Обзор видеоускорителя AMD Radeon VII: когда цифры техпроцесса превыше всего

Справочные материалы:

• Руководство покупателя игровой видеокарты
• Справочник по AMD Radeon HD 7xxx/Rx
• Справочник по Nvidia GeForce GTX 6xx/7xx/9xx/1xxx
• Возможности обработки видеопотоков Full HD

Теоретическая часть: особенности архитектуры

Прошлый год для графического подразделения компании AMD получился довольно спокойным. Они уже не первый год занимаются сравнительно небольшими модификациями весьма удачной для своего времени архитектуры GCN, но в 2016 году запустили новую линейку Polaris, а в 2017 — Vega. В прошлом же году компания AMD выпустила разве что мобильные версии Vega и очередное обновление топа линейки Polaris в виде Radeon RX 590. Куда более интересными были новые серверные продукты Radeon Instinct MI50 и MI60, ставшие первенцами индустрии в деле освоения техпроцесса 7 нм.

Выход новой игровой видеокарты в начале года — довольно редкое событие, но в компании решили представить новую топовую модель Radeon VII именно на шоу CES 2019 в январе. Естественно, совершенно новый GPU они бы разработать не успели, так что новинка основана на серверном решении, которое используется в линейке Radeon Instinct. Что же нового в «седьмом» Radeon? GPU под кодовым именем Vega 20 очень похож на своего предшественника Vega 10, который был улучшен для повышения конкурентоспособности решений компании, предназначенных для рынка научных вычислений и машинного обучения.

Чуть ли не самым важным в новом графическом процессоре является то, что он произведен по новейшему техпроцессу 7 нм компании TSMC, что позволило AMD немного увеличить сложность чипа, повысить его производительность, а главное — улучшить энергоэффективность. Вполне вероятно, что себестоимость производства нового GPU не позволяла выпустить новинку на рынок игровых решений ранее, но так как конкурент выпустил целую новую линейку видеокарт, то нужно было ответить хоть чем-то.

И поскольку линейка Nvidia GeForce RTX отличается высокими ценами, AMD смогла позволить себе выпустить на игровой рынок GPU с немалой себестоимостью и получать хоть какую-то прибыль даже с такого сложного и дорогого в производстве решения, изначально предназначенного для серверного рынка. Неудивительно, что в AMD решили назначить на Radeon VII такую же цену, как у прямого конкурента — GeForce RTX 2080. И сегодня мы разберемся, насколько это обосновано.

Так как основой рассматриваемой сегодня видеокарты Radeon VII является графический процессор Vega 20, являющийся незначительно модифицированным чипом Vega 10, имеющим архитектуру GCN пятого поколения, схожую с архитектурой более ранних решений компании AMD, то перед прочтением статьи будет весьма полезно ознакомиться с нашими предыдущими материалами по видеокартам компании:

• [03.12.18] AMD Radeon RX 590: немного ускоренная версия RX 580 за ту же цену
• [22.08.17] AMD Radeon RX Vega 64: новый флагман компании, пока слишком дорогой
• [29.06.16] AMD Radeon RX 480: Новый середнячок, догоняющий топовые ускорители предыдущего поколения
• [15.07.15] AMD Radeon R9 Fury X: Новый флагман AMD с поддержкой HBM
• [22.12.11] AMD Radeon HD 7970: Новый однопроцессорный лидер 3D-графики

Название очередной модели видеокарты AMD не соответствует принятой ранее системе наименований. Сегодняшняя новинка снова имеет имя собственное, но в этот раз — римскую цифру после названия семейства Radeon, которая означает... да мало ли что она может означать. Или Vega II, или намек на использование техпроцесса 7 нм. В общем, типичное маркетинговое название. Начальные буквы RX из наименования также исчезли, хотя не так давно AMD они очень нравились, в тех же Radeon RX Vega они есть.

Рассматриваемая сегодня модель Radeon VII занимает в текущей линейке компании место топового решения, и ее рекомендованная цена недвусмысленно намекает на то, что главным конкурентом видеокарты на рынке будет GeForce RTX 2080, имеющая ровно такую же цену. Что ж, тем проще и для рынка, и для нас, а то очень часто производители выставляют среднюю цену между парой решений конкурента и приходится вычислять соотношение цены и производительности. При равных ценах все просто: какая видеокарта функциональнее и быстрее — та и привлекательнее.

Референсный вариант Radeon VII имеет обычный воздушный кулер открытого типа. Внешний вид корпуса сделан в стиле угловатого металлического бруска, который известен со времен модификаций Vega 64 Limited Edition и Liquid, но теперь применяется схема с тремя вентиляторами, привычная по множеству решений различных производителей видеокарт. Естественно, столь мощная система охлаждения важна для видеокарты с потреблением аж в 300 Вт. Хотя это лишь на 5 Вт больше, чем у RX Vega 64, но и сам кристалл GPU стал меньшего размера и к площади добавились еще два стека HBM2-памяти.

Эталонный вариант видеокарты Radeon VII имеет три видеовыхода DisplayPort и один HDMI. По поддержке стандартов вывода никаких изменений в Vega 20 нет. По понятным причинам, видеокарты Radeon VII существуют исключительно в версии с 16 ГБ памяти, что было обусловлено изначальным профессиональным применением Vega 20.

Для дополнительного питания референсная плата использует два 8-контактных разъема, и значение типичного энергопотребления для модели Radeon VII установлено на уровне 300 Вт, что лишь чуть больше, чем у Vega 64. С одной стороны, два разъема питания будут полезны при разгоне, с другой — как бы не получилось так, что по уровню потребления энергии Radeon VII недалеко ушла от Vega 64 при всех преимуществах нового техпроцесса...

Видеокарты модели Radeon VII продаются в референсном виде несколькими партнерами компании. Чтобы дополнительно привлечь игроков, в комплекте с новой топовой видеокартой предлагается сразу три современные игры (две из которых еще даже не вышли): Devil May Cry 5, The Division 2 и Resident Evil 2 (единственная, которая уже вышла — и, к слову, получила высокие оценки прессы и игроков).

Впрочем, эти игры доступны не только с новинкой, но и с Radeon RX 590 и модификациями RX Vega. И даже новоиспеченные покупатели моделей RX 580 и RX 570 смогут выбрать, но уже лишь две игры из трех. Конкурент в лице GeForce RTX 2080 предлагает свой комплект: Anthem, Battlefield V и Metro Exodus, и тут уж каждому решать для себя самостоятельно, какой из них интереснее.

Архитектурные особенности

Графический процессор Vega 20 основан на архитектуре GCN 5, и это почти тот же Vega 10, но с несколькими изменениями, ориентированными на серверные вычисления. Если совсем вкратце, то Vega 20 — это чуть улучшенный Vega 10 архитектуры GCN, произведенный при помощи техпроцесса 7 нм. Благодаря более совершенной технологии производства, 13,2 млрд транзисторов поместились в чип площадью 331 мм², хотя 12,5 млрд транзисторов Vega 10 занимали куда большую площадь в 495 мм².

При переходе производителей GPU на новый техпроцесс часто увеличивается количество исполнительных блоков, поднимающих производительность более нового чипа. В случае Vega 20 разработчики решили обойтись почти неизменным чипом, но со сниженным энергопотреблением и повышенной частотой. В случае с не до конца отлаженным техпроцессом это решение логично, ведь производство столь сложных чипов на ранней стадии жизни техпроцесса слишком рискованно и означает низкий выход годных чипов, а увеличение площади кристалла приведет к слишком большому росту брака. До сих пор на техпроцессе 7 нм у TSMC массово производились только сравнительно небольшие мобильные однокристальные системы, а кристалл Vega 20 куда более сложен.

Давайте наглядно сравним площади чипов семейства Vega двух разных поколений: предыдущего с площадью 495 мм² и нового, уместившегося в 331 мм² благодаря самому совершенному на сегодняшний день техпроцессу:

Именно это снижение размеров кристалла позволило сэкономить место на чипе для того, чтобы поместить на подложку-интерпозер схожего размера еще два стека HBM2-памяти, что привело к росту объема локальной видеопамяти до 16 ГБ. Это не первый GPU компании с таким объемом, был уже вариант Radeon Vega Frontier Edition, но Radeon VII точно является более массовым вариантом.

Удвоенный объем локальной видеопамяти вместе с удвоенной пропускной способностью стали, пожалуй, самым большим изменением в Radeon VII по сравнению с RX Vega 64. Кроме размещения не двух, а четырех стеков HBM2-памяти на интерпозере, также была немного увеличена и частота работы микросхем памяти. Естественно, все это делалось, в основном, для серверных продуктов, ведь в игровых видеокартах такие объемы памяти и ПСП вряд ли актуальны до сих пор.

