Radeon HD 4870 vs Radeon HD 4890: догоним и перегоним! 

Вступление

О том, что HD 4890 на данный момент является самым мощным одночиповым решением в линейке AMD, знают все. Ну а если по каким-то причинам до сих пор пребывают в неведении, с помощью этой статьи могут восполнить пробел в знаниях. Также общеизвестен и тот факт, что различий между HD 4890 и HD 4870 мало, никаких масштабных перестановок нет: всего-то добавлен decap ring, немного переработана система питания. По уровню производительности экс-одночиповый_флагман от текущего лидера (читай - Radeon HD 4890) отстает совсем немного, в пределах десяти процентов. Следовательно, разгон HD 4870 на 150-200 МГц теоретически должен вывести её на один уровень с HD 4890. Насколько это реально на практике, вы узнаете из этой статьи.

Испытуемые

В тесте участвовали три видеокарты: две Radeon HD 4870 (GeCube и MSI), третья - Gigabyte 4890. Первая, GeCube HD 4870, выполнена на референсном дизайне печатной платы.

Частота ядра - 750 МГц, памяти - 900 (3600) МГц. Примечательно, что микросхемы GDDR5 в количестве восьми штук произведены компанией Hynix, а не Qimonda, как на большинстве референсных экземпляров платы. Объем видеопамяти - 1 Гбайт.

Вторая, MSI HD 4870, существенно отличается от продукта GeCube подсистемой питания.

MSI HD 4870	GeCube HD 4870

Видимо, инженеры MSI посчитали установленный на референсной плате преобразователь слишком слабым, и решили его полностью переработать. Плюс, для дополнительного снижения уровня нагрева, оснастили силовые ключи собственным радиатором.

Решение, как и во многих подобных случаях, спорное: конструктивное исполнение сильноточных транзисторов подразумевает отвод тепла через медную подложку, а не пластиковый корпус. Но, как бы то ни было, уровень нагрева подсистемы питания в FurMark MSI HD 4870 существенно меньше, чем у GeCube HD 4870 (83 градуса против 102 со штатной системой охлаждения).

По каким-то соображениям инженеры MSI оставили частоты штатными (750 МГц ядро, 900 (3600) МГц память). Видимо, плата позиционируется как тихое и мощное решение для графической станции, а не подготовленный экземпляр под разгон.

Система охлаждения на MSI HD 4870 двухслотовая, нереференсная, схемой построения напоминает продукты Zalman - длинные ребра, пронизанные четырьмя теплотрубками, и один большой вентилятор в центре.

Единственный минус у такого конструктива - невозможность выброса всего нагретого воздуха за пределы корпуса. MSI усугубила ситуацию, украсив прижимную планку своим логотипом - своеобразная заявка на оригинальность, препятствующая свободному выходу горячих потоков наружу.

Снизить негативное влияние такого дизайнерского решения поможет хорошая вентиляция корпуса, особенно в нижней его части (если рассматривать классическую компоновку).

Упомянув минусы, не стоит забывать про плюсы - существенно меньший шум (обороты вентилятора редко поднимаются выше 2000) и лучшее охлаждение чипа по сравнению со стоковым кулером. Ещё и обдув всей поверхности карты... Да, в целом достоинств у этой СО больше, чем недостатков.

Gigabyte HD 4890 - полностью референсный экземпляр. Подробное описание аналогичной карты можно найти здесь, а технические характеристики посмотреть в таблице

Альтернативные системы охлаждения

Поскольку речь пойдет о разгоне, было решено рассмотреть ещё несколько систем охлаждения. Их всего три: Zalman Z-Machine GV1000, замкнутая СВО и проточная СВО.

Zalman Z-Machine GV1000 - неплохая модель видеокулера от Zalman. Схожесть с СО на MSI HD 4870 заметна невооруженным глазом - те же длинные ребра, четыре теплотрубки, вентилятор в центре. Однако у Z-Machine ребра медные, никелированные, основание обработано гораздо лучше. Недостаток - плохо организованный продув: весь нагнетаемый вентилятором воздух проходит вниз, и лишь малая его часть проходит по всей длине ребер.

В состав замкнутой СВО входит помпа Laing DDC-1, двухсекционный радиатор BlackIce, резервуар вместимостью 0,5 литра, шланги 10/12 и чипсетный водоблок ProModz NB V3. Последнего вполне хватало для отвода выделяемого RV770 тепла, понадобилось лишь доработать крепление с помощью запчастей от Tt TideWater.

