Обзор и тестирование видеокарты Sapphire HD 7850 OC

Оглавление

• Вступление
• Модельный ряд Sapphire HD 7850
• Упаковка и комплект поставки
• Внешний вид и размеры
• Печатная плата
• Система охлаждения
• Тестовый стенд
• Инструментарий и методика тестирования
• Исследование потенциала системы охлаждения
• Сводный анализ производительности систем охлаждения
• Уровень шума
• Разгон
• Результаты разгона
• Подведение итогов
• Заключение

Вступление

Компания Sapphire является партнером и одним из самых крупных поставщиков графических ускорителей AMD. Поэтому, даже если вы уверены в своем выборе определенной модели, стоит быть внимательным при покупке, поскольку в ассортименте производителя не так-то просто разобраться. Так, например, существует шесть версий Sapphire HD 7850, похожих друг на друга как две капли воды.

Модельный ряд Sapphire HD 7850

Если оперировать двумя основными характеристиками - частотой и объемом памяти, легко найти практически идентичные версии HD 7850. На мой взгляд, маркетологи Sapphire умудрились осложнить жизнь не только себе, но и покупателям, особенно с учетом того, что даже продвинутые пользователи умудряются путать видеокарты. И я тому не исключение.

Но если приглядеться, то можно отыскать два немаловажных отличия. Первое – это измененный кожух, под ним, кстати, заметно другое строение радиатора. Второе – это обновленные версии, содержащие исключительно 2 Гбайта видеопамяти на борту. И на этом можно сделать паузу, больше ничего я не нашел.

Упаковка и комплект поставки

Дизайн коробки Sapphire HD 7850 OC 2GB GDDR5 оформлен в привычном для модельного ряда компании духе.

Внутри нее находится:

• Инструкция по установке ускорителя в системный блок;
• Видеокарта Sapphire HD 7850 OC 2GB GDDR5;
• Переходник питания Molex -> 6Pin;
• Переходник mini DP -> DP;
• Переходник HDMI -> DVI;
• Регистрационный талон;
• Переходник DVI->VGA;
• Кабель HDMI.

Комплект вполне стандартен для видеокарты. Стоит отметить, что в моем случае в коробке не нашлось места шлейфу CrossFireX и диску с драйверами. Возможно, это потерялось на предыдущем месте тестирования или такой набор полагается для авторов обзоров. Ведь у них абсолютно точно есть как интернет, так и мостики CrossFireX.

Внешний вид и размеры

А - длина печатной платы, без учета системы охлаждения и планки портов видеовыходов.
В - ширина печатной платы, без учета контактов PCI-E и системы охлаждения.
С - высота от горизонтальной плоскости печатной платы до уровня верхней поверхности системы охлаждения.
D - диаметр вентилятора/ов по внешнему радиусу.

А1 - длина печатной платы, с учетом системы охлаждения (если выходит за пределы печатной платы) до планки портов видеовыходов.
В1 - ширина печатной платы, без учета контактов PCI-E, но с замером системы охлаждения (если выходит за пределы печатной платы).
С1 - высота, с учетом задней пластины (если есть)/винтов крепления радиатора до уровня верхней поверхности системы охлаждения. Если она ниже высоты задней планки портов видеовыходов, то измеряется высота до верхней точки планки.

Sapphire HD 7850 OC – это классический представитель второй ревизии HD 7850. Короткая печатная плата и один разъем питания, пара вентиляторов и столько же тепловых трубок. Сзади стандартный набор портов: один DVI, два mini DP, один HDMI. Верхняя часть решетки используется для отвода воздуха, вот только кожух не закрывает бока видеокарты и через нее выходит лишь малая часть нагретого воздуха.

Печатная плата

Карта просто копия графического ускорителя Radeon HD 7850 v2, со всеми его прелестями и недостатками. Плотность компоновки элементов очень высокая. В правой части расположена система питания памяти и PLL. На них приходится по одной фазе. ШИМ-контроллеры элементарные, лишены поддержки протокола I2C и не предоставляют пользователю никаких рычагов управления напряжениями. В правой части вертикально выстроились четыре фазы питания GPU. Катушки, конденсаторы, микросхемы и мосфеты остались неизменными. Равно как и контроллер фаз питания.

ШИМ-контроллер NCP5395 - это очень простая микросхема без поддержки протокола I2C, что автоматически лишает пользователей возможности управлять напряжением программно. С другой стороны, он настолько прост, что лишен умной защиты, и не составит труда сделать простой карандашный вольтмод до 1.3 В. В целом система питания условно достаточна для тех целей, под которые она создавалась.

Процессор Pitcairn площадью ~212 мм² размещен на текстолитовой подложке на 5-ой неделе 2012 года и отличается надписью ENG (инженерный вариант) в маркировке. Он содержит 2800 млн транзисторов и сделан по 28 нм техпроцессу. Кремниевый кристалл по периметру защищен металлической рамкой. Финальная формула фаз питания звучит так: 4+1+1 (GPU/MEM/PLL).

Восемь микросхем памяти производства Hynix плотностью 2 Гбита распаяны спереди и промаркированы как H5GQ2H24MFR-T2C. Они рассчитаны на частоту до 1250 МГц (эффективная частота 5000 МГц), ширина шины равна 256 бит.

Штатные частоты Sapphire HD 7850 OC составляют 920 МГц для графического ядра и 5000 МГц для памяти.

Система охлаждения

Система охлаждения Sapphire HD 7850 OC состоит из одной большой части – это радиатор совместно с кожухом и парой вентиляторов.

В основу конструкции положен комбинированный радиатор, составленный из медного основания, тепловых трубок и алюминиевых ребер. Сам радиатор GPU состоит из нескольких частей. Основная – это медная толстая вставка, из ее центра в желобках выходят две 8 мм тепловые трубки по П-образной траектории. Приглядевшись к радиатору и мысленно разделив его пополам, можно заметить симметричность конструкции. Все дело в том, что он состоит из двух частей – правой и левой. Из каждой части в основание идет тепловая трубка, а в центре вся система соединяется в единое целое.

Кожух соединен с радиатором при помощи четырех винтов. Только вот их крепление расположено снизу, и разобрать систему для очистки невозможно без демонтажа. К сожалению, область зоны VRM и памяти охлаждается лишь набегающим от двух вентиляторов воздухом, никаких пластин радиаторов для них не предусмотрено. В теории такого потока воздуха должно хватать для любых режимов работы видеокарты.

Тестовый стенд

• Материнская плата: MSI Z77A-GD65 (Intel Z77, LGA 1155);
• Процессор: Intel Core i7-3770К 4700 МГц (100 МГц х 47, 1.35 В) или 1600 МГц во время замера шумности системы охлаждения;
• Система охлаждения: система водяного охлаждения;
• Термоинтерфейс: Arctic Cooling МХ-2;
• Оперативная память: Corsair DDR3 1600 МГц, 4 модуля x 4 Гбайта, (7-8-7-20-1T, 1.65 В);
• Жесткий диск: Crucial M4 (CT128M4SSD2), 128 Гбайт;
• Блок питания: Enermax REVOMAX 1250 Ватт;
• Аудиокарта: ASUS Xonar HDAV 1.3;
• Операционная система: Microsoft Windows 7 x64 SP1;
• Версия драйверов: для AMD - Catalyst 12.6 плюс последняя версия CAP, для NVIDIA – nforce 305.xx.

• Шумомер: Center 320;
• Мультиметр: Fluke 289;
• Тарификатор электроэнергии: E305EMG;
• Микрофон: Philips SBC ME570.

Инструментарий и методика тестирования

Для корректного замера температуры и шума использовались приведенные ниже условия. Помещение, внутри которого располагается система автоматической поддержки климатических условий. В данном случае уровень температуры был установлен на отметке 24°C +/-1°C. За точностью соблюдения заданных параметров наблюдало четыре датчика, один из которых находился в 5 см от вентилятора системы охлаждения видеокарты и был ведущим. По нему происходила основная коррекция температуры в помещении.

Шум измерялся на расстоянии 50 см до видеокарты. Фоновый уровень составлял <20 дБА. В качестве жесткого диска использовался SSD, а блок питания, помпа, радиатор с вентиляторами во время замера находились за пределами комнаты. На стенде отсутствовали иные комплектующие, издающие какие-либо шумы.

Звуко- и видеозапись системы охлаждения производилась на расстоянии ~10 см от вентилятора. Первые 5-10 секунд без нагрузки в режиме простоя, далее включалась 100% нагрузка с помощью программы Furmark. Наибольший уровень шума достигается в конце аудиозаписи. Заранее определялся температурный режим и шум, чтобы в процессе записи аудиодорожки вы смогли услышать именно максимальный шум. В процессе просмотра видеороликов можно выделить тембр и характер звуков, издаваемых системой охлаждения. Предупреждаю вас, что звук на них сильно приукрашен, то есть ощущается сильнее, чем есть на самом деле.

Уровень потребления электричества в простое оценивался по показаниям тарификатора E305EMG сразу после загрузки операционной системы. Значения, отображаемые на графике, соответствуют минимально достигнутым цифрам с прибора. Под нагрузкой видеокарты тестировались программой Furmark. После 10-15 минут температура и обороты вентилятора достигали своего теоретического максимума, после чего данные заносились в таблицу.

Температура силовых цепей измерялась путем установки термодатчика в пространство между радиатором и термопрокладкой в самое нагруженное место.

Нюансы, возникшие в процессе тестирования, я постараюсь подробно объяснить по мере их возникновения.

Исследование потенциала системы охлаждения

Пояснения к графикам:

• Красная линия – максимальная температура.
• Синяя - в режиме простоя.
• Черная линия показывает уровень издаваемого шума, при определенных оборотах вентилятора.
• Пунктирная линия указывает на диапазон регулировки в автоматическом режиме вентилятора.

В процентах указана скорость вентилятора/ов, выставленная в MSI Afterburner, начиная от 20% (для видеокарт NVIDIA от 35%) до 100%, с шагом 5%. Таким образом, чтобы понять, насколько нагреется видеокарта, и как сильно она будет шуметь, скажем, при 50% скорости вентилятора, достаточно провести вертикальную линию через отметку 50%. В местах пересечения получаем три значения: с красной линией – максимальную температуру в нагрузке, с синей линией – температуру в простое, с черной линией – уровень шума.

Все видеокарты тестировались с заводскими частотами. Учтите, что звукозапись в видеоматериалах приукрашает уровень шума.

Температура графического ядра и обороты вентилятора/ов.

Температура системы питания в зависимости от оборотов вентилятора/ов.

Заводские калибровки вентиляторов Sapphire HD 7850 OC можно назвать идеальными. В компании постарались максимально снизить температуру не в ущерб акустическому комфорту. В режиме простоя видеокарта становится бесшумной, хотя в 3D обороты вентиляторов, на мой взгляд, несколько высоковаты. Достаточно было остановиться на 1500-1700 об/мин и 27-28.5 дБА. Даже на минимальных оборотах система охлаждения в силах обуздать тепловыделение графического ядра и системы питания.

Но, в принципе, сам пользователь вправе адаптировать настройки алгоритмов охлаждения под свои нужды, чего я ему и желаю. Потенциал у системы охлаждения большой, а температуры низкие.

По сравнению с обоими вариантами систем охлаждения, установленными на видеокартах эталонного дизайна, штатная СО Sapphire HD 7850 OC одновременно и тише, и холоднее. Чего и стоило ожидать от нереференсной модели, иначе весь смысл в ней пропадает.

Сводный анализ производительности систем охлаждения

Без нагрузки.

• AMD Radeon HD 7850 v1 – 20%, 1050 об/мин, 34°C, 34 дБА, VRM 43°C;
• AMD Radeon HD 7850 v2 – 20%, 1100 об/мин, 34°C, 26.2 дБА, VRM 45°C;
• Sapphire HD 7850 OC – 20%, 1150 об/мин, 28°C, 26.2 дБА, VRM 37°C.

Под нагрузкой.

• AMD Radeon HD 7850 v1 – 33%, 1900 об/мин, 74°C, 47 дБА, VRM 66°C;
• AMD Radeon HD 7850 v2 – 60%, 2850 об/мин, 79°C, 43 дБА, VRM 75°C;
• Sapphire HD 7850 OC – 40%, 2300 об/мин, 63°C, 35.5 дБА, VRM 55°C.

Соотношение температуры GPU в 3D и шумности.

Предлагаю вам ознакомиться с приведенными по результатам тестирования данными. Начнем с зависимости температуры графического ядра от оборотов вентилятора/ов.

Sapphire HD 7850 OC начинает свою работу от 1000 об/мин. И уже на этих, весьма низких оборотах, она на 5°C лучше охлаждает графическое ядро и просто несравнима по уровню шума с СО AMD Radeon HD 7850 v1. По шумности легко провести аналогию со второй версией, установленной на HD 7850 v2. С учетом разницы между 860 МГц и 920 МГц температура на ядре видеокарты Sapphire HD 7850 OC при равных оборотах находится на 10-25°C меньше. И чем ниже обороты, тем лучше работает система на Sapphire HD 7850 OC.

Зависимость температуры силовой части видеокарты от оборотов вентилятора/ов.

Зона VRM на Sapphire HD 7850 OC прекрасно себя чувствует и без радиатора. Потока воздуха хватает не только на штатные режимы, но и на работу ускорителя в разгоне.

Уровень шума

Послушать систему охлаждения и сравнить различные СО между собой можно, воспользовавшись приведенными в таблице ссылками.

Разгон

Процесс разгона графических ускорителей семитысячной серии Radeon очень прост, но в то же время требует некоторых знаний. Во-первых, у них нет никаких вспомогательных алгоритмов, увеличивающих частоту в зависимости от нагрузки. Исключение - недавно выпущенные версии «GHz Edition». Во-вторых, потолок разгона напрямую зависит от максимального уровня энергопотребления, который в свою очередь зависит от напряжения vGPU. То есть, чем выше напряжение, тем выше тепловой пакет видеокарты. В-третьих, диапазон изменения напряжения получил гораздо больший запас, нежели видеокарты NVIDIA, что является существенным плюсом.

И напоследок - одна интересная особенность, связанная с прошивкой различных версий BIOS. С некоторого времени я стал, как замечать сам, так и получать письма, в которых говорится о невозможности запустить CCC (Catalyst Control Center) на перепрошитых видеокартах. После проведения нескольких подобных операций был сформулирован вывод, что AMD странным образом защитила запись ID модели от перепрошивки. Некоторые экземпляры нереференсных карт все еще можно перепрошить полностью, но большинство ускорителей потеряло эту возможность.

В свою очередь это говорит о постоянной работе инженеров по предотвращению переделки видеокарт и разблокировки лимита CCC по разгону, что естественно очень печально. Практические методы обхода защиты пока не найдены и вряд ли в ближайшее время найдутся. Таким образом, часть покупателей лишилась возможности переделки референсных моделей в версии «GHz Edition». Из присутствующих в лаборатории экземпляров ускорителей не переделались ни эталонная AMD Radeon HD 7970 (красный текстолит), ни HIS, ни MSI. Неудачей закончилась и попытка модифицировать Radeon HD 7970 GHz в Radeon HD 7970. BIOS прошивается с заменой ID и названия вендора, но при установке драйверов выдается предупреждение, что он не нашел совместимого оборудования.

Стоит сказать несколько слов о разгоне через панель CCC. В ней вы наверняка найдете процентную полосу, которая отвечает за разгон. Но нет никакого смысла скрывать от вас реальный смысл этой настройки. А отвечает она за простой вольтмод GPU. Речь здесь не идет о +20% к напряжению относительно номинального значения. В пересчете на нормальный вид, а также в зависимости от серии видеокарты, максимальное напряжение вырастает на 0.05-0.07 В. Обратная сторона медали состоит в том, что достигнув максимальной частоты в панели ССС (та частота, что заложена в BIOS как максимально допустимая), перестает действовать настройка предела энергопотребления.

Так как же разблокировать максимальную частоту, не тем ли методом, что отключается система Power Tune? Да, после этого вы можете продолжать разгон видеокарты, но о добавленном напряжении (до 20% через предел энергопотребления) забудьте. У вас установится номинальное значение vGPU. Ситуация сложная и решается сменой BIOS (такие версии получают экстремальные оверклокеры для видеокарт на соревнованиях), аппаратным вольтмодом, программным повышением напряжения с помощью сторонних утилит.

В отличие от графических ускорителей NVIDIA, Radeon не обладает фиксированным TDP. Теплопакет каждой карты индивидуален, а максимальное его значение превращается в относительную величину. Для примера, разберем разгон нескольких видеокарт NVIDIA с разным потенциалом. Карта «А» штатно работает на частоте 900 МГц, и напряжении 1 В, Power Limit установлен на отметке 125%. Карта «Б» работает на частоте 1000 МГц и напряжении 1.1 В, Power Limit установлен на отметке 110%. Но после разгона и измерения энергопотребления можно получить приблизительно одно и то же значение. Что же все эти вычисления говорят? А всего лишь то, что NVIDIA в добровольно-принудительном порядке ограничивает разгон GPU путем внедрения некой максимальной величины TDP для всех карт единовременно! Начальные частоты и напряжения могут быть разными, но практический предел у всех одинаков.

И в этом существенное отличие видеокарт Radeon. Начальная точка движения у каждого экземпляра индивидуальная. В зависимости от качества кремниевого кристалла напряжение находится в определенном диапазоне, причем его максимальное значение ограничено программно. Формально, любой используемый ШИМ-контроллер VRM позволяет задать значения до 1.6 В. Только не забывайте о системе защиты, которая срабатывает гораздо раньше, хотя легко устраняется руками и паяльником.

Сброс частот у Radeon происходит в полной аналогии с продуктами NVIDIA. При достижении максимальных уровня энергопотребления и температуры частота начинает падать. Отмечу, что в процессе разгона я применяю жесткие методы определения стабильности, в частности программу Furmark. Так, частота считается стабильной, если при проверке она не падала на протяжении как минимум 10 минут после достижения наибольшей температуры. И последнее, сдвигая ползунок в панели ССС и в программах разгона, итоговое число не суммируется. А в игровых сценах финальная частота GPU с легкостью может быть на 50 МГц и даже на 100 МГц выше той, что была определена тестированием в Furmark.

К сожалению, большинство видеокарт HD 7850 лишено возможности изменять напряжение vGPU ввиду слишком простого ШИМ-контроллера. В конце концов, лучше всего разгоняется та модель, у которой начальное напряжение выше, а оно зачастую лежит в пределах 1.15-1.25 В.

Потенциал графического ядра в зависимости от подаваемого на него напряжения.

Разгон большинства видеокарт AMD HD 7850 напрямую зависит от стартового напряжения - чем оно выше, тем больше потенциал. А поскольку HD 7850 лишили умного ШИМ-контроллера, то и успех прямо пропорционален значению напряжения.

У модели Sapphire изначально немного повышенные частоты, что не мешает ей удачно разогнаться до частоты 1200 МГц, что на 25 МГц больше, чем у версии V2. Заслуга в основном лежит на плечах хорошего охлаждения и умеренно высокого напряжения.

• AMD Radeon HD 7850 v1 – 1.153-1.157 В, 860-1075 МГц.
• AMD Radeon HD 7850 v2 – 1.239-1.23 В, 860-1175 МГц.
• Sapphire HD 7850 OC – 1.206 В, 920-1200 МГц.

Максимальный разгон у всех карт дополнительно ограничен TDP. После достижения этой планки становится неважно, пользуетесь ли вы повышенным напряжением или охлаждаете GPU до 50°C, процесс будет прекращен.

Энергопотребление в зависимости от разгона.

Несложно заметить, что максимальное энергопотребление Radeon HD 7850 ограничено отметкой ~220-250 Вт (для тестовой системы в целом). Это практически потолок TDP карт. И этим числом ограничен разгон с учетом должного охлаждения. Хотите большего? Придется делать аппаратный вольтмод и снимать защиту по силе тока. Сам по себе разгон Radeon достаточно необычен. Энергопотребление мало зависит от частоты GPU, равно как и его нагрев. Видеокарта как будто заранее резервирует некий объем и во время разгона полностью его использует.

Температура графического ядра в зависимости от разгона.

Температура GPU напрямую зависит от нескольких условий. Во-первых, большую роль играет эффективность системы охлаждения и ее настройки. Во-вторых, не менее важно напряжение Vgpu. Поскольку напряжение на испытуемых участниках менялось не столь сильно, то и максимальный нагрев был стабильно постоянным.

Температура VRM в зависимости от частоты GPU.

Важная часть любой видеокарты - ее силовая часть. Если не следить за ее температурой, то срок службы продукта сильно сокращается. Максимальные температуры зависят от многих факторов, таких как: эффективность и скорость вентиляторов, расчетная максимальная температура мосфетов. Лидером по праву можно считать охлаждение Sapphire, не позволяющее нагреваться VRM выше 55°C.

Обороты вентилятора/ов в зависимости от частоты графического ядра.

Алгоритм управления вентиляторами Sapphire HD 7850 OC совсем не замечает изменения частоты. На то есть причина, TDP карты остается постоянным на протяжении всего процесса разгона.

Результаты разгона

AMD Radeon HD 7850 v2

Sapphire HD 7850 OC

Лимит частоты, заложенный в BIOS видеокарты, указывает на отметку 1050 МГц, а продолжить разгон позволяет отключение службы Power Tune.

Подведение итогов

Sapphire HD 7850 OC

По комплектации.

Недочеты:

• Нет (исчезновение мостика CrossFireX и диска с драйверами оставим на совести предыдущих авторов).

Приятные мелочи:

• Кабель HDMI.
• Широкий набор переходников.

Недочеты:

• Простая система питания по сравнению с первой ревизией AMD Radeon HD 7850.
• Невозможность регулировать напряжения из-за установки упрощенного ШИМ-контроллера.

Приятные мелочи:

• Компактные размеры.
• Двойные фазы питания памяти и PLL.
• Высокая начальная настройка напряжения vGPU.
• Применение качественных элементов – катушек и конденсаторов.

Недочеты:

• Сложность очистки системы охлаждения.
• Отсутствует как радиатор памяти, так и радиатор VRM.
• Нагретый воздух лишь частично выходит за пределы системного блока.

Приятные мелочи:

• Бесшумная работа в 2D.
• Качественная сборка радиатора.
• Достаточно тихая работа вентиляторов в 3D.
• Полноценный контакт тепловых трубок с основанием и ребрами.
• Эффективность охлаждения графического ядра находится на высоком уровне.

Недочеты:

• Нет поддержки софтвольтмода распространенными программами для разгона.
• В конкретном случае мне повезло с изначально высоким напряжением GPU, в ином варианте фортуна может отвернуться от вас.

Приятные мелочи:

• Собственная программа для разгона Sapphire TriXX.
• Высокий потенциал разгона, до частоты выше 1200 МГц (конкретно для данного образца без вольтмода).

Недочеты:

• Разгон сильно зависит от экземпляра.

Приятные мелочи:

• Штатный заводской разгон.
• Бесшумная система охлаждения.
• Потенциально быстрая карта с хорошим запасом по частоте GPU.

Заключение

Богатый для графического ускорителя такого класса комплект поставки поверг меня в шок. Второй нокдаун я получил после включения тестовой системы, не услышав ожидаемого уровня шума. Видеокарта действительно бесшумна в 2D режиме, хотя некоторые вопросы к 3D режиму все же есть. Алгоритм работы системы охлаждения можно назвать более или менее нормальным, но с таким запасом стоило бы существенно снизить обороты вентиляторов не в ущерб температурным результатам.

С другой стороны, печально, что разработчики, использовав штатный дизайн печатной платы, лишили свой продукт одного из основных инструментов для оверклокеров – возможности программного управления напряжением.

Выражаем благодарность за помощь в подготовке материала:

• Компаниям AMD и Sapphire за предоставленные на тестирование видеокарты Radeon HD 7850.
• А также лично donnerjack.