Radeon HD 6990: představení, parametry a vlastnosti

8. 3. 2011

Radeon HD 6990: dva kajmani v jedné klícce

Radeon HD 6990 je posledním avizovaným modelem, který scházel do rodiny karet s grafickým čipem Cayman. A museli jsme si na něj počkat pořádně dlouho. První karty, které využívaly jádro nové generace – Radeon HD 6950 a Radeon HD 6970 – uvedlo AMD již v polovině prosince loňského roku. Na představení dvouprocesorového modelu jsme si museli počkat téměř čtvrt roku a ani teď není zřejmé, jak to bude v příštích dnech vypadat s dostupností.

Zahraniční recenzenti měli to štěstí, že se k nim karty dostaly relativně včas, do České republiky ale ne a tak zatím můžeme jen s nostalgií vzpomínat na časy, kdy k něčemu podobnému docházelo běžně a kochat se snímky z oficiální prezentace.

Asus už je na cestě

Ale nebude to přece jen tak zlé. K nám by měla během odpoledne dorazit karta od Asusu, takže když se zadaří a vše poběží jak má, pokusím se o ojedinělý experiment – aby se k vám výsledky dostaly co nejdřív, zprostředkujeme vám cosi jako přímý přenos z testování. S každým otestovaným titulem a nastavením budou v grafech postupně přibývat výsledky, dokud neprojdeme kompletní sadu testů. Pro sdělení bezprostředních dojmů a zkušeností z testování můžeme využít třeba kanál na Twitteru.

A teď už k tomu, co je vlastně HD 6990 zač a proč je to jedna z nejkontroverznějších karet, které se v poslední době objevily.

AMD s modelovou řadou HD 5000 vypustilo u dvouprocesorového modelu HD 5970 dovětek „X2“. Rozlišovacím znamením nejvýkonnější karty bylo povýšení modelového značení o stovku výše než u jednoprocesorových Radeonů HD 5870.

V případě Radeonů HD 6000 už ale nechalo AMD osmistovkovou řadu vyššímu mainstreamu a všechny karty s jádrem Cayman posadilo rovnou do řady HD 6900. Diametrálně odlišnou dvouprocesorovou kartu, která má nejen rozdílnou konstrukci, parametry, provozní vlastnosti, ale i výrazně vyšší výkon, odlišilo AMD od jednoprocesorového modelu nenápadným povýšením značení z HD 6970 na HD 6990.

Nové dvouprocesorové řešení dostalo kódové označení Antilles. Specifikace karty asi překvapí jen málokoho. Jednak je postavená na čipech, které už od jejich uvedení známe docela důvěrně, hlavně se ale po internetu už nějaký týden potulují i snímky z oficiální prezentace.

Nebudeme znova rozebírat novinky, které přineslo samotné jádro s kódovým označením Cayman, pokud si chcete osvěžit paměť, podívejte se na podrobný rozbor v článku AMD Cayman (HD 6900): architektura a technologie.

V krátkosti si ale zrekapitulujeme parametry nejbližších modelů formou tabulky:

	Radeon HD 5970	Radeon HD 6950	Radeon HD 6970	Radeon HD 6990	Radeon HD 6990 OC
Jádro	Cypress	Cayman	Cayman	Cayman	Cayman
Výrobní proces	40 nm	40 nm	40 nm	40 nm	40 nm
Velikost jádra	330 mm²	389 mm²	389 mm²	389 mm²	389 mm²
Tranzistorů	2,15 mld.	2,64 mld.	2,64 mld.	2× 2,64 mld.	2× 2,64 mld.
Stream procesorů	2× 1600	352 (1408)	384 (1536)	2× 384 (1536)	2× 384 (1536)
Takt jádra	725 MHz	800 MHz	880 MHz	830 MHz	880 MHz
Takt SP	725 MHz	800 MHz	880 MHz	830 MHz	880 MHz
ROP/RBE	2× 32	32	32	2× 32	2× 32
Texturovacích jedn.	2× 80	88	96	2× 96	2× 96
Paměť	2× 1 GB GDDR5	2 GB GDDR5	2 GB GDDR5	2× 2 GB GDDR5	2× 2 GB GDDR5
Takt pamětí	4000 MHz	5000 MHz	5500 MHz	5000 MHz	5000 MHz
Šířka sběrnice	256-bit	256-bit	256-bit	256-bit	256-bit
Propustnost pamětí	128 GB/s	160 GB/s	176,0 GB/s	2× 160 GB/s	2× 160 GB/s
Fillrate (pixely)	2× 23,2 Gpx/s	25,6 Gpx/s	28,2 Gpx/s	2× 26,6 Gpx/s	2× 28,2 Gpx/s
Fillrate (textury)	2× 58 Gtx/s	70,4 Gtx/s	84,5 Gtx/s	2× 79,7 G/stx	2× 84,5 Gtx/s
FLOPS	4,64 TFLOPS	2,25 TFLOPS	2,7 TFLOPS	2× 2,55 TFLOPS	2× 2,7 TFLOPS
Max. spotřeba	294 W	200 W	250 W	375 W	450 W
Délka karty	31 cm	28 cm	28 cm	31 cm	31 cm
Shader model	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0

