От трассировки лучей в видеоиграх никуда не деться, и это факт. В 2018 году инициатива Nvidia наделить графические процессоры Turing блоками, отвечающими за ускорение трассировки лучей, была встречена достаточно прохладно. Что неудивительно, ведь оценить продвинутые графические эффекты можно было только в Battlefield V. Спустя два года перечень игр был значительно расширен, а поддержкой Ray Tracing ныне могут похвастаться графические адаптеры AMD Radeon и даже игровые консоли.
Этой осенью два крупнейших разработчика GPU выпустили новые поколения игровых видеокарт. Nvidia вывела на рынок линейку GeForce RTX 3000 на базе 8-нм ядер с архитектурой Ampere, ну а компания AMD ответила на неё релизом троицы графических карт Radeon RX 6000. Их основой послужил 7-нм графический чип Navi 21, также известный как «большой Navi». Об этих и других новинках 2020 года из сферы дискретной графики, в том числе GPU Intel, мы расскажем в данном материале.
Гонка на опережение
В рамках январской выставки CES 2020 состоялась презентация видеокарты Radeon RX 5600 XT. Эта модель позиционируется компанией AMD в качестве продукта для «ультимативного 1080p-гейминга» и, грубо говоря, представляет собой урезанную версию Radeon RX 5700 с рекомендованной ценой 279 долларов. Главное отличие новинки заключается в 192-разрядной шине памяти вместо 256-битной и, как следствие, меньшем объёме видеобуфера — 6 Гбайт. В остальном эти видеокарты практически неотличимы и зачастую используют одну и туже комбинацию печатной платы и системы охлаждения. С нашим обзором можно ознакомиться по ссылке.
Внимание привлёк как сам анонс Radeon RX 5600 XT, так и реакция Nvidia на него. Уже на следующий день появилась информация, что в качестве ответа на новинку AMD «зелёные» планируют снизить рекомендованную цену GeForce RTX 2060. Так и произошло. В середине января младший представитель семейства GeForce RTX официально подешевел до 299 долларов. Вместе с этим часть карт GeForce RTX 2060 в исполнении AIB-партнёров Nvidia была переведена на урезанный кристалл TU104, отбраковку GPU для старших моделей.
На этом спарринг двух разработчиков видеоядер не закончился. Сразу после снижения цены GeForce RTX 2060 компания AMD разрешила своим партнёрам эксперименты с заводским разгоном Radeon RX 5600 XT. Вендоры принялись в спешке выпускать новые прошивки VGA-UEFI, увеличивающие производительность видеокарты на 10–11%. Это случилось за считанные дни до начала продаж Radeon RX 5600 XT, и первые партии 3D-ускорителей уже были отгружены в розничные сети. Их владельцам предлагалось самостоятельно обновить прошивку, загрузив её с официального сайта производителя.
Третий игрок на рынке GPU. Ну почти
Ещё в 2018 году корпорация Intel объявила о планах выйти на рынок дискретных графических адаптеров, составив конкуренцию AMD и Nvidia. Незадолго до этого процессорный гигант переманил к себе множество специалистов из области GPU-строения, а новообразованное подразделение возглавил бывший руководитель Radeon Technologies Group Раджа Кодури. В опубликованном тизере демонстрировалась карта расширения для настольных ПК, однако в ходе работы Intel пришлось поубавить амбиции.
Начиная с января Intel всяческим подогревала интерес к графическому процессору с незамысловатым названием Discrete Graphics 1, первому носителю архитектуры Xe. Этот GPU не стал чем-то выдающимся на фоне решений AMD и Nvidia, впрочем, в своей нише чувствует себя достаточно уверенно. Первым устройством на его базе стал ноутбучный 3D-ускоритель Iris Xe Max.
По характеристикам этот графический адаптер близок к iGPU процессоров Tiger Lake. Все отличия сводятся к выросшим рабочим частотами и 4-гигабайтному видеобуферу LPDDR4-4266 со 128-разрядной шиной. С другой стороны, в бенчмарках Iris Xe Max показал себя достойным соперником мобильных видеоадаптеров начального уровня вроде Nvidia GeForce MX350. На большее пока рассчитывать не приходится. Графический процессор Intel DG1 также послужил основой 3D-ускорителя для серверов H3C XG310, использующего сразу четыре таких GPU.
