Aktuelle Änderungen hervorheben

Update 3: Wir haben den Artikel mit einem interessanten Compute-Szenario aktualisiert, bei dem die Vega FE ihre Muskeln spielen lässt. Außerdem haben die aufschlussreichen Spiele-Spezialbenchmarks ihren Weg in den Artikel gefunden (s. Inhaltsverzeichnis links; Abschnitt 3.1.3). Wir wünschen viel Spaß beim Analysieren der Werte.

Momentaufnahme. Mit diesem Wort möchten wir diesen Grafikkartentest einleiten, denn unser brandneuer Proband ist keine "normale" Grafikkarte. Bei der Radeon Vega Frontier Edition handelt es sich um die "Titan von AMD", eine Grafikkarte für produktive Konsumenten - Prosumer. Der Hersteller wird nicht müde, zu betonen, dass die Frontier Edition keine Gaming-Grafikkarte ist. Das hält uns selbstverständlich nicht davon ab, sie (auch) mit PC-Spielen zu testen. Nvidia hat's vorgemacht, seit 2013 bieten die Kalifornier eine Ergänzung ihres Geforce-Portfolios für semi-professionelle Kundschaft an. Die ersten Titanen von 2013 und 2014 punkteten beispielsweise mit ihrer hohen Double-Precision-Leistung, welche wissenschaftlichen Berechnungen zugutekam, während die neueren Deep/Machine Learning beschleunigen sollen, was auch AMD als einen der Foki für die Radeon Vega Frontier Edition angibt.

Nun platziert AMD ebenfalls einen solchen Hochpreis-Hybriden am Markt: Zwischen Radeon Pro WX für Workstation-Nutzer, der Fire Pro für Firmenkunden und Radeon (RX) für PC-Spieler hat die Radeon Technology Group noch etwas Platz ausgemacht, in den die neue Radeon Vega Frontier Edition gepresst wird. Sie zielt auf Menschen ab, die ihren PC sowohl für produktive als auch so profane Dinge wie Spielen verwenden. Falls Sie gerade im Heimbüro sitzen, vor ihrem CAD-Programm, und bereits dem Feierabend für eine Runde Doom entgegenfiebern: Sie gehören zur primären Klientel! Die Vega FE soll produktive Programme beschleunigen wie eine sündhaft teure Fire Pro, ohne jedoch deren zertifizierte Profi-Treiber zu erhalten. Wer spielen möchte, wechselt auf den "Gaming-Mode" und legt am selben Rechner los - das kann auch ein soeben selbst geschriebenes Kompilat sein.

Sie sehen: Spielen ist mit der Radeon Vega Frontier Edition, welche seit Anfang Juli auch hierzulande sporadisch verfügbar ist, nicht nur möglich, sondern gehört auch zum beworbenen Funktionsumfang. Da es sich bei der Grafikkarte um das erste Modell handelt, auf dem der brandneue Vega-10-Grafikchip zum Einsatz kommt und PC-Spieler jeden Fortschritt gierig in Fps und Bildqualität umwandeln, ist Spielen sogar sehr naheliegend. Die ersten Tests der Vega FE offenbarten jedoch eine maue Spiele-Performance. Woran das liegt und ob hiesige Vega-Käufer ebenfalls betroffen sind, klären wir in der "ausführlichen Momentaufnahme" der Radeon Vega Frontier Edition Air.

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AMDs neues Profi-Flaggschiff Radeon Vega Frontier Edition - Erste Eindrücke

Radeon Vega Frontier Edition im Test: Spezifikationen

Seit zwei Jahren wartet die High-End-Community auf einen Nachfolger der Radeon R9 Fury X mit Fiji-GPU, nun ist er verfügbar. Der neue Vega-Chip setzt neben den größten Architektur-Veränderungen seit dem ersten Graphics Core Next von Anfang 2012 auf High Bandwidth Memory der zweiten Generation (gen2, im Folgenden der Kürze halber HBM2), womit theoretisch doppelt so hohe Transferraten und sogar achtmal so viel Kapazität wie bei HBM gen1 möglich sind. Während AMD das erste Halbjahr mit Verkäufen etwa in den USA oder Großbritannien ab dem 27. Juni haarscharf einhalten konnte, sieht man von den anderen Features derzeit wenig bis gar nichts. Doch der Reihe nach.

Vega entspricht der fünften Iteration des Graphics Core Next. GCN Gen 5 alias GCN 1.4 (hier beginnt die Zählung bei 1.0) führt neue Funktionen ins Feld, um die Schlagkraft pro Transistor/Fläche zu erhöhen und die Taktbarkeit zu verbessern. Das fängt beim größten Flaschenhals von Fiji an, dem Front-End, das mit Primitive Shadern und einem verbesserten Work Distributor die eigentlichen Recheneinheiten besser füttern soll, und endet beim überarbeiteten Back-End mit dem "Draw Stream Binning Rasterizer". Ebenfalls neu ist Vegas Fähigkeit, FP16 und INT8 in doppelter beziehungsweise vierfacher Rate berechnen zu können, was vor allem Spiele-Entwicklern und in der KI-Programmierung neue Möglichkeiten durch neue Leistungsdimensionen eröffnet.