	Radeon HD 4870 X2	Radeon HD 5870	GeForce GTX 480	GeForce GTX 570	GeForce GTX 580
Jádro	2× RV770	Cypress	GF100	GF110	GF110
Výrobní proces	55 nm	40 nm	40 nm	40 nm	40 nm
Velikost jádra	263 mm²	330 mm²	~529 mm²	~520 mm²	~529 mm²
Tranzistorů	2,15 mld.	2,15 mld.	3,2 mld.	3,0 mld.	3,2 mld.
Stream procesorů	2× 160 (800)	320 (1600)	480	480	512
Takt jádra	750 MHz	850 MHz	700 MHz	732 MHz	772 MHz
Takt SP	750 MHz	850 MHz	1401 MHz	1464 MHz	1544 MHz
ROP/RBE	2× 16	32	48	40	48
Texturovacích jedn.	2× 40	80	60	60	64
Paměť	2× 1 GB GDDR5	1 GB GDDR5	1536 MB GDDR5	1280 MB GDDR5	1536 MB GDDR5
Takt pamětí	3600 MHz	4800 MHz	3696 MHz	3800 MHz	4008 MHz
Šířka sběrnice	256-bit	256-bit	384-bit	320-bit	384-bit
Propustnost pamětí	115,2 GB/s	153,6 GB/s	177,4 GB/s	152,0 GB/s	192,4 GB/s
Fillrate (pixely)	2× 12 Gpx/s	27,2 Gpx/s	33,6 Gpx/s	35,1 Gpx/s	37,1 Gpx/s
Fillrate (textury)	2× 30 Gtx/s	68 Gtx/s	42 Gtx/s	43,9 Gtx/s	49,4 Gtx/s
FLOPS	2,4 TFLOPS	2,4 TFLOPS	1345 GFLOPS	1406 GFLOPS	1582 GFLOPS
Max. spotřeba	286 W	188 W	250 W	225 W	244 W
Délka karty	27 cm	28 cm	27 cm	27 cm	27 cm
Shader model	4.1	5.0	5.0	5.0	5.0

Parametry karty se standardním profilem se pohybují někde mezi Radeonem HD 6970 a HD 6950 obdobně, jako tomu bylo u dvouprocesorových karet minulých generací. Nenechte se zmást oficiálními parametry výrobce – čtyři gigabajty paměti rozdělené po dvou gigabajtech na jedno jádro nejsou totéž jako 4GB videopaměť a obdobně to platí i u dalších parametrů, přestože to výrobce ochotně roznásobí, abychom se nemuseli tolik namáhat.

Standardy jsou pro legraci

V tabulce vás asi praští do očí dvě věci – první, že v nich nemáme jen jeden model HD 6990, ale hned dva modely, jeden z nich má dovětek. Druhé si všimnete, pokud se trochu orientujete ve standardech – AMD totiž hrubě překročilo specifikace stanovené dokumentem PCIe 225W/300W High Power Card Electromechanical Specification 1.0, které říkají, že spotřeba karty nesmí k tomu, aby dodržela standard, přesáhnout 300 W.

Odkud se hodnoty 225 W a 300 W vzaly? Kombinací napájení z různých zdrojů. Základem je 75 W, které dodá sběrnice PCIe ×16. Přes přídavný šestipinový napájecí konektor PCIe lze dodat rovněž 75 W. Osmipinový konektor PCIe power, se kterým se setkáte na nejvýkonnějších kartách, může dodat 150 W.

