AMD Radeon HD 7870

Pешение среднего уровня в 3D-графике на архитектуре GCN


Содержание

Что такое Питкэрн (Pitcairn)? — Это затерянные в Тихом океане пять мелких островов, только один из которых по сути обитаем. Там живут не полинезийцы, не еще какие островитяне, а самые обыкновенные британцы, и острова входят в состав Британских территорий, хоть и имеют свое самоуправление. Это самая маленькая страна в мире с численностью населения в 60 человек. При этом у них есть даже свой муниципальный парламент. Все по демократии.

Почему мы об этом заговорили? — Спросите у AMD, почему они дали такое название своему новому чипу :-). В следующий раз им следует выбирать более короткие и звучные названия, а то если дадут имя типа исландского вулкана, маркетологи его и не выговорят на внутренних презентациях :-).

И на этой ноте мы перейдем к 3D-графике. Не так давно мы рассмотрели младшее семейство нового поколения, Radeon HD 77xx, имеющее в своей основе новую архитектуру GCN, и вот настала пора появления на свет середнячков — Radeon HD 78xx, которые порадуют пользователей, рассчитывающих потратить на новый ускоритель от 250 до 320 долларов США. Разумеется, новое решение AMD и по своим характеристикам находится как бы между HD 79хх и HD 77хх. А детали — ниже.

Часть 1: Теория и архитектура

Ну вот и подошло время выпуска на рынок средних по цене решений в новейшем семействе AMD Radeon HD 7000. После выхода самых первых решений новой линейки Radeon HD 7900, являющихся топовыми, через некоторое время вышли и самые дешёвые модели той же серии, основанные на чипе Cape Verde (Radeon HD 7700). И вот теперь настала очередь третьей волны, завершающей выход семейства Southern Islands на рынок — в виде двух моделей серии Radeon HD 7800. Примерно так это выглядит на временно́й диаграмме:

Чуть раньше среднеценовых решений вышла самая бюджетная парочка Radeon HD 7700, что было не совсем обычно, но ничего не изменило по сути. Но эти решения предназначены для самых экономных пользователей, а вот Radeon HD 7800 являются более интересными для требовательных (но не самых-самых энтузиастов) игроков. Новые видеоплаты также основаны на той же самой архитектуре Graphics Core Next (GCN) и функционально полностью идентичны Tahiti, но с уменьшенным количеством большинства исполнительных блоков и со сниженной производительностью. Ну и размеры и сложность чипов отличается значительно, конечно же, вместе с позиционированием на рынке:

Если на самые недорогие решения возлагается наибольшая финансовая надежда, а топовые карты нужны больше для поддержания имиджа производителя одних из лучших решений, то представленная линейка Radeon HD 7800 больше всего подходит для модернизации игровых систем, основанных на мощных, но уже устаревших решениях, вроде Radeon HD 5850 или HD 5870.

Именно указанная видеокарта стала одной из самых успешных на рынке пару лет назад. По данным на конец 2011 года, Radeon HD 5870 является одной из наиболее популярных DX11-карт с ценой от $200 — доля этой видеокарты компании AMD среди таких решений составила 27%, что довольно неплохо.

Планка в $200 — тот нижний предел, с которого начинаются по-настоящему игровые видеокарты. Нет, дешёвые модели вроде Radeon HD 7770 тоже имеют смысл и вполне играбельны в большинстве случаев, но они всё же предназначены для нетребовательных игроков. Хотя все GPU семейства имеют ту же архитектуру, что и более дорогие чипы, поддерживают все их возможности и обеспечивают сравнительно высокую производительность в современных играх, для серьёзных игроков этого явно мало.

Для них отлично подойдёт семейство Radeon HD 7800. Такие платы уже не слишком дешевы, чтобы быть очень массовыми, но относительно недороги, по сравнению с топовыми решениями и при этом предлагают вполне достаточный уровень производительности. Как всегда, основным вопросом, интересующим потенциальных покупателей таких решений, является степень «урезания» как самого GPU, так и возможные изменения в подсистеме питания и снижение частот, по сравнению с верхней линейкой Radeon HD 7900, и мы сегодня всё это подробно рассмотрим.

