Radeon HD 4890 – созданный для разгона чемпион

AMD в начале апреля анонсировала новый графический процессор RV790, на котором будут выпускаться видеокарты Radeon HD 4890, призванные конкурировать с nVidia GeForce 275. Но конкурировать по производительности, а не по цене. Тут решение AMD явно выигрывает.
Немного истории и позиционирование RV790

Почивать на лаврах — приятное, но очень опасное занятие, а вдвойне опасно оно в сфере современных информационных технологий, включая и сектор игровой трёхмерной графики. Достаточно вспомнить эпоху противостояния ATI Radeon 9700/9800/X800/X850 и Nvidia GeForce FX, когда долгое время первая процветала, а вторая не могла дать адекватного ответа, не имея в своём распоряжении эффективной графической архитектуры. Все изменилось в одночасье, когда Nvidia выпустила первый в мире GPU с поддержкой Shader Model 3.0, NV40 (GeForce 6800), а затем и G70 (GeForce 7800). Решения ATI, отлично выглядевшие на фоне GeForce FX, в одночасье потеряли свою актуальность, и компании пришлось догонять, причём, первая попытка, R520 (Radeon X1800) оказалась не слишком удачной. Лишь вторая, R580 (Radeon X1900/1950) стала успешным ответом, но вскоре на него последовал очередной контрудар со стороны Nvidia, выпустившей на рынок семейство GeForce 7900.
После выхода в свет Nvidia G80 (GeForce 8800) ATI на длительное время пришлось занять неприятное положение догоняющего. Выпуск R600 (Radeon HD 2900) оказался не слишком успешным предприятием, а его наследник, RV670 (Radeon HD 3800), был хотя и более совершенным в технологическом смысле, но, увы, не слишком производительным для того, чтобы конкурировать с высокопроизводительными решениями Nvidia, и, по сути, лишь поддерживал теряющую позицию за позицией компанию на плаву.
Извечный противник ATI всё это время занимался тем, что неспешно и с удовольствием пожинал плоды своей, на первый взгляд, окончательной победы, допустив, тем самым, ту же ошибку, что и его жертва ранее. Неудивительно, что 25 июня прошлого года стало для Nvidia настоящим потрясением, когда ATI анонсировала своё новое ядро, RV770, не только установившего новые стандарты производительности и цены, но и мгновенно сместившее бывшего лидера в аутсайдеры. Финансовое положение ATI, к тому времени уже давно ставшей графическим подразделением AMD, стало быстро улучшаться, а Nvidia, напротив, начала терять завоёванные «территории», допуская одну ошибку за другой — достаточно вспомнить хотя бы ставку на сверхсложное и чрезвычайно дорогое ядро G200.
Однако, к настоящему времени Nvidia уже успела исправить большую часть своих ошибок, выпустив 55-нм версию G200, упрощённые и удешевлённые версии графических карт на его основе, и даже отвоевать у ATI корону создателя самого быстрого видеоадаптера, ответив на Radeon HD 4870 X2 своей вариацией на тему двухпроцессорной карты высшего класса. Но на этот раз ATI оказалась более предусмотрительной: имея на руках великолепную архитектуру, доказавшую технологическую и рыночную эффективность, она решила предотвратить очередной переворот, ответив на действия своего извечного врага улучшенной версией RV770, способной работать на более высокой тактовой частоте.
Такая стратегия вполне логична, учитывая, что сейчас в линейке продуктов AMD окончательно сформировался значительный разрыв между Radeon HD 4870 1GB и Radeon HD 4870 X2, поскольку призванный для его заполнения Radeon HD 4850 X2 так и не обрёл заметной популярности среди производителей графических карт. В образовавшийся промежуток мгновенно вклинилась Nvidia со своим GeForce GTX 275. Но розничные цены на последний, несмотря на все упрощения и удешевления, предпринятые Nvidia, всё ещё остаются довольно высокими, превышая отметку 400 AZN.
Иными словами, спрос на мощный графический адаптер стоимостью около 300 долларов действительно существует, хотя, конечно, и не столь внушительный, как на карты, имеющие цену ниже 200 долларов. Следовательно, выпуск Radeon HD 4890 является своевременным и логичным предприятием, призванным предотвратить опасную контратаку со стороны Nvidia и помочь AMD удержать столь тяжело отвоёванные позиции в секторе высокопроизводительных массовых игровых карт. Сердцем этого не наступательного, но оборонительного оружия стал новый графический процессор RV790.

