Radeon HD 6990: характеристики

Відеокарта AMD Radeon HD 6990 відома під кодовою назвою «Антильські острови», офіційно побачила світ 8 березня 2011 р. Колишнього флагмана змінив монстр з двома графічними процесорами, виготовленими по тій же 40-нм технології, що і чіп 5970-ї моделі. Компанія AMD повинна була прийняти неординарні рішення, щоб підвищити продуктивність відеокарти.

Як з'явилася 6990?

З Radeon HD 5970 виробник опинився в цікавому положенні. Випустивши серію 5000 приблизно на 6 місяців раніше 400-ї серії NVIDIA, компанія AMD продемонструвала своє лідерство в реалізації нових продуктів. NVIDIA так і не відреагувала на 5970 незважаючи на те, що двопроцесорний варіант повністю сумісний з її 400-ї серії. 5970-я модель була безперечною королевою відеокарт – нічого більш потужного тоді не було. Таким чином, враховуючи відсутність прямої конкуренції, питання про те, чим AMD замінить свого флагмана, викликав великий інтерес.


Radeon HD 6990 що стала новою високопродуктивною картою AMD, базувалася на двох графічних процесорах Cayman (VLIW4), встановлених на одній друкованій платі. Тактова частота процесора була знижена до 830 МГц, а частота GDDR5 – до 1250 МГц (що відповідає швидкості передачі даних 5 ГГц). Карта поставлялася з 4 ГБ оперативної пам'яті, яка із-за внутрішньої настройки CrossFire скорочувалася до ефективної ємності 2 ГБ, відповідала іншим моделям 6900-ї серії. Починаючи з 5970-ї моделі розрахункова потужність і закони фізики почали обмежувати можливості AMD в тому, що компанія могла зробити з картою з двома ГПУ. На відміну від 4870X2 тактова частота не була достатньо високою, щоб відповідати парі HD 5870. У 5970-ї моделі процесор був повільніше на 125 МГц, а швидкість передачі даних, рівна 800 МГц, відставала на 200 МГц. На практиці це знижувало продуктивність 5970 до рівня 5850CF.


Характеристики AMD Radeon HD 6990 також відставали, але не так значно. Частота 830 МГц була всього на 50 МГц (55 %) менше, ніж у 6970 а 5-ГГц пам'ять – на 500 МГц (9 %). В результаті при базових налаштуваннях 6990 була ближче до здвоєної 6970 ніж 5970 була до 5870. Процесори 6990 повністю функціональні. У них задіяні всі 1536 шейдерів та 32 ROP, тому єдиною відмінністю від 6970 є тактова частота. Порівняно з 5970 офіційна розрахункова потужність у режимі очікування знизилася до 37 Вт завдяки кращому управлінню потужністю Cayman. Але під навантаженням енергоспоживання плати становить 375 Вт, і, як і у випадку 5970 це не межа. Якщо на базових частотах 5970 залишалася в специфікаціях PCI-Express за умовчанням, 6990 навіть не намагається це зробити. Випуск Radeon HD 6990 завершив оновлення лінійки високопродуктивних продуктів AMD, яка включала карти 697069502 ГБ і 6950 1 ГБ. При цьому середня ціна на 6970 становила менше половини вартості 6990 і установка 6970 CrossFire обходилася дешевше.

Конструктивне виконання

Якщо згадати 5970 то було кілька областей, в яких карти AMD потребували доопрацювання. Якщо системи кулера вистачало для розгону процесора до частот і напруг 5870-ї моделі, то охолодження VRM було недостатнім, що призводило до запуску механізму теплового захисту. І хоча все було в рамках правил безпеки, при довгостроковій експлуатації це було незручним.
Дизайн HD 6990 дуже схожий на інженерне рішення цієї проблеми. Крім того, AMD не тільки усунула недоліки 5970 але й змушена була справлятися з ще більшим навантаженням. Результат значно відрізнявся від попередниці. Якщо порівняти HD 6990 vs 5970 то перша карта трохи коротше. Це пов'язано з тим, що корпус серії 6000 має кутасту форму, ніж скошена конструкція серії 5000. В результаті у карти ті ж розміри друкованої плати (292 мм) і 305-мм корпус (309 мм у 5970). Це означає, що 6990 незважаючи на підвищені вимоги до охолодження, займає практично те ж простір.

