Обзор видеокарт AMD Radeon RX 5700 и Radeon RX 5700 XT: наконец-то получилось!

⇡#Тестовый стенд, методика тестирования

В большинстве тестовых игр показатели средней и минимальной кадровых частот выводятся из массива времени рендеринга индивидуальных кадров, который записывает встроенный бенчмарк (или утилита OCAT, если его нет).

Средняя частота смены кадров на диаграммах является величиной, обратной среднему времени кадра. Для оценки минимальной кадровой частоты вычисляется количество кадров, сформированных в каждую секунду теста. Из этого массива чисел выбирается значение, соответствующее 1-му процентилю распределения.

Исключением из этой методики являются игры DiRT Rally 2.0 и Far Cry 5. Встроенный бенчмарк DiRT Rally 2.0 не записывает время рендеринга отдельных кадров — файл с результатами содержит среднюю частоту смены кадров и минимальную, рассчитанную по максимальному времени кадра. Встроенный бенчмарк Far Cry 5 записывает количество кадров в отдельную секунду теста, поэтому среднее FPS рассчитывается исходя из этих чисел, а не по среднему времени рендеринга кадра.

Мощность видеокарт регистрируется отдельно от CPU и прочих компонентов ПК с помощью амперметра MingHe VAC-1050A. Чтобы одновременно измерить ток, проходящий по разъемам дополнительного питания и слоту материнской платы, видеокарта подключается через жесткий райзер PCI Express x16, в котором линии питания разорваны и выведены на отдельный кабель.

В качестве тестовой нагрузки для тестов мощности и уровня шума используется игра Crysis 3 при разрешении 3840 × 2160 без полноэкранного сглаживания и максимальных параметрах качества графики, а также стресс-тест FurMark с наиболее агрессивными настройками (разрешение 3840 × 2160, MSAA 8x). Замеры всех параметров выполняются после прогрева видеокарты, когда температура GPU и тактовые частоты стабилизируются.

Участники тестирования

В тестировании производительности приняли участие следующие видеокарты:

• AMD Radeon RX 5700 XT (2010/14000 МГц, 8 Гбайт);
• AMD Radeon RX 5700 (1750/14000 МГц, 8 Гбайт);
• AMD Radeon VII (1800/2000 МГц, 16 Гбайт);
• AMD Radeon RX Vega 64 (1546/1890 МГц, 8 Гбайт);
• AMD Radeon RX Vega 56 (1471/1600 МГц, 8 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GTX 2080 Founders Edition (1515/14000 МГц, 8 Гбайт);
• NVIDIA GeForce RTX 2070 Founders Edition (1410/14000 МГц, 8 Гбайт);
• NVIDIA GeForce RTX 2060 Founders Edition (1365/14000 МГц, 6 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GTX 1080 Ti (1480/11000 МГц, 11 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GTX 1080 (1607/10000 МГц, 8 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GTX 1070 Ti (1608/8008 МГц, 8 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GTX 1070 (1506/8008 МГц, 8 Гбайт).

Прим.: для видеокарт на графических процессорах NVIDIA указана базовая тактовая частота GPU (Base Clock), для видеокарт на чипах AMD — их максимальная тактовая частота. Именно эти частоты демонстрируют оверклокерские утилиты — такие как MSI Afterburner или AMD WattMan.

⇡#Тактовые частоты, энергопотребление, температура, разгон

Перед тем как мы займемся анализом игровой производительности Radeon RX 5700 и Radeon RX 5700 XT, нужно добавить несколько ключевых деталей к описанию этих устройств. Главный вопрос — удалось ли AMD за счет обновленной архитектуры и прогрессивного техпроцесса решить проблему энергопотребления, от которой страдали «красные» GPU последних лет?

Как показал пример Radeon VII, переход с нормы 14 нм на 7 нм сам по себе может творить чудеса — по меньшей мере, в тактовых частотах. Однако по сравнению с современными графическими процессорами NVIDIA, которые держатся в диапазоне 1800–1900 МГц, рабочие тактовые частоты устройств AMD остаются довольно консервативными. Radeon RX 5700 XT достиг частоты 1755 МГц, которая фигурирует в спецификациях под термином Game Clock, даже в такой ресурсоемкой игре, как Crysis 3. А вот для младшей версии Radeon RX 5700 это оказалось не по силам: вместо 1625 МГц мы зарегистрировали всего лишь 1581.

Фактическое энергопотребление Radeon RX 5700 и RX 5700 XT находится в соответствии с объявленными параметрами: в Crysis 3 новые видеокарты освоили 180 и 220 Вт соответственно из выделенного им резерва в 185 и 225 Вт. Таким образом, по мощности новинки занимают одну нишу вместе с Radeon RX 580 и Radeon RX 590 — при том, что чип Navi 10 содержит на 80 % больше транзисторов по сравнению со старшим Polaris!

Комбинация переработанной архитектуры и техпроцесса 7 нм определенно дала свои плоды. Тем не менее вопрос энергоэффективности — по крайней мере, выраженной в тактовых частотах — еще нельзя считать закрытым для продуктов AMD. Соперничающие предложения на чипах Turing достигают больших частот при сопоставимой мощности, невзирая на более массивный GPU (как GeForce RTX 2080), либо в одно и то же время тактуются выше и потребляют меньше энергии (как GeForce RTX 2060). Если же рассматривать только потребляемую мощность, то оба устройства, которые AMD сделала мишенью для новинок — GeForce RTX 2060 и GeForce RTX 2070 — оказались заметно экономнее по сравнению с Radeon RX 5700 и Radeon RX 5700 XT соответственно.

Прим.: измерение всех параметров выполняется после прогрева GPU и стабилизации тактовых частот.

По Radeon RX 5700 XT явно видно намерение достичь наивысшей производительности, невзирая на то, что графический процессор уже работает на грани оптимального соотношения частоты и питающего напряжения. Это хорошо иллюстрируют наши эксперименты с разгоном и андерволтингом видеокарты.

В чипе Navi 10 применяется обновленный SMU (System Management Unit), который дебютировал в составе Vega 20 (Radeon VII) и поначалу доставил оверклокерам немало головной боли. Теперь и «родная» утилита WattMan, и стороннее ПО — MSI Afterburner и GPU-Z — освоились с изменениями в API, так что мы смогли вволю наиграться с рабочими параметрами Radeon RX 5700 XT. В отличие от чипов Polaris и Vega первого поколения, разгон которых осуществляется путем изменения нескольких P-уровней, Vega 20 и Navi дают прямой доступ к кривой тактовой частоты и питающего напряжения. График функции при штатных настройках Radeon RX 5700 XT заканчивается на частоте 2010 МГц и напряжении 1,192 В — больше VRM не сможет выдать без модификации BIOS или аппаратного вольтмода.

В составе WattMan есть опция автоматического разгона GPU, которая предложила увеличить предельную частоту Radeon RX 5700 XT сразу до 2130 МГц, но на самом деле без потери стабильности верхнюю точку кривой можно сдвинуть лишь на 50 МГц. В игровом тесте устойчивая тактовая частота возросла на 76 МГц, но даже столь скромный оверклокинг невозможно сочетать с андерволтингом — при попытке снизить вольтаж устройство мгновенно теряет работоспособность. Чтобы снять с GPU ограничение мощности, мы увеличили его TDP на 50 %, но в свете того, что разгон, по большому счету, не удался, это уже не принесло никакой дополнительной пользы.

Если поставить цель во что бы то ни стало выжать из Radeon RX 5700 XT еще несколько десятков мегагерц, то можно отрегулировать управляющую кривую таким образом, чтобы ее правая часть (соответствующая верхним частотам) превратилась в прямую линию, — тогда GPU получит максимальный вольтаж еще на подходе к пику тактовой частоты. Вот только система охлаждения референсной видеокарты к таким решительным мерам совершенно не располагает. Кулер RX 5700 XT оказался не намного тише под нагрузкой, чем у Radeon VII, вот только где на графике мощности Vega и где Navi... Да и температуры GPU даже при скромном оверклокинге едва ли приемлемы для постоянной эксплуатации: в штатном режиме Navi 10 прогревается до 83 °C, а в результате разгона — уже до 90–91. Зато чип Navi 10 не обижен возможностью разгона RAM. Старшая модель Radeon RX 5700 позволила увеличить пропускную способность чипов GDDR6 с 14 до 15,2 Гбит/с на контакт.

Несмотря на то, что резерв тактовых частот и питающего напряжения, которым можно воспользоваться для разгона, у Radeon RX 5700 XT практически исчерпан, при штатных частотах видеокарта допускает громадный андерволтинг. А ведь AMD еще со времен Polaris твердила об алгоритмах, позволяющих индивидуально подгонять напряжение под характеристики кристалла, чтобы не перегревать его без необходимости. В Radeon RX 5700 XT пиковый вольтаж можно смело уменьшить на 0,1 В, и это, как ни странно, является лучшим методом разгона, чем прямой подъем тактовой частоты, — средние частоты под нагрузкой примерно те же, температура GPU и акустические параметры системы охлаждения не пострадали, и даже мощность оказалась снижена на 7 Вт. Только пиковые значения тактовой частоты под нагрузкой, которых GPU может достигнуть в относительно нетребовательных играх, не будут столь же высокими, как при целенаправленном разгоне, — для них и требуется увеличенный вольтаж.

По сравнению с флагманом семейства Navi младшая версия Radeon RX 5700 производит впечатление лучшего претендента на успешный оверклокинг. При штатных настройках ее GPU не требует напряжения выше 0,981 В, а система охлаждения работает существенно тише. Так и получилось: видеокарта сохраняет стабильность при наивысшем значении тактовой частоты GPU, которую позволяет установить драйвер (1850 МГц), а под нагрузкой бонус к частоте составил 172 МГц — все это при штатном напряжении питания. Наверняка и это не предел, но BIOS видеокарты не позволяет двигать кривую частоты GPU дальше, а резерв мощности можно увеличить лишь на 20 %. Партнерские варианты Radeon RX 5700 с открытыми системами охлаждения, которые появятся в будущем, наверняка снимут эти ограничения, а вот для референсной видеокарты с турбиной они вполне уместны. Автоматика вентилятора здесь работает таким образом, что при штатных частотах приоритетом является тишина, — в результате кулер Radeon RX 5700 и вправду не так сильно шумит по сравнению с Radeon RX 5700 XT, но в то же время позволяет GPU нагреваться до 92–93 °C. При разгоне, наоборот, система охлаждения держит температуру в норме, но и шуметь начинает значительно сильнее.

Прим.: на данный момент мы не смогли получить мощность разогнанного Radeon RX 5700 XT в Crysis 3 и тестах FurMark с любыми параметрами: видеокарты AMD не любят, когда в цепи питания есть шунт для измерения тока, и отключаются при высокой нагрузке. RX 5700 XT оказался особенно чувствителен к этому фактору. Мы постараемся решить проблему в ближайшее время и в случае успеха дополним статью недостающими результатами.

Андерволтинг действует на Radeon RX 5700 еще лучше, чем на Radeon RX 5700 XT. Пиковый вольтаж также можно уменьшить на 0,1 В, и в результате стабильная частота GPU под нагрузкой автоматически возрастает на 61 МГц, мощность падает на 18 Вт, а система охлаждения становится чрезвычайно тихой. Жаль только, что пропускная способность чипов RAM на плате Radeon RX 5700 искусственно ограничена уровнем 14,4 Гбит/с.

Заметим, что обороты вентилятора охлаждения у чипов Navi привязаны к т. н. узловой температуре (Junction Temperature), которая регистрируется сетью датчиков, разбросанных по площади кристалла, и соответствует самой горячей точке GPU — в отличие от единственного краевого датчика, показатели которого мы приводим на графиках. Параметр узловой температуры гораздо быстрее реагирует на изменения в энергопотреблении GPU, и видеокарте нужно держать его в пределах 100 °С, чтобы избежать троттлинга тактовых частот. Поэтому скорость работы кулера Radeon RX 5700 и Radeon RX 5700 XT варьирует даже при постоянной нагрузке, а польза для ушей от андерволтинга Navi связана не в последнюю очередь с тем, что в графике скорости вентилятора сглаживаются пики, вызванные спорадическими всплесками узловой температуры.

Вот так работают видеокарты Radeon нового поколения, которым предстоит соревноваться в тестах с устройствами NVIDIA на чипах Turing. Несмотря на очевидные издержки референой конструкции, архитектура RDNA в сочетании с передовой фотолитографией TSMC позволила AMD сохранить энергопотребление Navi на уровне Radeon RX 580 и Radeon RX 590, значительно увеличив транзисторный бюджет и тактовые частоты. Осталось убедиться, сумеет ли RDNA выполнить свою главную миссию — более эффективно конвертировать терафлопсы в производительность реальных приложений.

⇡#3DMark

⇡#Игровые тесты (1920 × 1080)

Глядя на результаты первых игровых тестов, можно с облегчением заявить, что архитектура RDNA целиком оправдала ожидания. Radeon RX 5700 XT на 17 % превосходит Radeon RX Vega 64 по средней частоте смены кадров, но что по-настоящему шокирует — так это соотношение Radeon RX 5700 XT и Radeon VII. Несмотря на колоссальный перевес по терафлопсам и количеству шейдерных ALU, лучшая видеокарта архитектуры GCN оказалась всего лишь на 2 % быстрее. Есть немало игр, в которых действующий флагман AMD сохранил более существенное преимущество, но остальные тесты сводят разницу между Radeon RX 5700 XT и Radeon VII к минимуму.

В сравнении с видеокартами на чипах NVIDIA предыдущего и нового поколения Radeon RX 5700 XT завоевал уверенную победу над GeForce GTX 1080 и GeForce RTX 2060 с запасом в 15 и 18 %, но это как раз таки предсказуемый результат. Тот соперник, к борьбе с которым готовили Radeon RX 5700 XT, выжимая из чипа Navi 10 максимум тактовых частот, называется GeForce RTX 2070, и формально мы можем констатировать между ними равный счет: некоторые игры отдают предпочтение видеокарте AMD, другие — NVIDIA. Отметим, что немалую поддержку GeForce GTX 2070 оказала одна чрезвычайно «зеленая» игра — Final Fantasy XV, которая просто отвратительно работает на чипах AMD.

GeForce RTX 2080, в свою очередь, Navi уже не по зубам — на стороне «зеленых» усредненное преимущество в 17 %, хотя в ряде бенчмарков Radeon RX 5700 XT наступает на пятки сопернику из совершенно другой весовой категории. Соревноваться с GeForce GTX 1080 Ti новинке уже легче — эта видеокарта опережает Radeon RX 5700 XT в среднем на 8 %, но последнему удалось одержать несколько локальных побед в отдельно взятых играх.

Полноценную и урезанную модификации Radeon RX 5700 разделяет дистанция в 12 %, однако и тех вычислительных ресурсов, которые остались в распоряжении Radeon RX 5700 без индекса XT, хватает для того, чтобы назвать младший Navi полноценной заменой «Веги» первого поколения, ведь он в среднем на 5 % быстрее Radeon RX Vega 64 и на 20 % превосходит Radeon RX Vega 56. Radeon RX 5700 без труда разделался и с GeForce RTX 2060, захватив преимущество в 6 %. В этой дуэли главной проблемой для Radeon RX 5700 опять-таки стал бенчмарк Final Fantasy XV, в котором GeForce RTX 2060 находится на недосягаемой высоте. Ближайшим аналогом Radeon RX 5700 среди ускорителей NVIDIA прошлого поколения является GeForce GTX 1080 — новинка AMD быстрее лишь на 3 %, хотя соотношение между ними значительно меняется в зависимости от конкретной игры.

⇡#Игровые тесты (2560 × 1440)

Поскольку в сравнении участвуют GPU, существенно различающиеся по архитектуре и паспортным характеристикам — таким как соотношение между шейдерными ALU и ROP, пропускная способность оперативной памяти и т. д., результаты тестов смещаются в пользу тех или иных моделей в зависимости от разрешения экрана. Позиция Radeon RX 5700 XT не слишком сильно изменилась по сравнению с Radeon RX Vega 64 (17 % в пользу новинки по усредненной частоте смены кадров) и GeForce GTX 1080 (15 % в пользу 5700 XT), а вот Radeon VII начинает раскрывать свои сильные стороны — Vega второго поколения превосходит Radeon RX 5700 XT уже на 5 % и лишь в трех игровых бенчмарках опустилась ниже своего аналога на чипе Navi.

Быстродействие GeForce RTX 2060 не так хорошо масштабируется вместе с разрешением, и в результате преимущество Radeon RX 5700 XT увеличилось до 21 %, да и GeForce RTX 2070 просто стоит на месте — счет между последним и видеокартой AMD по-прежнему равный. GeForce GTX 1080 Ti также удерживает стабильное преимущество в 10 % по сравнению с Radeon RX 5700 XT. А вот GeForce GTX 2080 набирает обороты: возможность для конкуренции у Radeon RX 5700 XT осталась только в тесте Ashes of the Singularity, но в среднем карта NVIDIA ушла вперед на 20 %.

Radeon RX 5700 и Radeon RX 5700 XT не так сильно отличаются друг от друга по техническим характеристикам, чтобы смена разрешения с «народного» 1080p на 1440p повлияла на дистанцию между двумя родственными видеокартами — она по-прежнему составляет 12 % средней кадровой частоты. Преимущество Radeon RX 5700 перед ускорителями на чипе Vega первого поколения тоже никуда не делось — оно составляет 19 и 4 % соответственно в случае Radeon RX Vega 56 и Vega 64. Наконец, Radeon RX 5700, как и в тестах при разрешении 1080p, в режиме 1440p расположился ближе всего к GeForce GTX 1080 (их разделяет лишь 3 % средних FPS). А вот дистанция между Radeon RX 5700 и GeForce RTX 2060 постепенно возрастает — теперь ускоритель AMD уже на 8 % впереди.