Nvidia ampere против amd rdna 2: битва архитектур / блог компании pixonic / хабр

Производительность

	AMD Radeon RX 5700 XT	NVIDIA Geforce GTX 1080 Ti Founders Edition
Объем памяти	8 GB	11 GB
Тип памяти	GDDR6	GDDR5X
Частота ядра	1605-1905 МГц	1480-1582 МГц
Интерфейс памяти	256 бит	352 бит
CUDA-ядра	2560	3584

Касательно производительности заметно явное превосходство GTX 1080 Ti перед
конкурентом. Особенно это касается количества CUDA-ядер и объема памяти.
Однако, карта от АМД может похвастаться более внушительными частотами ядра —
1605 МГц с максимальным разгоном до 1905 МГц, тогда как максимальная частота
модели от NVIDIA ограничивается 1582 МГц. Также в RX 5700 XT установлена более
быстрая память типа GDDR6.

На первый взгляд GTX 1080 Ti явно быстрее, однако и стоит карта заметно
дороже. Чтобы определить, стоит ли переплачивать за видеокарту от NVIDIA, мы
проведем тесты в 10 современых играх. В связку с нашими видеокартами мы будет
использовать процессор Intel Core i7 8700K. Проекты будут запускаться с максимальными
настройками графики в разрешении Full HD и 2К.

PlayStation 5 впереди всех

В статье, опубликованной в прошлом месяце, Wired эксклюзивно познакомился с возможностями консоли Sony следующего поколения, PlayStation 5. Хотя точных спецификаций мало, что написано в статье сделал Подтверждением было то, что консоль будет использовать вариант архитектуры Navi, будет поддерживать трассировку лучей и будет работать вместе с процессором на базе Ryzen.

Однако чуть больше недели назад сюжет загустел. Бенджи Сейлз, основатель игрового подкаста State of the Industry, написал в Твиттере, что ранняя сборка комплекта разработчика PS5, популярная среди различных разработчиков, работает «почти 13TF (терафлоп) GPU, «незадолго до этого, как вы уже догадались, удалив этот твит и попросив своих подписчиков игнорировать все, что он только что сказал.

Если это правда, то это еще более захватывающая новость для поклонников Sony, учитывая, что скорость PS4 и без того колоссальные 1,84 терафлопс, и, как указано выше, некоторые из самых впечатляющих и графически впечатляющих игр были созданы на спины этого оборудования.

Понтификация по ценообразованию

Наконец, всего несколько дней назад TweakTown опубликовал пару статей, основанных на информации из «эксклюзивного источника», в которых сообщается о ценах и спецификациях якобы грядущих графических процессоров «Navi 10» и «Navi 20». (Большой отказ от ответственности через мгновение.) Во-первых, в отчете говорится, что графические процессоры Navi 10 будут работать на так называемых видеокартах Radeon RX 3070. Эти карты якобы будут стоить 330 долларов. , и иметь возможность конкурировать с картами Nvidia GeForce RTX 2070 с точки зрения производительности и функций.

При этом, учитывая дату выпуска, назначенную на следующий год, возможно, вскоре после выпуска любой такой Radeon RX 3090 XT Nvidia изменит свои цены или отступит со своей собственной конкурирующей картой и выбьет карты AMD из оборонительный, как компания делала последние пять лет и считает.

Также стоит упомянуть, что TweakTown сам утверждает, что информацию из ее собственного «эксклюзивного источника», цитируем мы, «следует воспринимать с большой горсткой, а не с щепоткой соли». Поэтому мы рекомендуем прислушаться к советам и не основывать свои решения о покупке на этих утечках до тех пор, пока в ближайшие месяцы не появятся конкретные детали.

Размеры кристаллов

На протяжении долгих лет графические процессоры были больше центральных и продолжают неуклонно расти. Площадь последнего ГП AMD составляет примерно 520 мм2, что более чем в два раза больше их предыдущего чипа Navi. При этом он все еще не самый большой: эта честь принадлежит графическому процессору в новом ускорителе Instinct MI100 с площадью порядка 750 мм2.

