„Golden sample“ vs Radeon R9 290 z obchodu a nereferenční Sapphire

31. 12. 2013

Karty ve srovnání

V listopadu se poté, co se první zákazníci podělili o zkušenosti s novými Radeony, začalo spekulovat o tom, že AMD do recenzí rozesílalo speciálně vybírané karty s lepšími vlastnostmi, než měly běžně karty pořízené v obchodech.

Velký rozruch to způsobilo kvůli tomu, že u nových Radeonů s GPU Hawaii v referenčním provedení byly rozdíly opravdu výrazné. Důvodem je kombinace výkonného GPU, slabšího chladiče, vysokých provozních teplot a velkého rozsahu pracovních frekvencí, která dá dohromady žhavý koktejl, u něhož má i drobná změna u otáček chladiče významný vliv na výkon.

Celé problematice jsem věnoval už jeden delší článek „Golden samples“ od AMD, aneb mělo EHW nejrychlejší R9 290X na světě?, pokud jste jej nečetli, tak si jej projděte.

Protože se mi do rukou dostal prodejní kus Radeonu R9 290 od MSI zapůjčený z e-shopu Digitor.cz, tedy karta, která určitě neprošla užším výběrem, zajímalo mě, jestli na tom i náš vzorek R9 290, který jsme měli pro úvodní recenzi zapůjčený přímo od AMD, bude lépe než taková běžná karta.

A aby to nebylo málo, grafy doplním i měřením přetaktované R9 290 s pořádným chladičem, na jejíž recenzi se můžete těšit už brzy – Sapphire R9 290 s dvouslotovým chladičem TRI-X.

Kromě výkonnějšího chladiče je karta už v základu přetaktovaná, takt GPU se zvedl z referenčních 947 na 1000 MHz a tak pamětí mírně z 5000 na 5200 MHz efektivně.

Na to, jak funguje regulace, jaké byly pracovní frekvence jednotlivých karet a jak se měnil výkon, se podíváme na obvyklé sadě testů, které používám pro popis chování automatické regulace.

Co je v grafech

Na tomto místě ještě stručně připomenu to podstatné kolem celé kauzy – zjistilo se, že u karet z obchodů běží často ventilátory na nižších otáčkách než u karet v recenzích. Kvůli tomu byly karty hůře chlazené a automatika snižovala takty výrazněji.

AMD to vysvětlovalo tím, že regulace nastavuje výkon ventilátoru v procentech (u R9 290 je limit pro výkon standarně 47 %), ale kvůli výrobním tolerancím se i při stejném nastavení výkonu mohou pracovní otáčky jednotlivých kusů ventilátorů lišit a u pomalejších karet běží i ventilátory pomaleji.

Problém mají řešit nové ovladače (catalyst 13.11 beta 9.5 a novější), ve kterých už automatika nenastavuje ventilátory na určitý výkon, ale na konkrétní otáčky.

Aby se lépe porovnávalo, shrnul jsem vždy do jednoho grafu výsledky čtyř měření. První z nich v červené barvě je karta přímo od AMD, která byla testovaná ještě na ovladačích Catalyst 13.11 beta 8 bez normalizace.

K ní jsem pro porovnání změřil na stejných ovladačích prodejní R9 290 od MSI (zelená barva). Výsledky nám dají odpověď na to, jestli a jak se lišily vlastnosti vzorku od AMD a karty z obchodu v době, kdy kauza propukla.

Modrou barvou jsou naměřené výsledky prodejní karty s novějšími ovladači, ve kterých už je normalizovaný výkon ventilátoru.

A konečně poslední oranžovou barvu mají výsledky karty od Sapphire, u níž je asi z pohledu většiny uživatelů dosaženo stavu ideálního – teplota GPU je hluboko pod limitem a karta se vůbec nepodtaktovává (navíc je od výrobce přetaktovaná z 947 na 1000 MHz). Pokud bychom to ale brali z jiného úhlu pohledu, Sapphire tím hatí veškerou snahu AMD i Nvidie o využívání maximálních možností hardwaru, protože PowerTune v podstatě odstaví.

