Восход Vega. Архитектура и технологические особенности AMD Radeon RX Vega

Характеристики видеокарт Radeon RX Vega

На данный момент процессоры Vega 10 стали основной для трех линеек устройств. Пока представлено две игровые видеокарты — Radeon RX Vega 64 и Radeon RX Vega 56. Старшая модель оперирует всеми вычислительными блоками и предлагает более высокие частоты. При этом выпускается три разновидности данной видеокарты:

• Radeon RX Vega 64 Liquid Cooled Edition — водяное охлаждение, повышенные рабочие частоты;
• Radeon RX Vega 64 Limited Edition — воздушное охлаждение, алюминиевый корпус, подсветка;
• Radeon RX Vega 64 — воздушное охлаждение, пластиковый корпус.

Младшая модель Radeon RX Vega 56 частично урезана по вычислительным блокам и выпускается только с кулером воздушного типа. Также были представлены профессиональные видеокарты Radeon RX Vega 64 Frontier Edition, которые оснащены 16 ГБ памяти. Интересно, что официально была представлена версия Liquid Cooled Edition и для данного устройства, но о какой-то явной разнице в частотных характеристиках в официальных источниках не указано.

Характеристики всех графических решений на базе Vega 10 мы свели в одну таблице. Для наглядности тут же фигурирует Radeon R9 Fury X.

Процессоры Vega 10 стали основной специализированных ускорителей вычислений для нейронных сетей Radeon Instinct MI25. Но это уже совсем другой класс устройств, которые не рассчитаны на работу с графикой и вывод изображения.

Пройдемся кратко по характеристикам всех игровых видеокарт. Но вначале нужно дать комментарии по частотам новинок. Видеоускорители AMD давно работают с плавающей Boost-частотой. Традиционно в спецификациях для них указывается максимально возможное значение. Теперь указываемое значение Boost не максимальная частота, а типичная для игрового режима. То есть при 1645 МГц частота процессора при игровой нагрузке будет близка к этому уровню. Но при легкой нагрузке частота может превышать заявленное значение. Базовое значение частоты достижимы при максимальной нагрузке на GPU. Это ближе к системе обозначений частот у GeForce GTX.

В AMD кардинально подошли к вопросу охлаждения топовой версии Radeon RX Vega 64. Поскольку максимальные частоты сопряжены с крайне высоким тепловыделением, то потенциальный покупатель в любом случае задействует систему водяного охлаждения. Поэтому самая быстрая видеокарта AMD изначально получила СВО, как в свое время Radeon R9 Fury X.

Radeon RX Vega 64 Liquid Cooled Edition выпускается в закрытом корпусе. Все элементы накрыты водоблоком, шланги соединяют его с односекционным радиатором, который обдувается 120-мм вентилятором. Корпус имеет подсветку красного логотипа и квадратного блока-пикселя с буковкой R в углу.

Radeon RX Vega 64 Liquid Cooled Edition работает при самых высоких частотах GPU — базовый уровень 1406 МГц, Boost 1677 МГц. 8 ГБ памяти HBM2 функционируют на тактовой частоте 945 МГц (эффективная DDR-частота 1890 МГц). Качественное охлаждение поддержит низкие температуры и избавит от снижения частот в случае перегрева. То есть данная версия обеспечит максимальную производительность GPU Vega 10. Такой потенциал сочетается с TDP в 345 Вт.

Более простые Radeon RX Vega 64 работают при частотах ядра 1274–1546 МГц с полной конфигурацией вычислительных блоков. Согласно первым обзорам пиковые значения Boost могут достигать 1630 МГц. Частота памяти 945 (1890) МГц. Limited Edition выделяется алюминиевым корпусом и наличием подсвечиваемых элементов (логотип и квадрат).

Обычная видеокарта Radeon RX Vega 64 облачена в пластиковый корпус, других отличий нет. Обе версии охлаждаются воздушным кулером турбинного типа.

Такое охлаждение укладывается в двухслотовый формат. Основанием радиатора является испарительная камера. Нагнетает воздух радиальный вентилятор. Отсутствие крупных разъемов на задней панели освобождает место для дополнительных отверстий и улучшает продуваемость всей конструкции.

Дополнительное питание к Radeon RX Vega 64 подключается через два 8-контактных разъема.

Все решения линейки Radeon RX Vega 64 оперирует полной конфигурацией из 4096 потоковых процессоров и 256 текстурных блоков. В основе Radeon RX Vega 56 урезанная версия GPU с 3584 активными ядрами и 224 текстурными блоками. Базовая частота ядра 1156 МГц и Boost 1471 МГц, согласно обзорам максимальный Boost до 1590 МГц. Частота памяти 800 (1600) МГц. Младшая модель может похвастать умеренным TDP на уровне 210 Вт.