Кулер

Найбільшу увагу у відеокарті привертає система охолодження. У традиційного кулера 5970-ї моделі були свої сильні і слабкі сторони. Він толерантно ставився до здатності корпусу виводити гаряче повітря, але процесор, який розташовувався ближче до вентилятора, охолоджувався краще. Проблему становило охолодження модулів регулювання напруги, так як вони перегрівалися задовго до того, як вентилятор починав підвищувати обертів. Щоб це виправити і забезпечити ще більшу тепловіддачу, довелося відмовитися від заднього розташування вентилятора. Його змінив дизайн, який вже застосовувався в картах сторонніх виробників, таких як Asus ARES 5870X2: центральний кулер з процесорами по обидві його сторони. Різниця виявилася суттєвою. Якщо задній вентилятор відводив велику частину гарячого повітря за межі корпусу ПК, то центральний поділяє картку навпіл: тепло одного комплекту ГПУ і підтримують чіпів виводиться назовні, а другого – всередину комп'ютера. Оскільки конструкція залишилася закритою, то гаряче повітря виходить спереду і ззаду, а холодний втягується посередині карти.
Зміна дизайну кулера призвело до заміни одиночного радіатора 5970-ї моделі сегментованим. 6990 більше схожа на 2 окремі відеокарти, використовують одну плату, ніж на одну з двома ГПУ. Кожен радіатор з'єднується з процесором через свій власний випарник, в результаті чого системи охолодження чіпів повністю ізольовані один від одного. Термопаста між графічними процесорами і випарниками була замінена. Замість традиційного складу AMD використовувала матеріал з фазовим зміною, який плавиться і твердне в залежності від температури. Це не було чимось революційним, але і не скрізь застосовувалося. У підсумку теплопровідність покращилася на 8%. Модулі регулювання напруги були переміщені, щоб виправити обмежені можливості охолодження 5970-ї моделі. Їх розташували в центрі плати, щоб вони не охолоджувалися раніше графічних процесорів або модулів ОЗП. Це не тільки знизило їх нагрівання, але і відповідало більш високому енергоспоживанню. Охолодження модулів VRM стало ще більш важливим. Як і у випадку з 6970 регулювання напруги забезпечується МДН-транзисторами і контролерами компанії Volterra.

5970-я модель розроблялася з розрахунком на розсіювання 400 Вт тепла, а HD 6990 – на 450 Вт. На практиці ж можливості останньої наближаються до 500 Вт. Відвід і розсіювання такої кількості енергії в 1180 см 3 простору гідні захоплення.

Харчування

Відеокарта Radeon HD 6990 отримує харчування як безпосередньо через стандартну шину PCIe, так і через 2 8-контактних роз'ємів PCIe. Таким чином, межа енергоспоживання становить 150+150+75 = 375 Вт. Як і у випадку з 5970 будь-яке збільшення споживання веде до перевищення можливостей PCIe до зовнішнього живлення. Потужність 375 Вт сама по собі виходить за межі цієї специфікації. Між тим, як і у випадку з 5970 при базовій тактовій частоті графічні процесори отримують знижена напруга, щоб відповідати цільовий потужності. Щоб чіпи Cayman працювали на 830 МГц, використовується напруга 112 Ст. Потужність надає великий вплив на продуктивність ГПУ, оскільки збільшення продуктивності 6990 порівняно з 5970 зажадало від AMD зміни енергоспоживання карти, так і впровадження системи керування живленням PowerTune. Остання вперше була представлена в серії 6900 в грудні 2010 р. Обмежуючи енергоспоживання в межах встановленого значення і стримуючи продуктивність при його перевищенні, AMD змогла підвищити тактову частоту, не турбуючись про безпеку в разі запуску таких програм, як FurMark. Пошук балансу ускладнений тим, що установка занадто високої частоти для певної потужності разом з обмеженням продуктивності є контрпродуктивними і призводять до непослідовною роботі, а занадто низька частота залишає нереалізованим потенціал карти.
Збільшення енергоспоживання і одночасне введення PowerTune дозволило AMD збільшити тактову частоту ГПУ так само, як і у випадку з 5970. Архітектура Cayman швидше Cypress, але перевага в 105 МГц робить різницю справді відчутною. При налаштуваннях за промовчанням PowerTune, схоже, налаштований на 6990 майже так само, як і на 6970: FurMark сильно гальмує, а Metro відчуває невеликі затримки. Доступний звичайний діапазон налаштування PowerTune в межах +/- 20 %, який дозволяє встановити межу споживаної потужності в 300-450 Вт. За відгуками користувачів, PowerTune не вистачає динамічного обмеження, заснованого на використанні CrossFire. Можливо, найбільшим недоліком карт з двома ГПУ є те, що вони не можуть зрівнятися з одночіповими, оскільки їх тактові частоти підтримуються на низькому рівні, щоб обмежити загальну споживану потужність. Якщо б одному ГПУ можна було б використовувати стандартні 880 МГц, коли другий процесор не діє, то це б дозволило досягти рівня одночіпових карт високого класу в завданнях, які не виграють від CrossFire, таких як ігри у віконному режимі, емулятори, додатки GPGPU та ігри без профілю CF. Так само як і у випадку 5970 і 2 ГБ 5870 HD 6990 оснащений 16 чіпів ОЗУ, 8 на графічний процесор. Одна половина з них знаходиться на передній панелі друкованої плати, а інша – на зворотному. Задня панель забезпечує захист і відведення тепла і від розміщеної там оперативної пам'яті. Одним з небагатьох відмінностей від 6970 є використовує частоту 5 ГГц замість 6 ГГц. Це означає, що базова тактова частота ОЗУ карти вже відповідає номінальній. У технічному описі HD 6990 зазначається, що 6-ГГц оперативна пам'ять на 16 В, а 5-ГГц – на 15 В. Таким чином, різниця зводиться до декількох чинників: зниження енергоспоживання ОЗУ, скорочення витрат і проблем при роботі на частотах вище 5 ГГц.

Можливості підключення

У цій області також відбулися зміни. Оскільки графічні процесори Cayman можуть керувати лише одним двоканальним DVI-монітором, AMD позбулася 2-го порту SL-DVI і порту HDMI на користь додаткових mini-DisplayPort. Якщо всі графічні процесори Cayman (і Cypress/5800 до цього) можуть обслуговувати до 6 моніторів, єдиний спосіб зробити це в межах 1 слоти – це розмістити або 6 портів mini-DP (подібно Eyefinity-6), або з допомогою концентратора MST. 6990 є прикладом компромісу між цими підходами. Eyefinity-6 вимагає дорогого перехідника між DP і DLI-DVI, щоб підключити єдиний монітор DL-DVI, а 5970-подібний дизайн 2 x DVI + mini-DP не дозволяє використовувати 6 моніторів навіть з концентраторами MST. Кінцевим результатом є 1 порт DL-DVI для застарілих моніторів з роздільною здатністю 2560x1600/2560x1440 і ще 4 mini-DP для нових дисплеїв. Це дозволяє управляти 5 моніторами безпосередньо і 6-ю за наявності концентратора MST. Як і у випадку з картками 5870E6 необхідні адаптери, щоб звести до мінімуму використання DisplayPort. Всі 6990 комплектувалися пасивними перехідниками SL-DVI і HDMI і активним SL-DVI. Вбудовані можливості підключення і адаптери дозволяють створювати практично будь-яку комбінацію, включаючи популярну конфігурацію з 3-х моніторів 1080р Eyefinity.