Pojďme na výsledky měření.

Crysis

Nejprve se podíváme na zátěžový test v Crysis, který dává kartám zabrat nejvíc. Nenechte se zást jednou drobností, testuje se statická scéna, kterou nechávám běžet, přičemž nehlídám délku měření, pouze průběžně kontroluji, zda se hodnoty ustálily. Proto je každé měření jinak dlouhé.

Jak je výše uvedeno, jednotlivé barvy odpovídají následujícím měřením:

AMD Radeon R9 290 (referenční, vzorek od AMD), Cat. 13.11 beta 8
MSI Radeon R9 290 (referenční, karta z obchodu), Cat. 13.11 beta 8
MSI Radeon R9 290 (referenční, karta z obchodu), Cat. 13.11 beta 9.5 (s normalizací)
Sapphire Radeon R9 290 TRI-X (nereferenční), Cat. 13.12

V prvním grafu je snímková frekvence. U referenčních karet začíná na hodnotách kolem 77,5 snímků/s. U referenční karty po zahřátí kvůli snížení taktů klesá na cca 71 fps.

U karty z obchodu se stejnými ovladači ale došlo po chvíli k výraznému propadu výkonu – výkon padá až na 57,8 fps, tedy o čtvrtinu! Proč, to je vidět níže na grafu s takty GPU.

S ovladači normalizujícími výkon ventilátoru (modrá) si přitom karta drží obdobný výkon jako vzorek od AMD, průměr je kolem 71,5 fps.

A konečně karta od Sapphire, kde je čára prakticky rovná – karta si i po dlouhé zátěži drží stabilní takt a stabilní snímkovou frekvenci 80,6 fps.

A tady je část klíče k rozdílným výsledkům naměřeným u výkonu – graf s pracovními frekvencemi GPU. Ale ani ony nejsou prvotní příčinou, ale jen důsledkem chování automatické regulace.

Referenční karta od AMD nasadila na 947 MHz, ale se zahříváním takt postupně klesal asi na 840–875 MHz, výjimečně níže (průměr kolem 858 MHz). Zato Radeon z obchodu se už po třech minutách začal propadat pod 700 MHz a po čtyřech už spadl na (zřejmě minimálních) 662 MHz, kde už se stabilně držel (a ani to nestačilo, viz další graf).

S novějšími ovladači už se frekvence pohybovala mezi 840 a 880 MHz (v průměru asi 866 MHz).

Na grafu s teplotou není u prvních tří měření nic moc zajímavého ani překvapujícího – trojice měření karet s referenčním chladičem se drží na limitu v rozmezí 94–95 °C. Nebo přesněji karta od AMD a karta od MSI s normalizovanými otáčkami si drží teplotu 94 °C, stupeň pod limitem, zatímco bez normalizace se při nižších otáčkách zvedá i na 95 °C.

Zato nereferenční chladič u Sapphire je hluboko pod limitem téměř stabilně na 78 °C (jen výjimečně na nějakou sekundu vyskočí teplota na 79 °C).

Prvotní příčina je u ventilátorů. Ale ani tady to nebude úplně jednoznačné.

Referenční karta po zahřátí nastavila výkon ventilátoru na limitních 47 %, což znamenalo stabilní rychlost ventilátoru 2500 ot./min.

U karty z obchodu ale běžel s původními ovladači ventilátor při 47 % výkonu jen na cca 2370 ot./min. Ke konci zátěže u zelené křivky si můžete ještě všimout tří špiček. V těchto místech už regulace překročila nastavený limit pro ventilátor a roztočila jej na vyšší otáčky. Důvod je zřejmý z grafu s teplotou, přestože už byly takty na minimálních 662 MHz, teplota se pohybovala na limitních 95 °C, takže automatika přidala u ventilátoru i přes limit.

A co udělala s otáčkami větráku normalizace? Zvedla je z původních 2370 na 2630 ot./min. Všimněte si i toho, že první průběhy jsou rovné, zatímco modrá linka je zubatá, to je důsledek řízení výkonu ventilátoru podle naměřených otáček.

Ještě je tu ale jedna „drobnost“ – ventilátor u karty z obchodu běží po normalizaci o 130 ot./min. rychleji než u vzorku od AMD, karta si ale přitom drží jen obdobné takty a obdobný výkon. Je několik možností, jako nejpravděpodobnější se jeví to, že vzorek od AMD měl lépe nanesenou pastu a pro udržení obdobných hodnot stačí i nižší výkon větráku nebo to, že je má skutečně i lepší kus GPU.

V posledním grafu je ještě průběh spotřeby celé sestavy. Je dobře vidět, že karta od AMD má při obdobném výkonu (teda s normalizací) spotřebu vyšší než karta z obchodu.

Nižší příkon jsem naměřil při nižších otáčkách (tedy bez normalizace), ale tam to bylo dáno jen tím, že karta běžela na minimálních taktech.

Nejvyšších hodnot dosahuje karta od Sapphire, kde už se spotřeba blíží 450 W, ale nezapomínejte, že přitom běží stabilně na maximálních taktech, zatímco ostatní řešení polevují, někdy i výrazně.

Pojďme se podívat, jak dopadlo měření v Aliens vs. Predator, které má blíže k běžnému hraní.

Aliens vs. Predator

AMD Radeon R9 290 (referenční, vzorek od AMD), Cat. 13.11 beta 8
MSI Radeon R9 290 (referenční, karta z obchodu), Cat. 13.11 beta 8
MSI Radeon R9 290 (referenční, karta z obchodu), Cat. 13.11 beta 9.5 (s normalizací)
Sapphire Radeon R9 290 TRI-X, Cat. 13.12

V benchmarku Aliens vs. Predator je zřetelně vidět, že Radeon z obchodu začal s neupravenými ovladači zpomalovat už v druhém průběhu.

U referenční karty AMD klesl výkon mezi prvním a šestým průběhem asi o 2,5 %. (v průměru klesl z 94,8 na 92,4 snímků/s).

U karty z obchodu se se stejnými ovladači propadl z 94,6 na 83,3 snímků/s (o 12 %), zatímco s normalizací to bylo obdobné jako u vzorku AMD, tedy z 94,3 na 92,6 snímků/s.

Zahřívání je u zelené křivky (tedy karta z obchodu na původních ovladačích) už v druhém průběhu znatelně vyšší.

Opět hluboko pod tím vším je karta od Sapphire, jejíž chladič udrží takty 20 °C pod limitem.

Důsledek je velmi dobře vidět na taktech GPU, i když to není podobně jako v Crysis propad stabilně na spodní hranici, karta často padá pod 700 MHz. S normalizací otáček se přitom drží dokonce o malinko lépe referenční karta od AMD (frekvence je v průměru 920 MHz, jen kousek pod maximálními 947 MHz).

Na otáčkách ventilátoru je krásně vidět, že to způsobil zdánlivě nevelký rozdíl, u referenční karty byly otáčky 2500 ot./min, zatímco u karty z obchodu opět na cca 2370 ot./min a s normalizací na cca 2650 ot./min.

U spotřeby se děly zajímavé věci. Při prvním průběhu, kdy si všechny karty ještě celkem držely maximální takty, na tom byl Radeon od Sapphire nejlépe díky chladnějšímu GPU. Nejhůře na tom byla karta z obchodu s ovladači bez normalizace. S normalizací na tom byla o nějakých 10 W hůře než karta od AMD.

Při druhém průběhu už šla spotřeba v důsledku snížení taktů GPU i pod kartu od Sapphire.

Metro: Last Light

Nejmenší rozdíly byly vidět v Metro: Last Light (u karty z obchodu jsem vynechal poslední dva průběhy s pokročilou fyzikou).

AMD Radeon R9 290 (referenční, vzorek od AMD), Cat. 13.11 beta 8
MSI Radeon R9 290 (referenční, karta z obchodu), Cat. 13.11 beta 8
MSI Radeon R9 290 (referenční, karta z obchodu), Cat. 13.11 beta 9.5 (s normalizací)
Sapphire Radeon R9 290 TRI-X, Cat. 13.12

Teplota se u všech tří měření s referenčním provedení opět dostala na limit a karty začaly podtaktovávat GPU, karta z obchodu je na tom s původním nastavením opět znatelně hůře (ke konci se opět často dostává k 700 MHz).

Chladič na kartě od Sapphire se tím může z povzdálí bavit.

U taktů je situace obdobná, bez normalizace je pracovní frekvence karty z obchodu se zahřátím značně nevyrovnaná, zatímco referenční karta a karta s normalizací se drží nad 900 MHz a Sapphire neklesá z maximálních taktů.

K tomu došlo jen u třetího měření s GPGPU PhysX, kde karta kvůli výpočtům fyziky dost zahálí.

U otáček je to prakticky totéž jako doposud, u všech měření s výjimkou Sapphire nasadily karty maximální výkon odpovídající nastavenému limitu, u karty z obchodů se s normalizací zvedly z 2370 na cca 2650 ot./min.

A konečně spotřeba (u ní se mi bohužel nepovedlo měření karty z obchodu s původními ovladači, ale zjistil jsem to při přebírání logů až v době, kdy už jsem kartu neměl).

Nejhůře je na tom karta z obchodu i přes vyšší otáčky ventilátoru a tím pádem intenzivnější chlazení (za předpokladu, že na horších vlastnostech nemá podíl i pasta).

Závěrečné shrnutí

Už v předchozím článku jsem zdůraznil, že na základě testů jednoho vzorku od AMD a jedné karty z obchodu nelze s jistotou konstatovat, že karty v úvodních recenzích byly obecně lepší než karty v obchodech.

Naměřené výsledky jsou ale podobné jako ve srovnání na Tom's Hardware, takže to asi nebude úplná náhoda. Karta z obchodu běží s původními ovladači pomaleji než karta od AMD, částečně je na vině nižší výkon ventilátoru a částečně nejspíš horší vlastnosti GPU (a nebo nižší výkon chladiče způsobený nanesením pasty).

Podobně jako na Tom's Hardware je výkon ventilátoru u karty z obchodu s původními ovladači o poznání nižší. Nezdá se mi, že by na vině byly jen výrobní tolerance, ale tipoval bych to spíše na jinak nastavenou regulaci v BIOSu. Druhou možností je, že jde skutečně o problém s nevyrovnanými výkony jednotlivých kusů větráků, AMD karty do recenzí skutečně přebíralo na základě výkonu a to, že měly u karet v recenzích ventilátory vyšší výkon, je spíše důsledkem tohoto výběru.

S normalizací otáček se situace výrazně zlepšila, je až překvapivé, jak dramatický rozdíl ve výkonu udělá zdánlivě neškodných 300 ot./min. Výsledkem „normalizace“ v ovladačích není prosté dorovnání výkonu ventilátorů na úroveň vzorků od AMD, otáčky u prodejní karty jsou ve výsledku vyšší (a je možné, že je AMD záměrně posunulo výše, aby na tom i karty s hůře vydařeným GPU nebyly o moc hůře).

Dobrá zpráva je, že se díky tomu výkon prakticky nelišil od karty v úvodní recenzi, špatná, že výkon dorovnává za cenu vyšších otáček ventilátoru a tím pádem i vyšší hlučnosti (oproti kartě od AMD narostla z 54,3 na cca 56,2 dBA). Subjektivně není rozdíl zase tak dramatický, tak jako tak byla karta hodně hlučná.

A konečně musím ještě zmínit kartu od Sapphire – výsledky jsou předzvěstí toho, nač se můžete těšit v recenzi. Jiný chladič udělal z R9 290 bez nadsázky jinou kartu, zcela se změnilo její chování, narostl její výkon a přitom výrazně klesla hlučnost. Zůstává i velká rezerva pro další experimentování.