В борьбе за наиболее престижный сегмент рынка игровых 3D-ускорителей – "топовые" решения с максимальной производительностью – компания AMD сделала ставку на двухпроцессорные видеокарты. У данного технического решения есть как свои плюсы, так и минусы. Однако на сегодня видеокарта Radeon HD 4870 X2 в большинстве тестов успешно превосходит своего конкурента, "топовую" видеокарту NVIDIA GeForce GTX 280, а значит курс, выбранный AMD, оказался верным.

Двухпроцессорная видеокарта: плюсы и минусы

Компания ATI практиковала разработку двухпроцессорных видеокарт еще в эпоху Rage128 и первых GeForce. Однако на тот момент по тем или иным техническим причинам создать эффективную и надежную многопроцессорную архитектуру 3D-ускорителя не удавалось. Лишь с переводом видеокарт на шину PCI Express, обеспечивающую максимальную гибкость в выборе ширины канала и топологии подключения устройств, стало возможным организовать совместную работу графических ускорителей.

Сначала технология совместного обсчета 3D-сцены несколькими графическими процессорами, получившая у ATI название CrossFire, "обкатывалась" на однопроцессорных видеокартах. В этом случае подключение двух видеокарт к хосту (источнику команд и данных – процессору и системной памяти) обеспечивается средствами чипсета материнской платы, который должен выдать каждому устройству свой канал шины PCI Express. Для синхронизации потребовался дополнительный аппаратный интерфейс, соединяющий видеокарты; в ряде случаев, если быстродействие не так важно, как простота подключения, можно обойтись без него, синхронизируя видеокарты программно. Разработчики, не отвлекаясь на аппаратную реализацию, занимались доводкой программной части технологии CrossFire, реализовав в ее рамках несколько вариантов распределения нагрузки между двумя видеокартами. Впоследствии данная задача была успешно распространена на конфигурации с тремя, четырьмя и т.д. 3D-ускорителями. Без уточнения способа их физического соединения, поскольку последняя проблема решается средствами шины PCI Express.

Тем не менее, у классического варианта технологии CrossFire есть целый ряд "организационных" недостатков. Во-первых, нужно покупать несколько видеокарт, которые нужно как-то подключить, разместить в корпусе, охладить и т.д. Во-вторых, нужна материнская плата с несколькими разъемами PEG (PCI Express x16), а такие стоят довольно дорого и имеют минимум других слотов расширения. Гораздо интереснее вариант, когда две видеокарты разведены на одной печатной плате и соединены вместе на ней же.

С технической точки зрения создать связку CrossFire на одной видеокарте совсем несложно. Нужен только дополнительный коммутатор шины PCI Express, который имеет три порта – один восходящий, подключенный через основной разъем видеокарты к хосту, и два порта для 3D-ускорителей.

Данная конфигурация будет "прозрачной" для драйверов и самих 3D-ускорителей, так как она создает полную иллюзию наличия двух отдельных видеокарт на шине PCI Express.

Очевидны плюсы данного решения:

• простота аппаратной архитектуры – два стандартных графических чипа (GPU) плюс коммутатор PCI Express;
• возможность обмена данными между видеокартами по "короткому пути", минуя корневой комплекс PCI Express;
• нет необходимости в специальном ПО;
• не нужна плата с поддержкой CrossFire.

Вместе с тем следует понимать, что два чипа GPU, даже расположенные на одной печатной плате, не смогут обеспечить двукратный прирост производительности по сравнению с одним чипом. И вот почему.

Понятно, что задачу вычисления трехмерной сцены нужно разделить на две равные части. Разработчики ATI прорабатывали несколько способов – деления кадра на две части, деление экрана на небольшие окна (тайлы), поочередную обработку целого кадра. Для спаренных 3D-ускорителей был выбран последний вариант, который получил название AFR (Alternate Frame Rendering). Он позволяет избегать дублирования вычислений (происходящих на стыке разделов кадра), минимизирует объем данных, которыми обмениваются GPU (передается только готовый кадр). Тем не менее, и этот способ не гарантирует, что для разных кадров не потребуются общие данные. Если бы у GPU был единый массив памяти, к которой они могли бы обращаться одновременно, то и вопрос был бы снят. Но нынешнее поколение спаренных видеокарт предусматривает наличие отдельной массива памяти у каждого GPU, в котором, кстати, могут храниться одни и те же данные. И если один GPU их изменил, то второй должен получить эти изменения – еще одна не самая тривиальная задача, от успешности решения которой зависит скорость работы спаренной видеокарты.

