Вот посмотрите на фотографию выше. Это река Ниагара, на левом берегу — Канада, на правом — США. А прямо вдали — озеро Онтарио, куда Ниагара и впадает, собственно. А на берегу сего огромного озера, за 100 миль от этого места, стоит славный град Торонто, в пригороде которого стоит большой красивый офис. Там производят локомотивы. Бывают они двухсекционные (то бишь два локомотива сцеплены вместе, и их тяговая мощь практически удваивается), а бывают и односекционные, но с двумя дизелями внутри. Здесь мотив сравнений заканчивается. Умный читатель уже понял, что двухсекционный локомотив — это две отдельные видеокарты, объединенные в SLI или CrossFire, а локомотив с двумя дизелями — это двупроцессорный ускоритель на одной PCB, который, собственно, AMD нам и представила (это ее офис расположен в пригороде Торонто на месте когда-то находивщегося тут же офиса ATI (даже стены те же, интерьер тот же, многие сотрудники те же, а вот дух уже иной).
Часть 1: Теория и архитектура
В итоговой статье 2007 года мы упоминали, что для верхнего ценового диапазона компания AMD в будущем хочет выпускать мультичиповые решения на основе технологии CrossFire. И вот они анонсировали первую подобную видеокарту на основе двух чипов RV670, которая называется RADEON HD 3870 X2. Похоже, что наступает время двухчиповых решений, так как и от Nvidia мы ожидаем скорого выпуска похожей видеокарты на основе пары чипов G92.
Увлечение мультичиповыми продуктами, работающими при помощи технологий SLI и CrossFire, немного расстраивает. Несмотря на удобство создания продуктов для разных ценовых диапазонов на основе разного количества одних и тех же чипов, одночиповое решение всегда будет обладать определенными преимуществами: оно будет быстрее во всех приложениях, а не только оптимизированных для мультичиповых конфигураций, кроме того, оно не содержит избыточных блоков в каждом из чипов, обладает лучшими характеристиками по энергопотреблению и тепловыделению, а самое главное — в случае одночипового решения отсутствуют проблемы задержек при отрисовке изображения, свойственных основным режимам SLI/CrossFire. Надеемся, что производители не забудут о топовых решениях и на основе одного GPU, что это — лишь временный выход из сложившийся ситуации.
Собственно, сама по себе теоретическая часть по HD 3870 X2 будет очень короткой, это ведь просто два чипа RV670, установленные на одну печатную плату вместе с памятью и остальной обвязкой. Двухчиповая система работает по технологии CrossFire, реализованной аппаратно, линии PCI Express и соответствующий мост выполнены прямо на плате, и карта не использует соответствующих ресурсов системной платы. Реальная разница, по сравнению с системой из двух плат HD 3870, заключается только в иной рабочей частоте чипа и памяти.
Сама архитектура AMD R6xx была анонсирована ещё в мае прошлого года, видеокарты среднего и нижнего ценовых диапазонов на основе чипов унифицированной архитектуры R6xx вышли летом, а последние mid-end решения на чипе RV670 были выпущены компанией AMD в конце прошлой осени. Основным отличием чипа RV670 от предыдущего топового R600 стала технология производства 55 нм, позволившая снизить себестоимость сложных чипов, важную для недорогих продуктов. Кроме того, новые GPU от AMD выделились ещё и поддержкой обновленного DirectX 10.1, шиной PCI Express 2.0 и улучшенным блоком аппаратного ускорения воспроизведения и обработки видеоданных.
Перед прочтением данного материала мы традиционно рекомендуем ознакомиться с базовыми теоретическими материалами DX Current, DX Next и Longhorn, описывающими различные аспекты современных аппаратных ускорителей графики и архитектурные особенности продукции Nvidia и AMD (ранее ATI).
- [06.06.05] Longhorn — ускорители и шейдеры для DirectX 10
- [01.03.05] DirectX.Update — Ускорители 3D-графики: полшага вперед
- [09.04.04] DX.Next: ближайшее и ближнее будущее аппаратного ускорения 3D-графики
Эти материалы достаточно точно спрогнозировали текущую ситуацию с архитектурами видеочипов, оправдались многие предположения о будущих решениях. Подробную информацию об унифицированной архитектуре AMD R6xx на примере предыдущих чипов (в том числе и RV670) можно найти в следующих статьях:
- [14.05.07] Долгожданное появление DirectX 10-семейства от AMD/ATI
- [04.07.07] ATI RADEON HD 2400-2600-серии: новые решения от AMD для среднего и бюджетного секторов с поддержкой DirectX 10
- [19.11.07] ATI RADEON 3850/3870 (RV670): 320 шейдерных процессора с 256-битной шиной памяти
Графический ускоритель RADEON HD 3870 X2
- Кодовое имя чипа R680 (2 × RV670)
- Технология 55 нм
- 2 × 666 миллионов транзисторов
- Унифицированная архитектура с массивом общих процессоров для потоковой обработки вершин и пикселей, а также других видов данных
- Аппаратная поддержка DirectX 10.1, в том числе и новой шейдерной модели — Shader Model 4.1, генерации геометрии и записи промежуточных данных из шейдеров (stream output)
- Двойная 256-битная шина памяти: по четыре контроллера шириной 64 бита, соединенных шиной ring bus
- Частота ядра 825 МГц
- 640 (2 × 320) скалярных ALU с плавающей точкой (целочисленные и плавающие форматы, поддержка FP32 точности в рамках стандарта IEEE 754)
- 2 × 4 укрупненных текстурных блока, с поддержкой FP16 и FP32 компонент в текстурах
- 2 × 32 блоков текстурной адресации (см. подробности в базовой статье)
- 2 × 80 блоков текстурной выборки (см. подробности в базовой статье)
- 2 × 16 блоков билинейной фильтрации с возможностью фильтрации FP16 текстур на полной скорости и поддержкой трилинейной и анизотропной фильтрации для всех текстурных форматов
- Возможность динамических ветвлений в пиксельных и вершинных шейдерах
- 2 × 16 блоков 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 16 отсчетов за такт, в режиме без цвета (Z only) — 32 отсчета за такт
- Запись результатов до 8 буферов кадра одновременно (MRT)
- Интегрированная поддержка двух RAMDAC, двух портов Dual Link DVI, HDMI, HDTV
Спецификации видеокарты RADEON HD 3870 X2
- Частота ядра 825 МГц
- Количество универсальных процессоров 640 (2 х 320)
- Количество текстурных блоков — 2 × 16, блоков блендинга — 2 × 16
- Эффективная частота памяти 1800 МГц (2*900 МГц)
- Тип памяти GDDR3
- Объем памяти 2 × 512 мегабайт
- Пропускная способность памяти 2 × 57.6 гигабайта в сек.
- Теоретическая максимальная скорость закраски 2 × 13.2 гигапикселя в сек.
- Теоретическая скорость выборки текстур 2 × 13.2 гигатекселя в сек.
- Разъем CrossFireX
- Шина PCI Express 1.1
- Два DVI-I Dual Link разъема, поддерживается вывод в разрешениях до 2560х1600
- TV-Out, HDTV-Out, поддержка HDCP, HDMI адаптер
- Рекомендуемая цена $449
Похоже, что именно производство новых GPU по 55 нм технологическим нормам позволило выпустить двухчиповые решения подобной мощности. RV670 значительно меньше по размеру относительно R600, и он потребляет в два раза меньше энергии, обладая примерно той же производительностью. Кстати, как вы помните, начиная с RADEON HD 3870 и 3850, компания AMD сменила традиционную маркировку видеокарт. В названии модели RADEON HD 3870 X2 по сравнению с HD 3870 появился суффикс X2, означающий установку двойного комплекта GPU + видеопамять.
Архитектура
Ничего нового к ранее написанному добавить мы не можем, чип RV670 остался неизменным, его архитектура была подробно описана нами в соответствующем материале. Вкратце повторим, что RV670 мало отличается от R600, количество всех блоков (ALU, ROP, TMU) у него точно такое же. Единственное значительное отличие более нового чипа состоит в том, что у него вместо 512-битной шины реализована 256-битная.
