Radeon X1300, Radeon X1600 и Radeon X1800: тест – THG.RU

Введение

Обещания, обещания, обещания… Но когда они будут выполняться?

Обещания, обещания, обещания… Нас уже столь долго “кормят” обещаниями о выходе нового графического процессора ATi R520, что поневоле начинаешь думать о худшем… Что R520 так никогда и не выйдет, а компания вместо него сразу же выпустит R580. В каком-нибудь отдалённом будущем. Независимо от того, является ли CrossFire интересным решением или нет, многие пользователи считают, что ATi и опоздала, и сделала за отведённое время слишком мало. Согласитесь, за последнее время мы увидели запуск всего двух продуктов, которые до сих пор не вышли на розничный рынок.

Сегодня нам предлагают взглянуть на следующую линейку многообещающих карт от ATi. Сможет ли новая линейка графических процессоров X1000 оправдать ожидания пользователей? А ожидания очень высоки. Смогут ли потребители получить то, что они хотят, или новая линейка станет ещё одним разочарованием?

Скажем сразу. Если вы относите себя к энтузиастам, которые всегда стараются оснастить свою систему самым современным “железом”, либо вы ярый фанат ATi, то последние десять месяцев ожидания себя оправдали. Добро пожаловать в новую эру! Новую линейку определённо можно назвать следующей вехой в истории ATi, причём она обеспечивает для канадцев действительно перспективное будущее. Впрочем, не всё так радужно. Хотя флагманскую карту X1800 XT можно назвать быстрой, но она не везде выходит вперёд.

Дружная “семья”

Вместо выпуска одной или двух high-end карт ATi решила представить целую линейку. ATi вновь решила использовать систему именования карт, знакомую нам по X800, X700 и X300. Соответственно, новые карты делятся на три категории: X1800, X1600 и X1300. Линейка весьма полная: ATi использует семь различных дизайнов карт, составляющих в сумме 11 конфигураций.

R515 = X1300

Карта Radeon x1300, с кодовым названием R515, является моделью начального уровня на новой архитектуре ATi. На этот рынок ATi предлагает три модели: X1300 Pro, X1300 и X1300 HyperMemory.

Radeon X1300 Pro

• Ядро 600 МГц;
• память 800 МГц;
• 256 Мбайт GDDR3;
• рекомендованная цена $149.

Radeon X1300

• Ядро 450 МГц;
• память 500 МГц;
• 256 Мбайт/ 128 Мбайт GDDR3;
• рекомендованная цена $129 / $99.

Radeon X1300 HyperMemory

• Ядро 500 МГц;
• память 780 МГц;
• 32 Мбайт GDDR3 до 128 Мбайт HyperMemory (системная память);
• рекомендованная цена $79.

R530 = X1600

Radeon x1600, с кодовым названием R530, нацелена на тех пользователей, кого интересует наилучшее соотношение цена/качество. Здесь нам предлагают две модели: X1600 XT и X1600 Pro.

Radeon X1600 XT

• Ядро 590 МГц;
• память 1,38 ГГц;
• 256 Мбайт/ 128 Мбайт GDDR3;
• рекомендованная цена $249 / $199.

Radeon X1600 Pro

• Ядро 500 МГц;
• память 780 МГц;
• 256 Мбайт / 128 Мбайт GDDR3;
• рекомендованная цена $199 / $149.

R520 = X1800

Высокопроизводительные модели будут выпускаться в линейке Radeon X1800 (кодовое название R520). ATi планирует выпустить две карты: X1800 XT и X1800 XL.

Radeon X1800 XT

• Ядро 625 МГц;
• память 1,5 ГГц;
• 512 Мбайт / 256 Мбайт GDDR3;
• рекомендованная цена $549 / $499.

Radeon X1800 XL

• Ядро 500 МГц;
• память 1,0 ГГц;
• 256 Мбайт GDDR3;
• рекомендованная цена $449.

Где купить?

Да, сегодня ATi объявляет новые карты, но некоторые модели появятся в продаже позднее. Прилагая все усилия, чтобы выход новых карт не оказался “бумажным”, ATi где-то с месяц назад сообщила о готовом запасе более чем на $20 млн. Однако некоторые карты появятся после анонса, а некоторые – позднее. В принципе, если заявленные сроки будут соблюдаться, то ничего плохого в этом нет.

Ниже показано расписание выхода карт.

Сегодня:

X1800 XL

X1300 Pro

X1300

5 ноября 2005:

X1800 XT

30 ноября 2005:

X1600 XT

X1600 Pro

Конечно, приятно, что ATi открыто демонстрирует свои планы выпуска карт. Но всё же это несколько напоминает конфетку за стеклом, на которую можно только смотреть, но нельзя съесть. Нам не понравилось полученное письмо, в котором говорилось о том, что X1800XL уйдёт в канал не раньше 10 октября. Вряд ли это можно назвать “доступностью на момент объявления”. Вчера мы пообщались с PR-менеджером ATi Патрицией Микула (Patricia Mikula), и она заявила, что продукты в канал розницы поступят сегодня.

Тесты подтверждают, что перед нами новая скоростная карта X1800XT, так как она ведёт больше чем в половине тестов, но карта не поступит в магазины до 5 ноября. Ну, а пока nVidia продолжает оставаться лидером.

ATi переходит на 90 нм

Линейка X1000 базируется на новом дизайне, который был создан “с нуля”. Чем дальше графические технологии продвигаются вперёд, тем сложнее становится понимать все принципы работы графического чипа. Совсем недавно мы требовали программируемую логику. Однако когда мы её получили, люди стали указывать на то, что та или другая компания хитрит. На самом деле мы именно это предвидели, просто компания “X” использовала её для своей и вашей выгоды. Сегодня ATi вновь меняет лицо графики, предлагая новый дизайн.

ATi решила перейти на 90-нм техпроцесс. Собственно, последствия этого шага понятны: мы получаем два преимущества. Во-первых, площадь кристалла при переходе на меньший техпроцесс уменьшается. В зависимости от степени уменьшения можно на той же площади, что и раньше, получать даже два ядра. Во-вторых, соединительные элементы интегральной схемы оказываются короче, в результате чего чип может работать на более высоких тактовых частотах. В целом, уменьшение техпроцесса позволяет достигать более высоких тактовых частот и выполнять большую работу меньшими усилиями.

ATi решила производить всю линейку X1000 по одному и тому же 90-нм техпроцессу. Собственно, почему преимущество должны получать только high-end модели? С переходом на новый техпроцесс ATi решила оснастить все ядра одним и тем же набором функций. Тоже вполне разумное решение.

Переходим к ядру

По поводу новой архитектуры ходило немало слухов, и сегодня настало время пролить свет на истину. Вместо размещения дополнительных вычислительных блоков на пиксельном конвейере, как в случае 7800 GTX, ATi решила доработать практически каждую деталь архитектуры.

Диаграмма графического ядра X1800.

Начнём с того, что ATi изменила обработку потока данных. Поток теперь разбивается и разделяется, чтобы более эффективно использовать вычислительные блоки пиксельных шейдеров. ATi решила внедрить настоящую многопоточность.

Первый шаг в обработке данных должен быть вам знаком: все данные проходят через восемь вершинных блоков. Здесь ATi соглашается с тем, что подход SM 3.0 успешен. Кроме того, ATi сообщила нам, что поддержка Shader Model 3.0 в линейке X1000 прошла сертификацию Microsoft Display Compatibility Test (DCT).

Вершинные блоки могут обрабатывать две вершинные инструкции (векторную и скалярную) за такт или около 10 млрд. инструкций в секунду. Дело в том, что каждый вершинный блок оснащён двумя АЛУ: одним 128-битным векторным АЛУ и одним 32-битным скалярным АЛУ. В итоге возможны непрерывные вычисления с плавающей запятой с 32-битной точностью. В каждый вершинный блок входит модуль управления потоком (flow control), следящий за процессом обработки данных.

Когда будут выполнены отсечение скрытых поверхностей, обрезка, разделение перспективы (перенос в урезанное пространство), трансформация точки зрения и другие геометрические операции, следующим этапом явится движок сборки (setup engine), содержащий блок растеризации геометрии. Отсюда пиксельные данные поступают в новый процессор распределения Ultra-Threading. Процессор может разбивать шейдерные данные на целых 512 параллельных потоков. Именно здесь ATi надеется получить существенный прирост производительности – путём оптимизации выполнения пиксельных шейдеров, а также опираясь на новую архитектуру памяти (о которой мы поговорим чуть позже).

После движка сборки (setup engine) и процессора распределения (Ultra-Threading Dispatch Processor) потоки поступают в пиксельные блоки затенения. Да, блоки. ATi собрала пиксельные блоки вместе по четыре, в единые виртуальные ядра (Quad Pixel Shader Cores). Эти ядра поддерживают стандарт Pixel Shader 3.0, причём каждое может работать над 16 пикселями на поток (максимальная эффективность). Каждый пиксельный блок может выполнять шесть шейдерных инструкций за такт (2 скалярных, 2 векторных, 1 текстурная и 1 ветвления).

Потоки включают в себя до 16 пикселей, а процессор может обрабатывать до 512 потоков одновременно (128 в картах среднего и низшего уровней). Потоки не совсем похожи на традиционные потоки CPU, поскольку программисты не отвечают за их создание. Карта автоматически разделяет графические данные экрана по потокам. Так как одновременно поддерживается несколько потоков GPU, больше не нужно выполнять контекстное переключение для выполнения разных наборов инструкций на разных пикселях: процессор может работать со множеством контекстных данных одновременно. Конечно, для поддержки всех регистров и переменных 512 потоков требуется немалый регистровый файл. Но работа с большим количеством инструкций, пикселей и потоков “на лету” позволяет эффективно снизить задержки.

На диаграмме ниже показано, как карта теней разбивается на блоки 4×4 пикселей.

Иллюстрация на примере карты теней показывает, насколько эффективно оказывается динамическое ветвление. Логика графического процессора позволяет выполнять операции “если/иначе” (if/else). Зелёные области отображают первую половину операции – или ветку “если”. А голубые области – вторую половину операции, ниже “иначе”. “Если” тень выводить не нужно, то текстура остаётся прежней. “Иначе”, если нужно вывести тень, то текстуру следует менять. Розовым цветом помечены блоки 4×4 пикселей, которые частично удовлетворяют обоим условиям.

При разбиении на блоки 4×4 (16 пикселей) через первую половину ветвления проходит максимальное число блоков. При этом мы минимизируем число блоков, которые должны пройти через два прохода рендеринга для вывода тени. Такой подход оказывается лучше разбиения на крупные блоки, поскольку там приходилось пропускать через цикл слишком большое число данных. Опять же, работа с отдельными пикселями не всегда является эффективной. Так что блоки 4×4 являются оптимальным решением для архитектуры ATi.

В итоге мы получаем более быстрое выполнение по сравнению с традиционной архитектурой.

Каждый чип новой линейки использует очень схожий процесс разбиения и выполнения потока данных. Нюансы заключаются в числе элементов ядра вроде вершинных блоков и пиксельных блоков, а также ширины шины и объёма памяти. На следующей иллюстрации показаны различия между ядрами.

Работа с памятью

Существенной переработке подверглась архитектура памяти. Контроллер памяти перешёл из внутренностей ядра “наружу”. ATi реализовала кольцевую шину (ring bus), которая позволяет избавиться от перегрузок и задержек. Действительно, зачем усложнять и так сложную и комплексную архитектуру?

Новая архитектура поддерживает память GDDR4, но текущим платам придётся довольствоваться GDDR3, пока не появятся модули GDDR4.

Последние годы high-end графические чипы оснащались 256-битной шиной, разделённой на четыре 64-битных канала. Но при этом возникали проблемы с прокладкой линий, упаковкой и тактовыми частотами. Действительно, проложить 256 линий от GPU к памяти не так-то просто. Производителям приходилось использовать многослойные печатные платы, в отличие от более простых решений для узкой шины.

Для поддержки 256-битной шины графический процессор должен обладать 256 физическими контактами. Добавить такое число внешних контактов на один кристалл кремния тоже непросто, что накладывает свои ограничения. Да и электрически развести контакты и связать их по частотам тоже сложно.

Вместо того чтобы опереться на широкую шину для улучшения производительности, ATi пошла другим путём: улучшила управление и внутренний роутинг данных. Вместо четырёх 64-битных каналов памяти, подключённых к большом интегрированному кэшу, в чипе используется четыре остановочных блока (ring stop) в кольце. Каждый блок подключён к другим (через кольцо), к графической памяти, нескольким кэшам и клиентам внутри графического процессора. Каждый остановочный блок использует два 32-битных подключения к двум модулям памяти и два выходящих 256-битных канала к двум другим остановочным блокам. ATi называет эту шину 512-битной, поскольку между остановочными блоками используется два канала по 256 бит (в противоположных направлениях).

Начало операции чтения. Сначала клиент отсылает запрос на требуемую информацию в памяти.

Запрос принят контроллером памяти.

Контроллер памяти отсылает команду в нужный модуль памяти.

Наконец, данные считываются и отсылаются по кольцевой шине. По дуге кольца, которая ближе всего к устройству, запросившему данные. Шина отдаёт данные запросившему блоку, и цикл чтения считается завершённым.

Роутинг по 512-битной внутренней шине позволяет шине ATi быстро получить данные в требуемом месте. Каждый остановочный блок подключается к своему набору кэшей. Внутри GPU находятся больше 30 клиентов, которым нужен доступ к памяти. Когда один из этих клиентов требует данные, и они не находятся в кэше, контроллер памяти перенаправляет запрос к остановочную блоку, к которому подсоединена требуемая память. После считывания данных остановочный блок передаёт данные по кольцу к тому остановочному блоку (и кэшу), который находится ближе к клиенту.

В результате новая архитектура лучше заполняет кэши требуемой информацией. Действительно, вместо единого кэша мы можем хранить данные в кэше, который ближе к клиенту. В итоге мы уменьшаем задержку получения данных. Да и контроллеры памяти теперь могут работать независимо – опять же, рост эффективности.

Ключевым элементом всей этой структуры является координация процессора распределения, контроллера памяти и всех остальных частей. Многопоточность вместе с кольцевой архитектурой является значимым продвижением в области архитектуры памяти.

Кроме того, в архитектуре памяти появились ещё два преимущества. Первое связано с дизайном каналов. В линейке X850 было четыре 64-битных канала. X1000 использует восемь 32-битных каналов. В результате мы получаем больше одновременных передач данных и улучшенное управление каналами со стороны контроллера памяти.

Второе преимущество связано с дизайном кэша. Раньше кэш использовал прямое отображение (direct mapping). В результате осуществлялся прямой доступ, но при увеличении объёма данных эффективность снижалась. ATi теперь использует полностью ассоциативный кэш. У него больше затраты на управление, но он способен справляться с большим числом и частотой запросов, да и требования по пропускной способности шины памяти у него меньше.

Улучшения качества картинки

Высокий динамический диапазон HDR и сглаживание

Новый процессор впечатляет, но перемены не ограничены аппаратным дизайном. Карта теперь поддерживает высокий динамический диапазон HDR со сглаживанием. Позвольте вкратце пояснить, как чип выводит HDR-эффект. Динамический диапазон – это соотношение между самым низким (тёмным) значением кадра и самым высоким (ярким). Чем больше битов выделяется на глубину цвета, тем больше будет динамический диапазон.

Примеры:

• 8 бит (целые числа) – 256:1;
• 10 бит (целые числа) – 1024:1;
• 16 бит (целые числа) – 65 536:1;
• 16 бит (с плавающей запятой) – 2,2 трлн.:1.

Большинство мониторов поддерживают только 8-битную глубину цвета. Поэтому для нивелирования этого недостатка видеокарта создаёт эффекты вроде сияния вокруг световых источников (тех же ламп) и добавляет другие эффекты, чтобы пользователю представлялся больший динамический диапазон, чем способен вывести монитор. Высокий динамический диапазон возможен, если выделять больше 8 бит на цветовой канал.

ATi предлагает HDR вместе со сглаживанием в трёх режимах: мультисэмплинг (Multisampling AA, MSAA), временное сглаживание (Temporal AA) и новинка от ATi – адаптивное сглаживание (Adaptive AA, AAA), на котором мы остановимся ниже. ATi утверждает, что линейка X1000 поддерживает широкий диапазон форматов HDR с максимальной скоростью в 32-битном режиме (целые числа, 10), с максимальным диапазоном в 64-битном режиме (плавающая точка 16 и целые числа 10) и другие комбинации.

