ATI Radeon HD5870 – neukroćena zvijer

Glavni ciljevi dizajniranja novog grafičkog procesora kodnog imena Cypress su bili potpuna hardverska i softverska integracija DX11 podrške prije samog pojavljivanja API-a na tržištu, zatim maksimiziranje performansi pod DX9, 10 i 10.1 API-ima, puna hardverska implementacija OpenCL1.0 i DirectCompute11 API-a, dvostruki porast snage u odnosu na prethodnu seriju, te uvođenje Eyefinity tehnogije kao i poboljšanje kvalitete prikaza. Nova TeraScale 2 arhitektura tako donosi preko 2 TeraFLOPS-a procesorske snage (2.7 u slučaju HD5870 modela). Prelazak na niži, 40nm proizvodni proces znači kako je sada na nešto veću površinu bilo moguće "strpati" više nego duplo veći broj tranzistora nego kod prethodne serije. RV770 je imao površinu od 263mm², a u slučaju RV870 je ona 27% veća - 334mm². U tih 334mm² smješteno je 2.15 milijarde tranzistora što je povećanje od 125% (RV770 ih je imao 956 milijuna). To znači kako sada RV870 ima 20 SIMD (Single Instruction, Multiple Data) jezgri od kojih svaka ima 16 thread procesora koji se pak svaki sastoji od 5 stream jezgri. Ukupno je to 1600 stream jezgri (shadera) što je duplo više od RV770 čipa i čak pet puta više od RV670. Teksturnih jedinica je sada 80 (4 po SIMD jezgri). Propusnost tekstura je sada na 68 milijardi bilinearno filtriranih teksela po sekundi, te do 272 milijardi 32-bitnih dohvata u sekundi. I priručna memorija je doživjela promjene, L2 je udvostručen na 128kb po memorijskom kontroleru, L1 priručna memorija ima do propusnost od 1TB/s, a komunikacija između L1 i L2 se odvija brzinom od 435GB/s. Memorijsko sučelje i dalje podržava GDDR5 memoriju te sada nudi maksimalni bandwidth od 153GB/s (115GB/s kod RV770). AntiAliasing Resolve je povećan sa 64 na 128, a Z/Stencil sa 64 na 128. Poboljšano je i dinamičko upravljanje snagom, koje spušta potrošnju kartice u stanju mirovanja na svega 27W, dok pri maksimalnom optrećenju potrođnja ne bi smjela prelaziti 188W (povećanje od 17% u odnosu na prethodnika). Tu je i hardverska detekcija temperature napojnih regulatora kako bi se izbjeglo pregrijavanje. Dodana je i ULPS (Ultra Low Power State) funkcija za multi-GPU konfiguracije.

Grafička jezgra ima dvostruki rasterizator i novu teselacijsku jedinicu šeste generacije. Ona je programabilna preko DX11 Hulla i Domain Shadera, ubačen je novi algoritam za smanjenje artefakata, a poboljšane su performanse za konstantno ažuriranje buffera. Ubrzana je i Geometry Shading funkcija, a i OpenGL podrška je doživjela izmjene (12-bitna subpiksel preciznost i poboljšano renderiranje linija).

Thread procesori imaju 2.7 TeraFLOPS-a jednostruku i 544 GigaFLOPS-a dvsotruku preciznost. Svaki od njih uključuje četiri stream jezgre i jednu stream jezgru specijalne namjene, zatim jedinicu za grananje i registre opće namjene. Dizajn donosi i povećanu inter-procesnu komunikaciju kroz niz poboljšanja. Filtriranje tekstura je također doživjelo promjene, pa je tako Anisotropic algoritam nov, i sada (kao na Nvidiji) nije ovisan o kutu gledanja (invarijantan je) te nema pada performansi u odnosu na filter iz prethodne generacije. Poboljšan je i LOD (level of detail) menadžment za višu kvalitetu. Render back-endovi (ROP) su također izmjenjeni. Teksturne jedinice sada mogu čitati kompresirane AntiAliasing buffere boje, a poboljšane su i CFAA performanse. Uzorkovanje sjenčanja je povećano, kao i MRT (Multiple Render Targets, renderiranje više neovisnih slika u jednom prolazu) performanse. Tu je i Supersample AA koji je efikasnije implementiran a djeluje na shadere, teksture i rubove poligona, te bez problema radi sa CFAA.