Мобильный сегмент
Если в настольном сегменте AMD ещё может предложить соперников для видеокарт GeForce, то в сфере ноутбучного гейминга правит бал Nvidia. В апреле команда Дженсена Хуанга дополнила и без того богатый ассортимент мобильных 3D-ускорителей решениями GeForce RTX 2070/2080 Super. Эти видеоадаптеры предлагают на ~10% большую производительность, чем вышедшие в прошлом году устройства, и нашли применение в целом множестве ноутбуков на базе процессоров Intel Core 10-го поколения.
Тем временем AMD пыталась укрепиться в данном сегменте с помощью графических адаптеров Radeon RX 5000M. Ещё в январе было объявлено, что к выпущенному осенью Radeon RX 5500M примкнут модели Radeon RX 5600M и RX 5700M. Первый 3D-ускоритель был взят на вооружение несколькими производителями игровых лэптопов, например, MSI и Dell, а вот релиз флагмана состоялся только на бумаге. Судя по всему, AMD решила не тратить время и ресурсы на его выпуск, учитывая, что до выхода GPU следующего поколения остаются считанные месяцы.
GeForce RTX 3000
Осень порадовала геймеров и ПК-энтузиастов новыми видеокартами, причём на этот раз продукты high-end уровня смогла предложить не только Nvidia, но и AMD. Первого сентября команда «зелёных» во главе с Дженсеном Хуангом провела анонс графических адаптеров GeForce RTX 3000. В их основу положены GPU с микроархитектурой Ampere, ранее опробованной на ускорителе вычислений A100. Впрочем, для игровых видеокарт структура потоковых мультипроцессоров (Streaming Multiprocessors) была серьёзно переработана.
Графический чип Nvidia GA102, послуживший сердцем видеокарт GeForce RTX 3090 и RTX 3080, физически содержит 10752 вычислительных блока FP32 (ядра CUDA) и насчитывает 28,3 млрд транзисторов, что является рекордом для GPU потребительского уровня. Обращаем внимание, что речь идёт о максимальной конфигурации, при этом в конечных устройствах Nvidia использует урезанные варианты кристалла.
К главным особенностям игровых GPU Ampere также относятся тензорные и RT-ядра нового поколения, обеспечившие прирост быстродействия в задачах, связанных с машинным обучением и трассировкой лучей. Для выпуска графических процессоров задействована 8-нм технология Samsung.
Отличительной чертой GeForce RTX 3080/3090 является видеобуфер на базе микросхем GDDR6X. Этот вид памяти производится компанией Micron Technology и обладает эффективной частотой в районе 19–19,5 ГГц. Nvidia оснастила GeForce RTX 3090 24-гигабайтным видеобуфером с пропускной способностью 936 Гбайт/с, тогда как GeForce RTX 3080 довольствуется 10 ГБ памяти GDDR6X при 760 Гбайт/с.
Графический процессор Nvidia GA102 в составе GeForce RTX 3090
Для GeForce RTX 3070 и RTX 3060 Ti, рыночный дебют которых состоялся в ноябре-декабре, чипмейкер подготовил ядро GA104. Как и «старший брат», оно выпускается на мощностях Samsung по 8-нм нормам, но при этом содержит 17 млрд транзисторов при 6144 ядрах CUDA. В этих картах Nvidia решила ограничиться менее скоростной памятью GDDR6, которой набран 8-гигабайтный видеобуфер с пропускной способностью 512 Гбайт/с.
Во втором поколении видеокарт GeForce RTX «зелёные» удивили не только рекордным числом CUDA-ядер, но и незаурядным дизайном моделей Founders Edition. Для GeForce RTX 3080/3090 чипмейкер разработал воздушный кулер с вентиляторами на противоположных сторонах. Также стоит упомянуть 12-контактный разъём дополнительного питания, которым оснащены все карты Founders Edition. Как утверждает Nvidia, благодаря ему инженеры компании смогли освободить место на PCB, сделав её компактнее, и оптимизировать систему питания графических адаптеров.
Игровое быстродействие видеокарт GeForce RTX 3000 оказалась на высоте. Среднее превосходство флагманской GeForce RTX 3090 над GeForce RTX 2080 Ti приближается к 50%, но и рекомендованная цена у неё в полтора раза выше: $1499 против $999. С другой стороны, 24-гигабайтный видеобуфер делает её преемницей Titan RTX ($2499), да и производительность у неё заметно выше.