Наличие 16 ГБ в игровой видеокарте сейчас не является таким уж явным преимуществом: в абсолютном большинстве игр даже при максимальных (без бессмысленного повышения внутреннего разрешения рендеринга до 8К) настройках вполне хватает и 8 ГБ. В консолях большего объема памяти просто нет, так что все мультиплатформенные проекты в таком объеме VRAM не нуждаются, да и ПК-разработчики также не ориентируются на GPU с 16 ГБ по причине их крайней редкости.

Но нужно понимать, что Vega 20 предназначена прежде всего для профессиональной сферы, а там такой объем видеопамяти уже вполне востребован. Более того, даже в варианте Radeon VII он может быть полезен в приложениях по созданию контента, например при обработке видео и в 3D-рендеринге. В таких задачах имеющиеся 16 ГБ будут поглощены с легкостью. Ну, и для игровых применений запас по объему памяти вполне может греть душу, как минимум. Да и с маркетинговой точки зрения 16 всегда лучше, чем 8 или даже 11.

Если говорить о самом кристалле, то графический процессор Vega 20 относится к пятому поколению архитектуры Graphics Core Next, базовым ее блоком является вычислительный блок Compute Unit (CU), из которых собраны все графические процессоры AMD. Блок CU имеет выделенное локальное хранилище данных для обмена данными или расширения локального регистрового стека, а также кэш-память первого уровня с возможностью чтения и записи и полноценный текстурный конвейер с блоками выборки и фильтрации, он разделен на подразделы, каждый из которых работает над своим потоком команд. Каждый из таких блоков самостоятельно занимается планированием и распределением работы.

На архитектурном уровне графический процессор Vega 20 — это практически полная копия Vega 10 с некоторыми улучшениями и увеличенным количеством контроллеров памяти. Все остальные блоки чипа остались в том же количестве (физически; некоторые из них были отключены конкретно в модели Radeon VII), GPU содержит 64 CU и 256 текстурных модулей (активными из них остались 60 CU и 240 TMU), размещенных в четырех шейдерных движках, также имеется 64 блока ROP и один командный процессор. В итоге, всего в составе активных вычислительных блоков находится 3840 потоковых процессоров (в Vega 64 их 4096) и 240 текстурных блоков (против 256 в Vega 64).

Есть в чипе Vega 20 некоторые улучшения и изменения, направленные на повышение производительности. Одним из них является удвоенная ПСП: каждому исполнительному блоку теперь доступна вдвое более высокая скорость обмена с памятью. С другой стороны, количество блоков ROP в GPU осталось прежним, и поэтому в ограниченных скоростью заполнения играх особого прироста производительности не будет. Зато повышенная ПСП будет полезной для вычислительных задач.

Получается, что между Vega 20 и Vega 10 не так много отличий, и у новинки даже чуть меньше активных вычислительных блоков. Однако для Radeon VII заявлена пиковая тактовая частота в 1800 МГц, хотя официальная турбо-частота несколько ниже: 1750 МГц. Напомним, что у Radeon RX Vega 64 пиковая частота равна 1630 МГц, а кроме того, новый Radeon VII способен дольше работать на более высокой частоте, поддерживая ее чаще, чем предшествующая модель. Так что новинка должна быть в целом явно побыстрее Vega 64.

Поговорим о более явных улучшениях, среди которых — нескольких новых инструкций и типов данных для ускорения задач машинного обучения. Особых деталей AMD публике не выдает, но в Vega 20 они добавили типы данных INT8 и INT4, востребованные в некоторых задачах глубокого обучения, не требующих высокой точности вычислений. Также к возможностям нового GPU добавлена новая инструкция FP16 dot product, предназначенная для алгоритмов глубокого обучения, которая накапливает результат в формате FP32 — с большей точностью по сравнению с типичной инструкцией FP16 dot product.

Еще одно очень важное изменение для серверных процессоров — увеличение производительности вычислений с двойной точностью, FP64. Архитектура GCN позволяет варьировать производительность FP64 от 1/2 до 1/16 темпа FP32-вычислений, и для игровых решений это значение всегда было самым низким, 1/16, а все серверные GPU имели половинный темп вычислений. В Vega 20 этот темп максимален — 1/2 от FP32 для FP64. И если по FP32-производительности новый чип не сильно быстрее Vega 10, то по операциям с двойной точностью увеличение производительности уже более 8 раз.

Но это касается профессиональных решений, а в Radeon VII ожидали те же 1/16. Однако AMD и тут решила дать пользователям новые возможности, ограничив скорость FP64 для видеокарты Radeon VII на уровне 1/4 от скорости FP32, что очень прилично и может быть востребовано для многих серьезных вычислительных применений. Конечно, обеспеченные профессионалы в любом случае предпочтут Radeon Instinct, но в ряде задач вполне можно будет обойтись и игровым Radeon VII.

По спецификациям Radeon VII соответствует серверной модели Radeon Instinct MI50, но чтобы продажи игрового GPU не ударили по более серьезному рынку, в AMD решили слегка ограничить вычислительные возможности Vega 20 искусственным образом, не только снизив производительность вычислений с двойной точностью (FP64), но и отключив поддержку коррекции ошибок ECC для чипа. Впрочем, для части полу- и профессиональных применений Radeon VII все равно подходит куда лучше других игровых GPU.

И пусть Radeon VII не так быстр в FP64-вычислениях, как Radeon Instinct MI60 и MI50, но 3,5 терафлопс дают новой модели большое преимущество в определенных задачах, использующих именно такую точность вычислений. И на данный момент у новинки не существует конкурентов в этом смысле, все Nvidia GeForce и остальные AMD Radeon имеют крайне низкую FP64-производительность, а Titan V стоит вчетверо дороже. Конечно, мы говорим о маленькой нише на большом рынке, но некоторые исследователи точно будут довольны.

Для разделения рынков Radeon VII также был ограничен по возможностям внешних связей. Технически, Vega 20 имеет поддержку PCI Express 4.0 (к слову, это в принципе первый GPU с поддержкой новой версии PCIe), но лишь в вариантах Radeon Instinct, а работа Radeon VII ограничена скоростями PCI Express 3.0. То же самое касается возможностей внешних линков Infinity Fabric для многочиповых конфигураций: в Instinct они есть, а в Radeon VII отключены. Также новинка не поддерживает привычный CrossFire — только работу многочиповых систем в пределах возможностей DirectX 12 и Vulkan, для чего нужна поддержка со стороны разработчиков игровых приложений.

Абсолютно все остальные функциональные возможности Vega 10 поддерживаются и новым GPU, включая удвоенный темп для FP16-инструкций (используется в Far Cry 5 и Wolfenstein II, если говорить об играх), Draw Stream Binning Rasterizer (DSBR) и так и не заработавшие в реальности шейдеры примитивов (primitive shaders), требующие поддержки как со стороны драйверов, так и игровых разработчиков. С точки зрения поддержки устройств вывода и видеокодирования и декодирования, в Vega 20 изменений тоже практически нет: технически, блоки вроде бы обновились, но никаких новых возможностей по сравнению с Vega 10 у них не появилось.

Зато была улучшена работа с отслеживанием температуры всего GPU. По заявлениям AMD, в новом чипе содержится вдвое большее количество температурных датчиков — уже 64 штуки. Это позволяет точно контролировать температуру всего чипа, а не только в каких-то областях, и с несколько большей точностью. Одно это изменение привело к дополнительному приросту на 1%-2% в производительности за счет меньшего времени работы графического процессора в режиме тротлинга. Данные с температурных датчиков и GPU теперь считываются иным образом и требуют обновления соответствующего ПО для поддержки новых вызовов API AMD.

Со всеми остальными возможностями чипов семейства Vega, которые в Radeon VII ничуть не изменились, вы можете познакомиться в базовом обзоре видеокарты Radeon RX Vega 64, там они описаны во всех подробностях.

Предварительная оценка производительности и промежуточные выводы

Прежде чем делать какие-то наметки по производительности Radeon VII, для начала давайте сравним характеристики нескольких моделей видеокарт AMD, включив в таблицу два варианта игровых решений на разных поколениях чипа Vega и самую лучшую видеокарту семейства Polaris:

Из таблицы видно, что сегодняшняя новинка по теоретической пиковой производительности отличается от Vega 64 не так уж сильно. В явных преимуществах у нее больший объем памяти и ПСП, а вот производительность вроде бы не должна сильно отличаться. При этом в теории Radeon VII до двух раз быстрее Radeon RX 590, что мы дальше проверим уже на практике.

