Обзор видеокарты AMD Radeon RX 5500 XT: муки выбора

В былые годы, когда NVIDIA и AMD поддерживали тесное соперничество во всем спектре цен и быстродействия — от ультрабюджетных «затычек» до самых высокопроизводительных и дорогих графических карт — обе компании трепетно относились к рынку массовых устройств с ценой до $200. Обновление модельного ряда происходило регулярно, и нередко именно бюджетный ценовой сегмент становился полигоном для испытания новой архитектуры или техпроцесса, а уже потом инновации распространялись вверх. Затем все изменилось. Последний рывок произошел в 2016 году, когда на полную мощь заработали 14/16-нанометровые производственные линии и появились графические процессоры Polaris и Pascal. С тех пор усилия «красных» и «зеленых» инженеров сфокусировались на продуктах для энтузиастов. Младшим представителям семейства Vega не суждено было увидеть свет в дискретных потребительских видеокартах. Новейшая архитектура Turing тоже до поры до времени держалась в стороне от ценников ниже $219, если не брать в расчет выпуск довольно спорной 149-долларовой модели GeForce GTX 1650, которая была рассчитана скорее на симпатии сборщиков ПК, нежели розничных покупателей.

Как следствие явного технологического застоя, сегодня в диапазоне от $150 до $200 все еще тянут лямку подешевевшие устройства на базе чипов Polaris и Pascal, которые когда-то начинали с более престижных ценовых категорий, но опустились вниз под давлением новинок. Стоит открыть «топ» самых продаваемых дискретных ускорителей на «Яндексе» или «Амазоне», и вы увидите в нем засилье Radeon RX 570/580 вместе с редким GeForce GTX 1060, а геймеры, не столь ограниченные в средствах, делают выбор в пользу заслуженно популярных, но сравнительно дорогих моделей NVIDIA серии GeForce 16. Однако рано или поздно на смену старшим Polaris должны были поступить более современные устройства, тем более AMD сейчас располагает архитектурой RDNA, которая рассчитана в первую очередь на 3D-рендеринг и демонстрирует в играх выдающуюся эффективность по сравнению с устаревающей и выраженно сервероцентричной GCN.

Первые вести о Radeon RX 5500 пришли еще в октябре, но AMD сперва решила испытать силы нового чипа Navi 14 в OEM-поставках для сборщиков готовых ПК, а уже затем выпустить замену бородатого Radeon RX 580 на массовый розничный рынок. Тем временем, зеленая команда предвосхитила ход AMD дебютом GeForce GTX 1650 SUPER. Подходящего графического процессора для борьбы с RX 5500 у NVIDIA не нашлось, но в очередной раз урезанный TU116 по привлекательной цене $159 сумел заполнить пустующую нишу в модельном ряду GeForce 16. Теперь партнеры AMD закончили подготовительный этап производства массы оригинальных вариантов Radeon RX 5500, а к названию модели для солидности чипмейкер присовокупил индекс XT. Мы, в свою очередь, наконец узнаем, чем обернулось второе пришествие архитектуры RDNA и если ли у Radeon RX 5500 XT предпосылки для того, чтобы повторить, теперь уже несомненный, успех старших моделей на основе Navi 10 — Radeon RX 5700 и RX 5700 XT.

⇡#Графический процессор Navi 14

Раньше мы уже разбирали архитектуру новых чипов AMD в мельчайших подробностях. Новоприбывшим читателям, которым интересно узнать, как RDNA соотносится с предшествующей GCN и конкурирующим решением Turing, рекомендуем настроиться на вдумчивое чтение и открыть наш обзор Radeon RX 5700 (XT). Но для того, чтобы по достоинству оценить стоящее сегодня на повестке дня устройство, достаточно держать в уме одно ключевое различие между RDNA и GCN. Старая архитектура ориентируется на максимальную плотность вычислительных ALU в кристалле и сравнительно простую управляющую логику. RDNA, напротив, работает более элегантно и достигает в 3D-рендеринге более высокой удельной производительности в пересчете на объем ALU, но чип устроен сложнее и, как следствие, содержит больше транзисторов. В этом, с другой стороны, проявляется сходство RDNA и Turing.