Проточная СВО подключалась к системе центрального водоснабжения, температура воды - 13-15 градусов Цельсия, поток 100 л/час. Ватерблок - ProModz для видеочипов первой ревизии. Преимущество проточной системы водяного охлаждения перед замкнутым контуром в том, что можно достичь температуры ниже комнатной на GPU в простое, и ощутимо снизить уровень нагрева во время тестов (особенно в зимнее время). Все вышесказанное наглядно демонстрирует приведенная ниже диаграмма. Замеры проведены в 3D-режиме (приложение ATitool) при напряжении питания GPU 1,35 в и частоте 750 МГц.

Хуже всех результаты у штатного двухслотового решения. Правда, вентилятор работал на 75% мощности (этакий субъективный компромисс между уровнем шума и температурой). Вторую снизу позицию занимает Zalman Z-Machine. Как видим, СО с MSI HD 4870 обошел его на несколько градусов за счет лучшего продува ребер. Оторваться от воздушных систем охлаждения помог Black Ice, обходящий их и по уровню шума, и по отводимой тепловой мощности. Лучшие результаты у проточной системы водяного охлаждения.

Напряжение на видеочипе: как поднимать?

Многим известно, что на разгонный потенциал графического процессора положительно влияет повышение напряжения питания. До недавнего времени сделать это можно было только с помощью изменения уровня сигнала на входе FB микросхемы DC-DC преобразователя ("хардвольтмод"). Теперь же многие предпочитают так называемый "софтвольтмод", суть которого заключает в редактировании прошивки видеокарты. Безусловно, этот способ выгодней по многим пунктам: не теряется гарантия, нет нужды рисковать жизнью видеокарты, припаивая к ней какие-либо детали, простота исполнения. Но есть у софтвольтмода и минусы: невозможность оперативного изменения напряжения (обязательна перепрошивка), узкая область применения (не все видеокарты, представленные на рынке, позволяют задавать напряжение питания GPU через BIOS). К рассматриваемым сегодня продуктам применим как первый, так и второй способ, но подробно описываться будет только первый, с помощью паяльника и подстроечного резистора. Софтвольтмод подробно описан здесь. Повышение напряжения питания видеопамяти не рассматривается, так как эффект от него либо крайне мал, либо вообще отсутствует.

По умолчанию на графический процессор RV770 подается 1,05 В при работе в 2D и 1,32 В при переходе в 3D-режим. Совершенно безопасно можно поднимать до 1,35 даже на стоковом двухслотовом кулере, если внести корректировку в профиль регулятора оборотов (поднять планку во всех режимах процентов на 10-15). В интервале 1,36…1,40 штатного кулера уже не хватает. Нет, конечно, он в силах охладить чип до 80-90 градусов в загрузке, но при таких температурах прирост частоты гораздо меньше, чем, скажем, при 40-50 цельсия. Поднимать выше 1,4 в без хорошей СВО не следует, а где-то после 1,45-1,47 в эффект от дальнейшего повышения сходит на нет.

Вольтмод GeCube HD 4870

Преобразователь напряжения GPU построен на базе микросхемы VT1165, которая, как и вся продукция Volterra, представляет из себя кота в мешке: найти документацию для чипа в открытом доступе крайне затруднительно. Известно только то, что вывод обратной связи - девятый, и, чтобы повысить выходное напряжение, надо уменьшать сопротивление между ним и "землей". По умолчанию оно составляет единицы Ом, так что подстроечного сопротивления на 0,1 КОм должно хватить. У меня таких под рукой не нашлось, поэтому в ход пошел полукилоомный многооборотный резистор.

Если у вас твердая рука и острый глаз, можно подпаиваться непосредственно к выводам микросхемы. Но гораздо удобнее и безопаснее подключиться с обратной стороне платы к контактной площадке: нет опасности замкнуть выводы, и система охлаждения не мешает. Перед пайкой необходимо очистить контактную площадку от изолирующего лака. Я проделал это с помощью острого миллиметрового сверла (ни о какой дрели речи не идет!). В качестве альтернативы можно использовать толстую иглу или лезвие ножа для бумаги. Будьте аккуратны: малейшее резкое движение вместе с лаком унесет в мусорное ведро и саму площадку.

Области для рассмотрения	Точки мониторинга	Точки подпайки

Вольтмод MSI HD 4870

Формированием напряжения для графического чипа заведует микросхема RT8841 производства Richtek. Для вольтмода понадобится подстроечный резистор номинальным сопротивлением 100 КОм, его необходимо подпаять между шестым выводом микросхемы и землей. С этой картой подпайка проще - печатный проводник от шестого вывода ведет к отдельной незадействованной площадке. Мне было удобнее использовать один из выводов конденсатора, который также напрямую связан с шестым выводом (он и отмечен на рисунке).

Точки мониторинга	Точки подпайки

Разгон GPU

Результаты для GeCube HD 4870 и MSI HD 4870 во многом схожи, поэтому в описании разделять их не буду, а подробно можно посмолтреть в таблице:

При 1,32 вольтах с грехом пополам удалось добраться до 790 МГц, после чего картинка потонула в артефактах. 1,35 в на ядре, и отметка 810 МГц покорена. График покажет все гораздо лучше:

Как видно, поднятие напряжения выше 1,45 вольт почти не влияет на разгонный потенциал, чего нельзя сказать о тепловыделении графического процессора. Отметка "925 МГц" присутствует потому, что видеочип действительно функционировал на этой частоте, однако стабильной работы в 3D удалось достичь лишь на 892 МГц. Больше, чем GPU, греются силовые ключи в цепи питания - нагрузка на них явно выше расчетной. Пришлось изготавливать из остатков старого кулера новый цельномедный радиатор. Кстати, любопытный факт: максимальная стабильная частота видеочипа у продукта GeCube и MSI при прочих равных разнится на 20 МГц в пользу последней. Думаю, что причиной тому является переработанная PCB: колебания напряжения в загрузке и простоя у MSI меньше почти в полтора раза. Ещё один любопытный график – зависимость максимальной стабильной частоты в зависимости от используемой СО (напряжение питания ядра 1,45 в):

Хорошо видно, что между воздушными кулерами разница мала – Z-Machine выигрывает у стокового не столько в эффективности отвода тепла, сколько в уровне шума. СВО же, за счет большого потока (в случае замкнутого контура) и малой температуры хладагена (в случае проточки) дают гораздо больший прирост по частоте, чем смена одной воздушной СО на другую.

Что мы получили?

Предлагаю вам посмотреть на результаты разгона. Конфигурация тестового стенда такова:

1. Материнская плата: Gigabyte GA-EX58-Extreme
2. Процессор:Intel Core i7 920 @ 3961 МГц 1,41 в
3. Оперативная память: 3x DDR3-1600 Corsair TR3X6G1600C8D
4. Жесткий диск: WD Raptor 74 Гбайт
5. Блок питания: BFG 800 Вт

HD 4870 и HD 4890 боролись за первенство в четырех 3D приложениях: 3D Mark 06, 3D Mark Vantage, Unreal Tournament 3, Crysis Warhead.

Желаемого достигли - HD 4870 сравнялась с HD 4890, а кое-где даже обходит её. Правда, называть это победой язык не поворачивается: перевес составляет считанные проценты, но... "Win is win" (С) Прирост от разгона составил 10 - 12 процентов в зависимости от приложения, что можно назвать хорошим результатом. Внимательные читатели наверняка заметили, что по ходу изложения о видеопамяти почти ничего не сказано. Все потому, что разгону она почти не поддавалась: жалкие 10-40 МГц погоды совершенно не делали, и было решено оставить её в покое. Более того, референсная карта в некоторых приложениях артефачила на номинальной частоте, так что приходилось откатываться на 10-14 МГц назад.

Заключение

Что же, труды увенчались успехом - Radeon HD 4870 в разгоне с применением вольтмода догнала по производительности Radeon HD 4890, работающий на штатных частотах. Попутно выяснили, что нереференсные платы с альтернативными СО позволяют избавиться от целого ряда проблем одним махом (изготовление радиатора для силовой части преобразователя питания, поиск относительно тихого и эффективного кулера для видеочипа). А десятипроцентная прибавка fps в играх… Да, это не много, зато почти бесплатно.

Выражаем благодарность магазину Xpert.ru за предоставленный тестовый стенд

Данная статья, конечно же, вышла не тогда, когда её ожидали, но и цель у неё была соответствующая. Именно с этой статьи мы хотим положить начало длинной серии материалов о вольтмодах тех или иных комплектующих. - прим. DC