Обзор видеокарты AMD Radeon RX Vega 56: счастливая звезда

Знакомство с новым флагманом потребительских видеокарт AMD — Radeon RX Vega 64 — оставило горький привкус разочарования. Отдав должное внушительным техническим характеристикам и нововведениям архитектуры GCN пятого поколения, придется признать тот факт, что чип Vega 10 не может столь же эффективно распорядиться своей, без оговорок колоссальной, вычислительной мощностью в игровых приложениях, как представители конкурирующего семейства NVIDIA Pascal. В расчетах общего назначения Radeon RX Vega 64 не уступает GeForce GTX 1080 Ti ни по быстродействию, ни по гибкости работы с различными форматами данных, но на рынке игровых ускорителей AMD пришлось избрать более легкую мишень — GeForce GTX 1080.

Хотя в будущем положение AMD может укрепить распространение API DirectX 12, который раскрывает возможности GCN более полно, нежели DirectX 11, а также оптимизация драйверов и игровых движков под новую архитектуру, за те успехи, которых Vega 64 добилась сегодня, пришлось заплатить несоразмерно высокую цену — с точки зрения как энергопотребления платы, так и себестоимости производства столь крупного и сложного GPU. Низкое предложение и высокий спрос на Radeon RX Vega 64 опровергли оптимистичную рекомендованную стоимость ускорителя ($499). При реальных ценах в диапазоне $650–700 Vega 64 остается превосходным решением для неграфических расчетов, но в играх соотношение «цена — производительность »сложилось не в пользу AMD.

К счастью, выпустить на основе процессора Vega 10 привлекательную карту второго эшелона — задача куда проще. В данном случае от инженеров AMD не требовалось любой ценой покорить воздвигнутую соперником (больше года назад — цинично напомнят наши читатели) вершину. Поскольку NVIDIA заложила достаточно большую дистанцию между GeForce GTX 1080 и GTX 1070, нужно было лишь выбрать спецификации и цену Radeon RX Vega 56 таким образом, чтобы сделать геймерам наиболее выгодное предложение и одновременно максимизировать приток на рынок чипов Vega 10 за счет образцов с дефектными вычислительными блоками. Посмотрим, каким образом AMD решила это уравнение и сделает ли Vega 56 более убедительную заявку на лидерство в своем классе, нежели ее старшая сестра.

⇡#GPU Vega 10

GPU Vega 10, лежащий в основе моделей семейства Radeon RX Vega, олицетворяет наиболее масштабные изменения в архитектуре Graphics Core Next со времен ее первых образцов, увидевших свет в 2011–2012 годах. Тем не менее Vega 10 верна приоритетам, которые AMD расставила на заре GCN: формула вычислительных блоков новейшего GPU по-прежнему сдвинута в сторону шейдерных ALU — из расчета на преимущественно неграфическую или смешаную нагрузку. Фактически в новом GPU повторилась конфигурация Fiji (серия Radeon R9 Fury), включающая 4096 шейдерных ALU, 256 блоков наложения текстур и 64 ROP, с поправкой на иную организацию доступа к кеш-памяти и удвоенный объем кеша L2. Дополнительный транзисторный бюджет (а в Vega 10 он увеличен на 40% по сравнению с Fiji) AMD израсходовала на оптимизацию существующей логики и внедрение новых функций.

В частности, AMD расширила вычислительные возможности Vega за счет «уплотнения» операций сниженной разрядности. Так, вместо 128 операций за такт над числами FP32, которые производит отдельно взятый NCU (основной строительный блок GCN, содержащий 64 шейдерных ALU), может быть выполнено 256 операций FP16 или 512 операций FP8. Математика сниженной точности в дискретных GPU пока востребована преимущественно в задачах машинного обучения, но со временем может найти широкое применение и в графике, т. к. теперь и NVIDIA, и AMD дают такую возможность.