Выпуском линейки Radeon HD 7800 компания AMD завершила выход нового семейства Southern Islands на рынок. Похоже, что проблемы в освоении технологического процесса 28 нм на фабриках TSMC постепенно устраняются, и компания AMD выпускает вот уже третью часть решений из новой линейки. Пока что настоящей рыночной экспансии новых видеокарт мешают сравнительно низкие объёмы производства чипов по новому техпроцессу на TSMC, но уж по сравнению со своим единственным конкурентом AMD всегда впереди по внедрению новых технологий производства. Вот они уже и выпустили потихоньку всю новую линейку, ещё до анонса первой 28-нанометровой видеокарты компании Nvidia.

Итак, на днях было анонсировано ещё одно подсемейство видеокарт на новых GPU из серии Radeon HD 7000. Среднебюджетные решения компании AMD поддерживают все современные индустриальные стандарты: GDDR5, PCI Express 3.0 и их будущие версии — DirectX 11.1. Так как по возможностям серия HD 7800 полностью повторяет особенности старшей серии HD 7900, то перед прочтением материала будет полезно ознакомиться с подробной информацией об этих и более ранних решениях компании AMD:

Переходим к описанию технических характеристик анонсированных видеоплат серии Radeon HD 7800, основанных на новом GPU с кодовым названием «Pitcairn» из серии «Southern Islands».

Графические ускорители серии Radeon HD 7800

  • Кодовое имя чипа: «Pitcairn»
  • Технология производства: 28 нм
  • 2,8 млрд. транзисторов (чуть больше, чем у Cayman, который является основой серии Radeon HD 6900)
  • Унифицированная архитектура с массивом общих процессоров для потоковой обработки многочисленных видов данных: вершин, пикселей и др.
  • Аппаратная поддержка DirectX 11.1, в том числе и шейдерной модели Shader Model 5.0
  • 256-битная шина памяти: четыре контроллера шириной по 64 бита с поддержкой памяти GDDR5
  • Частота ядра: до 1000 МГц (для Radeon HD 7870)
  • 20 вычислительных блоков GCN, включающих 80 SIMD-ядер, состоящих в целом из 1280 ALU для расчётов с плавающей запятой (целочисленные и плавающие форматы, поддержка точности FP32 и FP64 в рамках стандарта IEEE 754)
  • 80 текстурных блоков, с поддержкой трилинейной и анизотропной фильтрации для всех текстурных форматов
  • 32 блока ROP с поддержкой режимов антиалиасинга с возможностью программируемой выборки более чем 16 сэмплов на пиксель, в том числе при FP16- или FP32-формате буфера кадра. Пиковая производительность до 32 отсчетов за такт, а в режиме без цвета (Z only) — 128 отсчетов за такт
  • Интегрированная поддержка до шести мониторов, включая HDMI 1.4a и DisplayPort 1.2

Спецификации видеокарты Radeon HD 7870

  • Частота ядра: 1000 МГц
  • Количество универсальных процессоров: 1280
  • Количество текстурных блоков: 80, блоков блендинга: 32
  • Эффективная частота памяти: 4800 МГц (4×1200 МГц)
  • Тип памяти: GDDR5
  • Объем памяти: 2 гигабайта
  • Пропускная способность памяти: 153,6 гигабайта в сек.
  • Теоретическая максимальная скорость закраски: 32,0 гигапикселя в сек.
  • Теоретическая скорость выборки текстур: 80,0 гигатекселей в сек.
  • Один разъём CrossFire
  • Шина PCI Express 3.0
  • Разъёмы: DVI Dual Link, HDMI 1.4, два Mini-DisplayPort 1.2
  • Энергопотребление: от 3 до 175 Вт
  • Два 6-контактных разъёма питания
  • Двухслотовый дизайн
  • Рекомендованная цена для рынка США: $349

Спецификации видеокарты Radeon HD 7850

  • Частота ядра: 860 МГц
  • Количество универсальных процессоров: 1024
  • Количество текстурных блоков: 64, блоков блендинга: 32
  • Эффективная частота памяти: 4800 МГц (4×1200 МГц)
  • Тип памяти: GDDR5
  • Объем памяти: 2 гигабайта
  • Пропускная способность памяти: 153,6 гигабайта в сек.
  • Теоретическая максимальная скорость закраски: 27,5 гигапикселя в сек.
  • Теоретическая скорость выборки текстур: 55,0 гигатекселей в сек.
  • Один разъём CrossFire
  • Шина PCI Express 3.0
  • Разъёмы: DVI Dual Link, HDMI 1.4, два Mini-DisplayPort 1.2
  • Энергопотребление: от 3 до 130 Вт
  • Один 6-контактный разъём питания
  • Двухслотовый дизайн
  • Рекомендованная цена для рынка США: $249

