Второе поколение. Обзор и тестирование AMD Radeon HD 6970 и HD 6950 на ядре Cayman

Выход новой версии API DirectX вселяет надежды на очередную революцию в графике, неуклонно приближая ее к обещанному лет семь назад светлому будущему в виде кинематографического качества. Учитывая смещения приоритетов игростроев на консольные проекты, ждать очередной PC-шедевр нам придется не скоро. Пока же разработчики графических процессоров занимают оборону, выпустив по второму поколению настольных видеокарт с поддержкой DirectX 11.

Переход к этому API для NVIDIA оказался тяжелым: опоздавшие на полгода карты были дорогими в производстве, с высоким энергопотреблением и отключенной частью функциональных блоков у флагмана компании. Лишь сейчас она смогла выпустить более-менее достойные решения. AMD, напротив, размеренно следует своей стратегии разработки простых одночиповых продуктов и hi-end акселераторов на базе двух графических процессоров. И если бы не она, интерес к мультичиповым конфигурациям вряд ли был бы на должном уровне.

Смену поколений видеокарт AMD решила осуществить расширением линейки Radeon, тем самым введя путаницу в модельный ряд компании. Новинки серии HD 6800 на самом деле оказались медленнее предшественников, но за счет цены они должны занять нишу между Radeon HD 5800 и HD 5700, составив конкуренцию неплохому по своим характеристикам GeForce GTX 460.

AMD Cayman

Для высокопроизводительных решений на базе одного GPU уготовано место, где обычно царили двухчиповые продукты. Таким образом, в серию Radeon HD 6900 теперь будут входить все карты на базе ядра Cayman — приемника Cypress.


Cayman

Графический процессор Cayman, на базе которого основаны видеокарты Radeon HD 6970 и HD 6950, выполнен по все по тому же 40-нм техпроцессу, что и предшественник. Но в отличии от Cypress новое ядро претерпело некоторые изменения. Так, число SIMD-ядер было увеличено с 20 до 24 (по 16 суперскалярных потоковых процессоров в каждом), количество текстурных блоков соответственно выросло до 96. Блоки рендеринга немного улучшили для работы со сглаживанием, но их число осталось без изменений, т.е. 32 штуки. Алгоритм сглаживания тоже подвергся некоторым усовершенствованиям. «Графический движок» теперь разделен на двое, каждая часть которого обслуживает свою половину ядра. Некоторых блоков в нем стало в два раза больше, что позволило увеличить скорость работы с геометрией и тесселяцией (последнее почти в три раза выше, чем у Cypress). Кроме того, к каждой половинке ядра подключен свой диспетчер потоков (Ultra-Threaded Dispatch Processor), отвечающий за распределение нагрузки по исполняющим блокам.

AMD Cayman

Но самое главное то, что AMD отказалась в суперскалярных процессорах от пятого ALU (T-unit), способного исполнять сложную инструкцию (Special Function) — теперь его роль распределяется между тремя из четырех оставшихся. Такой подход по заверению разработчика позволяет увеличить производительность до 10% на квадратный миллиметр площади кристалла.

AMD Cayman

В конечном итоге количество потоковых процессоров составило 1536 шт., тогда как в Cypress их 1600. Но это вряд ли негативно повлияет на быстродействие нового GPU, тем более, что его частота стала немного выше — 880 МГц против 800 МГц. Частота памяти GDDR5 также была увеличена — до 5500 МГц, хотя разрядность шины составляет прежние 256 бит. А вот объем видеобуфера, не долго думая, сделали в два раза больше, и теперь он равен целым 2048 мегабайтам, что особо будет полезно при высоких разрешениях экрана и в режиме CrossFireX.

Характеристики младшей модели чуть поскромнее: 1408 потоковых процессоров, 88 TMU, количество ROP прежнее, частоты ядра и памяти составляют 800 и 5000 МГц соответственно. Объем памяти также равен 2048 МБ.

Видеоадаптер Radeon HD6970 Radeon HD6950 Radeon HD6870 Radeon HD6850 Radeon HD5870 Radeon HD5850
Ядро Cayman XT Cayman Pro Barts XT Barts Pro RV870 (Cypress) RV870 (Cypress)
Архитектура VLIW4 VLIW4 VLIW5 VLIW5 VLIW5 VLIW5
Количество транзисторов, млн. шт 2640 2640 1700 1700 2154 2154
Техпроцесс, нм 40 40 40 40 40 40
Площадь ядра, кв. мм 389 389 255 255 334 334
Количество потоковых процессоров 1536 1408 1120 960 1600 1440
Количество текстурных блоков 96 88 56 48 80 72
Количество блоков рендеринга 32 32 32 32 32 32
Частота ядра, МГц 880 800 900 775 850 725
Шина памяти, бит 256 256 256 256 256 256
Тип памяти GDDR5 GDDR5 GDDR5 GDDR5 GDDR5 GDDR5
Частота памяти, МГц 5500 5000 4200 4000 4800 4000
Объём памяти, МБ 2048 2048 1024 1024 1024 1024
Поддерживаемая версия DirectX 11 11 11 11 11 11
Интерфейс PCI-E 2.1 PCI-E 2.1 PCI-E 2.1 PCI-E 2.1 PCI-E 2.1 PCI-E 2.1
Заявленная максимальная потребляемая мощность, нагрузка/простой, Вт (250) 190/20* (200) 140/20* 151/19 127/19 188/27 170/27
* в скобках указана максимальная мощность

Естественно, с увеличением количества функциональных блоков при неизменном технологическом процессе выросла площадь кристалла Cayman до 389 мм2 — все-таки он стал «толще» на 500 млн. транзисторов. В таком случае следует ожидать рост энергопотребления новых карт. Но с выходом Cayman компания AMD изменила представление этого показателя. Теперь за счет новой технологии PowerTune частота графического процессора, а не только его напряжение, может динамически меняться в зависимости от нагрузки и уровня энергопотребления. Последнее в процентном отношении можно настраивать самостоятельно в Catalyst Control Center (вкладка ATI Overdrive).

AMD Cayman

При стандартных настройках энергопотребление Radeon HD 6970 в обычных игровых приложениях равно 190 Вт, тогда как пик в бенчмарке OCCT может достигать 250 Вт. Для Radeon HD 6950 эти значения меньше и составляют 140 и 200 Вт соответственно. В простое карты потребляют всего 20 Вт.

AMD Cayman

Если ползунок в ATI Overdrive переместить к -20%, частота GPU будет изменяться в пределах 880-500 МГц (при большей нагрузке она будет снижаться, при меньшей — наоборот, повышаться), тем самым снизится энергопотребление и тепловыделение карты.

AMD Cayman

Если же переместить его к +20%, то вместо изменения частоты пользователю будет доступен более высокий уровень разгона.

Из приятных моментов для энтузиастов отметим поддержку Dual BIOS и специальный переключатель возле разъема CrossFire, позволяющий выбрать тот или иной чип с микрокодом. Одна версия предназначена для постоянного обновления, а вторая защищена от записи для предотвращения порчи информации. Это будет особо полезно любителям перепрошивать карты — если выйдет из строя одна микросхема, то можно будет и дальше использовать акселератор.

AMD Cayman

Система охлаждения видеокарт Radeon HD 69xx основана на испарительной камере, как у Radeon HD 5970 и новоиспеченного GeForce GTX 580. Ранее такая конструкция встречалась в продуктах Sapphire, и как показала практика, эффективность подобных решений выше, чем у стандартных кулеров на тепловых трубках.

AMD Cayman

Количество разъемов для подключения мониторов увеличилось и теперь вместо одного стандартного DisplayPort пользователям будет доступно два miniDP версии 1.2. Поддержка Eyefinity осталась на месте.

AMD Cayman


Как видим, изменений в новом графическом процессоре Cayman достаточно, чтобы говорить о новом поколении видеокарт с поддержкой DirectX 11. Но насколько эти изменения отразятся в реальных приложениях? Это мы и узнаем ниже.

AMD Radeon HD 6970 и Radeon HD 6950

Теперь взглянем непосредственно на сами карты. Перед нами почти что полные близнецы. Вместо плавных линий и округлых форм, характерных для прошлой серии Radeon, новички имеют вид «кирпичика» с красными вставками по бокам.

AMD Radeon HD 6970 и HD 6950

Radeon HD 6970 оснащается шести- и восьмиконтактным разъемами питания.

AMD Radeon HD 6970

Младший Cayman имеет два шестиконтактных гнезда.

AMD Radeon HD 6950

Обратная сторона видеокарт закрыта черной металлической пластиной.

AMD Radeon HD 6950

На заднюю панель выведено по паре разъемов DVI и mini-DisplayPort, плюс один HDMI.

AMD Radeon HD 6970

Система охлаждения обоих моделей одинакова.

AMD Radeon HD 6970

Пластина на обратной стороне платы не охлаждает микросхемы памяти, как это было у Radeon HD 5870 или Radeon HD 5970. Все чипы GDDR5 распаяны на лицевой стороне. Конструкция турбины вполне типичная и включает основной радиатор для охлаждения ядра и металлическое массивное основание, играющее роль теплоотвода для памяти и силовых элементов системы питания. Только вместо традиционных тепловых трубок референсные карты на базе Cayman оснащены радиатором c испарительной камерой.

Смотрится родная СО довольно внушительно.

AMD Radeon HD 6970

За обдув всей конструкции отвечает вентилятор Foxconn PVB070G12N диаметром 70 мм.

Foxconn PVB070G12N

У младшей карты используется другой вентилятор, но такого же диаметра.

Взглянем теперь на дизайн плат. Ниже представлены фото Radeon HD 6970

AMD Radeon HD 6970

AMD Radeon HD 6970

А вот Radeon HD 6950:

AMD Radeon HD 6950

Никакой разницы! Да и с Radeon HD 5870 различия минимальны.

Отличаются видеокартами разными GPU и рабочими частотами.

AMD Radeon HD 6970 AMD Radeon HD 6970
Radeon HD 6970 (слева) и Radeon HD 6950

Оба адаптера оснащены 2 ГБ видеопамяти GDDR5. У старшей модели используются микросхемы Hynix H5GQ2H24MFR R0C, рассчитанные на рабочую частоту в 6 ГГц.

Hynix H5GQ2H24MFR R0C

На Radeon HD 6950 распаяны чипы Hynix H5GQ2H24MFR T2C, номинал которых 5 ГГц.

Hynix H5GQ2H24MFR T2C

Утилита GPU-Z правильно определяет частоты новых видеокарт, ошибаясь только в числе вычислительных блоков.

AMD Radeon HD 6970

AMD Radeon HD 6950

Мониторинг и разгон в MSI Afterburner тоже работает отлично. Пока что только нет поддержки софтвольтмода. Преобразователи питания на картах построены на контроллерах Volterra VT 1556MF, которые поддерживают I2C и программное управление напряжением на них возможно. Так что ожидаем данной функции в будущих версиях Afterburner.

Немного о температурном режиме. Radeon HD 6970 в игровых приложениях легко прогревается до 90 °С ( при 23 °С в помещении). Почти как GeForce GTX 480, вот только уровень шума у новинки AMD намного меньше, гул заметен, но терпим.

AMD Radeon HD 6970

Стресс-тест Furmark прогрел карту до 92 °С, но уровень шума был уже очень высокий.

AMD Radeon HD 6970

Немного прокомментируем функцию Power Control, которая позволяют перевести карту в более экономичный режим. При значении -5% мы не увидели никакого падения производительности, а вот при -20% частота ядра скакала от 500 до 800 МГц и в тесте Crysis Warhead результат упал на 26%.

AMD Radeon HD 6970

Повышение Power Control немного помогло в разгоне. Карта смогла работать на более высоких частотах, но стабильности на них добиться все равно не удавалось. Плюс ко всему мы еще заметили мизерное падение производительности в некоторых бечмарках (до 0,2%) при повышении предела Power Control даже на небольшом разгоне. В итоге мы все равно остановились на частоте 965 МГц, которая покорилась ядру даже при номинальном напряжении. Это тоже весьма хороший результат. Память разогналась до 1565 (6260) МГц. Стабильность в таком режиме была возможна лишь при повышенных оборотах турбины.

AMD Radeon HD 6970

Младший Radeon HD 6950 оказался прохладнее и тише. В игровом режиме он не грелся выше 80 °С.

AMD Radeon HD 6950

Даже в Furmark пиковая температура не превысила значения 87 °С.

AMD Radeon HD 6950

С номинальных 800/5000 МГц данный экземпляр нам удалось разогнать до 860/5640 МГц. Результаты памяти объяснимы использованием других чипов, а вот от GPU мы ожидали больше.

AMD Radeon HD 6950

Вспоминая результаты разгона старшей карты и одинаковый дизайн плат у обоих Radeon, пользователям пока остается лишь ждать утилит, которые позволят управлять напряжением. Power Control в данном случае на разгон вообще никак не влиял.

Характеристики тестируемых видеокарт

Для сравнения с AMD Radeon HD 6970 и HD 6950 использовались карты AMD Radeon HD 5970, Force3D Radeon HD 5870, Zotac GeForce GTX 580 и Inno3D GeForce GTX 480, участвовавшие в недавнем тестировании решения на базе GF110. Для сравнения их характеристики занесены в следующую таблицу:

Видеоадаптер Radeon HD6970 Radeon HD6950 Radeon HD5970 Radeon HD5870 GeForce GTX 580 GeForce GTX 480
Ядро Cayman XT Cayman Pro RV870 x2 (Hemlock) RV870 (Cypress) GF110 GF100
Количество транзисторов, млн. шт 2640 2640 2154 x2 2154 3000 3200
Техпроцесс, нм 40 40 40 40 40 40
Площадь ядра, кв. мм 389 389 334 x2 334 512 526
Количество потоковых процессоров 1536 1408 1600 x2 1600 512 480
Количество текстурных блоков 96 88 80 x2 80 64 60
Количество блоков рендеринга 32 32 32 x2 32 48 48
Частота ядра, МГц 880 800 725 850 772 701
Частота шейдерного домена, МГц 880 800 725 850 1544 1401
Шина памяти, бит 256 256 256 256 384 384
Тип памяти GDDR5 GDDR5 GDDR5 GDDR5 GDDR5 GDDR5
Частота памяти, МГц 5500 5000 4000 4000 4008 3696
Объём памяти, МБ 2048 2048 1024 1024 1536 1536
Поддерживаемая версия DirectX 11 11 11 11 11 11
Интерфейс PCI-E 2.1 PCI-E 2.1 PCI-E 2.1 PCI-E 2.1 PCI-E 2.0 PCI-E 2.0
Заявленная максимальная потребляемая мощность, Вт (250) 190 (200) 140 294 188 244 250


Тестовый стенд

Конфигурация тестового стенда следующая:
  • процессор: Core i7-965 (3,2@3,95 ГГц, BCLK 172 МГц);
  • кулер: Thermalright Venomous X;
  • материнская плата: Gigabyte GA-X58A-UD3R (Intel X58 Express);
  • память: G.SKILL F3-12800CL8T-6GBRM (3x2GB, DDR3-1600@1720 МГц, 8-8-8-24-1T);
  • жесткий диск: Hitachi HDS721010CLA332 (1 ТБ, SATA2, 7200 об/мин);
  • блок питания: Seasonic SS-850HT (850 Вт);
  • операционная система: Windows 7 Ultimate x64;
  • драйверы видеокарты: NVIDIA GeForce 260.99, ATI Catalyst 10.11.
В операционной системе были отключены User Account Control, Superfetch, Windows Defender, файл подкачки и визуальные эффекты интерфейса.


Методика тестирования

Игры в нашем тестировании разбиты на три группы, в соответствии с поддерживаемой версией DirectX. Первыми идут приложения под девятую версию этого API, а последними игры под DirectX 11. Внутри каждой группы приложения расположены в соответствии с датой выхода, исключение — Metro 2033, эта самая требовательная игра, и результаты в ней мы традиционно выносим в самый конец статьи. Все тесты проводились в разрешении 1920x1200 на максимальных настройках качества, анизотропная фильтрация AF16x всегда включена. Сглаживание активировалось из меню игры, принудительное форсирование через драйверы не использовалось. Список игр и методикa тестирования более подробно описаны в обзоре GeForce GTX 580.


Результаты тестирования в приложениях под DirectX 9

Borderlands

Borderlands

AMD Radeon HD 6970 и Radeon HD 6950

Данная игра на базе Unreal Engine 3 благосклонно относится к видеоадаптерам NVIDIA. Radeon HD 6950 немного уступает Radeon HD 5870, а вот модель HD 6970 по минимальному fps даже обгоняет двухчиповую карту.


Mafia 2

Mafia 2

AMD Radeon HD 6970 и Radeon HD 6950

Не более 12% разницы в производительности между картами Cayman. Старший Radeon HD 6970 на 8% обгоняет GeForce GTX 480.


Amnesia: The Dark Descent

Amnesia: The Dark Descent

AMD Radeon HD 6970 и Radeon HD 6950

Сразу бросается в глаза очень низкий результат Radeon HD 5970. Многочиповые конфигурации игрой не поддерживаются. Radeon HD 6950 уступает HD 5870 пару процентов, а вот его старший брат наступает на пятки GeForce GTX 580.


Результаты тестирования в приложениях под DirectX 10

3DMark Vantage

3DMark Vantage

AMD Radeon HD 6970 и Radeon HD 6950

Ничего неожиданного. Radeon HD 6950 отстает на пару процентов от Radeon HD 5870, а Radeon HD 6970 обходит GeForce GTX 480 на 9%.


Far Cry 2

Far Cry 2

AMD Radeon HD 6970 и Radeon HD 6950

В данной игре аутсайдером является Radeon HD 5870. Старший Cayman достигает уровня производительности GeForce GTX 480 лишь при разгоне до 965/6260 МГц.


Crysis: Warhead

Crysis: Warhead

AMD Radeon HD 6970 и Radeon HD 6950

И снова на последнем месте Radeon HD 5870. Производительность Radeon HD 6950 приближается к GeForce GTX 480, а Radeon HD 6970 с разгоном настигает GeForce GTX 580.


James Cameron's Avatar: The Game

James Cameron's Avatar: The Game

AMD Radeon HD 6970 и Radeon HD 6950

Расстановка сил уже привычная: младший Cayman с мизерным отрывом обходит старого одночипового флагмана AMD, а Radeon HD 6970 находится как раз между GeForce GTX 480 и GeForce GTX 580.


Just Cause 2

Just Cause 2

AMD Radeon HD 6970 и Radeon HD 6950

Radeon HD 6950 опять сдает позиции и уступает старому Radeon. Radeon HD 6970 быстрее GeForce GTX 480, но до уровня GeForce GTX 580 не помогает добраться и разгон.


Результаты тестирования в приложениях DirectX 11

S.T.A.L.K.E.R.: Call of Pripyat

S.T.A.L.K.E.R.: Call of Pripyat

AMD Radeon HD 6970 и Radeon HD 6950

Первое серьезное приложение под DirectX 11 и графические ускорители NVIDIA демонстрируют все преимущества своей архитектуры. Только с разгоном Radeon HD 6970 достигает уровня производительности GeForce GTX 480.


Colin McRae: DiRT 2

Colin McRae: DiRT 2

AMD Radeon HD 6970 и Radeon HD 6950

Еще одна игра, где простаивает второй GPU у Radeon HD 5970. И снова видеокарты NVIDIA с заметным отрывом обходят соперников.


Aliens vs. Predator

Aliens vs. Predator

AMD Radeon HD 6970 и Radeon HD 6950

А вот тут для GeForce не все так радужно и Radeon HD 6970 от топовой карты NVIDIA отделяют лишь 5%.


Battlefield: Bad Company 2

Battlefield: Bad Company 2

AMD Radeon HD 6970 и Radeon HD 6950

Radeon HD 6970 по среднему fps идет наравне с GeForce GTX 480, но по минимальному показателю уступает 16%.


Lost Planet 2

Lost Planet 2

AMD Radeon HD 6970 и Radeon HD 6950

Полное превосходство архитектуры Fermi. Видно и неплохое преимущество Cayman над Cypress, когда разогнанный Radeon HD 6970 почти настигает Radeon HD 5970.


Tom Clancy's H.A.W.X. 2

Tom Clancy's H.A.W.X. 2

AMD Radeon HD 6970 и Radeon HD 6950

Знакомая ситуация. Активное использование тесселяции ставит в тупик карты AMD, особенно старые решения на базе Cypress, даже Radeon HD 6950 оказывается быстрее Radeon HD 5870 на 27%.


Sid Meier's Civilization 5

Sid Meier's Civilization 5

AMD Radeon HD 6970 и Radeon HD 6950

Необычные результаты обоих GeForce — при разгоне наблюдался не рост итогового результата, а его крошечное снижение примерно до 3000 баллов (эти данные грубо округлены). В номинале между ними мизерная разница. Но даже с таким мизерным падением результатов карты NVIDIA оставили позади всех одночиповых соперников AMD.


Metro 2033

Metro 2033

AMD Radeon HD 6970 и Radeon HD 6950

AMD Radeon HD 6970 и Radeon HD 6950

AMD Radeon HD 6970 и Radeon HD 6950

AMD Radeon HD 6970 и Radeon HD 6950

Переработанная архитектура и большой объем памяти дают Cayman значительное преимущество над Cypress. При отключенной улучшенной глубине резкости Radeon HD 6970 даже на фоне GeForce GTX 580 смотрится весьма неплохо. При его включении новичок спускается на ступеньку ниже, до уровня GeForce GTX 480.


Выводы

Новые одночиповые флагманы AMD по итогам нашего тестирования продемонстрировали превосходство над старым Radeon HD 5870, но никакого фурора не произвели. От новой серии все же ожидалось чего-то большего. Шлифовка архитектуры и исправление ошибок позволила чуть-чуть поднять производительность, остальное довершили более высокие частоты.

Производительность Radeon HD 6950 близка к Radeon HD 5870, кое-где новичок уступает пару процентов, кое-где выходит вперед с таким же крошечным отрывом. Основное преимущество заметно в играх, активно использующих тесселяцию (Lost Planet 2, H.A.W.X. 2). Неплохой отрыв от предшественника в Metro 2033 частично обусловлен и увеличенным объемом памяти — в остальных случаях второй гигабайт не востребован.

Radeon HD 6970 уже более интересный продукт, он однозначно обходит Radeon HD 5870. Хотя в некоторых играх под старые версии DirectX разница между ними не более 10%. Зато в DirectX 11 мы наблюдаем и тридцатипроцентный прирост. Этого все равно мало, чтобы составить сильную конкуренцию двухчиповому Radeon HD 5970 и флагману NVIDIA. Старший Cayman успешно соперничает лишь с GeForce GTX 480, хотя в DirectX 11 первое место почти всегда остается за старичком NVIDIA. Впрочем, никто и не метил в лидеры — новые графические карты призваны создать конкуренцию для свежеиспеченого GeForce GTX 570, а в качестве соперника для GeForce GTX 580 в арсенале компании имеется все тот же Radeon HD 5970.

Скорее Cayman является ничем иным как подготовкой к переходу на более тонкий техпроцесс, где новые графические процессоры смогут обзавестись большим числом вычислительных блоков с приемлемым уровнем энергопотребления. Сейчас, естественно, такого добиться невозможно. Это подтверждается почти одним и тем же числом потоковых процессоров и уровнем TDP, что и у Cypress. Скорее даже наоборот, Radeon HD 6970 своим горячим нравом напоминает GeForce GTX 480, хотя по шумовым характеристикам, к счастью, не отличается от остальных топовых видеоадаптеров. Главное преимущество новинок AMD — это цена. Стоимость их вполне привлекательна на фоне того же GeForce GTX 580. Для соперничества в топовом сегменте компании придется выпустить решение на базе двух Cayman. Но это уже другая история...



Оборудование для тестирования было предоставлено следующими компаниями:
  • 1-Инком — память G.SKILL F3-12800CL8T-6GBRM;
  • AMD — видеокарты Radeon HD 6970, Radeon HD 6950 и Radeon HD 5970;
  • Gigabyte — материнская плата Gigabyte GA-X58A-UD3R;
  • Inno3D — видеокарта Inno3D GTX 480;
  • PCShop — видеокарта Force3D HD5870-1GB (F5870P-G5-390-FS);
  • Syntex — блок питания Seasonic SS-850HT (S12D-850);
  • WD — жесткий диск WD3200AAKS;
  • Zotac — видеокарта GeForce GTX 580 (ZT-50101-10P).

Как же магична в своей красоте тишина...