I memorijsko sučelje je doživjelo određene promjene. Okolina memorijskog kontrolera je optimizirana, a dodan je EDC (Error Detection Code), koji vrši CRC provjere na transferima podataka (poboljšana pouzdanost na višim taktovima). GDDR5 je u mogućnosti doseći brzine od 5Gbps, a poboljšanjima je omogućeno i brže mijenjanje napona i takta bez zastoja.

Sa strane Stream Computinga bitna je za napomenuti puna hadrverska implementacija DirectCompute 11 i OpenCL 1.0 API-a, te usuglašenost sa IEEE754-2008 standardom za računanje sa pomičnim zarezom. Novost je i Memory Export Buffer koji spaja memorijske zapise te razmješta do 64 32-bitnih vrijednosti po taktu. Dodane su i neke funkcionalnosti iznad OpenCL 1.0, kao što su 32-bitne Atomic operacije, fleksibilno dijeljenje 32KB lokalnih podataka, dijeljenje 64KB globalnih podataka, globalna sinkronizacija kao i Pridodani/Potrošeni bufferi.

Velika novost je i ATI Eyefinity tehnologija koja omogućava spajanje do 6 30" monitora maksimalne rezolucije 7680x3200 ili masivnih 24.6 Megapiksela. Ovo je postignuto korištenjem fleksibilne arhitkture koja podržava do šest 10-bitnih cjevovoda za monitore. Kombinacije koje se mogu koristiti su praktički beskrajne, a neke od njih je moguće vidjeti i na slici iznad. Po jednom GPU-u je moguće postaviti šest DisplayPort izlaza, a AMD će u doglednoj budućnosti izbaciti i HD5870 Eyefinity⁶ Edition verziju kartice sa 6 DisplayPortova. Ukoliko se pitate da li je HD5870 dovoljno moćna da zavrti igru u 7680x3200, odgovor je da. AMD je to demonstrirao na primjeru WOW-a koji se na toj rezoluciji vrtio u pristojnih 80-tak FPS-a, no dok sami ne isprobamo nećemo im baš vjerovati :) Samsung će kao AMD-ov partner predstaviti 23" monitor rezolucije 1920x1080 koji ima ultra tanke stranice razvijen specijalno za Eyefinity.

Dizajn HD5870 kartice se razlikuje od svega od sada viđenog od strane AMD-a, a ponekim detaljima su uspjeli napraviti ovu karticu i zanimljivom. Kada ju usporedimo sa HD4870X2 i GTX285 vidimo kako im se približila u dimenzijama, a čak i nadmašila. Velika je to razlika u odnosu na prethodnu generaciju i baš nas zanima kako će izgledati X2 model kada jednom izađe.

GPU kao što vidimo kuca na 850MHz, a 1024MB GDDR5 memorije na 1200MHz (4.8Gbps). U stanju mirovanja ovi taktovi se spuštaju na 150MHz za GPU, te 300MHz za memoriju koja se smanjenjem signalinga predacuje u GDDR3 način rada. Kao što GPU-Z kaže teoretski maksimalni Pixel Fillrate je 27.2 GPiksela/s, dok je Fillrate tekstura 68 GTexela/s. Memorijsko sučelje je 256-bitno baš kao i na prethodnom modelu, a propusnost je 153.6GB/s.

