AMD/ATI Radeon HD 7970/7950 (Tahiti XT)

Das Jahr 2011 war im Vergleich zum Vorjahr relativ unspektakulär: AMD brachte mit der Radeon HD 6000 Serie eine leicht modifizierte Radeon HD 5000er Serie auf dem Markt, um die Kunden bei Laune zu halten. Im Wesentlichen sind keine technischen Erneuerungen auszumachen und somit handelt es sich bei der Radeon HD 6970 & Co. um einen Refresh der Vorgänger-Serie.

Umso erfreulicher war die Nachricht zum Ende des Jahres 2011, dass AMD erneut einen Leistungs-Hammer aus der Tasche packt: die Radeon HD 7970 und die etwas später veröffentlichte, etwas langsamere Radeon HD 7950 sind die neuen Flaggschiffe aus dem Hause AMD. Die beiden High-End-Grafikkarten sind die zur Zeit schnellsten Single-GPU-Grafikkarten im Desktop-Markt (Stand 02.2012) und zeigen, was zukünftige Grafikkarten der "Graphics Core Next" Generation zu leisten im Stande sind. Nvidia hat nur wenig entgegenzusetzen, da man bis heute auf den Nachfolger der Geforce GTX 500 Serie wartet. Das schnellste Single-GPU-Modell Geforce GTX 580 ist 15-25% langsamer als die beiden Performance-Könige Radeon HD 7970 und 7950.

Die Radeon HD 7970 und 7950 zeichnen sich vor allem durch die neue "Graphics Core Next" Technik aus und der Verfeinerung des Herstellungsverfahrens des Thaiti-Kerns von 40 auf 28nm. AMD arbeitet seit Jahren an der Optimierung der Shader-Architektur, um die Berechnung moderner 3D-Effekte (bsp. Tesselation) zu verbessern. Aktuelle 3D-Spiele setzen verstärkt auf Features aus dem DirectX 10 und 11 Paket, so dass die Shaderleistung immer wichtiger wird. AMD fasst die Optimierung der Shader-Architektur mit dem Marketing-Begriff "Graphics Core Next" zusammen.

Preislich sind die neuen Radeon Modelle sicherlich keine Schnäppchen, aber im Vergleich zur Geforce GTX 580 aber die bessere Wahl. Schließlich gehört die Geforce GTX 580 zur Vorgänger-Serie und der Käufer erhält für nahezu den identischen Preis mehr Leistung und modernste Technik.

Technische Details zur Radeon HD 7970 / 7950

Die Radeon HD 7970 / 7950 basiert auf dem neuen Thaiti-Kern, welcher erstaunliche Werte auf das Papier bringt: 4,31 Milliarden Transistoren entsprechen nahezu der doppelten Anzahl des Vorgängers Radeon HD 6970 (2,64 Milliarden). Hergestellt wird der Grafikchip im feineren 28nm-Verfahren. Dies hat im Vergleich zum 40nm-Herstellungsverfahren des Vorgängers den Vorteil, dass zum einen mehr Transistoren auf einen Chip passen. Gleichzeitig wird die die Leistungsfähigkeit bei gleicher Taktrate gesteigert. Zum anderen sinkt die Verlustleistung (umgangssprachlich Stromverbrauch). Alleine diese technischen Werte zeigen, dass die AMD-Ingenieure gute Arbeit geleistet haben. Es handelt sich hier um zwei vollwertige High-End-Grafikchips!

Das feinere Herstellungsverfahren spiegelt sich in den Taktraten des Grafikchips wieder. Mit 925 MHz wird die Radeon HD 7970 deutlich höher als der Vorgänger Radeon HD 6870 getaktet. Die kleinere Radeon HD 7950 muss an dieser Stelle ordentlich Federn lassen. AMD senkt den Chiptakt um 125 auf 800 MHz!

Beide Modelle verfügen über 32 Rasterendstufen (ROPs), so dass sich folgende Werte bezüglich der Pixelfüllrate ergeben. AMD Grafikkarten schneiden in diesem Punkt vergleichsweise schlecht ab. Es sei aber zu erwähnen, dass die Pixelfüllrate ein Relikt aus alten Zeiten und heute wenig relevant ist.

