AMD-Radeon-HD-7000-Serie

Die Radeon-HD-7000-Serie ist eine Serie von Desktop-Grafikchips der Firma AMD und Nachfolger der Radeon-HD-6000-Serie. Mit der Radeon-HD-7000-Serie, welche auch den Codenamen „Southern Island“ trägt, führte AMD erstmals die Unterstützung von DirectX 11.1 ein. Alle Grafikprozessoren dieser Serie unterstützen das Shadermodell 5.0 nach DirectX 11 und OpenGL 4.4, Karten mit den GCN-Kernen Cape-Verde, Pitcairn & Tahiti unterstützen darüber hinaus OpenGL 4.6, DirectX 11.1 als auch PCI Express 3.0 und Mantle sowie mit neuen Treibern auch Vulkan 1.0. Bonaire mit GCN 2 unterstützt auch Vulkan 1.1 und 1.2. Die Schnittstellen Direct Compute 11.1, OpenCL 1.2 und teilweise OpenCL 2.0, 2.1, sowie C++AMP können bei den DirectX-11.1-fähigen Modellen für universelle Berechnungen genutzt werden. Für OpenCL 2.2 wurde noch kein Treiber entwickelt, obwohl dies mit Hardware mit Unterstützung von OpenCL 2.0 und 2.1 laut Khronos möglich ist.

Pitcairn-Grafikprozessor auf einer Radeon HD 7870

Beschreibung

Geschichte

Die erste Grafikkarte der Radeon-HD-7000-Serie stellte AMD am 22. Dezember 2011 vor. Dabei handelte es sich um die Radeon HD 7970, die erstmals auf dem Tahiti-Grafikprozessor basierte. Dieser, intern auch als R1000 bezeichnet, stellte in mehrfacher Hinsicht eine Besonderheit dar: Er war der erste Grafikchip, der im 28-nm-Fertigungsprozess hergestellt wurde, was die Verwendung von 4,31 Mrd. Transistoren ermöglichte. Damit stellte der R1000 Ende 2011 die bis dahin komplexeste GPU auf dem Markt dar. Seit den Radeon-HD-6900-Karten verwendet AMD die „PowerTune“ genannte Technik zum Limitieren der maximalen Leistungsaufnahme durch die Karte. Die gleiche Technik kommt nun auch bei der Radeon HD-7000-Serie zum Einsatz. Durch diese Limitierung sind die in der Praxis erreichten Maximalleistungswerte, wie etwa GFLOPs der GPU, noch weiter entfernt von den theoretischen Werten als dies bei Grafikkarten ohne diese Deckelung der Maximalleistung der Fall war.

Der offizielle Verkaufsstart der Radeon HD 7970 fand am 9. Januar 2012 statt. Die Karte wies eine um etwa 20 % höhere Performance gegenüber der Geforce GTX 580 auf (bis zu 35 % in extrem hohen Auflösungen) und stellte damit zunächst die schnellste Single-GPU-Karte am Markt dar. In der Fachpresse wurde die Energieeffizienz der Karte positiv bewertet, auch weil AMD mit dem „ZeroCore-Power“-Feature einen verbesserten Stromsparmodus präsentierte. Die bei den Radeon-HD-6900-Karten kritisierte anisotrope Texturfilterung überarbeitete AMD beim R1000 komplett, allerdings verzichtete man auf die Implementierung neuer bildqualitätsverbessernder Features. Als größter Kritikpunkt der Radeon HD 7970 erwies sich der Referenzkühler, der unter 3D-Anwendungen über 4 Sone erreicht.

Am 31. Januar 2012 stellte AMD mit der Radeon HD 7950 die zweite Grafikkarte auf Basis des R1000-Grafikprozessors vor. Im Gegensatz zur Radeon HD 7970 war der Präsentationstag auch der Verkaufsstart. Vier der 32 Shadercluster der Tahiti-GPU waren auf der Radeon HD 7950 teildeaktiviert, womit diese eine etwa 5 % höhere Performance gegenüber dem vorläufigen Nvidia-Konkurrenten, der Geforce GTX 580, erreichte. Wie bereits bei der Radeon HD 7970 hob AMD den offiziellen Verkaufspreis gegenüber der Vorgängerserie an: Während der Startpreis für die Radeon HD 6950 noch bei 260 € lag, gab AMD diesen bei der Radeon HD 7950 mit 420 € an.

Am 5. März 2012 stellte AMD die Karten Radeon HD 7850 und 7870 vor, die die Radeon-HD-6800-Serie ersetzten. Die Karten basieren auf der Pitcairn-GPU, die mit 2,8 Mrd. Transistoren auf 1280 Shaderprozessoren und 80 Textureinheiten in 20 Clustern kommt. Auf der Radeon HD 7850 sind vier dieser Cluster deaktiviert. Gegenüber ihren Vorgängern wiesen die Karten einen Performancesprung von bis zu 40 % auf, was in Kombination mit der geringeren Leistungsaufnahme, bedingt durch die 28-nm-Fertigung, positiv in der Fachpresse bewertet wurde. Allerdings hob AMD auch bei diesen Modellen den Listenpreis an (249 US-$ für die Radeon HD 7850, bzw. 349 US-$ für die Radeon HD 7870), wodurch sie zunächst ein schlechteres Preis-Leistungs-Verhältnis aufwiesen. Offizieller Verkaufsstart war für den 19. März 2012 geplant.

Am 4. Januar 2012 stellte AMD die Grafikkarten Radeon HD 7350, 7450, 7470, 7570 und 7670 vor. Dabei handelt es sich allerdings nicht wirklich um „neue“ Karten, sondern tatsächlich um für den OEM-Markt umbenannte Grafikkarten aus der AMD-Radeon-HD-6000-Serie („Rebranding“), die nur marginale Veränderungen aufweisen.

Architektur

Technische Grundlage der Southern-Island-Serie ist die neu entwickelte GCN-Architektur („Graphics Core Next“), die die bisherige VLIW-Architektur ablöste. Der primäre Vorteil der neuen Befehlsarchitektur gegenüber der bisherigen VLIW-Architektur ist, dass Abhängigkeiten der Anweisungen innerhalb des Codes nicht dazu führen, dass einige ALUs brach liegen. Bei der bisherigen VLIW-Architektur wurden je vier Anweisungen auf 16 VLIW-Shader verteilt. Waren innerhalb dieser vier Anweisungen einige untereinander abhängig, mussten die abhängigen Anweisungen warten, bis die Abhängigkeiten aufgelöst wurden, dadurch blieben entsprechende ALUs der VLIW-Shader ungenutzt. Die SIMD-ALUs der aktuellen Architektur sind jeweils in 16-er Gruppen (Vec16) zusammengefasst. Jeder Vec16-SIMD-Block kann jedoch eine Anweisung unabhängig von anderen SIMD-Blöcken ausführen, womit die Auslastung der ALUs unabhängig von Abhängigkeiten der Anweisungen ist. Es können bei 16 unterschiedlichen Eingangsdatenströmen gleichartige Rechenoperationen mit einer Anweisung innerhalb einer SIMD-Vec16-Einheit durchgeführt werden. Der prinzipielle Aufbau der SIMD-Einheiten ähnelt auch der VPU von Larrabee, auch dort bestehen die VPUs aus Vec16-SIMD-Einheiten. Unausgelastete ALUs können aber auch bei der neuen Architektur auftreten, jedoch bei einem völlig anderen Szenario, und zwar wenn eine Anweisung auf weniger als 16 Datenströme angewendet werden muss und damit der Vec16-SIMD-Block nicht ganz gefüllt wird. Der größte Vorteil der neuen Architektur liegt darin, dass die Programmierung einfacher wird, da der Compiler nun nicht versuchen muss, die Anweisungen so zu packen, dass diese auf die VLIW-Shader mit möglichst wenigen Abhängigkeiten untereinander verteilt werden können. Entsprechend vereinfachen sich auch alle weiteren Programmier-Programme, und die Flexibilität, auch bezüglich GPGPU-Anwendungen, steigt.

Ein Shader-Cluster, auch Compute Unit (dt. Verarbeitungseinheit) genannt, besteht aus vier Vec16-SIMD-Einheiten, wobei jede SIMD-Vektoreinheit eigene Register mit einer Gesamtgröße von 64 kB zur Verfügung hat. Jedem Shader-Cluster stehen zudem weitere 64 kB lokaler Speicher („Local Data Store“) zur Verfügung, auf die alle SIMD-Blöcke gemeinsam zugreifen können. Zudem hat ein Shader-Cluster auch noch eine unabhängige skalare Einheit, die für Datenverwaltung (Adressberechnungen, Management des Datenflusses etc.) und andere einfache, skalare Berechnungen innerhalb des Shader-Clusters zuständig ist. Ein Scheduler verteilt die Anweisungen auf die vier Vec16-SIMD-Blöcke innerhalb des Shader-Clusters. Jedem Shader-Cluster ist zudem noch ein 16 kB großer L1-Cache zugeordnet, auf welchen die jeweiligen Textureinheiten zugreifen können. Zudem teilen sich mehrere Shader-Cluster einen 128 kB großen L2-Cache, an welchem ein Speichercontroller angeschlossen ist.

Namensgebung

Bei der HD-7000-Serie kommt das gleiche Bezeichnungssystem wie beim Vorgänger Radeon-HD-6000-Serie zum Einsatz. Alle Grafikkarten werden mit „AMD Radeon HD“ und einer zusätzlichen vierstelligen Nummer bezeichnet, die generell mit einer „7“ (für die Serie) beginnt. Die zweite und dritte Ziffer dienen der Unterteilung in verschiedene Modelle. Die mobilen Grafikchips laufen unter der Modellbezeichnung AMD Radeon M.

• HD 7350 bis HD 7670: einfache ("low-end") und Grafikkarten für den OEM-Markt
• HD 77xx: Massenmarkt ("mainstream")
• HD 78xx: mit höherer Leistung ("performance")
• HD 79xx: Hochleistungskarten ("high-end")

Datenübersicht

Grafikprozessoren

Grafik- chip	Architektur	Fertigung	Einheiten	L2-Cache (in kB)	API-Support	Video- prozessor	Schnitt- stelle
		Prozess	Transi- storen		Die- Fläche			ROPs	Unified-Shader	Textureinheiten	DirectX	OpenGL	OpenCL	Mantle	Vulkan
									ALUs	Shader- Einheiten						Shader- Cluster	TAUs	TMUs
Cedar (RV810)	Terascale 2	40 nm	0290 Mio.	063 mm²	04	0080	016× 5D-VLIW	02	008	008	11.0	4.4 (Linux Mesa 18+: 4.4+, 4.5 nahezu komplett)	1.2 (Linux Mesa: 1.1 nahezu komplett, 1.2 in Arbeit)	nein	nein	UVD 2.2	PCIe 2.0
Caicos (RV910)			0370 Mio.	067 mm²	04	0160	032× 5D-VLIW	02	008	008						UVD 3.0
Turks (RV930)			0720 Mio.	118 mm²	08	0480	096× 5D-VLIW	06	024	024
Cape-Verde	GCN 1	28 nm	1500 Mio.	123 mm²	16	0640	040× Vec16-SIMD	10	040	040	2× 128	11.1		4.6+	ja	1.0	UVD 3.1	PCIe 3.0
Bonaire	GCN 2		2080 Mio.	160 mm²	16	0896	056× Vec16-SIMD	14	056	056	12.0	2.0+	1.2
Pitcairn	GCN 1		2800 Mio.	212 mm²	32	1280	080× Vec16-SIMD	20	080	080	4× 128	11.1	1.2 (Linux Mesa: 1.1 nahezu komplett, 1.2 in Arbeit)			1.0
Tahiti (R1000)	GCN 1		4310 Mio.	365 mm²	32	2048	128× Vec16-SIMD	32	128	128	6× 128	11.1

Modelldaten

Modell	Offizieller Launch	Grafikprozessor (GPU)	Grafikspeicher	Leistungsdaten
		Typ	Aktive Einheiten	Chiptakt (in MHz)	Größe (in MB)	Takt (in MHz)	Typ	Speicher- interface	Rechenleistung (in GFlops)	Polygon- durchsatz (in Mio. Dreiecke/s)	Pixelfüllrate (in GPixel/s)	Texelfüllrate (in GTexel/s)	Speicher- bandbreite (in GB/s)
			ROPs	Shader- Cluster					ALUs					Textur- einheiten	Standard	Boost	SP (MAD)	DP (FMA)
Radeon HD 7350	4. Jan. 2012	Cedar	4	2	80	8	400	–	k. A.	400	DDR2	64 Bit	64–104	-	400–650	1,6–2,6	3,2–5,2	6,4
							650			800	DDR3							12,8
Radeon HD 7450	4. Jan. 2012	Caicos	4	2	160	8	625	-	512–1024	533–800	DDR3	64 Bit	200	-	625	2,5	5	8,5–12,8
										1600–1800	GDDR5							25,6–28,8
Radeon HD 7470	4. Jan. 2012	Caicos	4	2	160	8	750	-	512–1024	533–800	DDR3	64 Bit	240	-	750	3	6	8,5–12,8
										1600–1800	GDDR5							25,6–28,8
Radeon HD 7480D	1. Jun 2012	Cayman	4	?	128	8	723	-	konfigurierbar (IGP)	1600	DDR3	128 Bit	185	-	?	2,9	11,6	25,6
Radeon HD 7510	k. A.	Turks	4	4	320	16	650	-	1024	667	DDR3	128 Bit	416	-	650	2,6	10,4	21,3
Radeon HD 7540D	1. Jun 2012	Cayman	4	?	192	12	760	-	konfigurierbar (IGP)	1866	DDR3	128 Bit	292	-	?	?	?	29,9
Radeon HD 7560D	1. Jun 2012	Cayman	4	?	256	16	760	-	konfigurierbar (IGP)	1866	DDR3	128 Bit	389	-	?	?	?	29,9
Radeon HD 7570	4. Jan. 2012	Turks	8	6	480	24	650	-	512–2048	900	DDR3	128 Bit	624	-	650	2,6	15,6	28,8
									512–1024	2000 (1000)	GDDR5							64
Radeon HD 7660D	1. Jun 2012	Cayman	8	?	384	24	760-800	-	konfigurierbar (IGP)	1866	DDR3	128 Bit	584–614	-	?	2,7	16,2	29,9
Radeon HD 7670	4. Jan. 2012	Turks	8	6	480	24	800	-	512–1024	2000 (1000)	GDDR5	128 Bit	768	-	800	3,2	19,2	64
Radeon HD 7730	k. A.	Cape-Verde	16	6	384	24	800	-	1024	2250 (1125)	GDDR5	128 Bit	614,4	38,4	800	12,8	19,2	72
Radeon HD 7750	15. Feb. 2012	Cape-Verde	16	8	512	32	800	-	1024	2250 (1125)	GDDR5	128 Bit	819,2	51,2	800	12,8	25,6	72
Radeon HD 7750 900 MHz Edition	4. Sep. 2012	Cape-Verde	16	8	512	32	900	-	1024	2250 (1125)	GDDR5	128 Bit	921,6	57,6	900	14,4	28,8	72
Radeon HD 7770	15. Feb. 2012	Cape-Verde	16	10	640	40	1000	-	1024	2250 (1125)	GDDR5	128 Bit	1280	80	1000	16	40	72
Radeon HD 7790	22. Mrz. 2013	Bonaire	16	14	896	56	1000	-	1024	3000 (1500)	GDDR5	128 Bit	1792	k. A.	2000	16	56	96
Radeon HD 7850	5. Mrz. 2012	Pitcairn	32	16	1024	64	860	-	1024–2048	2400 (1200)	GDDR5	256 Bit	1761	110	1720	27,5	55	153,6
Radeon HD 7870	5. Mrz. 2012	Pitcairn	32	20	1280	80	1000	-	2048	2400 (1200)	GDDR5	256 Bit	2560	160	2000	32	80	153,6
Radeon HD 7870 Boost Edition	20. Nov. 2012	Tahiti	32	24	1536	96	925	975	2048	3000 (1500)	GDDR5	256 Bit	2995	749	1950	31,2	93,6	192
Radeon HD 7950	31. Jan. 2012	Tahiti	32	28	1792	112	800	-	3072	2500 (1250)	GDDR5	384 Bit	2867	717	1600	25,6	89,6	240
Radeon HD 7950 Boost Edition	14. Aug. 2012	Tahiti	32	28	1792	112	850	925	3072	2500 (1250)	GDDR5	384 Bit	3046,4	761,6	1700	27,2	95,2	240
Radeon HD 7970	22. Dez. 2011	Tahiti	32	32	2048	128	925	-	3072	2750 (1375)	GDDR5	384 Bit	3789	947	1850	29,6	118,4	264
Radeon HD 7970 GHz Edition	22. Jun. 2012	Tahiti	32	32	2048	128	1000	1050	3072	3000 (1500)	GDDR5	384 Bit	4096	1024	2000	32	128	288
Radeon HD 7990	1. Mai 2013	2 × Tahiti (Malta)	2 × 32	2 × 32	2 × 2048	2 × 128	950	1000	2 × 3072	3000 (1500)	GDDR5	2 × 384 Bit	2 × 3891,2	2 × 972,8	2 × 1900	2 × 30,4	2 × 121,6	2 × 288

Leistungsaufnahmedaten

Modell	Typ	Verbrauch (Watt)	zusätzliche Strom- stecker
		TDP		Messwerte
				Idle	3D-Last	Maximallast
Radeon HD 7350	Cedar
Radeon HD 7450	Caicos
Radeon HD 7470	Caicos
Radeon HD 7510	Turks
Radeon HD 7570	Turks
Radeon HD 7670	Turks	066	keine
Radeon HD 7730	Cape Verde
Radeon HD 7750	Cape Verde	055	07	050	057	keine
Radeon HD 7750 900 MHz Edition	Cape Verde	075	08	067	080	1× 6-pin
Radeon HD 7770	Cape Verde	080	10	076	093	1× 6-pin
Radeon HD 7790	Bonaire	085	10	086	096	1× 6-pin
Radeon HD 7850	Pitcairn	130	11	088	144	1× 6-pin
Radeon HD 7870	Pitcairn	175	13	127	159	2× 6-pin
Radeon HD 7870 Boost Edition	Tahiti	185	13	196	248	2× 6-pin
Radeon HD 7950	Tahiti	200	16	157	231	2× 6-pin
Radeon HD 7950 Boost Edition	Tahiti	225	15	226	267	2× 6-pin
Radeon HD 7970	Tahiti	250	12...14	185...211	296	1× 6-pin 1× 8-pin
Radeon HD 7970 GHz Edition	Tahiti	250	13...15	247...259	351	2× 8-pin
Radeon HD 7990	Malta	375	30	359	367	2× 8-pin

Anmerkungen

1. Mit dem angegebenen Zeitpunkt ist der Termin der öffentlichen Vorstellung angegeben, nicht der Termin der Verfügbarkeit der Modelle.
2. Die angegebenen Leistungswerte für die Rechenleistung über die Streamprozessoren, die Pixel- und Texelfüllrate, sowie die Speicherbandbreite sind theoretische Maximalwerte (bei Standardtakt), die nicht direkt mit den Leistungswerten anderer Architekturen vergleichbar sind. Die Gesamtleistung einer Grafikkarte hängt unter anderem davon ab, wie gut die vorhandenen Ressourcen ausgenutzt bzw. ausgelastet werden können. Außerdem gibt es noch andere, hier nicht aufgeführte Faktoren, die die Leistungsfähigkeit beeinflussen.
3. Bei den angegebenen Taktraten handelt es sich um die von AMD empfohlenen bzw. festgelegten Referenzdaten, beim Speichertakt wird der I/O-Takt angegeben. Allerdings kann der genaue Takt durch verschiedene Taktgeber um einige Megahertz abweichen, des Weiteren liegt die finale Festlegung der Taktraten in den Händen der jeweiligen Grafikkarten-Hersteller. Daher ist es durchaus möglich, dass es Grafikkarten-Modelle gibt oder geben wird, die abweichende Taktraten besitzen.
4. OEM-Produkt. Karte ist nicht auf dem Retail-Markt verfügbar.
5. Die Angaben sind der englischen Wikipedia entnommen, siehe Radeon HD 7000 series#IGP (HD 7xxx).
6. Der von AMD angegebene TDP-Wert entspricht nicht zwingend der maximalen Leistungsaufnahme. Dieser Wert ist auch nicht unbedingt mit dem „MGCP“-Wert des Konkurrenten Nvidia vergleichbar.
7. Die in der Tabelle aufgeführten Messwerte beziehen sich auf die reine Leistungsaufnahme von Grafikkarten, die dem AMD-Referenzdesign entsprechen. Um diese Werte zu messen, bedarf es einer speziellen Messvorrichtung; je nach eingesetzter Messtechnik und gegebenen Messbedingungen, inklusive des genutzten Programms, mit dem die 3D-Last erzeugt wird, können die Werte zwischen unterschiedlichen Apparaturen schwanken. Daher sind hier Messwertbereiche angegeben, die jeweils die niedrigsten, typischen und höchsten gemessenen Werte aus verschiedenen Quellen darstellen.
8. Der unter 3D-Last angegebene Wert entspricht dem typischen Spieleverbrauch der Karte. Dieser ist allerdings je nach 3D-Anwendung verschieden. In der Regel wird zur Ermittlung des Wertes eine zeitgemäße 3D-Anwendung verwendet, was allerdings die Vergleichbarkeit über größere Zeiträume einschränkt.
9. Die Maximallast wird in der Regel mit anspruchsvollen Benchmarkprogrammen ermittelt, deren Belastungen deutlich über denen von „normalen“ 3D-Anwendungen liegen.

Weblinks

Commons: AMD-Radeon-HD-7000-Serie – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Offizielle Website

Einzelnachweise

1. Test: AMD Radeon HD 7970 - Testergebnisse. ComputerBase, 22. Dezember 2011, abgerufen am 17. Januar 2012. 
2. Test: AMD Radeon HD 7970 - Bildqualität. ComputerBase, 22. Dezember 2011, abgerufen am 17. Januar 2012. 
3. Test: Radeon HD 7970 - Die erste Grafikkarte mit DirectX 11.1, PCI-Express 3.0 und 28nm - Lautheit und Leistungsaufnahme. PC Games Hardware, 22. Dezember 2011, abgerufen am 22. Dezember 2011. 
4. Launch-Analyse: AMD Radeon HD 7950 (Seite 2). 3DCenter, 31. Januar 2012, abgerufen am 6. März 2012. 
5. Test: AMD Radeon HD 7870 und HD 7850 - Leistung. ComputerBase, 5. März 2012, abgerufen am 6. März 2012. 
6. Launch-Analyse: AMD Radeon HD 7850 & 7870 (Seite 2). 3DCenter, 5. März 2012, abgerufen am 6. März 2012. 
7. Fünf Mal AMD Radeon HD 7000 für den OEM-Markt. ComputerBase, 4. Januar 2012, abgerufen am 23. Januar 2012. 
8. (Nicht mehr online verfügbar.) HardTecs4U, 14. Juli 2013, archiviert vom Original am 23. Oktober 2013; abgerufen am 22. Oktober 2013.  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/ht4u.net 
9. Test Radeon HD 7970 GHz Edition: Mit Turbo an der Geforce GTX 680 vorbei? - Lautheit und Leistungsaufnahme. PC Games Hardware, 22. Juni 2012, abgerufen am 3. August 2012. 
10. Radeon HD 7990 (Malta) im Test: Schlägt AMDs lange verschollene Dual-GPU-Karte die Geforce GTX 690? PC Games Hardware, 27. April 2013, abgerufen am 22. Oktober 2013. 

Radeon-Serien des Herstellers AMD (früher ATI Technologies)

DirectX 7	7000
DirectX 8	8000
DirectX 9	9000 • X • X1000
DirectX 10	HD 2000 • HD 3000 • HD 4000
DirectX 11	HD 5000 • HD 6000 • HD 7000 • HD 8000
DirectX 12	R200 • R300 • 400 • 500 • Vega • RX 5000 • RX 6000 • RX 7000

Siehe auch: ATI Mobility Radeon und AMD Radeon M