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AMD Radeon HD 6990: la nuova regina? - Parte 1 PDF Stampa E-mail
Scritto da Administrator   
Martedì 08 Marzo 2011 14:01

La Radeon HD 6990 di AMD, altrimenti nota come Antille, è una scheda ci si aspettavano da tempo. In AMD ormai è normale: da quando ha introdotto la serie Radeon HD 6800 in ottobre, ha anche fornito un calendario di massima per il resto dei componenti di fascia alta della famiglia. Barts sarebbe stata seguita da Cayman (6950/6970), a sua volta seguita da Antille con tecnolgia dual-GPU (6990).

 

 

Il programma di lancio originale di AMD è stato quello di avere l'intera gamma in vendita entro la fine del 2010, Antille sarebbe stato l'ultimo prodotto ad approdare sul mercato, in tempo quindi per aggredire le vendite per il periodo natalizio. Il ritardo di Cayman, uscita in vendita a metà dicembre, ha fatto scivolare i tempi di Antille in avanti, così abbiamo finito per chiudere l'anno con tutta la serie 6800 e alcuni rappresentanti della serie 6900 a singola GPU, ma AMD non ha fatto in tempo a lanciare il sostituto per la loro scheda ammiraglia dual-GPU, lasciando la linea di prodotto in una strana condizione dove la loro scheda top di gamma apparteneva alla serie 5000 rispetto alla serie 6000 che occupava tutto il resto della gamma.

Così, mentre abbiamo dovuto aspettare più a lungo del previsto per Antilles/6990, l'attesa è finalmente giunta al termine. Oggi AMD sta per lanciare la loro nuova scheda di punta, che manda in pensione l'ormai veneranda 5970 e la sostituisce con un nuovo mostro a doppia GPU mossa dal nuovo design VLIW4. Prodotto con stesso processo 40nm della GPU 5970, AMD ha dovuto lavorare duramente per migliorare le prestazioni. E, come vedremo, la cosa sarà anche bizzarra in più occasioni.

AMD Radeon HD 6990

AMD Radeon HD 6970

AMD Radeon HD 6950

AMD Radeon HD 5970

Stream Processors

2x1536

1536

1408

2x1600

Texture Units

2x96

96

88

2x80

ROP

2x32

32

32

2x32

Core Clock

830MHz

880MHz

800MHz

725MHz

Clock della Memoria

1,25 GHz (5.0GHz data rate) GDDR5

1.375GHz (5.5GHz data rate) GDDR5

1,25 GHz (5.0GHz data rate) GDDR5

1.GHz (4GHz data rate) GDDR5

Bus della memoria

2x 256-bit

256-bit

256-bit

2x256-bit

Frame Buffer

2x2GB

2GB

2GB

2x1GB

FP64

1 / 4

1 / 4

1 / 4

1 / 5

N. di Transistor

2x 2.64B

2.64B

2.64B

2x2.15B

Processo di produzione

TSMC a 40nm

TSMC a 40nm

TSMC a 40nm

TSMC a 40nm

Per la Radeon HD 5970, AMD si trovava in una posizione interessante: la serie 5000 è stata lanciata circa 6 mesi prima della serie 400 di NVIDIA, quindi ai tempi AMD era in vantaggio su nVidia per quanto riguarda la capacità di produzione. Inoltre nVIDIA non ha mai risposto alla  5970, non producendo mai schede dual-GPU appartenenti alla serie 400. La 5970 è stata regina indiscussa delle schede video - nessuna scheda singola è stata più potente. Dato la mancanza di concorrenza diretta, analizzare a fondo il successore della 5970 è una questione di grande interesse.

Prima di entrare troppo nei dettagli, cominciamo con le basi. La Radeon HD 6990 è la nuova ammiraglia delle schede grafiche AMD, basata su una coppia di GPU Cayman (VLIW4) montate su un'unica scheda. La frequenza di clock della GPU è di 830MHz e la memoria GDDR5 ha un clock di 1250MHz (5GHz di banda passante). La scheda viene fornita con 4GB di RAM, che configurazione Crossfire interna alla scheda dimezza a 2GB, lo stesso quantitativo della 6900.

A partire dalla 5970, i limiti di TDP e le leggi della fisica iniziano a limitare ciò che AMD potrebbe fare con una scheda dual-GPU: a differenza della 4870X2, la 5970 non è stata clockata abbastanza in alto per reggere il confronto con un paio di 5870. La differenza tra la 5970 e la 5870 è di 125MHz sul core e 200MHz (800MHz per velocità di trasmissione dati) per la sua RAM. In pratica questo ha ridotto le prestazioni della 5970 quasi al livellio di due 5850 in CrossFire. Per la 6990 è confermato ancora l'esistenza di questo divario, ma questa volta in misura inferiore. A 830MHz il 6990 è solo 50MHz (5,5%) più lento rispetto al 6970, mentre la memoria a 5GHz subisce un colpo più grande, da 500 MHz (9%) più lenta rispetto al 6970. Come risultato con le impostazioni di default la 6990 è più vicina ad essere un dual-GPU 6970 rispetto al modo in cui una 5970 era una dual-GPU 5870. C'è una sola eccezione che vedremo più avanti. Ad ogni modo, nella 6990 le GPU sono pienamente attive, in modo che tutti i 1536 Stream Processor e le 32 ROP per GPU sono disponibili, rendendo il clock l'unica differenza tra le 6990 e le 6970.

Rispetto alla 5970, il TDP in condizioni di inattività è sceso grazie alla migliore gestione dei consumi del core Cayman, portandolo al valore di 37W in idle. Guardando le condizioni sotto carico troviamo la prima bizzarria: al clock di default la scheda mostra un TDP di 375W (non è un errore di battitura), e come la 5970 il valore può anche salire. Considerando che la 5970 per un pelo rientrava entro le specifiche PCI-Express a frequenza di default, la 6990 non ci prova nemmeno a farlo e, a 375W, è la scheda più affamate di energia mai apparsa sul mercato fino ad oggi.

AMD lancerà la 6990 a $ 699. Ufficialmente il prezzo lievita di $ 100 rispetto alla 5970 al momento di lancio, tuttavia quest’ultima non è mai stata praticamente disponibile a questo prezzo fino a molto tardi nella vita di questa scheda. 700 dollari finiscono per quotarla più vicina al prezzo storico della 5970 e quasi al doppio del costo di una scheda di alta gamma, ma singola CPU (5870). Con una fornitura più stabile di GPU e con maggiore pressione da parte di NVIDIA ci aspettiamo prezzi a regime inferiori. Nel frattempo, AMD non ha fornito alcuna stima per la disponibilità, ma schede da 700 dollari non sono prodotti ad alto volume. Ci si aspetta che la disponibilità non sia problematica.

Prezzi medi al pubblico acceleratori grafici 03/11


NVIDIA

Prezzo

AMD

 

700 $

Radeon HD 6990

GeForce GTX 580

480 $

 

GeForce GTX 570

350 $

 

 

$ 320 - $ 340

Radeon HD 6970

 

$ 249-269

Radeon HD 6950 2GB

 

$ 230 - $ 250

Radeon HD 6950 1GB

GeForce GTX 560 Ti

249 $

 

 

219 $

Radeon HD 6870

GeForce GTX 460 1GB

$ 160-170

Radeon HD 6850

 

Se vi ricordate la 5970, avrete trovato alcune aree in cui AMD è stata carente. Il raffreddamento della 5970 era sufficiente per  la GPU, anche alle frequenze e voltaggi da 5870, ma il raffreddamento sui VRM mancava. Questo comportava qualche problema ai software più pesanti, che proprio per questo facevano intervenire i meccanismi di protezione da alte temperature sui VRM e anche mentre questo era all'interno delle linee guida di sicurezza,  a lungo termine poteva divenire inaffidabile. Questo ci ha portati a definire la 5970OC come un prodotto non affidabile al 100% , mentre raccomandavamo la 5970 solo a velocità di default.

Il progettista del design della 6990, sembra aver ascoltato queste critiche. Inoltre per il processore 6990 non solo hanno dovuto dare un'occhiata ai punti deboli della 5970, ma hanno dovuto anche inventarsi le soluzioni per gestire un carico di potenza ancora maggiore. Il risultato è che la 6990 è nettamente diversa dalla 5970.

Rispetto alla precedente, la 6990 è leggermente più corta, in gran parte grazie al fatto che la carcassa della serie 6000 è più squadrata rispetto al design affusolato della serie 5000. Come risultato si attesta al 11,5" per il circuito stampato (lo stesso della 5970), e in tutto a 12" rispetto ai 12,16" della 5970. Ciò significa che la 6990 ha le stesse dimensioni della 5970, nonostante il raffreddamento.

Nel frattempo è però la ventola che cattura la maggiore attenzione. Il tradizionale cooler della 5970 ha avuto pro e contro, i punti di forza sono che al cabinet del PC veniva perdonato un ricircolo d'aria fresca non ottimale, mentre il lato sfavorevole è che la GPU (e VRM) più vicina alla ventola riceveva un migliore raffreddamento rispetto all'altra GPU. Il VRM si è poi rivelato particolarmente problematico, in quanto potrebbe surriscaldarsi ben prima della GPU e AMD non ha posto sensori di temperatura alla base dei VRM. La prima correzione di questo: la ventola posteriore è sparita. E' stato sostituito con un design che abbiamo visto in schede costruite da produttori terzi come l'ARES Asus 5870X2, ma mai in un progetto AMD di riferimento: una ventola montata al centro con una GPU per ogni lato. La differenza è fondamentale e in effetti non può essere sottovalutata:  una ventola centrale divide efficacemente la scheda in due parti, con una GPU + chip di contorno che espelle aria calda al di fuori del cabinet, e la seconda GPU e chip di contorno che fa lo stesso all'interno del cabinet. Il design del pannello superiore è ancora una volta chiuso, quindi il calore viene mandato sulla parte anteriore o posteriore della scheda, mentre l'aria fresca è risucchiata dal centro.

La stessa sorte è toccata al dissipatore: il design monolitico precedente è stato sostituito da una soluzione divisa, ribadendo il concetto che la 6990 è vicinissima anche come design a due schede video separate che condividono lo stesso PCB, piuttosto che una scheda dual-GPU. Il risultato è che ora le due GPU sono completamente isolate tra di loro per quanto riguarda il sistema di raffreddamento. Persino la pasta termica è stata sostituita: la nuova è composta da materiale phase-change. Questo materiale, che assume stato solido o semiliquido in base alla temperatura a cui viene esposto, è una scelta esotica di AMD e non è di facile reperibilità: la stessa casa produttrice invita a non separare i dissipatori dalle GPU in quanto andrebbe riapplicato lo stesso materiale di partenza per tornare ad ottenere le stesse performance dal sistema di smaltimento del calore. Il materiale impiegato da AMD, da dati prodotti dalla stessa casa, è risultato essere l'8% più performante rispetto a qualunque altra pasta termoconduttiva avesse mai impiegato in precedenza.

Andando ad analizzare il raffreddamento dei VRM, troviamo innanzitutto che sono stati spostati rispetto alla serie precedente, per correggere i problemi che abbiamo già menzionato. I VRM sono ora al centro della scheda e vengono raffreddati prima degli stessi core grafici e delle RAM. Ciò evidenzia che non stiamo osservando solo un miglioramento di quanto accadeva con la 5970, ma considerati gli elevati requisiti energetici della scheda, il loro adeguato raffreddamento è di importanza fondamentale.

Andando ad esaminare il resto della scheda, la 6990 prende alimentazione da due connettori ausiliari PCIe da 8 pin. Facciamo i conti: 150W + 150W + 75W = 375W. Esattamente come per la 5970 siamo al superamento delle specifiche per l'alimentazione ausiliare PCIe. Questo richiede un alimentatore con i muscoli per pilotare la scheda come le si conviene. 375W di assorbimento eccedono le specifiche PCIe e ci torneremo più avanti. Alla velocità di default, come per la 5970, anche in questo caso le GPU sono sottoalimentate per contribuire a mantenere bassa la richiesta energetica. Il voltaggio al clock di default è di 1.12V, il che evidenzia come AMD abbia dovuto selezionare i migliori chip Cayman per trovare quelli in grado di reggere gli 830MHz a tale tensione.

Alla fine il consumo ha un grande impatto sulle prestazioni della GPU e AMD si è giostrata sia con le richieste energetiche della scheda con le impostazioni di default (ecco il motivo per cui abbiamo ribadito 375W), sia con una attenta gestione dell'alimentazione, ovviamente mediante PowerTune, introdotto nella serie 6900 nel dicembre scorso. Riducendo il consumo della scheda ad un valore imposto e limitandone la velocità qualora lo superi, AMD può governare il clock della GPU senza la necessità di impstare dei valori anomali come FurMark. Ovvio che l'equilibrio rimane difficile da trovare: valori di clock troppo elevati per un determinato consumo manderebbero troppo spesso la scheda in throttle, che si manifesterebbe in risultati contrastanti, mentre valori troppo bassi farebbero perdere in prestazioni.

L'aumento del consumo di energia e l'aggiunta simultanea di PowerTune hanno permesso ad AMD di incrementare le frequenze delle GPU oltre quelle della 5970. L'architettura di Cayman è più veloce di Cypress, ma avere un vantaggio di 105MHz sul core clock rimane incredibile. Alle impostazioni di default PowerTune sembra essere configurato in modo quasi identico tra la 6970 e la 6990: FurMark manda la scheda in throttle pesantemente, mentre Metro e il Distributed.net client, nel nuovo aggiornamento, ne soffrono leggermente meno. Cone nelle serie precedenti, PowerTune consente variazioni nell'intorno del +/- 20%, consentendo alla scheda di essere configurata tra 300 e 450W di assorbimento ai limiti.

Rimanendo in tema PowerTune, c'è una cosa che speravamo di vedere ma non siamo stati accontentati: i limiti dinamici basati sull'uso CrossFire. Mi spiego meglio: poter monitorare il carico di lavoro della singola GPU per fare in modo che, qualora una delle due GPU non sia attiva, poter innalzare il clock di quella sotto carico fino ad arrivare ai valori tipici di una scheda a GPU singola. La cosa che ci piacerebbe in un prossimo futuro è che, qualora le condizioni momentanee di lavoro lo consentano, sia possibile innalzare la velocità di clock di una sola GPU a valori tipici di schede a singola GPU quando la seconda GPU non sia attiva, con PowerTune ad arbitro delle richieste energetiche. Ciò consentirebbe alle schede come la 6990 di essere veloci almeno quanto una scheda a GPU singola in tutti quei compiti che non beneficiano di CrossFire, come i giochi in finestra, gli emulatori, le applicazioni GPGPU e i giochi che non hanno un profilo di CF.

Come la 5970 e la 5870 da 2GB, anche la 6990 è dotata di 16 chip di RAM, 8 per GPU. La metà sono sulla parte anteriore della scheda e l'altra metà si trovano sul retro. La piastra posteriore della scheda fornisce protezione e dissipazione di calore per la RAM retro montata. Una delle poche differenze sta nella velocità: per la 6970 è di 6GHz GDDR5, mentre per la 6990 è di 5GHz GDDR5. Ciò siignifica che la velocità di default pari a 5GHz della scheda è già la velocità massima applicabile alla RAM. Hynix (produttore della RAM) mette a disposizione un datasheet dove spcifica che la RAM a 6GHz richiede alimentazione a 1.6V mentre quella a 5GHz richiede alimentazione a 1.5V, quindi la differenza deriva probabilmente verso il basso per alcuni fattori: ridurre il consumo energetico della RAM, il contenimento dei costi e le eventuali difficoltà nella gestione di RAM oltre 5GHz su un design angusto. In ogni caso non ci aspettiamo che ci sia molta possibilità di overclock della RAM.

Inoltre, rispetto al passato, è cambiata anche la disponibilità dei connettori per i display: Cayman può gestire solo 1 link DVI Dual Link, e AMD ha abolito il secondo link DVI Single e HDMI in favore di ulteriori mini DisplayPort. Cayman può pilotare fino ad un massimo di 6 display e l'unico modo per farlo con schede a singolo PCB è con 6 porte mini DisplayPort o, speriamo in futuro, con HUB per dividere le connessioni. La 6990 in questo caso porta dei compromessi, mettendo a disposizione una una porta DVI Dual Link e 4 porte MiniDisplayPort. La promessa di HUB in futuro sbloccherà la situazione e tutti e 6 i monitor saranno contemporaneamente collegabili.

Come già successo per la 5870, AMD impone che i partner includano gli adattatori ali fine di colmare l'adozione semi-esclusiva di porte DisplayPort. Tutte le schede 6990 saranno disponibili con un adattatore Single-Link DVI passivo, 1 adattatore Single-Link DVI attivo e 1 adattatore HDMI passivo. Questo consentirà praticamente qualsiasi combinazione di monitor DVI, tra cui i famosi tre monitor 1080P configurazione Eyefinity.

A breve la seconda parte! Stay Tuned...

Ultimo aggiornamento Mercoledì 30 Marzo 2011 12:47