В последний раз AMD производила игровой процессор размером примерно с Navi 21 для карт Radeon R9 Fury и Nano, которые имели архитектуру GCN 3.0 в чипе Fiji. Его площадь составляла 596 мм2.

С 2018 года AMD использует в работе 7-нм процесс от TSMC, и самым большим чипом из этой производственной линейки был Vega 20 (из Radeon VII) с площадью 331 мм2. Все графические процессоры Navi созданы на основе слегка обновленной версии этого процесса, называемой N7P.

И все же, что касается размеров кристалла, корона остается за NVIDIA, но не то чтобы это было хорошо. Последний чип на базе Ampere, GA102, имеет площадь 628 мм2. Это примерно на 17% меньше, чем у его предка, TU102: он имел ошеломляющую площадь кристалла в 754 мм2. Но все это ничто по сравнению с монструозным чипом NVIDIA GA100: используемый в ИИ и обработке данных, этот 7-нм графический процессор имеет площадь 826 мм2. Он наглядно показывает, каких размеров может достичь графический процессор.

По сравнению с ГП NVIDIA Navi 21 выглядит довольно стройно, хотя стоит помнить, что процессор — это не только кристалл. GA102 содержит около 28,3 миллиарда транзисторов, тогда как новый чип AMD на 5% меньше — 26,8 миллиарда.

Мы не знаем, из скольких слоев состоит каждый из этих ГП, поэтому все, что мы можем сравнить, — это отношение транзисторов к площади кристалла, обычно называемое плотностью кристалла. Navi 21 имеет примерно 51,5 млн транзисторов на квадратный мм, в GA102 она заметно ниже — 41,1 млн.

Navi 21 производится у TSMC в соответствии с процессом N7P, который дает небольшое увеличение производительности по сравнению с N7. Свои новые чипы GA102 NVIDIA предпочла производить у Samsung. В них используется модифицированная специально для NVIDIA версия так называемого 8-нм узла (обозначаемого как 8N или 8NN). Значения узлов 7 и 8 имеют мало общего с фактическим размером компонентов: это просто маркетинговые термины, используемые для различения производственных технологий.

Теперь давайте углубимся в компоновку каждого графического процессора и посмотрим, что находится у них под капотами.

Тестирование перепрошитой видеокарты в связке с AMD Ryzen 5 3600

Что изменится, если в тестовой конфигурации заменить ЦП с двумя физическими ядрами на шестиядерник с 12 виртуальными потоками? Речь идет о “народном” сегодня “камне” AMD Ryzen третьего поколения Ryzen 5 3600, который поддерживает шину PCI Express 4.0, что актуально для нашего видеоускорителя. Материнка тоже основана на современном чипсете – X570.

Первый тест – в AIDA64. Новый центральный процессор лишен графического ядра, поэтому добавляется проверка x64 CPU вместо второго GPU.

Наблюдается двукратный прирост скорости чтения/записи памяти, в остальном показатели практически идентичны.

WattMan показывает следующую картину:

Энергопотребление (219 Ватт) и частота видеочипа (2010 MHz) идентичны спецификации на PowerColor Red Devil Radeon RX 5700 XT в производительном режиме.

Испытаем систему в 3D Mark (Time Spy), применив разрешение экрана Ultra HD.

Проанализируем полученные результаты. Количество очков увеличилось с 4258 до 4309, а CPU score – в три раза (6908 против 2367 ранее)! Этого стоило ожидать ввиду трехкратного превосходства в числе ядер/потоков.

В ходе графических тестов ЦПУ загружался несильно: температура держалась ниже 80 °С, а во время “CPU Test” она заходила за 90 °С. Это спровоцировало звуковой сигнал из BIOS материнской платы, так как это максимальное аварийное значение, которое можно выставить (в паспорте процессор выдерживает и 95 °С).

Наблюдались меньшие просадки частоты кадров, график стал более плавным.