Более рациональной покупкой станет GeForce RTX 3080. Она предлагает на треть большую производительность, чем флагман прошлого поколения, при цене от 699 долларов. В то же время GeForce RTX 3070 оказалась эквивалентом GeForce RTX 2080 Ti за полцены ($499), а GeForce RTX 3060 Ti ($399) стала полноценной заменой GeForce RTX 2080 Super ($699). Пожалуй, единственным недостатком видеокарт Nvidia Ampere можно назвать ужасную доступность и, как следствие, в полтора-два раза выросшие розничные цены.
Большой Navi
В архитектуре RDNA, дебютировавшей с видеокартами Radeon RX 5000-й серии, компании AMD удалось воплотить Zen из мира 3D-ускорителей. Если графические процессоры Navi 1-го поколения ещё не могли навязать борьбу Nvidia во всех сегментах, то с ядрами Navi 2X «красные» совершили триумфальное возвращение в high-end сегмент игровых видеокарт. Грубо говоря, микроархитектура RDNA 2 повторила прошлогодний успех Zen 2 на процессорном рынке.
Флагманским GPU на основе архитектуры RDNA 2-го поколения стал AMD Navi 21, также известный как «большой Navi». Он выпускается на мощностях TSMC по 7-нм технологии и насчитывает 26,8 млрд транзисторов против 10,3 млрд у прошлогоднего Navi 10. Более чем 2,5-кратный рост по числу элементов объясняется не только вдвое большим числом потоковых процессоров (5120 против 2560 единиц), но и появлением блоков Ray Accelerators, отвечающих за аппаратное ускорение трассировки лучей. Не стоит забывать и о 128 МБ кэш-памяти третьего уровня с маркетинговым названием Infinity Cache, которые тоже расходуют транзисторный бюджет.
Кристалл AMD Navi 21 нашёл применение сразу в трёх видеокартах. Полноценной версией кристалла оснащена флагманская Radeon RX 6900 XT, урезанный до 4608 шейдерных ALU вариант используется в Radeon RX 6800 XT, а Radeon RX 6800 довольствуется конфигурацией с 3840 потоковыми процессорами. Во всех случаях видеобуфер представлен 16 гигабайтами GDDR6 с пропускной способностью 512 Гбайт/с, что выделяет новинки AMD на фоне 8- и 10-гигабайтных решений Nvidia.
Как и Nvidia, AMD уделила много внимания системе охлаждения эталонных модификаций. Чипмейкер отказался от ненавистной многим штатной «турбины» в пользу кулера с тремя 80-мм вентиляторами. По конструкции он напоминает СО видеокарты Radeon VII, в частности, применена испарительная камера, а на графический процессор нанесён графитовый термоинтерфейс. По температурно-шумовым характеристикам эталонные решения не уступают многим нереференсным моделям.
В играх без трассировки лучей производительность видеокарт Radeon RX 6000 полностью соответствует рекомендованной стоимости. К примеру, Radeon RX 6800 ощутимо быстрее GeForce RTX 3070, но при этом оценивается на $80 дороже. Модель Radeon RX 6800 XT уступает GeForce RTX 3080 считанные проценты fps, зато в эталонном исполнении обойдётся на $50 дешевле, а флагманская Radeon RX 6900 XT с заявленной ценой в 999 долларов США расположилась между GeForce RTX 3080 и RTX 3090.
Эталонная печатная плата AMD Radeon RX 6800 XT
Слабым местом 3D-ускорителей AMD Navi 21 является трассировка лучей. Здесь Radeon Technologies Group смогла догнать GeForce RTX 2080 Ti, выпущенную более двух лет назад. С другой стороны, даже такой результат не даёт поставить крест на эффектах с трассировкой лучей, только вот для комфортной частоты кадров придётся ограничиться разрешением WQHD (2560x1440 пикселей).
Старшие видеокарты Radeon RX 6000 постигла та же беда, что и GeForce RTX 3000. Если 3D-ускорители Nvidia Ampere доступны в магазинах по завышенной цене, то графические адаптеры AMD Navi 21 даже не появлялись на многих крупных площадках. По большей части, релиз Radeon RX 6000 состоялся только на бумаге. Остаётся надеяться, что компания решит проблемы с поставками в первых месяцах следующего года.
Обзор главных событий 2020 года. Процессоры и платформы
Обзор главных событий 2020 года. Консоли, память и новые тенденции