AMD успела показать еще одну видеокарту новой линейки. Это Radeon RX Vega Nano, которая сменит Radeon R9 Nano. Данная видеокарта будет представлена позже, ее характеристики пока неизвестны. Ясно лишь, что это будет самое компактное решение на базе Vega с более низкими частотами и самым низким TDP.

Для Radeon RX Vega 64 Liquid Cooled Edition рекомендованная цена $699. Видеокарта с воздушным охлаждением Limited Edition оценена производителем в $599, а ценник самой простой версии Radeon RX Vega 64 на уровне $499. Стоимость Radeon RX Vega 56 будет $399 и $499 за версию Limited Edition. Сразу после старта реальные цены будут заметно выше. Также в нашей новостной ленте уже была заметка, что видеокарты в простой комплектации были моментально раскуплены, а версии в расширенной комплектации заметно дороже.

На данный момент AMD предлагает несколько наборов с расширенной комплектацией. Radeon Red Pack за $499 базируется на Radeon RX Vega 56, Radeon Black Pack за $599 на базе Radeon RX Vega 64 и Radeon Aqua Pack на базе топовой видеокарты Liquid Cooled Edition при цене $699. Эти наборы предложат две игры (Wolfenstein II: The New Colossus и Prey), дисконт в $100 на покупку платформы на базе процессора Ryzen 7 или дисконт в $200 на монитор Samsung с технологией FreeSync. Чем дороже набор, тем больше дисконт, но все скидки актуальны при единоразовой покупке, когда сразу оформляется заказ на предложенные по акции компоненты. Эти наборы ограничены по времени и действуют только у официальных партнеров. Подробнее тут.

Рабочие режимы и программные настройки Radeon RX Vega

AMD Radeon имеет широкие программные настройки в командном центре AMD Radeon Settings. Они позволят контролировать все программные параметры, связанные с выводом изображения, и ряд технических параметров устройства. Все это является частью стандартного пакета программного обеспечения Crimson ReLive Edition и не требует дополнительных утилит.

Такие настройки помогут достичь оптимального баланса между производительностью и потребляемой мощностью. Пользователь может вручную изменить приоритет между экономичностью и быстродействием. Соответствующий ползунок находится в глобальных настройках Radeon Settings, во вкладке WattMan. Регулировка Performance Profile позволяет выбирать режим экономии, сбалансированный или турбо-режим. Доступны и ручные настройки.

Смена профилей будет влиять на лимит мощности и ограничивать Boost-частоты видеокарты. У видеокарт есть второй BIOS с более экономичными настройками для всех профилей (маленький переключатель на боковой грани платы). Ниже приведена таблица с данными по мощности для каждого из трех основных режимов при двух BIOS. Приведенные значения ниже уровня теплового пакета TDP. Надо понимать, что в данном случае AMD оперирует неким средним уровнем энергопотребления в игровом режиме, а не максимальными значениями.

Общая динамика весьма позитивная. Экономичный режим может заметно снизить общую мощность и тепловыделение, но, конечно, придется мириться с пониженной производительностью. Вот только не все игры требуют максимальной отдачи от Vega, поэтому такая регулировка найдет применение у продвинутого пользователя.

Этим программные возможности регулировки производительности не ограничиваются. В разделе глобальных настроек можно активировать технологию Frame Rate Target Control, которая будет ограничивать верхнюю планку производительности заданным значением частоты кадров. Если вы играете в игру, где Radeon RX Vega выдает 200 fps или боле, но вас вполне устроит 100 fps, то ограничение частоты кадров снизит нагрузку на GPU, уменьшит среднее потребление мощности и нагрев. В итоге вы сохраните комфорт в игре и заодно достигнете меньшего шума системы охлаждения. А поскольку ползунок FRTC позволяет задавать любое значение вплоть до 300 кадров, то можно добиться наиболее оптимального для себя уровня fps.

Технология Radeon Chill является более продвинутым вариантом с динамической регулировкой частоты кадров. Radeon Chill отслеживает активность игрока по количеству действий и нажатий клавиш. При максимальной активности обеспечивается наилучшее быстродействие, при низкой активности лучшее энергосбережение. При этом пользователь может сам задавать минимальную и максимальную границу fps, регулируя параметры Chill Min и Chill Max в настройках. Предварительно нужно лишь активировать Radeon Chill через соответствующий переключатель.

Это может быть удобно для игр с невысокими системными требованиями, где видеокарта будет выдавать излишне высокий fps. На данный момент AMD обеспечивает совместимость Radeon Chill со многими популярными онлайновыми проектами и крупными AAA-тайтлами, сейчас в списке около 40 игр. Оценить преимущества Radeon Chill в сфере энергосбережения можно по следующему слайду, где наглядно отображена экономия при рабочем диапазоне 40–144 fps.