Если говорить о данных самой компании AMD, то по игровой производительности новая модель Radeon VII практически во всех современных играх дает значительный прирост частоты кадров по сравнению с предыдущими продуктами компании из этого рыночного сегмента, да и по сравнению с конкурирующими продуктами предыдущего поколения новинка смотрится довольно неплохо. Вот диаграмма игровой производительности Radeon VII по сравнению с Radeon RX Vega 64 и GeForce GTX 1080:

Как видите, по измерениям специалистов из AMD, их новое детище опережает как предыдущую модель этой же компании, так и ее давнего конкурента. По этим данным, Radeon VII оказалась значительно быстрее парочки представителей GPU прошлых лет, но зачем сравнивать новинку с устаревшими видеокартами? А что получится, если сравнить рассматриваемый сегодня продукт со свежим конкурентом в виде GeForce RTX 2080, который продается по той же цене?

Судя по измерениям, проведенным в широком наборе самых популярных игровых приложений, хорошо подготовленный для высоких разрешений Radeon VII смотрится очень неплохо по сравнению с прямым конкурентом GeForce RTX 2080, как минимум при использовании 4K-разрешения. Да, кое-где новинка уступает видеокарте Nvidia, но в других играх значительно опережает, а в среднем они где-то на одном уровне. Всё это, повторим, по данным AMD и в выгодных для них условиях.

Собственные игровые тесты мы проведем чуть позже, а сейчас напомним важный момент: Radeon VII предназначен не только для любителей игр, но и для любителей и профессионалов, занимающихся созданием цифрового контента в 3D-пакетах и ПО для видеоредактирования, научными вычислениями и так далее. К примеру, в Blender (это популярное ПО для рендеринга, использующее возможности GPU AMD при помощи плагина Radeon ProRender), а также DaVinci Resolve и Adobe Premiere (это ПО для редактирования видеороликов, их цветокоррекции и наложения визуальных эффектов) в сложных задачах типа редактирования 4K- и 8K-видео используется более восьми гигабайт видеопамяти, и Radeon VII здесь раскрывает свои возможности, опережая Vega 64 примерно на 25%-30% и показывая производительность примерно на уровне GeForce RTX 2080 или даже выше.

Довольно важным преимуществом Radeon VII в этих случаях является наличие 16 ГБ сверхбыстрой HBM2-памяти с шириной шины в 4096-бит и пропускной способностью в 1 ТБ/с. И для современных игр при максимальных настройках графики и ультравысоких разрешениях рендеринга это может быть полезно. Так, рекомендуемые требования к объему видеопамяти у популярной серии игр Battlefield менее чем за десяток лет выросли с 0,5-1 ГБ в 2010—2011 гг. до 6-8 ГБ для последней игры серии — Battlefield V.

Замеры специалистов компании AMD, проведенные с использованием такого ПО, как MSI Afterburner и Windows Task Manager, показали, что популярные игровые и профессиональные приложения в разрешении 4K и выше используют больше 8 ГБ видеопамяти, имеющихся в наличии у большинства решений ценового диапазона, в котором выступает Radeon VII, вроде ее прямого конкурента — GeForce RTX 2080.

Так, при редактировании видеороликов высокого разрешения в Adobe Premiere используется 10—12 ГБ видеопамяти, а в играх иногда отмечается использование 11—13 ГБ локальной памяти GPU. Другое дело, что большие цифры объема используемой памяти вовсе не говорят о том, что объема 8 ГБ будет недостаточно: современные игры зачастую используют стриминг текстур и других ресурсов и просто забивают данными максимально возможный объем памяти, пока она есть в наличии. То есть если при 16 ГБ у Radeon VII будет использоваться 11—12 ГБ, то на GeForce RTX 2080 может вполне хватать и 8 ГБ. Сам по себе объем занятой VRAM не значит ничего.

Тем более, что в AMD сделали хитро, добавив значения используемого объема видеопамяти при использовании таких настроек, как повышенное разрешение рендеринга (к примеру, при выводе в 4K-разрешении сам рендеринг производится при 8K-разрешении), при довольно низкой частоте кадров. Впрочем, при достаточно высоком FPS также есть вероятность того, что при нехватке видеопамяти на GPU с меньшим ее объемом будут наблюдаться неприятные рывки при подгрузке данных из ОЗУ, тогда как Radeon VII предоставит их быстрее — уже загруженными в быструю видеопамять. Такая ситуация показана на диаграмме времени рендеринга кадров:

Сравнение данных Radeon VII и GeForce RTX 2080 показывает, что с видеокартой AMD наблюдается гораздо меньше подгрузок данных, когда частота кадров падает до неприятных притормаживаний, и игровой процесс в целом достаточно плавный, а вот GeForce при нехватке локальной видеопамяти частенько лезет за не поместившимися в видеопамять данными в ОЗУ, что вызывает некомфортные подергивания картинки (зеленые пики на графике).

Такое поведение разных видеокарт не будет видно по средним значениям частоты кадров, но даже при беглом взгляде на диаграмму времени отрисовки кадров оно сразу становится очевидно. По данным AMD, их видеокарты справляются с задачей обеспечения плавности лучше конкурента, но чтобы подтвердить это, нужно проводить отдельное серьезное исследование. В любом случае, больше видеопамяти точно лучше, чем меньше.

Особенности видеокарты

Объект исследования: ускоритель трехмерной графики (видеокарта) AMD Radeon VII 16 ГБ 4096-битной HBM2

Сведения о производителе: 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.

Характеристики карты

Особенности карты и сравнение с AMD Radeon RX Vega 64

AMD Radeon VII	AMD Radeon RX Vega 64
вид спереди
вид сзади

Поскольку Radeon VII является прямым наследником Vega 64, интересно сравнить именно с Vega 64. К тому же GPU Vega20 (Radeon VII) — это, по сути, обновленный с переходом на новый техпроцесс Vega10 (RX Vega64). Архитектура почти та же самая, есть изменения в частотах, кешах, шине обмена с памятью.

Очевидно, что печатные платы схожи в размерах и расположении элементов. Это связано, скорее всего, с необходимостью размещения довольно сложной системы питания, а также установки довольно габаритной системы охлаждения, поэтому, несмотря на отсутствие на печатной плате мест под отдельные микросхемы памяти, PCB все же получилась большой. Помнится, среди всего семейства GPU, оснащенных HBM-памятью, только Fury Nano мог похвастаться очень компактными размерами карты (что как раз подчеркивает его название), но энергопотребление у него было жестко ограничено, так что частоты также были сильно ниже, чем у остальных карт линейки Fury.

Схема питания использует 10 фаз для GPU и 2 фазы для памяти. При этом на плате есть посадочные места для 16 дросселей, конденсаторов и т. д., то есть теоретически можно организовать 16 полноценных фаз. Используются весьма дорогие транзисторные сборки DrMOS со встроенным драйвером.

Карта имеет два 8-контактных разъема питания, поэтому в целом система питания рассчитана на энергопотребление до 375 Вт. Стоит отметить, что с карты убраны световые индикаторы мониторинга состояния, которые имеются около разъемов питания у RX Vega. Также нет и двойного BIOS.

Память

Карта имеет 16 ГБ памяти HBM2, размещенной в 4 модулях по 32 Гбит в единой упаковке с GPU. Модули памяти Samsung (HBM2) рассчитаны на номинальную частоту работы в 1000 (2000) МГц.

Охлаждение и нагрев

Главной частью кулера является испарительная камера, оборотная часть которой припаяна к массивному радиатору (имеющему также тепловые трубки для улучшения рассеивания тепла). Поверх установлен кожух с тремя вентиляторами, работающими на одинаковой частоте вращения. Силовые транзисторы охлаждаются тем же радиатором через специальный термоинтерфейс. С оборотной стороны карта прикрывается специальной пластиной, которая играет скорее декоративную роль. В целом виден единый стиль: все покрыто алюминиевым сплавом.

Мониторинг температурного режима с помощью MSI Afterburner (автор А. Николайчук AKA Unwinder):

После 6-часового прогона под нагрузкой максимальная температура ядра не превысила 79 градусов, что является удовлетворительным результатом для видеокарты такого уровня. Следует обратить внимание на второе значение температуры (оно обозначено как «ГП 2», в терминах AMD это Junction Temperature). Это сводное значение, полученное от дополнительных датчиков, разбросанных по всему кристаллу. Именно это значение является ключевым сигналом для драйверов: в случае превышения температуры 100 градусов процессор переводится в режим тротлинга, при достижении этого порогового значения драйвер уже будет пытаться понижать частоты работы. Надо сказать, что такая картина встречалась нам весьма часто, то есть СО все же нуждается в улучшении.

