Вчера мы смогли опубликовать небольшой предварительный обзор с фотографиями, но сегодня мы уже можем поделиться подробностями, поскольку AMD на Siggraph официально представила Radeon RX Vega с техническими деталями. Также AMD объяснила мотивацию, которая легла в основу разработки архитектуры Vega.
Конечно, архитектура является самым важным компонентом при разработке любого нового поколения GPU. При этом она должна учитывать последние тенденции и события на рынке. Например, за последние годы наблюдается увеличение разрыва между вычислительной производительностью и скоростью работы подсистемы памяти. AMD пыталась сократить данный разрыв с помощью памяти High Bandwidth Memory и контроллера High Bandwidth Memory Controller.
Сегодня AMD представила четыре игровых видеокарты на GPU Vega:
- Radeon RX Vega 64: $499
- Radeon RX Vega 64 Limited Edition: $599
- Radeon RX Vega 64 Liquid Cooled: $699
- Radeon RX Vega 56: $399
Видеокарты партнеров AMD с альтернативным дизайном PCB и/или системы охлаждения появятся не раньше четвертого квартала, хотя AMD указывает, что некоторые производители могут справиться и быстрее. Но на данный момент подробной информации о видеокартах с альтернативным дизайном нет.
Первые видеокарты Radeon RX Vega появятся в продаже с 14 августа. Скорее всего, это касается Radeon RX Vega 64 и Radeon RX Vega 56. Подробности AMD объявит позже. Мы рекомендуем следить за сайтом www.radeon.com/RXVega.
После многих месяцев ожидания мы, наконец, дождались официального выхода видеокарт. Выставка Siggraph стала последним этапом на долгом пути к представлению новинок. Одно можно сказать точно: сегодня и в ближайшие дни тестов Radeon RX Vega 64 и 56 не будет. Причина кроется в доступности видеокарт, поэтому тесты производительности появятся на протяжении августа.
Перейдем к техническим спецификациям видеокарт:
| Модель: | Radeon RX Vega 64 Liquid Cooled | Radeon RX Vega 64 Air Cooled | Radeon RX Vega 56 |
| Цена: | $699 | $499 | $399 |
| Техническая информация | |||
|---|---|---|---|
| GPU: | Vega 10 | Vega 10 | Vega 10 |
| Техпроцесс: | 14 нм | 14 нм | 14 нм |
| Число транзисторов: | 12,5 млрд. | 12,5 млрд. | 12,5 млрд. |
| Тактовая частота GPU (базовая) | 1.406 МГц | 1.247 МГц | 1.156 МГц |
| Тактовая частота GPU (Boost) | 1.677 МГц | 1.546 МГц | 1.471 МГц |
| Частота памяти | 945 МГц | 945 МГц | 800 МГц |
| Тип памяти | HBM2 | HBM2 | HBM2 |
| Объём памяти | 8 GB | 8 GB | 8 GB |
| Ширина шины памяти | 2.048 бит | 2.048 бит | 2.048 бит |
| Пропускная способность памяти | 484 Гбайт/с | 484 Гбайт/с | 410 Гбайт/с |
| Версия DirectX | 12_1 | 12_1 | 12_1 |
| Потоковые процессоры | 4.096 | 4.096 | 3.584 |
| Текстурные блоки | 256 | 256 | 224 |
| Конвейеры растровых операций (ROP) | 64 | 64 | 64 |
| Типичное энергопотребление: | 345 Вт | 295 Вт | 210 Вт |
| Производительность (одинарная точность) | 13,7 TFLOPS | 12,66 TFLOPS | 10,5 TFLOPS |
| Производительность (двойная точность) | 27,5 TFLOPS | 25,3 TFLOPS | 21 TFLOPS |
| SLI/CrossFire | CrossFire | CrossFire | CrossFire |
На игровых видеокартах будут использоваться два варианта GPU Vega, один с 64 вычислительными блоками Next Generation Compute Units, второй – с 56 Next-Gen CUs. Оба GPU оснащены блоком Graphics Engine, четырьмя Asynchronous Compute Engines и четырьмя Geometry Engines. Vega 10 с 64 CU содержит 256 текстурных блоков, Vega 10 с 56 CU – 224 TMU.