Снижение потребляемой мощности на 50–70% весьма существенно. В нетребовательных играх или при невысоких настройках графики это обеспечит более комфортные температурно-шумовые характеристики.

В разделе глобальных настроек сразу под FRTC есть параметр HBCC Memory Segmet. Он активирует соответствующий режим работы памяти, превращая набортную память в кэш. Ползунок задает размер общего адресного пространства.

Также стоит отметить наличие важной функции ReLive, которая позволяет захватывать видео в играх. Видео обрабатывается «на лету» встроенным декодером и не влияет на игровую производительность. Radeon RX Vega обеспечивает максимальное качество такого видео при 100 Мбит/с. И это единственные решения AMD, которые могут захватывать видео в формате 4K при 60 Гц.

AMD FreeSync 2 и Enhanced Sync

Комфорт в игре определяется не только частотой кадров. Есть еще проблема с синхронизацией обработанных GPU кадров и выводимых кадров на экран. Время каждого кадра в динамической 3D-сцене различается, что плохо согласуется с фиксированным временем вывода кадров у монитора. При fps выше частоты обновления монитора это приводит к появлению так называемых разрывов изображения, когда изображение на экране состоит из кусков разных кадров. С этим призвана бороться вертикальная синхронизация, но данный метод имеет свои недостатки. Алгоритм его работы формирует определенные задержки в ожидании кадра и повторяет предыдущий кадр, если новый не готов. Это увеличивает input lag и снижает отзывчивость на действия игрока. Поэтому появились более прогрессивные методы синхронизации на основе аппаратно-программных решений, которые должны минимизировать все недостатки. Вначале свою технологию G-Sync представила компания NVIDIA, позже AMD представила технологию FreeSync, которая достигла уже второго поколения.

AMD FreeSync изначально базировалась на протоколе Adaptive-Sync, который является частью спецификаций DisplayPort 1.2a. Современные мониторы поддерживают FreeSync и через подключение по порту HDMI. FreeSync динамически адаптирует частоту обновления устройства вывода изображения под частоту кадров. В итоге эта синхронизация не только избавляет от разрывов, но и обеспечивает плавную частоту кадров с низкой латентностью.

Для работы технологии нужен соответствующий монитор с поддержкой AMD FreeSync, выбор которых уже достаточно велик. Динамическая синхронизация FreeSync работает в определенном диапазоне частот, который зависит от характеристик каждого отдельного монитора и типа подключения. Нижний порог включения FreeSync начинается от 35-40 Гц. Мониторы c HDMI поддерживают верхний порог до 120 Гц, при DisplayPort возможно до 240 Гц. Если говорить о мониторах 4K, то большинство их на данный момент поддерживает FreeSync в диапазоне 40–60 Гц, что вполне согласуется с реальными возможностями современных графических ускорителей.

На данный момент уже реализовано второе поколение данной технологии. В AMD FreeSync 2 появилась компенсация низкой частоты кадров LFC (Low Framerate Compensation). Это улучшает плавность переключения при снижении fps ниже порога FreeSync, когда синхронизация отключается. Серьезным нововведением в AMD FreeSync 2 стала поддержка синхронизации для HDR-дисплеев. Новые устройства HDR обеспечивают больший охват цветового пространства и отображают больше тонких полутонов и оттенков. При передаче изображения проводится процесс адаптации изображения одного цветового диапазона к другому. Эта операция tone mapping выполняется вначале GPU, а потом самим монитором. Двойное преобразование увеличивает задержки. FreeSync 2 вносит изменение в работу этого конвейера, осуществляя tone mapping только один раз на уровне игрового движка и GPU, что снижает input lag.

Работа такой синхронизации для HDR-панелей осущестляется через вызов специальных функций FreeSync 2 API и требует монитора с соответствующей сертификацией.

На ПК будут постоянно меняться приложения, которые работают в разном цветовом пространстве. Так, обычные приложения на рабочем столе работают в простом режиме (SDR), а игра или видео могут поддерживать HDR. AMD FreeSync 2 обеспечивает автоматические переключение между режимами, не требуя никакого ручного вмешательства со стороны пользователя.

Технология AMD FreeSync хорошо сочетается с Radeon Chill. При этом лучше задавать диапазон fps Radeon Chill, соответствующий диапазону частот FreeSync-монитора. Такая комбинация обеспечит плавный игровой процесс с минимизацией задержек и снижение нагрева/шума видеокарты. Конечно, все это возможно в тех приложениях, где видеокарта обеспечит достаточную производительность.