Технические характеристики и особенности

На первый взгляд, Radeon HD 4890 ничем, кроме тактовых частот GPU и памяти, не отличается от своего прародителя, Radeon HD 4870, однако, если изучить сравнительные технические характеристики обеих карт внимательней, то становится очевидным, что RV790 имеет и более существенные отличия от RV770. Во всяком случае, количество транзисторов, составляющих чип, возросло на 3 миллиона, что, в свою очередь, привело к увеличению площади кристалла на 22 квадратных миллиметра. Удачная графическая архитектура не претерпела изменений по сравнению с RV770, однако, инженеры-разработчики графического подразделения AMD приложили немало усилий, чтобы добиться стабильной работы RV790 на частотах от 850 МГц, а также поработали над тем, чтобы снизить уровень энергопотребления нового GPU хотя бы в режиме простоя.
Создавая RV790, в ATI провели перебалансировку внутренних таймингов чипа, а также переделали и оптимизировали его внутренние цепи питания. Контроллер памяти получил поддержку режима burst read, ранее реализованную в RV710 и 730. Но самое главное, по периметру ядра RV790 было добавлено «развязывающее кольцо» (Decap Ring) из конденсаторов, служащее для улучшения качества сигналов путём снижения уровня паразитных шумов, влияние которого на стабильность работы GPU и памяти становится всё более ощутимым по мере роста тактовых частот. Все эти меры и потребовали некоторого увеличения количества транзисторов, входящих в состав нового ядра; впрочем, в процентном соотношении сложность RV790 возросла всего на 0.3 % — совсем небольшая расплата за возможность работы на частотах свыше 850 МГц.
Что интересно, впервые в истории потребительской трёхмерной графики один из гигантов графического рынка объявил о выпуске продукта в двух официальных вариантах — простом и разогнанном. Обычно прерогатива выпуска разогнанных моделей графических карт остаётся за компаниями-партнёрами, но в данном случае Radeon HD 4890 действительно анонсируется дважды: как собственно Radeon HD 4890, имеющий частоту ядра 850 МГц, и как Radeon HD 4890 OC (Overclocked – разогнаная), с частотой GPU, начинающейся от 900 МГц. При этом на последний полностью распространяется официальная поддержка AMD. При производстве таких карт будут использоваться экземпляры RV790, прошедшие дополнительный отбор и гарантированно способные работать на частоте 900 МГц и выше. Конкретные технические характеристики будут зависеть от поставщика, и, скорее всего, мы увидим и особо элитные модели Radeon HD 4890 OC, частоты которых могут достигать 1000 МГц для GPU и 1250 (5000) МГц для памяти, благо, микросхемы GDDR5 с такими характеристиками существуют и серийно производятся компаниями Qimonda, Hynix и Samsung. Что немаловажно, карты на базе Radeon HD 4890 стали доступны в массовых количествах ещё до официального анонса. Здесь преимущество находится на стороне ATI, поскольку симметричный ответ Nvidia, GeForce GTX 275, поступила в продажу только 14 апреля – спустя почти две недели после анонса. Речь, прежде всего идет о рынке Северной Америки, но как показала практика благодаря такому методу анонса уже отгружаемого товара оправдывает себя на всех мировых рынках.
Первая волна Radeon HD 4890 и Radeon HD 4890 OC будет целиком состоять из карт, использующих эталонные дизайны печатной платы и системы охлаждения, но уже в ближайшие дни будут появляться и уникальные модели на базе собственных разработок крупных производителей графических карт.

