Около года прошло с момента анонса старших видеокарт на основе графического ядра Cypress. И словно по расписанию японских скоростных поездов миру представлен преемник удачной архитектуры. За год AMD собрала силы и совершила маленькую революцию, изменив само сердце своих GPU: пять бывших ранее скалярных процессоров оптимизированы в двойную пару. Равно как одноименный фильм в расчет были взяты контрмеры Nvidia, удачный GF104 и сверхбыстрая рокировка в верхнем сегменте – GF100 -> GF110.

После запуска в серию Barts’ов, места в рядах карт остается не так уж и много, и приходится тщательно планировать размещение среди как конкурентных решений, так и собственных графических адаптеров. В результате, с данного момента можно считать, что сегмент Middle…High видеокарт AMD полностью обновлен. Ушедшие со сцены HD 5830/50/70 заменены на HD 6850/70 и 6950/70.

Таблица характеристик

Характеристики	HD 5870	HD 6870	HD 6950	HD 6970	GTX 470	GTX 480	GTX 570	GTX 580
Кодовое имя	Cypress XT	Barts XP	Cayman Pro	Cayman XT	GF100	GF100	GF110	GF110
Техпроцесс, нм	40	40	40	40	40	40	40	40
Размер ядра/ядер, мм 2	334	255	389	389	~500	~500	~530	~530
Количество транзисторов, млн шт.	215,4	180	264	264	320	320	330	330
Частота ядра 2D, МГц	157	100	150	150	50 / 100	50 / 100	50 / 100	50 / 100
Частота ядра 3D, МГц	850	900	800	880	607 / 1215	701 / 1402	732 / 1464	772 / 1544
Частота ядра OC, МГц	1050	950	950	950	800 / 1600	875 / 1750	875 / 1750	850 / 1700
Напряжение на ядре 2D, B	0,95	0,95	0,90	0,90	0,88	0,96	0,91	0,96
Напряжение на ядре 3D, B	1,15	1,21	1,28	1,28	0,99	1,01	1,01	1,06
Число шейдеров, шт. (PS)	1600	1120	1408	1536	448	480	480	512
Число блоков растеризации, шт. (ROP)	32	32	32	32	40	48	40	48
Число текстурных блоков, шт. (TMU)	80	56	88	96	56	60	60	64
Максимальная скорость закраски, Гпикс/сек	27,2	28,8	25,6	28,2	24,3	33,6	29,3	37,1
Максимальная скорость выборки текстур, Гтекс/сек	68	50,4	70,4	84,5	32,4	42,1	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 2D, МГц	1200	300	300	300	67	67	67	67
Эффективная частота памяти 3D, МГц	4800	4200	5000	5500	3360	3700	3900	4008
Эффективная частота памяти OC, МГц	5200	4800	5800	5800	3600	3900	4000	4100
Напряжение на памяти 2D, B	1,60	1,61	1,60	1,60	1,54	1,58	1,34	1,36
Напряжение на памяти 3D, B	1,60	1,63	1,60	1,60	1,55	1,58	1,56	1,62
Объём памяти, Мбайт	1024 / 2048	1024	2048	2048	1280	1536	1280	1536
Шина памяти, бит	256	256	256	256	320	384	320	384
Пропускная способность памяти, Гбайт/сек	153,6	134,4	160	176	133,9	177,4	152	192,4
Потребляемая мощность 2D, Ватт	27	19	20	20	нд	нд	нд	нд
Потребляемая мощность 3D, Ватт	188	151	250	250	215	250	219	244
Crossfire/Sli	да	да	да	да	да	да	да	да
Размер карты, ДхШхВ, мм	282х100х38	248х100х37	270x100x37	270x100x37	270x100x38	270x100x38	270x100x38	270x100x38
Рекомендованная цена, $	399	239	299	369	249	499	349	499

Судя по предварительным данным, ценовая война должна разгореться с новой силой. В узком диапазоне цен расположилось невиданное до этого момента количество графических карт. В результате чего кто-то из производителей (а может быть и оба) понесут потери, а покупатель, в конечном счете, только выиграет.

Архитектура и улучшения

Из-за стесненных временных рамок предпочтения были отданы графическим тестам, а подробное описание архитектуры, сравнение с существующими аналогами и конкурентами будет во второй части. Сейчас же я предлагаю вам экспресс-обзор существенных и оригинальных модификаций.

Как вы уже догадались, генеральный план GPU остался прежним. Суперскалярные процессоры объединены в группы и разбиты на две половинки.

Всего в ядре насчитывается 24 SIMD блока для старшей и 22 для младшей карты.

Важным нововведением стала дальнейшая оптимизация загрузки SIMD. «Кайман» получил двух полноценных «дирижеров». А помимо количественных улучшений, внутренности Graphic Engine подверглись качественной доработке: модуль тесселяции вырос до 8-ого поколения (по мнению самих разработчиков AMD).

Отказ от одного процессора (теперь их 4 вместо 5) позволил сэкономить порядка 10% от площади аналогичного графического ядра и уменьшить сложность менеджмента.

По сравнению с Cypress обновили ROP. Разница в скорости достигает двукратного, четырехкратного превосходства.

Контроллер памяти также не остался без внимания разработчиков. Ревизии подверглись основные его функции, способствующие дальнейшему увеличению скорости работы.

Но и на вышеописанных модификациях компания не остановилась, и продолжила ломать стереотип невозможности улучшения того, что уже и так является хорошим. Отныне AMD щеголяет длинным списком разнообразных режимов сглаживания, не давая ни минуты покоя конкуренту.

Вдобавок к новому Morphological фильтру появилось Enhanced Quality Anti-Aliasing, что по-русски значит сглаживание с улучшенным качеством. Представляет собой обыкновенный режим MSAA, но с вдвое большим количеством значений перекрытий.

Вспомнили, помимо заботы о качестве выводимого изображения, и об энергопотреблении. Российские цены на электроэнергию все еще позволяют нам не беспокоиться за выставляемые счета, но в Америке и в Европе ситуация иная. Тем не менее, определенного рода подвижки в сторону целесообразного расходования энергии однозначно радуют.

Согласно внутреннему исследованию AMD, существующие алгоритмы управления питанием неидеальны. Новые графические ускорители предлагают нам более гибкую систему. Со слов представителей, внутри GPU размещено более ста датчиков, которые отслеживают загруженность разных частей графического ядра и в нужный момент дезактивируют область GPU, что способствует меньшему потреблению электричества. Неясен остается момент включения сей технологии, но будоражащий умы энтузиастов и оверклокеров вопрос ее отключения обещали решить.

Пример демонстрирует эффективность новомодной опции. В процессе тестирования частота GPU плавно варьируется в достаточно широком диапазоне, но итоговый результат остается в рамках обещанной производительности.

Уже сейчас в драйверах у пользователя появился инструмент, управляющий энергопотреблением видеокарты. Достаточно сдвинуть ползунок на позицию +10%, чтобы косвенным образом повлиять на результат. Применяемая схема многоступенчатой регулировки представляет собой скорее комплексный модуль адаптивной регулировки соотношения скорости/ватт и официально узаконивает разгон карты.

Появившиеся фотографии графических адаптеров семейства Cayman вызвали повышенный интерес к небольшому переключателю на торце. Суть его существования проста: отныне все карты, произведенные по образу референсного дизайна, укомплектованы двумя BIOS’ами, основным и резервным. Первый можно перепрограммировать, тогда как второй служит резервным и защищен от записи.

Внешний вид

Обе карты основаны на одинаковом дизайне печатной платы, словно близнецы, сошедшие с обложки глянцевого журнала. С первого взгляда сложно однозначно определить, кто из них несет на себе индекс HD 6950, а кто HD 6970.

Продолжается традиция использовать дизайн черного прямоугольника, но с разными размерами.

Как и полагается по рангу, от мала до велика, растет и размер видеокарт. Ближняя HD 6850 на пару сантиметров меньше HD 6870, а та в свою очередь короче обоих «Кайманов».

Проверить, насколько удачным получилось противопоставить GF110 AMD HD 6950/70 лучше всего в игровых приложениях, чем я и предлагаю заняться.

Тестовый стенд

Конфигурация тестового стенда:

• Материнская плата: MSI Big Bang-XPower (BIOS 1,4B7);
• Процессор: Intel Core i7 920 @4305 МГц (205 х 21, 1,31 В);
• Система охлаждения: Система водяного охлаждения;
• Термоинтерфейс: Arctic Cooling МХ-2;
• Оперативная память: Kingston HyperX KHX2000C9AD3T1K3/6GX 6 x 2 Гбайт DDR3 1640 МГц (7-7-7-19-1T, 1,65 В);
• Жесткий диск: Seagate 7200.11 320 Гбайт;
• Блок питания: Tagan TG1100-U95 1100 Вт;
• Аудио карта: ASUS Xonar HDAV 1.3;
• Операционная система: Microsoft Windows 7 x64;
• Версия драйверов для AMD/ ATi Catalyst 10.11, исключение HD 6950/70 – специальная версия Catalyst 10.11, Nvidia - nforce 261.00, исключение GTX 570, nforce 263.09.

Перечень используемых измерительно-контрольных 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 следующие условия:

Закрытое помещение площадью 4м 2 , внутри которого располагается система автоматической поддержки климатических условий. В данном случае уровень температуры был установлен на отметке 26°С +/- 1°С. 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 жесткого 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 10-20 секунд без нагрузки в режиме простоя, далее включалась 100% нагрузка с помощью программы Furmark. Наибольший уровень шума достигается практически 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 Furmark версии 1.8.0. После 10-15 минут температура и обороты вентилятора достигали своего теоретического максимума. После чего данные заносились в таблицу.

Для наглядного сравнения видеокарт все игры, используемые в качестве тестовых приложений, запускались в разрешениях 1680х1050 и 1920х1200.

В части игр, где это возможно, использовались встроенные средства измерения быстродействия:

• 3DMark Vantage – Extreme, High, Perfomance
• Aliens vs Predator DX 11 Benchmark v1.03
• Colin McRae DIRT 2
• Far Cry 2
• Unigine Heaven Benchmark v 2.0
• Call of Duty World at War
• Mafia II
• S.T.A.L.K.E.R.: Call of Pripyat (итоговое значения – усредненные по четырем режимам)

Для нижеперечисленных игр производительность измерялась с помощью утилиты FRAPS v3.2.5:

• Battlefield Bad Company 2
• Metro 2033.

VSync при проведении тестов был отключен.

Во избежание ошибок в погрешности измерений все тесты производились по три раза. При вычислении среднего FPS за итоговый результат бралось среднеарифметическое значение результатов всех прогонов.

Температурный режим, уровень шума и потребляемого электричества

Рабочие температуры

Уровень шума

Включите JavaScript, чтобы видеть графики

Потребление электричества

Включите JavaScript, чтобы видеть графики

Послушать систему охлаждения:

http://trash..wma

http://trash..wma

И сравнить:

http://trash..wma

http://trash..wma

http://trash..wma

http://trash..wma

http://trash..wma

http://trash..wma

Разгон на штатном охлаждении

Введение
На сегодняшний день можно отметить, что мы живем в "золотом веке", который ознаменовывается поступлением всех новинок компьютерной на отечественный рынок с минимальными задержками, которые в большинстве случаев не превышают 24-48 часов. Данное обстоятельство во многом связано с повышением роли отечественного пользователя на мировом рынке компьютерных комплектующих. Многие поставщики видят наш рынок наиболее перспективным, так как распространенность компьютеров на душу населения в нем до сих пор остается на катастрофически низком уровне. Вот буквально месяц назад был произведен анонс новых видеокарт AMD Radeon HD 6950 и AMD Radeon HD 6970, как отечественные магазины компьютерных комплектующих предлагают всем желающим любые решения на базе данных графических платформ. С одной моделью от PowerColor мы ознакомились накануне. В сегодняшнем обзоре мы ознакомим вас с референсной версией видеокарты - Sapphire Radeon HD 6950 2GB.
Хочется отметить, что стоимость видеокарты в отечественных магазинах находится в пределах 10 тысяч рублей, что, безусловно, выше рекомендованной стоимости данного продукта. Но если учесть налоговую политику в нашей стране - может данная стоимость и слишком низка для нее…Тем не менее, на рынке уже сейчас любому пользователю предлагается целых три решения Sapphire:
- референсная видеокарта,
- видеокарта с модифицированной системой охлаждения,
- видеокарта с урезанным объемом видеопамяти до 1 Гб.

Золотой серединой по стоимости является участник нашего сегодняшнего тестирования - . Видеокарта с модифицированной системой охлаждения стоит на 50 долларов дороже базового варианта, а графическое решение с урезанным вдвое объемом видеопамяти обойдется пользователю на 40 долларов дешевле референсного решения. Тем самым, компания Sapphire уже через один месяц анонса продукта перекрыла достаточно широкий ценовой диапазон вокруг видеокарт Sapphire Radeon HD 6950 2GB.

На многих технических порталах сравнивают графические решения серии AMD Radeon HD 6950 с видеокартами NVIDIA GeForce GTX 570, что по мнению редакторского состава портала сайт является в корне не верным подходом. Прямым конкурентом NVIDIA GeForce GTX 570 является более старшая видеокарта - AMD Radeon HD 6970, а младший продукт AMD Radeon HD 6950 является конкурентом для недавно выпущенной NVIDIA GeForce GTX 560 Ti. Данного мнения мы придерживались в первом обзоре PowerColor Radeon HD 6950 PCS++ и будем придерживаться в дальнейшем. Комплектация

Картинка кликабельна --

Видеокарта поставляется в большой коробке черного цвета. На лицевой стороне коробки производитель в виде пиктограмм перечислил все ключевые особенности графического решения основанного на видеоядре Cayman. Архитектура нового видеоядра может похвастаться наличием 1408 универсальных процессоров, 88 текстурными блоками и 32 блоками блендинга.

Картинка кликабельна --

Приятно отметить, что созданный видеочип Cayman не явился "опухшим" ядром за счет увеличения количества блоков. Это качественно новый чип, который обладает более высокой производительностью за счет повышения собственной эффективности. Повышение эффективности было достигнуто за счет:
- увеличение эффективности геометрических блоков,
- улучшение эффективности работы блоков рендеринга,
- улучшение эффективности питания видеокарты за счет внедрения новой технологии.
Если вы посмотрите на представленную схему чипа Cayman, то заметите, что оно имеет два блока по работе с геометрией и тесселяцией. Архитектура Cayman усилена сдвоенным диспетчером. Данные нововведения позволили достичь первой цели - улучшение эффективности работы с геометрией.

Картинка кликабельна --

На оборотной стороне коробки более подробно перечисляются технологические изыскания данного продукта.

Картинка кликабельна --

В комплект поставки входит:
- видеокарта,
- инструкция,
- два переходника питания,
- переходник mini-DisplayPort-to-DisplayPort,
- переходник DVI-to-VGA,
- мостик CrossFire,
- кабель HDMI,
- диск с драйверами и программным обеспечением.Внешний осмотр видеокарты

Картинка кликабельна --

Видеокарта имеет полностью референсный дизайн. Следует отметить, что между референсными версиями видеокарт Sapphire Radeon HD 6950 2GB и Sapphire Radeon HD 6970 2GB нет каких-либо внешних различий, кроме надписей и коннекторов дополнительного питания. Видеокарты AMD Radeon HD 6970 оснащаются коннекторами 8+6, а представленный продукт имеет коннекторы 6+6.

В целом дизайн видеокарты напоминает дизайн видеокарт предыдущего поколения - AMD Radeon HD 5870. Длина печатной платы осталась неизменной и составляет 27 см.

Референсная система охлаждения чем-то дублирует системы становленные на новых видеокартах от компании NVIDIA. Системы охлаждения в основании имеют медный испаритель, который в свое время презентировала компания Sapphire в серии Toxic. Большая медная пластина собирает тепло как от видеоядра, так и от чипов памяти с системой питания. С медной пластиной контактируют алюминиевые ребра радиатора, который обдувается обычной турбиной, которая встречалась нам в предыдущих решениях.

Как видим, компания AMD отошла от использования тепловых трубок за счет использования более передовых технологий их интеграции в виде термокамеры.

Картинка кликабельна --

Видеокарты серии Sapphire Radeon HD 6950 2GB оснащаются двумя шестипиновыми коннекторами дополнительного питания. Переходники питания включены в комплект поставки, поэтому проблем с подключением у пользователей не должно возникнуть. Следует отметить, что некоторые производители отходят от данного стандарта и оснащают видеокарту восьми- и шестипиновыми коннекторами, ярким примером является протестированная ранее видеокарта PowerColor Radeon HD 6950 PCS++.

Картинка кликабельна --

Видеокарта Sapphire Radeon HD 6950 2GB оснащена двумя микросхемами BIOS. Для переключения работы между ними имеется небольшой переключатель рядом с двумя коннекторами CrossFireX. Этот подход со стороны AMD обеспечивает обезопасить пользователя от выхода видеокарты из строя при очередной перепрошивке. Следует понимать, что одна из микросхем защищена от записи, именно с ней и работает видеокарта при поставке. Вторая микросхема BIOS поддерживает запись, поэтому для работы с ней пользователю будет необходимо переключить переключатель.

С одной стороны подобный подход является достаточно перспективным и полезным, с другой стороны, теперь производитель может отслеживать работу пользователя с БИОСом видеокарты во время ее сдачи на гарантийный ремонт.

Картинка кликабельна --

На всех видеокартах новой серии распаяно пять портов для вывода изображения:
- 2xDVI,
- 1xHDMI,
- 2хmini-DisplayPort.

В комплект поставки входит переходник DVI-to-VGA, поэтому проблем с подключением D-Sub устройств не должно возникнуть. Порт HDMI соответствует стандартам 1.4a и благодаря встроенному звуковому кодеку позволяет передавать видео и звук через один порт.

Порты DisplayPort также блещут своей инновационной направленностью. Оба порта соответствуют стандартам 1.2, то есть через хаб один порт может передавать сигнал на три монитора одновременно.

В рамках технологии AMD Eyefinity можно одновременно выводить одну картинку на трех мониторах, что позволяет улучшить реалистичность любой игры. При этом один из мониторов должен быть подключен к порту DisplayPort. Спецификации видеокарты

1. Универсальных процессоров в ядре: 1408
2. Текстурных блоков в ядре: 88
3. Блоков блендинга в ядре: 32
4. Рабочая частота ядра: 800 МГц
5. Рабочая частота видеопамяти: 1250 Мгц
6. Тип видеопамяти: GDDR5
7. Объем видеопамяти: 2 гигабайта
8. Два разъёма CrossFireX
9. Разъёмы: DVI Dual Link, DVI Single Link, HDMI 1.4a, два mini DisplayPort 1.2
10. Энергопотребление от 20 до 200 Вт

Тестируемая видеокарта трудится на абсолютно референсных частотах. Традиционно компания AMD отдает предпочтение чипам видеопамяти от компании Hynix. Видеокарта оснащена чипами видеопамяти с маркировкой Hynix H5GQ2H24MFR, что говорит нам о максимальной их рабочей частоте равной 1400 Мгц, а не установленным на заводе 1250 Мгц.Тестовая конфигурация
Видеокарта референсного дизайна Sapphire Radeon HD 6950 2GB тестировалась на нашей следующей конфигурации:
1. Процессор Intel Core i7 920.
2. Материнская плата ASUS P6T.
3. 2x3 Gb Samsung Original DDR3-1600
4. WD 1 TB WD1001FALS Caviar Black SATAII
5. Корпус Thermaltake Mambo.
6. Плата ASRock USB 3.0 PCI-Exp x1 на два порта.
7. В комнате 27 градусов.
8. Система собрана в закрытый корпус.

На базе данной конфигурации тестировались все представленные далее в обзоре графические решения.

1. Температурный режим работы видеокарты.

Из представленных нами результатов тестирования видно, что референсная система охлаждения вполне справляется с охлаждением видеокарты Sapphire Radeon HD 6950 2GB. Но если учитывать тот факт, что аналогичная система охлаждения установлена на старшую версию видеокарты - AMD Radeon HD 6970 2GB, то при максимальных уровнях загрузки пользователю следует ждать приближения температуры ядра к 100 градусам, а при условии знойного жаркого лета и преступления через данный порок. Хотя вполне возможно, что ближе к данным цифрам вентилятор системы охлаждения выходит на 100% частоту вращения. В данном же случае вентилятор системы охлаждения мало реагировал на изменение температуры ядра видеокарты, поэтому уровень шума оставался на вполне комфортном уровне.

2. Разгон видеокарты
Уровень разгонного потенциала видеокарты Sapphire Radeon HD 6950 2GB нас не порадовал. Максимальной частотой по ядру оказалась цифра равная 852 Мгц, а по видеопамяти 1340 Мгц.
Вполне возможно, что нам достался не совсем удачный экземпляр видеокарты или мы еще не знаем всех хитростей разгона данных видеокарт.

3. Оценка уровня производительности видеокарты в игре Crysis Warhead.
Достаточно популярная игра, которая является объективным критерием уровня производительности видеокарты на сегодняшний день.

В первом же игровом тесте видеокарта Sapphire Radeon HD 6950 2GB уступает разогнанной версии GeForce GTX 560 Ti от Inno3D, чего и стоило ожидать в данном случае. Тем не менее, приятно отметить, что тестируемая видеокарта оказывается более производительным решением, нежели более дорогой продукт - GeForce GTX 480.

4. Тестирование видеокарты в игре Resident Evil 5

Тестирование видеокарты во втором игровом тесте имеет больше империческое значение, нежели практическое. Уровень нагрузки на видеокарту низок и при частоте кадров более 150 FPS на конечный результат могут влиять самые различные факторы от настройки драйверов видеокарты до количество запущенных приложений в операционной системе.

5. Тестирование видеокарты в игре Far Cry 2.

В популярной игре, которая традиционно отдает свое предпочтение продуктовой линейке NVIDIA мы наблюдаем уверенное преимущество видеокарты над решениями серии GeForce GTX 470, которые пару месяцев назад были мечтой для многих геймеров нашей страны. Как видим, теперь данный продукт является менее интересным для конечного потребителя, хотя его мощности хватит для прохождения ни одного десятка игр.

Результаты тестирования в синтетическом тесте показывают, что новое решение Sapphire Radeon HD 6950 2GB обладает производительностью, которое на 10% выше уровня производительности видеокарты предыдущего поколения - AMD Radeon HD 5870. Это говорит о том, что владельцы топовых видеокарт прошлого поколения могут не спешить в магазины для приобретения новых продуктов. Если же владельцам AMD Radeon HD 5870 не хватает производительности, мы рекомендуем докупить вторую видеокарту на вторичном рынке и организовать тандем в режиме CrossFire. Заключение
Видеокарта доступна отечественному пользователю по цене порядка десяти тысяч рублей. Естественно, данная стоимость является завышенной и нам хочется надеяться, что в течение пары недель данные цены опустятся до должного уровня, так как завод производитель рекомендует брать с потенциального покупателя порядка 300 долларов.

AMD Radeon HD 6950/6970:

описание видеокарт и результаты синтетических тестов

Есть смысл еще раз напомнить, что карты требуют дополнительного питания, причем 6950 — двумя 6-контактными разъемами. А 6970 — 8-контактным и 6-контактным. Надеемся, что партнеры AMD будут вкладывать в комплект соответствующие переходники-разветвители питания.

О системе охлаждения.

AMD Radeon HD 6950/6970 2048 МБ 256-битной GDDR5, PCI-E

Стоит заметить, что CO очень схожа по принципу с той, что мы видели на GTX 580/570, и она также базируется на испарительной камере, которая заключена в медном узком отсеке, соприкасающемся с GPU. Над этой камерой выстроена конструкция из ребер охлаждения, через которые проходит воздух, гонимый цилиндрическим вентилятором на конце всего устройства. Правда, в отличие от GTX 580, в данном случае вся конструкция выполнена из меди, включая ребра радиатора, поэтому СО получилась весьма тяжелой. Мы уже писали, что такое решение — более эффективно, нежели традиционно использовавшееся ранее на тепловых трубках. Внутри испарительной камеры особая жидкость, которая моментально передает тепло от нижней пластины к верхней. Особо стоит также отметить, что СО настроена на незначительные реагирования при нагреве, чтобы обеспечить почти бесшумную работу. Поэтому нагрев ядра может даже превышать то, что мы видели в случае с 5870.

Мы провели исследование температурного режима с помощью утилиты MSI Afterburner (автор А. Николайчук AKA Unwinder) и получили следующие результаты:

AMD Radeon HD 6970 2048 МБ 256-битной GDDR5, PCI-E

AMD Radeon HD 6950 2048 МБ 256-битной GDDR5, PCI-E

Результаты исследования показали, что, несмотря на все вышесказанное, СО реально эффективна, и даже при частоте вращения 40% от максимума нагрев равен 92 градуса у 6970, а у 6950 — 84. Это после 6-часового постоянного тестирования под нагрузкой в 3D. Да, кому-то 92 градуса покажутся чрезмерно высокими, однако для акселераторов уровня Hi-End это приемлемо.

Максимальное энергопотребление карт под нагрузкой — 250—260 Вт для 6970 и чуть выше 205 Вт для 6950. Мы специально не приводим всяких графиков потребления, чтобы не усложнять прочтение материала. Читателей ведь всегда интересует — сколько оно потребляет в максимуме, чтобы подобрать нужный БП, а детали уже мало кому интересны.

Комплектация. Учитывая, что референс-образцы никогда не имеют комплектации, мы этот вопрос опустим.

Установка и драйверы

Конфигурация тестового стенда:

• Компьютер на базе CPU 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 ATI версии Catalyst 10.11; Nvidia версии 263.09 / 260.99.

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 .

За неимением собственных синтетических тестов DirectX 11 мы ещё раз воспользовались примерами из пакетов SDK Microsoft и AMD и демонстрационной программой Nvidia. Во-первых, это HDRToneMappingCS11.exe и NBodyGravityCS11.exe из комплекта DirectX SDK (February 2010) .

Также мы взяли приложения обоих производителей: 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, очень известный специалист в 3D-графике).

Синтетические тесты проводились на следующих видеокартах:

• Radeon HD 6970 HD 6970 )
• Radeon HD 6950 со стандартными параметрами (далее HD 6950 )
• Radeon HD 6870 со стандартными параметрами (далее HD 6870 )
• Radeon HD 5870 со стандартными параметрами (далее HD 5870 )
• Geforce GTX 580 со стандартными параметрами (далее GTX 580 )
• Geforce GTX 570 со стандартными параметрами (далее GTX 570 )

Для сравнения результатов новых моделей видеокарт серии Radeon HD 6900 были выбраны эти модели, потому что Radeon HD 5870 — предыдущее одночиповое решение компании для топового ценового диапазона, сильнейшее до выхода новых моделей; Radeon HD 6870 — текущее решение компании AMD, стоящее на ступеньку ниже топовых и основанное на недавно вышедшем видеочипе Barts.

А именно эти решения Nvidia были взяты потому, что Geforce GTX 580 — быстрейшая одночиповая модель компании, основанная на свежем GPU. Хотя она не является конкурентом представленных видеокарт по цене, её результаты интересны как некая максимальная для решений Nvidia планка. Ну а GTX 570 взята как прямой конкурент для старшей модели новой серии — HD 6970.

Direct3D 9: тесты Pixel Filling

В этом тесте определяется пиковая производительность выборки текстур (texel rate) в режиме FFP для разного числа текстур, накладываемых на один пиксель:

В данном тесте фильтрации 32-битных (8 бит на цвет) текстур большинство видеокарт показывают цифры, далёкие от теоретически возможных. Вот и результаты нашей текстурной синтетики в случае видеоплат серии HD 6900 не дотягивают до пиковых значений. Далее мы рассмотрим скорость текстурирования ещё раз, в тесте из пакета 3DMark Vantage, где получаются более реалистичные цифры.

А тут получается, что HD 6970 выбирает лишь 67 текселей за один такт из 32-битных текстур при билинейной фильтрации, что почти на треть ниже теоретической цифры в 96 отфильтрованных текселей. Для HD 6950 эти цифры соответствуют 62 текселям из 88 теоретических, то есть эффективность младшей модели получилась чуть выше, и это связано с небольшой разницей по пропускной способности видеопамяти, также влияющей на результаты.

Неудивительно, что все карты AMD показывают такую высокую производительность и значительно опережают своих соперников из стана компании Nvidia. У них ведь и теоретические показатели скорости текстурирования весьма высоки. А вот даже топовая GTX 580 имеет лишь 64 TMU и сильно уступает моделям на Cayman, имеющим 88—96 TMU, да ещё и работающих на более высоких частотах.

Весьма любопытной получилась разница между HD 6950 и HD 5870 в разных условиях. Если в случаях с большим количеством текстур, где больше всего сказывается именно количество TMU и их частота, они идут наравне, то при меньшем количестве текстур на пиксель вперёд выходит модель HD 5870. Причём разницу нельзя списать только на ПСП, и вероятно тут сказываются и различные оптимизации в драйверах.

Рассмотрим эти же результаты в тесте филлрейта:

Эти цифры показывают скорость заполнения, и в них мы видим всё то же самое, разве что с учетом количества записанных в буфер кадра пикселей. Максимальный результат остаётся за новыми топовыми решениями семейства Radeon HD 6900, имеющими просто огромное количество TMU и более эффективными в нашем синтетическом тесте. Удивительно, но в случаях с 0—4 накладываемыми текстурами младшая из рассматриваемых сегодня видеокарт почему-то сильно уступает предыдущему топовому решению AMD, хотя в сложных условиях практически не отстаёт от него.

Direct3D 9: тесты Pixel Shaders

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.

Тесты очень просты для современных GPU и сильно упираются в производительность текстурирования. Поэтому они показывают далеко не все возможности современных видеочипов, но всё же интересны для оценки баланса между текстурными выборками и математическими вычислениями. В данном случае особых отличий между HD 5870 и HD 6950 нет, результаты этих моделей сопоставимы. Хотя один тест выделился — пиксельный шейдер освещения тремя источниками по Фонгу явно зависит от математической производительности GPU, и поэтому уровня HD 5870 в нём достигла только старшая модель — HD 6970.

Производительность в других тестах ограничена по большей части скоростью текстурных модулей и филлрейтом, но с учётом эффективности блоков и кэширования данных. Новые модели серии Radeon HD 6900 несколько быстрее предшествующих: HD 6970 быстрее HD 5870, а HD 6950 быстрее HD 6870 (из другого ценового диапазона). И почти все они опережают обе топовые модели Geforce — даже GTX 580 в этих тестах показывает результат лишь на уровне HD 6870, и в этом явно виноват недостаток скорости текстурирования.

Посмотрим на результаты более сложных пиксельных программ промежуточных версий:

И в этот раз получилось примерно то же самое, снова GTX 580 конкурирует скорее с HD 6870, чем с реальными топовыми моделями AMD. Тест Cook-Torrance более интенсивен вычислительно, и разница в нём примерно соответствует разнице в количестве ALU и их частоте. Именно поэтому данный тест лучше подходит для архитектуры AMD, чипы которой имеют большее количество математических блоков.

И тут нашлись два интересных момента. Во-первых, HD 5870 обгоняет даже HD 6970, что сложно объяснить одними лишь теоретическими характеристиками. Разница по пиковой математической производительности между этими моделями почти отсутствует, но есть и архитектурные отличия. Похоже, что именно разная эффективность исполнения этого шейдера на тех самых VLIW5- и VLIW4-процессорах и привела к такой разнице не в пользу нового чипа Cayman. Поэтому и HD 6950 в этом тесте выступила лишь на уровне HD 6870, а также GTX 580.

Во втором, сильно зависящем от скорости текстурирования тесте процедурной визуализации воды «Water» используется зависимая выборка из текстур больших уровней вложенности, и видеокарты в нём располагаются по скорости текстурирования, с поправкой на разную эффективность использования TMU.

Вот в этом тесте у новых решений всё прекрасно, HD 6950 обеспечивает результат на уровне HD 5870, а HD 6970 лидирует с хорошим отрывом, почти соответствующим 25-процентной разнице в теоретической скорости текстурирования. Понятно, что видеокартам производства Nvidia здесь ловить нечего, и они показывают результат на уровне заметно более дешёвой модели конкурента.

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, зависящие и от скорости блоков ALU, и от скорости текстурирования, в них важен общий баланс чипа. Производительность новых видеокарт AMD в тесте «Frozen Glass» весьма хороша, HD 6970 снова оказалась заметно быстрее, чем HD 5870, а HD 6950 почти догнала её. Увы для Nvidia, но из-за слабого текстурирования решения компании AMD снова оказались заметно быстрее.

Вот во втором тесте «Parallax Mapping» решения Nvidia чувствуют себя уже немногим лучше, и HD 6870 с HD 6950 близки к результатам карты GTX 580 из другого рыночного сегмента, стоящей дороже. Интересно, что HD 5870 снова оказалась быстрее, чем HD 6970. Это подтверждает нашу теорию о том, что скорость в тесте ограничена математической производительностью и что тест чуть хуже подходит новой архитектуре компании AMD.

Есть ещё одно вероятное объяснение — синтетические тесты зачастую очень сильно грузят GPU параллельными расчётами и энергопотребление новых моделей в синтетике вполне может выходить за рамки выставленного ограничения. Следовательно, может снижаться и тактовая частота, а вместе с ней и результаты оказываются ниже, чем ожидалось. Впрочем, это предположение нужно проверять. Рассмотрим эти же тесты в модификации с предпочтением выборок из текстур математическим вычислениям:

Для решений Nvidia ситуация стала заметно печальнее, так как со скоростью текстурирования у последних чипов AMD, в отличие от конкурентов, всё очень хорошо, поэтому они лишь наращивают своё и без того неоспоримое преимущество. Даже самый-самый GTX 580 уступает тому же HD 6870 в обоих тестах с упором на текстурирование. Ну а наши новые герои из семейства HD 6900 оказались быстрейшими, HD 6950 даже выиграл у HD 5870, пусть и сущие копейки. А HD 6970 снова стал лидером, что вполне объяснимо теоретически, если посмотреть на производительность блоков TMU.

Всё это были устаревшие задачи, в основном с упором в текстурирование, а реже в 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 API. 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 видеокарты производства Nvidia всегда выступают сильнее решений AMD, в противоположность всем предыдущим испытаниям. Такое положение связано с тем, что эти тесты не ограничены производительностью текстурных выборок, а зависят скорее от эффективности исполнения кода пиксельных шейдеров.

В тестах сложных пиксельных шейдеров версии 3.0 новые топовые видеокарты AMD всё же не смогли догнать конкурентов, хотя и заметно приблизились к ним. Скорость в обоих тестах PS 3.0 слабо зависит от ПСП и текстурирования, зато код отличается сложностью, с чем очень неплохо справляется новая архитектура Nvidia и… новая архитектура AMD. Пожалуй, это первый тест, где мы видим заметную положительную разницу между предыдущей и новейшей архитектурами компании AMD.

И последняя справляется с задачей явно лучше. Хотя даже HD 6970 с трудом конкурирует с GTX 570, но ведь о таком раньше мы вообще не помышляли. Решения Nvidia всегда были неоспоримыми лидерами в этой паре тестовых задач, и традиционно показывали результат намного сильнее. А видеокарты на новом графическом чипе Cayman смогли к ним приблизиться вплотную.

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 от количества и эффективности блоков TMU, но в разных условиях по-разному. Результаты при детализации уровня «High» получаются примерно в полтора раза ниже, чем при «Low», как и должно быть по теории. В D3D10-тестах процедурной визуализации меха с большим количеством текстурных выборок решения Nvidia раньше были заметно сильнее, но последние решения AMD к ним подтянулись, что мы видели уже и ранее.

В варианте без суперсэмплинга большее влияние на производительность оказывает эффективный филлрейт (производительность ROP) и пропускная способность памяти. Поэтому решения Nvidia оказались впереди, и только представленный сегодня топовый Radeon HD 6970 почти догоняет младшую GTX 570. Модель ниже уровнем под именем HD 6950 показывает результат на уровне HD 5870, но примерно того же результата добилась и HD 6870. Это и неудивительно, потому что филлрейт у неё даже больше, чем у старших решений серии HD 6900.

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:

Как всегда, включение суперсэмплинга увеличивает теоретическую нагрузку в четыре раза, и результаты решений Nvidia заметно падают по сравнению с показателями видеокарт AMD. Теперь тройка моделей с близкими результатами (HD 6870, HD 5870 и HD 6950) опережает GTX 570, а старшее решение HD 6970 с успехом конкурирует с GTX 580. Разница между топовыми картами линеек HD 6000 и HD 5000 осталась примерно той же, новая модель выигрывает несколько процентов у предыдущей.

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

Диаграмма во многом похожа на предыдущую (без SSAA), только позиции Nvidia несколько ослабли. В обновленном D3D10-варианте теста без суперсэмплинга HD 6970 становится на один уровень с GTX 570, что нормально для прямых конкурентов, а лидером остаётся топовая GTX 580. Остальные три видеокарты производства AMD показывают схожие результаты и отстают. Посмотрим, что изменит включение суперсэмплинга, он может вызвать 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 большое падение производительности. Разница между скоростными показателями протестированных видеокарт изменилась, включение суперсэмплинга сказывается, как и в предыдущем случае — карты производства AMD немного улучшили свои показатели относительно решений Nvidia.

Теперь HD 6970 показывает результаты на уровне GTX 580, а примерно равные по скорости HD 6950 и HD 5870 становятся на одну ступеньку с GTX 570. И лишь более дешёвая HD 6870 немного отстаёт от этой видеокарты Nvidia. Сравнительные цифры в парах HD 6970 и HD 5870 снова повторились, разница в пользу более свежих моделей примерно такая же. По этим тестам можно сделать вывод — обе выпущенные сегодня карты семейства HD 6900 справились с «шейдерными» задачами очень хорошо, на уровне традиционно сильных в этих задачах конкурентов Nvidia.

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 привычно соответствуют разнице в частотах и количестве исполнительных блоков, но с влиянием их эффективности. Современная архитектура AMD в таких случаях имеет большое преимущество перед конкурирующими видеокартами Nvidia, и это объясняет результаты тестов, в которых решения AMD явно оказываются значительно более производительными, хотя и не настолько, насколько велико их теоретическое преимущество.

Теоретически, GTX 580 должен быть чуть ли не вдвое медленнее HD 5870 и HD 6970. На практике же разница не доходит и до полутора раз. Конечно, это мало что меняет, ведь даже HD 6870 значительно быстрее обеих карт Nvidia в таких тестах, не говоря уже про топовые модели. В остальном, решения расположились примерно соответственно теории, за некоторыми исключениями.

К примеру, результаты сравнения нового и старого топовых семейств видеокарт AMD получились любопытными. Во-первых, HD 6870 показала идентичный HD 6950 результат в этом тесте при разнице в теоретических цифрах в пользу модели на базе Cayman. Во-вторых, то же самое можно сказать и про связку HD 6970 и HD 5870 — при схожих теоретических цифрах, в реальности с небольшим перевесом побеждает более старая, с потоковыми процессорами на основе архитектуры VLIW5.

И здесь снова есть несколько возможных объяснений — или AMD ещё не полностью оптимизировала драйверы для новых GPU, или архитектура Cayman менее эффективна в этом тесте (при этом вполне возможно, что она будет более эффективной в менее прямолинейных тестах), или повлияла технология PowerTune, или в этом тесте начало сказываться и ограничение пропускной способностью видеопамяти.

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:

В этот раз все GPU остались примерно на тех же позициях, кроме относительной производительности Cayman и Cypress/Barts. Теперь в этих парах уже всё в строгом соответствии с теоретическими цифрами пиковой производительности, а HD 6970 даже немного обгоняет HD 5870, то есть в этом случае новая архитектура сработала эффективнее. И в паре HD 6950 и HD 6870 теперь такая разница в пользу топового решения, какая и должна быть.

В остальном — ничего нового. Так как скорость рендеринга тут ограничена исключительно производительностью шейдерных блоков, то HD 6970 и HD 5870 являются лидерами, за ними следуют остальные видеокарты AMD, а обе Geforce уступают в том числе и младшей модели из другого ценового диапазона. Хотя преимущество решений AMD всё равно остаётся несколько ниже, чем при сравнении теоретических цифр — это говорит о том, что КПД суперскалярных процессоров VLIW5 и VLIW4 ниже 100%.

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 одинаково для всех решений, производительность соответствует количеству точек, с каждым шагом падение FPS составляет около двух раз. Задача для современных видеокарт не особенно сложная, производительность в целом ограничена не только скоростью обработки геометрии, но и пропускной способностью памяти или филлрейтом в определённой мере (в рамках одного производителя).

Увы, хотя мы видели ранее рост геометрической производительности решений на Barts в этом тесте, в этот раз видеокарты нового семейства оказались примерно на том же уровне, что и Radeon HD 5870 предыдущего поколения. Возможно, виновато ограничение производительности ПСП видеопамяти, но ведь HD 6870 весьма силён в этом тесте и обогнал даже HD 6950. Так что скорее всего виноват эффективный филлрейт, то есть производительность ROP.

В любом случае, всем решениям AMD очень далеко до топовых видеокарт Nvidia, и хотя выполнение геометрических шейдеров может и стало более эффективным, но этого явно недостаточно. Основанные на GF110 видеокарты Nvidia справляются с работой почти вдвое быстрее всех видеокарт конкурента. Посмотрим, как изменится ситуация при переносе части вычислений в геометрический шейдер:

При изменении нагрузки в этом тесте цифры почти не изменились ни для решений Nvidia, ни для AMD. Новые видеокарты семейства HD 6900 в данном тесте слабо реагируют на изменения параметра GS load, отвечающего за перенос части вычислений в геометрический шейдер, как и остальные решения, но всё же показывают результаты чуть выше, чем на предыдущей диаграмме. 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. Сначала рассматриваем лёгкий режим:

Относительные результаты в разных режимах снова примерно соответствуют изменению нагрузки: во всех случаях производительность неплохо масштабируется и близка к теоретическим параметрам, по которым каждый следующий уровень «Polygon count» должен быть менее чем в два раза медленней.

В этом тесте скорость рендеринга должна быть ограничена геометрической производительностью, но обрабатываемых примитивов явно недостаточно, чтобы новая архитектура компании AMD показала значительно более высокий результат, хотя и есть небольшая разница, которая объясняется архитектурными изменениями в GPU.

Видеокарты Nvidia всё так же остаются лидерами теста, но тот же Radeon HD 6970 уже почти догнал младшую модель GTX 570. А HD 6950 обгоняет HD 5870, пусть и не слишком сильно. И эти неплохие результаты явственно говорят о наличии оптимизаций по обработке геометрических данных в новых чипах.

Цифры должны измениться на следующей диаграмме, в тесте с более активным использованием геометрических шейдеров. Также будет интересно сравнить друг с другом результаты, полученные в режимах «Balanced» и «Heavy».

А вот в этом тесте разница между чипами AMD с традиционным графическим конвейером (в т. ч. и Cayman с его двумя растеризаторами) и чипами с архитектурой Fermi заметна сразу. Хотя мы знаем по предыдущим исследованиям, что младшие чипы Nvidia по скорости исполнения геометрических шейдеров отстают, показывая не такие впечатляющие результаты, так как их возможности по геометрической обработке урезаны. Зато результаты GTX 570 и GTX 580, имеющих в основе чип GF110, очень хороши и почти вдвое выше, чем у лучшего из решений компании AMD.

И это решение — новенький Radeon HD 6970. Возможности нового топового чипа по обработке геометрии и скорости исполнения геометрических шейдеров явно выросли по сравнению с другими видеокартами компании. И новые решения на Cayman показывают в этих тестах результаты выше, чем решения на базе Cypress и Barts, хотя и далеко не втрое, и даже не вдвое. Вероятно, инженерам AMD ещё предстоит решать задачу распараллеливания работы блоков установки треугольников (geometry setup), в которую могут упираться эти тесты.

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»:

Предыдущие исследования показали, что на результаты этого теста влияет и скорость текстурирования и пропускная способность памяти. Это хорошо видно по сравнительным результатам Radeon HD 5870 и HD 6950, да и прочих решений AMD. Похоже, что именно ПСП и ограничивает их производительность в тесте, поэтому и разница между всеми решениями не так уж велика.

Тем не менее, очень хорошие результаты показывает HD 6970 на новом GPU — он почти достаёт GTX 570, с которым и придётся конкурировать этой модели в реальном мире. Ну и лидером остаётся самая дорогая и производительная GTX 580. Обе карты семейства HD 6900 показали себя неплохо, младшая новая модель идёт почти наравне с предыдущей топовой. Посмотрим на производительность в этом же тесте с увеличенным количеством текстурных выборок:

Взаимное расположение карт на диаграмме заметно изменилось, особенно в тяжёлом режиме. Хотя видеокарты Nvidia почему-то потеряли в производительности именно в наиболее лёгких условиях. Как раз при малом количестве полигонов скорость упирается в ПСП и в этом случае новые платы AMD почти догнали топовые решения конкурента.

А вот в тяжёлых режимах разница в пользу Nvidia выросла до полуторакратной, там GTX 580 и GTX 570 остаются недосягаемыми для соперников. Старшая видеокарта семейства HD 6900 обгоняет остальные решения AMD, хотя это снова слабо заметно при сравнении с HD 5870. Можно было бы сказать о влиянии ПСП, но ведь конкурента-то это не останавливает…

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.

Любопытно, что результаты во втором тесте вершинного текстурирования «Waves» совсем не похожи на то, что мы видели на предыдущих диаграммах. В этом тесте все видеокарты AMD и Nvidia показывают очень близкие результаты, что также можно списать на ограничение пропускной способностью видеопамяти. Этот показатель у всех представленных видеокарт находится в районе 130—190 ГБ/с, и разброс невелик. Лучшей среди видеокарт AMD снова стала свежая модель Radeon HD 6970. Рассмотрим второй вариант этого же теста:

И снова произошли изменения, аналогичные тем, что мы видели ранее — видеокарты Nvidia «просели» только в лёгком режиме, а AMD во всех трёх. И поэтому в режиме с малым количеством полигонов разница между решениями небольшая, а вот в среднем и тяжёлом GTX 580 и GTX 570 заметно опережают все модели Radeon, в том числе и из анонсированного сегодня семейства HD 6900. По сравнению с Cypress новый GPU показывает результат примерно на том же уровне, и мы делаем вывод, что в тестах вершинных выборок никаких заметных изменений при переходе от Cypress к Cayman нет.

3DMark Vantage: тесты Feature

Синтетические тесты из пакета 3DMark Vantage могут показать нам что-то, что мы ранее упустили. Тесты Feature этого тестового пакета обладают поддержкой DirectX 10 и интересны уже тем, что отличаются от наших. При анализе результатов новых видеокарт в этом пакете мы сможем сделать какие-то новые и полезные выводы, ускользнувшие от нас в тестах семейства RightMark. К сожалению, ещё более новый тестовый пакет компании — 3DMark11 — не содержит специализированных синтетических тестов и нам в данном случае совсем неинтересен.

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 текстурный тест компании Futuremark также не показывает теоретически возможного уровня скорости текстурных выборок, но всё же эффективность новых видеокарт семейства Radeon HD 6900 в нём несколько выше, чем в нашем. Да и решения Nvidia также более эффективно используют имеющиеся текстурные блоки. Поэтому в данном текстурном тесте получается несколько иное соотношение результатов по сравнению с нашим.

Видеокарты нового семейства компании AMD показывают результаты, полностью соответствующие теоретическим параметрам. HD 6950 немного быстрее, чем HD 5870, а модель HD 6970 является явным лидером теста. Наглядно видно, что текстурная производительность Cayman заметно выросла по сравнению с Cypress. А вот HD 6870 на основе чипа Barts показывает худший результат, аналогичный цифрам топовой видеокарты Nvidia. Ну а GTX 570 проигрывает в текстурировании вообще всем, как и в нашем тесте.

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.

Совсем иная ситуация в тесте производительности блоков ROP. Цифры этого подтеста 3DMark Vantage показывают производительность блоков ROP, почти без влияния величины пропускной способности видеопамяти. Модель HD 6970 показывает отличный результат, почти догоняя топовую GTX 580 и опережая своего конкурента GTX 570.

В свою очередь, HD 6950 также оказывается не только впереди своего конкурента GTX 570, а обогнала ещё и предшественницу — HD 5870. Отмечаем несколько бо́льшую эффективность блоков ROP и более высокую скорость заполнения у новых моделей видеокарт компании AMD по сравнению со старыми чипами.

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 других подобных тем, что результаты в нём зависят не исключительно от скорости математических вычислений или эффективности исполнения ветвлений или скорости текстурных выборок, а от всего понемногу. И для достижения высокой скорости важен баланс блоков GPU. Влияет на скорость и эффективность выполнения ветвлений в шейдерах.

Сравнительные результаты видеокарт AMD на диаграмме весьма похожи на то, что мы видели в тесте текстурной производительности из 3DMark Vantage. А вот платы Nvidia в данном случае получили небольшое увеличение производительности, что говорит о том, что не только текстурная производительность влияет на результаты теста.

Новые модели AMD вновь серьёзно заявили о себе, обогнав свою предшественницу в лице HD 5870. А вот HD 6870 из другого ценового сектора показала заметно более слабый результат, став аутсайдером этого теста (что вполне сглаживается её низкой ценой). Что касается сравнения Cayman с конкурирующими решениями Nvidia, то обе новые видеокарты семейства HD 6900 опередили даже топовую модель линейки Geforce GTX 500.

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 зависит от многих параметров, но основными являются производительность обработки геометрии и эффективность выполнения геометрических шейдеров. Логично, что видеокарты производства Nvidia чувствуют себя в этом приложении как рыба в воде, и значительно опережают конкурентов, в том числе и представленные сегодня топовые модели.

Это один из немногих тестов без тесселяции, в которых видно преимущество у представленных недавно видеокарт новой серии Radeon HD 6800 и сегодняшних героев HD 6900. Скорость рендеринга всех этих моделей в данном тесте выше, чем у топовой модели предыдущей линейки. Это объясняется тем, что и в Barts, и в Cayman увеличили скорость обработки геометрии и выполнения геометрических шейдеров. И хотя даже HD 6970 продолжает серьёзно отставать от GTX 570, новая модель всё же значительно улучшила позиции компании AMD в этом тесте.

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, образующих частицу. Но тест больше всего загружает шейдерные блоки вершинными расчётами, также тестируется stream out.

Результаты очередного теста из пакета 3DMark Vantage похожи на те, что мы видели на предыдущей диаграмме, но в нём скорость обработки геометрии ещё важнее. Именно поэтому прошлое поколение в виде карты Radeon HD 5870 отстало как от обеих моделей Geforce, являющихся неоспоримыми лидерами сравнения, так и от всех новых моделей видеокарт AMD, семейств HD 6900 и HD 6800. А все платы, основанные на Cayman и Barts, показали более высокие результаты, чем единственное решение на Cypress, уступив только сильным конкурентам.

Похоже, что в синтетических тестах имитации тканей и частиц из тестового пакета 3DMark Vantage, в которых активно используются геометрические шейдеры, снова нет значительного влияния распараллеленной обработки геометрии на Cayman, так как Barts показал близкий результат. Поэтому и оба решения линейки HD 6900 продолжают отставать от конкурирующих видеокарт соперника, имеющих отличную скорость обработки геометрии — до двух раз выше. От топового решения компании AMD, основанного на новой архитектуре с двумя блоками обработки геометрии, мы всё же ожидали несколько большего прогресса.

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 очень много математических расчётов.

В чисто математическом тесте из пакета компании Futuremark, показывающем пиковую производительность видеочипов в предельных задачах, мы увидели ещё более интересную картину, чем в аналогичных тестах из нашего тестового пакета. Показанная на диаграмме производительность решений лишь примерно соответствует тому, что должно получаться по теории и несколько расходится с тем, что мы видели ранее в математических тестах из пакета RightMark 2.0.

Даже по теоретическим характеристикам новых моделей HD 6970 и HD 6950 было понятно, что они не усилили пиковую производительность математических вычислений по сравнению с HD 5870. Но всё же и явного отставания мы не ждали. Да, своих конкурентов из Nvidia обе платы обогнали с огромным запасом, но мы к этому привыкли, ведь видеокарты Geforce показывают не очень высокие результаты в таких случаях; простая и интенсивная математика выполняется на Radeon значительно быстрее.

Неожиданно то, что новая старшая модель проиграла 7% предыдущей топовой, хотя теоретически должна уступать не более 1%. Тут снова можно начинать гадать о том, что послужило причиной этого проигрыша своему же предшественнику. То ли в этом виноват недостаток оптимизации драйверов для новых решений, то ли меньшая эффективность архитектуры VLIW4 в таких тестах, то ли слишком умная система управления питанием на новых моделях, «зарезавшая» тактовую частоту и производительность решений при достижении установленного порога энергопотребления.

Direct3D 11: Вычислительные шейдеры

Чтобы протестировать новые решения компании AMD 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.

Сначала 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.

Возможно, пример для вычислительных шейдеров не самый удачный, но их пока вообще мало. Все видеокарты показывают близкие результаты в этом тесте, но побеждает всё-таки топовая модель Geforce GTX 580. Анонсированные сегодня платы на новом чипе Cayman уступают ей совсем немного, и только при использовании пиксельного шейдера. Прямой конкурент новых решений компании AMD — видеокарта GTX 570 — отстаёт от них в обоих режимах: и с использованием пиксельного, и с использованием вычислительного шейдеров.

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.

А вот более интересные результаты, для решений AMD чем-то похожие на цифры из математического теста 3DMark Vantage. Несмотря на большое теоретическое превосходство в пиковых цифрах, быстрейшая видеокарта Radeon HD 5870 лишь немного опережает лучшее решение Nvidia. А обе новые модели семейства HD 6900 показывают результаты, близкие к показателям своего прямого конкурента — Geforce GTX 570.

Но нас сегодня больше интересует разница между результатами решений на Cayman и Cypress, и тут мы снова видим, как побеждает старая видеокарта, да с каким преимуществом! 17% между HD 5870 и HD 6970 в пользу первой — в очередной раз математические тесты обнажают разницу между красивой теорией и жестокой практикой. Ну где же те применения, в которых новый GPU сможет показать свою силу? Возможно, в тестах тесселяции всё встанет наконец на свои места.

Direct3D 11: Производительность тесселяции

Вычислительные шейдеры очень важны, но главным нововведением в Direct3D 11 всё же 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 и других. В некоторых из них тесселяция используется для моделей персонажей (все игры жанра FPS из перечисленных), в других — для имитации реалистичной водной поверхности (DiRT 2) или ландшафта (Civilization V).

Существует несколько различных схем разбиения графических примитивов (тесселяции). Например, phong tessellation, PN triangles, Catmull-Clark subdivision. 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. Он показывает не только тесселяцию, 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:

Рассмотрим сначала попиксельные техники. Parallax occlusion mapping (средние столбики на диаграмме) на видеокартах обоих производителей выполняется гораздо менее эффективно, чем тесселяция (нижние столбики), а умеренная тесселяция не даёт большого падения производительности — 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 самый важный вывод в том, что видеокарты AMD немного быстрее плат Nvidia в самом лёгком режиме, но медленнее в сложных попиксельных расчётах (вспоминаем тесты parallax mapping ранее). А до выхода плат на Cayman карты Geforce были чуть-чуть быстрее решений AMD и при включенной тесселяции.

Но теперь разница по скорости обработки геометрии между HD 6900 и HD 5870 хорошо видна — новые платы на базе Cayman в подтесте с тесселяцией оказались заметно быстрее Cypress. В этом тесте с небольшим коэффициентом разбиения треугольников HD 6970 даже обогнала своего конкурента GTX 570 с хорошим запасом.

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.

Лишь в этом примере мы впервые видим по-настоящему полное сравнение геометрической мощи решений AMD и Nvidia. Очень сильно выделяется как графическая архитектура Fermi, так и новый GPU производства AMD под именем Cayman. Отбросим в сторону то, что это чисто синтетический тест и такие экстремальные коэффициенты разбиения не будут использоваться в играх сегодняшнего дня, нам сейчас интересен потенциал. Синтетика ведь и нужна для того, чтобы оценить перспективность и отличия разных решений.

Сразу видно, что с видеокартами Nvidia Geforce на чипе GF110 конкурировать невозможно, в задачах экстремальной тесселяции они в разы быстрее даже обновленной архитектуры AMD. Но это архитектура, специально разработанная изначально с учётом возможностей нового API. А что же с Cayman? По сравнению с Cypress всё очень хорошо!

Новые модели компании AMD в режимах средней нагрузки показывают впечатляющий прирост в скорости, и разница по сравнению с HD 5870 достигает более чем двукратной. Однако такой прирост мы видим не всегда, а чаще всего он укладывается в полуторакратный. Обещанной трёхкратной разницы мы, по крайней мере, точно не увидели. То есть, Cayman хотя и сократил отставание от конкурента в задачах обработки геометрии, но до распараллеленной работы 16 блоков тесселяции в GF110 всё ещё очень далеко.

С другой стороны — наибольшая разница между решениями разных компаний достигается в условиях экстремальной тесселяции, которых нет и пока что не ожидается в реальных играх. Поэтому скорее всего Cayman заметно укрепит позиции компании AMD в существующих игровых бенчмарках с применением тесселяции. Особенно если коэффициент разбиения будет не слишком большим, как в тестах 3DMark11.

Давайте рассмотрим ещё один тест — демонстрационную программу Nvidia Realistic Water Terrain, также известную как Island. В этой демке используется тесселяция и карты смещения (displacement mapping) для рендеринга реалистично выглядящей поверхности океана и ландшафта. Смотрится она просто замечательно, вот чего не хватает в нынешних играх:

Island не является чисто синтетическим тестом для измерения геометрической производительности, он содержит и сложные пиксельные и вычислительные шейдеры, поэтому разница в производительности может быть меньше, чем в предыдущем случае, зато такая нагрузка ближе к реальным играм, в которых используются сразу все блоки GPU.

Мы протестировали программу при четырёх разных коэффициентах тесселяции, эта настройка называется Dynamic Tessellation LOD. Если при самом низком коэффициенте разбиения впереди оказываются видеокарты компании AMD, то при усложнении работы платы на основе GF110 сразу вырываются далеко вперёд. При росте коэффициента разбиения и сложности сцены производительность всех Radeon падает очень сильно, в отличие от скорости конкурирующих решений.

Причём в этот раз HD 5870 почему-то даже опережает обе модели нового семейства. То есть налицо обратная теории разница в задаче со сложной геометрией. И объяснение этому может быть только одно — недостаток оптимизации драйверов для новой архитектуры, ведь в предыдущих тестах мы видели её явное преимущество над Radeon HD 5870, основанном на чипе Cypress. Ну а в этом тесте мы пока что вынуждены констатировать разгром Cayman — при максимальном коэффициенте LOD разница между скоростью Geforce и Radeon достигла 4—6 раз!

Выводы по синтетическим тестам

По результатам проведённых синтетических тестов видеокарт из нового семейства Radeon HD 6900, основанных на графическом процессоре Cayman, а также результатам других моделей видеокарт производства обоих производителей дискретных видеочипов, можно сделать вывод о том, что новинки — неплохая замена линейке Radeon HD 5800, хотя и не слишком сильно отличающаяся от неё по производительности, по крайней мере в синтетических тестах.

Графический процессор Cayman выполнен на основе новой архитектуры и отличается от предыдущих чипов аппаратно, хотя количество некоторых исполнительных блоков в нём не выросло. Зато новый GPU отличается архитектурными улучшениями, направленными на увеличение эффективности вычислений на GPU (таких тестов у нас считайте что и нет) и, что ещё более важно, смягчение важного отставания от конкурента в виде производительности обработки геометрии. Многие из синтетических тестов показывают, что скорость тесселяции и выполнения геометрических шейдеров заметно выросла, пусть и не всегда в несколько раз, как нам было обещано.

Благодаря архитектурным изменениям и своим частотным характеристикам, результаты видеокарт новой серии во многих синтетических тестах являются конкурентоспособными для своего ценового сектора, особенно по сравнению с прямым конкурентом Geforce GTX 570. Ещё более хорошо это видно в вычислительных тестах из пакетов RightMark и Vantage. Да и в остальных приложениях решения семейства HD 6900 показали неплохую скорость, чаще всего уступающую только топовой видеокарте Nvidia.

К сожалению, не обошлось и без не очень приятных сюрпризов. Несмотря на бо́льшую сложность и площадь чипа по сравнению с Cypress, результаты моделей HD 6900 в некоторых математических тестах были ниже, чем у HD 5870, что довольно непросто объяснить, и мы пока не уверены в причинах такого отставания. Возможно, виноват недостаток оптимизации драйверов, а может быть эффективность новой архитектуры VLIW4 в наших тестах оказалась ниже. Вполне вероятно и то, что система управления питанием на новых моделях понижала тактовые частоты при достижении максимального энергопотребления в требовательных синтетических тестах, не позволяя им показать ожидаемую, исходя из числа блоков и их тактовой частоты, производительность.

Наверняка многие ожидали, что Radeon HD 6970 сможет на равных соперничать с GTX 580 во всех тестах, но этого не произошло, хотя результаты были показаны очень неплохие и вполне соответствующие рекомендованным ценам на анонсированные сегодня модели. Предполагаем, что результаты Radeon HD 6970 и HD 6950 в синтетических тестах будут подтверждены и соответствующими цифрами в «игровой» части нашего материала. В играх старшая HD 6970 должна будет выступить примерно на уровне GTX 570, в некоторых тестах чуть медленнее, а в других — быстрее, а HD 6950 хоть и окажется медленнее этой модели Nvidia, но ведь и цена на эту видеокарту установлена ниже. Так давайте же скорее перейдём к исследованию скорости в играх!

Конец прошлого года и практически весь текущий год на рынке настольной графики правит бал компания AMD со своими ускорителями семейства Evergreen. Выпущенные в сентябре 2009 продукты на базе GPU Cypress, а также их младшие модификации по праву заняли своё место в компьютерах множества пользователей. Естественно, успех ускорителей AMD случайным назвать никак нельзя. Пока NVIDIA решала свои производственные проблемы, пытаясь вывести на рынок ускорители на базе GF100, AMD уже вовсю продвигала свои DirectX 11-совместимые решения во всех сегментах рынка настольной графики, активно отвоёвывая рыночную долю у конкурента. Даже появление на свет GeForce GTX 480 не смогло остановить “красный локомотив”, так как новый флагман NVIDIA оказался не так быстр, как того желала публика, кроме того, он был заметно горячее и дороже Radeon HD 5870. Наконец, совсем недавно NVIDIA начала исправлять ситуацию в лучшую для себя сторону. Серьёзная работа над ошибками , проведённая инженерами компании, позволила новым ускорителям GTX 5xx занять достойное место среди самых производительных настольных решений для ПК. Тем временем фанаты AMD с ехидством потирали руки, ожидая мощного ответа от AMD, способного вернуть «красной графике» чемпионский титул среди одночиповых решений.

Сегодня состоялся официальный анонс видеокарт Radeon HD 6950 и Radeon HD 6970 - именно они, по слухам, воспринимались в качестве ответного удара на выпуск GeForce GTX 570 и GeForce GTX 580. Постараемся разобраться, насколько эффективно новое оружие AMD, и как на самом деле компания позиционирует свои новые продукты.

Итак, вопреки ожиданиям публики, AMD не считает свои новые графические ускорители Radeon HD 6970 и Radeon HD 6950 прямыми конкурентами GeForce GTX 580 и GeForce GTX 570. В противовес самому быстрому ускорителю NVIDIA AMD по-прежнему ставит Radeon HD 5970, который, как показало наше тестирование , уже далеко не всегда справляется с возложенной на него миссией. В свою очередь Radeon HD 6970, по мнению AMD, должен оказаться быстрее GeForce GTX 570 и немного медленнее GTX 580, а вот для Radeon HD 6950 уготована особая роль - считается, что новинка должна породить свою собственную нишу в иерархии современных 3D-ускорителей.

При разработке новых GPU перед инженерами AMD ставился целый ряд задач:

• Создание эффективной архитектуры для графических и неграфических вычислений;
• Достижение высокой геометрической производительности;
• Внедрение новых режимов качества картинки;
• Внедрение эффективных методов управления питанием.

С момента появления графического процессора R600, на базе которого строились ускорители серии HD 2900, тогда ещё компания ATI, а ныне компания AMD использует так называемую VLIW-архитектуру (Very Long Instruction Word - Очень длинное машинное слово).

Блок-схема GPU Cypress

Блок-схема GPU Barts

Блок-схема GPU Cayman

Суть работы этой архитектуры заключается в параллельном исполнении ядром сразу нескольких операций одновременно. До сих пор графические процессоры ATI/AMD использовали так называемую VLIW5-архитектуру. Это означало следующее: в GPU Cypress содержалось 20 SIMD ядер, каждое такое ядро содержало по 16 блоков суперскалярных потоковых процессоров (Stream Core).

Внутренняя структура каждого потокового процессора такова:

• Четыре исполнительных блока + Блок специальной функциональности (SFU или Special Function Unit);
• Блок ветвлений;
• Блок регистров общего назначения.

Выходит, что внутри чипа Cypress находится 20*16=320 потоковых процессоров, а учитывая структуру каждого потокового процессора, можно считать, что GPU Cypress содержит 1600 (320*5) скалярных 32-битных потоковых процессоров. Благодаря такому устройству GPU Cypress обладает пиковой вычислительной мощью до 2,7 Тфлопс при расчётах с одинарной точностью и до 544 Гфлопс в операциях с двойной точностью (FP64). Используемая VLIW-архитектура позволяет отказаться от целого ряда сложных узлов внутри GPU, что делает графические чипы AMD достаточно экономичными, особенно в сравнении с топовыми продуктами конкурента. Однако не всё так гладко, как кажется на первый взгляд. Параллельное исполнение вычислительных операций часто заставляет блоки простаивать в ожидании выполнения той или иной операции, когда результат одного вычисления зависит от результата другого. Ручное программирование для чипов с VLIW-архитектурой требует немало усилий, поскольку программисту требуется учитывать огромное количество внутренних зависимостей нитей кода, вследствие чего эффективность вычислений на таких GPU во многом зависит от оптимизации компиляторов. Графические процессоры Cayman, являющиеся сердцем Radeon HD 6950/6970, получили переработанную VLIW-архитектуру, так называемую VLIW4.

Использование VLIW4 позволяет лучше оптимизировать загрузку потоковых процессоров, улучшить функциональность каждого исполнительного блока (Stream Processing Unit - SPU) и избавиться от блока специальной функциональности (SFU (Special Function Unit)), который отвечал за вычисление так называемых трансцендентных функций. В итоге, по заявлениям AMD, графические чипы Cayman обладают повышенной эффективностью из расчёта на 1 кв.мм. площади кристалла. Благодаря переходу на VLIW4 удалось усовершенствовать дизайн ядра, увеличить количество SIMD-ядер, текстурных блоков, а также переработать ряд других блоков GPU.

Эффективность ROP повышена за счет улучшенного объединения операций записи (более эффективной загрузки шины памяти)

В GPU Cayman впервые реализована технология “Asynchronous dispatch”. Прежде графическое ядро имело одну общую очередь команд, поэтому вычислительные и графические задачи выстраивались в эту очередь по принципу ”первый пришел - первым обслужили”. Это напоминает одноядерный центральный процессор со многими ALU, но всего одним декодером. В ускорителях серии Radeon HD 6900 впервые поддерживается асинхронная обработка многих независимых очередей команд. Каждая очередь имеет свой приоритет и свою виртуальную память. Также доступны два независимых полноскоростных контроллера DMA (Direct Memory Access) для одновременного чтения и записи системной памяти по шине PCI-E. Кроме того, вычисления с двойной точностью достигли ¼ от пиковой скорости вычислений с одинарной точностью.

Не секрет, что AMD долго ругали за невысокую скорость обработки геометрии и медленную работу с тесселляцией. По заявлению разработчика, скорость обработки геометрии выросла вдвое, а при включении тесселляции в некоторых случаях достигается почти трёхкратный рост производительности в сравнении с Radeon HD 5870. Такие результаты стали возможны благодаря наращиванию соответствующих функциональных блоков, отвечающих за работу с примитивами, а также использование более совершенного блока тесселляции.

Наконец, перед тем, как перейти к внешнему осмотру ускорителей Radeon HD 6950/6970, обратимся к сводной таблице с техническими характеристиками и ценами.

Название видеокарты	AMD Radeon HD 5870 1 Гбайт	AMD Radeon HD 6850 1 Гбайт	AMD Radeon HD 6870 1 Гбайт	AMD Radeon HD 6950 2 Гбайт	AMD Radeon HD 6970 2 Гбайт
Кодовое имя ядра
Техпроцесс,нм
Кол-во транзисторов, млн. шт.
Максимальное энергопотребление, Вт (PowerTune Maximum)
Типичное энергопотребление, Вт
Энергопотребление в состоянии покоя, Вт
Частота ядра GPU, МГц
Кол-во блоков ROP, шт
Кол-во TMU, шт
Кол-во универсальных процессоров
Частота шейдерного домена, МГц
Тип видеопамяти
Разрядность шины памяти, бит
Эффективная частота видеопамяти, МГц
ПСП видеопамяти, Гбайт/с
Примерная розничная стоимость по данным Market 3Dnews / рекомендованная розничная стоимость у.е.

Исходя из технических характеристик новинок и памятуя обо всех архитектурных улучшениях в Cayman, мы полагаем, что ускоритель AMD Radeon HD 6950 в целом должен быть примерно на одном уровне по производительности с Radeon HD 5870. Где-то HD 6950 будет быстрее (в случае с тесселляцией - заметно быстрее), где-то медленнее из-за более низкой тактовой частоты графического ядра. В свою очередь Radeon HD 6970 во всех приложениях должен опережать старичка Radeon HD 5870, особенно это касается последних DirectX 11-приложений с поддержкой тесселляции. Если говорить о ценах, то пока данных о розничной стоимости новых ускорителей нет, однако уже сейчас ясно, что новые ускорители AMD окажутся заметно дешевле, чем GeForce GTX 570/580, правда, как нам кажется, по производительности они вряд ли дотянут до уровня флагманских ускорителей NVIDIA. Насколько? Покажет тестирование. А пока переходим к внешнему осмотру героев нашего обзора.

Ускорители AMD Radeon HD 6950/6970 внешне практически ничем не отличаются друг от друга, даже размер плат идентичен. Отличить ускорители можно лишь по наклейке на кожухе СО, а также по разъёмам питания. Ускоритель Radeon HD 6950 питается при помощи двух 6-pin разъёмов PCI-Ex, в свою очередь Radeon HD 6970 требует подключения одного 6-pin и одного 8-pin коннектора. С обратной стороны платы практически полностью закрыты металлическими пластинами. Судя по всему, это сделано для равномерного распределения тепла по поверхности ускорителя.

Количество и тип разъёмов на панели выводов у Radeon HD 6950 и HD 6970 одинаковы: два разъёма Mini DisplayPort версии 1.2, HDMI 1.4A, 2x DVI (DL-DVI + SL-DVI). В сравнении с Radeon HD 6850/6870 никаких отличий в компоновке портов здесь нет.

Демонтируем систему охлаждения Radeon HD 6950/6970. Конструктив СО обеих видеокарт полностью совпадает. К пластиковому кожуху СО крепится массивная металлическая пластина, которая контактирует с чипами памяти и элементами системы питания через специальные термопрокладки. За отвод тепла от GPU отвечает алюминиевый радиатор, подошвой которого является медная испарительная камера. Контакт с GPU происходит через тонкий слой термопасты.

Radeon HD 6950 сзади

Radeon HD 6950 спереди

Radeon HD 6970 сзади

Radeon HD 6970 спереди

Лишь после демонтажа системы охлаждения видно, что PCB ускорителей немного отличаются по цвету. Текстолит ускорителя Radeon HD 6970 имеет коричневый оттенок, а текстолит Radeon HD 6950 - чёрный. Система питания обеих карт идентична:

• Volterra VT1156MF - напряжение на GPU (6 фаз).
• Память - 1 фаза.
• Vddci (контроллер памяти) - 2 фазы.
  

На обеих видеокартах установлена память Hynix H5GQ2H24MFR . Объём памяти каждой из видеокарт составляет 2 Гбайт, номинальная тактовая частота составляет 6 ГГц (QDR).

Вступление

Данный обзор посвящен референсной видеокарте Radeon HD 6950 2048 Мб производства Sapphire, которая относится к категории "уже не high-end, но еще и не mainstream". С момента выхода этих видеокарт на рынок прошло уже немногим более полугода, но они все еще не потеряли актуальность. За это время были оптимизированы драйвера AMD Catalyst и появилось много новых игр, среди которых есть очень ресурсоемкие. К примеру, Crysis 2 с текстурами высокого разрешения в режиме DirectX 11 способен "уронить" производительность ниже уровня "играбельности" на любой single-GPU видеокарте, даже неплохо разогнанной. В этой и еще одиннадцати других играх и будет проведено сегодняшнее тестирование Sapphire Radeon HD 6950 Мб. Так же будет рассказано о разных способах включения заблокированных потоковых процессоров и проведена проверка видеокарты на разгон, как с воздушным, так и с жидкостным охлаждением.

Спецификации

Технические характеристики AMD Radeon HD 6950 и AMD Radeon HD 6970 перечислены в таблице:

Характеристика	Radeon HD 6950
Графический процессор	Cayman Pro (RV970)	Cayman XT (RV970)
Техпроцесс, нм	40	40
Универсальных процессоров	1408
Объём памяти, Мбайт	2048
Тип памяти	GDDR5	GDDR5
Разрядность шины памяти, бит	256
Частота GPU, МГц	800	880
Частота памяти, МГц	1250 (5000)	1375 (5500)
Напряжение GPU (2D/3D), В	0.90/1.10
Система питания		6 фаз Vgpu + 2 фаза Vmem + 1 фаза Vddci
Поддержка DirectX	Direct X 11	Direct X 11
Поддержка OpenGL	Open GL	Open GL
Поддержка multi-GPU	AMD CrossFireX (2-Way, 3-Way, 4-Way)	AMD CrossFireX (2-Way, 3-Way, 4-Way)
Максимальный TDP, Ватт	200
Энергопотребление в нагрузке, Ватт	150	190
Энергопотребление в покое, Ватт	20	20
Интерфейс	PCI Express 2.0 x16	PCI Express 2.0 x16
Цена, USD	$300	$370

Упаковка, комплектация, дизайн PCB и возможности

Видеокарта поставляется в большой коробке черного цвета, на которой кратко перечислены её характеристики и список поддерживаемых технологий:

Комплектация, кроме самой видеокарты, включает в себя следующий набор:

• Инструкция по установке;
• Диск с драйверами и программным обеспечением;
• Один гибкий мостик Crossfire;
• Два переходника для подключения дополнительного питания 1x Molex 4-Pin -> 1x PCI-E 6-pin;
• Один переходник mini-DisplayPort -> DisplayPort;
• Один переходник DSub <-> DVI;
• Один кабель HDMI <-> HDMI;
• Купон для регистрации в Sapphire Select Club и фирменная наклейка.

Видеокарта полностью соответствует референсной AMD Radeon HD 6950. Она использует ту же систему охлаждения, дизайн PCB и номинальные частоты. Отличие только в наклейке на лицевой стороне.

Длина видеокарты без учета планки крепления к корпусу составляет 273 мм (или 286 мм с учетом планки). Этого достаточно, чтобы полностью перекрыть по ширине не только стандартную (ATX) материнскую плату, но так же и увеличенную (EATX). Поэтому желательно чтобы на используемой вами материнской плате не было высоких радиаторов на южном мосту, а разъемы SATA были повернуты вбок.

Высота видеокарты стандартная, почти не превышает высоту планки крепления. Здесь нет выпирающих вверх тепловых трубок или увеличенной по высоте печатной платы, как это нередко бывает на нереференсных моделях видеокарт. А по ширине видеокарта занимает два слота на материнской плате.

На планке для крепления к корпусу расположены отверстия для выдува наружу нагретого воздуха и набор внешних интерфейсов для подключения мониторов (два DVI, два mini-DisplayPort и один HDMI):

Сверху расположены два разъема 6-pin PCI-E для подключения дополнительного питания, два разъема для соединения от двух до четырех видеокарт в режиме Crossfire и переключатель для выбора активной микросхемы BIOS. По умолчанию этот переключатель установлен в положение "1", что соответствует выбору основной микросхемы BIOS, защищенной от записи в неё программными средствами. Если же пользователь захочет поэкспериментировать с BIOS (например, с целью включить заблокированные потоковые процессоры), то сначала будет необходимо переставить переключатель в положение "2", которое соответствует дополнительной микросхеме BIOS, открытой для изменения пользователем.

Сделано это для того, чтобы исключить возможность приведения видеокарты в нерабочее состояние путем прошивки пользователем некорректно модифицированного образа BIOS. Теперь, чтобы восстановить "запоротый" пользовательский BIOS достаточно до следующего старта компьютера переключится на основной BIOS (1), а после загрузки операционной системы переключится обратно на дополнительный (2) и прошить его заново. Это позволяет без последствий экспериментировать с прошивкой BIOS от других видеокарт, а так же менять такие параметры как номинальные частоты, напряжения, обороты вентилятора и верхний предел разгона в AMD Catalyst Control Conter.

Дизайн видеокарты по-прежнему рассчитан на использование двух слотов, как и предыдущие поколения референсных видеокарт AMD. Даже если снять планку для крепления к корпусу и заменить систему охлаждения на однослотовую (например, тонкий водоблок), сдвоенный несъёмный блок из двух разъемов DVI все равно не позволит использовать соседний слот на материнской плате.

На видеокарту установлен графический процессор RV970, более известный как AMD Cayman, произведенный на 45-й неделе 2010 года по техпроцессу 40-нм. Разделение GPU RV970 на Cayman Pro (Radeon HD 6950) и Cayman XT (Radeon HD 6970) условное. Физически это одна и та же микросхема с 1536 потоковыми процессорами. Отличия только в том, что у Radeon HD 6950 они частично программно заблокированы на уровне BIOS (из 1536 включены только 1408).

Графический процессор сверху не закрыт крышкой, но по краям на него наклеена алюминиевая рамка. Высота этой рамки не превышает высоту самого GPU, поэтому нет необходимости её снимать для установки альтернативной системы охлаждения. Вокруг GPU квадратом с расстоянием стороны 53-мм (75-мм по диагонали) расположены четыре отверстия шириной 3-мм для крепления системы охлаждения.

В качестве видеопамяти GDDR5 используются микросхемы Hynix H5GQ2H24MFR-T2C в корпусе FBGA и ёмкостью 2048 Мбит. Все восемь микросхем расположены с лицевой стороны видеокарты. Номинальными режимами работы для этой памяти считаются 900 МГц (3600 Gbps) с напряжением 1.35V либо 1250 МГц (5000 Gbps) с напряжением 1.50V. На AMD Radeon HD 6950 под нагрузкой память работает во втором из этих двух режимов.

Для хранения основного и дополнительно BIOS на видеокарте установлены две микросхемы PMC-Sierra Pm25LV010 с емкостью 1 Мбит. Одна на лицевой стороне и еще одна на обратной.

Номинальные частоты Sapphire Radeon HD 6950 составляют 800 МГц по GPU и 1250 (5000) МГц по видеопамяти:

Система питания, система охлаждения

Система питания

При разработке референсного дизайна для видеокарт серии Radeon HD68 50/HD68 70 компания AMD впервые за долгие годы отказалась от использования компонент производства Volterra в пользу продукции CHiL Semiconductor, Anpec, Texas Instruments и Infineon. Одно из основных преимуществ такого подхода - существенно более низкий нагрев системы питания и как следствие возможность более тихой работы системы охлаждения, а так же отсутствие проблем с охлаждением системы питания при использовании альтернативных кулеров и универсальных водоблоков.

Первоначально для построения системы питания видеокарт Radeon HD69 50/HD69 70 планировалось использовать те же компоненты, что и на Radeon HD6850/HD6870, но возникший дефицит DrMOS-микросхем Texas Instruments CSD59901M вынудил вновь изменить планы и вернутся к использованию компонент Volterra, только уже более новых моделей по сравнению с использовавшимися на предыдущих поколениях видеокарт AMD.

Это не исключает появления в будущем обновленного дизайна для этих видеокарт, но на данный момент все референсные Radeon HD6950/HD6970 (а так же недавно выпущенный Radeon HD6990) используют одни и те же компоненты Volterra с традиционно высоким уровнем нагрева.

Большинство элементов системы питания AMD Radeon HD 6950 сосредоточено в правой части видеокарты с лицевой стороны:

Система питания графического процессора (напряжение Vgpu) состоит из 6 фаз и использует контроллер напряжения Volterra VT1586, шесть микросхем DrMOS Volterra VT1636SF и две сборки дросселей Cooper Bussmann CLA1108-4-50TR-R и CLA1108-2-50TR-R.

И еще одна фаза для питания контроллера памяти (Vddci). Используемый для этого контроллер Volterra VT262WF и дроссель Cooper Bussmann FP1005R1-R15-R расположены в левой части видеокарты.

Осуществлять мониторинг температуры системы питания можно при помощи программы GPU-Z (VReg Temperature на вкладке Sensors).

Система охлаждения

Система охлаждения AMD Radeon HD 6950 крепится при помощи четырнадцати винтов. Десять из них удерживают алюминиевую крышку, выкрашенную в черный цвет, закрывающую обратную сторону видеокарты. Но на обратной стороне нет сильно греющихся элементов, поэтому между крышкой и видеокартой нет никаких прокладок. Эта крышка служит не для охлаждения, а для зашиты от сколов SMD элементов и от короткого замыкания в случае установки нескольких видеокарт вплотную друг к другу или рядом с другими платами.

С внутренней стороны система охлаждения контактирует с графическим процессором через обычную серую термопасту и через термопрокладки со всеми микросхемами видеопамяти, микросхемами DrMOS и контролером напряжения Vddci.

Для охлаждения графического процессора используется медная испарительная камера. В нижней её части в месте контакта с GPU поверхность хотя и не отполированная, но достаточно ровная.

Сверху радиатор закрывает пластиковый кожух, ограничивающий и направляющий поток воздуха.

А создает этот поток воздуха турбина Firstdo FD9238U12D диаметром 92-мм, питающаяся от напряжения 12V и потребляющая ток 1.2A.

Испарительная камера с одной стороны припаяна к черному радиатору, накрывающему видеокарту по всей поверхности, а с другой стороны на неё напаяны тонкие алюминиевые ребра, через которые проходят потоки воздуха.

Как и у многих других референсных видеокарт AMD, выполненных в форме "кирпича", у Sapphire Radeon HD6950 система охлаждения может быть очень тихой, но только до тех пор, пока видеокарта работает без нагрузки в 2D-режиме. При запуске 3D приложений шум уже становится заметным, но вполне терпимым, а температуры поднимаются до уровня около +90°C, что уже близко к границе термо-троттлинга. Но автоматическое управление оборотами работает корректно и не позволяет температуре подняться еще выше.

Проблема в том, что такой уровень температуры уже практически не оставляет никакого запаса для увеличения напряжения и разгона. Их легко можно сбить на несколько десятков градусов, выставив обороты вентилятора на максимум и разогнать видеокарту еще сильней, но использовать такой режим постоянно, мягко говоря, некомфортно.

Выбор, как обычно у референсов, между "тишиной, высокой температурой, низким разгоном" и "шумом, пониженным уровнем нагрева и повышенным разгоном". Добиться от этой системы одновременно тишины, низких температур и высоких частот никак не получится.

Программное управление напряжениями и частотами

Управлять частотами видеокарт AMD можно при помощи функции Overdrive в Catalyst Control Center, но в случае видеокарт Radeon HD 6950 она позволяет поднять частоты всего лишь до 840/1325 МГц.

Плюс 40 МГц к частоте GPU это издевательство, а не разгон. Да и память на этих видеокартах легко разгоняется до частот как минимум 1400, а если повезет, то и выше 1500 МГц. Можно конечно модифицировать BIOS при помощи Radeon BIOS Editor (RBE), чтобы отодвинуть выше предел разгона в Catalyst Control Center, но лучше выставить в нём только +20% к пределу AMD Power Tune и забыть про штатные средства для разгона от AMD. К счастью Overdrive это далеко не единственная возможность для разгона видеокарт AMD.

Sapphire для своих видеокарт Radeon серий HD 5xxx/6xxx разработала специальную утилиту TriXX, позволяющую менять частоты, напряжение на графическом процессоре, управлять оборотами вентилятора системы охлаждения и следить за температурой GPU. Она доступна для свободного скачивания на сайте Sapphire Select Club, но работать будет только с видеокартами Sapphire. Определение "своих" видеокарт реализовано точно так же как и в аналогичных утилитах других производителей (ASUS Smart Doctor), путем считывания и сравнения Vendor ID в BIOS. Поэтому Sapphire TriXX можно легко обмануть, прошив BIOS от Sapphire в любую совместимую видеокарту от другого производителя.

После запуска Sapphire TriXX показывает информацию об установленной видеокарте на вкладке Info:

Эту информацию, так же как и BIOS, можно сохранить в файл.

В правом верхнем углу отображается текущая температура графического процессора.

На вкладке Overclocking можно управлять частотами графического процессора (от 300 до 1200 МГц) и видеопамяти (от 400 до 1800 МГц), а также изменять напряжение на GPU для 3D-режима (от 1.10V до 1.30V). Для хранения настроек пользователя предусмотрено четыре профиля.

Этого вполне достаточно для разгона на воздушном и жидкостном охлаждении. Но при желании предел по частотам можно увеличить, используя несколько программ по очереди. Например, сначала повысить частоты в MSI Afterburner, а затем уже и в Sapphire TriXX.

Следующая вкладка Fan Control предназначена для настройки управления вентилятором системы охлаждения. Доступны три режима - автоматический (управление по алгоритму, заданному в BIOS), фиксированный (жестко заданная скорость вентилятора не зависимо от температуры) и пользовательский (управление по алгоритму, настроенному пользователем). В последнем режиме можно настроить границы, в пределах которых будут меняться обороты вентилятора в зависимости от температуры.

В последней вкладке Settings можно изменить настройки программы:

• Запускать при старте системы;
• Сворачивать окно программы при запуске;
• Восстанавливать частоты при старте;
• Синхронизировать настройки всех видеокарт при использовании Crossfire;
• Показывать эффективную частоту памяти (например, 5000 вместо 1250 МГц);
• Установить информационный "гаджет" на рабочий стол Windows;
• Применять новые частоты сразу, без нажатия кнопки Apply;
• Отключить режим Ultra Low Power State (ULPS).

Кроме Sapphire TriXX для разгона Radeon HD 6950 можно использовать и универсальный MSI Afterburner:

Предел по частоте графического процессора в нём такой же как и в Sapphire TriXX, а по частоте видеопамяти даже чуть ниже. Предел по напряжению на GPU в свободно распространяемой версии - 1.30V.

RivaTuner v2.25 после модификации файла конфигурации тоже может работать с Radeon HD 6950:

AMD Radeon HD 6950 благодаря использованию контроллера Volterra VT1586MF поддерживает гораздо более высокие напряжения (примерно до 2 вольт), но для их установки необходимы MSI Afterburner версий Etreme или MOA Edition либо модифицированные самостоятельно. Также можно работать и напрямую с этим контроллером через интерфейс I2C. AMD Radeon HD 6950 "висит" на шине под номером 6, а номер устройства контроллера Volterra VT1586MF - 70. Для снятия дампа можно использовать команду "MSIAfterburner.exe /i2cd6,70":

Красным цветом выделены четыре группы регистров, отвечающих за напряжение на GPU:

• Регистры 94 и 95 (4B 00);
• Регистры 96 и 97 (41 00) - это напряжение для 2D-режима (по умолчанию равно 0.90V);
• Регистры 98 и 99 (55 00) - это напряжение для 3D-режима (по умолчанию равно 1.10V);
• Регистры 9A и 9B (51 80).

В каждой из этих групп первый байт отвечает за установку напряжения с точностью до одной сотой вольта (0.01V), а второй байт позволяет увеличить эту точность до тысячных и еще больше. Таким образом, напряжение 1.30V соответствует VID-коду "69 00", 1.305V - "69 80" и т.д.

Для установки нужного напряжения его VID-код необходимо записать в соответствующие регистры контроллера Volterra VT1586MF. Поддержка команд для записи в I2C была добавлена в MSI Afterburner, начиная с версии 2.20 beta 5. Но если их выполнить на видеокарте Radeon HD 6950, то ничего не происходит и напряжение остается прежним. Можно предположить, что это или "баг" в MSI Afterburner или эти регистры специально защищены от записи.

Модификация BIOS для включения заблокированных потоковых процессоров

Как уже было сказано выше, для производства Radeon HD 6950/6970 используются одинаковые GPU RV970, имеющие 1536 потоковых процессоров. Но на младшей видеокарте, изначально включены только 1408, а остальные 128 программно заблокированы. Наличие именно программной, а не аппаратной блокировки, говорит о том, что сделано это было не просто так, а с целью повысить привлекательность младшей модели в глазах пользователей. Далеко не каждый покупатель Radeon HD 6950 станет заниматься разблокировкой, но знать о такой возможности будут очень многие. С другой стороны производитель освобождает себя от ответственности, заявляя, что разблокированные видеокарты не попадают под гарантийные обязательства. Заодно обезопасили себя от неопытных любителей "сотфвольтмода", заблокировав повышение напряжения на Radeon HD 6950, прошитых с использованием BIOS от Radeon HD 6970. Сплошные плюсы, как для производителя, так и для покупателей.

Существует два способа включить заблокированные потоковые процессоры на Radeon HD 6950. Оба они требуют перепрошивки BIOS у видеокарты и соответственно ведут к потере гарантии на видеокарту. Но даже если она перестанет стартовать и определятся программными прошивальщиками - вы все еще сможете воспользоватся программатором. Прежде чем приступить к разблокировке, не забудьте переключится на дополнительный BIOS (2), доступный для изменения пользователем. Не бойтесь экспериментировать, в случае проблем вы всегда сможете переключиться обратно на основной BIOS, восстановить резервный и продолжить работу.

Первый способ - перепрошивка BIOS от AMD Radeon HD 6970 . Этот способ стал известен еще до поступления видеокарт в продажу. Первым его проверил на практике W1zzard с сайта Techpowerup.com. А позже посетителями сайта была собрана статистика попыток разблокировки видеокарт разных производителей, которая показала, что успешно разблокированы более 90% всех Radeon HD 6950. Используемый для тестирования экземпляр Sapphire Radeon HD 6950 не стал исключением и сохранил возможность стабильной работы после включения всех потоковых процессоров.

Для того, чтобы разблокировать видеокарту этим способом, сначала вам нужно найти и скачать BIOS от Radeon HD 6970 такого же производителя что и ваша карта и на таком же дизайне PCB. В случае референсных видеокарт подойдет BIOS от любой другой референсной, не зависимо от производителя. Если же у вас есть сомнения насчет дизайна PCB или видеокарта с 1024 мегабайтами памяти, стоит воспользоватся другим способом, описанным ниже.

Особенность этого метода в том, что после прошивки BIOS от Radeon HD 6970 вместе с увеличением потоковых процессоров меняются также и номинальные частоты (с 800/1250 МГц на 880/1375 МГц) и напряжение на GPU (c 1.10V на 1.15V), что естественно приводит к увеличению энергопотребления, нагрева видеокарты и уровня шума. С одной стороны это удобно, если вы все равно планировали немного разогнать свою Radeon HD 6950, как раз до уровня Radeon HD 6970. А с другой стороны, использование этого метода делает невозможным программное управление напряжениями в таких программах как Sapphire TriXX и MSI Afterburner.

Через некоторое время был найден и опубликован более совершенный способ разблокировки - модификация BIOS от Radeon HD 6950 при помощи специального скрипта Mod_BIOS_HD_6950 , написанного на языке PHP все тем же W1zzard с Techpowerup.com.

Как им воспользоваться:

1. Скачиваете архив со скриптом Mod_BIOS_HD_6950 и распаковываете его в отдельную папку.
2. Сохраняете текущий BIOS видеокарты при помощи ATIWinflash или ATIFlash и переименовываете его в "original.bin"
3. Копируете "original.bin" в папку со скриптом.
4. Запускаете "run.bat" в папке со скриптом.
5. Полученный в результате работы скрипта "modded.bin" прошиваете в видеокарту при помощи тех же ATIWinflash или ATIFlash

Проверить успешность разблокировки можно при помощи программы GPU-Z:

Этот способ позволяет разблокировать только потоковые процессоры, оставив все остальные параметры BIOS неизменными (частоты, напряжения и т.д.). После разблокировки нет проблем с "софтвольтмодом". Работает с любыми видеокартами AMD Radeon HD 6950, в том числе нереференсными и с объёмом памяти 1024 Мб.

При желании, вместо модификации и прошивки "родного" BIOS можно так же попробовать использовать BIOS и от других AMD Radeon HD 6950. Для этого после скачивания точно так же переименовываем его в "original.bin" и запускаем скрипт.

Тестовая конфигурация

Для тестирования был собран открытый стенд с такой конфигурацией:

• Процессор: Intel Core i7-2600K D2;
• Материнская плата: ASUS Maximus IV Extreme, Intel P67, BIOS 1902;
• Память:
  • 3x2048Mb G.Skill Perfect Storm F3-16000CL7-6GBPS, DDR3-2000 (Elpida Hyper MNH-E);
  • 1x2048Mb Kingston HyperX KHX2000C8D3T1, DDR3-2000 (Elpida Hyper MGH-E);
• Видеокарта: Sapphire Radeon HD 6950, 2048 Mb GDDR5, PCI-E;
• Накопители: SSD Crucial m4 128 Gb (ОС, бенчмарки и игры), HDD Western Digital WD1002FAEX;
• Блок питания: Antec TruePower Quattro TPQ-1000, 1000W;
• Охлаждение процессора: Thermalright Archon с двумя вентиляторами Thermalright TY-140;
• Термопаста: Arctic Cooling MX-4.

Программное обеспечение:

• OS: Windows 7 Enterprise SP1 x64 v6.1.7601 (english);
• DirectX Redistributable (Jun2010);
• Intel Chipset Device Software v9.2.3.1016;
• Intel Rapid Storage Technology Driver v10.6.0.1002;
• Intel HECI driver v7.0.0.1118;
• AMD Catalyst v11.8 Preview;
• CPU-Z v1.58;
• GPU-Z v0.54;
• RivaTuner v2.25;
• MSI Afterburner v2.20 Beta 5;
• FurMark v1.9.1.

Разгон на воздушном охлаждении и температурный режим

Температура в помещении во время проведения тестирования была равна +25°C.

Для разгона видеокарты использовалась программа MSI Afterburner v2.20 Beta 5. Для мониторинга температур GPU (всех блоков) использовался RivaTuner v2.25, а для мониторинга за температурой системы питания - GPU-Z v0.54. Для создания нагрузка и прогрева видеокарты использовался FurMark v1.9.1.

Чтобы избежать троттлинга по энергопотреблению и снижения частот, предел AMD Power Tune был установлен на максимально возможные +20% в AMD Catalyst Control Center. А чтобы эта настройка не сбрасывалась после применения частот в MSI Afterburner, использовалась опция UnofficialOverclockingMode в файле конфигурации MSIAfterburner.cfg.

Для начала были измерены температуры работы видеокарты на штатных частотах 800x1250 МГц .

В режиме с автоматическим управлением оборотами вентилятора (30% / 1458 RPM в покое и 40% / 2125 RPM под нагрузкой) температура GPU в покое составила +62°C...+65°C, а под нагрузкой - +90°C...+96°C. Система питания под нагрузкой прогрелась до +63°C.

После установки режима работы турбины на 100% (5700 RPM) температура GPU понизилась на 20°C в покое (до +42°C) и на 34°C под нагрузкой (до +54°C...+57°C). Температура система питания снизилась на 24°C (до +39°C).

Разница между максимальным и автоматическим режимами работы кулера огромная, но не только в полученных температурах, а так же и в уровне шума.

Теперь посмотрим, насколько поднимутся температуры от разгона видеокарты при сравнении в тихом (автоматическом) режиме работы турбины. Разгон без поднятия напряжения, то есть на штатных 1.10V, составил 900/1500 МГц . Температура GPU поднялась совсем немного - на 4°C в покое (до +65°C...+70°C) и на 3°C под нагрузкой (до +90°C...+98°C). Температура система питания поднялась на 3°C (до +66°C).

В разгоне на максимальных оборотах турбины можно было достичь частот 940/1520 МГц , но использовать его для постоянной работы невозможно из-за высокого уровня шума.

Так же было проверено влияние включения заблокированных потоковых процессоров на температуру GPU. Тестирование показало, что какой-либо существенной разницы в температуре при использовании метода модификации BIOS от Radeon 6950 (то есть без повышения штатных частот и напряжения) нет.

Разгон с охлаждением проточной водой и результаты в бенчмарках

Для дальнейшего разгона на GPU был установлен медный водоблок Topmods, на микросхемы памяти - алюминиевые радиаторы Zalman. А на элементы системы питания через термопрокладку и при помощи гибкой изолированной проволоки был установлен алюминиевый радиатор от видеокарты ASUS Radeon HD 6850 DirectCU. Для охлаждения водоблока использовалась проточная холодная вода с температурой около +10°C.

Видеокарта сохраняла стабильность до частот 1025/1525 МГц с напряжением 1.30V. Большинство бенчмарков можно было пройти на частотах 1050/1550 МГц с напряжением 1.33V, а 3DMark Vantage один раз был пройден даже на 1085/1585 МГц.

Результаты получились следующие:

• 3DMark11 - Extreme Preset: (#1)
• 3DMark11 - Performance Preset: (#1)
• 3DMark11 - Entry Preset: (#1)
• 3DMark Vantage - Performance Preset: (#1)
• 3DMark2001SE: (#3)
• Aquamark3: (#2)
• Unigine Heaven - DirectX11: 1941.63 (#2)

Производительность в играх

Для минимизации зависимости результатов от скорости процессора он был разогнан до частоты 5000 МГц с напряжением 1.51V. Разгон осуществлялся путем повышения множителя до x50.

Настройки драйвера AMD Catalyst были оставлены на значениях по умолчанию, за исключением следующих:

• Catalyst A.I. = High Quality
• VSync = Always Off
• Power Control Settings = +20%

Для замера производительности были использованы следующие игры:

• Crysis 2 v1.9 - DirectX 11, Adrenaline Crysis 2 Benchmark Tool (Central Park);
• Metro 2033 v1.2 (Update 2) - DirectX 11, встроенный бенчмарк (Frontline);
• S.T.A.L.K.E.R.: Call of Pripyat v1.6.02 - DirectX 11, встроенный бенчмарк (SunShafts);
• DiRT 3 v1.1 - DirectX 11, встроенный бенчмарк (L.A. Coliseum);
• Lost Planet 2 v1.1 (v1.0.1.129) - DirectX 11, встроенный бенчмарк (Test B);
• Just Cause 2 v1.0.0.2 (Update 1) - DirectX 9, встроенный бенчмарк (Concrete Jungle);
• Grand Thief Auto IV: Episodes From Liberty City v1.1.2.0 - DirectX 9, встроенный бенчмарк (The Lost and Damned);
• Far Cry 2 v1.03 - DirectX 10, Far Cry 2 Benchmark Tool (Ranch Small);
• Total War: Shogun 2 v2.0 (v1.1.0 build 3409.285940) - DirectX 11, встроенный бенчмарк (Sekigahara);
• Aliens vs. Predator DX11 Benchmark v1.03 - DirectX 11;
• Mafia 2 v1.0.0.4 (Update 4) - DirectX 9, встроенный бенчмарк;
• Sid Meier"s Civilization V v1.0.1.348 - DirectX 11, встроенный бенчмарк (Askia).

Настройки во всех играх устанавливались на максимальное качество. Единственное исключение - Mafia 2. В ней пришлось отключить опцию Apex PhysX, чтобы избежать большого разброса результатов от запуска к запуску и ограничения производительности мощностью процессора, используемого для расчета физических эффектов в случае использования этой опции с видеокартами AMD.

Тесты были проведены только с разрешением экрана 1920x1080. Там, где это было возможно, полноэкранное сглаживание устанавливалось в режим MSAA 4x, а анизотропная фильтрация в режим x16. Вертикальная синхронизация была отключена. Во всех играх использовался либо встроенный бенчмарк, либо сторонние утилиты для вызова встроенных в игру средств для замера FPS.

Производительность замерялась в четырех режимах:

• Номинальные частоты без включения потоковых процессоров: 800/1250 МГц, 1408 SP
• Номинальные частоты с включением потоковых процессоров: 800/1250 МГц, 1536 SP
• Разгон на штатной системе охлаждения с автоматической регулировкой скорости турбины: 900/1500 МГц, 1536 SP
• Разгон на проточной холодной воде: 1025/1525 МГц, 1536 SP

Результаты измерения приведены в виде минимального и среднего FPS. Либо только среднего, когда встроенные средства игры не позволяют получить информацию о минимальном FPS (Just Cause 2, Mafia 2). Для игр, которые позволяют получить статистику по времени построения всех кадров (frametimes) так же приведены графики, показывающие распределение FPS по времени прохождения бенчмарка.

Тестирование показало, что польза от включения заблокированных потоковых процессоров на Radeon HD 6950 есть, но она не велика. Поднятие частот хотя бы до уровня номинальных у Radeon HD 6970 даст примерно такую же прибавку производительности, а разгон позволит выжать из видеокарты еще больше, чем от включения потоковых процессоров. Поэтому данную возможность Radeon HD 6950 стоит рассматривать только как небольшой бесплатный бонус. Там, где скорости видеокарты недостаточно (Crysis 2 в режиме DirectX 11 и Metro 2033) для игры с максимальными настройками, её не хватит и после разблокировки с разгоном.

Заключение

Преимущества и недостатки референсных видеокарт AMD Radeon HD 6950 в целом и Sapphire Radeon HD 6950 в частности:

[+] Возможность программной разблокировки потоковых процессоров, что позволяет за меньшую цену получить аналог Radeon HD 6970. С разгоном до номинальных частот Radeon HD 6970 (и даже выше) так же нет никаких проблем.

[+] Хорошее соотношение производительности и цены. Даже сейчас, спустя полгода после выхода на рынок, Radeon HD 6950 2048 Мб не имеет прямых конкурентов в своей ценовой категории. Снизу есть предложение GeForce 560 Ti 2048 Мб, которая чуть дешевле и медленней даже немодифицерованной Radeon HD 6950, а сверху - GeForce 570 1280 Мб, у которой меньше видеопамяти, больше уровень энергопотребления и примерно равная Radeon HD 6950@6970 производительность.

[+] Поддержка технологии AMD Eyefinity, позволяющей использовать вывод изображения на несколько мониторов одновременно.

[+] Два гигабайта памяти для хранения текстур и буфера экрана позволяют использовать любые разрешения экрана и наивысшее качество текстур во всех современных играх. Это больше, чем у референсных GeForce GTX 570 и GeForce GTX 580.

[+] Возможность программного управления напряжением на GPU. Для этого можно использовать не только универсальный MSI Afterburner, но так же и фирменную утилиту Sapphire TriXX.

[+] Относительно тихая система охлаждения (если видеокарту не разгонять, особенно с поднятием напряжения), выдувающая нагретый воздух за пределы корпуса.

[+] Неплохая комплектация, наличие кабеля HDMI и переходника mini-DisplayPort <-> DisplayPort.

[-] Наличие искусственного ограничителя потребляемой мощности в виде технологии AMD Power Tune. Принудительный сброс частот при превышении потребляемой мощности выше жестко заданного предела. Это очень мешает разгону, особенно экстремальному. Можно отодвинуть предел на 20% выше соответствующей опцией драйвера Catalyst, но для разгона выше 1050...1100 МГц и напряжения выше 1.30V...1.35V этого все равно может оказаться недостаточно. К тому же, если разгонять видеокарту не средствами самого драйвера, то он сбрасывает установленный предел Power Tune при каждой установке частот.

[-] Референсная система охлаждения почти не оставляет запаса по температуре для разгона. Приходится делать выбор между хорошим разгоном с невысокими температурами и тихим режимом работы видеокарты.

[-] Плохая переносимость минусовых температур. Появляются артефакты и нестабильность, даже на температурах, достижимых при использовании слабой "фреонки". Из-за этого абсолютное большинство видеокарт Radeon HD 6950/6970 не могут преодолеть уровень разгона около 1100 МГц.

[-] Система питания построена с использованием компонент производства Volterra, которые для нормальной работы требуют активного охлаждения. Штатная система охлаждения вполне справляется с этой задачей, но при использовании альтернативных кулеров или универсальных (не-fullcover) водоблоков, придется как минимум установить радиаторы на все микросхемы DrMOS (Volterra VT1636SF) и желательно обеспечить хотя бы небольшой обдув этих радиаторов.