Kao što smo rekli, karticu "krasi" nekoliko dizajnerskih detalja koji razbijaju monotonost crnog oklopa u koji je smještena. Vjerujemo kako ćemo ubrzo ugledati i neke nove dizajne hladnjaka kod pojedinih vendora. Sučelje za komunikaciju sa matičnom pločom je naravno PCIe x16 standarda 2.0, a i podrška za CrossFireX je tu. Korištenje ove kartice u CF-u će vjerojatno biti zanimljivo tek entuzijsatima dubljeg džepa koji si mogu priuštiti igranje na npr. 6 30" monitora. Kada je riječ o naponskim potrebama, njih osim preko 75W PCIe sučelja zadovoljavaju i dva 6-pinska PCIe power konektora. Vršna potrošnja je kao što smo vidjeli nešto viša nego na prethodnoj generaciji što je i očekivano za masivniji RV870 čip.

S obzirom da kartica nije naša, i nakon nas je trebala otići u još nekoliko redakcija nismo ju otvarali. Učiniti ćemo to prvom prilikom jer vjerujemo kako sve zanima konstrukcija hladnjaka i layout komponenata na PCB-u. Ova tvornička izvedba ima četiri izlazna konektora - dva DVI-I, jedan HDMI i jedan DisplayPort. Mogućnosti spajanja više monitora su dakle velike a niti to nažalost zbog kratkoće vremena nismo uspjeli isprobati. Poboljšanja video mogućnosti nove kartice uključuju i UVD2 koji donosi hardversko ubrzanje dekodiranja dvostrukog 1080p HD videa, zatim Video Gammu (neovisnu o Windows desktopu), svjetliju bijelu boju (Blue Strech procesing), te dinamički video opseg (kontrola nivoa crne i bijele poje tijekom reprodukcije). Kartica donosi i podršku za HDMI 1.3a (Dolby TrueHD& DTS-HD Master Audio), punu podršku za Blu-Ray audio formate (Dolby TrueHD, DTS-HD Master Audio, AC-3 i DTS) te 8 kanalni 192kHz / 24-bitni audio.

AntiAliasing

Primjere načina rada antialiasinga vam pokazujemo na slikama uzetima iz WOW-a. Na prve dvije slike možete vidjeti scenu bez AA filtriranja i sa 2xAA na HD5870 kartici. Na druge dvije je usporedba 4x AA sa HD5870 i 4xAA sa HD4870X2, dok su zadnje dvije u 8x AA modu. Kao što možemo primjetiti razlike između 2x i 4x su primjetne tek ukoliko se dobro zagledamo u scenu, dok prilikom 8x stvarno treba povećalom tražiti razlike. Ukoliko pogledamo razlike između HD5870 i HD4870X2 one i nisu velike. Biti će zanimljivo vidjeti u testovima kolika je razlika u padu performansi kod nove i kod stare arhitekture.

 

Anisotropic

Aniostropic filtering je kao što smo napisali doživio određene promjene. Baš kao i kod Nvidije on je sada invarijantan, tj. neovisan o kutu gledanja. Ovo bi trebalo donijeti poboljšanja a kolika su pogledajte i sami na ovim primjerima. Prve dvije slike su filtrirane na HD4890 i HD5870 karticama sa 16x postavkama. Druge dvije su primjeri Anisotropica na Nvidijinim karticama u High Quality i Quality postavkama. I baš kao što vidimo, nova generacija kartica donosi znatno poboljšanje. Kod Nvidije je uvijek poželjno odabrati HQ postavke (prva slika) koje nisu defaultne u driverima.

3DMark Vantage
GPU
Radeon HD5870 7859    Radeon HD4870X2 7222    GeForce GTX285 5816    Radeon HD4890 4443      0 20 00 40 00 60 00 80 00

Neizbježna sintetika nam govori kako je HD5870 vrlo brz i kako nadmašuje HD4870X2 model. Ipak do sada smo naučili kako 3DMarku ne treba previše vjerovati i pravu istinu će reći ostatak testova.