Интерфейс памяти в обоих случаях 2.048-битный, к чипу подключены два стека памяти HBM2 емкостью 4 Гбайт. На тактовой частоте 945 МГц пропускная способность памяти составляет 484 Гбайт/с. Число конвейеров растровых операций ROP у обеих чипов одинаково (64), что связано с идентичным интерфейсом памяти. В случае Radeon RX Vega 56 AMD снизила частоту памяти до 800 МГц, поэтому пропускная способность составляет уже 410 Гбайт/с.
Между Radeon RX Vega 64 с черным кулером и Limited Edition отличий по базовым спецификациям нет. AMD указывает, что по производительности охлаждения существенных отличий не будет.
Как мы уже упомянули, AMD производит GPU Vega 10 по 14-нм техпроцессу FinFET. В общей сложности на GPU присутствуют 12,5 млрд. транзисторов, так что сложность чипа сравнима с NVIDIA GP102 на GeForce GTX 1080 Ti. На GPU расположены, в общей сложности, 45 Гбайт памяти SRAM, AMD удвоила кэш L2 до 4 Мбайт. Ниже мы рассмотрим новые компоненты архитектуры Vega.
Память High Bandwidth Memory второго поколения
Начнем с используемой памяти. AMD выбрала HBM 2-го поколения. AMD поставила на данную память в качестве основы для архитектуры Vega, что нельзя назвать безупречным шагом. Разработка и производство памяти HBM2 развивались совсем не так, как планировали AMD и NVIDIA. По этой причине NVIDIA для игровых видеокарт решила не зависеть от HBM2, оснащая свои GPU памятью GDDR5X.
Со стороны AMD ситуация выглядит иначе. Архитектура Vega с самого начала разработана под память HBM2, поэтому AMD пришлось смириться с задержками, связанными с разработкой и производством памяти HBM2, поскольку первоначальные планы не оправдались.
Память HBM2, в отличие от HBM1, обеспечивает намного лучшую гибкость по возможностям расширения. Память HBM2 может устанавливаться в стеках на 2 Гбайт (2Hi HBM2), 4 Гбайт (4Hi HBM2), 8 Гбайт (8Hi HBM2) и 16 Гбайт (16Hi HBM2). На данный момент производители памяти HBM2 SK Hynix и Samsung могут выпускать стеки только до 8Hi HBM2. До сих пор неизвестно, кто изготавливает память HBM2 для AMD, SK Hynix или Samsung.
Спецификации памяти 16Hi HBM2 уже определены, поэтому ее можно производить. Конфигурация памяти на видеокарте определяется количеством стеков и их подключением. NVIDIA с видеокартами Tesla V100 опирается на четыре стека по 4 Гбайт, что дает 16 Гбайт в сумме. AMD для Radeon RX Vega выбрала вариант да стека по 4 Гбайт, поэтому мы получаем 8 Гбайт.
Некоторые преимущества High Bandwidth Memory известны еще по первому поколению памяти на видеокартах Radeon R9 Fury X. Пропускная способность памяти 512 Гбайт/с находилась на очень высоком уровне, также память HBM1 обеспечивала в два раза большую эффективность из-за низкого энергопотребления. По сравнению с памятью GDDR5 новая HBM2 должна работать еще более эффективно – в 3,5 раза. Память High Bandwidth Memory располагается на подложке рядом с GPU, поэтому она входит в упаковку GPU. В результате на печатной плате память занимает намного меньше места. AMD говорит об экономии до 75%.
Все эти преимущества верны и для Radeon RX Vega. Поскольку теперь используются всего два стека памяти, ширина интерфейса составляет 2.048 бита. Поэтому и пропускная способность памяти чуть меньше – 484 или 410 Гбайт/с.
