Radeon HD 5870 - первая видеокарта с поддержкой DirectX 11

Оглавление:

• Вступление
• Осматриваем видеокарту
• Тестирование. Выводы.

Вступление

Если кто помнит, первая «шейдерная война» началась в 2001 году, когда NVIDIA выпустила акселератор нового поколения – GeForce 3, отвечающий всем требованиям API DirectX 8. Канадская ATI кот наплакал опоздала со своим ответом, но наверстала упущенное посредством год, явив всему миру ускоритель, поддерживающий ещё не вышедший DirectX 9. Серия видеокарт Radeon 9xxx оказалась одной из лучших в свое время, только немногим уступая разработкам NVIDIA в OpenGL-приложениях из-за худо проработанных драйверов. Дальнейшее противостояние обуславливалось различными версиями DX9, и только в 2006 году с выходом GeForce 8xxx началась новая гонка, ознаменовавшая переход на унифицированную архитектуру и явление игр, использующие возможности DirectX 10. Подразделение ATI Technologies, входящее в состав AMD, опоздало на полгода не с самыми производительными решениями, что заставило компанию пересмотреть ценовую политику. Естественно, после этого этого все ошибки были исправлены, и AMD уже второй год задает тон ценообразования на рынке, выпуская при этом конкурентоспособные продукты.

Архитектура RV870

Выход в октябре этого года операционной системы Microsoft Windows 7 не единственное значимое событие – фирма AMD первой анонсировала решения с поддержкой DirectX 11, которые реально доступны на рынке и всякий хотящий может их приобрести. Правда, стоимость новинок пока сверх меры высока, так как NVIDIA ничего подобного представить не смогла, а когда нет альтернативы, то и ценовую политику можно пересмотреть. Но об этом поговорим в самом конце материала, а сейчас рассмотрим архитектуру новейшего чипа от AMD – Cypress (он же RV870).

Как и ранее, группа отдала предпочтение среднему по производительности ядру, на базе которого выпускаются middle-end-решения и двухчиповые высокоуровневые карты. Кроме того на основе его производных свет увидят более доступные продукты начального уровня. В отличие от ранее выпускавшихся графических процессоров, ныне все чипы носят собственные имена (из семейства растений). Наименование карт осталось прежним, только номер поколения вырос на единицу, и все семейство новых видеоадаптеров AMD относится к серии Radeon HD 5000.

Видеоадаптер	Radeon HD 5870	Radeon HD 5850	Radeon HD 4890	Radeon HD 4870	Radeon HD 4850
Ядро	Cypress (RV870)	Cypress (RV870)	RV790	RV770	RV770
Количество транзисторов, млн. шт	2,15 млд.	2,15 млд.	959	956	956
Техпроцесс, нм	40	40	55	55	55
Площадь ядра, кв. мм	334	334	282	263	263
Количество потоковых процессоров	1600	1440	800	800	800
Количество текстурных блоков	80	72	40	40	40
Количество блоков рендеринга	32	32	16	16	16
Частота ядра (номинал), МГц	850	725	850	750	625
Частота шейдерного домена (номинал), МГц	850	725	850	750	625
Шина памяти, бит	256	256	256	256	256
Тип памяти	GDDR5	GDDR5	GDDR5	GDDR5	GDDR3
Объём памяти, МБ	1024	1024	1024	512/1024	512
Частота памяти (номинал), МГц	4800	4000	3900	3600	1986
Поддерживаемая версия DirectX	11	11	10.1	10.1	10.1
Интерфейс	PCI Express 2.1	PCI Express 2.1	PCI Express 2.0	PCI Express 2.0	PCI Express 2.0
Потребляемая мощность, нагрузка/простой, Вт	188/27	170/27	190/60	160/90	110/-

По сравнению со своим предшественником RV770 чип нового поколения обзавелся еще десятью SIMD-ядрами, каждое из которых состоит из 16 универсальных суперскалярных потоковых процессоров и четырех текстурных блоков с собственной кэш-памятью первого уровня. Каждый такой процессор способен исполнять пять инструкций – четыре MUL/ADD (Multiply-Add) и одну сложную трансцендентную инструкцию (SIN, COS, LOG и т. п.), за счет чего AMD оперирует числом потоковых процессоров, превышающих по количеству суперскалярных в пять раз. Также было увеличено цифра широких блоков ROP (Render Back-Ends по терминологии AMD) – теперь их восемь, каждый из которых, как и в чипе-предшественнике, способен обрабатывать четыре пиксела за такт.