Высококачественная анизотропная фильтрация и адаптивное сглаживание

ATi добавила две функции в свой арсенал. Первая – ещё один уровень анизотропной фильтрации. Собственно, он был так и назван – высококачественная анизотропная фильтрация (High Quality AF). Мы получаем ещё один способ фильтрации текстур, улучшающий визуальное качество. Для получения дополнительной информации о режимах фильтрации обратитесь к нашей статье Журналистское расследование: трюки ATi с оптимизацией текстурной фильтрации.

Здесь приведён пример включённых HQAF и AAA с 4xAA и 8xAF. Кроме того, у Half-Life 2 используется обновление, которое добавляет эффекты HDR там, где возможно. Здесь приведён хороший пример. X1000 хорошо показывает себя по качеству картинки.

А вот пример с отключённым режимами.

Следующая функция знакома нам по nVidia. Она является одним из самых важных улучшений архитектуры 7800 GTX. Мы имеем в виду прозрачное сглаживание.

Конечно же, мы хотим, чтобы частично прозрачные поверхности вроде сетчатых заграждений и других схожих объёктов в Half-Life 2 и Far Cry выглядели так, как и должны. Раньше у графических карт здесь появлялись определённые трудности. Но nVidia улучшила уровень качества с TAA, и за ней последовала ATi с AAA.

Скриншот доступных функций AAA и HQAF в драйвере Catalyst, с которым поставлялась наша карта.

Функция действительно улучшает визуальное качество. Вы можете её, скачав дополнительные скриншоты.

AVIVO

Функция AVIVO была объявлена ещё в прошлом месяце. Перед нами интересное сочетание захвата и отображения видео. На момент анонса функции захвата могла выполнять только карта ATi Theater 550, но до сих пор функции воспроизведения не были доступны. Ситуация изменилась: вся линейка X1000 поддерживает AVIVO.

Ниже приведена диаграмма, которая объясняет все операции в конвейере AVIVO.

В первой части, которая отвечает за захват видео, ATi использует шаги вроде автоматической регулировки уровня сигнала, фильтрации, 12-битного аналого-цифрового преобразования, аппаратного фильтра “шума” и цифровой демодуляции. Эти функции должны улучшить качество захваченного видео.

Если сигнал цифровой, то он сразу же переходит в часть декодирования. Однако сигнал с аналогового источника должен сначала пройти через блок кодирования, чтобы тот преобразовал его в цифровой вид. AVIVO поддерживает форматы H.264, VC-1, WMV9, WMV9 PMC, MPEG-2, MPEG-4 и DivX. Напомним, что H.264 является форматом сжатия видео для Blu-Ray и HD-DVD.

На этапе декодирования данные преобразуются в форматы H.264, MPEG-2, MPEG-4, VC-1 или WMV9. Отсюда данные переходят на ступень пост-обработки и поступают в движок визуализации (display engine). Последний обеспечивает гамма- и цветовую коррекцию, компрессию и, в зависимости от выхода, размывание (dithering), чтобы картинка хорошо выглядела на дисплее.

ATi заявляет, что AVIVO совместима с последним поколением ЖК-технологий. Она поддерживает высокие разрешения, новые форматы кадров, более скоростное время отклика и большую точность цветопередачи. Во время нашего посещения ATi нам удалось посмотреть на 16-битные цветовые возможности и HDR на 37″ ЖК-мониторе Brightside, который работал от карты ATi.

Brightside intros 200,000:1 contrast ratio display

Рендеринг HDR на мониторе Brightside обеспечивается двухканальным подключением DVI карты Radeon X1000, которая может отсылать данные в формате FP16 или INT16.

Что касается ЭЛТ-мониторов, то карта использует вывод 10-битного цвета, а для ЖК-дисплеев – 8-битного и 6-битного (ноутбуки). Если нужно вывести сигнал на устройство, не поддерживающее 10-битный цвет, AVIVO может обработать сигнал для получения наилучшего результата.

Настройки AVIVO в драйвере Catalyst, с которым мы тестировали карты.