Call of Duty 4
1680x1050 (4xAA, 16xAF)
Radeon HD4870X2 135    Radeon HD5870 110    GeForce GTX285 95    Radeon HD4890 78      0 3 5 7 0 1 05 14 0
1920x1200 (4xAA, 16xAF)
Radeon HD4870X2 119    Radeon HD5870 94    GeForce GTX285 81    Radeon HD4890 68      0 3 0 6 0 9 0 12 0
1680x1050 (8xAA, 16xAF)
Radeon HD4870X2 125    Radeon HD5870 106    GeForce GTX285 90      0 6 5 13 0
1920x1200 (8xAA, 16xAF)
Radeon HD4870X2 106    Radeon HD5870 91    GeForce GTX285 77      0 5 5 11 0

Izvrsni COD4 je još uvijek naš favorit po igrivosti i optimiziranosti a nije nikakvo čudo kako je HD4870X2 ovdje nadmoćna. HD5870 u je prosjeku 40-tak % brža od HD4890 što nikako nije loše. I GTX285 tu malo više zaostaje. Baš kao što je AMD obećao, pad performansi kada prelazimo sa 4xAA na 8xAA nije velik. Dok je kod HD4870X2 modela pad oko 12%, kod HD5870 je samo 3%.

 

Crysis Warhead
1680x1050 (4xAA, 16xAF)
Radeon HD4870X2 38    GeForce GTX285 36    Radeon HD5870 35    Radeon HD4890 28      0 1 0 2 0 3 0 4 0
1920x1200 (4xAA, 16xAF)
Radeon HD5870 35    Radeon HD4870X2 34    GeForce GTX285 32    Radeon HD4890 25      0 1 0 2 0 3 0 4 0
1680x1050 (8xAA, 16xAF)
Radeon HD4870X2 37    GeForce GTX285 36    Radeon HD5870 34      0 1 0 2 0 3 0 4 0
1920x1200 (8xAA, 16xAF)
Radeon HD4870X2 32    Radeon HD5870 31    GeForce GTX285 31      0 1 0 2 0 3 0 4 0

U Warheadu je situacija ponešto drugačija, i tu su rezultati šaroliki. Pri 4xAA na nižoj rezoluciji je u vodstvu HD4870X2 dok viša rezolucija bolje odgovara HD5870 modelu, odnosno on ne osjeća porast rezolucije od oko 0.6 megapiksela. Kada prijeđemo na 8xAA način rada tu HD5870 gubi poziciju i bori se sa GTX285 karticom. Pad u performansama sa većom vrijednosti AA filtera je i ovdje zanemariv kod HD5870 serije. HD4890 zaostaje oko 30% u prosjeku, s tim da je veća razlika na višoj rezoluciji.

Unreal Tournament 3
1680x1050 (4xAA, 16xAF)
Radeon HD4870X2 149    Radeon HD5870 118    GeForce GTX285 115    Radeon HD4890 92      0 5 0 1 00 15 0
1920x1200 (4xAA, 16xAF)
Radeon HD4870X2 130    Radeon HD5870 99    GeForce GTX285 93    Radeon HD4890 76      0 3 5 7 0 1 05 14 0
1680x1050 (8xAA, 16xAF)
Radeon HD4870X2 143    Radeon HD5870 113    GeForce GTX285 112      0 5 0 1 00 15 0
1920x1200 (8xAA, 16xAF)
Radeon HD4870X2 121    Radeon HD5870 95    GeForce GTX285 92      0 2 5 5 0 7 5 1 00 12 5

Stariji UT3, baš kao i COD4 veliku prednost daje HD4870X2 modelu. HD5870 u svim situacijama ostaje iznad GTX285 kartice, a i ovdje porast AA ne donosi veliki "performance hit". HD4890 zaostaje oko 30%.

 

World in Conflict
1680x1050 (4xAA, 16xAF)
Radeon HD4870X2 60    Radeon HD5870 57    GeForce GTX285 52    Radeon HD4890 41      0 2 0 4 0 6 0
1920x1200 (4xAA, 16xAF)
Radeon HD4870X2 56    Radeon HD5870 50    GeForce GTX285 46    Radeon HD4890 39      0 2 0 4 0 6 0
1680x1050 (8xAA, 16xAF)
Radeon HD4870X2 58    Radeon HD5870 55    GeForce GTX285 49      0 2 0 4 0 6 0
1920x1200 (8xAA, 16xAF)
Radeon HD4870X2 54    Radeon HD5870 50    GeForce GTX285 43      0 2 0 4 0 6 0

HD4870X2 ponovno u prednosti kod ovoga naslova, a HD5870 drži letvicu iznad GTX285 kartice. HD4890 u prosjeku zaostaje oko 35%.

