Как настроить смартфоны и ПК. Информационный портал

Тест карты 7870. Установка и драйверы

Введение

Прошло всего три месяца после релиза Radeon HD 7970, а AMD уже выпустила полную линейку адаптеров Southern Islands: собственно HD 7950 и на чипе Tahiti — топовые модели, HD 7750 / (GPU Cape Verde) — карты среднего диапазона и, наконец, две относительно недорогие модели для энтузиастов — HD 7850 и 7870. Последней мы сегодня и займемся.

Графический процессор Pitcairn, установленный в Radeon HD 7850/7870, как и прочие представители серии Southern Islands, основан на новой архитектуре Graphics Core Next (GCN). Она существенно отличается от архитектуры VLIW5/VLIW4, которая использовалась во всех предыдущих GPU AMD/ATI, начиная с серии Radeon HD 2000. GCN обеспечивает чипам AMD большой прирост производительности и поддержку массы новых технологий: PCI-E 3.0, DirectX 11.1, новых версий интерфейсов DisplayPort и HDMI с повышенным разрешением, мощных функций энергосбережения и так далее. За подробным обзором GCN и ее особенностей отсылаем вас к статье про Radeon HD 7970 . Все они есть и в картах HD 7850/7870, за исключением, пожалуй, полноценной поддержки вычислений с плавающей точкой двойной точности (FP64). Совместимость с этим форматом на уровне API есть, но операции выполняются на скорости 1/16 от FP32.

По количеству вычислительных блоков GPU Pitcairn находится где-то посередине между Tahiti и Cape Verde. Фактически в Pitcairn ровно в два раза больше «потоковых процессоров», текстурных блоков и ROP, чем в Cape Verde. Геометрический компонент вместе с «тесселятором» также удвоены. Шина памяти — 256-битная. А если сравнивать с Tahiti, то Pitcairn отличается числом «потоковых процессоров», текстурных блоков и шириной шины памяти, но нисколько не уступает по числу ROP и геометрической мощи.

В ядре Pitcairn 2,8 млрд транзисторов (в Tahiti — 4,31 млрд), производится он по техпроцессу 28 нм. А если транзисторов меньше, то частота больше: 1 ГГц. Видеопамять — 2 Гбайт, работает на эффективной частоте 4,8 ГГц. Максимальное энергопотребление Radeon HD 7870 ниже, чем у HD 6950 (175 и 200 Вт соответственно) и чуть выше, чем у GeForce GTX 560 Ti (170 Вт). Как и прочие карты 7000-й серии, HD 7870 умеет уходить в режим ZeroCore, когда мощность падает ниже 3 Вт, и полностью останавливается турбинка кулера.

В качестве основного соперника для HD 7870 AMD определила GeForce GTX 570. Среди моделей AMD предыдущего поколения конкуренцию составит HD 6970. Рекомендованная розничная цена HD 7870 — 350$. В российской разнице новинка пока не замечена, что и неудивительно: карты поступили в продажу только 19 марта.

⇡ Конструкция

По сравнению с Radeon HD 7950 и 7970 карта более компактная. Есть только один разъем CrossFireX, питание подается по двум шестиконтактным кабелям.

В отличие от референсных версий HD 7950, в которых используется кулер с вентилятором классического типа (дует перпендикулярно плате), на HD 7870 установлена такая же турбинка, как на HD 7970, только меньшего размера. Чипы памяти и транзисторы системы питания прижаты через теплопроводящие прокладки к алюминиевой раме, а процессор охлаждается отдельным радиатором с медным основанием (без испарительной камеры) и алюминиевыми ребрами. По субъективным впечатлениям, кулер работает достаточно тихо даже при высокой нагрузке. На полных оборотах турбина, конечно же, производит нестерпимый шум, но даже для разгона особой нужды в таком режиме нет.

По набору и расположению видеовыходов HD 7870 не отличается от старших моделей Southern Islands.

⇡ Плата

Массив видеопамяти набран микросхемами Hynix H5GQ2H24MFR-T2C с номинальной тактовой частотой 1250 (5000) МГц. В системе питания использован один пятифазный контроллер CHiL CHL8225G и два однофазных ANPEC APW7165C. Судя по всему, первый чип связан с графическим процессором, а остальные управляют питанием ядер микросхем памяти и буферов ввода-вывода.


Кристалл GPU несколько крупнее, чем у Cape Verde, но все еще довольно компактный.

Графический ускоритель среднего уровня с приемлемым быстродействием и достаточно неплохими техническими спецификациями и энергоэффективностью — это Radeon HD 7870. Хоть данная видеокарта и была выпущена в далеком 2013 году (по меркам компьютерной индустрии), ее характеристики все еще позволяют запускать большинство наиболее требовательных приложений на сегодняшний день. Именно об этом продукте и пойдет в этом материале речь.

Набор коммуникационных переходников для реализации режимов CrossFire.

Приведенный ранее список является достаточным для того, чтобы сразу же после покупки такой видеокарты установить ее в системный блок персонального компьютера и начать использовать по прямому назначению.

Спецификации графического процессора

Кодовое название полупроводникового чипа, лежащего в основе AMD Radeon HD 7870 — Pitcairn. Он производился по технологическому процессу 28 нм. Площадь данного кремниевого кристалла составляет 212 мм 2 , а количество транзисторов — 2,8 миллиарда. Шейдерных блоков у данного графического процессора было 1280 штук, количество модулей TMU на 1 конвейер было равно 80. А вот блоков ROP на этом полупроводниковом чипе было реализовано 32 штуки. В модельном ряду графических ускорителей «АМД» данное решение располагалось ниже HD 7950, но имело более высокое быстродействие в сравнении с HD 7850. Со стороны же компании NVidia прямыми конкурентами этого продукта выступали 660 и 660 Ti. Первая видеокарта имела более скромные технические спецификации и в большинстве тестов уступала герою этой статьи, а вот вторая за счет улучшенных характеристик даже в номинальном режиме не оставляла каких-либо шансов HD 7870.

Подсистема оперативной памяти. Ее характеристики

Достаточно большим объемом ОЗУ, как по меркам 2013 года, оснащались видеокарты серии Radeon HD 7870. 2 Gb оперативной памяти — именно такой объем видеобуфера имели подобные продукты. Стандарт же микросхем памяти — GDDR5, а их частота была равна реальным 1200 МГц или же приведенным 4800 МГц. Разрядность шины видеобуфера составляла 256 бит. В итоге можно было получить пропускную способность 153,6 Гбит/сек для Radeon HD 7870. 2 Gb ОЗУ в этом случае отлично подходили для вывода изображения в формате 1080р. При большем качестве выводимой картинки производительности видеокарты было недостаточно, и это приводило к тому, что видеоролики в таком формате воспроизводились уже с «рывками» изображения.

Частоты

На частоте в 1000 МГц функционировал графический процессор в Radeon HD 7870. Характеристики акселератора указывали на аналогичную частоту работы шейдерных блоков. То есть данные компоненты графической подсистемы тоже работали на частоте в 1 ГГц. Чуть более высокое значение частоты было установлено для видеобуфера, который обменивался данными с остальными компонентами адаптера на частоте в 1,2 ГГц.

Температурный режим

В 75 о С установлено компанией-производителем максимальное значение температуры для полупроводникового кристалла, который лежит в основе Radeon HD 7870. Характеристики же этого чипа указывают на то, что в процессе работы в номинальном режиме данное значение находиться в диапазоне от 40 до 55 о С. Если же запустить на такой видеокарте ресурсоемкую задачу, то температура может повыситься до 62-63 о С. Это же самое значение будет наблюдаться и в случае разгона ускорителя. Аварийная же температура в 75 о С может быть лишь только достигнута в случае поломки системы охлаждения. В этом случае возможностей пассивной системы охлаждения будет точно недостаточно для осуществления теплоотвода, и графический ускоритель может выйти из строя по причине перегрева.

Потребляемая мощность

Видеокарта Radeon HD 7870 имеет тепловой пакет в 175 Вт. Максимальное же значение мощности, которое можно получить только через PCI Express, составляет 75 Вт. То есть при установке такого ускорителя придется к нему дополнительно подключать 6- или даже 8-контактный разъем для организации электропитания. Минимальная мощность блока питания в такой компьютерной системе должна составлять 500 Вт, но лучше все-таки выбирать модели с 600 Вт или даже 750 Вт для обеспечения должного запаса прочности персонального компьютера.

Коммуникации

Данный графический ускоритель должен устанавливаться в слот расширения материнской платы PCI Express. Его исполнение должно быть 16Х, а версия — 3.0. Также данный акселератор можно установить в модификации этого интерфейса 1.0 и 2.0. С электрической точки зрения они совместимы между собой. Только вот в случае их использования снизится скорость обмена данными с остальными компонентами вычислительной системы, и это крайне негативно скажется на быстродействии ПК в целом. В остальном же на такой видеоплате можно встретить такие порты для подключения к монитору или даже телевизору:

    Аналоговый разъем VGA с разрешением 2048 пикселей на 1536 пикселей.

    Сдвоенные цифровые порты DVI, которые уже позволяют выводить изображение в формате 2560 точек на 1600 точек.

    Гнездо для подключения DisplayPort используется в периферийных решениях Apple, имеет цифровой интерфейс и позволяет выводить изображение в формате 4096 Х 2160 со скоростью обновления 60 кадров в секунду.

    Последний интерфейс HDMI на сегодняшний день получил наибольшее распространение. С его помощью можно вывести картинку на ТВ или монитор в формате 4К (все те же 4096 пикселей на 2160 пикселей, как и в случае DisplayPort, но вот скорость обновления картинки в этом случае будет ниже и составит всего 30 кадров в секунду).

Приведенный ранее список обеспечивает максимальную гибкость при создании производительной видеоподсистемы. К компьютеру, который оснащен подобным акселератором, можно подключить любой монитор.

Ситуация с драйверами

Отменная ситуация была с прикладным софтом у Radeon HD 7870. Драйвера, входящие в пакет Catalist, поддерживали практически все версии операционных систем. Это «Виндовс» от корпорации «Майкрософт» (причем присутствовала поддержка как 32- битных версий этой ОС, так и 64-разрядных их модификаций), это и MacOS от Apple , это и различные версии операционной системы «Линукс», и даже UNIX . Как было отмечено ранее, в комплект поставки производитель в обязательном порядке включал диск с драйверами. Также их обновленные версии можно и сейчас скачать с официального сайта данного производителя компьютерных компонентов и аксессуаров.

Ускоритель от ASUS данной модели

Был выпущен графический ускоритель на базе этого чипа и от компании ASUS. Radeon HD 7870 в этом случае по номенклатуре производителя имел следующее обозначение — HD 7870-DC2-2GD5. Спецификации этой видеокарты ничем особенным не отличались от базовой модели компании «АМД», но различные дополнительные технологии этого ведущего тайваньского производителя компьютерной техники позволяли существенно повысить разгонный потенциал графического адаптера. В их число входили:

    DirectCU. Суть данной технологии сводилась к тому, что поверхность медного радиатора для отвода тепла полупроводникового кристалла практически напрямую касалась поверхности чипа. Отдельные небольшие промежутки заполнялись улучшенной термопастой. В итоге видеокарта имела больший разгонный потенциал за счет улучшенного теплоотвода.

    Технология Alloy Power, дополненная придвинутым модулем цифрового питания DIGI+, позволяла осуществлять более гибкую настройку системы электроснабжения графического ускорителя.

    Утилита GPU Tweak позволяла в режиме реального времени контролировать частоты как самого процессора, так и оперативной памяти и корректировать их значения в случае необходимости.

Отдельно необходимо отметить то, что система охлаждения этого ускорителя включала два фирменных вентилятора вместо одного стандартного кулера. Как результат нередко наблюдалась ситуация в тестах, когда такая модификация рассматриваемой видеокарты существенно опережала более дорогую 660 Ti от NVidia.