Естественно, RADEON HD 3870 X2, как и его одночиповый собрат, полностью поддерживает ещё не вышедший DirectX 10.1 API, новые и улучшенные возможности которого были описаны нами в предыдущем материале, посвященном выходу RADEON HD 3850 и 3870. Также AMD очень гордится тем, что их двухчиповое решение объединяет 640 потоковых процессоров, пиковая производительность которых на определенных операциях достигает 1 терафлопа, впервые для одиночной карты. Не совсем понятно, зачем этот терафлоп обычным пользователям, применяющим видеокарту по прямому назначению, особенно с учетом того, что CrossFire система обладает явными недостатками по сравнению с одночиповыми топовыми картами…
Любопытно, что с поддержкой второй версии шины PCI Express рассматриваемой двухчиповой картой дела обстоят непросто. Несмотря на то, что одним из важнейших нововведений в RV670 стала поддержка шины PCI Express 2.0, рассматриваемое сегодня решение не может похвастать улучшениями в плане увеличения пропускной способности. Для обеспечения работы двух чипов и их связи между собой в текущей версии RADEON HD 3870 X2 используется специальный PCI Express мост PLX PEX 8548, который поддерживает 48 линий PCI-E версии 1.1. Этот чип размером 37.5 × 37.5 мм потребляет примерно 5 Вт дополнительно к энергопотреблению двух комплектов GPU и памяти. К слову, в будущем AMD планирует интегрировать подобную логику PCI Express моста в следующие модели GPU, для упрощения разводки и снижения себестоимости.
Несмотря на отсутствие поддержки PCI Express 2.0, так как эта версия совместима с PCI Express 1.1, можно почти честно сказать, что новая видеокарта обладает его поддержкой, просто работать в режиме увеличенной пропускной способности она не будет. Впрочем, влияние этой большей пропускной способности шины на практике обычно малозаметно. С другой стороны, она могла бы помочь как раз CrossFire системам, видеочипы в которых обмениваются большим потоком данных по связывающей их шине. По возможности мы постараемся определить разницу в скорости между 2.0 и 1.1 версиями в наших исследованиях, но вряд ли она будет больше нескольких процентов…
Собственно, помимо того, что HD 3870 X2 сама по себе работает как двухчиповая система, новые возможности технологии ATI CrossFireX позволяют объединять две такие платы в одной системной плате. Ведь именно решения на основе RV670 в своё время были объявлены первыми видеокартами с поддержкой одновременной работы четырех карт или двух карт на основе двух чипов.
Производители видят в многочиповых конфигурациях один из наиболее простых путей роста производительности, заметный, прежде всего, в бенчмарках. Хотя обе основные компании, производящие видеочипы, заявляют о том, что эффективность их технологий высока и ускорение достигает 80-90%, это наблюдается лишь в высоких разрешениях и всё больше в бенчмарках, а не во всех играх.
Радует то, что в HD 3870 X2 никуда не делась поддержка технологии ATI PowerPlay. Напомним, что это — технология динамического управления питанием, суть которой в специальной управляющей схеме в чипе, которая отслеживает загрузку видеочипа работой и определяет необходимый рабочий режим, изменяя рабочую частоту чипа и памяти, а также напряжением питания и другими параметрами, оптимизируя энергопотребление и тепловыделение видеокарты. Без подобной технологии в 2D режиме двухчиповая карта потребляла бы много больше энергии.
Итак, мы вкратце рассмотрели особенности нового двухчипового решения RADEON HD 3870 X2, далее переходим к практической части исследования, в которой узнаем, как сильно увеличилась производительность двухчиповой видеокарты относительно одночиповых решений AMD и Nvidia. Сначала посмотрим на синтетические тесты, которые могут показать и слабые и сильные стороны таких решений.
ATI RADEON 3870 X2 (RV670) — Часть 2: видеоплаты и синтетические тесты