Максимальный нагрев — центральная часть карты в области GPU.

Шум

Методика измерения шума подразумевает, что помещение шумоизолировано и заглушено, снижены реверберации. Системный блок, в котором исследуется шум видеокарт, не имеет вентиляторов, не является источником механического шума. Фоновый уровень 18 дБА — это уровень шума в комнате и уровень шумов собственно шумомера. Измерения проводятся с расстояния 50 см от видеокарты на уровне системы охлаждения.

Режимы измерения:

• Режим простоя в 2D: загружен интернет-браузер с сайтом iXBT.com, окно Microsoft Word, ряд интернет-коммуникаторов
• Режим 2D с просмотром фильмов: используется SmoothVideo Project (SVP) — аппаратное декодирование со вставкой промежуточных кадров
• Режим 3D с максимальной нагрузкой на ускоритель: используется тест FurMark

Оценка градаций уровня шума выполняется по методике, описанной здесь:

• 28 дБА и менее: шум плохо различим уже на расстоянии одного метра от источника, даже при очень низком уровне фонового шума. Оценка: шум минимальный.
• от 29 до 34 дБА: шум различим уже с двух метров от источника, но не особо обращает на себя внимания. С таким уровнем шума вполне можно мириться даже при долговременной работе. Оценка: шум низкий.
• от 35 до 39 дБА: шум уверенно различается и заметно обращает на себя внимание, особенно в помещении с низким уровнем шума. Работать с таким уровнем шума можно, но спать будет затруднительно. Оценка: шум средний.
• 40 дБА и более: такой постоянный уровень шума уже начинает раздражать, от него быстро устаешь, появляется желание выйти из комнаты или выключить прибор. Оценка: шум высокий.

В режиме простоя в 2D температура составляла 30 °C, вентиляторы работали на частоте вращения 800 оборотов в минуту. Шум был равен 21,7 дБА (практически бесшумно).

При просмотре фильма с аппаратным декодированием ничего не менялось: температура ядра оставалась прежней, вентиляторы работали на тех же оборотах, шум сохранялся на уровне 21,7 дБА.

В режиме максимальной нагрузки в 3D температура достигала 79 °C. Вентиляторы при этом раскручивались до 2922 оборотов в минуту, шум вырастал до 46,0 дБА, так что шум от данной СО высокий и даже очень высокий. Это подтверждает наше мнение о том, что используемый кулер не является эффективным. Странно видеть такое решение от инженеров AMD.

Комплект поставки и упаковка

Базовый комплект поставки серийной карты должен включать в себя руководство пользователя, диск с драйверами и утилитами. Для прессы компания AMD снабдила карту этаким постаментом, имеющим подсветку и впрессованный в него чип Radeon VII. Понятно, что в продажу поступят карты партнеров AMD с их собственными комплектами.

Синтетические тесты

Недавно мы обновили пакет синтетических тестов, он все еще экспериментальный и будет меняться. Мы бы хотели добавить еще больше примеров с вычислениями (compute), но с этим есть определенные сложности. В будущем мы постараемся расширить и улучшить набор синтетических тестов, и если у вас есть четкие и обоснованные предложения — напишите их в комментариях к статье или отправьте авторам почтой.

Из ранее активно использовавшихся нами тестов RightMark3D мы оставили лишь несколько самых тяжелых вариантов. Остальные уже изрядно устарели и на столь мощных GPU упираются в различные ограничители, не загружают работой блоки графического процессора и не показывают истинную его производительность. А вот синтетические Feature-тесты из набора 3DMark Vantage мы пока что решили оставить в полном составе, так как заменить их попросту нечем, хотя и они уже устарели.

Из более-менее новых бенчмарков мы начали использовать несколько примеров, входящих в DirectX SDK и пакет SDK компании AMD (скомпилированные примеры применения D3D11 и D3D12), а также несколько тестов для измерения производительности трассировки лучей (при их поддержке) и один тест для сравнения производительности сглаживания методами DLSS и TAA — только для решений Nvidia. В качестве полусинтетического теста нами также используется и популярный 3DMark Time Spy, помогающий определить прирост от асинхронных вычислений.

Синтетические тесты проводились на следующих видеокартах:

• Radeon VII со стандартными параметрами (RVII)
• Radeon RX Vega 64 со стандартными параметрами (RX Vega 64)
• Radeon RX 590 со стандартными параметрами (RX 590)
• GeForce RTX 2080 со стандартными параметрами (RTX 2080)
• GeForce GTX 1080 Ti со стандартными параметрами (GTX 1080 Ti)

Для анализа производительности новой видеокарты Radeon VII мы взяли эти решения по следующим причинам. Вполне естественно было сравнить новинку с ее прямым предшественником Radeon RX Vega 64 — так мы поймем, насколько увеличилась производительность чипа Vega при переходе на 7 нм техпроцесс. Также мы сравним топовый Radeon VII и с самым производительным решением семейства Polaris — Radeon RX 590, чтобы увидеть разницу в производительности между Vega и Polaris.

В качестве основного конкурента для Radeon VII мы выбрали видеокарту GeForce RTX 2080, так как она имеет идентичную цену и, предположительно, близкую производительность. Второй видеокартой от компании Nvidia для нашего сегодняшнего сравнения мы взяли модель GTX 1080 Ti из прошлого поколения — она также близка по скорости, и будет интересно — смогли ли в AMD с использованием 7 нм техпроцесса догнать топ-модель конкурента из предыдущего поколения.

 

Тесты Direct3D 10

Мы сильно сократили состав DirectX 10-тестов из RightMark3D, оставив только несколько примеров с наибольшей нагрузкой на GPU. Первая пара тестов измеряет производительность выполнения относительно простых пиксельных шейдеров с циклами при большом количестве текстурных выборок (до нескольких сотен выборок на пиксель) и сравнительно небольшой загрузке ALU. Иными словами, в них измеряется скорость текстурных выборок и эффективность ветвлений в пиксельном шейдере. Оба примера включают самозатенение и шейдерный суперсэмплинг, увеличивающий нагрузку на видеочипы.

Первый тест пиксельных шейдеров — Fur. При максимальных настройках в нем используется от 160 до 320 текстурных выборок из карты высот и несколько выборок из основной текстуры. Производительность в данном тесте зависит от количества и эффективности блоков TMU, на результат влияет также и эффективность выполнения сложных программ.

В задачах процедурной визуализации меха с большим количеством текстурных выборок, решения компании AMD лидируют еще со времен выхода первых графических процессоров архитектуры GCN, и совершенно неудивительно, что видеокарты Radeon и сейчас очень хорошо выступают в этих сравнениях, что говорит о высокой эффективности выполнения подобных программ. Вывод подтверждается и сегодня — рассматриваемая нами видеокарта модели Radeon VII выступила явно получше своего прямого соперника в виде GeForce RTX 2080. Преимущество над GTX 1080 Ti также есть, но небольшое.

В этом тесте новая видеокарта AMD совсем немного обогнала модель из предыдущей линейки — Vega 64, основанную на аналогичном чипе, и то только при более тяжелых настройках. Младшая Radeon RX 590 далеко позади, отстав почти вдвое, что примерно соответствует теоретической разнице между этими GPU.

Следующий DX10-тест Steep Parallax Mapping также измеряет производительность исполнения сложных пиксельных шейдеров с циклами при большом количестве текстурных выборок. При максимальных настройках он использует от 80 до 400 текстурных выборок из карты высот и несколько выборок из базовых текстур. Этот шейдерный тест Direct3D 10 несколько интереснее с практической точки зрения, так как разновидности parallax mapping широко применяются в играх, в том числе и такие варианты как steep parallax mapping. Кроме того, в нашем тесте мы включили самозатенение, увеличивающее нагрузку на видеочип в два раза, и суперсэмплинг, также повышающий требования к мощности GPU.

Диаграмма очень похожа на предыдущую, но в этот раз видеокарты AMD выступили чуть хуже, и Radeon VII находится примерно на уровне RTX 2080 и GTX 1080 Ti. Преимущество над Vega 64 также не слишком велико, поэтому упора в ПСП в этом тесте явно нет. Если сравнивать новинку с младшей видеокартой компании AMD, то RX 590 снова отстала чуть ли не вдвое, как и должно быть.