AMD Vega 10: Der 484 mm² große Rechenkern (bunt) in Gesellschaft zweier 8-Hi-Stacks HBM2 (16 GiByte) Quelle: AMD Der 484 Quadratmillimeter, so die offizielle AMD-Angabe, große Vega 10 ist das erste marktreife GCN-5-Produkt und gleichzeitig die vorläufige High-End-Version. Er beherbergt im Vollausbau ("XTX"-Konfektion) 4.096 Shader-ALUs, 256 Textureinheiten sowie 64 Raster-Endstufen. Damit bietet der Chip genauso viele Rechenwerke wie Fiji, lässt sich dank der Architekturveränderung und neuen 14-nm-Fertigung jedoch wesentlich höher takten: Mit einem Maximalboost von 1.600 MHz zieht AMD zwar nicht ganz mit Nvidia gleich, überbietet den eigenen High-End-Vorgänger jedoch um 52 Prozent. Beim Speicher macht AMD hingegen einen Schritt nach vorn und einen zurück: Vega 10 kommuniziert über "nur" 2.048 Datenbahnen mit zwei HBM-Stapeln, bei Fiji waren's noch jeweils doppelt so viele. Auch hier setzt Vega auf Takt, anstelle gemächlicher 500 MHz arbeitet der Neuling mit 945 MHz und erreicht damit bei geringerer Verdrahtungskomplexität beinahe die Transferrate seines Vorgängers. Ursprünglich war für HBM gen 2 ein rundes Gigahertz avisiert, was 2 Gigatransfers pro Sekunde (GT/s) entspricht, final setzt Vega auf 1,89 GT/s. Über die Ursache kann man derzeit nur spekulieren, wobei die schwache Ausbeute der noch jungen HBM2-Produktion als die wahrscheinlichste Erklärung herhalten muss - ein tieferes Taktziel erlaubt es, auch weniger potente, aber funktionsfähige Speicherchips zu installieren. Auch Nvidias GP100 sowie GV100, die ebenfalls auf diesen Speicherstandard setzen, reizen dessen Taktpotenzial nicht voll aus.

HBM2 ist zwar flächenmäßig größer als sein Vorgänger, lässt sich jedoch wesentlich "besser stapeln". Das ermöglicht einzelne Stacks mit je bis zu 8 GiByte Kapazität ("8-Hi"), wohingegen HBM1 auf je 1 GiByte limitiert war - der wohl größte Schwachpunkt der Fiji-Grafikkarten. Speichermangel ist bei HBM2 kein Thema, im Rahmen der Spezifikation und technischen Möglichkeiten sind Grafikkarten mit bis zu 32 GiByte (vier 8-Hi-Stacks an 4.096 Bit) möglich. Die Radeon Vega Frontier Edition macht mit 16 GiByte den Anfang, unterteilt in zwei Achterstapel an je 1.024 Datenpfaden. Die Gaming-Ableger der "Radeon RX Vega"-Reihe werden sich voraussichtlich mit 2 × 4 GiByte HBM2 begnügen müssen, noch ist hier das letzte Wort aber nicht gesprochen.

Auch was die DirectX-12-Kompatibilität angeht, ist AMDs Vega fortschrittlich: Der Chip unterstützt das Feature-Level 12_1 und überbietet bei den optionalen Einzeldisziplinen Nvidias Pascal-Riege. Damit bietet Vega 10 neben Intels Prozessorgrafik von Skylake und Kaby Lake Entwicklern den größtmöglichen Funktionsumfang. Weitere Informationen zu GCN 1.5/Vega finden Sie in diesem Artikel: Vega Architektur: Next-Gen-Compute-Units, High-Bandwidth-Cache & mehr vorgestellt.

Modell Radeon Vega Frontier Edition (Air) Radeon R9 Fury X Radeon R9 390X Titan Xp Titan X (Pascal) Geforce GTX 1080 Ti Geforce GTX 1080 Geforce GTX 1070 Geforce GTX 980 Ti Codename Vega 10 XTX Fiji XT Hawaii XT GP102-450 -A1 GP102-400 -A1 GP102-350-K1-A1 GP104-400-A1 GP104-300-A1 GM200-310-A1 DX-12-Feature-Level 12_1 12_0 12_0 12_1 12_1 12_1 12_1 12_1 12_1 Chipgröße (reiner Die) 484 mm² 596 mm² 438 mm² 471 mm² 471 mm² 471 mm² 314 mm² 314 mm² 601 mm² Transistoren Grafikchip (Mio.) Unbekannt 8.900 6.200 12.000 12.000 12.000 7.200 7.200 8.000 Shader-/SIMD-/Textureinheiten 4.096/64/256 4.096/64/256 2.816/176/64 3.840/30/240 3.584/28/224 3.584/28/224 2.560/20/160 1.920/15/120 2.816/22/176 Raster-Endstufen (ROPs) 64 64 64 96 96 88 64 64 96 GPU-Basistakt (Megahertz) Unbekannt Unbekannt Unbekannt 1.480 1.417 1.480 1.607 1.506 1.002 Typischer GPU-Boost-Takt (MHz) 1.382 1.050 1.050 1.582 1.531 1.582 1.733 1.683 1.075 Rechenleistung SP/DP (Mio./s) 11.321/708 8.602/538 5.913/739 12.150/380 10.974/343 11.340/354 8.873/277 6.463/202 6.054/189 Durchsatz Pixel/Texel (Mrd./s) 88,4/353,8 67,2/268,8 67,2/184,8 151,9/379,7 137,2/342,9 141,7/354,1 110,9/277,3 101,0/202,0 94,6/189,2 Speicheranbindung (Bit) 2.048 4.096 512 384 384 352 256 256 384 Geschw. Grafikspeicher (GT/s) 1,89 1,0 5 11,4 10,0 11,0 10,0 8,0 7,0 Speichertyp HBM gen2 HBM gen1 GDDR5 GDDR5X GDDR5X GDDR5X GDDR5X GDDR5 GDDR5 Speicherübertragung (GB/s) 483,8 512,0 320,0 547,6 480,0 484,0 320,0 256,0 336,6 Übliche Speichermenge (MiB) 16.384 4.096 8.192 12.288 12.288 11.264 8.192 8.192 6.144 PCI-Express-Stromanschlüsse 2 × 8-polig 2 × 8-polig je 1 × 6-/8-polig je 1 × 6-/8-polig je 1 × 6-/8-polig je 1 × 6-/8-polig 1 × 8-polig 1 × 8-polig je 1 × 6-/8-polig Typische Leistungsaufnahme 300 Watt 275 Watt 250 Watt <250 Watt <250 Watt <250 Watt <180 Watt 150 Watt <250 Watt

Neben erhöhter Brutto-Leistung soll Vega aber auch mehr Netto bieten. Erreicht wird dies, so AMD, vor allem durch den Draw Stream Binning Rasterizer, welchen wir künftig mit DSBR abkürzen wollen. Dahinter steckt eine Fähigkeit, welche Nvidia beim Wechsel von Kepler auf Maxwell ebenfalls implementierte, darüber jedoch kein Wort verlor - obwohl man sich einig ist, dass dieses Feature maßgeblich für den Effizienzgewinn verantwortlich zeichnet. Dahinter steckt die naheliegende Idee, beim Prozess des Renderns nur das zu berechnen, was am Ende auf dem Bildschirm sichtbar ist. Die "Magie" muss hier am Ende geschehen, wenn die Polygondaten in das Pixelraster transformiert werden. Um wirklich nur das zu zeichnen, was am Ende sichtbar ist, unterteilt der Grafikchip das Bild in Kacheln (Tiles), sortiert Polygone/Kacheln aus, die verdeckt sind, und rasterisiert sie erst dann. Man spricht daher von tile-based rasterization, kachelbasierter Rasterisierung, kurz TBR. Die Funktion spart reichlich Rechenleistung, reduziert Speicherzugriffe und steigert somit die (Energie-)Effizienz.

Vegas Draw Stream Binning Rasterizer ist AMDs erste Implementierung des TBR-Prinzips, Fiji und Polaris bieten das Feature nicht. Die Krux ist, dass die Radeon Vega Frontier Edition ihren DSBR derzeit nur auf dem Papier verwenden kann. Erste Tests mit dem Programm trianglebin, das mithilfe absichtlich verdeckter Polygone die Rasterisierungsreihenfolge prüft, legen nahe, dass sich Vega 10 wie ein gewöhnlicher Immediate-Renderer verhält, die Polygone also stur nacheinander zeichnet, ohne die Verdeckung zu prüfen. Derzeit wird über die Ursache spekuliert, wobei prinzipiell verschiedene Szenarien denkbar sind:

1.) Der einzige verfügbare Treiber bietet keine Implementierung der Funktion

2.) Der Chip in aktueller A1-Revision weist ein Hardware-Problem auf.

3.) Vega nutzt eine Heuristik, um DSBR selektiv zu aktivieren, die den genannten Test nicht berücksichtigt.

Das zweite Szenario ist gemäß unserer Einschätzung so unwahrscheinlich wie katastrophal. Anzunehmen ist daher, dass der Chip derzeit hinter seinen Möglichkeiten zurückbleibt - wie stark, klären wir sogleich mit den Benchmarks.

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Radeon Vega Frontier Edition Air: GPU-Z overview Quelle: PC Games Hardware