AMD внедряет новый метод программной синхронизации. Enhanced Sync обеспечит плавную картинку без разрывов при низкой латентности на обычных мониторах. Это комбинированный метод. Когда частота кадров в игре максимальная, Enhanced Sync не ограничивает производительность, но показывает последний отработанный кадр на каждом интервале отображения, уменьшая задержку ввода без артефактов разрыва кадра, которые бывают при отключенной вертикальной синхронизации. Если частота кадров в игре опускается ниже частоты обновления дисплея, Enhanced Sync динамически отключает синхронизацию, чтобы сохранить низкий инпут-лаг. Такое сочетание обеспечит визуальную целостность картинки и максимальную отзывчивость.

В качестве примера приведем данные исследования AMD, в рамках которого измерялась латентность вывода кадров и реакция на нажатие в разных режимах: при вертикальной синхронизации V-Sync, с Enhanced Sync и без синхронизации. Данные измерения проводились на системе с Radeon RX Vega 64 при помощи специальной высокоскоростной камеры.

Максимальная отзывчивость на действия игрока при отключенной синхронизации, но это сопряжено с разрывами при высокой частоте кадров. V-Sync добавляет серьезную задержку, а Enhanced Sync почти не отличается от оригинального режима без синхронизации. Так что это весьма перспективная технология, которая улучшит игровые впечатления. Но максимально качественную картинку с полной синхронизацией обеспечит только AMD FreeSync.

Первые тестирования демонстрируют, что в плане чистой игровой производительности Radeon RX Vega 64 не является новым лидером рынка, но успешно соперничает с GeForce GTX 1080. И тут есть нюанс, на котором AMD акцентирует особенное внимание. Мониторы FreeSync стоят заметно дешевле моделей G-Sync. При этом Radeon RX Vega 64 обеспечивает достаточную производительность для рабочего диапазона FreeSync даже в высоких разрешениях.

Поэтому, если говорить о цельной игровой платформе, которая включает ПК на базе Radeon RX Vega и специализированный игровой монитор, то комплект от AMD обойдется заметно дешевле сопоставимого комплекта от NVIDIA с GeForce GTX 1080 и монитором G-Sync.

Выводы

Появление GPU Vega стало вершиной развития GCN-архитектуры и плодом серьезных изменений в ней. Процессор Vega 10 является приемником Fiji, но при этом является более сложным устройством. Наряду с улучшениями в графическом конвейере новая архитектура обладает широкими вычислительными возможностями в специализированных задачах, где могут быть востребованы операции над 16-битными и 8-битными данными. Что, в частности, актуально для систем на базе самообучающихся нейронных сетей — перспективное сейчас направление. Также Vega предлагает совершенно новый механизм работы с памятью. Появление контроллера HBCC и поддержка универсальной шины Infinity Fabric говорит о движении в сторону унификации для единой платформы AMD с простой интеграцией GPU и CPU в будущих гибридных устройствах. В целом Vega является сложным устройством с расширенным функционалом, часть возможностей которого, возможно, пока не востребованы. Но это залог на будущее развитие и новый этап в эволюции GPU AMD.

Процессор Vega 10 сохранил идентичную с Fiji конфигурацию вычислительных блоков. Повышение графической производительности связано с улучшением геометрических движков, внедрением тайлового рендеринга и оптимизацией в работе с кэшем. Неплохое ускорение может обеспечить технология Rapid Packed Math, и скоро выйдут игры, которые используют ее при рендеринге. Используется скоростная память HBM2 объемом 8 ГБ. Однако, как было отмечено ранее, NVIDIA уже достигла сопоставимых значений пропускной способности памяти на чипах GDDR5X. Серьезно повышены рабочие частоты относительно старого GPU. И хотя Vega 10 производится по новому 14-нм техпроцессу, итоговое энергопотребление и тепловыделение чрезвычайно высоки. Широкие программные настройки позволяют пользователям регулировать рабочие параметры с приоритетом на производительности или экономичности. Можно ограничить производительность в заданном диапазоне fps, сохраняя комфорт в игре при умеренных температурно-шумовых характеристиках видеокарты. Высокий TDP серьезно сказывается на комфорте в эксплуатации, однако производитель поступил тут весьма грамотно. Нам предложено два варианта топовых видеокарт. Максимальную производительность обеспечит Radeon RX Vega 64 Liquid Cooled Edition, которая оснащена системой СВО. Есть и более простые Radeon RX Vega 64 с воздушным охлаждением, меньшими частотами и более низким TDP. Интересно выглядит младшая карта Radeon RX Vega 56 — она оперирует меньшим количеством вычислительных блоков при меньших частотах, сочетая это с невысоким TDP и доступным ценником. Можно предположить, что младшая модель на базе Vega станет даже популярнее старшей из-за удачного сочетания характеристик. Впрочем, точное мнение и вердикт можно будет высказать после тестирования Radeon RX Vega 64 и Radeon RX Vega 56, чему будут посвящены отдельные статьи. Так что оставайтесь с нами и следите за обзорами!