Вот типичные проблемы "двойных" видеокарт. Во-первых, из-за возникновения зависимости по данным между соседними кадрами возможна ситуация, когда то один, то второй GPU запаздывают с подготовкой своего кадра, и на картинке появляются рывки, которые никак не отражаются общепринятом показателе быстродействия – усредненном FPS. Во-вторых, из-за ошибки драйвера возможна неправильная загрузка одного из GPU, из-за чего в кадре появляются мигающие объекты или детали (на одном кадре они есть, на втором – нет). Решение этих и других проблем заключается в корректном программировании, учитывающем возможность распараллеливания процесса построения 3D-сцены. Разработчики видеокарт постоянно проводят соответствующую работу с программистами, участвующими в создании графических движков для игр, но донести информацию до всех не получается, и среди всего множества игр на рынке обязательно найдутся такие, которые будут не совсем корректно работать на связках SLI/CrossFire и спаренных видеокартах.

Radeon HD 4870 X2 – "спарка" второго поколения

Классические проблемы двухпроцессорных видеокарт постепенно решаются, и новые модели работают лучше старых. Спаренная видеокарта с самого начала была заявлена в новой серии видеокарт Radeon HD 4000 компании AMD. По сравнению с первой подобной видеокартой, Radeon HD 3870 X2, она имеет целый ряд нововведений, призванных увеличить производительность и избавиться от прежних недостатков.

(Собственно, 3870 X2 была весьма удачной видеокартой. Но она появилась на свет не в самое удачное время. AMD "не угадала" с архитектурой чипа R600, из-за чего производительность видеокарт, построенных на его базе – как серии 2000, так и серии 3000 – была недостаточно высокой. А у конкурента, наоборот, дела шли как никогда хорошо, что привело к полному поражению AMD во всех ценовых диапазонах).

Новый, полностью переработанный чип RV770 позволил AMD наконец-то вернуть уважение геймеров. Высокий уровень производительности при более чем адекватной стоимости видеокарт на его базе – при полном отсутствии путаницы в моделях и поколениях. Сначала на рынок поступили высокопроизводительные модели Radeon HD 4870 и 4850, потом модели среднего класса Radeon HD 4670 и 4650. И те, и другие отлично вписались в свои ценовые ниши, и теперь AMD попросту заполняет образовавшиеся пробелы в линейке – урезанный, но все еще мощный Radeon HD 4830, двухпроцессорная Radeon HD 4850 X2, младшие модели серий 4500 и 4300, мобильные 3D-ускорители с новой архитектурой и т.д.

На вершине серии 4000 находится модель Radeon HD 4870 X2.

Это новая спаренная модель, которая представляет собой две видеокарты 4870, объединенные на одной печатной плате. Два чипа RV770 с частотой 750 МГц объединены новым коммутатором фирмы PLX, который на этот раз поддерживает "вторую скорость" шины PCI Express – 5 Гбит/с, позволяя объединять GPU и подключать их к системной логике без потери пропускной способности. Кроме того, данный коммутатор обеспечивает минимальные задержки при обмене данными между видеокартами. Впрочем, по некоторым данным, два чипа RV770 связаны между собой напрямую отдельным высокоскоростным каналом, который позволяет обойти проблему недостаточной скорости синхронизации двух массивов памяти.

У каждого GPU имеется по 1 Гб памяти нового стандарта GDDR5, которая обеспечивает передачу данных на учетверенной скорости – 3.6 Гбит/с на каждый контакт. Шина памяти у каждого GPU 256-битная, что в итоге дает более 100 Гб/с – впервые на серийной игровой видеокарте достигнут такой высокий показатель быстродействия канала доступа к памяти.

Итак, Radeon HD 4870 X2 превосходит предыдущую "спарку", Radeon HD 3870 X2, сразу по трем параметрам:

1. архитектура GPU – у RV770 имеется 800 вычислительных блоков (или 160 суперскалярных шейдерных процессоров), что в 2.5 раза больше, чем у RV670 (к тому же переработанная схема GPU обеспечивает намного более высокую эффективность текстурирования);
2. память – высокая пропускная способность GDDR5 плюс удвоенное ее количество;
3. коммутатор – с поддержкой PCI Express 2.0 плюс прямой канал между GPU.

Radeon HD 4870 X2 в исполнении Sapphire

Понятие "референсный дизайн", который с легкой руки кого-то из IT-обозревателей вошел в лексикон геймеров и оверклокеров, на самом деле имеет отношение только конструкторской документации, но не к готовому продукту. Тем более это понятие неприменимо к продукции Sapphire. Ведь дизайн видеокарт Radeon разрабатывается при непосредственном участии специалистов этой компании. Она же выполняет заказы тех компаний, которые по ряду причин не могут разрабатывать видеокарты самостоятельно.