Ядро полностью функционального кристалла Navi 10, который лег в основу Radeon RX 5700 XT, состоит из 40 Compute Unit’ов — унифицированных вычислительных модулей, каждый из которых включает 64 32-битных шейдерных ALU (потоковых процессоров в терминологии AMD) и 4 блока наложения текстур. В совокупности 40 CU дают в распоряжение флагманской видеокарты AMD 2560 шейдерных ALU и 160 текстурных модулей, что не так уж сильно отличается от формулы 2304:144, свойственной Polaris 10/20/30.

В свою очередь, Navi 14 — компактный чип для недорогих ускорителей — сохранил лишь 24 CU, а конфигурация шейдерных ALU и текстурников сводится к пропорции 1536:96. Подстать компактному ядру графического процессора и упрощенный back end. Radeon RX 5500 не нуждается в широком 256-битном канале связи с оперативной памятью, и ограничен 128-битной шиной, поддерживающей стандарт GDDR6. А значит, сократился и набор ROP, привязанных к контроллерам памяти — с 64 в Navi 10 до 32 в Navi 14. Кроме того, AMD не считает, что младшему чипу обязательно иметь полноценный интерфейс PCI Express x16. Ради того, чтобы упростить разводку PCB и сэкономить место на кристалле, оставили только 8 линий, зато с поддержкой PCI Express 4-го поколения. Это, пожалуй, вполне справедливое решение, ведь из игровых видеокарт сегодня только GeForce GTX 2080 Ti может затребовать более высокую пропускную способность, чем 8 линий третьего поколения.

Вот, к сожалению, и почти все, что нам известно о внутреннем устройстве Navi 14. Ни подробные данные о размере кешей, ни конфигурацию управляющего front-end’а GPU чипмейкер не разглашает, и даже привычную диаграмму функциональных блоков в этот раз не опубликовали. Осталось только заметить, что благодаря прогрессивной норме 7 нм у AMD получился миниатюрный чип размером 158 мм², а ведь по транзисторному бюджету Navi 14 значительно превосходит старший Polaris (кстати, AMD изменила оценку площади последнего с 232 на 221 мм² — точно так же, как Vega 10 вдруг похудел в сопроводительных материалах к Radeon RX 5700 XT).

Прим. Уже после выхода обзора мы смогли добыть некоторые подробности о Navi 14 с помощью профилировщика Radeon GPU Profiler. Если программа определяет характеристики чипа правильно, то организация Compute Unit’а в составе самого компактного на текущий момент графического процессора архитектуры RDNA не претерпела изменений по сравнению со старшим Navi 10. Причем как в составе главных вычислительных ALU, так и в емкости наиболее скоростных хранилищ данных — регистрового файла, кеша L0 и LDS, — которые доступны последним.

С другой стороны, без официальной блок-схемы остается лишь гадать, каким образом AMD разложила весь массив Compute Unit’ов по площади чипа. Резонно предположить, что из двух структур Shader Engine, объединенных под управлением общего front-end’a, в младшем GPU осталась одна, но внутреннее деление ShaderEngine на два Shader Array по-прежнему в силе. Из этого обстоятельства напрямую вытекает конфигурация кеша первого уровня, который является общим для всех CU в пределах Shader Array, — в данном случае это 128 Кбайт, к которым получили доступ 12 Compute Unit’ов вместо 10.

В свою очередь, объем кеша второго уровня у Navi 14 должен быть вдвое меньше по сравнению с таковым у Navi10, ведь к каждому из 64-битных контроллеров RAM в архитектуре RDNA привязаны четыре секции L2.

⇡#Технические характеристики и цены Radeon RX 5500 XT

На рынок AMD поставляет сразу несколько конфигураций Navi 14, среди которых самая мощная, с полным комплектом активных вычислительных блоков, досталась новым 16-дюймовым лэптопам Apple MacBook Pro. Дискретные видеокарты на базе нового кристалла — как OEM-ный Radeon RX 5500, так и розничный XT, — а также их производные для остальных мобильных компьютеров (Radeon RX 5500M), довольствуются кристаллами Navi 14, в которых производитель деактивировал 2 CU. Осталось в общей сложности 1408 шейдерных ALU и 88 блоков наложения текстур.

Нетрудно заметить, что по формальным признакам новинка имеет много общего с видеокартами Radeon RX 460/560 на основе графического процессора Polaris 11/21 — это и сравнительно небольшой набор шейдерных ALU, и 128-битная шина памяти, — но со времен RX 460 инженеры AMD пропустили одну смену техпроцесса и сразу внедрили архитектуру RDNA на субстрате 7 нм. Благодаря высоким тактовым частотам — AMD обещает вплоть до 1845 МГц при легкой нагрузке (т.н. Boost Clock) и около 1717 МГц в большинстве игр (Game Clock) — Radeon RX 5500 XT даже в теоретических оценках вычислительной мощности (5 196 GFLOPS) стремится к уровню Radeon RX 580 (6 175 GFLOPS), а если принять в расчет повышенную продуктивность RDNA в реальных приложениях 3D-рендеринга, претензии новинки на корону старшего Polaris выглядят вполне уверенно.

К тому же, RX 5500 XT комплектуется чипами памяти GDDR6 стандарта 14 Гбит/с, а значит и по пропускной способности оперативной памяти он ненамного уступает RX 580, невзирая на узкую 128-битную шину: 224 против 256 Гбайт/с. Вдобавок к этому, распоряжаться каналом связи с RAM архитектура RDNA обязана более эффективно за счет улучшенных алгоритмов компрессии цвета и массивным кешам на кристалле GPU.

Одна из главных причин, побудивших AMD заменить GCN в потребительских устройствах на RDNA, состоит в низкой энергоэффективности старой архитектуры в задачах 3D-рендеринга, где Polaris и Vega не сумели целиком реализовать свой вычислительный потенциал. Как следствие, если Radeon RX 580 характеризуется типичным энергопотреблением в 185 Вт, то Radeon RX 5500 XT, который обязан продемонстрировать в играх как минимум не худший уровень производительности, оценивается в 130 Вт. А вот здесь, если внимательно изучить таблицу со спецификациями оптовой версии Radeon RX 5500 и розничного XT, придется сделать паузу. По конфигурации GPU видеокарты эквивалентны, а XT, похоже, даже немного разогнали (базовая частота ядра у нее выше). Куда же в таком случае пропали 20 Вт мощности? Но не будем строить интригу, ведь мы уже во всем разобрались экспериментальным способом.

Похоже, в данном случае чипмейкер просто переосмыслил само понятие Typical Board Power, чтобы, чего греха таить, новинка лучше выглядела на фоне своего главного соперника — GeForce GTX 1650 SUPER, — TDP которого составляет 100 Вт. Но и обманом со стороны AMD это назвать нельзя. На деле «красные» видеокарты (и Radeon RX 5500 XT тут не исключение) вообще лишены возможности прямо ограничить общую потребляемую мощность. Контролю поддается только мощность GPU, а требования других компонентов платы вместе с тепловыми потерями VRM закладываются в совокупный, приблизительно рассчитанный бюджет. Тем не менее, до сих пор табличные данные AMD весьма точно сходились с наблюдаемыми показателями в силу того, что в требовательных играх кристалл полностью исчерпывает своей резерв мощности. У Radeon RX 5500 XT это совсем не так, и 130 Вт в действительности является вполне здравой оценкой, вот только физический максимум энергопотребления все-таки находится ближе к 150 Вт, и это нетрудно проверить, запустив FurMark или аналогичный стресс-тест. Такой высокий потолок Navi 14 не нужен, но похоже, у AMD просто не осталось времени, чтобы внести коррективы в реальные спецификации видеокарт, когда NVIDIA на скорую руку создала для Radeon RX 5500 XT менее прожорливого конкурента.

Впрочем, когда речь идет о дешевых графических картах с мощностью в 100–130 Вт, вопрос энергоэффективности не стоит так остро, как для дорогих и горячих высокопроизводительных устройств. Намного важнее обеспечить привлекательную цену, коль скоро покупатель заранее настроен на жесткую экономию. К счастью, в этом Radeon RX 5500 XT тоже выглядит вполне конкурентоспособно.

Партнеры AMD приготовили к премьере две разновидности ускорителя — с 4 и 8 Гбайт оперативной памяти, — которые поступят в продажу по рекомендованной цене $169 и $199 соответственно. В России с учетом налогов эти суммы превращаются в 12 999 и 14 999 руб. Выходит, даже базовую конфигурацию Radeon RX 5500 XT, располагающую одинаковым объемом RAM c GeForce GTX 1650 SUPER, производитель оценил выше, а значит должен быть уверен в ее безоговорочном преимуществе. С другой стороны, 8-гигабайтная версия новинки очутилась в угрожающей близости отGeForce GTX 1660 , который в США уже подешевел до $209, а на российском рынке простейшие варианты карты NVIDIA доступны немногим дороже 15 тыс. руб. В общем, на этот раз графическое подразделение AMD настроено амбициозно и твердо намерено разрушить репутацию вечно догоняющего игрока. Проверим, удалась ли эта инициатива, но сперва мы познакомимся с двумя видеокартами, которым предстоит отстаивать честь красного мундира в бенчмарках.

⇡#SAPPHIRE Pulse Radeon RX 5500 XT: конструкция

Первое тестовое устройство, плата SAPPHIRE с 4 Гбайт оперативной памяти, принадлежит к сравнительно экономичной серии Pulse. Но мы уже не раз убеждались в прошлом, что, если речь идет о продукции этой компании из Гонконга, «недорого» совсем не значит «плохо». К разработке своих продуктов SAPPHIRE подходит ответственно, и можно сказать, что с долей монументальной серьезности. Pulse Radeon RX 5500 XT — довольно компактная, но увесистая видеокарта с металлической задней пластиной и двумя крупными крыльчатками диаметром 95 мм. Причем, как мы с радостью обнаружили, SAPPHIRE вновь использовала вентиляторы с контактными разъемами, которые при необходимости легко демонтировать, а пару новых с некоторых пор не нужно искать на Aliexpress — их уже завозят российские магазины. При низком тепловыделении GPU вращение обоих вентиляторов полностью прекращается.

В традициях AMD, от которых сама компания постепенно отходит, на плате SAPPHIRE распаяна резервная копия микросхемы BIOS, а дубликат прошивки в серийных образцах устройства наверняка содержит альтернативные настройки тактовых частот, мощности или кривой вращения вентиляторов. Тем не менее, экземпляр, который достался нам для испытаний, не проявил ни малейших различий между двумя вариантами прошивки.

Через радиатор системы охлаждения пропущены три термотрубки диаметром 6 мм, а кристалл графического процессора отдает тепло медному основанию. Для чипов оперативной памяти GDDR6 и компонентов регулятора напряжения предусмотрены отдельные пластины, также контактирующие либо напрямую с оребрением радиатора, либо с тепловыми трубками. Защитная пластина на обратной стороне PCB в охлаждении платы не участвует, но для того, чтобы она ему хотя бы не препятствовала, в ней сделали массу тонких прорезей.

⇡#SAPPHIRE Pulse Radeon RX 5500 XT: печатная плата

В основе ускорителя лежит компактная, но плотно покрытая компонентами печатная плата. Кристалл GPU на небольшой подложке и четыре микросхемы GDDR6 не требуют много места, а оставшуюся площадь SAPPHIRE заполнила компонентами весьма внушительного по меркам устройства с мощностью 130–150 Вт регулятора напряжения. С целью удешевить себестоимость гонконгцы отказались от использования интегрированных power stages в составе VRM и укомплектовали каждую фазу питания триадой дискретных компонентов: микросхема-драйвер, ключ high-side и ключ low-side.

Зато на GPU приходится целых шесть фаз (причем без трюков с удвоителями ШИМ-сигнала или двумя связками MOSFET’ов на одном драйвере) под управлением восьмифазного контроллера International Rectifier IR35217, хорошо известного по видеокартам Radeon прошлых поколений. Однофазным регулятором напряжения на микросхемах оперативной памяти занимается контроллер ON Semiconductor NCP81022, который тоже издавна любят партнеры AMD. Есть и одна любопытная особенность, которую, кажется, приобрели все платы SAPPHIRE на чипах Navi: производитель добавил несколько предохранителей на внешние линии питания 12 В, включая разъем PCI Express. Есть ли в этом насущная необходимость? Вряд ли, но хуже от перестраховки тоже не станет, если одну из фаз VRM вдруг закоротит.

Квартет чипов GDDR6 произведен Micron и несет маркировку 9TA77 D9WCW, которая свидетельствует о штатной частоте 1750 МГц и пропускной способности 14 Гбит/с на контакт шины.

⇡#PowerColor Red Dragon Radeon RX 5500 XT: конструкция

Образец Radeon RX 5500 XT от PowerColor, оборудованный 8 Гбайт оперативной памяти, производит не менее серьезное впечатление, чем аналогичная плата SAPPHIRE. По длине и массе они практически не отличаются друг от друга. PowerColor тоже предпочла крупные вентиляторы (в данном случае диаметром 90 мм), правда без возможности быстрой замены, и защитила оборотную сторону PCB металлической пластиной. Единственное, что сразу бросается в глаза и выдает ориентацию Red Dragon на более экономную публику, это отсутствие переключателя BIOS и, соответственно, резервной копии прошивки. Кроме того, производитель принес в жертву два разъема DisplayPort, чтобы на плату поместилась колодка DVI — формально устаревшего, но до сих пор востребованного интерфейса.

Внутренним устройством системы охлаждения продукт PowerColor также напоминает ускоритель SAPPHIRE Pulse: наборный радиатор, пронизанный тремя тепловыми трубками, к чипу графического процессора прилегает медная вставка, а к микросхемам оперативной памяти — отдельные алюминиевые наросты. При низкой температуре GPU кулер PowerColor тоже умеет полностью останавливать крыльчатки.

⇡#PowerColor Red Dragon Radeon RX 5500 XT: печатная плата

Сходство двух модификаций Radeon RX 5500 XT не ограничивается внешними признаками и обвесом видеокарт. В них используются очень похожие, хоть и не полностью одинаковые, печатные платы. У PowerColor Red Dragon нет резервного BIOS и фирменных предохранителей SAPPHIRE на линиях питания 12 В, а также другой набор видеоинтерфейсов, но общая разводка повторяется, а некоторые участки PCB скопированы один-в-один. Похоже, что хотя AMD в случае с младшим Navi и обошлась без референсной платы, но какую-то помощь чипмейкер оказал своим партнером, чтобы оперативно наладить выпуск оригинальных версий Radeon RX 5500 XT.

Регуляторы напряжения графического процессора и оперативной памяти на платах SAPPHIRE и PowerColor идентичны. Здесь есть все те же полноценные шесть фаз, набранные из дискретных компонентов, под управлением International Rectifier IR35217, и единственная фаза с ШИМ-контроллером ON Semiconductor NCP81022 для микросхем GDDR6. Сами чипы оперативной памяти, разумеется, вдвое большей емкости, но тоже сделаны на мощностях Micron (маркировка 9TB47 D9WZX) и соответствуют стандарту 14 Гбит/с.