Відвід тепла

Зміна схеми охолодження, енергоспоживання і розсіювання тепла потребувало не тільки іншої довжини карти і концепції електроживлення, але й додаткової уваги до роботи системи. Ряд висококласних моделей до цього не справлявся з відведенням гарячого повітря, але нічого подібного HD 6990 не було. Зокрема, жодна 12-дюймова карта не відводила понад 185 Вт тепла безпосередньо з її задньої частини. Більшість конструкцій були набагато більш відкритими і направляли потоки повітря в усі сторони. Критичним моментом HD 6990 є відведення великого обсягу гарячого повітря в корпус ПК. Якщо 5970-я модель багато прощала в цьому плані, то 6990-я такою не була. Для відеокарти необхідний корпус з великим повітряним потоком, особливо якщо планується її розгін, і нічого цінного безпосередньо за нею бути не повинно. Користувачі заміряли температуру жорсткого диска, розміщеного безпосередньо за 6990. При базовій частоті вона склала 37 °C, а при розгоні досягла 40 °C. Для карти 5970 температура знижується до 31 °C, а для пари 6970-х в CrossFire з 120-мм вентилятором вона досягне 27 °C. Таким чином, штраф за наявність подвійного воздухоотвода складає 6 °C порівняно з 5970 і 10 °C в порівнянні з парою більш коротких 6970. Це говорить про те, що розміщення жорсткого диска (або будь-якого іншого компонента) за відеокартою є небажаним. Оскільки в більшості випадків можна знайти вільні відсіки для жорстких дисків в інших місцях, краще переставити свій HDD якомога далі від 6990. Можна піти ще далі і перетворити найближчий фронтальний повітрозабірник в вихідний отвір. У ряді випадків впускний отвір розташовується на передній панелі корпусу і приблизно відповідає гнізда PEG 1. Якщо використовувати його для відводу тепла, це дозволить набагато більш ефективно розсіювати його. Можливо, саме на це розраховував виробник, створюючи такий дизайн. В кінцевому підсумку характеристики AMD Radeon HD 6990 незрівнянні з тим, що було раніше. Його велика споживана потужність і кулер з подвійним відводом повітря вимагають більш уважного ставлення до охолодження, ніж будь-яка інша карта з двома ГПУ.

Обчислювальна потужність

Завдяки архітектурним змінам, які провела компанія AMD при переході до серії 6000 особливо в плані обчислювальної продуктивності, характеристики Radeon HD 6990 могли б покращитися. Однак дизайн з двома графічними процесорами не дав великої переваги. Для оцінки змін користувачі скористалися Civilization V, в якій використовується для DirectCompute швидкого перетворення текстур. Гра включає тест, перевіряючий швидкість алгоритму розгортання текстур, необхідних для однієї з головних сцен. Civilization V DirectCompute масштабується з CrossFire незначно. Це призводить до того, що AMD Radeon HD 6990 4GB випереджає 6970 однак архітектура Cayman раніше виглядає неоптимізованого. 5970 лідирує з 10 % перевагою навіть з меншою тактовою частотою. NVIDIA і її архітектура Fermi значно випереджає 6990 навіть без переваги SLI-масштабування. Інший контрольний тест графічного процесора – SmallLuxGPU. У додатку LuxRender реалізований повний механізм трасування променів в OpenCL, що дозволило повністю передати процес на ГПУ. У SmallLuxGPU немає масштабування CrossFire, тому цей тест стосується продуктивності першого процесора і шейдера/обчислювача. При стандартних тактових частотах це призводить до того, що 6990 трохи відстає від 6970 але в розігнаному стані перебуває з ним в ідеальному паритеті. На жаль для AMD, це тест, в якому фокусування на NVIDIA обчислювальної продуктивності дійсно окупилася. Навіть при відсутності масштабування CF втричі дешевша карта GTX 560 Ti перевершує AMD HD 6990. У кінцевому підсумку в більшості персональних комп'ютерів перевага наявності декількох ядер ГПУ залишалося нереалізованим. В результаті 6990 була найкращою ігровою картою, але не картою для інтенсивних обчислень.

Можливості для розгону

У серії 6900 з'явився перемикач вибору BIOS, який дозволяв користувачам безпечно переписувати БІОС карти, маючи в запасі резервний для роботи. У моделі 6990 ця концепція збереглася в зміненому вигляді для забезпечення унікальних потреб розгону. Перемикач залишився, але служить для управління продуктивністю відеокарти. В положенні 2 використовується захищений від запису БІОС, який визначає базову тактову частоту 830 МГц і стандартна напруга ядра 112 Ст. В положенні 1 з'являється можливість зміни БІОС, і карта запускається з тими ж основними швидкостями і напругами, що і у 6970-ї моделі: 880 МГц і 1175 Ст. Частота оперативної пам'яті при цьому залишається незмінною і дорівнює 5 ГГц.

