Часть 1: теория и архитектура
Содержание
Представляем базовый детальный материал с исследованием AMD Radeon RX 550.
Справочные материалы
Объект исследования: Ускоритель трехмерной графики (видеокарта) AMD Radeon RX 550 8 ГБ 256-битной GDDR5
Сведения о разработчике: Компания ATI Technologies (торговая марка ATI) основана в 1985 году в Канаде как Array Technology Inc. В том же году была переименована в ATI Technologies. Штаб-квартира в г. Маркхам (Торонто). C 1987 года компания сконцентрировалась на выпуске графических решений для ПК. Начиная с 2000 года основным брендом графических решений ATI становится Radeon, под которым выпускаются GPU как для настольных ПК, так и для ноутбуков. В 2006 году компанию ATI Technologies покупает компания AMD, в которой образуется подразделение AMD Graphics Products Group (AMD GPG). C 2010 года AMD отказывается от бренда ATI, оставив лишь Radeon. Штаб-квартира AMD в Саннивейл (Калифорния), а у AMD GPG остается главным офисом бывший офис AMD в Маркхаме (Канада). Своего производства нет. Общая численность сотрудников AMD GPG (включая региональные офисы) около 2000 человек.
Часть 1: Теория и архитектура
Поверьте, совсем непросто писать обзор бюджетной видеокарты, когда у тебя в системе стоит топовый ускоритель, с легкостью «тянущий» все игры. А ведь именно такими GPU избалованы представители профильных изданий, с удовольствием пишущие о сверхмощных новинках. Но когда им попадается недорогое решение, лишь немногим более производительное, чем встроенные в CPU видеоядра, они лишь недовольно морщатся. Да и далеко не все производители подобных видеокарт тратятся на продвижение бюджетных ускорителей и заинтересованы в их обзорах.
А ведь этот сегмент вполне себе существует на рынке, и в его рамках продается не такое уж малое количество видеокарт. Поэтому мы пишем статьи и о таких нишевых продуктах, как представленный еще весной Radeon RX 550. В продаже эта модель появились в конце апреля, но в обзоры все никак не попадала по указанным выше причинам. А ведь такие GPU вполне работоспособны и покупаются в виде более качественной и мощной замены для интегрированного видео, или если в CPU вообще нет встроенного видеоядра (например, популярные сейчас Ryzen той же компании AMD), или для применения в домашних кинотеатрах, где важны минимальное энергопотребление, тепловыделение и физический размер, но одновременно нужна и богатая функциональность в плане аппаратной поддержки видеоданных и форматов их вывода.
Видеокарта Radeon RX 550 также интересна нам и потому, что она не имеет аналогов в серии Radeon RX 400. Это — первая модель видеокарты на новом GPU со времен выхода Radeon RX 460, основанной на графическом процессоре Polaris 11. Новинка с рекомендованной ценой в $79 предназначена для нескольких сфер применения, в том числе для популярных киберспортивных игр, не требующих высокой производительности, а также для использования в компактных ПК и домашних кинотеатрах.
Этот ценовой сегмент хоть и не привлекает к себе большого внимания, но является важным и довольно популярным, так как решения вроде Radeon RX 550 обеспечивают вполне достаточную для многих производительность за минимальные деньги (из дискретных видеокарт дешевле точно ничего нет). А уж для апгрейда устаревших графических процессоров за минимальные деньги новая видеокарта грозит стать и вовсе одним из самых популярных решений проблемы.
Еще в первом поколении Polaris, представленном в прошлом году, компания AMD внедрила многие новые возможности, вместе с высокой энергоэффективностью и неплохой производительностью в каждом ценовом сегменте. Но многие пользователи по разным причинам не воспользовались возможностью апгрейда и до сих пор довольствуются видеокартами на GPU двухлетней давности и даже более старыми. Всяческими силами AMD старается найти путь к кошелькам этих пользователей, выпуская все новые решения, в их число вошла в том числе и модель Radeon RX 550.