V případě nižší hranice 225 W jde o součet složený ze 75 W, které lze do karty dodat přes slot PCIe ×16 a dva šestipinové přídavné napájecí PCIe konektor (2× 75 W). Další přípustné možnosti najdete v tabulce.

celková spotřeba	PCIe ×16	6pin PCIe power	6pin PCIe power	6pin PCIe power	8pin PCIe power
225 W	75 W	75 W	75 W	-	-
225 W	75 W	-	-	-	150 W
225 W	75 W	75 W	-	-	75 W
300 W	75 W	75 W	-	-	150 W
300 W	75 W	75 W	75 W	75 W	-

Ke 300 W se dopracujete, když k 75 W dodaným přes sběrnici PCIe přidáte 75 W z přídavného napájecího šestipinu a 150 W, které lze do karty dodat přes osmipinový napájecí konektor. Druhá přípustná možnost není preferovaná – k 75 W ze sběrnice PCIe se přidá 3× 75 W ze tří přídavných šestipinových konektorů.

Zatímco parametry dvouprocesorového Radeonu HD 5970 byly nakonec nastavené tak, aby se karta vešla do 300W specifikací (i když návrh byl naddimenzovaný a počítal i s možností vyšší spotřeby), u Radeonu HD 6990 už AMD na specifikace rezignovalo.

Výsledkem je karta se spotřebou překračující specifikace o 75 nebo dokonce 150 W. Co to znamená a jak se dá něco takového udělat?

375 nebo 450 W aneb nenažraný schizofrenik

Nenažraný schizofrenik

V případě, že karta poběží mimo specifikace PCI SIG a budete ji napájet přes PCIe ×16 a dva 150W osmipinové konektory, dostanete se nanejvýš na 375 W – a to je první ze dvou uváděných konfigurací.

Pořád je to ale jakž takž v pořádku – osmipiny dodávají to, co mají a PCIe slot taktéž. A není to první případ, kdy se nějaká karta nevejde do daných specifikací, u některých speciálů postavených ze dvou highendových čipů v konfiguraci nejvýkonnějších jednočipových karet své doby (Asus MARS či Asus ARES s 350 W) už k tomu došlo.

Radeon HD 6990 má ale napájecí obvody i chlazení navržené tak, aby zvládal spotřebu až 450 W. A to je případ parametrů ve druhém sloupečku označeném jako Radeon HD 6990 OC.

Neznamená to ale, že budou existovat dvě edice karet. AMD s HD 6990 nabízí dvě karty v jedné. Stejně jako slabší HD 6970 a HD 6950 je totiž i HD 6990 vybavený dvěma BIOSy a přepínačem. „Záložní“ BIOS (označený jako 2) už tu však není jen pro stav nouze, ale je v něm uloženo „bezpečnější“ 375W nastavení s o něco nižšími takty a spotřebou. Vedle standardního nastavení s jádrem na 830 MHz při napájecím napětí 1,12 V je tu ještě konfigurace s „maximální“ 450W spotřebou a frekvencí jádra 880 MHz při 1,175 V, která je uložená v přepisovatelném BIOSu 1.

Ani to ale nemusí být konečná – k maximu 450 W můžete přičíst ještě dalších 20 %, které lze k TDP přidat pomocí PowerTune přes Overdrive v ovladačích.

Když už jsme u těch maxim – ze standardních 75 W (PCIe) + 2× 150 W (8pin PCIe Power), které lze přes napájení protlačit, se ke kýžené hodnotě 450 W také nedopracujete. A jelikož si karta nemůže vzít přes PCIe slot místo 75 W potřebných 150 W, protože by to nejspíš neunesla deska, musí to obstarat přídavné napájení přímo ze zdroje.

On to nějak zvládne

Zatímco u dřívějších „nenasytných“ karet bylo zvykem, že výrobce rovnou doporučil minimální vhodný zdroj, u HD 6990 AMD tak trochu opomnělo nějaké nároky na zdroj AMD zmínit nejen v prezentaci či specifikacích karty, ale také v podrobném reviewer's guide.

Pokud od 450 W odečteme 75 W pro sběrnici PCIe, vyjde nám, že se přes každý z osmipinů musí protlačit minimálně 187,5 W, což při napětí 12 V a dvou osmipinech znamená minimum 2× 16 A v případě, že v ovladačích nesáhnete na táhlo PowerTune.

V tomto kontextu vypadá následující slajd, ve kterém AMD chválí novou generaci programovatelných regulátorů Volterra pro jejich nižší spotřebu a teploty a chlubí se použitím výběrových čipů s vysokou rychlostí a nízkými úniky proudu až legračně.

Musím ale připomenout, že jediný Radeon HD 6970 má deklarovanou maximální spotřebu 250 W (pravda, paměti má taktovány ještě o 500 MHz efektivně výše), takže dvouprocesorová karta má oproti dvěma HD 6970 pořád 50W výhodu.

AMD PowerTune, aneb jak inteligentně přešvihnout specifikace

Co říká první snímek o PowerTune v souvislosti s HD 6990? AMD prezentuje technologii PowerTune jako možnost, jak inteligentně překročit 300W spotřebu karty.

Podobně jako v případě jednoprocesorových karet zdůrazňuje, že technologie PowerTune umožňuje výkon karty optimalizovat pro hry a není zapotřebí ohlížet se na atypické a nereálné případy umělého přetěžování karet, které nemá v praxi své opodstatnění. Karta je navržená tak, aby mohla při hraní dosahovat maximálních možných frekvencí jádra.

TDP karty se dá díky PowerTune udržet ve zvolených mezích, přičemž má výkon s přehledem stačit na běh všech apliakcí. PowerTune má také kartám se spotřebou vyšší než 300 W umožnit bezpečnou optimalizaci výkonu pro hry.

Další snímek vysvětluje přínos PowerTune pro taktovací frekvence – zatímco bez této technologie by frekvence jádra musely být nastavené na nějakých 550-570 MHz, s PowerTune může frekvence dosahovat při spotřebě 375 W až 830 MHz. Pouze v zátěžových testech jako je Furmark či OCCT je rezerva vůči TDP příliš malá na to, aby bylo možné frekvenci zvednout tak vysoko.

V reviewers guide je vše popsáno na dvou stránkách mnohem podrobněji. Pokud se frekvence nastaví jen podle nejhoršího scénáře, který může nastat, znamená to, že je karta ve většině aplikací zbytečně pomalá. S AMD PowerTune lze ale nastavit výkonnostní profil na maximum, na kterém se karta do obálky TDP vejde. Bez PowerTune by v případě Radeonů HD 6900 musely být frekvence jádra kolem 500 MHz kvůli tomu, aby zbyla rezerva pro aplikace typu OCCT a Furmark.

Zní to pěkně, ale můžu být i zákeřný a vzít si analogii z oblasti procesorů. Potom se dá říci, že AMD jen přetočilo na ruby technologii Turbo ze současných procesorů – vlastně přiznává, že bez Turba by karta musela běžet jen na 570 MHz (obdoba základní frekvence procesorů) a jen v aplikacích, které to díky nižší zátěži jádra dovolí, se může automaticky přetaktovat na deklarovaných 830 či 880 MHz. Rozdíl je v tom, že zatímco u procesorů výrobce uvádí základní takt a Turbo prezentuje jako bonus navíc, AMD jako základ uvádí kartu běžící na maximu a pokud dojde k překročení stanovených mezí, nabízí nám naopak snížení výkonu.

Pevně stanovený limit a poctivé monitorování toho, zda karta nepřekračuje danou mez má jedno velké plus – zatímco v případě řešení postavených třeba na aplikačních profilech a omezení na základě detekce spuštěné aplikace se může snadno stát, že karta problematickou aplikací nepozná, nesepne ochranu a ustřelí daleko za předpokládané hodnoty, u HD 6990 byste se měli za všech okolností pohybovat v přijatelných mezích.

A půjde to vůbec uchladit?

Chlazení na druhou

I když vyšší spotřebu bohorovně přejdete s tím, že podobnou kartu zvládne váš 750W levou zadní, pořád je nutné počítat s tím, že se ve skříni bude v lepším případě přitápět 75 a v horším nějakých 150–200 W navíc. Pro AMD nebyl zase takový problém odvést teplo z čipů, potažmo z karty. Vyžádalo si to jen změnu dosud používaného konstrukčního řešení. AMD zvolilo obdobný koncept, jako kdysi Nvidia u druhé revize GeForce GTX 295. Výsledek ale musí být nutně o poznání horší.

Zatímco u Radeonů HD 3870 X2, HD 4870 X2 i HD 5970 stačilo za sebe posadit dva pasivy nebo je nahradit jedním dlouhým pasivem a přes něj tlačit vzduch ven skrz záslepku, u HD 6990 už AMD sáhlo ke dvěma relativně velkým samostatným pasivům s vapor chamber a ventilátor umístilo doprostřed mezi ně.

Co z toho vyplývá? Že teplo vydávané zadním čipem skončí ve skříni a v reálu se díky chladiči karty ven dostane méně než polovina ze 375 či 450 W, které karta vydává, protože karta není od ventilátoru směrem k záslepce dokonale utěsněná.