Результати тестування

Порівняння характеристик HD 6990 vs GTX 1050 Ti дозволяє припустити, що продуктивність карти AMD в цілому повинна бути вище. Пропускна спроможність першої на 179 % вище – 320000 ГБ/с проти 114688 ГБ/с. Крім того, 6990-я модель на 157 % швидше виробляє анізотропну фільтрацію – 159360 проти 61920 Мтекселей/с. Також відеокарта AMD значно (на 29 %) випереджає конкурентну модель по швидкості повноекранного згладжування – 53120 проти 41280 Мп/с. Проте в тесті 3DMark Fire Strike 6990 відстає на 33 %, набираючи 5820 пунктів проти 7750 у GTX 1050 Ті. У BattleForge c максимальною якістю і дозволом 2560р карта забезпечує частоту кадрів 996 к/с, поступаючись 6970CF 9 до/з і GeForce GTX 580SLI (125 до/з). З випуском 6990 вперше вдалося запустити максимальні налаштування Crysis з прийнятним фреймрейтом на одиночній карті. Модель забезпечує прийнятні 428 до/з для вирішення 2560 х 1600. Геймерські налаштування дозволяють грати з комфортною частотою 64 к/с.

Потужність температура

Це область, де AMD традиційно мала перевагу, так як стратегія невеликих кристалів вела до менш ненажерливим і більш холодним процесорам порівняно з прямими аналогами NVIDIA. Карти з двома ГПУ, такі як 6990 мають переваги більш низького енергоспоживання, але температура нагріву і шум завжди є непередбачуваними. AMD продовжила використовувати в своїх картах одне опорне напруга. Воно відіграє велику роль, так як профіль PowerTune відкалібрований на одне певне значення. В режимі очікування напруга становить 09 під навантаженням – 112 (у 6970 – 1175). В режимі очікування характеристики HD 6990 ті ж, що і у інших моделей серії 6900 – процесор працює на напрузі 09 Ст. Під навантаженням на базовій тактовій частоті воно збільшується до 112 що багато в чому пояснює, чому карта використовує менше енергії, ніж вимагає її рівень продуктивності. При розгоні до 880 МГц напруга підвищується до 117 як у 6970. Споживана потужність і тепловиділення зростають відповідно, що посилюється тим фактом, що PowerTune тут не використовується. Потужність холостого ходу 6990 узгоджується з іншою частиною серії. 171 Вт відповідає 6970CF, але порівняно з 5970 карта має 9-ватне перевагу. Навантаження в грі Crysis дає перше вказівку на те, що тільки цільове енергоспоживання не може використовуватися для прогнозування загального споживання енергії. При 375 Вт проектної потужності 6990-я модель повинна споживати менше, ніж 2x200 Вт 6950CF, але на практиці 6950CF витрачає на 21 Вт менше. Почасти це відбувається за рахунок більшої завантаження процесора, що дозволяє домогтися більш високої частоти кадрів, але це не цілком пояснює невідповідність. Порівняно з 5970 потужність 6990 набагато вище цільової. Розрив у 113 Вт перевищує 75-ватну різницю. Очевидно, що 6990 потребу в харчуванні більше, чим 5970. Розгін значно збільшує споживання енергії, на цей раз до 544 Вт. Це краще результату 6970CF за рахунок деякої втрати продуктивності. Слід мати на увазі, що при цьому з однієї карти розсіюється понад 400 Вт, що чревате наслідками. Тест FurMark виявляє обмеження PowerTune, які є визначальним фактором для серії 6900. Навіть при включеному обмеження для всіх трьох карт 6900375-ватна 6990 споживає на 41 Вт більше, ніж 2x200 Вт 6950CF, і на 51 Вт більше, ніж 6970CF. Споживана потужність 6990 пропорційна більшої продуктивності карти в порівнянні з іншими моделями серії 6900. Що стосується розігнаної Radeon HD 6990 4GB без PowerTune, то карта витримує навантаження з точки зору споживання енергії і тепла. 684 Вт значно вище 6970 без PowerTune і наближається до 570/580 в SLI. Складно виміряти енергоспоживання виключно відеокарти, але, базуючись на даних користувачів, можна бути впевненим, що 6990 витрачає не менше 500 Вт, і це одна карта з одним вентилятором, що розсіює тепло. Відведення повітря з переднього і заднього торців корпуса при цьому виглядає дійсно добре. Поряд з поліпшенням цільової потужності в серії 6900 двосторонній кулер AMD порівняно з 5970 заявляє про себе температурою режиму простою. При 46 °C 6990 тепліше, ніж інші карти, але не занадто (модифікація XFX HD 6990 в режимі очікування нагрівається до 51 °C), і ця температура 7 °C вище, ніж у 5970 який повинен боротися з тим, що другий процесор охолоджується вже нагрітим повітрям. Пара 6900 в CF працює ефективніше кулера з подвійним виходом. 5970-я модель грілася більше, ніж 5870CF, але 6990 змінила цю тенденцію. При базовій тактовій частоті процесор на 2 °с прохолодніше, ніж 6970CF, яка запускається в «поганий» конфігурації, коли карти розташовані безпосередньо поруч один з одним. Температура нагріву, рівна 86 °C, цілком розумна. Навіть розігнана відеокарта всього на 2 градуси гаряче. Температури нагріву XFX HD 6990 наприклад, під навантаженням на базових і підвищених частотах рівні 78 та 88 °C відповідно. Тест FurMark картину суттєво не міняє. Якщо що-то трохи покращує ситуацію, так це PowerTune, який утримує 6990 на середніх позиціях. Розгін, однак, зовсім інша справа. Без PowerTune, яка контролює енергоспоживання, при споживаної потужності 681 Вт температура карти досягає 94 °C. Різниця всього в 5 °C, але це межа того, що користувачі готові допустити. Про подальший розгін не може бути й мови.

Шум

У карти є проблема з гучністю роботи вентилятора, з якою необхідно боротися. У режимі простою нічого дивного немає. 449 дБ голосніше середньої карти імовірно через кулера з подвійним виходом. Якщо під навантаженням Radeon HD 5970 є гучною, а SLI GTX 580 – дуже гучною, то порівняно з 6990 вони працюють тихо. Закони фізики обдурити не можна, і в якийсь момент всі розумні інженерні рішення не здатні компенсувати необхідність у великому повітряному потоці, розпорошуватися 375 Вт тепла. C 702 дБ і 773 дБ при розгоні 6990 – надзвичайно голосний карта. І хоча ігри не підвищують гучність вентилятора так, як це відбувається під час тесту FurMark, кулер працює помітно голосніше, ніж у всіх інших моделей. В ідеалі 6990 вимагає хорошого повітряного потоку і гарній шумоізоляції, але перше ускладнює друге. Водяне ж охолодження 6990 обійдеться на вагу золота.

На закінчення

Спільна робота 2-х графічних процесорів Cayman на одній платі, без сумніву, забезпечила відеокарти HD 6990 титул найшвидшої на ринку. В той же час завжди було і буде різниця між картами з одним і двома ГПУ. Якщо перші представляють загрозу для других, то зворотне малоймовірно. У 2009 р. вже виникало подібне питання: що краще - 5970 або дві 5850 в CrossFire, враховуючи, що вони були майже ідентичні по продуктивності? Відповідь полягав у тому, що CrossFire є кращим рішенням, якщо є блок живлення з 4 легкодоступними роз'ємами PCIe. У разі 6990 відповідь ще більш прямий. За деякими винятками (наприклад, відсутність вільного місця для 2-х карт або в конфігурації HD 6990 x2) 6990 поступається парі в CrossFire. Причин для цього багато. Характеристики HD 6990 настільки близькі до 6950CF, що в середньому при дозволі 2560 вони ідентичні. Тільки в іграх Bad Company 2 і Stalker помітна перевага 6990 що втрачається в Civilization V або DIRT 2. Між тим 6950CF менше нагрівається, значно тихіше, менше витрачає енергії і не має таких проблем з драйвером, як HD 6990. І нарешті, 6950CF дешевше: ціна за дві відеокарти становила 3/4 вартості однієї подвійний. Аналогічно пара 6970-х коштує дешевше і на дозволі 2560 забезпечує приблизно на 8 % кращу швидкодію і більш тиху роботу. На момент випуску характеристики HD 6990 x2 (Quad CrossFire) дозволяли закрити очі на шум і високе енергоспоживання. Для цього потрібна установка на материнську плату з розривом у 3 слота, але конфігурація була цілком реальною. Останнім виправданням покупки відеокарти була необхідність у системі з 5 моніторів Eyefinity, яку поряд з 6990 підтримувала тільки 5870.