Из пары тестов пиксельных шейдеров с минимальным количеством текстурных выборок и относительно большим количеством арифметических операций, мы выбрали более сложный, так как они уже порядком устарели и уже не измеряют чисто математическую производительность GPU. Да и за последние годы скорость выполнения именно арифметических инструкций в пиксельном шейдере не так важна, большинство вычислений перешли в compute shaders. Итак, тест шейдерных вычислений Fire — текстурная выборка в нем лишь одна, а количество инструкций типа sin и cos равно 130 штукам. Впрочем, для современных GPU это семечки.

В математическом тесте из нашего RigthMark мы частенько видим результаты, довольно далекие от теории и сравнений в аналогичных бенчмарках. Вероятно, тест упирается во что-то, не относящееся к скорости вычислительных блоков, так как GPU при тестировании не бывает загружен работой на 100%. Рассматриваемая сегодня Radeon VII в этом тесте даже отстает от предшественницы Vega 64, что невозможно объяснить ничем — результат явно некорректный. В любом случае, новинка опередила прямого конкурента GeForce RTX 2080, хотя обе они отстали от GTX 1080 Ti.

Переходим к тесту геометрических шейдеров. В составе пакета RightMark3D 2.0 есть два теста скорости геометрических шейдеров, но один из них (Hyperlight, демонстрирующий использование техник: instancing, stream output, buffer load, использующий динамическое создание геометрии и stream output), на всех видеокартах компании AMD не работает, поэтому мы решили оставить лишь второй — Galaxy. В нем анимируется система частиц на GPU, геометрический шейдер из каждой точки создает четыре вершины, образующие частицу. Вычисления производятся в геометрическом шейдере.

Соотношение скоростей при разной геометрической сложности сцен примерно одинаково для всех решений, производительность более-менее соответствует количеству точек. Задача для мощных современных GPU довольно простая, но разница между разными моделями видеокарт присутствует. Новая модель Radeon VII в этом тесте показала неплохой результат, явно обогнав модель Radeon RX Vega 64 из предыдущего поколения в двух более сложных подтестах.

А вот если сравнивать новинку с конкурентами, то чип Vega 20 во всех режимах уступает двум поколениям GPU от Nvidia, и Pascal и Turing. Отставание от главного соперника RTX 2080 при высокой геометрической сложности получилось более чем полуторакратным, что довольно много. Разница между видеокартами на чипах Nvidia и AMD в этом тесте явно в пользу решений калифорнийской компании, что обусловлено отличиями в геометрических конвейерах GPU. В тестах геометрии платы GeForce обычно конкурентоспособнее Radeon, особенно если речь идет о мощных топовых видеочипах.

 

Тесты из 3DMark Vantage

Мы традиционно рассматриваем также и синтетические тесты из пакета 3DMark Vantage, ведь они иногда показывают нам то, что мы упустили в тестах собственного производства. Feature тесты из этого тестового пакета также обладают поддержкой DirectX 10, они до сих пор более-менее актуальны и при анализе результатов новейшей видеокарты Radeon VII мы сделаем какие-то полезные выводы, ускользнувшие от нас в тестах пакета RightMark 2.0.

Feature Test 1: Texture Fill

Первый тест измеряет производительность блоков текстурных выборок. Используется заполнение прямоугольника значениями, считываемыми из маленькой текстуры с использованием многочисленных текстурных координат, которые изменяются каждый кадр.

Эффективность работы видеокарт AMD и Nvidia в текстурном тесте довольно высока, тест показывает результаты, близкие к соответствующим теоретическим параметрам, хотя и не всегда. Разница в скорости между Radeon VII и Vega 64 получилась явно в пользу нового решения, как и должно быть. Новинка обогнала видеокарту прошлого поколения на 12%, что примерно соответствует теории (хотя с различными частотами и пределами энергопотребления разницу рассчитать непросто).

Сравнение скорости текстурирования рассматриваемой сегодня видеоплаты компании AMD с конкурирующей видеокартой Nvidia показывает, что GeForce RTX 2080 серьезно уступает видеокарте Radeon VII, так как последняя имеет большое количество блоков TMU и с задачей текстурирования справляется весьма неплохо. Разница между ними получилась около 30%. Впрочем, мы отмечали несколько странные результаты Turing по сравнению с Pascal в этом тесте. Та же GTX 1080 Ti отстала куда меньше.

Feature Test 2: Color Fill

Вторая задача — тест скорости заполнения. В нем используется очень простой пиксельный шейдер, не ограничивающий производительность. Интерполированное значение цвета записывается во внеэкранный буфер (render target) с использованием альфа-блендинга. Используется 16-битный внеэкранный буфер формата FP16, наиболее часто используемый в играх, применяющих HDR-рендеринг, поэтому такой тест является вполне современным.

Цифры из второго подтеста 3DMark Vantage должны показывать производительность блоков ROP, без учета величины пропускной способности видеопамяти, и тест обычно измеряет именно производительность подсистемы ROP. В случае с GeForce RTX получаются странно заниженные результаты, так что неудивительно, что новинка опередила RTX 2080 и совсем чуть-чуть отстала от GTX 1080 Ti.

Если же сравнивать скорость заполнения сцены видеокартой Radeon VII с предыдущим аналогичным решением компании AMD, то рассматриваемая сегодня плата в этом тесте показала значительно большую скорость заполнения сцены по сравнению с Radeon RX Vega 64. Похоже, что повышенная ПСП все-таки сказывается каким-то образом, так как разница получилась более 20%. RX 590 очень сильно позади, почти вдвое отстала от новинки.

Feature Test 3: Parallax Occlusion Mapping

Один из самых интересных feature-тестов, так как подобная техника давно используется в играх. В нем рисуется один четырехугольник (точнее, два треугольника) с применением специальной техники Parallax Occlusion Mapping, имитирующей сложную геометрию. Используются довольно ресурсоемкие операции по трассировке лучей и карта глубины большого разрешения. Также эта поверхность затеняется при помощи тяжелого алгоритма Strauss. Это тест очень сложного и тяжелого для видеочипа пиксельного шейдера, содержащего многочисленные текстурные выборки при трассировке лучей, динамические ветвления и сложные расчеты освещения по Strauss.

Результаты этого теста из пакета 3DMark Vantage не зависят исключительно от скорости математических вычислений, эффективности исполнения ветвлений или скорости текстурных выборок, на производительность влияет сразу несколько параметров одновременно. Для достижения высокой скорости в этой задаче важен правильный баланс GPU, а также эффективность выполнения сложных шейдеров.

Важны и математическая и текстурная производительность одновременно, и в этой «синтетике» из 3DMark Vantage новая модель Radeon VII показала интересный результат точно на уровне двух своих конкурентов — и видеокарты прошлого поколения Pascal и новенькой RTX 2080 семейства Turing. Все три видеокарты весьма близки друг к другу в этом тесте. Новое решение AMD также на 17% опередило Vega 64, что настраивает на неплохой результат и в игровых тестах.

Feature Test 4: GPU Cloth

Четвертый тест интересен тем, что рассчитывает физические взаимодействия (имитация ткани) при помощи видеочипа. Используется вершинная симуляция, при помощи комбинированной работы вершинного и геометрического шейдеров, с несколькими проходами. Используется stream out для переноса вершин из одного прохода симуляции к другому. Таким образом, тестируется производительность исполнения вершинных и геометрических шейдеров и скорость stream out.

Скорость рендеринга в этом тесте должна зависеть сразу от нескольких параметров, и основными факторами влияния должны являться производительность обработки геометрии и эффективность выполнения геометрических шейдеров. Сильные стороны чипов Nvidia должны были проявиться, но мы уже несколько лет отмечаем явно некорректные результаты в этом тесте. Очередная видеокарта Radeon показала значительно большую производительность, по сравнению с решениями предыдущего поколения GeForce GTX и новинки из линейки GeForce RTX.

Также не совсем обычно и сравнение с другими Radeon в таких условиях. Radeon VII не так уж сильно опередила заметно более слабую RX 590 и показала практически идентичный Vega 64 результат. Логического объяснения всем этим странным результатам у нас нет. Скорее всего, тест уже работает некорректно.

Feature Test 5: GPU Particles

Тест физической симуляции эффектов на базе систем частиц, рассчитываемых при помощи графического процессора. Используется вершинная симуляция, где каждая вершина представляет одиночную частицу. Stream out используется с той же целью, что и в предыдущем тесте. Рассчитывается несколько сотен тысяч частиц, все анимируются отдельно, также рассчитываются их столкновения с картой высот. Частицы отрисовываются при помощи геометрического шейдера, который из каждой точки создает четыре вершины, образующие частицу. Больше всего загружает шейдерные блоки вершинными расчетами, также тестируется stream out.

Во втором геометрическом тесте из 3DMark Vantage результаты поближе к истине, но тоже довольно странные. Новая модель Radeon VII в этот раз более чем на 20% опережает своего предшественника в виде Vega 10, что совершенно нормально, а RX 590 отстает от нее настолько, насколько должна по теории. А вот с видеокартами Nvidia все снова запутанно. Radeon VII оказалась чуть ниже уровня представителя архитектуры Pascal в виде GTX 1080 Ti, а вот RTX 2080 в этот раз снова провалилась, чего не должно быть по теории.

Feature Test 6: Perlin Noise

Последний feature-тест пакета Vantage является математически-интенсивным тестом GPU, он рассчитывает несколько октав алгоритма Perlin noise в пиксельном шейдере. Каждый цветовой канал использует собственную функцию шума для большей нагрузки на видеочип. Perlin noise — это стандартный алгоритм, часто применяемый в процедурном текстурировании, он использует много математических вычислений.

В этом математическом тесте производительность решений хоть и не совсем соответствует теории, но ближе к пиковой производительности видеочипов в предельных задачах. Похоже, что в этом тесте используются одни операции с плавающей запятой, и архитектура Turing не может использовать свои возможности, поэтому показывает результат даже хуже, чем представительница семейства Pascal.

Рассматриваемая Radeon VII в этом тесте оказалась быстрее и GTX 1080 Ti и RTX 2080. Видеочипы компании AMD с архитектурой GCN справляются с подобными задачами до сих пор лучше конкурирующих — в тех случаях, когда выполняется интенсивная «математика» в предельных режимах. Преимущество над Radeon RX Vega 64 в этом тесте снизилось до 13%. Рассмотрим более современные тесты, предлагающие повышенную нагрузку для GPU.

 

Тесты Direct3D 11

Переходим к Direct3D11-тестам из пакета разработчиков SDK Radeon. Первым на очереди будет тест под названием FluidCS11, в котором моделируется физика жидкостей, для чего рассчитывается поведение множества частиц в двухмерном пространстве. Для симуляции жидкостей в этом примере используется гидродинамика сглаженных частиц. Число частиц в тесте устанавливаем максимально возможное — 64 000 штук.

Первый Direct3D11-тест не раскрывает возможностей современных видеокарт, он вообще очень странно зависит скорее от версии видеодрайвера (Radeon RX Vega 64 мы тестировали раньше, чем Radeon VII). Видеокарта GeForce RTX 2080 проиграла модели Vega 64, которая оказалась быстрее всех. А сегодняшняя новинка показала почти точно такой же результат, что и Radeon RX 590, чего быть явно не должно. Странный результат. Судя по крайне высокой частоте кадров, вычисления в этом примере не слишком сложны, и мощные GPU просто не могут показать свои способности.

Второй D3D11-тест называется InstancingFX11, в этом примере из SDK используются DrawIndexedInstanced-вызовы для отрисовки множества одинаковых моделей объектов в кадре, а их разнообразие достигается при помощи использования текстурных массивов с различными текстурами для деревьев и травы. Для увеличения нагрузки на GPU мы использовали максимальные настройки: число деревьев и плотность травы.

Вот это уже поинтереснее будет. Производительность рендеринга в этом тесте зависит от оптимизации драйвера и командного процессора GPU, и с этим у решений Nvidia все несколько лучше. Поэтому видеокарта GeForce RTX 2080 опередила все Radeon. Впрочем, сегодняшняя новинка также выступила совсем неплохо — Radeon VII проиграла конкуренту далеко не так много, как другие решения AMD. Разница между графическими процессорами Vega 10 и Vega 20 получилась более чем на треть.

Ну и последний D3D11-пример — VarianceShadows11. В этом тесте из SDK AMD используются теневые карты (shadow maps) с тремя каскадами (уровнями детализации). Динамические каскадные карты теней сейчас широко применяются в играх с растеризацией, поэтому тест довольно интересный. При тестировании мы использовали настройки по умолчанию.

Производительность в этом примере из SDK зависит как от скорости блоков растеризации, так и от пропускной способности памяти. С ПСП у Radeon VII все прекрасно, но так как количество блоков ROP в Vega 20 осталось неизменным, по сравнению с Vega 10, то новинка оказалась тут ничуть не лучше RX Vega 64. В этом тесте видеокарты Nvidia обычно показывают результаты выше, чем у Radeon, хотя их преимущество не так уж велико. Но все же новая модель Radeon VII своему прямому конкуренту в виде RTX 2080 явно проиграла.

 

Тесты Direct3D 12

Direct3D11-тесты из SDK компании AMD закончились, переходим к примерам из DirectX SDK компании Microsoft — все они используют последнюю версию графического API — Direct3D12. Первым тестом стал Dynamic Indexing (D3D12DynamicIndexing), использующий новые функции шейдерной модели Shader Model 5.1. В частности — динамическое индексирование и неограниченные массивы (unbounded arrays) для отрисовки одной модели объекта несколько раз, при этом материал объекта выбирается динамически по индексу.

Этот пример активно использует целочисленные операции для индексации, поэтому особенно интересен нам для тестирования графического процессора Turing. Для увеличения нагрузки на GPU мы модифицировали пример, увеличив число моделей в кадре относительно оригинальных настроек в 100 раз.

Общая производительность рендеринга в этом тесте зависит от видеодрайвера, командного процессора и мультипроцессоров GPU. Решения Nvidia в тесте явно лучше справляются с этими операциями, а одновременное исполнение INT32- и FP32-инструкций на графическом процессоре семейства Turing позволило GeForce RTX 2080 увеличить преимущество над конкурентами до неприличного. Впрочем, новую Radeon VII тут скорее нужно сравнивать с другими платами AMD, и она выступает совсем неплохо, прилично обогнав RX Vega 64.

Очередной пример из Direct3D12 SDK — Execute Indirect Sample, он создает большое количество вызовов отрисовки при помощи ExecuteIndirect API, с возможностью модификации параметров отрисовки в вычислительном шейдере. В тесте используется два режима. В первом на GPU выполняется вычислительный шейдер для определения видимых треугольников, после чего вызовы отрисовки видимых треугольников записываются в UAV-буфер, откуда запускаются посредством ExecuteIndirect-команд, таким образом на отрисовку отправляются только видимые треугольники. Второй режим отрисовывает все треугольники подряд без отбрасывания невидимых. Для увеличения нагрузки на GPU число объектов в кадре увеличено с 1024 до 1 048 576 штук.

Производительность в этом тесте зависит от драйвера, командного процессора и мультипроцессоров GPU. Видеокарты компании Nvidia справляются с задачей хорошо (с учетом большого количества обрабатываемой геометрии), что относится и к RTX 2080. Скорее всего, основной упор тут в возможности драйвера и низкие результаты AMD объяснимы недостатком программной оптимизации — драйверы компании AMD нуждаются в улучшении. Слегка успокаивает то, что новая Radeon VII все же побыстрее RX Vega 64 и RX 590.

Ну и последний пример с поддержкой D3D12 — уже известный нам nBody Gravity тест, но в другом варианте. В этом примере из SDK показана расчетная задача гравитации N-тел (N-body) — симуляция динамической системы частиц, на которую воздействуют такие физические силы, как гравитация. Для увеличения нагрузки на GPU число N-тел в кадре было увеличено с 10 000 до 128 000.

По количеству кадров в секунду даже на мощных GPU понятно, что эта вычислительная задача сложна, даже на лидирующей GeForce RTX 2080 получается менее 100 FPS. Новая модель Radeon VII в этом тесте оказалась побыстрее предшественницы в виде RX Vega 64, и обе они обогнали RX 590 с большим запасом, но сравнение с прямым конкурентом в виде GeForce RTX 2080 показало явное отставание от соперника и в этот раз.

В качестве дополнительного синтетического теста с поддержкой Direct3D12 мы взяли известный бенчмарк Time Spy из 3DMark. В нем нам интересно не только общее сравнение GPU по мощности, но и разница в производительности с включенной и отключенной возможностью асинхронных вычислений, появившихся в DirectX 12. Так мы поймем, как отличается поддержка async compute в чипах AMD и Nvidia. Для верности мы протестировали видеокарты в двух разрешениях экрана и двух графических тестах.

По представленным выше диаграммам видно, что прирост от включения асинхронных вычислений в Time Spy близок для видеокарт AMD и Nvidia семейства Turing. У Pascal прирост от этой функции был гораздо меньшим, но в новых графических процессорах Nvidia одновременное исполнение разных типов вычислений было улучшено, и хотя Time Spy использует такие возможности довольно слабо, но конкуренты оказались близки к друг другу.

А вот если рассматривать производительность Radeon VII в этой задаче по сравнению с видеокартами Nvidia, то если в первом подтесте новинка еще неплохо справляется с конкурентом в виде RTX 2080, то во втором явно сдувается (справедливости ради, в 4K-разрешении результаты RVII лучше). И этот факт, что новинка на чипе Vega 20 оказалась неспособной догнать аналогичную по цене модель RTX 2080, не очень хорошо говорит о ее потенциале и в игровых приложениях, так как этот синтетический тест довольно показателен.

 

Вычислительные тесты

Мы пока еще не нашли возможность включить в состав нашего пакета синтетических тестов другие бенчмарки, использующие OpenCL для интересных и полезных вычислительных тестов. Поэтому пока что в этом разделе остается уже довольно старый и не слишком хорошо оптимизированный тест программной трассировки лучей — LuxMark 3.1. Этот кроссплатформенный тест основан на LuxRender и также использует OpenCL.

В этот раз мы сравнили три разных GPU в этом тесте: один от компании Nvidia и пару Radeon различного позиционирования. Получилось, что новая Radeon VII оказалась значительно быстрее GeForce RTX 2080 как минимум в двух из трех подтестов, а ведь Turing значительно ускорилась именно в LuxMark из-за улучшенного кэширования, важного для трассировки лучей. Vega 64 мы в этом тесте не пробовали, а вот RX 590 осталась далеко позади, вдвое-втрое проиграв новинке. Отличный результат, доказывающий преимущества Radeon VII именно в вычислительных, а не игровых тестах.

Выводы по теоретической части и синтетическим тестам

Судя по теоретическим данным и синтетическим тестам, видеокарта модели Radeon VII, основанная на урезанной версии графического процессора Vega 20 архитектуры GCN пятого поколения, занимает на рынке игровых видеокарт место на самом верху линейки компании AMD. Хотя у Radeon VII не все было прекрасно с некоторыми из наших синтетических бенчмарков, мы думаем, что в играх новинка должна оказаться заметно быстрее Vega 64 и быть примерно где-то на уровне GeForce RTX 2080, в зависимости от конкретных приложений.

Видеокарта Radeon VII основана на первом GPU, произведенном по 7 нм техпроцессу, нацеленном как на пользователей игровых приложений, так и профессионального ПО для созданию контента. На данный момент это наиболее производительное решение компании AMD на рынке игровых видеокарт. Если смотреть на прирост производительности относительно предыдущего топового решения Vega 64, то тут Radeon VII выглядит очень неплохо, опережая предшественника на величину до 20%-25% (чем выше разрешение, тем большим получается преимущество). Так что, несмотря на меньшее количество исполнительных блоков у Vega 20, модель Radeon VII за счет более высоких частот и лучшей энергоэффективности имеет явное превосходство.

А вот если остановиться на том, как новинка справляется с прямым конкурентом в виде GeForce RTX 2080, то в среднем Radeon VII все же помедленнее видеокарты Nvidia. Конечно, наверняка будут задачи и игры, где новинка будет блистать, показывая результат лучше, чем у соперника (это такие игры как Far Cry 5 и Wolfenstein II), но достаточно много будет и игр, в которых новинка AMD проиграет. Не говоря уже о поддержке новых функциональных возможностей, вроде аппаратной трассировки лучей или специализированных тензорных блоков для ускорения задач глубокого обучения (кое-что в Vega 20 улучшили в этом плане, но она все же отстает от конкурента).

Создается впечатление, что AMD не слишком старалась выступить лучше по соотношению производительности (в играх), возможностей и цены, в которых их решения всегда были традиционно сильны. У конкурента это соотношение даже лучше, а Radeon VII не настолько хороша, чтобы все кинулись за ней, предпочтя решение AMD. Скорее всего, так получилось из-за высокой себестоимости новинки, ведь произведенный по сверхновому 7 нм техпроцессу чип имеет немалый размер и себестоимость производства, особенно учитывая четыре стека HBM2-памяти приличного объема, соединенные интерпозером. Общая себестоимость производства новинки высока и не позволяет снизить цену значительно ниже, чем у GeForce RTX 2080.

Что касается преимущества Radeon VII по объему видеопамяти, то оно на данный момент наблюдается далеко не везде — наверняка, в каких-то профессиональных задачах это имеет смысл и дает прирост скорости, но даже в самых современных играх сейчас вполне достаточно и 8 ГБ видеопамяти. Конечно, удвоенный объем может сказаться в будущем, но пока что толку от него в основном нет. Но эта видеокарта может выглядеть привлекательной для серьезного применения при создании контента: редактировании и монтаже видеороликов, 3D-рендеринге, других задачах профессиональной визуализации. Что подтверждают и наши вычислительные тесты, вроде LuxMark. Как раз для таких задач цена новинки в $699 — просто отличная!

Но с архитектурной точки зрения это лишь улучшенная Vega со всеми ее недостатками — устаревшая архитектура GCN с отсутствием новой функциональности и высоким энергопотреблением. Вероятно, именно последнее не дало 7 нм чипу конкурировать с топовым решением конкурента, а если бы Radeon VII был на уровне RTX 2080 Ti, то на преимущество последней по функциональности можно было бы и закрыть глаза. Но даже с RTX 2080 конкуренция получилась вялой — топовый Radeon не имеет преимущества по соотношению цены и производительности чуть ли не впервые за долгие годы. И на игровом рынке ее позиции далеко не так хороши по сравнению с GeForce RTX 2080. Впрочем, положение AMD в любом случае улучшилось за счет выхода нового топового решения.

Игровые тесты

Конфигурация тестового стенда

• Компьютер на базе процессора AMD Ryzen 7 2700X (Socket AM4):
  • процессор AMD Ryzen 7 2700X (разгон до 4,0 ГГц);
  • СО Antec Kuhler H2O 920;
  • системная плата Asus ROG Crosshair VI Hero на чипсете AMD X370;
  • оперативная память 16 ГБ (2×8 ГБ) DDR4 AMD Radeon R9 UDIMM 3200 МГц (16-18-18-39);
  • жесткий диск Seagate Barracuda 7200.14 3 ТБ SATA2;
  • блок питания Seasonic Prime 1000 W Titanium (1000 Вт);
  • блок питания Thermaltake RGB 750W;
  • корпус Thermaltake Versa J24;
• операционная система Windows 10 Pro 64-битная; DirectX 12;
• телевизор LG 43UK6750 (43″ 4K HDR);
• драйверы AMD версии 19.2.1 (для Radeon VII — 19.2.2);
• драйверы Nvidia версии 418.91;
• VSync отключен.

Список инструментов тестирования

Во всех играх использовалось максимальное качество графики в настройках.

• Wolfenstein II: The New Colossus (Bethesda Softworks/MachineGames)
• Tom Clancy’s Ghost Recon Wildlands (Ubisoft/Ubisoft)
• Assassin’s Creed: Origins (Ubisoft/Ubisoft)
• Battlefield V (EA Digital Illusions CE/Electronic Arts)
• Far Cry 5 (Ubisoft/Ubisoft)
• Shadow of the Tomb Raider (Eidos Montreal/Square Enix) — HDR включен
• Total War: Warhammer II (Creative Assembly/Sega)
• Strange Brigade (Rebellion Developments/Rebellion Developments)

Результаты тестирования.

 

Wolfenstein II: The New Colossus

Разница в производительности, %

Исследуемая карта	в сравнении с	1920×1200	2560×1440	3840×2160
Radeon VII	GeForce RTX 2080 Ti	−4,5	−21,5	−28,6
Radeon VII	GeForce RTX 2080	−3,6	+2,1	+2,4
Radeon VII	GeForce RTX 2070	+17,4	+32,7	+39,3
Radeon VII	GeForce GTX 1080 Ti	+2,2	+13,2	+10,4

 

Tom Clancy’s Ghost Recon Wildlands

Разница в производительности, %

Исследуемая карта	в сравнении с	1920×1200	2560×1440	3840×2160
Radeon VII	GeForce RTX 2080 Ti	−3,0	−9,8	−19,8
Radeon VII	GeForce RTX 2080	−1,5	−0,8	+4,5
Radeon VII	GeForce RTX 2070	+11,2	+32,2	+38,0
Radeon VII	GeForce GTX 1080 Ti	−2,3	+28,0	+16,9

 

Assassin’ Creed: Origins

Разница в производительности, %

Исследуемая карта	в сравнении с	1920×1200	2560×1440	3840×2160
Radeon VII	GeForce RTX 2080 Ti	−29,1	−35,0	−27,2
Radeon VII	GeForce RTX 2080	−28,6	−17,9	+3,5
Radeon VII	GeForce RTX 2070	−1,1	+8,3	+31,1
Radeon VII	GeForce GTX 1080 Ti	−10,0	−4,9	+15,7