WOW WotLK
1680x1050 (4xAA, 16xAF)
Radeon HD5870 67    GeForce GTX285 66    Radeon HD4870X2 61    Radeon HD4890 54      0 3 5 7 0
1920x1200 (4xAA, 16xAF)
Radeon HD5870 65    GeForce GTX285 63    Radeon HD4870X2 59    Radeon HD4890 50      0 3 5 7 0
1680x1050 (8xAA, 16xAF)
Radeon HD5870 65    Radeon HD4870X2 58    GeForce GTX285 58      0 3 5 7 0
1920x1200 (8xAA, 16xAF)
Radeon HD5870 62    Radeon HD4870X2 57    GeForce GTX285 53      0 3 5 7 0

Popularni WOW obožava novu karticu i ona vodi u svim testovima. AntiAliasing performance hit je ponovno vrlo mali. Uz ovu karticu stvarno treba veći monitor od 24". HD4890 zaostaje već sada standardnih 30-tak %.

Potrošnja
Idle (W)
Radeon HD5870 115    GeForce GTX285 131    Radeon HD4890 170    Radeon HD4870X2 188      0 5 0 1 00 1 50 20 0
Load (W)
Radeon HD4890 286    Radeon HD5870 318    GeForce GTX285 330    Radeon HD4870X2 510      0 1 30 2 60 3 90 52 0

Zbog naprednije PowerPlay tehnologije potrošnja bez opterećenja je stvarno mizerna. AMD je napravio odličan posao i po tom pitanju dostigao Nvidiju. Pod opterećenjem je potrošnja očekivano viša nego kod prethodne serije.

Temperature
Idle (°C)
Radeon HD5870 40    GeForce GTX285 53    Radeon HD4890 55    Radeon HD4870X2 66      0 3 5 7 0
Load (°C)
Radeon HD4890 81    Radeon HD5870 85    Radeon HD4870X2 91    GeForce GTX285 92      0 2 5 5 0 7 5 10 0

 

Iz sada već poznatih razloga zagrijavanje u Idleu je smanjeno. Pri maksimalnom opterećenju HD5870 je nešto toplija od HD4870. Ipak, i turbinski ventilator je nešto tiši. U Idleu je nečujan, dok pri opterećenju buka naraste no nije nepodnošljiva.

Zaključak

Igra se stvarno promijenila. AMD je prokušanim receptom poduplavanja stvorio vrlo moćnu karticu. Kao što smo vidjeli iz testova teško ju je usporiti a rezolucija od 1920x1200 joj i nije pravi izazov. Iako su performanse u većini slučajeva niže nego kod HD4870X2 modela, vjerujemo kako bi se situacija promijenila kada bi letvicu podigli na 2560x1600. Performanse su dakle odlične, popravili su Anisotropic filtering, pad performansi kod korištenja višeg AA je minimalan, riješili su problem zagrijavanja i potrošnje u stanju mirovanja, kao šlag na kraju tu je i Eyefinity i s pravom se pitamo ima li ova kartica mana? Naravno da ima, potrošnja električne energije je opet otišla gore, dimenzije probijaju sve granice (kod single-chip kartica), nije puno brža od GTX285 no nekako smo sve to spremni zaboraviti. AMD je demonstrirao moć, pokazali su Nvidiji kako misle ozbiljno, vrlo ozbiljno. Sada to samo treba kapitalizirati. Uskoro stižu Windowsi 7, u najavi je nekoliko DX11 igara koje bi trebale donijeti eye-candy grafiku (S.T.A.L.K.E.R.:Call of Pripyat, DiRT2, Lord of the RingsOnline, Aliens vs. Predator itd.), a starije naslove možemo igrati na rezolucijama i do 7680x3200. I sve to za oko 400USD.

Mi sa konvencionalnim metodama i nedostatkom vremena nismo uspjeli ukrotiti ovu zvijer, ona zahtjeva puno više megapixela kako bi se barem malo oznojila. Čim nabavimo naš primjerak pokušati ćemo ju ponovno napasti svime što imamo u nadi da će barem malo pokleknuti. Također sa nestrpljenjem očekujemo prve DX11 naslove, kada ćemo saznati njene prave vrijednosti. Sjećamo se koliko je muke bilo sa prvim DX10 hardverom i igrama a nekako vjerujemo (ili se ipak samo nadamo) da tako neće biti i ovaj puta.

Ukoliko se pitate što je sljedeće za očekivati od AMD-a, to je prvenstveno HD5850 model koji će imati 1440 stream procesora, kucati na 725MHz i imati snagu od 2.09TeraFLOPS-a. 1GB memorije će kucati na 1000MHz (4Gbps), a maksimalna potrošnja će iznositi 170W. Ovaj model će podržavati mksimalno 3 monitora rezolucije 2560x1600. Sve to će dolaziti sa cijenom od oko 300USD. Zatim dolazi već spomenuta HD5870 Eyefinity⁶ Edition kartica sa šest DisplayPortova. Do kraja ove godine ćemo vidjeti i "Hemlock", odnosno "Juniper" izvedbe Cypressa, a početkom iduće i "Redwood" te "Cedar" izvedbe "Junipera". Ukoliko ste zbunjeni svim ovim nazivaima, pojasniti ćemo ih. Hemlock je kodno ime za HD5870X2 karticu, Juniper za nasljednika mainstream HD47xx kartica (HD5770 i HD5750), dok su Redwood i Cedar (RV830 i RV810) namijenjeni nižem mainstreamu i entry-level dijelu tržišta. Odgovor Nvidije se čeka a jedno je sigurno, pred nama je vrlo zanimljiva kasna jesen i zima.

Conclusion

Game has really changed. AMD took a well known road, and simply doubled everything to make a powerful single-chip card. Our tests have shown that 24" screen is not enough to slow down this card. Although its performance is lower than HD4870X2, we believe that situation would be different on 30" screen. So, with great performance, fixed Anisotropic, minimal performance drop when using 8x AA, tweaked Power Play and Eyefinity, one wonders does this card have any faults. Of course it does, energy consumption in peak has once more gone up, dimensions also (it is a beast for a single-chip card), performance are not significantly better than with GTX285, but somehow we are ready to put all that aside. AMD has demonstrated power; they showed Nvidia that they mean business. All they have to do now is capitalize it. With soon to be announced Windows 7, a nice bunch of upcoming DX11 games, (S.T.A.L.K.E.R.:Call of Pripyat, DiRT2, Lord of the RingsOnline, Aliens vs. Predator etc.), and playing older ones in up to 7680x3200 resolution they just might pull it off. And all that for 400USD.

With our conventional methods, and lack of time haven’t been able to chasten this beast, it needs a lot more megapixels to break a sweat. As soon as we get out own sample, we will hit it with everything we got, and hope to bring it to its knees. Also, we are anxious to see first DX11 games to see it cope on its natural territory. We hope it will be a lot less messy this time (remember the first DX10 games?)

So, what’s next from AMD? First up is HD5850 model, which will run on 725MHz for the GPU and 1000MHz (4Gbps) for the 1GB memory. Stream processors will drop down to 1440, and power consumption to 170W. HD5850 will support a maximum of 3 30" screens. Price tag? 300USD. Then they will show HD5870 Eyefinity6 Edition with 6 Display Ports. Till the end of the year we will see Hemlock, or HD5870X2, then Juniper (5770, 5750), and its derivates Redwood and Cedar (RV830 and RV810) should come early next year. It will most certainly be an interesting late fall/winter. Nvidia, what are you up to?