Как говорилось ранее, в максимальном разрешении при нагрузке вся работа ложится на видеокарту, поэтому изменения не так существенны. Но это в бенчмарках. А что же в играх? Проверим.

Metro Exodus:

FPS увеличился на 10 пунктов – до комфортных 39. При этом загрузка CPU уменьшилась с 73 до 24 %, что говорит об эффективности новой конфигурации.

WattMan констатирует рост максимальной частоты GPU во время игры с 1795 до 1960 MHz – значит AMD Ryzen 5 3600 полностью раскрывает нашу видеокарту.

Assassins Creed Odyssey:

Средний FPS вырос с 44 до 48, а минимальный — с 15 до 30 (в 2 раза!).

Температуры находились в разумных пределах (GPU – до 79 °С, а «Junction Temperature» – до 99 °С), а энергопотребление было самым максимальным за все время – 237 W, что говорит о высоких требованиях данной игры.

Таким образом, после замены центрального процессора изменились количественные показатели в реальных условиях (например, просадка FPS, загруженность в %). Конфликтов оборудования в системе Windows больше не наблюдалось. Но если смена платформы ложится финансовым бременем, то и двухъядерный CPU позволит играть на средних настройках без тормозов и зависаний.

Тестовая конфигурация компьютера и набор тестов

Наша тестовая подборка включает в себя самые разнообразные сценарии – от рендеринга до вычислительных задач – и содержит как синтетические бенчмарки, так и примеры из реальных приложений, в частности, от Adobe и Autodesk.

В большинстве тестов участвовали вышеупомянутые 12 видеокарт, но в CUDA-тестах мы добавили к заглавным картам NVIDIA не-SUPER версии 2060/2070/2080, а также 2080 Ti, чтобы немного разбавить результаты. Ограниченное время не позволило нам включить эти карты в остальные тесты, но и результаты CUDA-тестов в любом случае повышают репрезентативность нашего обзора.

К сожалению, эта статья получилась не такой однородной, как нам хотелось бы. Мы столкнулись с рядом нестыковок, связанных со спецификой используемых программ; эти проблемы описаны непосредственно перед результатами соответствующих тестов. В частности, карты AMD Navi не работали с программами MAGIX Vegas Pro и SiSoftware Sandra, хотя мы уверены, что это скоро исправят. Вдвойне досадно, что тест в AMD Radeon ProRender у нас тоже полетел из-за бага, о котором мы еще поговорим, а этот рендерер мог бы стать третьим для карт AMD; зато у карт NVIDIA был дополнительный бонус в виде четырех тестов для CUDA.

Но ничто не идеально. Когда будет время, мы проведем повторное тестирование, а на данный момент у нас все-таки есть достаточное количество результатов для разбора. Для начала – состав тестовой конфигурации.

Тестовая конфигурация рабочей станции
Процессор	Intel Core i9-9980XE (18 ядер, 3.0 ГГц)
Материнская плата	ASUS ROG STRIX X299-E GAMING
Память	G.SKILL Flare X (F4-3200C14-8GFX) 4x 8 ГБ; DDR4-3200 14-14-14
Графика	AMD Radeon VII (16 ГБ, Adrenaline 19.7.1) AMD Radeon RX 5700 XT (8 ГБ, Adrenaline 19.7.2) AMD Radeon RX 5700 (8 ГБ, Adrenaline 19.7.2) AMD Radeon RX 590 (8 ГБ, Adrenaline 19.7.1) AMD Radeon Pro WX 8200 (8 ГБ, Enterprise 19.Q2.1) NVIDIA TITAN RTX (24 ГБ, GeForce 431.36) NVIDIA GeForce RTX 2080 SUPER (8 ГБ, GeForce 431.56) NVIDIA GeForce RTX 2070 SUPER (8 ГБ, GeForce 431.36) NVIDIA GeForce RTX 2060 SUPER (8 ГБ, GeForce 431.36) NVIDIA GeForce GTX 1080 Ti (11 ГБ, GeForce 431.56) NVIDIA GeForce GTX 1660 Ti (6 ГБ, GeForce 431.56) NVIDIA Quadro RTX 4000 (8 ГБ, Quadro 431.02)
Аудиосистема	Встроенная
Накопитель	SSD Kingston KC1000 960 ГБ M.2
Блок питания	Corsair 80 Plus Gold AX1200
Корпус	Corsair Carbide 600C Inverted Full-Tower
Охлаждение	Жидкостный кулер NZXT Kraken X62 AIO
Операционная система	Windows 10 Pro, версия 18362 (1903)

