате, в том числе и в схеме питания. Применение очень мощного GPU с чипами HBM на нем приводит к необходимости эффективного охлаждения при помощи воздушного кулера немаленького размера, чаще всего с тремя крупными вентиляторами.

Интересно, что показатель типичной потребляемой энергии (Typical Board Power) для Radeon R9 Fury остался ровно таким же, как и в случае Fury X — 275 Вт. По идее, Fury должен был получить некоторое снижение потребления, так как часть функциональных блоков GPU в нем отключена, а остальное работает на слегка сниженной частоте. Вероятно, так получается потому, что для видеокарт с урезанным GPU используются чипы с худшими разгонными характеристиками, да еще и работающие в условиях более высокой температуры, что приводит к большим потерям энергии и худшей энергоэффективности в целом.

В отличие от модели Fury X, имеющей референсный дизайн, единый для всех производителей и отличающийся компактными размерами и системой водяного охлаждения, «простая» Fury даже не имеет полноценного референсного дизайна. Партнеры компании занимаются этим самостоятельно, и печатные платы для Fury имеют традиционный для топовых видеокарт размер и мощное воздушное охлаждение. Вероятно, именно поэтому обозреватели получили сэмплы Radeon R9 Fury не столь оперативно, как в случае референсных карт, да и в продажу эта модель поступила позже официального анонса — хотя он состоялся 10 июля, дата начала продаж обозначена как 14 июля, но с тех пор на рынке появились лишь крайне ограниченные объемы, как и в случае старшей модели.

Первыми компаниями, которым было позволено выпустить новинку, стали самые солидные партнеры AMD в виде компаний Sapphire и Asus. Компания Sapphire выпустила сразу пару решений: модель с референсными частотами и фабрично разогнанную видеокарту на основе печатной платы AMD и кулера собственного дизайна Tri-X.

Этот кулер оснащен умной системой управления частотой вращения вентиляторов, которая обеспечивает максимальную производительность при целевой температуре в 75 градусов. Эффективная система охлаждения обеспечивает уровень шума менее 25 дБ при частоте вращения вентиляторов 1200 об/мин, а при низкой нагрузке на графический процессор, когда температура GPU не превышает 50 градусов, они и вовсе останавливаются.

Компания Asus решила выпустить полностью собственный вариант печатной платы, снабдив его фирменным кулером DirectCu III — модель Asus Strix Radeon R9 Fury, которая также имеет три эффективных вентилятора в системе охлаждения. Со временем, возможность выпуска видеокарт модели Radeon R9 Fury получат и другие производители.

Архитектурные и функциональные особенности

Так как модель Radeon R9 Fury основана на том же графическом процессоре Fiji, который мы уже рассматривали в обзоре Radeon R9 Fury X, то многие данные можно узнать из соответствующего материала, в том числе: архитектурные особенности, краткий обзор памяти стандарта HBM, новые программные возможности, включающие продвинутую поддержку DirectX 12 и многое другое. Также полезно прочитать и материал о давно известной архитектуре Graphics Core Next (GCN), которая лежит в основе всех современных решений компании AMD.

Хотя в графическом процессоре Fiji были сделаны некоторые изменения по сравнению с прошлогодним Tonga, он относится к третьему поколению GCN — его можно условно назвать версией 1.2. Новый топовый графический процессор включает в себя все доработки GCN 1.2, в том числе улучшенную производительность обработки геометрии и тесселяции, новые методы сжатия данных без потерь в кадровом буфере, некоторые мультимедийные 16-битные инструкции, а также увеличенный объем кэш-памяти второго уровня до 2 МБ. С точки зрения вычислительных возможностей, новый GPU получил улучшенное планирование и распределение задач и несколько новых инструкций для параллельной обработки данных — обо всем этом подробно написано в обзоре Radeon R9 Fury X.

Схематично графический процессор Fiji схож с Hawaii, вышедшем в далеком 2013 году — оба GPU разделены на четыре шейдерных движка Shader Engine, каждый из которых имеет свой собственный процессор для обработки геометрических данных и растеризатор, а также по четыре укрупненных блока ROP, способных обработать по 16 пикселей за такт (всего получается 64 блока ROP в каждом из этих чипов). GPU имеет единый командный процессор и восемь движков асинхронных вычислений Asynchronous Compute Engine, которые были модифицированы с учетом изменений в GCN 1.2.

Но в Fury применяется усеченный вариант видеочипа, и из спецификаций Radeon R9 Fury видно, насколько сильно был урезан графический процессор Fiji относительно его полноценного варианта в Fury X. AMD сделала типичную для чуть менее дорогих топовых видеокарт модификацию, заблокировав аппаратно часть исполнительных блоков, а также чуть-чуть снизив тактовую частоту GPU — это позволяет использовать в деле бракованные процессоры, не подошедшие для производства Fury X — с частично неработоспособными потоковыми процессорами или обладающие несколько худшими возможностями по работе на высокой частоте. Рассмотрим схему модификации чипа Fiji для модели Radeon R9 Fury:

В состав графического процессора Fiji, который установлен на Radeon R9 Fury, входит 56 рабочих вычислительных блоков Compute Unit (CU) из 64 физически существующих в GPU. То есть, общее число потоковых процессоров в этой модели снижено с 4096 до 3584. Вместе с количеством ALU уменьшилось и число текстурных блоков, так как они находятся в составе блоков CU в количестве 4 штук на каждый. Соответственно, в Fury осталось 224 из 256 имеющихся физически блоков TMU.

Традиционно для решений AMD, не были тронуты другие блоки графического процессора, поэтому количество геометрических блоков и блоков ROP не было снижено. Как остались ровно такими же характеристики подсистемы памяти, включая и объем кэш-памяти. Обе вышедшие на данный момент видеокарты на основе чипа Fiji имеют по 4 ГБ памяти стандарта HBM, присоединенной прямо к GPU при помощи 4096-битной шины памяти. Похоже, что именно сравнительно малый объем видеопамяти для топовых решений не позволяет урезать младшие решения еще и по характеристикам HBM — было бы странно иметь столь дорогую плату с меньшим объемом памяти.

Естественно, не обошлось без снижения тактовой частоты GPU, но в случае модели Radeon R9 Fury она снизилась несущественно — всего лишь с 1050 до 1000 МГц, то есть всего на 5% меньше, чем у топовой модели Fury X. А вот частоту видеопамяти не тронули, она составляет все те же 500(1000) МГц, что и в случае Fury X — то есть, по ПСП никакой разницы между этой парой моделей нет.

Во всем остальном, чип Fiji точно такой же, что и в Fury X, он оснащен памятью стандарта HBM, имеет улучшенные блоки обработки видеоданных и т. д. В частности, блок декодирования Unified Video Decoder умеет аппаратно ускорять декодирование видеоданных в формате H.265 (HEVC), и чип Fiji стал первым дискретным GPU с такими возможностями. Среди других достоинств Fiji отметим поддержку технологий TrueAudio, LiquidVR, Mantle, Eyefinity и FreeSync, о которых мы неоднократно писали в своих статьях.

Краткая теоретическая оценка производительности

Как всегда, чтобы сделать краткую предварительную оценку производительности нового решения, мы рассмотрим теоретические параметры и собственные результаты тестов этой компании. Имея большое количество потоковых вычислительных ядер и быстрейшую память стандарта High Bandwidth Memory на борту, модель Radeon R9 Fury явно является типичным представителем верхнего ценового диапазона игровых видеокарт, предназначенным для игры в самых высоких разрешениях при максимальных настройках качества.

Исходя из теоретических показателей, разница в производительности между Fury и Fury X составляет до 20% (3584 ALU, работающие на частоте 1000 МГц медленнее, чем 4096 на 1050 МГц). То есть, если производительность рендеринга зависит именно от скорости ALU или TMU, то Fury будет медленнее примерно настолько. А вот если производительность в 3D-задаче будет ограничена пропускной способностью памяти, тогда Fury вовсе не отстанет от Fury X, имея те же 512 ГБ/с. Ну и если скорость рендеринга упрется в возможности геометрических блоков или филлрейт (блоки ROP), то разница в скорости не должна превысить 5%. В реальных же играх разница между Fury и Fury X должна быть где-то 7-10% — где-то между 0% и 20%.

Так как новая топовая видеокарта Radeon R9 Fury предназначена для энтузиастов и имеет очень высокую производительность, неудивительно, что AMD сравнивает новинку по скорости с конкурентом в самом высоком разрешении — 4K (3840×2160 пикселей). На следующей диаграмме данной компании мы видим сравнение Radeon R9 Fury с главным соперником в лице Geforce GTX 980 в некоторых популярных играх при условии рендеринга в 4K-разрешении с максимальным качеством, но без включения полноэкранного сглаживания:

Отказ от полноэкранного сглаживания понятен — в таких условиях нехватка объема в 4 ГБ видеопамяти при разрешении рендеринга 4K стала бы весьма заметной, и для Radeon R9 Fury и для конкурента. Если же сглаживание не включать, то новинка компании AMD по их же собственным данным оказывается заметно быстрее Geforce GTX 980 в подобных условиях при высоких настройках качества. Для начала неплохо, ну а что получилось в играх у нас — узнаете в третьей части нашего материала.

Выводы по теоретической части

Подводя итоги теоретической части обзора, в первую очередь нужно отметить, что новинка не должна сильно отстать от Radeon R9 Fury X с точки зрения производительности — оцениваем предположительную разницу в скорости двух топовых моделей около 7-10%. И так как графический процессор Fiji имеет очень много блоков ALU и TMU, большая часть разницы в производительности будет результатом не урезанного по функциональным блокам GPU, а из-за разницы в тактовых частотах между Radeon R9 Fury и Fury X.

При столь небольших отличиях в производительности и меньшей на $100 цене, «воздушная» модель Fury становится даже более выгодной видеокартой для приобретения, по сравнению с «водяной» Fury X, если речь идет о топовом ценовом диапазоне, разумеется. Впрочем, если еще учитывать решения конкурента, то однозначный вывод по теоретическим цифрам сделать сложно, нужно подождать подробного сравнения нового Radeon и пары топовых Geforce в играх.

Если Radeon R9 Fury X соперничает с Geforce GTX 980 Ti с переменным успехом, то Fury нужно победить уже куда более слабую GTX 980, хотя и имеющую более низкую рекомендованную цену. Да и объем видеопамяти у этих моделей одинаковый, что играет на руку новинке компании AMD, нивелируя ограничение HBM первого поколения. В любом случае, для успеха на рынке Fury должна быть быстрее GTX 980 настолько, чтобы покрывалась разница в цене между этими моделями. По соотношению цены и производительности, новинка должна быть близка к GTX 980.

То есть, с рыночной точки зрения все неплохо, Fury является сильным конкурентом для соответствующего решения Nvidia. А вот с технической у Fiji есть явный недостаток в виде заметно худшей энергоэффективности, ведь мы сравниваем уже не с GTX 980 Ti, основанной на чипе GM200, а с GTX 980 на базе GM204. И в этом решение калифорнийцев ощутимо лучше, ведь Geforce GTX 980 лишь чуть медленнее Radeon R9 Fury, но при этом она потребляет заметно меньше энергии. Если исходить из заявленных цифр типичного энергопотребления, разница между ними по этому показателю более чем полуторакратная (275 Вт против 165 Вт)! Соответственно, решение AMD при прочих равных будет проигрывать и по шумности системы охлаждения. Правда, на вышедшие видеокарты модели Radeon R9 Fury компаний Asus и Sapphire установлены весьма эффективные воздушные кулеры, которые не должны сильно шуметь.

Перед тем, как перейти к синтетическим тестам, упомянем и другие анонсированные и/или ожидаемые видеокарты линейки Radeon R9 Fury: R9 Fury Nano и двухчиповую R9 Fury, как бы она ни называлась в будущем. Первая модель была анонсирована вместе с остальными и интересна тем, что предназначена для ПК форм-фактора Mini-ITX и потребляет до 175 Ватт по одному 8-контактному разъему питания. А вот о второй еще ничего публично не говорили, но вероятность ее появления весьма высока. И если двухчиповый вариант на паре Fiji выйдет, то он будет решением с экстремальной производительностью и наверняка еще более мощной системой водяного охлаждения по сравнению с Fury X.

Итак, познакомившись с характеристиками и теоретическими данными о новой видеокарте модели Radeon R9 Fury, мы переходим к следующей части нашей статьи, которая традиционно посвящена исследованию скорости рендеринга новой видеокарты AMD в наборе синтетических тестов. В продолжении нашего материала мы сравним производительность новинки AMD из верхнего ценового сегмента с другими платами этой компании, а также со скоростью пары конкурирующих видеокарт Nvidia.



Средняя текущая цена (количество предложений) в московской рознице:
Рассматриваемые карты Конкуренты
R9 Fury — $546 (на 22.07.16) R9 Fury X — $706 (на 22.07.16)
R9 Fury — $546 (на 22.07.16) GTX 980 Ti — $611 (на 22.07.16)
R9 Fury — $546 (на 22.07.16) GTX 980 — $500 (на 22.07.16)
Asus R9 Fury Strix — Н/Д(0) R9 Fury — $546 (на 22.07.16)


Благодарим компанию AMD Russia
и лично Кирилла Погорелова
за предоставленную на тестирование видеокарту

Блок питания Thermaltake DPS G 1050W для тестового стенда предоставлены компанией Thermaltake

Корпус Corsair Obsidian 800D Full Tower для тестового стенда предоставлен компанией Corsair

Модули памяти Corsair Vengeance CMZ16GX3M4X1600C9 для тестового стенда предоставлены компанией Corsair

Corsair Hydro SeriesT H100i CPU Cooler для тестового стенда предоставлен компанией Corsair

Монитор Dell UltraSharp U3011 для тестовых стендов предоставлен компанией Юлмарт

Системная плата MSI X79A-GD45(8D) для тестового стенда предоставлена компанией MSI

Жесткий диск Seagate Barracuda 7200.14 3 ТБ для тестового стенда предоставлен компанией Seagate

2 накопителя SSD Corsair Neutron SeriesT 120 ГБ для тестового стенда предоставлены компанией Corsair




Дополнительно

Нашли ошибку на сайте? Выделите текст и нажмите Shift+Enter

Код для блога бета

Выделите HTML-код в поле, скопируйте его в буфер и вставьте в свой блог.