oldi

Профессиональная видеокарта AMD FirePro W9000

Видеокарта AMD FirePro W9000

Выводы

 

Чуть больше года назад, в августе 2012-го, компания AMD выпустила на рынок новую линейку профессиональных графических ускорителей, ориентированных на создание высокопроизводительных рабочих станций. Флагманом этой серии стала видеокарта AMD FirePro W9000, которую производитель называет самой мощной видеокартой такого класса в мире. Кроме нее в линейку вошли и менее дорогие модели видеокарт, но в этой статье мы рассмотрим именно AMD FirePro W9000, которую любезно предоставила компания Sapphire. Нельзя обойти вниманием и тот факт, что с этого года компания AMD объявила компанию Sapphire Technology своим эксклюзивным международным партнером-дистрибьютором профессиональных графических карт AMD FirePro. Стоит отметить, что Sapphire более десятилетия успешно сотрудничает с AMD, поддерживая продукты компании на различных рынках и являясь партнером по продажам профессиональных и игровых графических карт. Соглашение о партнерстве вступило в силу 1 октября 2013 года.

Несмотря на то что с момента анонса новых профессиональных графических видеокарт AMD прошло уже более года, они до сих пор являются самыми производительными видеокартами в своем классе. Стоит отметить, что видеокарты FirePro W являются преемником предыдущей серии FirePro V, базирующейся на архитектуре Very Long Instruction Word (VLIW). Архитектура VLIW обеспечивает неплохую производительность в 3D, но с тяжелыми вычислительными задачами она справляется с трудом. Новая архитектура Graphics Core Next (GCN) была разработана, чтобы исправить этот недостаток, поэтому все видеокарты серии FirePro W: W9000, W8000, W7000 и W5000, впрочем, как и их игровые аналоги, спроектированы на основе архитектуры GCN. Видеокарты серии FirePro W оптимизированы для работы с профессиональными дизайнерскими программными пакетами, такими как CAD/CAE-приложения, различными инструментами для ресурсоемкого моделирования и сложных расчетов. Новинки характеризуются высокой энергоэффективностью благодаря поддержке динамического управления питанием. Старшие модели FirePro — W9000, W8000 и W7000 отличаются поддержкой технологии AMD Eyefinity, обеспечивающей возможность подключения до шести независимых мониторов. Прежде чем рассматривать видеокарту AMD FirePro W9000, предоставленную нам, отметим основные особенности графического процессора, установленного внутри этой мощной модели.

Видеокарта AMD FirePro W9000 базируется на одном из самых производительных графических процессоров компании AMD — Tahiti. Совсем недавно состоялся анонс новых графических процессоров AMD для игровых видеокарт, но как это обычно бывает, профессиональные видеокарты на новых процессорах обычно выпускаются значительно позже. Это объясняется тем, что для рынка профессиональной графики необходимо высоконадежное комплексное решение, то есть возможность работы в режиме повышенной нагрузки и без сбоев программной части. Хотя процессор видеокарты FirePro W9000 выпущен более года назад, он до сих пор сохраняет свои позиции как высокопроизводительное решение для работы в CAD/CAE-приложениях, обработки 3D-графики, а также сложных расчетов. Графический процессор Tahiti, установленный в FirePro W9000, по своей структуре повторяет чип, задействованный в высокопроизводительных игровых видеокартах Radeon HD 7970, однако есть и некоторые специфические отличия, присущие профессиональным видеокартам.

Базовым блоком в процессорах новой архитектуры является блок Compute Unit (CU). В отличие от VLIW-архитектуры, в нем имеются собственные векторные и скалярные блоки, а одним из самых важных изменений стало то, что каждый из вычислительных блоков CU имеет свой планировщик и может выполнять дополнительные инструкции. Стоит отметить, что комбинация векторных и скалярных блоков позволяет более эффективно создавать алгоритмы задач. Блок Compute Unit содержит четыре векторных блока VU (Vector Unit), состоящих из 16 ALU. Каждый из вычислительных блоков CU разделен на четыре основные части, каждая из которых работает со своим потоком команд за один такт. Любой блок CU имеет выделенное локальное хранилище данных объемом 64 Кбайт для обмена данными. Блок оснащен кэш­памятью первого уровня (16 Кбайт) с возможностью чтения и записи, а также полноценным текстурным конвейером, что позволяет ему работать самостоятельно без центрального планировщика, отвечающего за распределение работы по блокам. Таким образом, блок CU способен заниматься планированием и распределением команд самостоятельно и может исполнять до 32 разных потоков команд, поступающих из разных виртуальных адресных пространств памяти и полностью защищенных и независимых друг от друга.

Предыдущие архитектуры графических процессоров AMD использовали архитектурные модели VLIW4 и VLIW5, и хотя они достаточно хороши для графических задач, но недостаточно эффективны для универсальных вычислений, так как загрузить все исполнительные блоки работой в таких условиях очень непросто. Архитектура GCN предлагает столь же большое количество исполнительных блоков, но при этом имеет скалярное исполнение, что само по себе снимает ограничения и зависимости регистров и инструкций. Переход от архитектуры VLIW к скалярному исполнению обеспечивает заметное упрощение задач по оптимизации кода. С учетом всех нововведений новая вычислительная архитектура оптимальна для высокой загрузки вычислительных блоков в многозадачной среде.

Графический процессор Tahiti в флагманской видеокарте FirePro W9000 имеет 32 блока CU. Соответственно общее количество ALU в этой видеокарте составляет 2048. ALU — есть не что иное, как унифицированные процессоры для расчетов с плавающей запятой (с поддержкой точности FP32 и FP64 в рамках стандарта IEEE 754). Частота процессора составляет 975 МГц (как в игровой видеокарте HD 7970), что дает 4 TFLOP для 32-битных вычислений и 1 TFLOP для вычислений с двойной точностью с плавающей запятой. Как и игровые видеокарты на базе Tahiti, две топовые модели FirePro оснащены графическим процессором, который использует два геометрических движка с улучшенной тесселяцией, что позволяет обрабатывать до 2 млн треугольников в секунду. Кроме того, видеокарты на базе графических процессоров AMD Tahiti поддерживают новую версию технологии AMD Eyefinity 2.0, которая представляет собой сочетание технологий AMD Eyefinity Technology и AMD HD3D Technology и позволяет видеокарте воспроизводить большое изображение на пяти выстроенных в ряд мониторах с ландшафтной или портретной ориентацией экранов или на шести мониторах с ландшафтной ориентацией экранов, составленных по три в два ряда. Также предоставляется возможность вывода единого трехмерного изображения на три 3D-дисплея с интерфейсом DisplayPort и частотой обновления 120 Гц.

Следует обратить внимание на полную переработку технологии управления энергосбережением AMD PowerTune. В этой технологии компания AMD реализовала аналог технологий TurboCore/TurboBoost, используемых в центральных процессорах и создающих возможность увеличения тактовой частоты графического процессора с учетом оставшегося запаса мощности. Для этого специальный блок графического процессора в реальном времени и с интервалами в единицы миллисекунд рассчитывает текущее энергопотребление, и если есть возможность, то происходит увеличение тактовой частоты графического ядра. При этом обратная функция также реализована с помощью данной технологии: если энергопотребление возрастает и превышает допустимые показатели теплопакета, то частота графического процессора плавно снижается до тех пор, пока не установится статус-кво. Все измерения не зависят от установленного в операционной системе драйвера, но могут быть скорректированы пользователем в настройках видеокарты. Основное же отличие технологии PowerTune от ранее использовавшихся состоит в том, что раньше применялась защита от перегрева Thermal Throttling, которая просто переводила графический процессор в один из энергосберегающих режимов. А PowerTune действует иначе: плавно снижает частоту графического процессора и приводит энергопотребление в оптимальный для теплопакета режим. При этом достигаются более высокие тактовые частоты, что в конечном счете влияет на производительность видеокарты при различных нагрузках.

В графических адаптерах на базе GCN компания AMD реализовала технологию ZeroCore, обеспечивающую большее снижение энергопотребления и увеличение энергетической эффективности в режиме простоя и «сна», когда устройство отображения отключено или находится в «спящем» режиме, что поддерживается большинством современных операционных систем. Когда монитор или иное средство отображения выключено, и нет нагрузки на графический процессор, то лучшим выбором будет полное отключение видеокарты для снижения энергопотребления системы. Именно посредством новой технологии ZeroCore инженерам AMD удалось добиться того, что в состоянии глубокого простоя видеокарты, основанные на графических процессорах новой серии, потребляют менее 5% от энергии полноценного рабочего режима, отключая большинство функциональных блоков. Отметим, что технология ZeroCore происходит от технологий энергосбережения, применяемых в мобильных графических адаптерах и предназначенных для ноутбуков. Снижение нагрузки вместе с отключением большей части исполняемых блоков ведет к тому, что графический процессор почти не греется, способствуя тем самым полному отключению вентилятора видеокарты. Более того, технология ZeroCore оптимизирована для работы в режиме CrossFire, когда пользователь не применяет 3D-приложения, а просто работает за компьютером. И если в предыдущих многопроцессорных решениях CrossFire даже в 2D-режиме все видеокарты функционировали как обычно, то теперь при отсутствии нагрузки и работе в 2D-приложениях все видеокарты, кроме главной, уходят в «спячку», снижая и шум, и энергопотребление системы в целом. Подобный режим действует как для нескольких однопроцессорных, так и для двухпроцессорных видеокарт. Главная видеокарта при отсутствии нагрузки и длительном простое также будет переходить в такой режим. Хотя конфигурации из нескольких видеокарт на рабочей станции — большая редкость. Всё это делает решения AMD одними из самых энергоэффективных в настоящий момент.

Видеокарта AMD FirePro W9000

Видеокарта AMD FirePro W9000 поставляется в большой стильно оформленной коробке. На лицевой стороне упаковки размещен стилизованный 3D-рендер летящего самолета, название модели и отдельная надпись­лозунг — «be limitless», что в буквальном переводе означает «будь безграничным». Основная информация об этой видеокарте расположена на боковых гранях и оборотной стороне коробки, где приведены краткие технические характеристики и описаны основные технологии, применяемые в ней. В комплекте с видеокартой, помимо самой модели, поставляется краткое описание, два переходника mini-DisplayPort-DVI и гибкий мостик Crossfire.

Профессиональная видеокарта AMD FirePro W9000 имеет габаритные размеры под стать ее возможностям, поэтому может быть установлена далеко не в каждый корпус. Внешне она отдаленно напоминает игровые видеокарты HD 7970, но есть и отличия. Так, разъемы дополнительного питания (PCI-E 6-pin и PCI-E 8-pin) у этой модели размещены на одном из торцов, а не на боковой грани видеокарты. Там где традиционно у игровых видеокарт находятся разъемы питания PCI-E, видеокарта FirePro W9000 имеет специальный разъем для подключения модулей синхронизации кадров (framelock) и синхронизации видеосигнала (genlock). Модуль, выполняющий функции синхронизации кадров (framelock) и видеосигнала (genlock), необходим для требовательных приложений широковещания, видеомонтажа, визуализации, моделирования и прочих приложений, использующих графическое наложение. Применение такого модуля позволяет графическим ускорителям ATI FirePro получать сигналы и синхронизировать их практически с любым источником, включая экраны стандартного разрешения форматов PAL и NTSC, телевизоры высокой четкости и устройства с интерфейсами TTL и SDI sync.

 

Синхронизация видеосигнала (genlock) позволяет «привязывать» к внешнему синхронизирующему сигналу вывод графики и видео с различных устройств, таких как видеокамеры, устройства записи, микшеры, кейеры и т.д., чтобы избегать «подергивания» кадров, мерцания изображения и отображения строчек развертки, обычно возникающих при переключении источников видеосигнала.

Синхронизация кадров (framelock) реализуется путем сочетания синхронизированного вывода изображений с синхронизацией обмена данными буферов, что помогает гарантировать точную синхронизацию вывода изображений, обрабатываемых разными процессорами в одной системе. С помощью функции framelock синхронизируются вывод и рендеринг трехмерной графики между несколькими графическими картами, что позволяет добиться плавного вывода изображения на несколько экранов или видеопроекторов, создавая единый виртуальный экран.

 

На верхней грани видеокарты AMD FirePro W9000 находится два разъема Crossfire Pro. В отличие от обычной технологии Crossfire/CrossfireX, которая применяется в игровых видеокартах, Crossfire Pro позволяет объединить только две профессиональные видеокарты. При этом, несмотря на наличие двух разъемов, мостик Crossfire Pro устанавливается только на разъем, который ближе всего к плашке с основными интерфейсами. Это обусловлено тем, что для профессиональных видеокарт применяются две специфические технологии рендеринга изображения — AFR и SFR Rendering. Второй разъем Crossfire Pro при этом не задействуется.

Панель интерфейсов видеокарты AMD FirePro W9000 имеет шесть интерфейсов mini-DisplayPort, поддерживающих спецификацию DisplayPort 1.2. Такое количество разъемов в сочетании с технологией AMD Eyefinity 2.0 позволяет одновременно подключить к ней сразу шесть мониторов и выводить картинку на них в реальном времени. Отметим, что для большинства игровых видеокарт Radeon HD 7970, являющихся аналогом FirePro W9000, была возможность подключить только пять мониторов. Кроме разъемов mini-DisplayPort, на передней панели размещен специальный 3-контактный разъем 3D Stereo Graphics Port, поддерживающий спецификацию VESA-3 для подключения стереоочков и другой 3D-аппаратуры. Стоит отметить, что с поддержкой 30-битной точности цвета (10 бит на цвет) новые решения позволяют выводить миллиарды цветовых оттенков для получения яркого и насыщенного изображения в широком диапазоне. Поддержка 30-битного цвета определила тип интерфейсов DisplayPort на профессиональных видеокартах.

 

Все профессиональные графические адаптеры этой серии производятся по современному технологическому процессу 28-нм и поддерживают все современные технологии, такие как DirectX 11.1, OpenGL 4.2 (включая OpenGL Shading Language), Shader Model 5.0, и OpenCL 1.2.

Модель AMD FirePro W9000 по своим возможностям близка Radeon HD 7970, но некоторые ее характеристики значительно улучшены по сравнению с игровым аналогом. В этой модели установлено 6 Гбайт графической памяти с поддержкой функции коррекции ошибок ECC, что позволяет получить надежную и в то же время высокопроизводительную подсистему памяти. Пропускная способность памяти составляет 264 Гбайт/с, при этом ее эффективная частота составляет 5,5 ГГц. Как уже говорилось, графический чип FirePro W9000 характеризуется производительностью до 4 (3.99) TFLOP при расчетах с обычной точностью и до 1 TFLOP для операций с двойной точностью. Частота ядра составляет 975 МГц, но поскольку в данной модели применяются технологии энергосбережения и автоматического разгона, это значение варьируется в зависимости от нагрузки и энергопотребления модели.

 

С учетом высоких частот, а значит, и большого тепловыделения видеокарта AMD FirePro W9000 имеет массивную и эффективную систему охлаждения. Основная ее часть состоит из медного радиатора, который закрывает собой практически всю верхнюю часть печатной платы и отводит тепло не только от графического процессора, но и от микросхем памяти и блоков VRM. Радиатор охлаждается 65-миллиметровым вентилятором турбинного типа. Вентилятор в процессе работы вращается на небольшой скорости, а когда видеокарта переходит в режим пониженного энергопотребления (монитор выключен и нагрузки нет), он может полностью остановиться. При максимальной нагрузке на графическое ядро его температура не поднимается выше отметки в 77 °С, а вот скорость вращения вентилятора и его шум заметно увеличиваются. Микросхемы памяти, расположенные на внешней стороне печатной платы видеокарты, накрыты плоской алюминиевой пластиной, которая эффективно рассеивает тепло. Подводя итоги, можно сказать, что в данной модели применяется очень качественная система охлаждения, нацеленная на длительную работу при повышенных нагрузках.

Выводы

Профессиональные графические видеокарты серии AMD FirePro W, основанные на новейшей архитектуре GCN, действительно являются одними из лучших на рынке. Все они спроектированы, собраны и обеспечены поддержкой компании AMD в соответствии с самыми высокими стандартами качества, что гарантирует ведущую в отрасли производительность, большие возможности и надежность. Гарантия на профессиональные видеокарты AMD FirePro W от компании AMD составляет три года, что позволяет использовать их продолжительное время, не задумываясь о возможных проблемах, которые появляются очень редко. В дорогих профессиональных видеокартах AMD FirePro W9000/W8000, в отличие от игровых решений, применяется нестандартная видеопамять с автоматической коррекцией ошибок ECC. Отметим, что функция ECC задействуется главным образом в оперативной памяти для серверов, что говорит о высоком качестве профессиональных видеокарт и возможности использовать их для высокопроизводительных вычислений.

 

В начало В начало

КомпьютерПресс 10'2013