Next Generation Computer Unit
AMD значительно улучшила потоковые процессоры архитектуры Vega по сравнению с Polaris. Ниже приведены основные пункты:
- Улучшены блоки SIMD с Rapid Packed Math
- 16-битные регистры работают в два раза эффективнее
- Удвоена производительность 16-битных операций с плавающей запятой
- Увеличена эффективность 32-битных операций
- Совместимость с IEEE2008
- Блоки SIMD в NCU могут обрабатывать IEEE-совместимые операций FP16 с удвоенной скоростью
- Операции со смешанной точностью
- Полный набор операций Pack, Unpacked и Convert
- Операция семплирования текстур возвращает в GPR результат в сжатом формате
AMD пересмотрела набор инструкций ISA (Instruction Set Architecture), в котором присутствует 40 новых инструкций. Некоторые из них упомянуты в списке выше, другие позволяют выполнять 512 8-битных операций за такт (инструкции QSAD и MQSAD), 256 16-битных операций за такт, 128 32-битных операций за такт. Все эти меры привели к повышению производительности в расчете за такт IPC (Instructions per Cycle) архитектуры Vega. Поскольку AMD сделала набор инструкций ISA открыто доступным, разработчики могут создавать соответствующие компиляторы.
Как мы уже упомянули, AMD в архитектуре Vega удвоила кэш L2 до 4 Мбайт по сравнению с архитектурой Polaris. Более крупный кэш L2 позволит сократить число передач данных в память HBM2 и из нее. Кроме того, теперь возможно прямое обращение к кэшу L2. Дизайн SRAM был позаимствован у архитектуры Zen, что дает меньшую на 18% площадь чипа, а также на 43% меньшее энергопотребление.
Целью архитектуры Vega было и увеличение тактовых частот, здесь NCU играют существенную роль. AMD удалось сократить дорожки прохождения сигналов NCU, что позволило снизить задержки, также у потоковых процессоров мы получаем конвейер с четырьмя ступенями. Тройки NCU используют общий кэш инструкций и данных. Все эти меры должны позволить Radeon RX Vega 64 с водяным охлаждением достигать частоты Boost 1.677 МГц.
Primitive Shaders и Rapid Packed Math
Из новшеств конвейера геометрии можно назвать то, что вершинные и геометрические шейдеры больше не обрабатываются по-отдельности. Вместо них используются шейдеры примитивов. Они могут включать в себя расчеты вершин и геометрии, также новые шейдеры позволяют лучше распределить нагрузку по доступным аппаратным ресурсам благодаря улучшенному блоку Load Balancer. В результате потоковые процессоры будут нагружаться более эффективно. GPU постоянно отслеживает нагрузку, пытаясь достичь идеального распределения.
Шейдеры примитивов используются для консервативной растеризации (Conservative Rasterization). AMD Vega GPU – единственные дискретные GPU, способные работать с DirectX 12_1 Conservative Rasterization Tier 3. Консервативная растеризация обеспечивает Shadow Mapping на уровне субпикселей, а также поддерживает Voxel Based Global Illumination. Tier 3 позволят передать информацию о внутреннем разделении напрямую на пиксельные шейдеры.
AMD также привела результаты тестов с шейдерами примитивов. На диаграммах показаны GPU Fiji GPU с родным конвейером, GPU Vega с родным конвейером и Vega с NGG Fast Path. Конечно, эти результаты нельзя напрямую соотносить с игровой производительностью. Поэтому весьма интересно будет узнать, какой эффект мы получим на практике. Но вряд ли поддержка NGG Fast Path появится в играх сразу после старта видеокарт.
High Bandwidth Cache Controller
High Bandwidth Cache Controller (HBCC) довольно важен для эффективного использования памяти HBM2, он управляет хранением данных в кэше HB (как AMD называет видеопамять на видеокартах Vega), в оперативной памяти и на накопителях (SSD). В общей сложности HBCC может управлять виртуальным адресным пространством до 512 Тбайт. Все GPU в системе могут использовать общую память с 49-битной адресацией. Для этой цели создаются пулы памяти. Теоретически физическая память может составлять до 256 Тбайт.
Вместе с HBCC AMD представляет управление памятью на основе страниц - Page Based Memory Management. Данные больше не представляются крупными непрерывными областями в памяти, а разделяются на страницы. Работать с небольшими страницами можно быстрее, неиспользуемые данные можно переносить из быстрой памяти HBM2 в менее быструю. Если посмотреть на распределение данных в видеопамяти, то только порядка 50% из них активно используются GPU.
Если игровой движок не берет на себя задачу управления видеопамятью, ею может заниматься HBCC, часто используемые страницы остаются в быстрой памяти, также выставляются приоритеты страниц. Размер страниц может меняться, все зависит от данных. AMD указывает размеры страниц 2 MB, 1 MB, 512 KB, 256 KB, ... и так далее.
Однако это отнюдь не означает, что все видеокарты Radeon RX Vega штатно будут работать через HBCC. Современные стандарты предусматривают управление распределением памяти со стороны игровых движков. То есть AMD не сможет взять эту задачу на драйвере и передать HBCC. Подсистема HBCC начнет работать, только если разработчики напрямую укажут ее поддержку в игре. Стандартный случай без HBCC AMD называет Exclusive Cache Mode. В режиме Inclusive Cache Mode контроллер HBCC уже отвечает за распределение данных по HBM2 и другим видам памяти.
На Radeon RX Vega с 8 Гбайт HBM2 в экстремальных случаях возможно выделение до 27 Гбайт адресного пространства, что позволяет в реальном времени хранить до 500 млн. полигонов и работать с ними. Пользователь в драйвере может выделить виртуальную память, сочетающую 8 Гбайт HBM2 и доступную память системы. Остальное обеспечит контроллер HBCC.
Draw Stream Binning Rasterizer
Блок Pixel Engine тоже был улучшен. Теперь он поддерживает технологию Draw Stream Binning Rasterizer, обеспечивающую лучший уровень сжатия данных. Технология снижает требования к пропускной способности видеопамяти, что также дает преимущества по скорости передачи данных в память или обратно. На сцене расчет идет по объектам, которые могут быть видимы для растеризатора или нет. Алгоритм Draw Stream Binning Rasterizer позволяет скрыть пиксели объекта, которые остаются невидимыми. И выполнять для них затенение больше не требуется. Все это позволяет уменьшить потребляемое пространство в памяти и пропускную способность памяти. В предыдущих архитектурах GPU AMD пиксельная и текстурная память не были синхронизированы, поэтому часто возникали дубли. В случае архитектуры Vega Geometry Pipeline, Compute Engine и Pixel Engine используют доступны кэши L1 и L2 совместно. То же самое касается и задней части конвейера рендеринга.
Использование Draw Stream Binning Rasterizer может существенно увеличить производительность в некоторых сценариях. В частности, путем отказа от вычислений, если определяются дубли/наложения. AMD привела результаты собственных тестов.
Display Engine
В архитектуре Vega был немного изменен движок дисплеев (Display Engine). Впрочем, не стоит ожидать существенного продвижения вперед с поддержкой новых стандартов, как это было в случае предыдущих архитектур.
DisplayPort 1.4 на видеокартах Vega теперь поддерживает расширенное цветовое пространство HBR3, MST для HDR. Через HDMI 2.0 поддерживается разрешение UHD с частотой обновления 60 Гц и 12-битным HDR, с кодированием 4:2:0. На всех выходах DisplayPort и HDMI поддерживаются HDCP 2.2 и FreeSync.
Число выходов на дисплеи, которые можно одновременно использовать с определенными разрешениями, тоже увеличилось.
Infinity Fabric
С архитектурами Zen и Vega AMD перешла на новый интерконнект под названием Infinity Fabric, над которым AMD работала четыре года. Название Fabric означает полотно, что косвенно указывает на структуру интерконнекта. По информации AMD, Infinity Fabric имеет модульный дизайн и может внедряться с любой степенью сложности. Подобная гибкость позволяет использовать Infinity Fabric во всех новых процессорах и GPU.
В случае архитектуры Vega интерконнект Infinity Fabric реализован в топологии сетки (mesh). Причина кроется в том, что GPU содержит тысячи потоковых процессоров, которые необходимо обеспечивать данными, и эффективное распределение данных как раз лучше всего достигается через топологию сетки. Что касается процессоров, они используют менее сложную топологию с соединениями точка-точка.
Эффективность энергопотребления
AMD пересмотрела управление энергопотреблением и установила новые микроконтроллеры. Они, например, предусматривают отдельный домен частот для Infinity Fabric. AMD смогла улучшить энергопотребление чипа в режиме бездействия и под частичной нагрузкой. Также AMD предусмотрела переключение на второй статический генератор тактовых частот в состоянии Deep Sleep. Кроме того, память HBM2 может работать на очень низких тактовых частотах.
Видеокарты Radeon RX Vega выйдут с тепловыми пакетами 350 или 300 Вт, но оптимальный уровень энергопотребления совсем иной.
AMD представила несколько результатов. Они соответствуют Radeon RX Vega с TGP (Typical Graphics Power) 220 и 150 Вт, причем TGP относится только к GPU. И в случае 150 Вт эффективность находится почти на уровне GeForce GTX 1080 Founders Edition.
AMD хитрит в горячем споре, развернувшемся по поводу использования видеокарт для майнинга криптовалют. С одной стороны, AMD довольна высоким уровнем продаж видеокарт. С другой стороны, геймеров разочаровывает положение на рынке, когда уже несколько недель нельзя приобрести видеокарты AMD по разумной цене. Впрочем, AMD подчеркивает свое преимущество в предоставлении открытого исходного кода, что позволяет писать эффективные скрипты для майнинга криптовалют.
Но AMD, конечно же, хотела бы дать возможность приобрести видеокарты всем желающим геймерам. Поэтому с новыми Radeon RX Vega будут введены ограничения по отпуску видеокарт в одни руки. Конечно, здесь со стороны AMD должна быть координация с магазинами и каналами продаж.
AMD с видеокартами Radeon RX Vega предложит несколько комплектов. В каждый комплект Radeon входит видеокарта, два ваучера на игры, опционально монитор FreeSync и процессор Ryzen с соответствующей материнской платой.
Поэтому если вы решите приобрести видеокарту Radeon RX Vega, доступны следующие опции:
- Radeon Black Pack – Radeon RX Vega 64 Air Cooled (черный или серебристый): $599
- Radeon Aqua Pack – Radeon RX Vega 64 Liquid Cooled: $699
- Radeon Red Pack – Radeon RX Vega 56: $499
AMD планирует поставлять вместе с видеокартами монитор Samsung C34F791, поддерживающий FreeSync. Он имеет диагональ 34 дюйма и формат 21:9. Разрешение панели VA составляет 3.440 x 1.440 пикселей. Радиус кривизны дисплея 1.500 мм, статическая контрастность 3.000:1, яркость - 300 кд/мм². Отдельно Samsung C34F791 можно приобрести от 56,6 тыс. рублей или 850 евро. В США AMD дает скидку на монитор в комплекте $200. В любом случае, следует дождаться появления комплектов в продаже.
Кроме монитора и ваучеров на игры в некоторые комплекты входит процессор и материнская плата. У покупателя Radeon RX Vega есть выбор среди нескольких онлайн-магазинов. Процессор будет предлагаться из линейки Ryzen 7, скидка на CPU с материнской платой составит $100.
Однако цен в России мы пока не знаем, как и состав комплектов на российском рынке.
Если вы решите приобрести Radeon RX Vega отдельно, то вариантов два:
- Radeon RX Vega 64 Air Cooled: $499
- Radeon RX Vega 56 Air Cooled: $399
Также можно приобрести версии Limited Edition и Liquid Cooled "старшей" видеокарты с двумя игровыми ваучерами, опционально с монитором, процессором Ryzen 7 и материнской платой. Radeon RX Vega 64 Limited Edition обойдется в $599, а Radeon RX Vega Liquid Cooled - $699.
Radeon Software Crimson ReLive Edition Vega Update
Кроме новых видеокарт AMD представила несколько дней назад и соответствующий драйвер, а именно Radeon Software Crimson ReLive Edition 17.7.2. Он содержит ряд оптимизаций, специально нацеленных на Radeon RX Vega.
AMD говорит о снижении энергопотребления с iChill до 76%. Игры, подобные Battlefield 1, работают на 52% более экономично, при этом обеспечивают достаточную частоту кадров. С помощью Enhanced Sync задержки можно снизить до 68%.
Драйвер также предлагает ряд настроек WattMan. А именно два профиля "Power Save" и "Turbo", которые должны обеспечить более эффективную работу Radeon RX Vega или хороший разгон. На видеокартах есть тумблер BIOS, с помощью которого можно активировать разные настройки (в зависимости от VBIOS). AMD показала результаты эффективности в виде fps/Вт. Но информация не совсем понятная и однозначно определяемая. С другой стороны, на диаграмме хорошо видны улучшения в отдельных играх.
HBCC можно управлять через драйвер. В нем есть бегунок, который позволяет выделить виртуальную память. Если выбрать больше 8 Гбайт доступной памяти HBM2, драйвер выделяет дополнительную память из оперативной. От HBCC выигрывают, прежде всего, игры и приложения, которым требуется больше доступных 8 Гбайт HBM2.
Перед тем, как мы перейдем к результатам производительности, показанным AMD, следует сказать пару слов. AMD пока только представила видеокарты и назвала цены. Но доступность видеокарт остается под вопросом, поэтому не совсем понятно, когда мы сможем представить собственные тесты.
AMD не дает средних результатов fps. В играх Ashes of the Singularity, Battlefield 1, Deus Ex: Mankind Divided, Doom, Forza, Gears of War, Hitman, Sniper Elite 4 и Warhammer приводятся только минимальные значения fps.
Цель AMD кроется в том, чтобы Radeon RX Vega обеспечивала производительность, оптимальную для FreeSync. Проводилось сравнение с видеокартой GeForce GTX 1080 с разрешением 3.440 x 1.440 и 3.840 x 2.160 пикселей.
Пока не совсем понятно, в каком виде приведенную информацию можно соотнести со средней частотой кадров. Конечно, минимальные fps важны для геймеров, но хорошо бы оценить производительность и привычным способом.
Предварительное заключение
Пока у нас не сложилось полной картины линейки Radeon RX Vega. AMD рассказала об аппаратных возможностях видеокарты и архитектуре. 14 августа видеокарты должны появиться в продаже, поэтому мы узнаем больше. К сожалению, цены в рублях пока неизвестны. Но мы уже можем сделать некоторые выводы:
AMD не сможет атаковать флагмана NVIDIA с видеокартой Radeon RX Vega. GeForce GTX 1080 Ti останется самой быстрой моделью на рынке с одним GPU. AMD придется привыкнуть к этому, и трактовать производительность GPU Vega 10 с учетом позиций конкурента. За полную версию видеокарты AMD просит $499. Младшая видеокарта будет доступна от $399, здесь оппонентом можно назвать GeForce GTX 1070. Понятно одно: для последних игр больше не нужна видеокарта ценой 50 тысяч рублей и выше. AMD вновь придется бороться ценой, зато объем продаж в среднем ценовом сегменте будет выше, чем на high-end рынке.
Остается вопрос: на что рассчитывала AMD при разработке GPU Vega? Планировала ли компания победить NVIDIA по производительности, но уперлась в пределы архитектуры, не позволяющие выжать из GPU Vega 10 больше? Или Vega 10 изначально позиционировался для видеокарт сегмента $500, и результаты можно назвать ожидаемыми? Правду мы вряд ли узнаем.
AMD любит добавиться улучшений производительности, активируя разные функции Vega и оптимизируя драйвер. Но если вы купите видеокарту сегодня, то получите текущий уровень производительности. Конечно, AMD в ближайшие месяцы увеличит производительность Radeon RX Vega, как мы наблюдали в случае предыдущих поколений GPU. Но то же самое касается и конкурента. И пока неизвестно, когда технологии Rapid Unpacked Math, HBCC и Primitive Shader смогут показать себя на практике.
Нам же придется запастись терпением еще на несколько недель, прежде чем мы получим Radeon RX Vega в свои руки. Только тогда можно будет выявить полную картину производительности. В любом случае, в архитектуре Vega содержится много интересных технических подходов, что следует учитывать.