Видеокарта Radeon HD 4870 X2, разработанная компанией Sapphire, первой поступила на рынок. Она представляет собой 3D-ускоритель классической компоновки, снабженный двумя выходами DVI и одним аналоговым TV-out. На большой печатной плате размещены два графических процессора AMD RV770, коммутатор PCI Express PLX PEX 8647, два массива памяти GDDR5 по 1 Гб, схемы электропитания.

Размер печатной платы у данной видеокарты максимален, поэтому ее можно установить только в просторный корпус достаточной глубины. Впрочем, потенциальные ее владельцы люди обеспеченные, и на корпусе экономить они точно не станут.

Сразу заметим, что для корректной работы видеокарты необходим серьезный блок питания мощностью не менее 650 Вт. Наличие двух разъемов питания, один из которых 8-контактный, является своего рода гарантией, поскольку маломощные модели 8-контактными выходами не оснащаются.

Впрочем, в комплекте имеется переходник для подключения через разъемы типа Molex, который придется применить в случае блока питания старой модели.

Система охлаждения видеокарты Radeon HD 4870 X2 выполнена опять же по классической схеме. Один большой вентилятор-турбина, рассчитанный на высокие обороты, размещен в дальнем от крепежной планки торце видеокарты. Под большим пластиковым кожухом, накрывающим всю поверхность печатной платы, расположены два медных радиатора (по одному для каждого GPU) с тонкими ребрами.

На крепежной планке имеются выходные отверстия, благодаря чему нагнетаемый турбиной воздух, забирая энергию у встреченных по пути радиаторов, выходит за пределы корпуса. Остальные элементы платы, включая коммутатор PLX, охлаждаются за счет массивного алюминиевого шасси. На его поверхности, выходящей за пределы кожуха (в верхней части видеокарты), имеются игольчатые ребра. С обратной стороны также закреплена большая пластина, но более тонкого профиля. Ее задача – рассеивать энергию, выделяемую микросхемами памяти.

Данные о частотах компонентов видеокарты Sapphire Radeon HD 4870 X2:

Частота обоих GPU в режиме полной нагрузки составляет положенные 750 МГц, данная видеокарта не является разогнанной. При понижении нагрузки 3D-чипы переходят в режим с частотой 500 МГц, а в режиме 2D их частота может опускаться до 200 МГц. При этом каждый из GPU по частоте независим от другого. Память, работающая по умолчанию на частоте 900 МГц, в режиме 2D также переходит в состояние с частотой 500 МГц. Тем самым обеспечивается важное для такой мощной видеокарты снижение энергопотребления при отсутствии нагрузки, что приводит и к снижению шума, и к меньшему влиянию на остальные компоненты системы.

У видеокарты Sapphire имеется один разъем CrossFire, позволяющий объединить в связку два Radeon HD 4870 X2. Больше не получится, потому что нынешние драйверы способны распределять нагрузку только между 4 графическими контроллерами.

Комплектация видеокарты достаточно стандартная для Sapphire, без каких-либо излишеств:

• руководство по установке;
• переходник DVI-VGA;
• переходник DVI-HDMI;
• переходник S-Video-RCA;
• кабель S-Video-"компонент";
• мост CrossFire шириной на два слота (не очень удачный вариант, так как 4870 X2 как раз два слота и занимает);
• два переходника питания – на 6 и 8 контактов;
• набор из 5 дисков, среди которых нет игр – только драйверы, тест 3DMark Vantage и утилиты компании CyberLink для работы с HD-видео.

Благодаря переходникам видеокарту Sapphire можно подключить к любому телевизору наилучшим способом.

Тестирование

Хотелось бы сравнить Radeon HD 4870 X2 с прямым аналогом от NVIDIA. Но, к сожалению, такового пока не имеется: GeForce серии GTX являются однопроцессорными, а спаренная модель 9800 GX2 относится к предыдущему поколению и в продаже встречается редко. В нашем обзоре мы приведем данные по однопроцессорному Radeon HD 4870 референсного дизайна, а также оценим, насколько увеличилась производительность по сравнению со "спаркой" предыдущего поколения, Radeon HD 3870 X2 производства той же Sapphire.