Тестовая конфигурация

Закончив с технологическими особенностями новых карт ATi, позвольте перейти к практическому тестированию. Мы использовали следующую тестовую платформу.

Энергопотребление

Когда вышла карта 7800GTX, было заявлено, что этот графический процессор оснащён большим количеством транзисторов, но потребляет энергии не больше 6800 Ultra. Практика подтвердила обещания производителя. В данной статье мы решили протестировать все карты при одинаковых условиях. Ниже показано общее энергопотребление системы в ваттах. Первый тест является базовым – в нём оценивается система без видеокарты. То есть полученное значение можно смело вычесть из финальных результатов.

Энергопотребление – загрузка и режим бездействия

Энергопотребление – синтетические тесты и игры

Результаты тестирования

3DMark 2003

3DMark 2005

Unreal Tournament 2004

Far Cry 1.33 (32-bit)

Doom 3

Half-Life 2

Заключение по тестированию

По результатам двух синтетических тестов и четырёх “настоящих” игр можно видеть, насколько успешно ATi смогла переработать 16 пиксельных конвейеров и 8 вершинных блоков оригинального чипа X850 и превратить их в высокоэффективную систему. Во многих тестах с разрешением 1024×768 и 1600×1200 24 пиксельных конвейера nVidia GeForce 7800 GTX не могут потягаться с ATi X1800XT.

Довольно интересен результат 3DMark 2005, где в режиме 1600×1200 4xAA 8xAF nVidia 7800 GTX отстала более чем на 1100 баллов.

Игра Unreal Tournament явно упирается в процессор, как и многие другие игры на этом движке. Все результаты в разрешении 1024×768 ограничиваются процессором, хотя мы использовали мощный AMD FX-57. Однако при повышении разрешения до 1600×1200 и включении функций улучшения картинки X1800XT обгоняет 7800GTX.

В Far Cry положение меняется. 7800 GTX прекрасно показывает себя на базовых разрешениях без включённых полноэкранного сглаживания и анизотропной фильтрации. Но если мы включим опции улучшения качества, то X1800XT вновь вырывается вперёд.

Doom 3 всегда был игрой nVidia. И здесь по-прежнему правит nVidia. Возможно, такая же ситуация сохранится в Quake 4 после выхода.

Подобно тому, как лидирует в Doom 3 nVidia, в Half-Life 2 вперёд вырывается ATi. В низких разрешениях без опций улучшения качества даже X1300Pro обходит 7800 GTX. При включении опций повышения качества на высоких разрешениях карты nVidia по-прежнему не могут угнаться за ATi. Впрочем, от HL2 мы ничего другого и не ждали.

Заключение

Карты ATi нас впечатлили. Новый уровень эффективности графической архитектуры существенно продвигает вперёд графический рынок. Значения энергопотребления весьма высоки, но мы всё же имеем дело с элитными графическими решениями, которые предназначены для тех пользователей, кому подавай всё самое лучшее. Со стробированием тактовой частоты и другими функциями экономии энергопотребления, а также с тепловым пакетом 25 Вт, карта X1300 выглядит весьма привлекательно для тех пользователей, кому нужна просто полная поддержка Vista, приемлемая игровая производительность и поддержка AVIVO.

Как мы уже отмечали раньше, nVidia прекрасно справилась со своевременным выпуском карт Go 6800 Ultra, 7800 GTX и совсем недавно – Go 7800 GTX. Все три карты были доступны в больших количествах уже на момент их объявления. Мы думали, что с месячными задержками, встречавшимися ранее, давно покончено. Как мы думаем, наличие товара в магазинах на момент объявления должно стать стандартом – и ATi в этом отношении несколько хромает.

Хорошая “железка” и драйверы – это замечательно, но какой в них смысл, если товар нельзя купить в магазине? Будем надеяться, что ATi выучит уроки выпуска CrossFire и X1000 и в будущем всё же будет соблюдать даты выхода продуктов.

Теперь уже, наверное, следует забыть об утверждении, гласящем, что чем больше конвейеров, тем лучше. Но лишь тогда, когда в продаже появятся обещанные карты X1800XT. Ведь 5 ноября – это 5 ноября.