Видеокарта Radeon RX 550 основана на абсолютно новом графическом процессоре, известном под кодовым именем Polaris 12, заменяющем бюджетный Oland (Radeon R7 250/240). Это GPU еще меньшего размера и мощности, по сравнению с Polaris 11. Модель предыдущего поколения Radeon RX 460 на основе Polaris 11 имела 896 потоковых процессоров, а обновленная до Radeon RX 560 стала использовать полноценную версию этого GPU с 1024 потоковыми процессорами и повышенными тактовыми частотами. Поэтому в нижней части линейки компании AMD образовалось пустующее место, которое как раз и заняла бюджетная видеокарта Radeon RX 550.
Конечно, можно было спустить ниже цены в $100 и еще одно решение на базе Polaris 11 с большим количеством деактивированных исполнительных блоков, но оно все равно бы потребляло довольно много энергии и имело бы сравнительно высокую себестоимость. Кроме этого, GPU меньшей сложности также можно использовать в мобильных устройствах, где низкое энергопотребление важнее всего. Именно таким графическим процессором и стал Polaris 12, который рассчитан на применение и в настольных ПК и в ноутбуках.
Так как графический процессор Polaris 12 имеет архитектуру GCN четвертого поколения, которая схожа с архитектурой ранее вышедших решений компании AMD, то перед прочтением теоретической части статьи будет полезно ознакомиться со многими нашими предыдущими материалами по видеокартам компании предыдущих поколений:
Рассмотрим подробные характеристики видеоплаты Radeon RX 550, основанной на единственной пока что урезанной версии графического процессора Polaris 12.
Графический ускоритель Radeon RX 550
Параметр
Значение
Кодовое имя чипа
Polaris 12
Технология производства
14 нм FinFET
Количество транзисторов
2,2 млрд.
Площадь ядра
101 мм²
Архитектура
Унифицированная, с массивом общих процессоров для потоковой обработки многочисленных видов данных: вершин, пикселей и др.
Аппаратная поддержка DirectX
DirectX 12, с поддержкой уровня возможностей Feature Level 12_0
Шина памяти
128-битная: два независимых 64-битных контроллера памяти с поддержкой GDDR5-памяти
Частота графического процессора
1100 (1183) МГц
Вычислительные блоки
8 (из 10 имеющихся) вычислительных блока GCN, состоящих в целом из 512 (из 640 имеющихся) ALU для расчетов с плавающей запятой (поддерживаются целочисленные и плавающие форматы с различной точностью)
Блоки текстурирования
32 (из 40) текстурных блоков, с поддержкой трилинейной и анизотропной фильтрации для всех текстурных форматов
Блоки растеризации (ROP)
16 блоков ROP с поддержкой режимов сглаживания с возможностью программируемой выборки более чем 16 сэмплов на пиксель, в том числе при FP16- или FP32-формате буфера кадра. Пиковая производительность до 16 отсчетов за такт, а в режиме без цвета (Z only) — 64 отсчетов за такт
Поддержка мониторов
Интегрированная поддержка до шести мониторов, подключенных по интерфейсам DVI, HDMI 2.0b и DisplayPort 1.3/1.4 HDR Ready
Спецификации референсной видеокарты Radeon RX 550
Параметр
Значение
Частота ядра
1100 (1183) МГц
Количество универсальных процессоров
512
Количество текстурных блоков
32
Количество блоков блендинга
16
Эффективная частота памяти
7000 (4×1750) МГц
Тип памяти
GDDR5
Шина памяти
128-бит
Объем памяти
2/4 ГБ
Пропускная способность памяти
112 ГБ/с
Вычислительная производительность (FP32)
до 1,2 терафлопс
Теоретическая максимальная скорость закраски
19 гигапикселей/с
Теоретическая скорость выборки текстур
38 гигатекселей/с
Шина
PCI Express 3.0×8
Энергопотребление
до 50 Вт
Дополнительное питание
—
Число слотов, занимаемых в системном корпусе
1–2
Рекомендуемая цена
$79
Название рассматриваемой нами недорогой видеокарты Radeon соответствует текущей системе наименований компании AMD. Цифровая часть имени модели отличается от решений современной же линейки цифрой, отвечающей за уровень производительности — RX 550. А вот первая цифра (семейства) до сих пор вызывает у нас некоторое недоумение, ведь никакого нового поколения GPU на самом деле не было, это все тот же Polaris, просто самый младший. Впрочем, конкретно видеокарта RX 550 основана на действительно новом GPU Polaris 12, которого не было в предыдущем «поколении», и это ее оправдывает.
К слову, именно поэтому, в отличие от других видеокарт текущей линейки Radeon RX 500, модель RX 550 не предназначена для замены какого-либо решения AMD из предыдущего семейства RX 400. Не сказать, чтобы рекомендованная цена на Radeon RX 550 была слишком привлекательной, ведь чуть дороже выйдет уже куда более производительная RX 560, да и RX 460 еще продаются. Но и у таких решений есть своя ниша, а из конкурентов на рынке для новой видеокарты AMD можно назвать, наверное, свежую GeForce GTX 1030 — примерно столь же слабую, если говорить о серьезных играх и нагрузках, и столь же достаточную, если говорить о нетребовательных применениях.
Видеокарты Radeon RX 550 поставляются в версиях с 2 ГБ и 4 ГБ GDDR5-памяти, хотя больший объем имеет мало смысла, так как относительно слабый GPU просто не даст возможности почувствовать реальную разницу. Младший вариант позволит сэкономить, так как 2 ГБ для таких видеокарт достаточно, все равно высокие настройки современных игр они не потянут. Но если хочется 4 ГБ, то это — оптимальный объем видеопамяти для чуть более дорогих видеокарт, который дает некоторый запас, ведь требования к объему VRAM у игр постоянно растут.
Базовая тактовая частота GPU для референсного варианта Radeon RX 550 равна 1100 МГц, а турбо-частота доходит до 1183 МГц, но партнеры компании AMD выпустили решения и с отличающимися в большую сторону частотами, если это кому-то нужно. Потребление энергии новой бюджетной видеокартой AMD не должно превышать 50 Вт, поэтому Radeon RX 550 вовсе не требует установки разъемов для дополнительного питания, и даже при условии некоторого разгона, у него не будет никаких проблем с питанием, получаемым исключительно по слоту PCI Express.
Архитектурные особенности
Видеокарта Radeon RX 550 основана на графическом процессоре Polaris 12, который относится к четвертому поколению архитектуры GCN, до сих пор самому совершенному у AMD. Архитектура Polaris изменилась по сравнению с предыдущими поколениями GPU не слишком сильно, в список улучшений входит: улучшенная обработка геометрии, поддержка нескольких проекций при рендеринге VR с разным разрешением, обновленный контроллер памяти с улучшенным сжатием данных, модифицированная предвыборка инструкций и улучшенная буферизация, планирование и приоритизация вычислительных задач в асинхронном режиме, поддержка операций над данными в формате FP16/Int16 и др.
Базовым блоком архитектуры является вычислительный блок Compute Unit (CU), из которых собраны все графические процессоры AMD. Вычислительный блок CU имеет выделенное локальное хранилище для обмена данными или расширения локального регистрового стека, а также кэш-память первого уровня с возможностью чтения и записи и полноценный текстурный конвейер с блоками выборки и фильтрации, он разделен на подразделы, каждый из которых работает над своим потоком команд. Каждый из таких блоков занимается планированием и распределением работы самостоятельно.
Polaris 12 состоит из 10 вычислительных блоков CU, организованных в два шейдерных движка Shader Engine, обрабатывающих по два треугольника за такт. Устройство GPU аналогично Polaris 11, но с меньшим количеством блоков CU на шейдерный движок. Интересно, что модель Radeon RX 550 использует не полноценный, а урезанный по характеристикам вариант Polaris 12, с 8 активными CU из 10 существующих в чипе. Что дает 512 потоковых процессоров и 32 текстурных модулей в целом, что по современным меркам маловато, мягко говоря.
Зато Polaris 12 имеет те же 16 блоков ROP, что и старший GPU, и такую же 128-битную шину памяти. Правда, в отличие от Polaris 11 был снижен и объем кэш-памяти второго уровня, если старший чип имеет 1 МБ L2-кэша, то в Polaris 12 он был уполовинен до 512 КБ. В качестве локальной видеопамяти используется достаточно быстрая GDDR5-память с эффективной частотой в 7 ГГц, обеспечивающая высокую для этого класса пропускную способность в 112 ГБ/с. Так что уж чего-чего, а ПСП у нового решения более чем достаточно и в ее недостаток GPU упираться точно не будет.