Как вы знаете, в системе наименования видеокарт компании AMD уже несколько лет соблюдается определённая строгость. Вот и в этот раз известный принцип имён не был изменён, тенденции предыдущих серий были продолжены. Среднебюджетная серия видеокарт, основанная на архитектуре GCN, отличается от топовой и бюджетной линеек второй цифрой в индексе: вместо 7 и 9 поставлена цифра 8, что вполне логично.

Конечно же, раз уж AMD снова взяла психологический рубеж в 1000 МГц для частоты GPU, то Radeon HD 7870 также получил дополнение «GHz Edition» к названию, указывающее на взятие этой частоты. После HD 7770 GHz Edition это уже вторая видеокарта со специальной маркой, имеющая стандартную частоту как минимум 1 ГГц.

Из названия понятно, что Radeon HD 7800 более производительна, чем HD 7700, но имеет меньшую скорость, по сравнению со старшими моделями — HD 7900. Что касается сравнения с решениями Nvidia, то старшая выпущенная модель HD 7870 на момент выхода конкурирует с видеокартой Geforce GTX 570, а младшая нацелена на борьбу с GTX 560 Ti (все решения Nvidia основаны на старых GPU, 28-нанометровых чипов они всё ещё не выпустили).

Обе модели видеокарт AMD, которые мы сегодня рассматриваем, имеют GDDR5-память одинакового объёма в 2 гигабайта. Они обе используют 256-битную шину памяти, и поэтому на них можно было бы поставить 1, 2 или 4 ГБ. 1 гигабайт — это слишком мало, а 4 ГБ — слишком дорого для данного ценового сегмента. Поэтому можно сказать, что выбран идеальный объём в 2 ГБ видеопамяти, вполне достаточный для подавляющего большинства игр даже в высоких разрешениях, и не слишком затратный по себестоимости.

В остальном, с точки зрения потребителя, модели HD 7850 и HD 7870 всё-таки отличаются. Старшая Radeon HD 7870 имеет более высокое энергопотребление, поэтому нуждается в двух дополнительных 6-штырьковых разъёмах питания, а HD 7850 довольствуется лишь одним из них. Обе платы имеют двухслотовый дизайн системы охлаждения, но большинство производителей выпускают платы с собственным дизайном как минимум кулера, а то ещё и печатной платы.

Архитектурные особенности семейства Radeon HD 7800

В статье, посвящённой анонсу флагмана компании (Radeon HD 7970), мы тщательнейшим образом описали все особенности новой архитектуры Graphics Core Next (GCN), поэтому повторяем в остальных базовых статьях лишь самые важные характеристики и особенности. С GCN для AMD началась новая архитектурная эра, которая отличается улучшениями в возможностях универсальных вычислений.

Все новые графические процессоры компании предлагают отличные возможности и производительность уже не только при обработке графики, но и в неграфических вычислениях, в том числе и смеси разных типов вычислений. Также, новая архитектура GCN предлагает серьёзное упрощение задач по оптимизации кода, упрощение разработки и поддержки, а также стабильную и предсказуемую производительность и в целом — достаточно высокую эффективность.

Базовым блоком новой архитектуры является блок GCN, и из них собраны все графические процессоры серии Southern Islands. Вычислительный блок GCN разделён на четыре подраздела, каждый из которых работает над своим потоком команд. Каждый блок GCN имеет выделенное локальное хранилище данных для объёмом 64 КБ для обмена данными или расширения локального регистрового стека. Также блок имеет кэш-память первого уровня с возможностью чтения и записи и полноценный текстурный конвейер с блоками выборки и фильтрации. Каждый из имеющихся блоков GCN способен заниматься планированием и распределением команд сам, и один вычислительный блок может исполнять до 32 независимых потоков команд. Посмотрим на блок-схему чипа Pitcairn:

На схеме показан графический процессор Radeon HD 7870 («упрощённый» HD 7850 отличается от него несколькими отключенными блоками) мы видим 20 вычислительных блоков архитектуры GCN. В случае с младшим решением серии Radeon HD 7800 были отключены четыре из них, и количество активных блоков в нём равно 16. Это соответствует 1280 и 1024 потоковым процессорам, соответственно (точно как и в случае с семейством HD 7700, только блоков ровно вдвое больше). Так как каждый блок GCN имеет в своём составе по четыре текстурных блока, итоговая цифра количества TMU для старшей модели составляет 80 блоков TMU, а для младшей — 64 TMU.

А вот число блоков ROP и контроллеров памяти в HD 7870 и HD 7850 тоже не отличается, как и у решений самой младшей линейки. Количество блоков ROP оставили довольно высоким — по 32 штук для обеих моделей. Шина памяти у плат на базе Pitcairn урезана до 256-бит, она собрана из четырёх 64-битных каналов. Это неплохо для решения такого уровня, хотя и в полтора раза меньше, чем в топовой линейке, ведь шина памяти традиционно урезается первым делом. Хорошо, что применение быстрой GDDR5-памяти дало сравнительно высокую пропускную способность в 153 ГБ/с.

Как и все остальные чипы архитектуры GCN, Pitcairn имеет в своём составе блок тесселятора 9-го поколения, отличающийся многочисленными оптимизациями по буферизации и кэшированию, позволяющий заметно повысить производительность обработки геометрии. Вот сравнение новой платы компании AMD с решением предыдущего поколения в синтетической задаче, по которому можно предположить рост скорости тесселяции вплоть до четырёхкратного:

Точно также поддерживается и множество технологий компании AMD, которые были внедрены и улучшены в новых видеочипах линейки Radeon HD 7000. Вот их неполный список: PowerTune, ZeroCore, Eyefinity 2.0, HD3D, Steady Video, улучшения качества текстурной фильтрации и т. п. Обо всём этом подробнейше написано в статье AMD Radeon HD 7970: Новый однопроцессорный лидер. Дополним список лишь тем, что Radeon HD 7800 полностью поддерживает как улучшенный алгоритм сглаживания MLAA 2.0, так и сглаживание методом суперсэмплинга (SSAA).

MLAA (Morphological Anti-Aliasing) 2.0 является улучшенным постфильтром полноэкранного сглаживания, его можно форсировать для любого DirectX-приложения из AMD Catalyst Control Center в свежих драйверах (начиная с Catalyst 12.3 Beta и 12.4). По сравнению с первой версией улучшенный метод обеспечивает более высокую производительность и качество. Но ещё больше интересен суперсэмплинг (Sparse Grid Supersample Anti-Aliasing — SSAA), его также можно включить в тех же версиях драйверов для приложений DirectX 9/10/11, он весьма требовательный, но и максимально качественный:

Что касается сравнения производительности в играх, то первые прикидки о скорости рендеринга можно сделать из презентаций самой AMD. Похоже, что Radeon HD 7870 значительно быстрее своего прямого конкурента Geforce GTX 570, особенно в условиях нехватки 1,25 ГБ видеопамяти у последнего (по сравнению с 2 ГБ у рассматриваемых решений), наблюдаемой в современных играх при высоком разрешении рендеринга. Младшую Radeon HD 7850 можно сравнить с Geforce GTX 560 Ti, и тут объёмом памяти уже не похвастать. Тем не менее, по замерам компании, их новое решение всё же быстрее конкурирующего в большинстве игр.

Мы обязательно проверим производительность решений в играх в третьей части статьи, а сейчас подведём итоги теоретической части материала. Представленные модели серии Radeon HD 7800 являются отличным вариантом среднебюджетных карт и будут неплохим апгрейдом для тех пользователей, которые ещё не перешли на видеокарты с поддержкой DirectX 11. Новые платы обеспечивают все необходимые возможности и должны показать очень неплохую производительность, достаточную для любых современных игр.

Теперь, после знакомства с теоретическими характеристиками и возможностями линейки Radeon HD 7800, подошло время практического материала с исследованием скорости рендеринга новых видеокарт компании AMD в наборе синтетических тестов. Будет весьма интересно оценить производительность новинок из линейки Radeon HD 7800, сравнив её со скоростью конкурирующих видеокарт компании Nvidia, а также с топовым решением из предыдущего поколения компании AMD.

AMD Radeon HD 7870 — Часть 2: видеоплата и синтетические тесты →




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.