Все бенчмарки мы разделили на четыре группы. В первую группу вошли «нейтральные» рендереры Blender и LuxMark. Во вторую – программы только для CUDA: V-Ray, Arnold, Redshift и Octane.

В третью группу мы включили кодировочные тесты: Adobe Premiere Pro, MAGIX Vegas Pro и – новое слово в нашей подборке тестов для GPU – Agisoft Metashape. Metashape – это приложение для фотограмметрии, но, пока мы не добавим в наш тестовый арсенал другие аналогичные приложения (например, Reality Capture, которое скоро выйдет), чтобы можно было выделить их в отдельную группу, Metashape будет числиться в категории кодировочных тестов. И, наконец, четвертую группу составили популярные программные пакеты с визуализацией моделируемых объектов.

Новое семейство графических карт Radeon RX 5000 на базе Navi

Сегодня компания AMD также анонсировала новую линейку графических карт Radeon RX 5000 (Navi). К слову, чип этой линейки будет использоваться в будущей консоли PlayStation 5 от Sony.

Хотя изначально предполагалось, что AMD будет использовать числовые индексы из трехтысячной серии (в Сети ходили слухи), но в итоге компания выбрала имя серии Radeon RX 5000. Идея названия в том, что в нем обыгрывается тема 50-летнего юбилея, который AMD празднует в этом году.

В основе видеокарт Radeon RX 5000 лежит новая архитектура GPU, получившая название Radeon DNA (RDNA), которая представляет собой дальнейшее развитие появившейся семь лет тому назад Graphics Core Next (GCN).

В подробности на мероприятии вдаваться пока не стали, но архитектура RDNA, судя по всему, предлагает новый дизайн базовой единицы графического процессора — вычислительного блока, благодаря чему достигается улучшение в части энергоэффективности и производительности на такт. Кроме того, AMD реализовала в RDNA новую многоуровневую иерархию кеша, что должно снизить задержки, увеличить пропускную способность, а также улучшить энергопотребление. Оптимизированный графический конвейер RDNA при этом позволяет новым видеокартам работать на более высоких, чем раньше, тактовых частотах, и в итоге обеспечивать более высокий уровень производительности. Кроме того, по сравнению с чипами с архитектурой GCN Navi имеет более компактный размер полупроводникового кристалла, но пока производитель не стал раскрывать подробностей насколько.

Суммарно архитектура RDNA обеспечивает большую производительность и более низкие задержки при лучшей экономичности. Если сравнивать с архитектурой карт Vega, то AMD обещает 25-процентный прирост в удельной производительности на такт и 50-процентный прирост в удельной производительности на ватт.

В ходе презентации было объявлено, что первой точкой применения новой архитектуры RDNA станет серия графических карт Radeon RX 5000, в которой первыми выйдут видеокарты с названием Radeon RX 5700. В основе всей серии будут лежать чипы Navi, выпускаемые по 7-нм техпроцессу на мощностях TSMC.

Примечательно, что представленная серия Radeon RX 5000 будет поддерживать шину PCI Express 4.0. AMD активно продвигает идею перехода на новую версию интерфейса с увеличенной пропускной способностью, и Radeon RX 5000 прекрасно впишется в предлагаемую компанией экосистему вместе с процессорами Ryzen 3-го поколения и материнскими платами на базе набора логики X570.

В рамках своего выступления глава AMD Лиза Су кратко продемонстрировала работу игровой видеокарты на базе чипа Navi. Графическую карта Radeon RX 5700 сопоставили с NVIDIA GeForce RTX 2070 в бенчмарке в игре Strange Brigade. Оказалось, что новинка AMD примерно на 10 процентов быстрее конкурента.

В продажу видеокарты Radeon RX 5700 должны поступить в июле. К сожалению, пока более конкретные даты озвучены не были. Однако AMD обещает рассказать, как о характеристиках, производительности, так и о ценах на специальном мероприятии Next Horizon Gaming, которое будет проходить рамках выставки E3 10 июня.

Обсудить новость можно в нашем Telegram-чате.

Заключение

Прежде всего, эта статья в очередной раз подтверждает тот факт, что не все приложения проявляют беспристрастность в отношении видеокарт. Это не самая приятная новость для тех, кто покупает «железо» под конкретную задачу наугад. Один мой друг в 2004 году купил дорогую видеокарту AMD FirePro, просто потому, что считал – чем дороже видеокарта, тем она эффективнее в гейминге. Скоро он поменял ее на лучшую на тот момент игровую видеокарту, которая, естественно, стоила вдвое дешевле.

Если говорить о профессиональных пакетах для моделирования с визуализацией, то игровые карты здесь могут оказаться как очень выгодным, так и никуда не годным решением. Например, Siemens NX не воспринимает игровые карты всерьез – производительность там настолько слабая, что пользователь может вообще разочароваться в профессиональной графике. Но, к счастью, в таких продвинутых CAD/CAE-пакетах вполне приемлемую производительность чаще всего обеспечивают профессиональные видеокарты даже начального уровня.

Что касается нашего заглавного противостояния AMD vs. NVIDIA, то здесь нам придется поговорить о технических характеристиках. В отличие от NVIDIA, AMD не предлагает опцию RTX, и на данный момент это может иметь большое практическое значение, а может и вовсе не иметь значения. Если вы не пользуетесь приложениями, рассчитанными на преимущества ядер RT или Tensor, то вы ничего не потеряете, купив карту AMD. Здесь также предполагается, что ваше приложение не является CUDA-зависимым.

Как показал тест OTOY, поддержка RTX может существенно ускорить рендеринг, но мы не хотим забегать вперед, то есть делать какие-либо окончательные выводы до тех пор, пока не выйдет финальная версия плагина и от пользователей не начнут поступать отзывы. Если RTX действительно сможет в массовом порядке в три раза сократить время рендеринга, это будет уверенная победа NVIDIA. В других CUDA-зависимых приложениях – Redshift, Arnold и V-Ray – поддержка RTX, по словам разработчиков, тоже скоро появится. Она появится даже в общедоступном и бесплатном Blender’е.

К сожалению, карты AMD Navi продемонстрировали хорошие результаты не во всех тестах. В тестах на визуализацию объектов в SolidWorks, CATIA и Blender они показали себя с самой лучшей стороны, но в некоторых других тестах – например, построение карт глубины в Metashape или рендеринг сцены Hotel в LuxMark – обе видеокарты серии 5700 ни с того ни с сего финишировали позади старой RX 590.

Поскольку Navi – это новая брендовая архитектура AMD, все эти досадные нестыковки не стали слишком большой неожиданностью. С другой стороны, серия NVIDIA SUPER – уже не первая в линейке карт Turing, которые к настоящему моменту успели пройти ряд последовательных доработок. Мы уверены, что в ближайшие недели или месяцы ситуация с картами AMD улучшится – когда выйдут обновления или графических драйверов, или самих программных приложений.

Абсолютного победителя здесь определить сложно, с учетом того, что многое зависит от конкретной нагрузки, но в целом карты NVIDIA выглядят несколько предпочтительнее, тем более что некоторые тесты на картах AMD даже не запустились. Однако, если вы пользователь Blender, то для вас карты Navi – отличный выбор, частично даже превосходящий (в случае 2060) линейку SUPER.