Новый бюджетный GPU состоит из 2,2 млрд. транзисторов и имеет размер кристалла в 101 мм2 — удивительно, что он получился не особенно то и меньше размером, чем Polaris 11. Получается, что AMD уменьшила GPU лишь на 0,8 млрд. транзисторов и 22 мм2, то есть около 20%, а по количеству функциональных блоков разница велика. Так что CU занимают не такую уж и большую часть от всего чипа, много уходит на остальную обвязку. Но, вероятно, для нижнего ценового диапазона есть смысл даже в столь небольшом снижении сложности, энергопотребления и себестоимости.
Зато с функциональной точки зрения Polaris 12 ничем не отличается от других графических процессоров Polaris, и в состав архитектурных улучшений входит улучшенное кэширование данных, предвыборка инструкций и их кэширование, модифицированные геометрические движки, ускоритель отбрасывания геометрических примитивов, новый индексный кэш для дублированной геометрии, поддержка операций над данными в форматах FP16 и Int16, улучшения планировщика заданий для асинхронных вычислений. Обо всем этом вы можете прочитать в обзоре видеокарты Radeon RX 480.
Новая видеокарта Radeon RX 550 поддерживает все то же самое, что и Radeon RX 580 и другие представители предыдущей и текущей серии. В том числе имеется поддержка самых последних стандартов DisplayPort и HDMI. Видеокарты семейства Radeon RX 400 стали одними из первых решений с поддержкой DisplayPort 1.3 HBR3 и DisplayPort 1.4-HDR, отличающихся увеличенной пропускной способностью и поддержкой HDR-дисплеев, и Radeon RX 550 ничем от них не отличается. То же самое касается и поддержки аппаратного кодирования и декодирования видеоданных — в Polaris были сделаны кое-какие улучшения в этой сфере, о которых мы уже писали.
Технология Radeon Chill
Мы уже писали в обзоре Radeon RX 580 и о технологии Radeon Chill, которая появилась в новых драйверах AMD. Эта технология позволяет чуть-чуть снизить задержки вывода изображения и в поддерживаемых играх получить большую энергоэффективность, снизив потребление энергии, температуру нагрева GPU и шум от кулера видеокарты, при сохранении необходимого комфорта в игре. Наибольшую пользу технология приносит как раз в играх, используемых в киберспорте (Counter Strike: Global Offensive, Dota 2, League of Legends, Overwatch и другие), на которые и рассчитана видеокарта Radeon RX 550.
Технология AMD постоянно отслеживает ввод данных от пользователя, определяя степень его активности. Если пользователь пассивен, то Chill снижает частоту кадров для того, чтобы снизить потребление энергии, но как только игрок начинает действовать, Chill тут же повышает FPS до высокого уровня, чтобы сохранить комфорт игрового процесса. Важно, что делается это мгновенно и пользователь ничего не чувствует. Технология снижает слишком высокую частоту вывода кадров на экран, которая просто бесполезна и впустую потребляет энергию, не давая никаких преимуществ.
Если говорить о технологии Radeon Chill применительно конкретно к Radeon RX 550, то бюджетная модель при ее включении в типичной киберспортивной игре Counter Strike: Global Offensive, обеспечивает снижение среднего потребления энергии на 37% (19 Вт вместо 29 Вт), обеспечивает на 15 градусов меньшую температуру GPU и пониженную задержку вывода (5 мс против 8 мс).
В киберспортивных играх Radeon RX 550 способен обеспечить более чем играбельную частоту кадров при разрешении FullHD. И вместо того, чтобы тратить энергию на лишние FPS, технология Chill позволяет сэкономить энергию, понизить температуру GPU и т.д. Собственные тесты компании AMD в серии мультиплеерных матчей показали значительный эффект от включения технологии — Chill помогает снизить энергопотребление в некоторых случаях более чем вдвое!
Но не каждая игра способна получить преимущество от технологии снижения энергопотребления Chill, она работает только в жестко определенном специалистами компании списке приложений. Впрочем, таких проектов уже довольно много и самые важные из киберспортивных игр там точно есть.
Предварительная оценка производительности и выводы
Особое внимание компания AMD уделяет тому, что Radeon RX 550 дает отличную возможность апгрейда с интегрированных GPU — новинка компании значительно быстрее как встроенных в CPU видеоядер Intel, так и предыдущих решений компании, относящихся к этому же ценовому сегменту. Да, AMD сравнивает обновленную модель не с предыдущим поколением, а с более старыми, так как позиционирует Radeon RX 550 в качестве подходящего варианта для апгрейда именно очень старых решений. В качестве примера такой видеокарты приводится Radeon R7 250:
Неудивительно, что новый GPU оказался практически более чем вдвое быстрее GPU одного из предыдущих поколений Oland, на котором основана модель Radeon R7 250. О скорости рендеринга встроенного видеоядра Intel и говорить нечего, оно вообще отстает раза в три.
Также в своих оценках AMD уделяет много внимания тому, что новая модель Radeon RX 550 отлично подходит для киберспортивных развлечений, в которые играют сотни миллионов пользователей по всему миру. Следующая сводная диаграмма показывает производительность новинки в нескольких таких игровых проектах, по сравнению с все тем же Radeon R7 250 и интегрированным видеоядром Intel HD Graphics 530:
Сравнение пары Radeon разных поколений, но одного ценового диапазона с интегрированным GPU Intel было проведено в самом популярном на сегодня разрешении 1920×1080 пикселей при высоких или очень высоких настройках, в зависимости от игры. Как хорошо видно на диаграмме, интегрированный GPU в таких условиях почти всегда пасует, не обеспечивая необходимых 60 FPS, да и Radeon позапозапрошлого поколения частенько не дотягивается до этой планки. В то время как Radeon RX 550 в указанных условиях всегда дает комфортную 3D-производительность.
Именно на это и рассчитывает AMD. Кроме киберспортивных игр, которые не являются требовательными к мощности GPU, пользователи Radeon RX 550 явно будут запускать и обычные одиночные игры, использующие современные графические API, такие как DirectX 11/12 и Vulkan. Очередная диаграмма AMD показывает сравнительную производительность Radeon RX 550 в таких проектах, использующих DirectX 11 или 12.
Сравнение также проводилось в разрешении 1920×1080 пикселей с решением одного из предыдущих поколений в виде Radeon R7 250 этого же класса, а также интегрированного видеоядра Intel. Если оно было способно на это, так как в паре игр Intel HD Graphics 530 просто оказался не способен запустить эти проекты, как минимум — при выбранных настройках. В то время как новинка вполне способна обеспечить приемлемую скорость рендеринга даже в современных проектах при среднем (иногда низком, но иногда и высоком) качестве графики — чаще всего достигалась частота кадров от 30 до 50 FPS, что вполне комфортно для большинства однопользовательских игр.
Рассмотрим и еще один интересный случай — скорость выполнения некоторых задач в пакете Adobe Creative Cloud при включенном OpenCL-ускорении. Ведь дискретный GPU полезен не только в играх, но и в некоторых серьезных профессиональных приложениях, которые умеют ускорять свои возможности на GPU. Одним из таких примеров является пакет Adobe Creative Cloud, содержащий самые популярные приложения для графического дизайна, редактирования фото- и видеоданных, веб-разработки и многого другого.
На следующей диаграмме показано относительное ускорение на системе с установленной видеокартой Radeon RX 550, которая ускоряет некоторые из типичных операций в приложениях пакета Adobe Creative Cloud, по сравнению с функциями, выполняемыми исключительно на CPU и при использовании возможностей встроенного видеоядра. В состав бенчмарка Adobe Photoshop CC вошли такие операции как изменение размера изображения, его поворот и несколько фильтров (Crystallize, Gaussian Blur и Smart Sharpen), а в тест Adobe Premiere CC вошли операции движения, отражения, изменения прозрачности, а также фильтров Lens Distortion и Gaussian Blur.
Как хорошо видно на диаграмме, даже интегрированное видеоядро Intel обеспечило более чем двух- и четырехкратный приросты в Photoshop и Premiere, соответственно. А уж добавление в систему видеокарты Radeon RX 550 ускорило операции в этих приложениях Adobe еще в несколько раз: в 2 и 3, соответственно. Получается, что пользователям таких профессиональных инструментов есть смысл в приобретении как минимум бюджетных дискретных GPU, так как интегрированные видеоядра заметно медленнее.
Получается, что Radeon RX 550 действительно выглядит любопытным вариантом для апгрейда устаревших видеосистем или встроенных в CPU видеоядер. По сравнению с устаревшими решениями, архитектурные оптимизации и 14 нм FinFET техпроцесс позволили значительно повысить энергоэффективность GPU, а вместе с ними и скорость рендеринга. 3D-производительность в некоторых случаях увеличилась в несколько раз, как видно по тестам AMD. Новая Radeon RX 550 имеет явное преимущество в играх, применяющих современные графические API, а наличие 2 или 4 ГБ очень быстрой GDDR5-видеопамяти у новой модели AMD лишь увеличивает ее преимущество во многих задачах.
Видеокарты вроде Radeon RX 550 важны для рынка потому, что для многих пользователей их возможностей и производительности будет вполне достаточно. Если требуется начальный уровень 3D или функциональность домашнего кинотеатра, то это — почти идеальный вариант, который точно будет быстрее и функциональнее любого интегрированного GPU и даст вполне достаточную производительность для MOBA и других аналогичных игр. Так как AMD позиционирует новинку, как вариант для апгрейда, то понятны и ее потенциальные покупатели — владельцы решений вроде Radeon R7 250 и более старых.
А если говорить о функциональности HTPC, то у Radeon RX 550 также есть все необходимое: поддержка HDMI 2.0 (вывод изображения в 4K-разрешении при 60 Гц частоте обновления) и отличный блок для обработки видеоданных с поддержкой аппаратного декодирования формата HEVC в 4K-разрешении, поддержка HDR-дисплеев, относительно низкое энергопотребление в 50 Вт максимум и наличие низкопрофильных дизайнов с малошумным охлаждением для применения в миниатюрных системах домашних кинотеатров.
Radeon RX 550 — это хороший для своего класса продукт, вполне подходящий для модернизации теми пользователями, кто этого еще по какой-то причине не сделал. Такие недорогие видеокарты чаще всего покупают те, кто не нуждается в большей скорости 3D-рендеринга, но кому нужны какие-то другие функции дискретных GPU. Те, кому не хватает возможностей и производительности интегрированных видеоядер, желающих потратить минимум средств на дискретную видеокарту. Правда, рекомендованная цена в $79 для Radeon RX 550 выглядит несколько завышенной — получается не слишком большая экономия, по сравнению с $99 за куда более производительный Radeon RX 560.
Так что если речь идет о современных играх, пусть и при не самых высоких настройках, то вполне вероятно, есть смысл добавить немного денег к выделенному на видеокарту бюджету, получив куда большую отдачу, а не довольствоваться самым дешевым GPU. Но в остальных случаях, требующих экономии и минимальных возможностей, Radeon RX 550 — это вполне достойная замена интегрированным и устаревшим GPU. Тем более, что функционально это все тот же Polaris, который мы знаем уже второй год и который обладает поддержкой всех современных технологий.
В следующих частях статьи мы оценим производительность новой видеокарты Radeon RX 550 на практике, сравнив ее скорость с показателями других ускорителей компаний Nvidia и AMD. Сначала рассмотрим данные, полученные в нашем привычном наборе синтетических тестов, а затем перейдем и к реальным игровым тестам, которые интереснее с практической точки зрения.
Средняя цена (количество предложений) в московской рознице:
Рассматриваемые карты
Конкуренты
RX 550 4 ГБ — 7000 руб. (на 05.06.17)
GTX 1050 2 ГБ — 7600 руб. (на 05.06.17)
RX 550 4 ГБ — 7000 руб. (на 05.06.17)
GTX 750 Ti 2 ГБ — 6800 руб. (на 05.06.17)
RX 550 4 ГБ — 7000 руб. (на 05.06.17)
GTX 950 2 ГБ — 9300 руб. (на 05.06.17)
RX 550 4 ГБ — 7000 руб. (на 05.06.17)
R7 250×1 ГБ — 5100 руб. (на 05.06.17)
Asus Radeon RX 550 (4ГБ) — T-1723862695
RX 550 4 ГБ — 7000 руб. (на 05.06.17)
Благодарим компанию AMD Russia
и лично Ивана Мазнева
за предоставленную на тестирование видеокарту
