Ausprobiert: AMD Radeon HD 7870/7850 - gefährliche Pitbulls

Die ersten Vertreter der GCN-Architektur, also die AMD Radeon HD 7970 und HD 7950, wurden bereits vorgestellt. Tahiti hat sich bewährt, aber jetzt ist hier Pitcairn, das sich speziell an leistungshungrige Spieler zu einem etwas günstigeren Preis richtet. Es handelt sich um die Radeon HD 7870 und HD 7850. Diese beiden Modelle stammen sowohl von GIGABYTE als auch von ASUS, daher haben wir uns neben verschiedenen Messungen und Tuning auch CrossFireX angesehen. Lass uns anfangen!

 AMD Radeon HD 7800 - der Gamer-Traum? 

Wollte man den Pitcairn-Chip so kurz wie möglich charakterisieren, würde man einfach sagen, dass die Graphics Core Next (GCN)-Architektur an die Spitze gedrungen ist. Die Kachel zeigt sowohl aus technischer als auch aus Benutzersicht hervorragende Parameter, daher verdient sie definitiv ein paar Zeilen, aber beginnen wir mit einem kleinen Rückblick auf die Vergangenheit.

Ende 2009, Anfang 2010 begann die AMD Evergreen-Serie ihre Eroberung. Die Produktfamilie wurde in einem halben Jahr fertiggestellt und basierte auf vier Grafikprozessoren. Damals sah es so aus, als würde es ein schwer zu schlagendes Tempo werden. Wir wissen jetzt, dass es im Vergleich zur Familie der Südlichen Inseln ein Schrittgalopp war. Das Unternehmen hat in nur 3 Monaten drei GPUs entwickelt, die es ihm ermöglichten, sowohl die Mittelklasse als auch das obere Segment anzugreifen. Machen wir uns nun mit dem letzten Teil des Puzzles vertraut.

Nehmen wir in einem bahnbrechenden Ansatz zwei kapverdische GPUs und kneten sie zusammen. Die so erhaltene Mischung wird Pitcairn genannt. Das macht die Sache etwas komplizierter und wir wollen auch eine ältere Schuld zurückzahlen.
Pitcairn hat dank der 28-nm-Fertigungstechnologie von TSMC mit 212 Milliarden Transistoren pro 2,8 Quadratmillimeter eine brutale Transistordichte erreicht. Das leistungsstärkste Mitglied der Radeon HD 7800-Serie verbirgt 20 GCN-Arrays, was insgesamt 1280 Stream-Prozessoren entspricht. Dies ist ungefähr die Hälfte im Vergleich zu Kacheln von Tahiti und Kap Verde, aber wir werden Pitcairn eher wie seinen großen Bruder sehen - sowohl das Frontend als auch das Backend sind gute Beispiele dafür. Der Chip erhielt zwei Raster und auch zwei geometrische Motoren.

Letztere unterscheidet sich nicht wesentlich von den bisherigen Lösungen, jedoch führten die Ingenieure eine Reihe von Optimierungen durch, die zu einer verbesserten Leistung und Effizienz führten. Selbstverständlich können die beiden Tessellatoreinheiten der neunten Generation parallel arbeiten. Ihre Arbeit wird übrigens durch einen separaten Puffer erleichtert und beschleunigt. Dank dieser und einer Reihe kleinerer Verbesserungen kann die Radeon HD 7800 die HD 6900-Serie bei der Tessellation brutal demütigen. Damit ist es uns im Wesentlichen gelungen, mit der NVIDIA GeForce GTX 500-Serie auf Augenhöhe zu kommen, was eine ziemlich große Sache ist, da der Konkurrent in diesem Bereich nicht viel an Transistoren gespart hat. Im Zusammenhang mit dem Frontend ist auch der Command-Prozessor zu erwähnen, der für Loadbalancing und Scheduling zuständig ist.

Jede CU (Compute Unit) verfügt über vier Texturizer, sodass die vollständige Pitcairn-GPU insgesamt 80 Texturizer bzw. 320 Load-Store-Einheiten verwalten kann. Dies scheinen trotz eines deutlichen Rückschlags gegenüber Tahiti-Grafikprozessoren optimale Werte zu sein. Die Komponentenhierarchie ignoriert radikale Neuerungen und Veränderungen, was aber nicht wirklich nötig war.

Da AMD mit der Radeon HD 7800-Serie vor allem die Bedürfnisse der Gamer-Society abdecken wollte, hat Pitcairn eine große Säuberung des Grafikprozessors in Angriff genommen, da hier die Leistung unter GPGPU-Anwendungen nicht mehr maßgeblich ist. Die Größe des Second-Level-Cache sank von 2 MB auf 512 Kbyte, und seine Spitzenrechenleistung sank von 947 GFLOP / s auf 160 GFLOP / s für doppelte Genauigkeit. Der Rückschritt ist für den großen Bruder von Bedeutung, aber nicht mehr für den NVIDIA GK104 Prozessor, da dieser auch ähnliche technische Eigenschaften aufweist. Unabhängig davon ist die GPU mit den DirectCompute 11.1, OpenCL 1.2 C++ AMP APIs bestens vertraut, sodass Sie sich keine Sorgen machen müssen. Sehen seltsamere Informationen als üblich in offiziellen Marketingmaterialien. Nach Angaben des Unternehmens ist es an der Zeit, die Controller der ATi Radeon HD 5800-Serie durch ein Mitglied der AMD Radeon HD 7800 zu ersetzen. Es stimmt, die frühere Serie kann nicht mehr als König der Grafikkarten bezeichnet werden, aber egal, wie wir uns drehen und verdrehen, selbst diese Änderung wäre ein seltsamer Schritt. Auf dem Papier gibt es einen signifikanten Unterschied beim Leerlaufverbrauch, aber die Vermarkter sind bei beiden Extremen etwas abgerutscht, sodass wir unter scharfen Bedingungen ein anderes Bild erhalten würden. Die Hauptschwäche von Cypress-Chips ist die Tessellator-Einheit, die jedoch derzeit in wenigen Spielen angetroffen wird. Zu den Vorteilen der PCI-Express-3.0-Schnittstelle möchten wir uns aus offensichtlichen Gründen nicht äußern. Zum Schluss blieb noch 3D Mark 11. Diese Wahl hätte man natürlich auch treffen können, denn hier könnte der Unterschied deutlicher ausfallen. Bei diesem synthetischen Messprogramm können wir von einem Unterschied von etwa 30 Prozent sprechen. Betrachtet man den Preis von knapp über 100 Forint, ist dies alles andere als überzeugend. In Sachen Leistung raten wir vom Umstieg auf keinen Fall ab, egal wie AMD es sich wünscht.

Zurück zur architektonischen Sezierung. Die größte Überraschung kam im Backend-Bereich. Pitcairn enthält wie Tahiti 8 ROP-Cluster. Jedes dieser „Arrays“ enthält vier ROP-Einheiten und 16 Z-Sampler, sodass sich die in einer Sekunde berechnete Pixelzahl bei der Betriebsfrequenz der HD 7870 1 GHz sehr günstig entwickelt hat. Die Papierschnittstelle ist bereits in die Speicherschnittstelle eingetreten. Die vier 64-Bit-Speichercontroller haben eine Gesamtkapazität von 256 Bit. Die Standardgröße des Videospeichers beträgt 2048 MB. Das 4GB-Paket ist theoretisch auch machbar, würde aber wenig Sinn machen. Die starke Backend-Kapazität kann durchaus interessante Situationen schaffen.

Natürlich bietet Pitcairn DirectX 11.1, PCI Express 3.0, Eyefinity 2.0 und Zero-Core-Unterstützung. Letzteres Verfahren wurde von NVIDIA nicht implementiert, obwohl dank ZeroCore-Technologie bei ausgeschaltetem Display der gesamte Grafikcontroller stromlos geschaltet werden kann und in dieser Form keine aktive Kühlung erforderlich ist. Die Vorteile überzeugen: null Lärm, 3 Watt Stromverbrauch. Durch die nahezu perfekte Bilanzierung entwickelten sich die Verbrauchsindikatoren gut. Bei der Radeon HD 7870 liegt das PowerTune-Limit bei 190, während die typische Leistungsaufnahme bei 175 Watt liegt. Die Karte hat im Leerlauf weniger als 10 W, und 3 W sind auch über ZeroCore verfügbar. Hier ist auch das GHz Edition-Zeichen zu finden, das darauf hinweisen soll, dass das Produkt die Betriebsfrequenz von 1 GHz erreicht hat. Auch die Radeon HD 7850 ist keine Schande. Der maximale Leistungsbedarf des Controllers beträgt 150 Watt, meist sind es aber bis zu 130 Watt. Aufgrund ähnlicher Parameter kann der Leerlaufverbrauch ungefähr gleich sein. 

Auf die Detaillierung wurde aus Zeitgründen bei unserem Artikel Radeon HD 7970 und HD 7950 aus Zeitgründen verzichtet, und zwar PRT (Partially Resonant Textures), also Hardware Virtual Texturing. Heutige Grafikprozessoren haben große Kopfschmerzen beim Umgang mit großen Texturmengen. Während der Spieler von einem Abschnitt des Tracks zum anderen reist, werden CPU, Grafikkarte und Datenspeicher für die kontinuierliche Arbeit erfasst. Da man mit einer großen Menge an Informationen arbeiten muss, kann es leicht passieren, dass das Laden nicht reibungslos vonstatten geht – auf Rage muss ich nicht näher eingehen. AMD will dieses Problem mit einem Husarenschnitt überbrücken. Die Lösung ist wirklich einfach, aber großartig. Der Punkt ist, den VRAM der Grafikkarte als Textur-Cache-System zu betrachten.

Laden Sie die Texturen, die bald verwendet werden, bevor Sie sie auf den Videospeicher anwenden, was das Problem bereits gelöst hat. Wenn die GPU die Daten verwenden möchte, kann sie (aus offensichtlichen Gründen) blitzschnell darauf zugreifen. In gewisser Weise kann dies auch als eine Art Textur-„Streaming“-Prozess angesehen werden. Somit lädt PRT die ausgewählten Texturen dynamisch und vermeidet so Bandbreitenfresser, d.h. Bandbreitenstau, selbst bei großen Dateien. Leider muss die Grafik-Engine für ein bestimmtes Spiel dafür speziell vorbereitet werden. Wir können sicher sein, dass Doom 4 die Implementierung von Partially Resident Textures (PRT) unterstützt. John Carmack hat sich wahrscheinlich schon mit einem sprudelnden Zusammenbruch auf diesen Moment gefreut, und angesichts der seltsamen grafischen Anomalien in Rage haben wir das Ding mit ähnlicher Begeisterung aufgenommen.

UVD 3.0 bietet auch Hardwarebeschleunigung für DivX / Xvid, MPEG-4 Part 2 MVC-Inhalte und Video Code Engine (VCE) ist das AMD-Äquivalent zu Intel Quick Sync Video. VCE ist eine eigenständige Hardware und wurde nur entwickelt, um die Transcodierung von H.264-Videos zu beschleunigen. Die Engine ist zwar langsamer als die Shader-Prozessoren im Grafikprozessor, aber deutlich energieeffizienter. Den Benutzern stehen zwei Modi zur Verfügung. Zunächst funktioniert nur die VCE, die an sich schneller ist als die meisten CPUs. In diesem Fall werden wir keine Verlangsamung feststellen, wir können die Grafikkarte oder die Zentraleinheit problemlos laden. Die zweite Option ist der Hybridmodus. Die Recheneinheiten der VCE und der GPU springen gemeinsam an die Aufgabe. Diese „Ehe“ hat natürlich einen guten Einfluss auf die Encoding-Geschwindigkeit, aber wundern Sie sich in diesem Fall nicht, wenn Ihr Lieblingsspiel in den „Diashow“-Modus wechselt. Jetzt wäre es wirklich gut zu sehen, wozu das System unter scharfen Bedingungen fähig ist, aber ohne die richtige Unterstützung ist es noch weiter weg.

Eines der interessanten Dinge an Eyefinity 2.0 ist, dass Sie Konferenzgespräche mit mehreren Monitoren mit mehrspurigem Audio durchführen können. Der offizielle Name des Verfahrens lautet Discrete Digital Multi-Point (DDM) Audio.

Nach einer kurzen Einführung in die Architektur paddeln wir nun in andere Gewässer. Seit der Einführung der Southern Islands-Familie ist AMD ständig bemüht, die in Spielen erzielte Bildqualität zu verbessern. Das erste große Update betraf die Controller der Radeon HD 7900-Serie. Das Aufkommen des SSAA-Anti-Aliasing (Super-Sampling Anti-Aliasing) unter DirectX 10 und DirectX 11 war definitiv ein erfreuliches Phänomen. In späteren Catalyst-Laufwerken kann der AutoLOD-Algorithmus die Grafikqualität weiter verbessern, aber das ist noch nicht alles, denn Programmierer arbeiten bereits am MLAA 2.0-Prozess. Die neue Lösung ist deutlich schneller als ihr Vorgänger – das bestätigen Toms Hardware- und Anandtech-Messungen. Eine weitere gute Nachricht ist, dass es (auf dem Papier) aus der Radeon HD 4000-Serie verwendet werden kann. Die Beurteilung der Bildqualität ist subjektiv, aber insgesamt sieht es so aus, als ob wir auch hier weitergekommen sind. Die zweite Episode der Geschichte ist der verbesserte anisotrope Filteralgorithmus. Dies eliminiert theoretisch das Flackern, Zittern und andere Anomalien, die wir zuvor erlebt haben, was ziemlich gut klingt - dafür würden wir kein Gift nehmen. Andernfalls erfordert der neue Algorithmus keine zusätzliche Pufferung, sodass er die Systemressourcen nicht mehr belastet.

Auf den zweiten und dritten Blick muss man sagen, dass der Pitcairn-Chip sehr ausgewogen geworden ist. Dank der Optimierungen entwickelten sich Chipgröße und Verbrauch günstig, was praktisch zur stärksten Konkurrenz innerhalb des Radeon HD 7950 Gehäuses führte. AMD hat die kleinere Karte auf Tahiti-Basis, die ihre bisherige Popularität wohl komplett verloren hat, stark unterboten. Dies scheint ein interessanter Schritt zu sein, aber im Nachhinein macht es Sinn, dass der GK104 ein wirklich erfolgreicher Gamer-Chip geworden ist. Die Ingenieure auf beiden Seiten gaben ihr bestes Wissen. Pitcairn lässt Spielraum, da die darauf aufgebauten Karten eine recht gute Leistung bei günstigen Herstellungskosten erbringen. Verschiedene Varianten von GK104 produzieren höhere Geschwindigkeiten, aber mit einer teureren Produktion. AMD brauchte einfach einen solchen Chip, weil sich Tahiti so stark in Richtung GPGPU bewegt hat, dass es bereits an einer Gamer-Linie geschlagen werden kann. 

Die Produktnummerierung des Unternehmens hat sich mittlerweile etwas seltsam entwickelt. Die Radeon HD 7800 Serie scheint eine deutliche Verbesserung gegenüber der HD 6800 zu sein, womit die HD 7870 und HD 7950 praktisch in einer Liga spielen. Die Radeon HD 7700 hingegen ist im Vergleich zur HD 6700-Serie kein großer Knaller in Sachen Leistung, wobei letztere nur das Ergebnis einer Umbenennung ist. In der Praxis wird die knapp zweieinhalb Jahre alte Juniper-GPU von Kap Verde nur um knapp 20 % übertroffen, was, zugegebenermaßen, kein überzeugender Fortschritt ist.