Решение Gigabyte на основе HD 7870

Графический ускоритель Gigabyte Radeon HD 7870 изначально шел уже с заводским разгоном и повышенным быстродействием. Причем повышение быстродействия в этом случае достигалось за счет увеличения тактовой частоты графического процессора с 1 ГГц до 1,1 ГГц. В итоге этот адаптер мог составить достойную конкуренцию более дорогостоящей видеокарте 660Ti при более низкой стоимости . Среди прочих особенностей данного акселератора можно отметить наличие улучшенной системы охлаждения, которая уже включала 3 кулера и улучшенную разводку медных труб и пластин. Поэтому владельцам таких видеокарт можно было рассчитывать и на дальнейшее увеличение быстродействия. А вот каких-то дополнительных технологий или утилит в этом решении реализовано не было, и приходилось использовать для мониторинга и разгона стандартный пакет программного обеспечения от «АМД» Catalyst.

Модель HD 7870 от Sapphire

Более скромно на фоне двух предыдущих графических устройств выглядит Sapphire Radeon HD 7870 с приставкой Dual-X. Технические характеристики у него идентичны базовой модели. Поддержкой каких-то фирменных технологий он тоже похвастаться не может. Среди его плюсов можно лишь выделить более продвинутую систему охлаждения. В этом случае количество вентиляторов, как и в модели от ASUS, увеличено до 2 штук. Также система теплоотвода улучшена за счет большего количества медных пластин и трубок. Это позволяет рассчитывать на определенный разгон и увеличение производительности. Но только в этом случае быстродействие увеличится максимум на 5 процентов, и до уровня 660 Ti уж точно не получится дотянуть.

Тестирование и сравнение с прямыми конкурентами

Неплохим быстродействием на фоне прямых конкурентов мог похвастаться AMD Radeon HD 7870. Характеристики этого графического решения позволяют сравнить его с такими акселераторами, как GeForce 660 и GeForce 660 Ti от компании - поизводителя NVidia. А вот в модельном ряде компании «АМД» наиболее оправданно сравнивать HD 7870 с младшей моделью HD7850. У них и технические спецификации практически идентичные, и производительность сопоставимая. Количество ОЗУ идентичное в данных моделях: как в HD 7850, так и в AMD Radeon HD 7870 - 2 Gb.А вот старшая HD 7950 уже в обязательном порядке оснащается 3 Гб видеобуфера и имеет более продвинутые характеристики.

Для того чтобы раскрыть по максимуму потенциал таких адаптеров, компьютер должен быть оснащен мощным и производительным процессорным устройством. В данном случае тестовый стенд базировался на i7-3930K, тактовая частота которого повышена до 4,4 ГГц. Количество же системного ОЗУ было равно 16 Гб, которые состояли из 4-х модулей по 4 Гб стандарта DDR3. Мощность блока питания должна быть равна 750 Вт. Материнская же плата базировалась на чипсете Х79 для платформы LGA2011. Если использовать менее производительные вычислительные платформы, то результаты тестирования будут значительно хуже. Все результаты тестирования были получены при разрешении 1920 х 1080 и с высоким качеством изображения. В игровом приложении Alan Wake были получены такие результаты в FPS:

    HD 7870 - 33-48.

    HD 7850 - 30-41.

    660 Ti - 25-41.

    660 - 25-39.

Игровое приложение Alan Wake сильно оптимизировано под продукцию компании «АМД», и именно ее решения показывают в этом случае феноменальное быстродействие. Существенно изменяется ситуация в Battlefield 3. В этом случае результаты получаются такие в FPS :

    660 Ti - 48-54.

    HD 7870 - 43-51.

    660 - 41-48.

    HD 7850 - 35-41.

В этом случае программный код уже больше оптимизирован под решения Nvidia, но рассматриваемый графический ускоритель показывает достаточно неплохие результаты и лишь только незначительно уступает лидеру в лице 660 Ti. Еще больше изменяется расстановка сил в Borderlands 2 в сторону продукции компании NVidia. В этом случае итоги тестирования получаются следующими:

    660 Ti - 38-76.

    660 - 30-66.

    HD 7870 - 20-61.

    HD 7850 - 20-54.

В отличие от решений Nvidia, продукция «АМД» не обеспечивает комфортный уровень игры по той причине, что иногда количество кадров в секунду опускается ниже минимально допустимых 30. По итогам тестирования можно отметить то, что часть игровых приложений оптимизирована под продукты NVidia, а часть — под решения «АМД». Поэтому нужно определиться с желаемым списком игровых приложений и посмотреть результаты тестов. Если большая часть игр выдает лучшие результаты на графических ускорителях «АМД», то предпочтительней ее продукция. В противном же случае выбираем уже акселераторы NVidia.

Стоимость

Видеокарта AMD Radeon HD 7870 уже давно снята с производства. Поэтому приобрести ее в новом состоянии уже невозможно. А вот бывшие в использовании такие ускорители можно найти на различных аукционах. В зависимости от модели и технических спецификаций, стоимость на такие устройства варьируется в пределах от 100 до 150 долларов. При сборке нового ПК использовать такой адаптер для организации видеоподсистемы неоправданно по той причине, что можно за относительно небольшую доплату приобрести более свежее графическое решение с более высоким быстродействием и улучшенной энергоэффективностью. Но если же нужно отремонтировать старый системный блок, то покупка такого графического адаптера может быть и оправданной по той причине, что для вычислительной системы уровня его быстродействия будет вполне достаточно.

Вы знаете, что острова Питкэрн - это заморская территория Великобритании в Тихом океане? Свое имя они получили при их открытии Филиппом Картеретом в 1767 году. Из пяти островов только один обитаем, его население насчитывает всего 56 человек! Общая площадь составляет 62.5 км 2 , но полезной является лишь малая часть – 4.5 км 2 .

Как же так получилось, что компания AMD дала это название целому семейству графических карт? Увы, для меня, как и для вас, это тайна за семью печатями. А все вопросы можно обращать к разработчикам.

Ценовая позиция

Зачастую выбор видеокарты основывается не на её производительности, а на предполагаемой сумме покупки. Навряд ли большая часть покупателей рассматривает модели в диапазоне более $200 как наиболее привлекательные. Особенно учитывая популярность маркетинговых лозунгов – «компьютер с графическим акселератором и двумя гигабайтами памяти!». И чем больше будет таких людей, тем сложнее производителям донести, что до 30% стоимости игрового компьютера разумнее тратить на графическую производительность.

К счастью среди нас есть люди, прекрасно понимающие это. Таким образом, все, что дороже $400 - удел расточительных энтузиастов, разум ограничивает покупку от $150 до $350. Пока в розничных магазинах ещё не появились видеокарты AMD Radeon HD 78xx, но спрос на них уже хорошо подогрет. Ещё бы, за 7500-10 000 рублей получить мощность, сопоставимую с лучшими решениями прошлого поколения, а в виде бонуса ощутить более низкий уровень потребления и неплохой запас разгона.

Но все же, несмотря на совершенно новую для AMD архитектуру, в линейке её новых продуктов остаются лакомые промежутки. Вернее, их два: от 5 до 7 тысяч рублей и от 11 до 14.5 тысяч. Эти места должны занять актуальные для потребителей модели, которые базируются на старших версиях графических ядер, со сниженными частотами и, естественно, ценой. К примеру, такими были видеокарты AMD Radeon HD 6790/ HD 6930.

Технические характеристики

Наименование HD 6950 HD 6970 HD 7850 HD 7870 HD 7950 GTX 560Ti 448 GTX 570 GTX 580
Кодовое имя Cayman Pro Cayman XT Pitcairn Pro Pitcairn XT Tahiti Pro GF110 GF110 GF110
Техпроцесс, нм 40 40 28 28 28 40 40 40
Размер ядра/ядер, мм 2 389 389 212 212 365 ~530 ~530 ~530
Количество транзисторов, млн 2640 2640 2800 2800 4300 3300 3300 3300
Частота ядра, МГц 800 880 860 1000 800 732 / 1464 732 / 1464 772 / 1544
Число шейдеров (PS), шт. 1408 1536 1024 1280 1792 448 480 512
Число блоков растеризации (ROP), шт. 32 32 32 32 32 40 40 48
Число текстурных блоков (TMU), шт. 88 96 64 80 112 56 60 64
Макс. скорость закраски, Гпикс/с 25.6 28.2 27.5 32 25.6 29.3 29.3 37.1
Макс. скорость выборки текстур, Гтекс/с 70.4 84.5 55 80 89.6 41 43.9 49.4
Версия пиксельных/вертексных шейдеров 5.0 / 5.0 5.0 / 5.0 5.0 / 5.0 5.0 / 5.0 5.0 / 5.0 5.0 / 5.0 5.0 / 5.0 5.0 / 5.0
Тип памяти GDDR5 GDDR5 GDDR5 GDDR5 GDDR5 GDDR5 GDDR5 GDDR5
Эффективная частота памяти, МГц 5000 5500 4800 4800 5000 3900 3900 4008
Объём памяти, Мбайт 2048 2048 2048 2048 3072 1280 1280 1536
Шина памяти, бит 256 256 256 256 384 320 320 384
Пропускная способность памяти, Гбайт/с 160 176 153.6 153.6 240 152 152 192.4
Потребляемая мощность (2D / 3D), Вт 20 / 250 20 / 250 3 /175 3 / 190 3 / 200 нд / 210 нд / 219 нд / 244
Crossfire/Sli да да да да да да да да
Размер карты (ДхШхВ), мм 275x100x37 275x100x37 245x100x38 245x100x38 275x100x37 270x100x38 270x100x38 270x100x38
Рекомендованная цена, $ 289 369 250 350 450 289 349 499

Внешний вид и размеры

Модель A, мм B, мм C, мм D, мм A1, мм B1, мм C1, мм
AMD Radeon HD 6970 / HD 6950 266 95 34 65 273 97 39
AMD Radeon HD 7970 / HD 7950 266 98 34 71 277 98 39
NVIDIA GTX 580 268 98 36 68 268 98 38
NVIDIA GTX 680 254 98 34 63 254 98 38
AMD Radeon HD 7870 240 98 34 63 248 98 38

А - длина печатной платы, без учёта системы охлаждения и планки портов видеовыходов.
В - ширина печатной платы, без учёта контактов PCI-E и системы охлаждения.
С - высота от горизонтальной плоскости печатной платы до уровня верхней поверхности системы охлаждения.
D - диаметр крыльчатки вентилятора/ов.

А1 - длина печатной платы, с учётом системы охлаждения (если выходит за пределы печатной платы) до планки портов видеовыходов.
В1 - ширина печатной платы, без учёта контактов PCI-E, но с замером системы охлаждения (если выходит за пределы печатной платы).
С1 - высота, с учётом задней пластины (если есть)/винтов крепления радиатора до уровня верхней поверхности системы охлаждения. Если она ниже высоты задней планки портов видеовыходов, то измеряется высота до верхней точки планки.

В длину AMD Radeon HD 7870 сопоставим с AMD Radeon HD 6870.

Количество видеопортов не изменилось, как и прежде, вся современная гвардия карт AMD предлагает типичный набор, состоящий из двух miniDP, одного HDMI и одного DVI. А поскольку разъемы вытянулись вдоль одного слота, то решётка для отвода нагретого воздуха занимает целую планку.

Печатная плата

AMD Radeon HD 7870 является прямым наследником дизайна печатной платы AMD Radeon HD 6870.

И действительно, правая часть практически не изменилась, разворот на 45 градусов цепи питания памяти - едва ли не единственное существенное преобразование. Но и его нельзя назвать серьёзным. В детальном виде используются одинаковые ШИМ-контроллеры, дроссели и силовые транзисторы. Анонс новинки состоялся недавно, и первыми в продажу поступают видеокарты, основанные на эталонном дизайне.

С обратной стороны печатной платы отличия видны невооружённым глазом. К сожалению, AMD не решилась на второй CrossfireX разъём, что недвусмысленно намекает на принадлежность к среднему сегменту ускорителей.

На карте справа (относительно вида спереди) две фазы питания памяти расположены в верхней и нижней частях печатной платы, соответственно одна относится к питанию MEM, а вторая PLL. Управляется все это однофазным ШИМ-контроллером Anpec Electronics, который формирует напряжение для работы памяти.

Необычно размещены фазы питания GPU. Если раньше они вытягивались вертикально в ряд, то здесь их расположили горизонтально, да ещё и сдвинули в сторону портов. Некую аналогию можно наблюдать и в случае с AMD Radeon HD 6870. Правда, теперь в AMD выбрали другого поставщика интегрированных мосфетов. Им стала компания RENESAS.

Маркировка объединённых с драйвером транзисторов – RENESAN 20658 . Их расчётная комфортная температура работы до 97°C, далее следует падение по силе тока. В итоге, максимальные 40 А Dr.MOS микросхемы выдают до ~97°C, поэтому в разгоне необходимо тщательно следить за температурой. Я неспроста заостряю ваше внимание на конкретной температурной точке. Чуть ниже в разделе замера температур и разгона видеокарты AMD Radeon HD 7870 нам придется вернуться к этому вопросу.

ШИМ-контроллер фаз питания GPU – Chil CHL8225G , он поддерживает управление пятеркой или восьмеркой фаз. В списке совместимости значится протокол связи между программой и VID-значениями напряжений, что открывает пользователю доступ к изменению напряжений графического процессора.

Процессор Pitcairn XT площадью порядка 212 мм 2 размещён на текстолитовой подложке в конце 2011 года. Таким образом, можно сделать вывод, что большую часть графических ядер AMD начала получать от TSMC ещё в прошлом году. На фотографиях выше представлены четыре ядра, сверху слева - Pitcairn XT, сверху справа - Barts XT. В такой же последовательности ниже – Tahiti и Cayman. Несложно сравнить их площади. Но не забывайте, что первое содержит 2800 млн транзисторов и сделано по 28 нм техпроцессу, а второе соответственно 1800 млн транзисторов и 40 нм. Вместо привычной сложной пластины, как на Tahiti, кремниевый кристалл Pitcairn лишь по периметру защищён металлической рамкой заподлицо. Финальная формула фаз питания звучит так: 5+1+1 (GPU/MEM/PLL).

В компании для сравнения не хватает только графических процессоров NVIDIA GK104 и GF110, так что их изображения приводятся ниже.

Восемь микросхем памяти производства Hynix плотностью 2 Гбита распаяны с верхней и правой стороны GPU и промаркированы как H5GQ2H24MFR-T2C. Они рассчитаны на частоту до 1250 МГц (эффективная частота 5000 МГц), ширина шины равна 256 бит.

Штатные частоты AMD Radeon HD 7870 составляют соответственно 1000 МГц и 1200 МГц для графического процессора и памяти.

Система охлаждения

Система охлаждения AMD Radeon HD 7870 проста и не блещет техническими изысками. В основании расположен комбинированный радиатор, составленный из медных основания и тепловых трубок, алюминиевых ребер. Он не соединён намертво, как в случае с видеокартами AMD Radeon HD 7950/70, с радиатором памяти и силовой части. Поэтому пользователям предоставляются широкие возможности по усовершенствованию или замене центральной вставки.

К сожалению, Dr.MOS микросхемы по непонятной мне причине не контактируют с алюминиевой пластиной. В штатных режимах этого не требуется, но как только дело доходит до разгона, обнаруживается локальный перегрев. Ситуацию спасает лишь мощная турбина: раскручиваясь до оборотов выше 2000, она успевает не доводить Dr.MOS до точки кипения.

Радиатор GPU состоит из нескольких частей. Основная – это медная вставка, достаточно толстая, в её центре в желобках проходят три тепловые трубки. Отмечу, что толщина центральной - 8 мм, боковых - 6 мм. Несмотря на большой размах радиуса скругления трубок, они все ещё помещаются в габаритах кожуха.

Для сравнения посмотрите на эволюцию радиаторов системы охлаждения AMD Radeon HD 6870 и HD 7870. Первая видеокарта оснащалась аналогичным основанием, но довольствовалась двумя тепловыми трубками, при этом её мощность доходила до 150 Вт. Для HD 7870 эта планка выросла до 190 Вт. Немудрено, что за изменением TDP последовала модернизация радиатора.

В итоге новинка получила три тепловых трубки, но общая площадь рассеивания осталась одинаковой. Придраться же к эталонной системе охлаждения HD 7870 по большему счету ни к чему. Она легко разбирается на части, предоставляя возможность самостоятельной очистки радиатора от пыли. Данную особенность не отнести к выдающимся, но большинству пользователей она будет полезна.

Тестовый стенд

  • Материнская плата: MSI Z77A-GD65 (Intel Z77, LGA 1155);
  • Процессор: Intel Core i7-2600К 4500 МГц (100 МГц х 45 1.44 В) или 1600 МГц во время замера шумности системы охлаждения;
  • Система охлаждения: система водяного охлаждения;
  • Термоинтерфейс: Arctic Cooling МХ-2;
  • Оперативная память: Corsair DDR3 1600 МГц, 4 Гбайта х 2 модуля (7-8-7-20-1T, 1.65 В);
  • Жёсткий диск: Crucial M4 (CT128M4SSD2) 128 Гбайт;
  • Блок питания: Tagan TG1100-U95 1100 Вт;
  • Аудиокарта: ASUS Xonar HDAV 1.3;
  • Операционная система: Microsoft Windows 7 x64 SP1;
  • Версия драйверов для AMD - Catalyst 12.2 плюс последняя версия CAP, NVIDIA – nforce 296.xx и 300.99.

Перечень используемых контрольно-измерительных приборов и инструментов

  • Шумомер: Center 320;
  • Мультиметр: Fluke 289;
  • Тарификатор электроэнергии: E305EMG;
  • Микрофон: Philips SBC ME570.

Инструментарий и методика тестирования

Для корректного замера температуры и шума использовались описанные далее условия. Помещение, внутри которого располагается система автоматической поддержки климатических условий. В данном случае уровень температуры был установлен на отметке 26°C +/-1°C. За точностью соблюдения заданных параметров наблюдало четыре датчика, один из которых находился в 5 см от вентилятора системы охлаждения видеокарты и был ведущим. По нему происходила основная коррекция температуры в помещении.

Шум измерялся на расстоянии 50 см до видеокарты. Фоновый уровень составлял 22 дБА. В качестве жёсткого диска использовался SSD, а блок питания, помпа, радиатор с вентиляторами во время замера находились за пределами комнаты. На стенде отсутствовали иные комплектующие, издающие какие-либо шумы.

Звукозапись системы охлаждения производилась на расстоянии 10 см от вентилятора. Первые 10 секунд без нагрузки в режиме простоя, далее включалась 100% нагрузка с помощью программы Furmark. Наибольший уровень шума достигается в конце аудиозаписи. Заранее определялся температурный режим и шум, чтобы в процессе записи аудиодорожки вы смогли услышать именно максимальный шум.

Уровень потребления электричества (ватт) в простое оценивался по показаниям тарификатора E305EMG сразу после загрузки операционной системы. Значения, отображаемые в графике, соответствуют минимально достигнутым цифрам с прибора. Под нагрузкой видеокарты тестировались программой Unigine Heaven 2.5; разрешение, как и все настройки - максимальные. После 10-15 минут температуры и обороты вентилятора достигали своего теоретического максимума, после чего данные заносились в таблицу.

Исследование потенциала системы охлаждения

Пояснения к графикам:

  • Синяя линия - в режиме простоя.
  • Красная линия – максимальная температура.
  • Чёрная линия показывает уровень издаваемого шума, при определённых оборотах вентилятора.
  • Пунктирная линия указывает на диапазон регулировки в автоматическом режиме вентилятора.

Внизу графика указаны обороты вентилятора, идентично настройкам в процентном соотношении. То есть, первая цифра (слева направо) соответствует 20%, выставленным в MSI Afterburner, шаг шкалы 5%. Таким образом, чтобы понять, насколько нагреется видеокарта, и как сильно она будет шуметь, скажем, при 50% скорости вентилятора, достаточно провести вертикальную линию через отметку 50%. В местах пересечения получаем три значения: с красной линией – максимальную температуру в нагрузке, с синей линией – температуру в простое, с чёрной линией – шум.

Для сравнения в группу участников была добавлена AMD Radeon HD 6970, как наиболее схожая по производительности и цене.

Все видеокарты тестировались с заводскими частотами. Учтите, что звукозапись в видеоматериалах приукрашает уровень шума.

AMD Radeon HD 7870

AMD Radeon HD 6970

При сопоставлении с AMD Radeon HD 6970, а сравнение более чем корректное, с учётом рекомендуемой цены, Pitcairn XT на голову превосходит соперника. Он тише, холоднее, использует более простую и менее массивную систему охлаждения. Вдобавок для новинки подобран идеальный алгоритм управления вентилятором, улучшения, на мой взгляд, не требуется.

AMD Radeon HD 7870

Но под пристальным вниманием остаётся температура Dr.MOS. Помните ремарку о 97°C, так вот видеокарта референсного дизайна остановилась на этой отметке. Как же точно устроен алгоритм охлаждения – не 100, не 95 градусов, ровно 97°C! Надо ли говорить, что поставь AMD элементарные теплопроводящие прокладки в промежуток между радиатором и мосфетами, и температура не поднялась бы выше 70°C. Так что энтузиастам-оверклокерам на заметку: не поленитесь, разберите систему охлаждения и вырежьте по месту прокладки. Копеечное улучшение позволит без оглядки на температуру разгонять видеокарту.

Обратимся к коллегам, обладающим тепловизором и посмотрим на видеокарту в трёх распространённых режимах работы.

Стандартные частоты (простой)

Разгон с небольшим «софтвольтмодом» (нагрузка)

Ну что я говорил! Не подлежит сомнению тот факт, что силовая система без контакта с радиатором подвержена сильному нагреву. В целом видеокарте повезло с тем, что память находится на порядочном удалении от места с максимальной температурой. Представьте, что могло быть в случае размещения памяти вокруг GPU со стороны цепи питания.

Перейдем к результатам измерений:

Без нагрузки.

  • AMD Radeon HD 7870 – 20%, 1150 об/мин, 33°C, 29.7 дБА.
  • AMD Radeon HD 6970 – 24%, 1500 об/мин, 45°C, 34 дБА.

Под нагрузкой.

  • AMD Radeon HD 7870 – 35%, 2000 об/мин, 76°C, 44.4 дБА.
  • AMD Radeon HD 6970 – 40%, 2325 об/мин, 92°C, 48 дБА.

Остальные видеоматериалы из предыдущих обзоров можно

Температурный режим, уровень шума и потребляемого электричества

Рабочие температуры

Градусы, °C

#1 и #2 – соответственно температуры первого и второго графических ядер.
HD 6990* - видеокарта AMD с частотой GPU 880 МГц.

Вполне типичные температуры для графического ускорителя среднего уровня. Что в простое, что в нагрузке HD 7870 не будет пугать покупателя. С другой стороны, HD 6870 нагревается больше.

В тесте принимают участие видеокарты, выполненные на основе референсного дизайна.

Уровень шума


Включите JavaScript, чтобы видеть графики

AMD HD 7870 с хорошим и правильным алгоритмом управления вентилятором тише своих сородичей в лице HD 6870, HD 6970, HD 7950, HD 7970. А с учетом невысоких температур и низкого шума выглядит идеальным решением для среднего класса. Дело осталось за малым - стать лидером производительности в своём ценовом диапазоне.

Послушать систему охлаждения:

И сравнить:

Референсные СО AMD Оригинальные СО AMD Референсные СО NVIDIA Оригинальные СО NVIDIA
Radeon HD 5970 MSI HD 6970 Lightning P GTX 470 MSI GTX 480 Lightning
Radeon HD 6790 MSI HD 6970 Lightning S GTX 570 GigaByte GTX 560 Ti 448
Radeon HD 6850 XFX HD 7950 DD GTX 580 MSI GTX 460 Cyclone II
Radeon HD 6870 XFX HD 7970 DD GTX 590 MSI GTX 460 Hawk
Radeon HD 6950 AC Accelero HD 7970 GTX 680 MSI GTX 550Ti Cyclone II
Radeon HD 6970 HIS IceQ Turbo HD 6790 DD MSI GTX 560 Twin Frozr II
Radeon HD 6990 MSI HD 6870 Hawk P MSI GTX 560Ti Twin Frozr II
Radeon HD 6990 880 Мгц MSI HD 6870 Hawk S MSI GTX 560Ti 448 Twin Frozr III P
Radeon HD 7750 MSI HD 7770 MSI GTX 560Ti 448 Twin Frozr III S
Radeon HD 7770 MSI HD 7950 Twin Frozr III MSI GTX 580 Lightning
Radeon HD 7950 Sapphire HD 6790 ZOTAC GTX 560Ti 448
Radeon HD 7970 XFX HD 7770 DD

Энергопотребление видеокарт*


Включите JavaScript, чтобы видеть графики

*

Как бы AMD нас не заверяла, но рост числа транзисторов полностью нивелировал преимущество в энергопотреблении. Как и ожидалось, HD 7870 находится на одной ступеньке с HD 6870. Но вряд ли кто-то сможет сказать, что это шаг назад. Наоборот, по сравнению с предшественником, 25% разницы в производительности - неплохой результат. А беря в расчёт результаты HD 6970 и того больше: 100 ватт разницы и 5% преимущества.

Энергопотребление видеокарт*

CrossfireX / SLI

Включите JavaScript, чтобы видеть графики

* - Тестовый стенд целиком, без учёта монитора.

Режим CrossfireX диктует свои правила игры. Зато благодаря этим замерам легко определить абсолютное энергопотребление одиночных карт в игровых приложениях:

  • HD 7770 – 80 Вт;
  • HD 7870 – 130 Вт;
  • HD 7950 – 195 Вт;
  • HD 7970 – 250 Вт;
  • GTX 560 Ti 448 – 200 Вт;
  • HD 6990 – 385 Вт;
  • HD 6990* - 435 Вт.

Энергопотребление видеокарт* в разгоне


Включите JavaScript, чтобы видеть графики

* - Тестовый стенд целиком, без учёта монитора.
GTX 560Ti* - NVIDIA GTX 560 Ti 448 Cores.

И вычислить абсолютное энергопотребление видеокарт в разгоне:

  • HD 7770 – 105 Вт;
  • HD 7870 – 180 Вт;
  • HD 7950 – 320 Вт;
  • HD 7970 – 355 Вт;
  • GTX 560 Ti 448 – 270 Вт;
  • HD 6990 – 510 Вт.

Разгон

Нагрузка создаётся запуском программы Furmark 1.9.2 с максимально экстремальными настройками. Мониторинг вентиляторов и температуры GPU осуществляется утилитой MSI Afterburner. Данные на диаграмму заносятся после фиксации оборотов вентилятора при достижении максимальной температуры.

Потенциал графического ядра в зависимости от подаваемого на него напряжения.

Для ориентации в диаграмму добавлена пара видеокарт: AMD HD 6870 и HD 6970. Видно как 40 нм техпроцесс ограничивает разгон до 950-1000 МГц, а переход на 28 нм позволяет всем графическим ядрам с лёгкостью достигать частот порядка 1150-1200 МГц. Не стоит обращать внимания на AMD HD 7950, поскольку её штатное напряжение сильно занижено относительно других карт. Восстановление справедливости происходит на отметке 1000-1030 МГц, и дальше рост частот происходит без изменения напряжения.

На обе видеокарты, основанные на ядре Tahiti, подаётся меньшее напряжение, нежели на AMD HD 7770/ HD 7870. Очевидно, это обусловлено не потенциалом ядра как таковым, а рамками энергопотребления. Но в итоге при 1.3 В ускорители предыдущего поколения AMD HD 6870 и AMD HD 6970 останавливаются соответственно на частотах 1045 МГц и 975 МГц, в то время как AMD HD 7770 способна на 1200 МГц, а AMD HD 7870 на 1275 МГц.

Разница между ценовыми конкурентами (HD 6970 и HD 7870) составляет 300 МГц. Очень, очень неплохой результат для перехода с одного техпроцесса на другой. И при желании AMD может еще сильнее упрочить свое положение на рынке, прибегнув к официальному разгону.

Энергопотребление в зависимости от разгона.

Возьмём для сравнения AMD HD 7870 и HD 6970. Учитывая разницу частот, преимущество не падает меньше чем на 100 Вт. Не здесь ли кроется торжество технического прогресса? Забегая вперед, скажу, что производительность AMD HD 7870 в среднем на четверть выше HD 6970.

Температура графического ядра в зависимости от разгона.

MSI HD 6870 TwinFrozr III идёт в диаграмме вне зачёта, просто для сравнения. В целом картина предельно ясна. Сбросив до 100 Вт потребления, графические процессоры стали греться меньше.

Температура PWM в зависимости от частоты GPU.

Возвращаемся к проблеме охлаждения силовой части видеокарт. Вот оно, слабое звено новых видеокарт. AMD HD 7870 остаётся в пределах нормального диапазона температур только до частоты 1200 МГц и напряжения ~1.117 В. А дальше в дело вступают физические законы. Отсутствие контакта между Dr.MOS и радиатором способствует концентрации тепла в локальной точке, причем проходящий сверху радиатор направляет воздух поверх пластины. Лишь отголоски воздушного потока попадают в пространство между радиатором и микросхемами мосфетов. Руководство к исправлению я привел вам выше, дело за вами.

Обороты вентилятора/ов в зависимости от частоты графического ядра.

Результаты разгона

Частота GPU, ГГц 1 1.015 1.030 1.045 1.060 1.075 1.100 1.125 1.150 1.175 1.200 1.225 1.250 1.275 1.300 1.325
Напряжение, MSI Afterburner, В 1.218 1.218 1.218 1.218 1.218 1.218 1.218 1.218 1.218 1.218 1.218 1.218 1.218 1.275 1.300 1.300
Напряжение, мультиметр, В 1.245 1.245 1.245 1.245 1.245 1.246 1.246 1.246 1.246 1.246 1.246 1.246 1.246 1.298 1.325 1.325
Дельта, В 0.027 0.027 0.027 0.027 0.027 0.028 0.028 0.028 0.028 0.028 0.028 0.028 0.028 0.023 0.025 0.025
Температура GPU, °C 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 79 81 81
Температура VRM, °C 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 97 100 100
Обороты вентилятора (макс.), об/мин. 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2100 2175 2175
Энергопотребление, Furmark, Вт 297 297 297 297 297 297 297 297 297 297 297 297 297 316 327 327
  • Часть 2 — Практическое знакомство
  • Часть 3 — Результаты игровых тестов (производительность)

В этой части, как обычно, мы изучим саму видеокарту, а также познакомимся с результатами синтетических тестов.

Плата

  • GPU: Radeon HD 7870 (Pitcairn)
  • Интерфейс: PCI Express x16
  • Частота работы GPU (ROPs): 1000 МГц (номинал — 1000 МГц)
  • Частота работы памяти (физическая (эффективная)): 1200 (4800) МГц (номинал — 1200 (4800) МГц)
  • Ширина шины обмена с памятью: 256 бит
  • Число вычислительных блоков в GPU/частота работы блоков: 20/1000 МГц (номинал — 20/1000 МГц)
  • Число операций (ALU) в блоке: 64
  • Суммарное число операций (ALU): 1280
  • Число блоков текстурирования: 80 (BLF/TLF/ANIS)
  • Число блоков растеризации (ROP): 32
  • Размеры: 255×100×33 мм (последняя величина — максимальная толщина видеокарты)
  • Цвет текстолита: черный
  • Энергопотребление (пиковое в 3D/в режиме 2D/в режиме «сна»): 178/57/3 Вт
  • Выходные гнезда: 1×DVI (Dual-Link/VGA), 1×HDMI 1.4a, 2×Mini-DisplayPort 1.2
  • Поддержка многопроцессорной работы: CrossFire X (Hardware)

AMD Radeon HD 7870 GHz Edition 2048 МБ 256-битной GDDR5 PCI-E

Карта имеет 2048 МБ памяти GDDR5 SDRAM, размещенной в 8 микросхемах на лицевой сторонe PCB.

Напомним, что карта требует дополнительного питания, причем двумя 6-контактными разъемами.

И еще раз стоит специально сказать о возможности ухода видеокарты в глубокий «сон». В стандартных настройках энергосбережения Windows предусмотрено гашение монитора через некоторое время неактивности системы, и у множества людей по всему миру компьютеры регулярно входят в этот режим. Остальные компоненты системного блока при этом свой режим работы не меняют (кроме, конечно, центрального процессора, уходящего в сон) — в частности, видеокарта продолжает работать в режиме 2D и на заданных для этого режима частотах. Так вот, теперь Radeon HD 7xxx при отключении монитора резко сбрасывает частоты работы, потребляя лишь 3 Вт, и при этом останавливается вентилятор ! Это позволяет в целом снизить шум системного блока и потребление энергии; кроме того, кулер в это время не всасывает в себя пыль. Но и этого мало. При работе в системе CrossFire из двух или более карт 7xхх, как только завершается работа в 3D-режиме (игрок возвращается в 2D), в работе остается только первая карта , а все остальные точно так же уходят в «сон», потребляя 3 Вт и выключая свои вентиляторы . Эта особенность новых ускорителей нам очень понравилась!

О системе охлаждения.

AMD Radeon HD 7870 GHz Edition 2048 МБ 256-битной GDDR5 PCI-E

Устройство состоит из двух частей: главного радиатора и кожуха.

Главный радиатор базируется на испарительной камере — такой вид кулера AMD начала использовать еще на картах HD 6970. Испарительная камера сделана из медного сплава, одной стороной она прижимается к ядру и микросхемам памяти (через специальные термоинтерфейсы), а с другой стороны имеет массивное оребрение, через которое гонит воздух цилиндрический вентилятор, закрепленный на одном конце кожуха. Данный вариант кулера является очень эффективным, причем охлаждает он одновременно ядро и микросхемы памяти.

Вентилятор в 2D-режиме работает на очень малых оборотах, и даже в 3D максимальная раскрутка, которую мы лицезрели, составляла всего 34% от предельной. Шума даже в таком случае не было слышно.

Мы провели исследование температурного режима с помощью утилиты MSI Afterburner (автор А. Николайчук AKA Unwinder) и получили следующие результаты (на номинальных частотах и при сильном разгоне):

Во-первых, надо сразу отметить, что ускоритель разгоняется просто шикарно! Мы получили прирост по частоте ядра в 150 МГц! И при этом максимальная температура на ядре поднялась всего на пару градусов. Во-вторых, мы видим, что в целом нагрев не выше 80 градусов, что для такого рода ускорителей более чем хорошо. В-третьих, замечаем, что обороты кулера после 6 часов под нагрузкой особо не выросли. СО — отличная!

Видеокарта прибыла к нам без упаковки и комплекта, потому вопрос комплектации мы опускаем.

Установка и драйверы

Конфигурация тестового стенда:

  • Компьютер на базе Intel Core i7-975 (Socket 1366)
    • процессор Intel Core i7-975 (3340 МГц);
    • системная плата Asus P6T Deluxe на чипсете Intel X58;
    • оперативная память 6 ГБ DDR3 SDRAM Corsair 1600 МГц;
    • жесткий диск WD Caviar SE WD1600JD 160 ГБ SATA;
    • блок питания Tagan TG900-BZ 900 Вт.
  • операционная система Windows 7 64-битная; DirectX 11;
  • монитор Dell 3007WFP (30″);
  • драйверы AMD версии Catalyst 12.3; Nvidia версии 295.72

VSync отключен.

Синтетические тесты

Используемые нами пакеты синтетических тестов можно скачать здесь:

  • D3D RightMark Beta 4 (1050) с описанием на сайте 3d.rightmark.org .
  • D3D RightMark Pixel Shading 2 и D3D RightMark Pixel Shading 3 — тесты пиксельных шейдеров версий 2.0 и 3.0, ссылка .
  • RightMark3D 2.0 с кратким описанием: под Vista без SP1 , под Vista c SP1 .

В качестве синтетических тестов DirectX 11 мы использовали примеры из пакетов SDK компаний Microsoft и AMD, а также демонстрационной программой Nvidia. Во-первых, это HDRToneMappingCS11.exe и NBodyGravityCS11.exe из комплекта DirectX SDK (February 2010) .

Мы взяли и приложения обоих производителей видеочипов: Nvidia и AMD. Из ATI Radeon SDK были взяты примеры DetailTessellation11 и PNTriangles11 (они также есть и в DirectX SDK). Дополнительно использовалась демонстрационная программа компании Nvidia — Realistic Water Terrain , также известная как Island11 (автор — Тимофей Чеблоков, известный специалист 3D-графики).

Синтетические тесты проводились на следующих видеокартах:

  • Radeon HD 7870 HD 7870 )
  • Radeon HD 7950 со стандартными параметрами (далее HD 7950 )
  • Radeon HD 7770 со стандартными параметрами (далее HD 7770 )
  • Radeon HD 6970 со стандартными параметрами (далее HD 6970 )
  • Geforce GTX 570 со стандартными параметрами (далее GTX 570 )
  • Geforce GTX 560 Ti со стандартными параметрами (далее GTX 560 Ti )

Для сравнения результатов протестированной сегодня видеокарты из линейки Radeon HD 7800 эти модели были выбраны по следующим причинам. Radeon HD 7950 и HD 7770 взяты, как соседние модели из линейки текущего поколения — будет интересно посмотреть, как относительно них располагается новинка. Radeon HD 6970 взята как старшая одночиповая модель из предыдущего поколения, тем более что цены на «устаревшие» модели сейчас довольно выгодные.

Выбранные решения конкурирующей компании Nvidia были взяты потому, что Geforce GTX 570 сейчас имеет близкую к исследованному продукту AMD цену, и является её конкурентом на данный момент. GTX 560 Ti же продаётся несколько дешевле, и с ней было бы неплохо сравнить HD 7850, но, к сожалению, на момент проведения тестов у нас этой платы ещё не было в наличии.

Direct3D 9: тесты Pixel Shaders

С некоторого времени мы перестали использовать собственный тест текстурирования и заполнения (филлрейта) 32-битных текстур из RightMark первой версии, так как большинство видеокарт в нём в настоящее время показывают цифры, далёкие от теоретически возможных и явно некорректные в целом. Уж слишком тест устарел. Далее мы рассмотрим более похожие на правду результаты скорости текстурирования по цифрам из теста 3DMark Vantage, в котором получаются вполне реалистичные цифры.

Первая группа пиксельных шейдеров, которую мы рассматриваем, очень проста для современных видеочипов, она включает в себя различные версии пиксельных программ сравнительно низкой сложности: 1.1, 1.4 и 2.0, встречающихся в старых играх.

Эти тесты слишком просты для современных GPU и они в основном ограничены или производительностью текстурирования или филлрейтом (без учёта пропускной способности памяти). И поэтому они показывают далеко не все возможности современных видеочипов, но всё равно интересны с точки зрения учёта устаревших игровых приложений, которых до сих пор хватает.

Итак, судя по сравнению Radeon HD 7870 и HD 7950, производительность в этих тестах ограничена чаще всего именно филлрейтом. Хотя и влияние скорости текстурных модулей тоже есть, поэтому видеоплаты AMD в этом тесте стали победителями, причём HD 7870 вовсю конкурирует не с HD 7950, а с HD 6970. Вполне возможно, что в случае HD 7950 и HD 7770 наблюдается недостаток оптимизаций в драйвере, исправленный в более поздних версиях, одну из которых мы использовали в этом сравнении.

По сравнению с конкурирующими моделями Nvidia Geforce, новинка AMD явно быстрее обоих решений, и GTX 570 и GTX 560 Ti, которые показали близкую скорость. Посмотрим на результаты более сложных пиксельных программ промежуточных версий:

Вот и в этот раз получилось, что сразу три карты Radeon оказались весьма близки друг к другу (кроме HD 7770). Тест Cook-Torrance более интенсивен вычислительно, разница в нём примерно соответствует разнице в количестве ALU и их частоте, но и от скорости TMU также зависит. Поэтому данный тест лучше подходит графическим решениям компании AMD и данные видеокарты опережают обе Geforce, хотя разница не слишком велика. Новый HD 7870 даже немного быстрее HD 7950, что соответствует теории в том случае, если рендеринг зависит от филлрейта.

Во втором, больше зависящем от скорости текстурирования, тесте процедурной визуализации воды «Water» используется зависимая выборка из текстур больших уровней вложенности, и поэтому видеокарты в нём располагаются по скорости текстурирования, с поправкой на разную эффективность использования TMU. И в этом тесте решения компании AMD имеют преимущество перед Geforce, в этот раз ещё больше опережая их. А новый HD 7870 немного уступает младшей модели из топовой серии, что соответствует теории.

Direct3D 9: тесты пиксельных шейдеров Pixel Shaders 2.0

Эти тесты пиксельных шейдеров DirectX 9 сложнее предыдущих, они близки к тому, что мы сейчас видим в мультиплатформенных играх, и делятся на две категории. Начнем с более простых шейдеров версии 2.0:

  • Parallax Mapping — знакомый по большинству современных игр метод наложения текстур, подробно описанный в статье .
  • Frozen Glass — сложная процедурная текстура замороженного стекла с управляемыми параметрами.

Существует два варианта этих шейдеров: с ориентацией на математические вычисления и с предпочтением выборки значений из текстур. Рассмотрим математически интенсивные варианты, более перспективные с точки зрения будущих приложений:

Это — универсальные тесты, производительность в которых зависит и от скорости блоков ALU, и от скорости текстурирования, в них важен общий баланс чипа, а также эффективность исполнения вычислительных программ. Это очередной тест, показывающий, что в устаревших задачах архитектура AMD опережает GPU производства Nvidia. Производительность новой видеокарты AMD в тесте «Frozen Glass» лучше, чем у предшественницы из топовой серии и даже лучше, чем у Radeon HD 7950. Похоже, это ещё один тест, сильно зависящий от филлрейта.

Во втором тесте «Parallax Mapping» новая видеокарта HD 7870 хоть и остаётся в лидерах, но всё же опережает младшую из нынешних топовых моделей уже не так сильно. И хотя решения Nvidia тут чувствуют себя немного лучше, они всё ещё не могут догнать конкурирующие с ними платы AMD. Рассмотрим эти же тесты в модификации с предпочтением выборок из текстур математическим вычислениям:

Для плат с GPU производства Nvidia положение стало совсем чуть-чуть лучше, но всё же скорость текстурирования у современных чипов AMD выше и догнать их не удалось. Видеокарты Radeon отстояли своё преимущество в этих тестах, и обе Geforce конкурируют разве что с HD 7770, отставая от всех трёх карт Radeon более высокого уровня. HD 7870 очень неплохо справляется с задачами, обгоняет HD 7950 и совсем немного уступает HD 6970, архитектура VLIW которого лучше подходит для простых задач.

Но всё это были устаревшие задачи, с упором в текстурирование и филлрейт. Далее мы рассмотрим результаты ещё двух тестов пиксельных шейдеров — но уже версии 3.0, самых сложных из наших тестов пиксельных шейдеров для Direct3D 9. Они наиболее показательны с точки зрения современных игр на ПК, среди которых много мультиплатформенных. Тесты отличаются тем, что сильно нагружают и ALU, и текстурные модули, обе шейдерные программы сложны и длинны, и включают большое количество ветвлений:

  • Steep Parallax Mapping — значительно более «тяжелая» разновидность техники parallax mapping, также описанная в статье Современная терминология 3D-графики .
  • Fur — процедурный шейдер, визуализирующий мех.

В наших самых сложных DX9-тестах из первой версии пакета RightMark видеокарты производства Nvidia ранее были лидерами, в противоположность всем предыдущим испытаниям в тестах из нашего обзора. Но в последней архитектуре компании AMD ее создатели смогли решить все недостатки и теперь решения на чипах архитектуры GCN в PS 3.0 сравнении показали свою силу и мигом стали лидерами.

Тесты уже не ограничены производительностью текстурных выборок, а больше всего зависят от эффективности исполнения шейдерного кода. Ранее Radeon HD 6970 улучшил позиции AMD в данном тесте, увеличив эффективность при переходе от архитектуры VLIW5 к VLIW4, и почти догнал Geforce GTX 570, затем Tahiti и Cape Verde укрепили результат, и вот сейчас Pitcairn показал себя ещё лучше. Улучшение производительности в сложных вычислениях отлично заметно при сравнении старых и новых плат AMD, и Radeon HD 7870 серьёзно опережает HD 6970 и выступает примерно на одном уровне с HD 7950.

Итак, мы снова увидели отличные результаты Radeon HD 7870 — новой модели компании AMD, которая всегда опережала своего прямого конкурента, почти всегда брала верх над своим топовым предшественником из серии HD 6900 и была фактически на равных с более дорогой HD 7950. Что касается конкурентов Nvidia, то победа безоговорочно достаётся новой модели Radeon, представленная новинка во всех тестах заметно быстрее и GTX 560 Ti и GTX 570.

Direct3D 10: тесты пиксельных шейдеров PS 4.0 (текстурирование, циклы)

Во вторую версию RightMark3D вошли два знакомых теста PS 3.0 под Direct3D 9, которые были переписаны под DirectX 10, а также ещё два новых теста. В первую пару добавились возможности включения самозатенения и шейдерного суперсэмплинга, что дополнительно увеличивает нагрузку на видеочипы.

Данные тесты измеряют производительность выполнения пиксельных шейдеров с циклами при большом количестве текстурных выборок (в самом тяжелом режиме 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.

Первым тестом пиксельных шейдеров будет Fur. При самых низких настройках в нём используется от 15 до 30 текстурных выборок из карты высот и две выборки из основной текстуры. Режим Effect detail — «High» увеличивает количество выборок до 40—80, включение «шейдерного» суперсэмплинга — до 60—120 выборок, а режим «High» совместно с SSAA отличается максимальной «тяжестью» — от 160 до 320 выборок из карты высот.

Проверим сначала режимы без включенного суперсэмплинга, они относительно просты, и соотношение результатов в режимах «Low» и «High» должно быть примерно одинаковым.

Производительность в этом тесте зависит в основном от количества и эффективности блоков TMU, и от эффективности выполнения сложных программ. В варианте без суперсэмплинга дополнительное влияние на производительность оказывает ещё и эффективный филлрейт (производительность блоков ROP) и пропускная способность памяти, но в меньшей степени. Результаты при детализации уровня «High» получаются до полутора раза ниже, чем при «Low».

В тестах процедурной визуализации меха с большим количеством текстурных выборок, решения Nvidia раньше были заметно сильнее, но за пару поколений GPU компания AMD не только сократила разницу, а с выпуском GCN и вовсе вырвалась вперёд. И теперь Radeon HD 7770 идёт на уровне GTX 560 Ti, не говоря про старшие модели. Рассматриваемая сегодня HD 7870 лишь немного уступила старшей HD 7950 и показала очень хороший результат, близкий к лучшему. Что явно говорит об увеличении эффективности новой архитектуры в сложных вычислениях.

Посмотрим на результат этого же теста, но с включенным «шейдерным» суперсэмплингом, увеличивающим работу в четыре раза: возможно, в такой ситуации что-то изменится, и ПСП с филлрейтом будут влиять меньше:

Включение суперсэмплинга увеличивает теоретическую нагрузку вчетверо, и результаты решений Nvidia значительно ухудшились, по сравнению с показателями видеокарт AMD. Теперь разница в эффективности выполнения данной задачи стала просто огромной, и обе протестированные видеокарты Nvidia проигрывают просто всем представителям компании AMD. Новинка из серии HD 7800 показывает отличный уровень производительности, снова почти не уступив HD 7950 и с запасом обогнав HD 6970.

Следующий DX10-тест измеряет производительность исполнения сложных пиксельных шейдеров с циклами при большом количестве текстурных выборок и называется Steep Parallax Mapping. При низких настройках он использует от 10 до 50 текстурных выборок из карты высот и три выборки из основных текстур. При включении тяжелого режима с самозатенением число выборок возрастает в два раза, а суперсэмплинг увеличивает это число в четыре раза. Наиболее сложный тестовый режим с суперсэмплингом и самозатенением выбирает от 80 до 400 текстурных значений, то есть в восемь раз больше по сравнению с простым режимом. Проверяем сначала простые варианты без суперсэмплинга:

Второй пиксель-шейдерный тест Direct3D 10 интереснее для нас с практической точки зрения, так как разновидности parallax mapping широко применяются в играх, а тяжелые варианты, вроде steep parallax mapping, используются во многих проектах, например в играх серий Crysis и Lost Planet. Кроме того, в нашем тесте, помимо суперсэмплинга, можно включить самозатенение, увеличивающее нагрузку на видеочип ещё примерно в два раза — такой режим называется «High».

Диаграмма похожа на предыдущую без включения SSAA, решения Nvidia не смогли улучшить своё положение. Лучшая из Geforce в обновленном D3D10-варианте теста без суперсэмплинга конкурирует только с Radeon HD 6970, а платы нового поколения, кроме HD 7770, оказались далеко впереди. Так, HD 7870 почти не уступила старшему собрату HD 7950 и стала одним из двух явных лидеров сравнения. Посмотрим, что изменит включение суперсэмплинга, ведь он обычно вызывает сильное падение скорости на платах Nvidia.

При включении суперсэмплинга и самозатенения, задача получается ещё более тяжёлой, совместное включение сразу двух опций увеличивает нагрузку на карты почти в восемь раз, вызывая серьёзное падение производительности. Разница между скоростными показателями протестированных видеокарт изменилась, включение суперсэмплинга сказывается, как и в предыдущем случае — карты производства AMD значительно улучшили относительные показатели, по сравнению с платами на чипах Nvidia.

В этот раз Radeon HD 7770 снова почти догнала Geforce GTX 570, а лучшими стали две старшие видеокарты нового семейства AMD. Новинка Radeon HD 7870 лишь чуть-чуть отстаёт от более сильной HD 7950, но только в более простых условиях, где сказывается влияние ПСП. В целом, по рассмотренным шейдерным D3D10 тестам можно в очередной раз подтвердить вывод о том, что новая архитектура компании AMD отлично справляется со сложными «шейдерными» задачами, заметно лучше конкурирующих плат Nvidia из предыдущего поколения.

Direct3D 10: тесты пиксельных шейдеров PS 4.0 (вычисления)

Следующая пара тестов пиксельных шейдеров содержит минимальное количество текстурных выборок для снижения влияния производительности блоков TMU. В них используется большое количество арифметических операций, и измеряют они именно математическую производительность видеочипов, скорость выполнения арифметических инструкций в пиксельном шейдере.

Первый математический тест — Mineral. Это тест сложного процедурного текстурирования, в котором используются лишь две выборки из текстурных данных и 65 инструкций типа sin и cos.

Результаты предельных математических тестов чаще всего соответствуют разнице в частотах и количестве вычислительных блоков, но с влиянием разной эффективности их использования. Все архитектуры AMD нескольких последних лет в таких случаях имели подавляющее преимущество перед конкурирующими видеокартами Nvidia, и в случае сравнения GCN с Fermi ситуация лишь немного изменилась.

Результаты видеокарт расположились на диаграмме примерно соответственно теории, за некоторыми исключениями. Интересно, что лидирующая тройка Radeon показывает близкие друг к другу результаты, которые, к слову, подтверждают теорию — HD 7870, HD 7950 и HD 6970 имеют близкие пиковые характеристики блоков ALU. Понятно, что все они при этом оказались значительно быстрее обеих карт Geforce, имеющих лишь чуть больше половины такой мощи.

Рассмотрим второй тест шейдерных вычислений, который носит название Fire. Он тяжелее для ALU, и текстурная выборка в нём только одна, а количество инструкций типа sin и cos увеличено вдвое, до 130. Посмотрим, что изменилось при увеличении нагрузки:

И снова мы видим почти идентичную предыдущей картину, разве что сами цифры поменялись, но не их соотношение. Все графические процессоры остались примерно на тех же позициях. Хотя строгого соответствия теоретическим цифрам пиковой производительности нет, результаты всех решений к ним довольно близки. Так, разница между HD 7770 и HD 7750 близка к соответствующему соотношению пиковых цифра по скорости вычислений.

Диаграмма полностью соответствует теории. Скорость рендеринга в данном тесте ограничена исключительно производительностью шейдерных блоков и их эффективностью, поэтому три платы Radeon снова показали близкие результаты, став лучшими картами сравнения. Понятно, что HD 7770 им серьёзно уступает, как и обе Geforce — обе платы Nvidia конкурируют разве что со слабейшей AMD. Собственно, вывод простой: в предельных вычислительных задачах до выхода Kepler ничего AMD не грозит, они до сих пор выигрывают все чисто математические битвы.

Direct3D 10: тесты геометрических шейдеров

В пакете RightMark3D 2.0 есть два теста скорости геометрических шейдеров, первый вариант носит название «Galaxy», техника аналогична «point sprites» из предыдущих версий Direct3D. В нем анимируется система частиц на GPU, геометрический шейдер из каждой точки создает четыре вершины, образующие частицу. Аналогичные алгоритмы должны получить широкое использование в будущих играх под DirectX 10.

Изменение балансировки в тестах геометрических шейдеров не влияет на конечный результат рендеринга, итоговая картинка всегда абсолютно одинакова, изменяются лишь способы обработки сцены. Параметр «GS load» определяет, в каком из шейдеров производятся вычисления — в вершинном или геометрическом. Количество вычислений всегда одинаково.

Рассмотрим первый вариант теста «Galaxy», с вычислениями в вершинном шейдере, для трёх уровней геометрической сложности:

Соотношение скоростей при разной геометрической сложности сцен примерно одинаковое для всех решений, производительность соответствует количеству точек, с каждым шагом падение FPS почти двукратное. Задача эта для современных видеокарт не слишком сложная, и производительность в ней ограничена или скоростью обработки геометрии или пропускной способностью памяти.

Похоже, что основным ограничителем в данном случае стала ПСП — именно поэтому свежая видеокарта серии Radeon HD 7800 серьёзно проигрывает своей старшей сестре HD 7950. Впрочем, HD 6970 из предыдущего поколения она опережает, так что не всё зависит лишь от памяти. Очень интересно почти полное соответствие результатов карты семейства HD 7900 и GTX 570 — они обе находятся на вершине и показывают почти в полтора раза лучшую производительность в этом тесте. Всё же урезанная шина памяти иногда сказывается и в синтетических тестах.

Посмотрим, как изменится ситуация при переносе части вычислений в геометрический шейдер:

При изменении нагрузки в этом тесте цифры почти не изменились для решений Nvidia и лишь немного улучшились для новых плат AMD. Все видеокарты в данном тесте слабо реагируют на изменение параметра GS load, отвечающего за перенос части вычислений в геометрический шейдер, поэтому и все выводы остаются прежними. Давайте посмотрим, что изменится в следующем тесте, который предполагает большую нагрузку именно на геометрические шейдеры.

«Hyperlight» — это второй тест геометрических шейдеров, демонстрирующий использование сразу нескольких техник: instancing, stream output, buffer load. В нем используется динамическое создание геометрии при помощи отрисовки в два буфера, а также новая возможность Direct3D 10 — stream output. Первый шейдер генерирует направление лучей, скорость и направление их роста, эти данные помещаются в буфер, который используется вторым шейдером для отрисовки. По каждой точке луча строятся 14 вершин по кругу, всего до миллиона выходных точек.

Новый тип шейдерных программ используется для генерации «лучей», а с параметром «GS load», выставленным в «Heavy» — ещё и для их отрисовки. То есть в режиме «Balanced» геометрические шейдеры используются только для создания и «роста» лучей, вывод осуществляется при помощи «instancing», а в режиме «Heavy» выводом также занимается геометрический шейдер.

К сожалению, из-за ошибки в драйвере данный тест просто не запустился на Radeon HD 7870 . Увы, но самый сложный геометрический тест, показывающий все возможности GPU по обработке геометрии и скорости исполнения геометрических шейдеров мы запустить не смогли. И хотя мы знаем, что эти возможности у новых чипов AMD явно улучшены, решения Radeon продолжают уступать Geforce в наиболее сложных тестах.

Direct3D 10: скорость выборки текстур из вершинных шейдеров

В тестах «Vertex Texture Fetch» измеряется скорость большого количества текстурных выборок из вершинного шейдера. Тесты схожи по сути, так что соотношение между результатами карт в тестах «Earth» и «Waves» должно быть примерно одинаковым. В обоих тестах используется displacement mapping на основании данных текстурных выборок, единственное существенное отличие состоит в том, что в тесте «Waves» используются условные переходы, а в «Earth» — нет.

Рассмотрим первый тест «Earth», сначала в режиме «Effect detail Low»:

Наши предыдущие исследования показали, что на результаты этого теста может влиять и скорость текстурирования и пропускная способность памяти. А результаты видеокарт Nvidia в простых режимах ограничены и ещё чем-то. Да и вообще, в сложных условиях между схожими по классу платами разница получается очень маленькая — проценты, а не разы.

Вот и в этот раз разве что Radeon HD 7770 сильно отстала от остального набора видеокарт. Все остальные решения выступили неплохо. Причём, новая плата компании AMD из семейства Radeon HD 7800 во всех режимах показала лучший результат, обогнав не только предшественницу Radeon HD 6970, но и топовую HD 7950. Посмотрим на производительность в этом же тесте с увеличенным количеством текстурных выборок:

Взаимное расположение карт на диаграмме изменилось в основном за счёт того, что платы Nvidia обеспечили высокую скорость рендеринга в тяжёлых режимах. При малом количестве полигонов скорость рендеринга для карт AMD упирается в ПСП, а платы Nvidia не могут показать результаты лучше, чем в среднем — явный упор во что-то (тоже ПСП?). Зато в тяжёлых режимах обе видеокарты Nvidia улучшили результаты и теперь вполне конкурируют с Radeon HD 7950 и новой моделью HD 7870, идущими практически вровень.

Рассмотрим результаты второго теста текстурных выборок из вершинных шейдеров. Тест «Waves» отличается меньшим количеством выборок, зато в нём используются условные переходы. Количество билинейных текстурных выборок в данном случае до 14 («Effect detail Low») или до 24 («Effect detail High») на каждую вершину. Сложность геометрии изменяется аналогично предыдущему тесту.

Результаты во втором тесте вершинного текстурирования «Waves» лишь немного напоминают то, что мы видели на предыдущих диаграммах. В этом тесте видеокарты AMD и Nvidia выстроились почти по чёткой лесенке, за исключением выпавшей из тренда Radeon HD 7770. Кроме этой low-end видеокарты AMD, все остальные платы компании выступили сильнее обеих Geforce.

А самое приятное в том, что новая модель из семейства HD 7800 показала лучший результат, снова обогнав даже Radeon HD 7950 из верхнего семейства. Похоже, что упора производительности в ПСП уже нет, а HD 7870 выигрывает из-за лучшей производительности блоков ROP. Рассмотрим второй вариант этого же теста:

И снова произошли изменения, аналогичные тем, что мы видели ранее — все видеокарты немного ухудшили свои результаты, но Nvidia уступили сильнее, что позволило платам на чипах AMD одержать над ними ещё более явную победу. Даже Radeon HD 7770 при тяжёлых настройках конкурирует с Geforce GTX 570. А уж лучшей платой снова стала сегодняшняя героиня — HD 7870.

В целом, новая плата из семейства HD 7800 в тестах вершинных выборок показала себя весьма неплохо, всегда обгоняла не только конкурирующие решения компании Nvidia, но и почти везде опережала ранее анонсированную плату из серии Radeon HD 7900, основанную на более сложном и дорогом GPU. Отличный результат!

3DMark Vantage: тесты Feature

Синтетические тесты из пакета 3DMark Vantage покажут нам то, что мы ранее упустили. Feature тесты из этого тестового пакета обладают поддержкой DirectX 10 и интересны тем, что отличаются от наших и до сих пор актуальны. При анализе результатов новой видеокарты из линейки Radeon HD 7800 в этом пакете мы сделаем какие-то новые и полезные выводы, ускользнувшие от нас в тестах семейства RightMark.

Feature Test 1: Texture Fill

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

Хотя тест компании Futuremark и не показывает теоретически возможного уровня по производительности текстурных выборок, но эффективность видеокарт AMD и Nvidia в нём достаточно высока и сравнительные цифры близки к соответствующим теоретическим параметрам. Лучшей видеокартой сравнения стала топовая модель семейства Radeon HD 7000, что подтверждает теоретические показатели.

Рассматриваемая сегодня Radeon HD 7870 показывает второй результат, отставая только от одной из топовых плат и опережая Radeon HD 6970, что очень и очень неплохо. Все остальные платы далеко позади. В случае Radeon HD 7770 это объясняется её бюджетным уровнем, а в случае обеих Geforce — слишком малым количеством блоков TMU. Видеокарты Nvidia в этом тесте всегда слабы, даже лучшая из пары GTX 560 Ti показывает результат, далёкий от уровня трёх близких по уровню видеокарт Radeon. Разница между моделями на базе Pitcairn и Tahiti полностью соответствует теории.

Feature Test 2: Color Fill

Это тест скорости заполнения. 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 своевременным.

Как видите, ситуация в тесте производительности блоков ROP совсем другая. Как мы определили раньше, цифры этого подтеста из 3DMark Vantage хоть и показывают производительность блоков ROP, но с огромным влиянием величины пропускной способности видеопамяти (т. н. «эффективный филлрейт»). Что отлично видно по сравнительным результатам плат семейства Radeon HD 7000.

Увы, но в данном случае тест измеряет скорее пропускную способность памяти, чем производительность ROP, и поэтому Radeon HD 7870 уступает не только HD 7950, но и HD 6970 — в полном соответствии с теорией. И новая модель компании AMD в этом сравнении показала результат, сравнимый со скоростью GTX 570, что подтверждает теорию об ограничении скорости ПСП.

Feature Test 3: Parallax Occlusion Mapping

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

Этот тест отличается от проведённых выше тем, что результаты в нём зависят не исключительно от скорости математических вычислений, эффективности исполнения ветвлений или скорости текстурных выборок, а от всего понемногу. Для достижения высокой скорости тут важен верный баланс GPU, а также весьма заметно влияет на скорость и эффективность выполнения ветвлений в шейдерах.

И тут новое семейство на базе новейшей архитектуры GCN проявило себя просто отлично. Результаты новых видеокарт AMD показывают, что в таких сложных вычислительных задачах платы серии Radeon HD 7000 весьма эффективно справляются с задачей. Даже слабая видеокарта HD 7770 находится между GTX 560 Ti и GTX 570, а все остальные платы — далеко впереди них.

Сравнительные цифры решений на чипах AMD разных поколений подтверждают улучшенную эффективность исполнения сложных вычислений с ветвлениями на GPU новой архитектуры. Поэтому HD 7870 опередила HD 6970, хотя теоретически имеет несколько меньшую вычислительную мощь. Правда, HD 7950 всё равно впереди, но это также легко объясняется спецификацией видеокарт — скорость блоков ALU у последней выше на 12%, ровно настолько же новинка и отстала от HD 7950 в тесте.

Feature Test 4: GPU Cloth

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 также может зависеть от нескольких параметров, но основными факторами влияния являются производительность обработки геометрии, эффективность выполнения геометрических шейдеров и производительность блоков ROP. Поэтому вполне логично, что видеокарты производства Nvidia, имеющие по несколько геометрических блоков, чувствуют себя в этом приложении весьма неплохо, а Geforce GTX 570 опережает всех конкурентов, являясь лидером теста.

Но посмотрите — и представленная недавно модель Radeon HD 7870 показывает отличный второй по порядку результат, опережая остальные представленные в сравнении платы компании AMD! И так получается и из-за большего филлрейта и большей частоты GPU, на которой работают геометрические блоки. Это один из тех тестов, в которых видно преимущество решений Nvidia, имеющих несколько геометрических блоков, но и новинки AMD с улучшенной геометрической производительностью выступают тут неплохо.

Feature Test 5: GPU Particles

Тест физической симуляции эффектов на базе систем частиц, рассчитываемых при помощи видеочипа. Также используется вершинная симуляция, 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.

Аналогично одному из тестов нашего RightMark3D 2.0, частицы отрисовываются при помощи геометрического шейдера, который из каждой точки создает четыре вершины, образующие частицу. Но тест больше всего загружает шейдерные блоки вершинными расчётами, также тестируется stream out.

Результаты ещё одного теста из пакета 3DMark Vantage были бы похожи на те, что мы видели на предыдущей диаграмме, но производительность блоков геометрии в нём ещё важнее. И поэтому платы Radeon просто провалились, по отношению к Geforce. Посмотрите сами, теперь лучший результат у GTX 570, а второй у GTX 560 Ti.

К сожалению, плата с GPU с кодовым именем Pitcairn тут не особенно блещет, располагаясь между Cayman и Tahiti Pro. Причём, HD 7950 она уступает скорее из-за низкого филлрейта и ПСП, а не скорости геометрических блоков. Ну и даже до предыдущего поколения плат Nvidia новинке далеко. Итак, в синтетических тестах имитации тканей и частиц из тестового пакета 3DMark Vantage, в которых активно используются геометрические шейдеры, ничего не изменилось — новому решению AMD мешают низкие показатели ПСП и филлрейта (производительности блоков ROP).

Feature Test 6: Perlin Noise

Последний feature-тест пакета Vantage является математически-интенсивным тестом видеочипа, 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 расчётов.

В чисто математическом тесте из пакета компании Futuremark, показывающем пиковую производительность видеочипов в предельных задачах, мы видим немного иное распределение результатов, по сравнению с аналогичными тестами из нашего тестового пакета Rightmark. В этот раз показанная на диаграмме производительность решений соответствует теории лишь примерно, и несколько расходится с тем, что мы видели ранее в математических тестах из пакета RightMark 2.0.

Отметим, что новая архитектура GCN и с этой задачей справляется неплохо, явно лучше устаревшей Fermi компании Nvidia. Решения AMD в целом в таких тестах много быстрее, и младшая из плат Geforce показывает скорость на уровне карты из линейки Radeon HD 7700, и даже GTX 570 не может догнать любую из тройки быстрейших Radeon. Видеокарты AMD всегда показывают лучшие результаты в случаях, когда выполняется простая и интенсивная математика.

Что касается представленной недавно новинки по сравнению со своими сородичами, то отметим, что Radeon HD 6970 она обошла весьма уверенно и лишь совсем немного уступила плате из старшей линейки HD 7950. Это очень хороший результат, учитывая, что по теории она должна быть медленнее на 12%, а разница на практике составила лишь 2%.

Direct3D 11: Вычислительные шейдеры

Чтобы протестировать новые решения компании AMD и в задачах, использующих такие новые возможности DirectX 11, как тесселяция и вычислительные шейдеры, мы воспользовались примерами из пакетов для разработчиков (SDK) и демонстрационными программами компаний Microsoft, Nvidia и AMD. К сожалению, пока что мы тестировали не все решения в этих задачах, и придётся сравнивать модель HD 7870 не с GTX 560 Ti и GTX 570, а с GTX 580, что не совсем корректно. Да и вместо HD 7950 придётся рассматривать топовую HD 7970.

Сначала мы рассмотрим тесты, использующие вычислительные (Compute) шейдеры. Их появление — одно из наиболее важных нововведений в последних версиях DX API, они уже используются в современных играх для выполнения различных задач: постобработки, симуляций и т. п. В первом тесте показан пример HDR-рендеринга с tone mapping из DirectX SDK, с постобработкой, использующей пиксельные и вычислительные шейдеры.

Пусть это не самый удачный пример для вычислительных шейдеров, но всё же разницу в производительности он показывает. Разницы в скорости расчётов в вычислительном и пиксельном шейдерах для видеокарт AMD и Nvidia почти нет, но первые чуть быстрее в вычислительном, а Nvidia в пиксельном.

Возможно, результаты явно зависят не только от математической мощи, но и от ПСП. И всё же вполне правдоподобно выглядит отставание нового Radeon HD 7870 от HD 7970. Интересно, что новинка уступает в том числе и HD 6970, который быстрее по математике и имеет большую ПСП. Понятно, что топовая модель HD 7970 является лидером, а GTX 580 хоть и немного, но всё же быстрее, чем HD 7870.

Второй тест вычислительных шейдеров также взят из Microsoft DirectX SDK, в нём показана расчётная задача гравитации N тел (N-body) — симуляция динамической системы частиц, на которую воздействуют физические силы, такие как гравитация.

Результаты в этом тесте также весьма похожи на то, что мы видели в предыдущем тесте, разве что HD 7870 и HD 6970 поменялись местами. То есть, этот тест скорее всё-таки измеряет скорость математических вычислений. Новая модель AMD почти догнала и более дорогую Geforce GTX 580, которую нельзя считать её прямым конкурентом, так как она стоит дороже. В целом, результат новинки выглядит неплохо, если учесть не особенно большое отставание от лучшей одночиповой видеокарты вообще. Будет интересно посмотреть на производительность в задачах тесселяции, к которым мы сейчас переходим.

Direct3D 11: Производительность тесселяции

Вычислительные шейдеры очень важны, но ещё одним важным нововведением в Direct3D 11 считается аппаратная тесселяция. Мы очень подробно рассматривали её в своей теоретической статье про Nvidia GF100. Тесселяцию уже довольно давно начали использовать в DX11-играх, таких как STALKER: Зов Припяти, DiRT 2, Aliens vs Predator, Metro 2033, Civilization V, Crysis 2, Battlefield 3 и других. В некоторых из них тесселяция используется для моделей персонажей, в других — для имитации реалистичной водной поверхности или ландшафта.

Существует несколько различных схем разбиения графических примитивов (тесселяции). Например, phong tessellation, PN triangles, Catmull-Clark subdivision. Так, схема разбиения PN Triangles используется в STALKER: Зов Припяти, а в Metro 2033 — Phong tessellation. Эти методы сравнительно быстро и просто внедряются в процесс разработки игр и существующие движки, поэтому и стали популярными.

Первым тестом тесселяции будет пример Detail Tessellation из ATI Radeon SDK. В нём реализована не только тесселяция, но и две разные техники попиксельной обработки: простое наложение карт нормалей и parallax occlusion mapping. Что ж, сравним DX11-решения AMD и Nvidia в различных условиях:

Мы уже видели ранее, что parallax occlusion mapping (средние столбики на диаграмме) на видеокартах обоих производителей выполняется гораздо менее эффективно, чем тесселяция (нижние столбики), а тесселяция не даёт падения производительности в разы — сравните верхние и нижние столбцы. То есть, качественная имитация геометрии при помощи пиксельных расчётов обеспечивает даже меньшую производительность, чем оттесселированная геометрия с displacement mapping.

Что касается производительности видеокарт относительно друг друга, то тут есть над чем задуматься. В тесте простого бампмаппинга видно, что платы, скорее всего, снова упираются в ПСП, так как их результаты слишком близки. В остальном, картина более-менее правдоподобная, платы AMD расположились по ранжиру и лидирует топовая модель. Radeon HD 7870 в этом подтесте близка к GTX 580 и HD 6970.

Зато второй подтест со сложными пиксельными расчётами показывает, что эффективность выполнения сложных математических вычислений у чипов архитектуры GCN гораздо выше, чем у остальных участников сравнения. Так, плата семейства HD 7800 на чипе Pitcairn показала очень хороший результат в тесте parallax mapping по сравнению с HD 6970 и GTX 580, что снова говорит об очень высокой эффективности исполнения сложных шейдерных программ на чипах Southern Islands.

В самом интересном подтесте тесселяции разбиение треугольников весьма умеренное, и поэтому платы компании AMD теряют не слишком много производительности. Запаса скорости хватает и для того, чтобы опередить быстрейшую одночиповую видеокарту Nvidia. Но самый интересный вывод этого теста в том, что Radeon HD 7870 тут оказался быстрее чем Radeon HD 7970! Можно было бы объяснить это более высокой частотой GPU первого (ведь у него даже индекс специальный «GHz Edition»), на которой и работают геометрические блоки.

Но ведь разница в частоте даже меньше разницы в производительности этого теста, да и мы выяснили, что в нём далеко не только скорость обработки геометрии важна. Больше похоже на некие более агрессивные оптимизации в драйверах. Впрочем, в любом случае плата на Pitcairn показала очень достойный результат для платы данного ценового диапазона. Проверяем тесселяцию дальше.

Вторым тестом производительности тесселяции будет ещё один пример для 3D-разработчиков из ATI Radeon SDK — PN Triangles. Собственно, оба примера входят также и в состав DX SDK, так что мы уверены, что на их основе создают свой код игровые разработчики. Этот пример мы протестировали с различным коэффициентом разбиения (tessellation factor), чтобы понять, как сильно влияет его изменение на общую производительность.

Внимательный читатель обязательно отметит, что в этот раз у нас на диаграмме просто нет результатов с максимальным уровнем тесселяции (tessellation factor = 19), которые мы указывали ранее. Ещё при тестировании линейки Radeon HD 7700 мы столкнулись с тем, что тест не даёт выставить максимальное значение этого параметра. Тогда мы предположили, что это видеодрайвер AMD «урезает» возможности так, чтобы видеокарты компании в синтетических тестах экстремальной тесселяции выглядели не так плохо, но оказалось, что дело вовсе не в драйверах...

Проведённое нами исследование показало, что изменения, запрещающие максимальный уровень тесселяции, были внесены в исходный код и скомпилированный пример из DirectX SDK более новой версии. Если пример PNTriangles11 в версии DX SDK от февраля 2010 ещё позволяет выставить значение Tess factor в 19, то в июньский SDK того же года было внесено изменение, запрещающее уровень тесселяции выше 9 (всё это подтверждается исходным кодом примера из SDK, одна из констант в новой его версии была заменена меньшим значением, не позволяющим выставить параметр, возможный в предыдущей версии).

Кто это сделал и зачем? Is fecit, qui prodest. Ищем, кому выгодно, рассматривая факты. Факт первый: PNTriangles11 — пример тесселяции, реализованный компанией AMD и внесённый как в их собственный SDK, так и в DirectX SDK. Факт второй: видеочипы AMD хуже конкурирующих справляются с тесселяцией при максимальных уровнях разбиения треугольников. Вывод получается очень простым: похоже, что компания AMD попросила Microsoft изменить исходный код данного примера в DX SDK от июня 2010 года, сделав небольшое исправление, почти не влияющее на его функциональность. Почти.

Мы понимаем, что такие уровни в играх использоваться не будут. Понимаем и то, что треугольники получаются слишком маленькими, чтобы быть эффективными. Но в нашем случае это — чисто синтетический тест, позволяющий выяснить теоретические пределы возможностей «железа». Пусть в синтетике всегда будут показаны честные результаты, а уж мы расскажем, что такой сложной геометрии в играх не будет ещё очень долго. Экстремальные коэффициенты разбиения вряд ли будут использоваться в играх ближайшего времени, но в этом разделе нас интересует архитектурный потенциал. В общем, такое вот исправление — это не самый красивый ход со стороны компании AMD, как нам кажется.

Ну что же, рассмотрим хотя бы три уровня тесселяции, без максимального. В этом примере мы видим уже более правдоподобное сравнение геометрической мощи различных решений AMD и Nvidia. Все современные чипы неплохо справляются с такой нагрузкой (без tess factor = 19), и тут можно выделить разве что Radeon HD 7770, уступающий остальным по причине общей слабости. Но в целом все новые чипы архитектуры AMD GCN весьма хороши, а Radeon HD 7970 так и вовсе обогнал даже Geforce GTX 580.

Что касается нашего сегодняшнего героя, то Radeon HD 7870 лишь чуть-чуть уступил своему старшему собрату в лице топовой платы текущего поколения, что является просто отличным результатом! Видно, что чипы архитектуры GCN в тесселяции заметно быстрее чипа Cayman, даже бюджетный. Поэтому можно ожидать, что решения на Pitcairn будут сильны и в других существующих тестах с применением тесселяции, таких как 3DMark 11 и Heaven.

Но давайте рассмотрим результаты ещё одного теста — демонстрационной программы Nvidia Realistic Water Terrain, также известной как Island. В этой демке используется тесселяция и карты смещения (displacement mapping) для рендеринга реалистично выглядящей поверхности океана и ландшафта.

Island не является чисто синтетическим тестом для измерения одной только геометрической производительности, он содержит и сложные пиксельные и вычислительные шейдеры в том числе, и такая нагрузка ближе к реальным играм, в которых используются сразу все блоки GPU, а не только геометрические, как в предыдущем бенчмарке.

Мы протестировали программу при четырёх разных коэффициентах тесселяции, в её случае настройка называется Dynamic Tessellation LOD. И если при низких коэффициентах разбиения треугольников видеокарты компании AMD весьма сильны, то при усложнении работы единственная плата Nvidia начинает выигрывать. При увеличении коэффициента разбиения и сложности сцены производительность всех Radeon падает сильнее, и тут можно было бы снова признать победу Nvidia в сложных геометрических тестах и на этом закончить.

Но это если не обращать внимания на явно аномальный результат рассматриваемой сегодня Radeon HD 7870. Как-то так получилось, что она обогнала HD 7970, да ещё с огромным преимуществом! Такого просто не может быть в принципе, исходя из теоретических спецификаций, поэтому снова необходимо разобраться. В этот раз виноваты специальные оптимизации в видеодрайвере AMD Catalyst свежей версии. HD 7970 и HD 7770 мы тестировали ещё с предыдущими версиями драйверов, в которых не было этих оптимизаций, а в последнем Catalyst они появились. И теперь Radeon HD 7870 чуть ли не на уровне Geforce GTX 580. Там, где HD 7970 сильно проигрывала. Сказка? Нет, скорее — известные оптимизации тесселяции, которые ранее отмечались разве что в игровых приложениях, но не чистой синтетике. Увы, снова отмечаем некоторое лукавство со стороны AMD.

Если не принимать это во внимание, отметим, что в условиях тяжёлой геометрической нагрузки новые чипы всё равно весьма хороши, количество и эффективность геометрических блоков в разных чипах семейства одинаковое, а разница в скорости обусловлена различной тактовой частотой и влиянием на общую производительность других параметров. В целом, GCN очень сильно подтянули геометрическую производительность и в реальных применениях не уступают Fermi компании Nvidia. Ещё бы в AMD не применяли сомнительных методов по «оптимизации»...

Выводы по синтетическим тестам

По результатам проведённых синтетических тестов новой модели видеокарты из серии Radeon HD 7800, основанной на графическом процессоре Pitcairn из семейства Southern Islands, а также результатам других моделей видеокарт производства обоих производителей дискретных видеочипов, делаем вывод о том, что новые среднебюджетные решения должны хорошо вписаться в линейку компании AMD и стать одними из наиболее выгодных покупок. Radeon HD 7870 в синтетических тестах выглядит очень неплохо, выступая зачастую на уровне младшей из топовых видеокарт на базе Tahiti, но стоит при этом заметно меньше и будет продаваться более массово.

Графический процессор Pitcairn выполнен с применением самого современного техпроцесса 28 нм на основе новой архитектуры GCN, которая сильно отличается от предыдущих решений компании. Отметим, что новое семейство GPU имеет массу архитектурных улучшений, направленных на увеличение эффективности выполнения сложных вычислений на GPU и ускорение обработки геометрических данных (в т.ч. тесселяции). Наш набор синтетических тестов показал, что эффективность вычислений в таких задачах действительно выросла.

Правда, тут не обошлось без неприятных открытий — так как чипы AMD справляются с экстремальными степенями тесселяции хуже своих соперников, компания всеми методами старается показать их в этих задачах лучше, чем они есть на самом деле. При этом используются порой весьма сомнительные методы, подробности о которых можно прочитать чуть выше. Не очень понятно зачем это делается, так как отставание наблюдается разве что в чисто синтетических приложениях, а в играх всё у новых чипов прекрасно и так.

В целом же, благодаря проведённым архитектурным изменениям, видеокарты новой серии должны стать весьма выгодным вариантом для покупки и модернизации игровых систем, они точно будут одними из наиболее продаваемых DirectX 11 решений, и в перспективе улучшат позиции компании AMD на рынке, особенно с учётом отсутствия 28-нанометровых новинок конкурента. Причём, в отличие от младших решений на Cape Verde, видеокарты на Pitcairn не страдают от низкой пропускной способности видеопамяти, отлично сбалансированы и показывают весьма сильные результаты.

По сути, семейство Radeon HD 7800 является той золотой серединой, которая лучше всего подойдёт большинству игроков — они не слишком дорогие, как HD 7900, но и не слишком медленные, как HD 7700. Мы уверены, что сильные результаты Radeon HD 7870 в синтетических тестах будут подкреплены и отличными показателями в игровых приложениях. Новые платы обязаны показать конкурентоспособную скорость в играх по сравнению с соперниками Nvidia, и в следующей части материала мы как раз это и проверим.

7870 - видеокарта среднего класса, которая появилась на прилавках в 2012 году. Она не способна превзойти более дорогих собратьев, но серьезно обгоняет предыдущие модели. Равным соперником AMD Radeon HD 7870 стала Ускоритель был выпущен спустя несколько месяцев после что удивило многих поклонников фирмы. Новинке уготовано было попасть в свежую линейку - Southern Islands. Здесь она стала одной из двух представительниц доступных моделей с неплохой производительностью и достойной системой охлаждения. Кроме этого, AMD Radeon HD 7870, цена которой составила 350 долларов, получила обновленную архитектуру.

Упаковка и комплектация

Поставляется видеокарта в небольшой коробке, изготовленной из глянцевого картона. На лицевой стороне пользователя встречает злого вида всадник на еще более злой лошади. Здесь же можно увидеть наименование модели и основные моменты, которыми будет удивлять видеокарта Radeon HD 7870.

Более подробная информация находится на тыльной стороне. Здесь пользователь может ознакомиться с основными характеристиками ускорителя. Коробочка оставляет приятные впечатления, но перейдем к комплектации.

Помимо видеокарты, в комплект поставки входят:

  • набор мануалов;
  • компакт-диск с драйверами;
  • набор переходников;
  • кабель питания PCI-E;
  • мостик CrossFire.

В целом комплектация Radeon HD 7870 не лучше и не хуже того, что предлагают другие производители. Для нормальной работы не приходится самостоятельно докупать детали, что уже радует. Дополнительные адаптеры могут понадобиться лишь некоторым пользователям. Остальным же будет достаточно того, что предлагает ATI.

Внешний вид

Сразу внимание привлекает несколько интерфейсов, позволяющих без труда подключать любые устройства. Основные элементы распаяны на печатной плате черного цвета. С лицевой стороны отчетливо виден графический процессор. Кстати, видеокарта может работать в связке. Правда, тандем может состоять только из двух графических ядер. Поэтому у геймеров не получится создать "монстра", который будет выдавать миллион кадров в секунду на максимальных настройках графики.

Кроме этого, на плате аккуратно расположены модули памяти и несколько отверстий для крепления массивной системы охлаждения. В принципе, внешний вид карты способен удивить разве что новичка, который впервые видит подобное устройство. Выполнено все довольно качественно и типично для подобных графических ускорителей.

Характеристики

Построена видеокарта на графическом ядре Radeon HD 7870. Поддерживает DirectX 11.1, а также OpenGL 4.2, что уже добавляет оптимизма. Обзавелась целым набором фирменных технологий, например CrossFireX. С помощью них пользователь сможет заставить работать ускоритель на полную мощь. Ядро работает на тактовой частоте 1100 МГц. Для передачи данных используется довольно новая 256-битная шина.

Модули видеопамяти разработаны компанией Hynix. Ускоритель располагает 2 ГБ памяти, который имеет тип GDDR5. Работает память на эффективной частоте 5000 МГц. Этого хватает даже для большинства игр нынешнего года. Однако не все запустятся на максимальных настройках графики.

Видеокарта способна выводить на экран изображение с максимальным разрешением 4096x2160 точек. Сегодня характеристики оставляют желать лучшего, однако при низком бюджете Radeon HD 7870 станет отличным вариантом для приобретения. В связке с неплохим процессором она до сих пор способна творить чудеса в требовательных программах.

Система охлаждения и энергопотребление

Используется двухслотовая система охлаждения. Ввиду средних характеристик производитель не стал загружать ускоритель тремя слотами, которые повсеместно используются в более мощных и дорогих моделях.

Кулер представляет собой довольно большую систему, которая располагает двумя вентиляторами. К видеокарте эта "махина" крепится всего 4 болтиками. Внутри находится три теплотрубки, которые напрямую выходят на теплораспределительную крышку. Здесь же установлен маленький радиатор из алюминия. Как уже было сказано, за обдув отвечают два небольших вентилятора, о спецификации которых данных нет.

В режиме простоя видеокарта потребляет 32 W энергии. Потребление существенно возрастает при запуске требовательных программ или игр. Например в Crysis 2 (максимальные настройки графики и FullHD-разрешение) было зафиксировано энергопотребление в районе 140 W.

Видеокарта работает довольно тихо. В режиме простоя практически не слышно звука кулера. Однако под нагрузкой уровень шума значительно возрастает, Radeon HD 7870 в таком режиме превосходит даже более мощные модели.

Лучшие статьи по теме