Блок-схема AMD Vega 10

Несмотря на сохраняющийся в чипах AMD акцент на расчетную нагрузку, создатели Vega не обошли вниманием блоки фиксированной функциональности, связанные с 3D-рендерингом. Чипы Polaris уже сделали большой шаг вперед сравнительно с их предшественниками (Tonga и Fiji) в эффективности использования пропускной способности оперативной памяти и обработке геометрии на начальных стадиях конвейера рендеринга. Vega получила совершенно новый, частично программируемый, геометрический движок и отдельный планировщик операций над геометрическими примитивами, а сравнительно небольшое для такого крупного GPU число блоков наложения текстур компенсирует тайловый рендеринг. Наконец, Vega обладает наиболее полной поддержкой DirectX 12 «в железе» среди современных GPU — в этой области AMD долгое время была догоняющим игроком.

К заслугам AMD, а до этого ATI относится инициатива во внедрении новых типов оперативной памяти и способов работы с нею. Vega стала первым GPU на потребительском рынке, использующим память HBM2, и впервые для графических процессоров AMD применила страничный доступ к адресному пространству, который позволяет использовать локальную память GPU как кеш третьего уровня и обращаться к «дальней» памяти (системной RAM) на уровне драйвера — так же, как это устроено в центральных процессорах.

Более подробно о перечисленных здесь и других особенностях Vega вы можете прочитать в нашем обзоре AMD Radeon RX Vega 64. В целом можно сказать, что у AMD получился более сбалансированный, чем в предыдущих поколениях, разносторонний и во многом передовой графический процессор. Однако многие из нововведений Vega 10 (как уже не раз бывало с чипами AMD) представляют собой инвестицию в будущее, а не приносят пользу здесь и сейчас, либо направлены на профессиональную и просьюмерскую рыночные ниши. Напротив, в играх AMD лишь обременяет стремление сделать универсальный чип для графических и расчетных задач. А возможно, сама архитектура GCN уже столкнулась с фундаментальными ограничениями, которые устранит только коренная смена парадигмы в стенах Radeon Technologies Group.

⇡#Технические характеристики, цены

Спецификации Radeon RX Vega 56 существенно урезаны по сравнению с ускорителями на базе полностью функционального GPU. Здесь активны 56 из 64 NCU, но само по себе это означает снижение вычислительной мощности шейдерных ALU и блоков наложения текстур лишь на 13%. Производительность Vega, как мы выяснили ранее, в значительной степени определяет лимит мощности карты, а он у Radeon RX Vega 56 снижен на 29% по сравнению с Vega 64 (с 295 до 210 Вт), поэтому тактовые частоты GPU, по табличным данным пострадавшие не так уж сильно, в действительности будут заметно ниже. Кроме того, на 15% понижена и тактовая частота оперативной памяти HBM2. Благо AMD сохранила в неприкосновенности back-end чипа — набор контроллеров памяти и ROP.

Младшая «Вега» оценена в $399, что соответствует стоимости GeForce GTX 1070 Founders Edition. К слову, рекомендованная цена нереференсных версий GTX 1070 ниже — $349, но в действительности продукты партнеров NVIDIA оригинального дизайна сейчас нельзя купить дешевле чем за $400, так что позиционирование RX Vega 56 вполне справедливо при условии, что AMD обеспечит равную с GTX 1070 производительность.

Увы, Vega 56 не избежала участи своей старшей сестры: дефицит увел валютные цены ускорителя за отметку $500, а в России предложения начинаются с суммы 39 тыс. руб. Для сравнения: средняя розничная цена простейших версий GTX 1070 в московских интернет-магазинах составляет около 31 тыс. руб. В такой ситуации от Radeon RX Vega 56 придется требовать не просто равенства, а уверенной победы над GeForce GTX 1070.

Конструкция

Физическим исполнением Vega 56 ничем не отличается от старшей модели в конфигурации с воздушной системой охлаждения. Именно таким будет лицо семейства Vega вплоть до появления первых карт оригинального дизайна (которое ожидается не раньше ноября).

Оба ускорителя имеют весьма развитую конструкцию по меркам референсных образцов — в отношении как отвода тепла, так и подачи питания. Система охлаждения состоит из массивного радиатора на основе испарительной камеры (что является необходимым решением для топовых видеокарт с закрытым кожухом) и центробежного вентилятора. Приняв к сведению горькие уроки Radeon R9 290X, в новом поколении AMD увеличила диаметр крыльчатки, за счет чего удалось понизить скорость вращения и уровень шума. Благодаря тому, что на плате разведены только современные компактные интерфейсы HDMI и DisplayPort, большая часть площади монтажной пластины занята решеткой — это единственный путь, которым горячий воздух покидает корпус видеокарты.

Установка и демонтаж кулера на видеокартах с памятью HBM — сами по себе деликатная процедура, а в части образцов Vega 56 кристаллы GPU и памяти к тому же имеют разную высоту, поэтому разбирать «Вегу» мы, от греха подальше, не стали. Благо это не помешает рассказать об элементах платы, заслуживающих внимания, на основе данных, собранных более решительными коллегами. Во всех продуктах семейства Vega используется одинаковая печатная плата, рассчитанная на куда более серьезную мощность (вплоть до 345 Вт в Radeon RX Vega 64 Liquid Cooled Edition), чем разрешенные Vega 56 210 Вт. Для этого задействованы два восьмиконтактных разъема питания (в сумме со слотом PCI Express обеспечивающие резерв в 375 Вт) и двенадцатифазный преобразователь напряжения. О нагрузке на VRM сигнализирует диодная дорожка поблизости от разъемов, светящаяся красным либо синим цветом в зависимости от положения миниатюрного переключателя.

Отличительная черта плат Sapphire, которая испокон века выпускает референсные образцы для ATI и AMD, — две микросхемы BIOS, переключение между которыми выполняет рычажок на торце платы.

⇡#Тестовый стенд, методика тестирования

Участники тестирования

В тестировании производительности приняли участие следующие видеокарты:

• AMD Radeon RX Vega 64 (1546/1890 МГц, 8 Гбайт)
• AMD Radeon RX Vega 56 (1471/1600 МГц, 8 Гбайт)
• AMD Radeon RX 580 (1340/8000 МГц, 8 Гбайт)
• AMD Radeon R9 Fury X (1050/1000 МГц, 4 Гбайт)
• NVIDIA GeForce GTX 1080 (1607/10008 МГц, 8 Гбайт)
• NVIDIA GeForce GTX 1070 (1506/8008 МГц, 8 Гбайт)
• NVIDIA GeForce GTX TITAN X (1000/7012 МГц, 12 Гбайт)

⇡#Производительность: 3DMark

3DMark демонстрирует процессоры AMD в наиболее выгодном свете. Как Radeon RX Vega 64 уверенно опережает в «синтетике» GeForce GTX 1080, так и Vega 56 оказалась на 14% быстрее, чем GTX 1070. Преимущество новинки перед флагманами предыдущего поколения (Radeon R9 Fury X и GeForce GTX TITAN X) составило 23 и 19% соответственно.

Производительность: игры (1920 × 1080, 2560 × 1440)

Даже при разрешении экрана 1080p и 1440p, когда потенциал GPU AMD раскрывается не полностью, Radeon RX Vega 56 опережает GeForce GTX 1070 по средней частоте смены кадров. Более того, ускоритель AMD держит уверенное лидерство в большинстве тестов, и только в двух играх (Crysis 3 и GTA V) GTX 1070 безоговорочно доминирует. Как мы помним из предыдущих обзоров, игр, неудобных для Vega 64 в борьбе с GTX 1080, было больше. Сама Vega 64 обеспечивает на 7–9% более высокую частоту смены кадров по сравнению с младшей моделью.

Vega 56 заткнула за пояс и флагманские укорители предыдущего поколения (GeForce GTX TITAN X и Radeon R9 Fury X) с преимуществом в 10–11% и 16–18% соответственно.

⇡#Производительность: игры (3840 × 2160)

Большинство игр в разрешении 2160p не по зубам Radeon RX Vega 56, но в этом режиме ускоритель работает с наибольшей эффективностью. GeForce GTX 1070 может рассчитывать на равный результат в отдельных тестах, но средняя частота смены кадров дает Vega 56 преимущество в 8%.

Увеличился и отрыв Vega 56 от бывших чемпионов: младшая Vega опережает TITAN X на 12%, а Fury X — на 30% за счет вдвое большего объема RAM. 4 Гбайт памяти HBM еще было достаточно для графического процессора Fiji два года тому назад, но сегодня столь ресурсоемкие режимы, как 2160p, Fury X уже недоступны.

⇡#Производительность: декодирование видео

В задаче декодирования потока H.264 и H.265 (HEVC) ускорители семейства Vega практически эквивалентны, с поправкой на пониженные частоты Vega 56, и обеспечивают лидирующую производительность. Тем не менее в HEVC мультимедийный блок чипов Pascal практически вдвое быстрее, чем у AMD.

⇡#Производительность: вычисления

Некоторые из вычислительных задач не делают различий между Vega 56 и Vega 64 (как симуляция физики частиц в CompuBench CL), но в большинстве случаев старшая Vega заметно превосходит младшую модель. Тем не менее Vega 56 остается одним из лучших ускорителей вычислений общего назначения на потребительском рынке. По совокупности тестов Vega 56 не оставляет шансов GeForce GTX 1080 и с успехом соревнуется даже с GeForce GTX 1080 Ti.

⇡#Тактовые частоты, энергопотребление, температура, разгон

Раздел WattMan в настройках драйвера Radeon RX Vega содержит три предустановленных профиля мощности — Power Save, Balanced и Turbo, с помощью которых можно либо сократить энергопотребление, либо увеличить его относительно номинальных 100%. Для Vega 64 у нас есть конкретные данные о профилях: Power Save уменьшает лимит мощности на 25%, а Turbo — увеличивает на 15%. Плюс есть резервная копия BIOS, в которой каждый профиль урезан на 7–10 Вт. В случае Vega 56 эффект этой опции придется выявить экспериментальным путем.

В режиме Turbo, который мы выбрали для основных тестов быстродействия Vega 56, энергетический паек карты действительно намного меньше, чем у Vega 64 (как видно по замерам в FurMark), но по средней мощности системы в игровых приложениях обе «Веги» соперничают с GeForce GTX 1080 Ti. И даже наиболее строгие ограничения, которые накладывает режим Power Save, не могут сблизить Vega 56 с ее основным конкурентом — GeForce GTX 1070.

Предельная частота ядра Vega 56 составляет 1590 МГц — намного выше, чем указанные в таблице 1471 МГц. Напомним, что «верхняя» частота в спецификациях Vega, в отличие от прошлых ускорителей AMD, означает максимум, который GPU гарантированно может взять при стандартной нагрузке, но вовсе не предельную и, с другой стороны, не гарантированно устойчивую частоту. Судя по замерам в Crysis 3, даже в режиме Turbo частота GPU в Vega 56 колеблется вокруг отметки 1431 МГц, хотя Vega 64 в таких же условиях выдает на сотню больше. В щадящих режимах энергопотребления Vega 56 вынуждена сбрасывать частоты до 1341 и 1295 МГц соответственно, однако производительность на ватт при этом увеличивается: режим Power Save снижает частоты на 10%, а общую мощность системы — на 14%.

Верхним шагам тактовой частоты на штатных настройках соответствует максимальное напряжение питания GPU — 1,2 В, но, если учесть, что Vega 64 этого хватает, чтобы стабильно поддерживать частоту 1630 МГц, от младшей «Веги» можно было ожидать сравнимых результатов в разгоне. Однако даже при наибольшем резерве мощности (стандартная прошивка позволяет увеличить его на 50%) стабильная частота GPU Vega 56 заперта в диапазоне 1513–1515 МГц, и какие-либо манипуляции с пиковой частотой в настройках WattMan не имеют смысла.

Один из способов исправить ситуацию состоит в прошивке BIOS от Vega 64. Таким образом нельзя вернуть в строй заблокированные на производстве вычислительные блоки GPU, но, по крайней мере, лимит мощности перестанет влиять на частоты. Удовлетворительных результатов можно добиться и простым снижением питающего напряжения GPU. Наш экземпляр при столь низком напряжении, как 1,05 В, позволил задать предельную частоту в 1612 МГц. При этом в тесте Crysis 3 частота достигала 1591 МГц и стабилизировалась на отметке 1575 МГц.

К слову, undervolting Vega 64, по нашему опыту, имеет смысл только для того, чтобы унять энергетические аппетиты карты и снизить нагрузку на систему охлаждения. Даже при штатном напряжении 1,2 В ядро Vega 64 практически не разгоняется свыше установленной по умолчанию частоты 1630 МГц. Дорогу к более высоким частотам откроет только модификация BIOS или грядущие платы оригинального дизайна, которые позволят подать на GPU более высокое напряжение.

Память HBM2 в Vega 56 неспроста работает на пониженных частотах относительно Vega 64. По-видимому, в нашем экземпляре используются микросхемы иного производителя (AMD заказывает их одновременно у SK hynix и Samsung) или попросту менее качественные сборки. Если в Vega 64 память легко разогналась со штатных 900 до 1095 МГц, то в Vega 56 стабильная работа невозможна на частотах свыше 950 МГц.

В результате разгона мощность системы в играх возросла на 52 Вт по сравнению с режимом Turbo, но, как мы узнали на примере Vega 64, без снижения напряжения все было бы еще хуже. Сейчас, по крайней мере, мы видим стандартную картину, когда вентилятор, работающий на максимальных оборотах (4647 об/мин), снизил температуру разогнанного GPU на 17 °C по сравнению с температурой на штатных настройках, а значит — в повседневной эксплуатации можно найти компромисс между нагревом и шумом СО, не принося в жертву тактовые частоты.

Прим.: здесь и далее на диаграммах и в таблицах для разогнанных карт Vega указана предельная частота GPU, для неразогнанных — частота Boost Clock cогласно спецификациям.

⇡#Производительность в разгоне: 3DMark

Поскольку в 3DMark архитектура AMD демонстрирует завидную эффективность, неудивительно, что даже разогнанный GeForce GTX 1070 не сравнится с Vega 56, работающей на штатных частотах. Сама Vega 56 в разгоне по быстродействию практически эквивалентна Vega 64, но последняя за счет существенно более высокого резерва мощности позволяет увеличить частоту смены кадров еще на 10%.

⇡#Производительность в разгоне: игры (1920 × 1080, 2560 × 1440)

Оверклокинг Vega 56 увеличивает среднюю частоту смены кадров в играх на 11–14%, в зависимости от разрешения, а в отдельных тестах эффект достигает 24%. Разогнанная Vega 64 легко опережает Vega 64, работающую на штатных частотах, а при разгоне обеих карт разница сводится к 5–7% в пользу Vega 64.

Сравнение Vega 56 и GeForce GTX 1070 в разгоне дает карте AMD преимущество в 6–10%, и даже референсный GTX 1080 опережает ее лишь на 5–6%. Однако разогнанный GTX 1080, в свою очередь, не оставляет шансов любому из соперников.

⇡#Производительность в разгоне: игры (3840 × 2160)

При разрешении 2160p разгон Vega 56 столь же полезен (13% средней частоты смены кадров), как и в менее ресурсоемких режимах. Более того, младшая Vega в разгоне здесь на 12% превосходит разогнанный GTX 1070 и всего лишь на 3% уступает референсному GeForce GTX 1080. Разогнанные Vega 64 и GTX 1080 также различаются на 3% в пользу последнего.

⇡#Выводы

Radeon RX Vega 64 не смог безоговорочно побороть своего главного соперника, GeForce GTX 1080, и лишь ценой несопоставимо более высокого энергопотребления AMD достигла того уровня производительности в играх, который NVIDIA покорила больше года тому назад. А вот Vega 56 попала точно в цель. Младшая модель по игровому быстродействию одержала нелегкую победу над GeForce GTX 1070 в ключевых для данной категории ускорителей разрешениях 1080p и 1440p, и уверенно лидирует в 2160p.

Другое преимущество Vega 56 перед основным соперником — ее оверклокерский потенциал. GTX 1070, как правило, не может быть разогнан до уровня GTX 1080. NVIDIA разделила две модели как за счет типа оперативной памяти, так и за счет отбора наиболее перспективных кристаллов GPU для GTX 1080. В то же время Vega 56 в разгоне легко достигает уровня Vega 64 и угрожающе подбирается к GeForce GTX 1080. Все это отчасти оправдывает фактические цены новинки, которые значительно превышают рекомендованную производителем сумму из-за общего дефицита карт Vega. Не будь Vega 56 столь переоценена сейчас, мы без колебаний присудили бы ей награду «Лучшая покупка».