Дизайн

Новое графическое ядро ATI, RV790, будучи не слишком кардинальной переделкой RV770, тем не менее, не сохранило поконтактной совместимости со своим предком, поэтому, для семейства Radeon HD 4890 потребовалось и разработка нового дизайна печатной платы — впрочем, унифицированного для обоих его представителей — обычного и носящего довесок «OC» в названии.
Внешне новинки очень напоминают обычный Radeon HD 4870, и даже с демонтированной системой охлаждения семейная наследственность отчётливо прослеживается.
Тем не менее, существенных отличий хватает; относятся они, главным образом, к подсистемам питания GPU и памяти — эти части современных графических адаптеров подвергаются изменениям чаще всего.
Система энергоснабжения Radeon HD 4890 была существенно усилена, и общее количество фаз в ней достигло семи. Для сравнения, стабилизатор питания GPU в Radeon HD 4870 был трёхфазным с возможностью расширения до четырёхфазного. В свете заявленного пикового уровня энергопотребления Radeon HD 4890, составляющего 190 Вт, такое усложнение системы питания выглядит обоснованным.
Несмотря на увеличенную мощность стабилизатора питания GPU, а также на принадлежность данного продукта к серии Radeon HD 4890 OC, на плате установлена пара обычных шестиконтактных разъёмов питания PCIe 1.0 с максимальной нагрузочной способностью 75 Вт. Нижнее посадочное место имеет два дополнительных контакта и предусматривает опциональную установку восьмиконтактного разъёма питания PCIe 2.0.
В качестве памяти HD 4890 использует восемь микросхем GDDR5 производства Qimonda, L-образно расположенных вокруг графического процессора. Чипы имеют ёмкость 1 Гбит (32Мх32) и рассчитаны на напряжение питания 1,5 В. Суффикс 40Х означает номинальную тактовую частоту 1000 (4000) МГц, но в арсенале компании есть и более быстрые микросхемы GDDR5, способные работать на частотах до 1250 (5000) МГц. В случае с эталонным дизайном частота памяти соответствует официальным спецификациям и составляет 975 (3900) МГц, что при 256-битной шине доступа обеспечивает пропускную способность всей подсистемы на уровне 124,8 ГБ/сек. Достижение сопоставимых цифр с использованием памяти GDDR3 требует разводки более широкой шины доступа к памяти, что существенно усложняет и удорожает дизайн платы. Несмотря на то, что количество транзисторов в RV790 выросло всего на 3 миллиона, с 956 до 959 миллионов, площадь кристалла заметно увеличилась за счёт добавки «кольца» из развязывающих конденсаторов по периметру ядра. Как уже упоминалось, данный шаг потребовался для очистки сигналов от паразитных шумов, что, в свою очередь, позволило существенно поднять частотный потенциал нового графического ядра ATI.
Как и прежде, упаковка кристалла снабжена защитной металлической рамкой. В отличие от Nvidia, ATI по-прежнему не хочет использовать дизайн с крышкой-теплораспределителем — лишний термальный переход «кристалл-термоинтерфейс-теплораспределитель» отнюдь не будет способствовать росту эффективности охлаждения ядра, и без того не отличающегося «прохладным» нравом.
Последняя версия GPU-Z уже знает о существовании RV790 и даже правильно указывает прирост площади у нового ядра, однако, ещё не умеет отображать его ревизию, а также показывает неверное количество транзисторов.
Организация нового ядра не изменилась, и его «костяк» по-прежнему составляют 10 SIMD-ядер каждое из которых, в свою очередь, содержит 16 суперскалярных вычислительных модулей, 4 процессора текстурных операций, выделенный кэш первого уровня, а также управляющую логику. Каждый вычислительный модуль всё так же несёт в себе 5 ALU, одно из которых способно выполнять комплексные инструкции, блок управления ветвлением и набор регистров общего назначения. Общее количество ALU, как и прежде, равно 800. За выполнение растровых операций, включая аппаратный FSAA resolve, отвечают четыре процессора RBE, эквивалентных 16 классическим ROP.
Что касается интерфейсных разъёмов, то здесь Radeon HD 4890 ничем не отличается от своего предшественника. В стандартной конфигурации он оснащён двумя двухканальными портами DVI-I с поддержкой разрешений 2560х1600, а также вывода звука по HDMI с помощью переходника. Семиконтактный разъём mini-DIN по-прежнему обеспечивает поддержку устаревших форматов аналогового видеовыхода — S-Video, Composite и YPbPr, а два разъёма интерфейса CrossFire позволяют объединять до четырёх Radeon HD 4890 в единую систему CrossFireX.

Система охлаждения.

Нельзя сказать, что эталонная система охлаждения Radeon HD 4870 может считаться эталоном в смысле сочетания комфортных шумовых характеристик и высокой эффективности охлаждения. Тем не менее, команда разработчиков Radeon HD 4890 взяла за основу именно её, внеся незначительные усовершенствования. Система построена на основе той же концепции, что и эталонные кулеры Nvidia, но, в отличие от последних, она использует радиатор с существенно меньшей площадью теплоотдачи.
Литая алюминиевая рама механически и термально не связана с главным радиатором и служит лишь для отвода тепла от силовых элементов системы питания и микросхем памяти, а также в качестве базы для установки вентилятора и крепления пластикового профилирующего кожуха. В местах прилегания к силовым драйверам стабилизатора питания используется полоска из волокнистого зеленоватого материала, а микросхемы памяти контактируют с основанием сквозь многослойные эластичные подушечки.
На массивном медном основании, непосредственно контактирующем с кристаллом GPU сквозь слой тёмно-серой густой термопасты, установлен сравнительно небольшой радиатор, набранный из тонких алюминиевых пластинок. Он связан основанием посредством трёх тепловых трубок — на одну больше, чем в системе охлаждения Radeon HD 4870. За продув радиатора отвечает радиальный вентилятор, имеющий максимальную мощность 12 Вт, что делает его очень шумным на максимальных оборотах. Как обычно, нагретый воздух выбрасывается за пределы корпуса системы сквозь ряд прорезей в крепёжной планке видеоадаптера.
Система охлаждения выглядит неплохо, но габариты радиатора слишком скромны для RV790, поэтому для обеспечения приемлемой эффективности охлаждения, система, скорее всего, будет поддерживать сравнительно высокую скорость вращения вентилятора, что грозит повышенным уровнем шума. На рынке в широком ассортименте будут представлены варианты Radeon HD 4890, оснащённые альтернативными системами охлаждения с более удачным дизайном.

Уровень энергопотребления, тепловой режим, шумность и разгон

Обещания, затрагивающие электрические характеристики Radeon HD 4890, противоречивы: с одной стороны, в них говорится о повышенном со 160 до 190 Ватт пиковом уровне энергопотребления в режиме 3D, с другой — обещается возросшая экономичность в режимах 2D.
В режиме 2D карта существенно экономичней своего предшественника, но и под нагрузкой она потребляет в среднем на 10 Вт меньше, нежели Radeon HD 4870! Изменения, внесённые в дизайн RV790, такие, как добавление цепей развязки и переделка внутренней системы распределения питания, явно пошли на пользу не слишком экономичной архитектуре RV700. Раскладка потребления по отдельным линиям питания существенно изменилась по сравнению с Radeon HD 4870: нагрузка на внутреннюю линию +12 В понизилась, зато нагрузка на нижний разъём питания заметно возросла. Надо отметить, что ATI усовершенствовала схему, при которой в режиме 2D карта автоматически снижает тактовые частоты: в данном случае частота GPU понижается не до 300 МГц, как ранее, а сильнее – до 240 МГц, но частота памяти при этом остаётся неизменной.
Тепловой режим Radeon HD 4890 не слишком напряжённый — в зависимости от нагрузки на GPU, температура варьируется в пределах 55-68 градусов Цельсия, но не превышает максимального значения. Для сравнения, максимальная температура ядра Radeon HD 4870 легко могла достигать 90 градусов Цельсия! Полученные цифры также указывают на улучшение ситуации с экономичностью RV790.
При первом включении системы карта шумит очень сильно, но затем сбрасывает обороты вентилятора до уровня, при котором его становится практически не слышно. По мере увеличения нагрузки на GPU, скорость вращения вентилятора повышается, уровень шума растёт, и карту уже можно расслышать на фоне нашей не самой тихой тестовой платформы. Основную лепту в заметность вносит характерный стрёкот, издаваемый подшипником вентилятора. Тем не менее, надо признать, что уровень шума, генерируемого Radeon HD 4890, находится в комфортных пределах. По сути, его система охлаждения ведёт себя так же, как и система охлаждения Radeon HD 4870, что неудивительно, учитывая практически полную идентичность этих двух систем.
Официальное руководство по разгону Radeon HD 4890 предлагает использовать функцию управления скоростью вращения вентилятора, реализованную в Catalyst Control Center, и при разгоне выставлять соответствующий ползунок на отметку 100 %. Если последовать этому совету, уровень шума возрастает до чудовищных величин, превосходя все показатели – более 64 дБА на расстоянии 1 метра – находиться рядом с такой системой дольше 5 минут, а тем более, играть часами — весьма проблематично при отсутствии защитных наушников.
Без применения каких-либо дополнительных средств разгона легко берется планка в 1 ГГц, а ведь для достижения аналогичного показателя на куда более простом Radeon HD 3870 приходилось модернизировать карту, чтобы поднять напряжение питания GPU более чем на 30 %, с номинальных 1,3 В до 1,71 В! Память также показывает великолепный результат, устойчиво работая на частоте 1200 МГц, что для GDDR5 означает эквивалентную частоту 4800 МГц. Похоже, инициатива ATI, предусматривающая выпуск Radeon HD 4890 OC, как отдельного продукта, действительно имеет смысл — новинка демонстрирует поистине великолепный разгонный потенциал, и, что самое главное, полную стабильность.