Сводные параметры трех видеокарт:

Тесты проводились на следующей аппаратной платформе:

• процессор Core 2 Duo E6300, разогнанный до 3.2 ГГц;
• кулер CoolerMaster GeminII;
• 2 Гб памяти GOODRAM PRO DDR2-900;
• материнская плата Gigabyte EP35C-DS3R (Intel P35);
• жесткий диск WD Caviar SE 250 Гб.

Специально для тестов видеокарты Radeon HD 4870 X2 мы установили качественный блок питания класса Hi-End - FSP Everest TenTen мощностью 1.01 кВт.

Производительность.

Тестирование проводилось в операционных средах Windows XP SP2 и Windows Vista SP1, в последнем случае использовался API DirectX10.

DirectX9, отключены анти-яльясинг и анизотропная фильтрация:

DirectX10, отключены анти-яльясинг и анизотропная фильтрация:

DirectX9, анти-альясинг 4x (box), адаптивный анти-альясинг (performance), антизотропия 16х:

DirectX10, анти-альясинг 4x (box), адаптивный анти-альясинг (performance), антизотропия 16х:

К сожалению, наше тестовое оборудование оказалось недостаточно производительным, чтобы "раскачать" такой мощный 3D-ускоритель, как спаренный Radeon HD 4870. И набор тестовых приложений, включавший несколько 3D-игр 2006-2007 годов, также оказался слабоват. Иначе как объяснить тот факт, что во многих играх даже при включенном анти-альясинге результаты 4870 и 4870 X2 оказались одинаковыми. А игра World In Conflict вообще достигла своего предела для данной конфигурации. Наибольшую выгоду от использования спаренной видеокарты получила игра Crysis, самая современная из нашего набора – до 25% при использовании DirectX9 и до 45% при использовании DirectX10. Желанных 100% прироста мы так и не увидели, поскольку не смогли нагрузить оба GPU видеокарты Sapphire более чем на 75% (по данным мониторинга).

Что касается видеокарты Radeon HD 3870 X2, то она наглядно показала, насколько далеко ушла новая линейка от старой. Однопроцессорный Radeon HD 4870 обошел предыдущего флагмана на 15-33%, а в некоторых случаях – и на 50-85%. Чем выше нагрузка (разрешение, анти-альясинг, анизотропная фильтрация), тем больше отрыв. А новая двухпроцессорная видеокарта обгоняет старую как минимум вдвое.

Температура. К сожалению, систему охлаждения видеокарты Radeon HD 4870 X2 нельзя назвать абсолютно бесшумной. Да, в режиме 2D, когда и напряжение, и частота обоих GPU снижены, шума от вентилятора-турбины практически не слышно. Но при запуске игры появляется характерный шелест, который, впрочем, незначительно превышает шум мощного процессорного кулера (если таковой не является специальной малошумной моделью).

Температурный режим также не идеален: по данным датчиков, расположенных в нескольких местах графического чипа RV770, последний прогревается до температуры 85-90 градусов, а отдельные блоки – и до 100. Повышение оборотов турбины приводит к снижению температуры до более безопасного значения (около 80 градусов), но опять же ценой увеличения шума. Хорошо еще, что горячий воздух выводится за пределы корпуса.

Наверное, более эффективная система охлаждения спаренной видеокарте не помешала бы. Собственно, многие производители видеокарт собираются переделать дизайн модели HD 4870 X2, оснастив ее другим кулером.

Выводы

Большая, тяжелая, горячая – и очень мощная видеокарта, самая производительная на сегодняшний день. Такова, если вкратце, характеристика новой спаренной модели Radeon HD 4870 X2, выпущенной компанией Sapphire. Разработчики учли множество моментов, выявленных в процессе разработки "спарки" первого поколения, и в новой видеокарте применили более совершенный коммутатор PCI Express, более производительную память, более эффективные графические процессоры. (Единственное, что они забыли доработать – это система охлаждения, которая с трудом справляется со своей задачей). В итоге Radeon HD 4870 X2 как минимум вдвое превосходит Radeon HD 3870 X2.

В качестве и надежности видеокарты производства Sapphire сомневаться не приходится. Как всегда добротный монтаж, строгий внешний вид, толковая комплектация без каких-либо излишеств. Стоимость данной видеокарты на момент подготовки статьи была существенно завышена, однако следует ожидать скорого ее снижения до уровня $500 и ниже. Такую цену уже можно признать оправданной, ведь Radeon HD 4870 X2 реально не имеет конкурентов.

Благодарим компанию СЗАО "АСБИС" за предоставленную видеокарту Sapphire

Благодарим компанию "МИПС" за предоставленную материнскую плату Gigabyte и кулер CoolerMaster

Оценка автора:

		Послать другу
		Версия для печати