 

Battlefield V

Разница в производительности, %

Исследуемая карта	в сравнении с	1920×1200	2560×1440	3840×2160
Radeon VII	GeForce RTX 2080 Ti	−2,3	−11,9	−8,0
Radeon VII	GeForce RTX 2080	+1,6	+4,0	+4,5
Radeon VII	GeForce RTX 2070	+18,3	+23,8	+35,3
Radeon VII	GeForce GTX 1080 Ti	+4,0	+5,1	+15,0

 

Far Cry 5

Разница в производительности, %

Исследуемая карта	в сравнении с	1920×1200	2560×1440	3840×2160
Radeon VII	GeForce RTX 2080 Ti	−7,0	−15,7	−19,3
Radeon VII	GeForce RTX 2080	−4,3	+1,7	+8,1
Radeon VII	GeForce RTX 2070	+13,7	+37,2	+48,9
Radeon VII	GeForce GTX 1080 Ti	+11,8	+16,8	+24,1

 

Shadow of the Tomb Raider

Разница в производительности, %

Исследуемая карта	в сравнении с	1920×1200	2560×1440	3840×2160
Radeon VII	GeForce RTX 2080 Ti	−27,5	−27,2	−20,6
Radeon VII	GeForce RTX 2080	−17,8	−10,6	+2,0
Radeon VII	GeForce RTX 2070	+7,2	+20,4	+38,9
Radeon VII	GeForce GTX 1080 Ti	−1,3	+3,5	+13,6

 

Total War: Warhammer II

Разница в производительности, %

Исследуемая карта	в сравнении с	1920×1200	2560×1440	3840×2160
Radeon VII	GeForce RTX 2080 Ti	−6,9	−31,1	−29,0
Radeon VII	GeForce RTX 2080	−1,8	−2,7	+7,3
Radeon VII	GeForce RTX 2070	+30,1	+25,9	+46,7
Radeon VII	GeForce GTX 1080 Ti	+10,2	+1,4	+12,8

 

Strange Brigade

Разница в производительности, %

Исследуемая карта	в сравнении с	1920×1200	2560×1440	3840×2160
Radeon VII	GeForce RTX 2080 Ti	−1,1	−11,8	−1,1
Radeon VII	GeForce RTX 2080	+2,3	−4,3	+4,8
Radeon VII	GeForce RTX 2070	+29,0	+28,8	+49,2
Radeon VII	GeForce GTX 1080 Ti	+6,6	+9,8	+23,9

Рейтинг iXBT.com

Рейтинг ускорителей iXBT.com демонстрирует нам функциональность видеокарт друг относительно друга и нормирован по самому слабому ускорителю — Radeon RX 550 (то есть сочетание скорости и функций Radeon RX 550 приняты за 100%). Рейтинги ведутся по 20 ежемесячно исследуемым нами акселераторам в рамках проекта Лучшая видеокарта месяца. Из общего списка выбирается группа карт для анализа, куда входят Radeon VII и его конкуренты.

Для расчета рейтинга полезности использованы розничные цены на конец февраля 2019 года.

Мы видим, что в среднем по всем играм и разрешениям Radeon VII быстрее, чем GeForce GTX 1080 Ti, однако немного уступает своему основному конкуренту GeForce RTX 2080. Тем не менее, разница между GeForce RTX 2080 и Radeon VII не является существенной, а это значит, что новый ускоритель AMD прекрасно подойдет для игр в разрешении 2.5К при максимальных настройках качества, а в некоторых играх ему покорится и разрешение 4К без снижения настроек.

Рейтинг полезности

Рейтинг полезности тех же карт получается, если показатели предыдущего рейтинга разделить на цены соответствующих ускорителей.

А вот в этом рейтинге картина для нового ускорителя резко портится. Да, на момент написания статьи Radeon VII еще не появился в продаже, мы взяли условную цену, полученную из рекомендованной для США (699 долларов) путем умножения на привычный уже для российской розницы коэффициент 1,2 (и это еще минимум!), так что мы ожидаем, что первые цены будут даже выше 55 000 рублей. А при такой цене Radeon VII резко уступает не только своему прямому конкуренту GeForce RTX 2080, но и уже уходящему с рынка бывшему флагману GeForce GTX 1080 Ti. Напомним, что новинке AMD необходимо быть дешевле GeForce RTX 2080, поскольку ускоритель Nvidia ненамного, но быстрее.

Выводы

AMD Radeon VII (16 ГБ) дает нам первое представление о самом тонком на сегодня техпроцессе для GPU — 7 нм. Переход на него позволил резко поднять частоты работы GPU, уменьшить площадь самого кристалла, что дало возможность на такой же площади подложки, как у Radeon RX Vega 64, разместить уже 4 модуля HBM2, не только получив вдвое больший объем памяти в 16 гигабайт, но и увеличив в 2 раза ширину шины обмена с памятью, а это обеспечило дополнительный прирост производительности относительно Radeon RX Vega 64, особенно в высоких разрешениях.

В среднем Radeon VII продемонстрировал производительность чуть ниже GeForce RTX 2080, однако в ряде игр обгоняет его в разрешениях 2.5К и 4К. К сожалению, объявленная AMD цена на новинку сильно портит картину, при текущем ценовом раскладе привлекательность Radeon VII невысока. Да, разумеется, у него 16 ГБ видеопамяти (против 8 ГБ у GeForce RTX 2080), но сейчас практически все игры довольствуются объемом 8 ГБ, даже 11 ГБ у GeForce RTX 2080 Ti и GeForce GTX 1080 Ti являются избыточными, и в ближайшие пару лет наличие 8 ГБ памяти вряд ли станет «удавкой» даже для топовых ускорителей.

Второй (после цены) минус новинки — это очень шумная и малоэффективная система охлаждения. Снова повторим, что мотивы инженеров, выпустивших карту с таким кулером, совершенно непонятны. Они не тестировали эту СО в реальности? Или решили, что сильным гулом современного игрока не напугать? В общем, очень странное решение, а партнеры AMD, к сожалению, пока не планируют выпускать Radeon VII с собственным дизайном PCB и систем охлаждения.

Radeon VII интересен как первенец техпроцесса 7 нм. И если бы в AMD не решили, что новый ускоритель будет продаваться чуть дороже, чем чуть более быстрое решение Nvidia, то его, наверное, ждал бы определенный успех (насколько это слово вообще применимо к топовым ускорителям с их крохотными тиражами). Но при текущих раскладах надежды нет и на это. А вот если найти применение такой видеокарте не в играх, а в вычислительных процессах, рабочих станциях, то здесь картина может кардинально поменяться. Новый GPU обеспечивает отличную производительность не только в играх, но и в пакетах 3D-графики, видеоредактирования и других сложных вычислительных задачах. В том числе для этого в Vega 20 оставили лишь вчетверо меньший темп исполнения операций с двойной точностью FP64 (по сравнению с FP32), тогда как у предыдущих решений компании, не относящихся к профессиональным, он был в 16 раз меньше.

Также Radeon VII имеет вдвое больший объем видеопамяти по сравнению с видеокартами семейства Vega первого поколения, что важно в тех же профессиональных приложениях (и некоторых современных играх при максимальных настройках), и обеспечивает более чем вдвое более широкую полосу пропускания памяти, что также полезно для требовательных задач. За счет этого Radeon VII позволяет выставить максимальные настройки графики в играх при любых поддерживаемых разрешениях, вплоть до 8K, а в профессиональном ПО для создания контента повышенный объем видеопамяти обеспечит приличный прирост производительности при редактировании видео сверхвысокого разрешения и снизит время рендеринга самых сложных сцен. Для этих задач GPU получился довольно привлекательным.

Компания AMD в любом случае вернулась в бой в верхнем ценовом сегменте, и это не может не радовать. Будем надеяться, что изрядно затянувшаяся передышка с выжиманием последних соков из GCN вскоре выльется во что-то значительно более конкурентоспособное. Нужно еще посмотреть на следующий шаг компании — Navi. Настораживает, что это должна быть все та же GCN, но мы надеемся, что хотя бы вопрос энергоэффективности в следующей серии графических решений AMD будет решен, иначе конкурировать им будет очень непросто.

Благодарим компанию AMD Russia
и лично Ивана Мазнева
за предоставленную на тестирование видеокарту

Для тестового стенда:
блок питания Seasonic Prime 1000 W Titanium предоставлен компанией Seasonic