Блок-схема Cypress

Фактически, новинка в два раза превысила без малого все показатели GPU прошлого поколения – количество транзисторов сейчас составляет 2,15 млрд. (против 956 млн. в RV770 и 959 млн. в RV790), число потоковых процессоров увеличилось до 1600 штук, блоков TMU стало 80, а блоков растеризации – 32. Рабочая частота чипа составляет 850 МГц, как и у Radeon HD 4890. Данные характеристики справедливы для старшей карты – Radeon HD 5870. Для больше доступного решения – Radeon HD 5850 – количество потоковых процессоров уменьшено до 1440 шт., текстурных блоков – до 72, а число ROP осталось прежним. Также была уменьшена частота ядра до 725 МГц.

Кроме количественных, были проведены и качественные изменения. Так, за счет поддержки DirectX 11 блоки TMU в настоящий момент могут трудиться с текстурами размером до 16384х16384 пикселей, а также они получили новые режимы сжатия HDR-текстур, и повысилось качество анизотропной фильтрации. Производительность блоков Render Back-Ends увеличилась вдвое, и за счет этого порядок сглаживания MSAA8x стоиь падением производительности в современных игровых приложениях в среднем до 10% относительно режима MSAA4x – возможно, еще одно-два поколения графических адаптеров, и сглаживание станет практически «бесплатным», как это произошло с анизотропной фильтрацией. Кроме того, в чип было добавлено два блока растеризации, которые особо должны себя явить при использовании некоторых задач DirectX 11, особенно, тесселяции.

Используемая прежде кольцевая шина памяти Ring Bus целиком ушла в прошлое (впервые от нее отказались в RV770), и в настоящее время в графических процессорах AMD применяется хабовая архитектура. Четыре 64-битных контроллера расположены примерно основных потребителей данных, а это кэш-память второго уровня и блоки ROP, и соединены с одним хабом, который дальше уже распределяет поток данных между остальными, менее требовательными вычислительными блоками ядра.

Интерфейс памяти чипа Cypress

Поддерживаемый тип памяти остался прежним – GDDR5, но рабочие частоты теперь могут добиваться 5000 МГц (QDR). Правда, с 256-битной шиной пропускная способность памяти не особенно выросла, что может стать сдерживающим фактором при работе в тяжелых режимах графики. Зато теперь может быстро изменяться частота памяти и напряжение питания, а также появилась проверка на ошибки (EDC, Error Detection Code), что важно при расчетах общего назначения. Сравнительно рабочих частот: для Radeon HD 5870 они составляют действенные 4800 МГц (4х1280 МГц), а для Radeon HD 5850 – 4000 МГц. Объем памяти для обеих карт равен 1024 МБ.

PowerPlay

Несмотря на возросшее численность транзисторов, площадь кристалла за счет 40-нм техпроцесса лишь на 27% больше, чем у RV790, а энергопотребление при максимальной загрузке видеокарт осталось на практике на том же уровне, что и у Radeon HD 4870. Технология PowerPlay получила дальнейшее родное развитие и в режиме простоя акселератора используются еще более низкие частоты, а потребление энергии составляет всего 27 Вт (сравните с 90 Вт у одночипового флагмана прошлого поколения), что крайне недурно для карты такого уровня и сложности.

DirectX 11

Теперь чуть-чуть посмотрим на возможности DirectX 11, тот, что доступен владельцам не только вышедшей недавно операционной системы Windows 7, но и Windows Vista сквозь систему обновления Windows Update. В новом графическом API обновилась Shader Model до версии 5.0, добавились немного инструкций и два типа шейдеров - Hull и Domain. Теперь возможно повышение производительности расчетов за счет многопоточной обработки. Для улучшения качества картинки будут использоваться как тесселяция, добавляющая большее число полигонов, так и самостоятельный рендеринг прозрачных и полупрозрачных объектов (Order Independent Transparency – OIT), постобработка и новые возможности по фильтрации теней.

Использование тесселяции

Продолжил близкое формирование и DirectCompute, появившийся еще в DirectX 10 и позволяющий проводить расчеты общего назначения силами видеокарты. Для игровой графики это дает вероятность обрабатывать и проводить фильтрацию изображений, ускорять рендеринг прозрачных поверхностей и объектов. Добавим ещё сюда расчет физических эффектов и алгоритмов искусственного интеллекта. Версия DirectCompute 11 получила более широкие возможности, чем предыдущие версии, что непременным образом должно сказаться на производительности и эффективности работы технологии.

Постобработка за счет DirectCompute 11 стала проще, и теперь позволяет использовать достаточно реалистичные эффекты, в то же время снижая нагрузку на графический процессор. Например, такие, как модифицирование глубины резкости…

Постобработка

… или более размытые тени.

Реалистичные тени

С переходом на DirectX 11 появились алгоритмы сжатия 16-битных HDR-текстур, при этом уровень сжатия может достигать 6:1. Помимо того, была проведена работа над повышением качества их сжатия. Все это позволяет повысить свойство картинки, сделав изображение более реалистичным.

Стоит также упомянуть о поддержке (наряду с DirectCompute) еще одного открытого API OpenCL, который позволяет делать вычисления силами графического процессора, исполняя одни и те же команды, предназначенные для GPU и CPU. Учитывая производительность Cypress в 2,7 терафлоп при вычислениях одиночной точности, и 544 гигафлоп при двойной, свежеиспеченный чип существенно опережает своих предшественников и конкурентов по этому показателю. При соответствующей поддержке со стороны разработчиков ПО на видеокартах AMD позволительно будет немаловажно усилить прыть кодирования видео, проведения нелинейного монтажа, различных расчетов – т.е. все то, что в текущее время делается силами GPU NVIDIA. Для игроков это может сказаться поддержкой физических эффектов в будущих играх, так как ориентироваться на закрытый PhysX в скором времени вряд ли кто захочет.

Технология ATI Eyefinity

Возможность подключения двух мониторов к одной видеокарте существует как самое малое лет десять. Работу с тремя дисплеями реализовала Matrox еще в графических чипсетах Parhelia, но AMD решила проблему мультимониторных конфигураций по-своему – теперь можно подключить до шести ЖК-панелей! Правда, такое количество доступно лишь при наличии видеокарты Radeon HD 5870 Eyefinity Edition (она же Radeon HD 5870 SIX) с шестью разъемами Mini DisplayPort. На обычных моделях реализовано лишь четыре разъема для одновременного подключения трех дисплеев: два Dual-Link DVI, и по одному HDMI и DisplayPort.

Возможности ATI Eyefinity

Такое количество мониторов можно применять как в режиме клона, так и для расширения рабочего стола. Как нетрудно подсчитать, при использовании шести экранов 1920х1080 конечное дозволение составит 5760х2160 точек. Для игроков особый заинтересованность представляет возможность установки трех дисплеев в ряд при стандартном расположении экранов:

А также при развернутом:

Список игр, совместимых с ATI Eyefinity, состоит из чуть более восьмидесяти наименований, и он будет неуклонно расти. Вот только дискомфорт во время игры, кроме низкого фреймрейта при таком разрешении, могут привозить относительно широкие рамки мониторов вокруг видимой части изображения. Более того рекомендованный монитор производства Samsung с рамкой в 7 мм уже даст в итоге широкую полосу через треть картинки, что очевидно приятным не назовешь.

Естественно, без всех этих технологий разрешается будет насладиться просмотром кинофильма в качестве Full HD на одном большом экране. Из нововведений отметим поддержку HDMI версии 1.3a, форматов Dolby TrueHD и DTS Master Audio, переход на UVD 2.0 (Unified Video Decoder), который может декодировать одновременно два видеопотока. Если подобное останется в картах начального уровня новой серии, то они станут отличными решениями для постройки медиацентров.

Читать далее:

• Осматриваем видеокарту
• Тестирование. Выводы.

Keywords: