Обзор и тестирование видеокарт AMD R9 290X и AMD R9 290.

Представление новой линейки R7/R9 видеокарт от AMD началось с выхода на рынок моделей начального и среднего уровня Radeon R7 260X, R9 270X и R9 280X. Данные видеокарты были построены на слегка модернизированных графических процессорах, которые использовались в 7000 линейки. Видеокарты получили поддержку ряда новых технологий, а небольшой прирост производительности достигался за счет увеличения номинальных тактовых частот. Никаких значительных изменений в структуре графического ядра они не получили. Благодаря агрессивной ценовой политике, они обладают неплохим соотношением цена/производительность, что в конечном итоге заставило конкурента в лице компании Nvidia значительно снизить цены на свои видеокарты. Но, основной интерес пользователей должны вызвать видеокарты AMD R9 290X и AMD R9 290, анонс которых был запланирован чуть позже. Помимо того, что это флагманы новой линейки, которые должны составить конкуренцию видеокартам GTX TITAN и GTX 780 они получат абсолютно новый графический процессор.

Первой на рынке появилась видеокарта AMD R9 290X, а спустя немного времени ее немного «урезанный» вариант AMD R9 290. В данном обзоре рассмотрим эти две видеокарты и сравним их производительность с основными конкурентами от компании Nvidia - GTX TITAN и GTX 780.

Графический процессор Hawaii

Знакомство с новым графическим процессором начнем с его архитектуры. В основе графического процессора Hawaii лежит архитектура Graphics Core Next, которая использовалась и в Tahiti, но с рядом изменений. Основным блоком ядра по-прежнему является Compute Unit, который состоит из 64 ALU и 4 блоков фильтрации текстур. Из изменений здесь стоит отметить появление новой инструкции – MQSAD и повышение точности при расчетах логарифма и экспоненты. Эти изменения не влияют на производительность в игровых приложениях и будут интересны только разработчикам.

Основные изменения произошли в архитектуре ядра. В нем появилась новая масштабируемая единица - Shader Engine. Она состоит из геометрического процессора, 11 блоков Compute Unit и 16 ROP. Таким образом, в состав графического процессора Hawaii входит четыре Shader Engine.

Также графический процессор получил увеличенный до 1 Мб объем кеш памяти уровня L2 и шину L1-L2 с пропускной способностью до 1 Тбайт/с. В каждый блок Shader Engine входит блок обработки геометрии, что позволяет графическому процессору подготовить до четырех примитивов за такт. Графический процессор Tahiti мог приготовить всего два примитива за такт. Помимо этого, ряд оптимизаций позволил поднять производительность при аппаратной тесселяции и исполнении шейдеров, модифицирующих геометрию, что должно обеспечить рост производительности в игровых приложениях.

Пользователей, занимающихся неграфическими вычислениями, порадует увеличенное до 8 количество диспетчеров команд ACE (Asynchronous Command Engine). Они не зависят от диспетчера графического конвейера и могут управлять 8 очередями команд одновременно.

Новый графический процессор с названием Hawaii состоит из 6,02 млрд транзисторов. Его площадь составляет 438 мм2. Хоть по этим параметрам он и не опережает процессор GK110 от Nvidia, тем не менее, это самый крупный процессор от AMD на сегодняшний момент. Он состоит из 2816 потоковых процессоров, 176 блоков фильтрации текстур и 64 ROP (Tahiti 2048/128/32). Помимо увеличения числа блоков новый процессор получил поддержку 512 битной шины видеопамяти. Последней раз такую ширину шины видеопамяти имел процессор R600, который применялся в видеокартах HD 2900 (2007 год). Тогда видеокарты показали себя не с лучшей стороны, и компания отказалась от использования такой шины. В последующих моделях наращивание пропускной способности видеопамяти достигалось за счет увеличения базовой частоты микросхем, а ширина шины была ограничена до 384 бит. По сравнению с HD 7970 пропускная способность шины видеопамяти выросла на 20% и в основном это заслуга 512 битной шины, так как номинальная частота видеопамяти составляет всего 5000 МГц. Общее число контроллеров видеопамяти, по сравнению с Tahiti, выросло с 6 до 8. При этом AMD заявляет, что площадь, занимаемая контроллерами в новом процессоре, уменьшилась на 20%. Максимальная частота графического процессора составляет 1000 МГц.

Видеокарта AMD R9 290 получила немного облегченную версию данного процессора. По сравнению со старшей моделью в ее графическом процессоре не активны 4 Compute Unit (256 потоковых процессора и 16 блоков фильтрации текстур). Количество блоков ROP, а также ширина шины памяти, остались без изменения. Максимальная частота работы графического процессора была снижена до 947 МГц, в то время как номинальная частота видеопамяти осталась без изменений и составляет 5000 МГц. Основные технические характеристики тестируемых видеокарт сведу в таблицу.

Технология PowerTune

Обе видеокарты получили обновленную технологию PowerTune, которая ранее применялась в видеокартах HD 7790/R7 260Х. Данная технология регулирует напряжение питания графического процессора и его рабочую частоту для получения максимальной производительности в установленных рамках уровня TDP. Частота работ графического процессора изменяется с шагом в 100 МГц. В результате чего образуется некая усредненная частота. Минимальное значение частоты может составлять 300 МГц.

Из нововведений – более быстрая и точная регулировка напряжения на графическом процессоре и возможность получения данных о реальном токе потребления и напряжении питания. Причем пользователь получает не расчетные значения, как было раньше, а реальные значения со специальных датчиков. Изменился алгоритм управления вентилятором в системе охлаждения. Теперь скорость вращения крыльчатки изменяется в зависимости от нагрузки на процессор еще до повышения его температуры. Такое решение позволяет плавно изменять скорость вращения, и, как следствие, уменьшить создаваемый при разгоне шум.

В характеристиках обеих видеокарт указана максимальная частота работы процессора, которую он может достигать, если не достигнуты пределы по энергопотреблению или температуре графического ядра. В случае если температуру не удается удержать ниже установленного предела, при заданной скорости вращения вентилятора, частота графического процессора начинает снижаться.

Настраивая параметры PowerTune, пользователю придется выбирать между тремя вышеперечисленными ограничениями, отдавая приоритет одному из них.

CrossFire

Видеокарты AMD R9 290X и AMD R9 290 получили одну новую технологию, которая не применяется в остальных видеокартах серии R7/R9. Ранее для построения массива из видеокарт неотъемлемым элементом был специальный мостик (CrossFire Х), который фактически «объединял» видеокарты, синхронизируя кадровые буферы. Теперь при построении массива из видеокарт AMD R9 290X (AMD R9 290) синхронизация видеокарт осуществляется через шину PCI-Express. По утверждению инженеров компании такой способ синхронизации видеокарт не повлияет на производительность видеоподсистемы даже при использовании шины PCI-Express 2.0.

Другие технологии

Обе видеокарты оснащены всеми технологиями, которые были внедрены в младшие модели. Кратко остановимся на каждой из них.

VESA Display ID v1.3 – позволяет произвести настройку двух виртуальных «частей» матрицы «тайлового» монитора с разрешением 4К в автоматическом режиме (plug’n’play). При условии поддержки данной технологии производителем монитора.

Eyefinity – обновленная технология, в которой отпала необходимость обязательного подключения третьего монитора через разъем DisplayPort.

API DirectX 11.2, Mantle – новые видеокарты получили поддержку инструкций DirectX 11.2 и низкоуровневого API Mantle. Mantle сулит весьма существенное увеличение производительности видеокарт серии R7/R9 в тех играх, где будет использован разработчиками.

Также обе видеокарты обладают встроенным звуковым процессором и поддерживают технологию TrueAudio. Данная технология позволяет выводить звуковые эффекты не только через интерфейс HDMI, но и через любой другой источник.

Конструкция

Забегая немного вперед, хочу сказать, что конструкция стандартных моделей видеокарт AMD R9 290X и AMD R9 290 абсолютно одинаковая. Для охлаждения стандартных моделей, как и в решениях прошлых серий, используется система охлаждения турбинного типа. Внешне новые видеокарты отличаются от прошлых решений немного иным кожухом системы охлаждения. Под кожухом системы охлаждения скрывается массивный радиатор. В основании радиатора расположена испарительная камера, выполненная из меди. Радиатор с испарительной камерой закреплен на алюминиевой рамке, образуя неразъемную конструкцию.

Рамка служит радиатором для микросхем памяти и силовых элементов в цепи питания.

По высоте система охлаждения занимает два слота расширения. Система охлаждения достаточно массивная, но даже при работе в штатном режиме ее нельзя назвать тихой. При установке «вручную» максимальной скорости вращения турбины, шум от видеокарты перекрывает шум от всех остальных компонентов системы. Единственным плюсом такой системы охлаждения является выброс большей части горячего воздуха за пределы системы. Судя по тому, что официальные данные уровня TDP для двух видеокарт не были озвучены, можно предположить, что они имеют достаточно большое значение и находятся в районе 300 Вт.

Из видеовыходов на двух видеокартах присутствуют два разъема DVI-D, HDMI и DisplayPort.

Габаритные размеры видеокарт составляют 275 х 98 х 39 мм.

Печатная плата

Разводка печатных плат у видеокарт AMD R9 290X и AMD R9 290 тоже абсолютно одинаковая. Обе видеокарты имеют одинаковое количество фаз в подсистеме питания.

Питание компонентов видеокарт построено по 7 фазной схеме. Фазы питания распределены между компонентами видеокарт следующим образом: 5 фаз питают графический процессор, 1 фаза видеопамять и 1 фаза PLL. Управляет фазами питания контроллер IR 3567. Микросхемы видеопамяти в количестве 16 штук распаяны с лицевой стороны печатной платы. На видеокартах используются микросхемы SK Hynix с маркировкой H5GQ1H24AFR-R0C. На обеих платах присутствует микропереключатель. Но в отличие от видеокарт прошлых серий он не переключает режим BIOS. На видеокарте R9 290X с его помощью можно выбрать один из двух режимов (Quiet Mode или Uber Mode) скорости вращения вентилятора в системе охлаждения. В младшей модели данный переключатель не влияет на скорость вентилятора в системы охлаждения. Для дополнительного питания на обеих видеокартах установлены два разъема: 6-pin и 8-pin.

Энергопотребление и температура

Как уже говорилось, видеокарта R9 290X имеет два режима работы системы охлаждения. В режиме Quiet Mode вентилятор в системе охлаждения раскручивается до 2000 об/мин (приблизительно), что составляет 40% от максимальной скорости. Шум от видеокарты в этом режиме достаточно низкий и сравним с шумом от GTX Titan и GTX 690. Но при большой нагрузке на видеокарту система охлаждения не в состоянии справиться с ростом температуры. После достижения лимита в 95 градусов частота графического процессора начинает снижаться, а вместе с ней снижается и общая производительность видеокарты. При тестировании в игровом приложении Metro Last Light в течение 10 минут средняя частота графического процессора составляла 850 МГц, но при этом наблюдались провалы до 490 МГц. Потребление тестовой системы с видеокартой в режиме Quiet Mode находится на уровне 465 Вт. Аналогичное энергопотребление у системы с видеокартой GeForce GTX 690. При переходе в режим Uber Mode скорость вращения вентилятора повышается до 55% от максимальной скорости. Естественно повышается и уровень шума. В этом режиме при прохождении теста Metro Last Light частота процессора большую часть времени составляла 1000 МГц. Снижение частоты тоже наблюдалось, но оно было не продолжительное, а частота не опускалось ниже 770 МГц. Энергопотребление тестовой системы составило 487 Вт. Это достаточно много. В не зависимости от режима работы системы охлаждения температура видеокарты почти всегда находилась в пределах 90-95 градусов.

У младшей модели R9 290 скорость вращения вентилятора составляет 47% от максимальной скорости. Поэтому в работе она издает немного больше шума, чем R9 290X (Quiet Mode). Зато большую часть времени графический процессор работает на частоте 947 МГц. Энергопотребление тестовой системы с видеокартой R9 290 составляло 460 Вт.

Разгон

Разгон видеокарт проводился после выставления максимальной скорости вращения вентиляторов в системе охлаждения. При этом скорость вращения вентиляторов составляла 5167 об/мин у R9 290Х и 5300 об/мин у R9 290. После установки максимальной скорости вращения вентиляторов обе видеокарты разогнались до 1100 МГц по графическому процессору и до 6000 МГц по видеопамяти. В игровых приложениях минимальная частота видеокарт составляла 997 МГц у Radeon R9 290X и 1084 МГц у Radeon R9 290. После разгона температура видеокарты Radeon R9 290X составила 72 градуса, а энергопотребление всей системы выросло до 510 Вт. Температура видеокарты Radeon R9 290 была немного ниже и составляла 67 градусов. Общее энергопотребление тестовой системы составило 495 Вт.

Тестирование

Для тестирования видеокарт была собрана тестовая система

Процессор Intel Core i7-3930K 3200 MHz L3-12288 Kb DMI s2011 box;

Материнская плата Asus RAMPAGE IV EXTREME s2011 EATX;

Оперативная память G.SKILL DDR3 4x2048 Mb PC3-12800 1600 MHz;

Жесткий диск Corsair 360 GB SSD 2.5" SATAIII;

Блок питания Zalman ZM1250 Platinum 1250W;

Операционная система Windows 7 Ultimate X64 Service Pack 1.

В игровых приложениях производительность видеокарт Radeon R9 290Х и Radeon R9 290 сравнивалась с видеокартами:

AMD Radeon HD 7990 (частота процессора/памяти – 1000/6000 МГц, 6 Гбайт);

NVIDIA GeForce GTX 690 (частота процессора/памяти – 915/6008 МГц, 4 Гбайт);

NVIDIA GeForce GTX TITAN (частота процессора/памяти – 836/6008 МГц, 6 Гбайт);

NVIDIA GeForce GTX 780 (частота процессора/памяти – 863/6008 МГц, 3 Гбайт).

В игровых приложениях все видеокарт тестировались в разрешении 1920 х 1080 пикселей и 2560 х 1440 пикселей. Результаты тестов указаны для двух разрешений через дробь (1920 х 1080/2560 х 1440).

Выводы

Протестированные видеокарты обладают достаточно большим уровнем производительности, что позволяет им на равных конкурировать с видеокартами GTX 780 и GTX TITAN. Из основных недостатков видеокарт Radeon R9 290X и Radeon R9 290 можно отметить большое энергопотребление и более шумные системы охлаждения, чем у видеокарт от Nvidia. Если ограничить уровень шума, установив меньшую скорость вращения вентиляторов, то снизится и производительность видеокарт из-за перегрева. На момент выхода видеокарты от AMD имели значительно меньшую стоимость, чем видеокарты Nvidia. Это заставило компанию Nvidia снизить стоимость видеокарты GTX 780 и подготовить к выпуску еще одну более производительную модель - GTX 780 Ti. Так что борьба в сегменте высокопроизводительных видеокарт набирает новые обороты.