Что говорят тесты?

К сожалению у нас не было возможности протестировать карту, поскольку в Баку такой пока нет. Поэтому мы воспользовались тестами доступными в сети, и решили привести только выводы. В то же время тесты с диаграммами графиками и в разных приложениях и играх не трудно найти в сети – за две недели после анонса решения их провели почти все известные издания.
В разрешении 1280х1024 прирост производительности Radeon HD 4890 относительно Radeon HD 4870 1GB варьируется от практически незаметных 0.5 % в Far Cry 2 до неплохих 14 % в Race Driver: GRID, составляя в среднем 10 %. В этом разрешении влияние пропускной способности подсистемы памяти минимально, а частота ядра новинки всего на 100 МГц выше — 850 против 750 МГц у Radeon HD 4870 1GB. Разгон до 1 ГГц по ядру добавляет к этим цифрам ещё от 7 до 27 %, что в ряде случаев делает новинку более привлекательной, нежели GeForce GTX 285.
В разрешении 1680х1050 среднее превосходство Radeon HD 4890 над Radeon HD 4870 1GB немного выросло, достигнув 11,5 %. Разгон добавил к этому ещё в среднем 14 %, что позволило добиться победы над GeForce GTX 285 в большинстве тестов.
С ростом разрешения Radeon HD 4890 начинает всё шире расправлять крылья, и неудивительно — ведь в высоких разрешениях на производительности начинает заметно сказываться пропускная способность подсистемы памяти, а она у новинки заметно выше и составляет 124,8 ГБ/сек. против 115,2 ГБ/сек. у Radeon HD 4870 1GB. В разрешении 1920х1200 среднее преимущество эталонного варианта новой карты составляет 12,5 %, и в отдельных играх, исключая Mass Effect, а также Race Driver: GRID, почти не выходит за эту отметку. Разгон увеличивает среднюю производительность ещё на 14 %, что в некоторых случаях, таких, как Prince of Persia и тот же Mass Effect, открывает пользователю дорогу к практическому использованию данного разрешения.
В самом высоком разрешении 2560х1600 средний прирост производительности относительно Radeon HD 4870 1GB превышает 13 %, а в отдельных случаях достигает 20 %. Ещё в среднем 15 % добавляет разгон.
Средний прирост производительности, продемонстрированный стандартным вариантом Radeon HD 4890 по отношению к Radeon HD 4870 1GB, составил около 12 % — не так уж плохо для возросшей на 100 МГц частоты GPU и на 75 МГц — памяти. В ряде случаев даже этого оказалось достаточно, чтобы выйти победителем из схватки с заведомо более сильным противником в лице GeForce GTX 285. Что касается GeForce GTX 260 Core 216, то он Radeon HD 4890 не конкурент, в том числе и по цене.
Но настоящее призвание Radeon HD 4890 — это, конечно, разгон. Для этого заявления есть все основания, ведь даже без применения каких-либо дополнительных средств легко удается поднять частоту графического ядра до 1 ГГц! Барьер действительно взят, причём, лёгкой кровью, ведь ранее для архитектуры Radeon HD подобное считалось невозможным без модификации карты с целью повышения напряжения питания GPU. В таком режиме Radeon HD 4890 не просто показал, что способен бороться на равных с GeForce GTX 285, а оставил его позади в подавляющем большинстве тестов. В свете таких достижений, инициатива ATI, предусматривающая официальный анонс Radeon HD 4890 OC, представляется нам вполне разумной. Партнёры компании наверняка представят на суд публики версии этого видеоадаптера с частотой GPU свыше 900 МГц, причём, если цена будет достаточно разумной, это может серьёзно отразиться на популярности решений Nvidia, которой в последнее время удалось заметно укрепить свои позиции в секторе производительных карт выпуском решений на базе 55-нм варианта G200.

Владимир Зимин
Expert(c)

15 april 2009