Theoretische Pixelfüllrate

ATI Radeon HD 7970 (32): 29.600 MPixel/s
ATI Radeon HD 7950 (32): 25.600 MPixel/s
ATI Radeon HD 6970 (32): 28.160 MPixel/s
ATI Radeon HD 6950 (32): 25.600 MPixel/s
ATI Radeon HD 6870 (32): 28.800 MPixel/s
ATI Radeon HD 5870 (32): 26.400 MPixel/s
Nvidia Geforce GTX 590 (96): 58.752 MPixel/s
Nvidia Geforce GTX 580 (48): 24.704 MPixel/s
(In Klammern Anzahl der Rasterendstufen)

Radeon HD 7970 (Tahiti) - Referenzdesign

Besser sieht es bei der Texelfüllrate aus. Mit 128 Textureinheiten erreicht die Radeon HD 7970 neue Rekordwerte:

Theoretische Texelfüllrate

ATI Radeon HD 7970 (128): 118.400 MTexel/s
ATI Radeon HD 7950 (112): 89.600 MTexel/s
ATI Radeon HD 6970 (96): 84.480 MTexel/s
ATI Radeon HD 6950 (88): 70.400 MTexel/s
ATI Radeon HD 6870 (56): 50.400 MTexel/s
ATI Radeon HD 5870 (80): 66.000 MTexel/s
Nvidia Geforce GTX 590 (128): 78.336 MTexel/s
Nvidia Geforce GTX 580 (48): 49.400 MTexel/s
(In Klammern Anzahl der Textureinheiten)

AMD hat laut eigenen Aussagen sehr viel Arbeit in die Optimierung der Shaderarchitektur gesteckt. Mit Einführung der Radeon HD 2000 Serie erschienen erstmals Modelle mit der so genannten Unified-Shaderarchitektur, welche Voraussetzung für DirectX 10 war. Bei AMD war dies zu Beginn die "VLIW5-Unified-Shaderarchitektur", d.h. eine Shadereinheit kann bis zu 5 Operationen ausführen und entspricht der theoretischen Leistungsfähigkeit von 5 Streamprozessoren. Die Vergangenheit aber hat gezeigt, dass die VLIW5-Architektur oftmals nicht effektiv rechnete, so dass AMD nun von VLIW Abschied genommen hat. 

Mit Einführung der Radeon HD 7970 / 7950 basierend auf dem Tahiti-Kern kommt eine neue Shaderarchitektur zum Einsatz, welche unter dem Namen „Graphics-Core-Next“ (kurz GCN) vermarktet wird. An dieser Stelle soll dem Leser eine detaillierte Beschreibung mit Begriffen wie sequentielle Befehle, Vektoreinheiten usw. erspart bleiben. Wichtig zu wissen ist, dass AMD grundlegend die Funktionsweise der Streamprozessoren bearbeitet hat.

Werfen wir einen Blick auf die Shaderleistung. Mit 3790 GFLops (Single-Precision) führt die Radeon HD 7970 das Feld deutlich an. Selbst die Dual-GPU-Grafikkarte Geforce GTX 590 erreicht gerade mal 2508 GFLops. Die Shaderleistung ist beeindruckend!

Theoretische Shaderleistung

ATI Radeon HD 7970 (2048): 3.790 GFlops
ATI Radeon HD 7950 (1792): 2.870 GFlops
ATI Radeon HD 6970 (1536): 2.703 GFlops
ATI Radeon HD 6950 (1408): 2.253 GFlops
ATI Radeon HD 6870 (1120): 2.000 GFlops
ATI Radeon HD 5870 (1600): 2.720 GFlops
Nvidia Geforce GTX 590 (1024): 2.508 GFlops
Nvidia Geforce GTX 580 (512): 1.581 GFlops
(In Klammern Anzahl der Streamprozessoren)

Radeon HD 7950 von Club3D

Eine weiteres wichtiges Leistungskriterium ist die Speicherbandbreite. Also die Datenmenge, welche in den Grafikspeicher geschrieben und wieder gelesen werden kann. Hier macht es sich positiv bemerkbar, dass AMD das Speicherinterface von 256 auf 384 Bit erhöht hat. In Verbindung mit dem schnellen GDDR-5-Speicher (5500 MHz theoretisch) erreicht die Radeon HD 7970 264 GB/s. Bei der Radeon HD 7950 beträgt der Speichertakt "nur" 5000 MHz, so dass die Speicherbandbreite etwas geringer ausfällt.

Theoretische Speicherbandbreite

ATI Radeon HD 7970 (384 Bit): 264.000 MB/s
ATI Radeon HD 7950 (384 Bit): 240.000 MB/s
ATI Radeon HD 6970 (256 Bit): 176.000 MB/s
ATI Radeon HD 6950 (256 Bit): 160.000 MB/s
ATI Radeon HD 6870 (256 Bit): 134.400 MB/s
ATI Radeon HD 5870 (256 Bit): 153.600 MB/s
Nvidia Geforce GTX 590 (768 Bit): 328.320 MB/s
Nvidia Geforce GTX 580 (384 Bit): 192.384 MB/s
(In Klammern Speicherinterface)

Beide Modelle können auf insgesamt 3 GB DDR-5 Grafikspeicher zurückgreifen. Hier sollte genügend Platz sein, um Texturen moderner 3D-Spiele unterzubringen.

Energieaufnahme ("Stromverbrauch")

Das Shrinking der Transistoren macht sich bei der Radeon HD 7970 / 7950 positiv bemerkbar. Der Stromverbrauch der Radeon HD 7970 ist im Vergleich zum Vorgänger Radeon HD 6970 konstant geblieben. Die Maximum Board Power beträgt 250 Watt.  Wenn man bedenkt, dass man wesentlich mehr Leistung erhält, ist dies positiv anzusehen. Bei der kleineren Radeon HD 7950 sind es ca. 200 Watt.

Technische Übersicht Radeon HD 7970

• Hersteller: ATI
• Grafikchip: Radeon HD 7970
• Erschienen: 4. Quartal 2011
• GPU-Codename: Tahiti XT
• Transistoren: 4312 Mio.
• Herstellungsverfahren: 0,028 µm
• Anzahl GPUs: 1
• DirectX-Version: 11.1
• OpenGL-Version: 4.2
• Chiptakt: 925 MHz
• Shadertakt: 925 MHz
• Speichertakt: 5500 Mhz (DDR)
• Speichergröße: 3072 MB
• Speichertyp: GDDR-5
• Herstellungsverfahren: 0,028 µm
• Pipelines: US
• Streamprozessoren: 2048
• Grafikbus: PCI-E
• Speicherschnittstelle: 384 Bit
• Stromverbrauch (in Watt): 250.0
• Pixelfüllrate MPixel/Sek: 29600
• Texelfüllrate MTixel/Sek: 118400
• Shaderleistung: 3790.0 GFLOPs
• Speicherbandbreite (MB/s): 264000
• Multi-VGA: CF
• Bemerkungen: Southern Islands Generation, OpenCL 1.2, Eyefinity multi-display, DirectCompute 11, PCI-Express 3.0, Einführungspreis ca. 500 Euro

Technische Übersicht Radeon HD 7950

• Hersteller: ATI
• Grafikchip: Radeon HD 7950
• Erschienen: 1. Quartal 2012
• GPU-Codename: Tahiti XT
• Transistoren: 4312 Mio.
• Herstellungsverfahren: 0,028 µm
• Anzahl GPUs: 1
• DirectX-Version: 11.1
• OpenGL-Version: 4.2
• Chiptakt: 800 MHz
• Shadertakt: 800 MHz
• Speichertakt: 5000 Mhz (DDR)
• Speichergröße: 3072 MB
• Speichertyp: GDDR-5
• Herstellungsverfahren: 0,028 µm
• Pipelines: US
• Streamprozessoren: 1792
• Grafikbus: PCI-E
• Speicherschnittstelle: 384 Bit
• Stromverbrauch (in Watt): 200.0
• Pixelfüllrate MPixel/Sek: 25600
• Texelfüllrate MTixel/Sek: 89600
• Shaderleistung: 2870.0 GFLOPs
• Speicherbandbreite (MB/s): 240000
• Multi-VGA: CF
• Bemerkungen: Einführungspreis: ca. 450 Euro, Graphics-Core-Next-Architektur (GCN),

Benchmarks zur Radeon HD 7970/7950

Unigine Heaven 2 1600x1200 4xAA 16xAF

Grafikchip	Ergebnis
Nvidia Geforce GTX 590	82
ATI Radeon HD 7970	71
ATI Radeon HD 7950	61
Nvidia Geforce GTX 580	57
Nvidia Geforce GTX 570	46
ATI Radeon HD 6970	44
Nvidia Geforce GTX 560 Ti	39
ATI Radeon HD 6870	30

Testsystem: Intel Core i7 960, 4 GB DDR3-1600, 64GB SSD-HDD

Analyse: Im DirectX 11 Benchmark Unigine Heaven können die beiden Radeon HD 7970 / 7950 Modelle ihr Leistungspotential voll ausspielen. Selbst die kleinere Radeon HD 7950 kann die schnellste SIngle-GPU aus dem Hause Nvidia, sprich die Geforce GTX 580, schlagen. Nur die Geforce GTX 590, welche auf zwei Grafikkerne zurückgreifen kann, kann die neuen Radeon Flaggschiffe überbieten. Interessant ist auch, dass die Radeon HD 6870 gerade einmal die Hälfte der Leistungsfähigkeit der Radeon HD 7950 erreicht. Eine Investition in die neue Generation ist absolut lohnenswert.

3D Mark Vantage 1280x1024 0xAA 0xAF

Grafikchip	Ergebnis
Nvidia Geforce GTX 590	26522
ATI Radeon HD 7970	24026
ATI Radeon HD 7950	22371
Nvidia Geforce GTX 580	21110
Nvidia Geforce GTX 570	19828
ATI Radeon HD 6970	19286
ATI Radeon HD 6870	16377
Nvidia Geforce GTX 560 Ti	16210

Testsystem: Intel Core i7 960, 4 GB DDR3-1600, 64GB SSD-HDD

Analyse: Die Werte aus dem Unigine Heaven Benchmark werden im synthetischen 3D Mark Vantage (ebenfalls ein DirektX 11 Benchmark) bestätigt. Das Feld wird von der einzigen Dual-GPU-Grafikkarte Geforce GTX 590 angeführt. Nur knapp dahinter mit ca. 2000 Punkten folgt bereits die Radeon HD 7970. Das zeigt die Stärke der Radeon HD 7970.

ATI Radeon HD 7970/7950 GPU Feature Summary

AMD-Webseite: Radeon HD 6990

• Bis zu 925 MHz Systemtaktrate
• 3 GB GDDR5-Speicher
• 1375 MHz Speichertaktrate (5,0 Gbps GDDR5)
• 264 GB/s Speicherbandbreite (Maximum)
• 3,79 TFLOPs Rechenleistung – einfache Genauigkeit
• 947 GFLOPs Rechenleistung – doppelte Genauigkeit
• GCN Architektur
  • 32 Compute Units (2048 Stream-Prozessoren)
  • 192 Textureinheiten
  • 128 Z-/ROP Schablonen-Einheiten
  • 32 ROP Farbeinheiten
  • Dual-Geometrie Einheiten
  • Dual Asynchronous Compute Engines (ACE)
• PCI Express-Busschnittstelle: 3.0 x16
• DirectX® 11-fähige Grafik
  • Programmierbare Hardwareeinheit der neunten Generation für die Tessellation
  • Shader Model 5.0
  • DirectCompute 11
  • Beschleunigtes Multithreading
  • Komprimierung von HDR-Texturen
  • OIT (Order-Independent Transparency)
• OpenGL 4.2-Unterstützung
• Technologie zur Verbesserung der Bildqualität
  • Bis zu 24-fache Multi-Sample- und Super-Sample-Anti-Aliasing-Modi
  • Adaptives Anti-Aliasing
  • Morphologisches Anti-Aliasing (MLAA)
  • 16-fache, vom Blickwinkel unabhängige anisotrope Texturfilterung
  • HDR-Rendering mit 128-Bit-Gleitkommaarithmetik
• AMD Eyefinity Technologie zum simultanen Betrieb mehrerer Monitore¹
  • Unterstützung für bis zu 6 Monitore mit DisplayPort 1.2 Multi-Stream Transport
• AMD Anwendungsbeschleunigung²
  • OpenCL 1.2-Unterstützung
  • Microsoft C++ AMP
  • DirectCompute 11
  • 64-Bit-Gleitkommaverarbeitung
  • AMD HD Medienbeschleuniger
    • Universal Video Decoder (UVD)
      • H.264
      • VC-1
      • MPEG-2 (SD & HD)
      • MVC (Blu-ray 3D)
      • MPEG-4 Part 2 (DivX/Xvid)
      • Adobe Flash
      • DXVA 1.0- und 2.0-Unterstützung
    • Funktionen zur Videoqualitätsoptimierung
      • Fortschrittliche Nachbearbeitung und Skalierung
        • Deblocking
        • Rauschunterdrückung
        • Automatisches Deinterlacing
        • Mosquito-Rauschunterdrückung
        • Kantenanhebung
        • 3:2 Pull-down-Erkennung
      • Erweiterte Videofarbenkorrektur
        • Aufhellung von Weißtönen (Blue Stretch)
        • Unabhängige Steuerung der Gammakorrektur
        • Hauttonkorrektur
        • Steuerung der Farblebendigkeit
        • Dynamischer Kontrast
        • Dynamische Steuerung des Bildbereichs
• AMD HD3D Technologie⁴
  • Unterstützung stereoskopischer 3D-Monitore und -Brillen
  • Blu-ray-3D-Unterstützung
  • Unterstützung stereoskopischer 3D-Spiele
  • Softwareunterstützung der Stereoskopie-/3D-Middleware von Drittanbietern
• AMD CrossFire™ Technologie für den Einsatz mehrerer Grafikkarten⁵
  • Skalierung für den Einsatz von zwei, drei oder vier Grafikprozessoren
• Bahnbrechende integrierte Monitorunterstützung
  • DisplayPort 1.2
    • Max. Auflösung: 4096 x 2160 pro Monitor
    • Multi-Stream Transport
    • 21,6 GBit/s Bandbreite
    • Audioverarbeitung mit hoher Bitrate
    • 2560x1600p60 Stereoscopic 3D
    • Quad HD/Unterstützung für Videos mit 4k-Auflösung
  • Erweiterter Farbraum und Audioverarbeitung mit hoher Bitrate durch HDMI 1.4a (3 GHz) mit Frame-Packing-Format für stereoskopisches 3D
    • Max. Auflösung: 4096 x 2160
    • 1080p60 Stereoskopisches 3D
    • Quad HD/Unterstützung für Videos mit 4k-Auflösung
  • Dual-Link-DVI mit HDCP
    • Max. Auflösung: 2560 x 1600
  • VGA
    • Max. Auflösung: 2048 x 1536
• Integrierter HD-Audiocontroller
  • Kopiergeschützter, hochauflösender 7.1-Kanal-Surround-Sound per HDMI ohne zusätzliche Kabel
  • Unterstützung der Formate AC-3, AAC, Dolby TrueHD und DTS Master Audio
• AMD PowerPlay™ Technologie für die Energieverwaltung³
  • Automatische Energieverwaltung mit energiesparendem Bereitschaftsmodus
• AMD PowerTune Technologie³
  • Intelligente TDP-Verwaltungstechnologie
  • Dynamische Taktrate/Leistungssteigerung für Spiele
• AMD ZeroCore Power³
  • Extrem geringe Leistungsaufnahme sobald das Display abgeschalten wird
  • In einer AMD CrossFireTM Konfiguration wird die die zweite Grafikakrte automatisch abgeschaltet wenn diese nicht benörigt wird
• AAMD Catalyst™ Software für die Grafik- und HD-Video-Konfiguration
  • Softwareunterstützung für Windows 7, Windows Vista und Windows XP
  • AMD Catalyst™ Control Center – eine in der AMD Catalyst™ Software enthaltene Anwendung und Benutzeroberfläche für die Einrichtung und Konfiguration von bzw. den Zugriff auf die Funktionen der AMD Radeon™ Produkte.
  • Unified Graphics-Monitortreiber – eine Softwarekomponente von AMD Catalyst™, die anderen PC-Programmen und -Geräten die Verwendung der erweiterten Grafik-, Video- und sonstigen Funktionen von AMD Radeon™ Produkten ermöglicht.

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