Když vše zdánlivě funguje podobně jako u zmíněné GTX 295, proč by to mělo být horší? Protože GTX 295 se se spotřebou vešla do 300W limitu, a také proto, že zatímco u GTX 295 pasivy ofukoval axiální ventilátor (klasická vrtulka), HD 6990 využívá hlučnější radiální ventilátor s lopatkami po obvodu. V tomto ohledu ale nebudu dál strašit ani spekulovat a raději počkám na výsledky měření hlučnosti.

Abychom zdůraznili i to lepší – odlišná konfigurace dovolila oproti předchozí generaci v podobě HD 5970 do stejného prostoru vtěsnat větší pasivy a to, že může ventilátor tlačit vzduch na obě strany, pomohlo ke zvýšení průtoku vzduchu o 20 %.

A ještě jedna drobnost – AMD při konferenčním hovoru recenzentům doporučilo nerozebírat grafickou kartu, protože tím nenávratně poškodí optimálně řešené chlazení a recenzentům přislíbilo i fotky PCB, aby je to zbytečně nelákalo. V příručce pro recenzenty se obdobně jako v případě posledních GeForce už jen doporučuje kartu rozebírat až po dokončení všech testů.

Soudě například dle fotografií na TechPowerUP ale není chladič o nic záludnější než v případě jiných karet. Taková GeForce GTX 280 s desítkami miniaturních polštářků pro chlazení součástek napájecích obvodů na tom byla podstatně hůř.

Referenční Radeony HD aneb výstupy stokrát jinak

Zatímco Nvidia si u většiny referenčních karet od dob, kdy se vykašlala na analogový TV výstup, vystačí se dvěma dual-link DVI a případně jedním mini-HDMI portem, AMD s výstupy neustále čaruje. U HD 6990 si chlazení vyžádalo uvolnit prostor spodní záslepky pro perforaci na vyfukování vzduchu. K tomu, aby se do prostoru jedné záslepky dostalo co nejvíc výstupů (i k jedinému čipu Cayman lze připojit až šest monitorů) sáhl výrobce k jedinému „gigantickému“ výstupu dual link DVI-I. Do zbývajícího prostoru pak naskládal čtyři mini DisplayPorty podporující standard DP 1.2. Nevýhoda je jasná, přímo ke kartě připojíte s bídou jeden obvyklý monitor. Neznamená to ale, že se dvěma monitory máte smůlu – AMD scházející klasické konektory nahradilo trojicí adaptérů, které se mají dodávat ke každému Radeonu HD 6990.

Dva z nich jsou pasivní – jednoduchá redukce z miniDP na single link DVI nahradí druhý DVI konektor z Radeonů HD 6950 a 6970, pasivní redukce z miniDP na HDMI zase konektor HDMI. Nejzajímavější je aktivní redukce z miniDP na single link DVI, teoreticky by mohla umožnit připojit najednou ke kartě trojici monitorů s klasickým digitálním rozhraním DVI.

Zvolená konfigurace výstupů má ještě jednu výhodu – pokud máte dost monitorů se vstupním DisplayPortem, můžete na kartu rovnou zapojit pětici panelů a užívat si obraz s rozlišením až 6000 × 1920 bodů v konfiguraci 5 × 1 (tedy pětice monitorů s rozlišením 1920 × 1200 bodů na výšku). AMD zmínilo i některé tituly, které nové nastavení podporují.

Na zbývajících snímcích z prezentace jsou obligátní srovnávací grafy s vhodnými výsledky vybrané marketingovým oddělením. Platí k nim obvyklé upozornění – předpokládejte, že jde o výsledky ve hrách a nastaveních, ve kterých si karta vedla ve srovnání s konkurencí nejlépe. Upozorňovat na to, že jen málokterý graf má počátek v nule, kvůli čemuž může dojít ke zkreslení výsledného dojmu, asi nemá smysl připomínat, na to už jsme z grafů s výkonnostním srovnáním z dílen výrobců hardwaru zvyklí. Zvláště upozorním snad jen na extrém v podobě grafu, ve kterém je znázorněný přínos OC profilu pro výkon – aby graf začínal až na 98 % a končil na 108 % se přece jen tak nevidí.

Asi vás ale spíš budou zajímat odkazy na zahraniční recenze, které jsou určitě objektivnějším zdrojem informací. Ještě před českou recenzí vemte zavděk těmi zahraničními. Z nejpopulárnějších webů nechybí snad žádný: