Análisis: AMD Radeon RX 480

AMD ha puesto a la venta la primera de las tres tarjetas gráficas con chips Polaris que anunció en el mes de junio. La más potente, y que hace uso de todo lo que el chip Polaris 10 puede dar, es esta RX 480 en su modelo de 8 GB. Aunque no tenga acceso a la versión de 4 GB, que se vende por un precio de referencia de 218 euros (199 dólares, sin IVA; el precio de mercado es superior), el rendimiento de esa versión es en torno a un 3 % inferior.

La versión de 8 GB aquí analizada tiene un precio de referencia de 260 euros (239 dólares, sin IVA), costando el modelo más barato de Sapphire 269 euros, y los de otros ensambladores como MSI o Gigabyte se sitúa en los 299 euros. No son malos precios, pero convierte en bastante más atractiva por potencia-precio la versión de 4 GB, que sería la ideal para el usuario medio. Aun así, todo lo dicho en este artículo sobre la versión de 8 GB se puede extrapolar sin demasiados problemas al modelo de 4 GB.

Graphics Core Next 4.0

Los aspectos fundamentales de la generación de gráficos son iguales en AMD y Nvidia. Los programas hacen llamadas a la API gráfica de turno (DirectX, OpenGL, etc.) y pasan a una cola de ejecución. De ella la GPU va procesando las instrucciones recibidas, que es un proceso en el que las imágenes se descomponen en triángulos. Tras determinar los vértices de esos triángulos, subdividirlos, aplicarles sombreado, y posteriormente descomponerlos aún más en modo de píxeles, se les aplica posprocesamiento y se muestran por pantalla.

Así dicho parece fácil, pero en realidad es algo bastante más complicado. Para poneros en situación podéis darle un repaso rápido a la arquitectura de las tarjetas Nvidia, y específicamente a la Pascal. La arquitectura gráfica básica de AMD recibe el nombre de Graphics Core Next (GCN), y va por su cuarta iteración. Es la usada en los chips Polaris 10 y Polaris 11, que a su vez se usará en las tarjetas gráficas de sobremesa, APU y gráficas dedicadas de bajo consumo (portátiles y todo en uno).

En el caso de la RX 480, utiliza un chip Polaris 10 totalmente desbloqueado, que se ajusta a lo indicado en las características del modelo de 8 GB de VRAM, ya que los controladores de memoria sirven para moverla a 8 GHz. Está fabricado con un proceso de litografía de 14 nm FinFET, siendo un chip notablemente pequeño, con una reducción de consumo relacionada. Baja de los 275 W de la R9 390 de referencia, a los 150 W, con una potencia no muy distinta, y por tanto la RX 480 se puede ver como una versión más barata de la R9 390, con algunas mejoras de arquitectura.

Sombreadores asíncronos

Puesto que hasta ahora no he creado ningún artículo sobre la arquitectura GCN, y recomendando la lectura del artículo sobre la arquitectura Pascal de Nvidia, voy a empezar a describir cómo funciona a nivel bajo. La arquitectura GCN se compone a alto nivel de unidades de cómputo (CU, compute units), y en este caso el chip Polaris 10 incluye 36 CU. Cada una de ellas está compuesta por 64 sombreadores (SP), que son desde el año pasado sombreadores asíncronos, ideales para las API de bajo nivel como Vulkan o DirectX 12.

Los sombreadores son las unidades que realizan el cálculo de operaciones de diversos tipos (como por ejemplo copia de información, ejecución de una tarea gráfica o una de cómputo), y en el modelo de generación de gráficos tradicional solo se podía realizar dentro de una CU un tipo de operación al mismo tiempo. Eso da como resultado tiempos de inactividad si se tiene que recabar información necesaria para que los sombreadores ejecuten las instrucciones.

Los sombreadores asíncronos lo que permiten es que, mientras se recolecta la información para ejecutar una tarea gráfica, se pueda ejecutar otro tipo de tarea siempre que se vaya a acceder a información en zonas distintas de la GPU. Por ejemplo la ejecución de una comprobación de físicas de un juego o una tarea de cómputo, que así se tiene ya realizada antes de seguir generando los gráficos, se hace al mismo tiempo que se recolecta la información para la generación de un triángulo. De esta forma se puede aprovechar mucho más la potencia de cálculo de los sombreadores.

El chip Polaris 10 tiene específicamente cuatro motores de computación asíncrona (ACE, Asyncrhonous Compute Engine) que se dedican a gestionar de una manera eficaz las distintas colas de procesamiento paralelo. Estos ACE envían trabajos a los motores de sombreado (SE) tareas a ejecutar sin que hayan finalizado las anteriores, para que sean ejecutadas en los tiempos de inactividad que se produce si una CU tiene que recolectar información para ejecutar una tarea en curso. En vez de bloquear la CU, se ejecuta una nueva tarea de una cola distinta.

En la práctica, tanto los desarrolladores de los juegos como AMD tienen que actualizar sus controladores para activar la computación asíncrona caso por caso. Pero en general, debería ser algo cada vez más sencillo, y buena muestra de ello será el lanzamiento de Civilization VI en una colaboración entre AMD y Firaxis para demostrar de lo que se puede conseguir con DirectX 12 sobre las gráficas de AMD.

Arquitectura Polaris 10

Siguiendo con la arquitectura de Polaris 10, cada CU incluye cuatro unidades de textura (TMU) para un total de 144 TMU en el chip. Por encima de los CU se ubican los motores de sombreado (SE, shader engine) que combinan tres grupos de tres CU, junto con un procesador de geometría (cuatro GP en total en el chip) para realizar la teselación de triángulos y aplicar texturas, y los rasterizadores para convertir de triángulos a píxeles.

AMD ha reducido de 64 a 32 el número de renderizadores (ROP) encargados de las labores de aplicación del antiescalonamiento y otros tratamientos de los gráficos generados. Pero a cambio ha mejorado su eficiencia a la hora de funcionar, puesto que la arquitectura GCN 4.0 permite el descarte previo de los triángulos que van a ser demasiado pequeños como para verse (en las unidades de geometría, con lo cual no tendrá que aplicárseles inútilmente posprocesamiento) y la carga previa (prefetch) de información antes de ser incluso necesitada.

De esta forma se puede usar procesamiento MSAA bastante mejorado en velocidad, y la reducción de 64 a 32 ROP de Polaris 10 tendrá un impacto mucho menor del inicialmente esperado. Esto se ve validado por la mejora en la compresión de color introducida en GCN 1.2 (chips Fiji). Pasa a ser cerca de un 35 %, lo que permite mover menos información entre las CU y la memoria GDDR5, lo que permite en la práctica aumenta el ancho de banda de las tarjetas. En este caso, los 256 GB/s de la RX 480 se convertirían en algo así de hasta 330 GB/s en estos propósitos, según la compresibilidad de las imágenes.

El conjunto de instrucciones (ISA) es el mismo que en GCN 1.2, pero aumentan la caché L2 y búferes relacionados con las CU, lo que permite en realidad hasta un 15 % de rendimiento adicional por CU frente a la R9 290, según datos de AMD. También otros cambios a nivel bajo de microarquitectura, como mejora en la eficiencia de ejecución de cálculos FP16 y de enteros, con reducción del consumo y mejora del ancho de banda global.

Son pequeñas mejoras que en realidad no cambian demasiado la arquitectura GCN (y su consumo desmedido), pero la hacen algo más eficiente. No parece que hasta Navi en 2018 vaya a haber grandes cambios en GCN.

Inspección visual

AMD suele crear unos diseños para sus tarjetas de referencia bastante discretos, o al menos nada llamativos si se comparan con los de nvidia. En el caso del modelo de RX 480, la carcasa es negra con un punteado en la tapa superior, e incluye un ventilador a tipo de turbina para empujar el aire y que salga por la parte trasera del equipo.

El tamaño de la PCB es bastante menor que el de la tarjeta gráfica, ya que la última parte está utilizada por el ventilador. Incluye un conector PCIe de seis pines. La tarjeta tiene un tamaño de 110 x 240 x 37 mm. En la parte posterior incluye tres DisplayPort 1.4 y un HDMI 2.0b. AMD ha sido la primera en retirar el conector DVI de sus tarjetas de referencia, aunque algunos modelos personalizados incluirán el DL-DVI.

En general la sensación de la calidad de construcción de la tarjeta gráfica es pobre. Se nota que está hecha con la idea de ahorrar dinero, y se echa en falta una placa trasera para proteger los componentes y facilitar la dispersión del calor de la GPU. Que, por otro lado y como indicaré más adelante, este modelo de referencia se calienta mucho.

Equipo de pruebas

Para la realización de las pruebas de rendimiento he utilizado diversos equipos debido a que quería comprobar a la vez que analizaba la tarjeta gráfica algunas cosas adicionales. Por ejemplo, cómo afecta el uso de un procesador de cuatro núcleos lógicos como un Core i5-6400 frente a un ocho núcleos lógicos como el Core i7-6700K.

Aun así, el equipo principal de pruebas utilizado para realizar todas las mediciones lo tenéis a continuación. En este caso el equipo estaba con la tapa lateral quitada, por aquello del verano y que la habitación donde he hecho las pruebas se pone a 28 ºC. Son condiciones similares a las pruebas anteriores, y no deberían afectar al funcionamiento normal de la tarjeta, aunque quizás sí al overclocking potencial.

Pruebas de rendimiento

Las pruebas de rendimiento de las nuevas tarjetas gráficas suelen centrarse en comprobar su potencia con respecto a otros modelos. Aunque ese tipo de pruebas también las encontraréis a continuación, me ha parecido más interesante analizar lo que sucede al utilizar la RX 480 con una serie de procesadores para ver qué tipo de limitación imponen al rendimiento de la tarjeta.

Puesto que es una tarjeta gráfica para jugar potente, las pruebas que veréis a continuación también se han realizado a las resoluciones de 1080p, 1440p y 4K UHD. La tarjeta gráfica es emplazada por AMD como un modelo para jugar a 1440p, aunque en muchos títulos para hacerlo a máxima calidad será necesario un inevitable CrossFire.

Como norma general, las pruebas se han realizado teniendo solo activo el antiescalonamiento FXAA, deshabilitando características específicas de gráficas como HBAO+ o PureHair, y poniendo todas las opciones a los valores máximos posibles. En este caso me interesa más comprobar la potencia en bruto en juegos de las tarjetas gráficas que las diferencias entre las arquitecturas de AMD y Nvidia.

Rise of the Tomb Raider

Este juego de Microsoft Studio es bastante exigente en cuanto a procesador, aunque sobre todo si se quiere jugar con las DirectX 11. Bajo las DX12 descarga de trabajo al procesador, con lo que incluso un i3-6100 puede ser suficiente como para aprovechar bastante bien las tarjetas gráficas más potentes, pero en los procesadores de cuatro y ocho núcleos es mejor jugarlo bajo DX11.

Comparativa por procesador

Comparativa de GPU

Ashes of the Singularity

Ashes of the Singularity es más una prueba de rendimiento que un juego, y hay que tomarlo como tal. Aun así resulta interesante probarlo debido a que es el más avanzado en cuanto a aprovechar las posibilidad de las DirectX 12 se refiere. Beneficie notablemente a las tarjetas gráficas de AMD, aunque las Pascal también se benefician de las DX12.

Comparativa por procesador

Comparativa de GPU

Hitman

Hitman es un título bastante intensivo de GPU y CPU . Suele favorecer notablemente a las arquitecturas de AMD (como otros juegos de la saga), aunque en DX12 suele arrojar resultados poco favorecedores para cualquier arquitectura, con pérdida de rendimiento.

Comparativa por procesador

Comparativa de GPU

Grand Theft Auto V

Uno de los títulos más jugados actualmente sigue siendo GTA V gracias a su modo en línea, y no puede faltar a la hora de valorar una tarjeta gráfica nueva. Rockstar está haciendo una gran labor a la hora de añadir continuamente nuevo contenido al juego, y eso se ve recompensado por la comunidad de jugones.

Comparativa de GPU

The Division

The Division es uno de los juegos en línea que más éxito han tenido este año, pero que la falta de contenido de alto nivel lastra la fidelidad de los jugadores. El banco de pruebas incluido es muy completo en el sentido del recorrido que hace la cámara, que pone a prueba diversas características de calidad de imagen, explosiones y muñecos en movimiento.

Comparativa por procesador

Comparativa por GPU

The Witcher 3

The Witcher 3: Wild Hunt es un juego que, una vez desactivado Nvidia Hairworks, no tiene una especial preferencia por ninguna compañía de tarjetas. La calidad gráfica se pone a la máxima posible, desactivando las características específicas de Nvidia, y se contabilizan los FPS de varios cortes del juego.

Comparativa por procesador

Comparativa por GPU

Crysis 3

Crysis 3 sigue siendo un juego bastante exigente a nivel gráfico, y una buena prueba para comprobar la potencia de una tarjeta gráfica. En su tiempo fue un juego patrocinado por AMD, pero actualmente rinde mejor en las tarjetas de Nvidia. La configuración gráfica para las pruebas se sitúa en muy alta, y se toman medidas de tiempos de circuitos preestablecidos que se repiten varias veces para intentar ajustar al máximo la fiabilidad del rendimiento, ya que el juego carece de banco de pruebas integrado.

Comparativa por procesador

Comparativa por GPU

Dirt Rally

DiRT Rally es un ejemplo de juego de carreras en el que el escenario está muy cuidado, pero tampoco es especialmente exigente en el apartado gráfico. El juego incluye una prueba enlatada, que consiste en cuatro etapas, y va cambiando entre vista exterior e interior. La calidad se pone a ultra, con antiescalonamiento 2x MSAA.

Comparativa por procesador

Comparativa por GPU

Total War: Warhammer

Total War: Warhammer recibió el parche que activaba las DirectX 12 y la computación asíncrona tiempo después de su puesta a la venta. Pero fue bastante bien recibido por los usuarios de AMD, porque ha aumentado notablemente el rendimiento del juego en estas tarjetas gráficas.

Pero a su vez, es dependiente de la potencia del procesador, pero sobre todo en DX11, ya que en DX12 descarga bastante trabajo del procesador y permite obtener bastante más rendimiento adicional que al combinarlo con otros procesadores de cuatro y ocho núcleos.

Lo he añadido a última hora, y no tengo acceso más que a las tres tarjetas que veis a continuación (RX 480, GTX 970 y GTX 1080). Las medidas las he realizado con los gráficos en ultra y con FXAA.

Comparativa por procesador

Comparativa por GPU

Temperaturas, ruido y overclocking

El diseño de la tarjeta de referencia no está mal para un usuario normal que no vaya a subir frecuencias nunca, pero los que quieran hacer OC es una mala tarjeta. Con un OC de apenas +80 MHz en algunos juegos pueden colgarse, como al hacerlo a 4K, aunque técnicamente no es una tarjeta para esa resolución, sino más bien para 1080p y 60 FPS. El consumo se puede disparar a los 180 a 200 W, muy por encima de lo que el conector PCIe de seis pines y la ranura PCIe de la placa base pueden entregar.

El sistema de refrigeración de la tarjeta de referencia es malo para overclocking, el chip se puede poner cerca de 90 ºC, y el ventilador girar a 5.200 RPM, haciendo un ruido espantoso por encima de los 50 dB, medidos en una habitación a 28 ºC. Polaris 10 es un buen chip, pero va a necesitar ser acompañado de buenos sistemas de refrigeración y, más importante, de un conector PCIe de 8 pines. En un juego exigente en carga, el ruido se situará sobre los 50 dB, con la GPU a 80 ºC (la temperatura objetivo por defecto).

El overclocking de la RX 480 se realiza ahora a través de la pestaña de Radeon Wattman del software Crimson, que es una nueva herramienta para subir frecuencias de una forma más granular. También permite ajustar notablemente bien la velocidad del ventilador, la temperatura objetivo, y establecer una serie de niveles intermedios con valores concretos de frecuencias y voltajes para mejorar el OC. Puede ser un poco extraño entender al principio lo que son todas las opciones, pero tras un rato de trastear todo queda más o menos claro.

Durante las pruebas me ha dado en diversas ocasiones mensajes de que se había llegado a la temperatura de seguridad, y continuos fallos de los controladores, reinicios del equipo y otros problemas relacionados con la inestabilidad térmica de la GPU al superar el valor de seguridad. Aun así, como ocurre siempre, el chip no se ve dañado por hacer estas pruebas. En la práctica, he tenido que esperar a algún momento del día con la habitación más fresca (con un par de grados menos vale, o unos 25 a 26 ºC) para poder mantener la frecuencia turbo a 1345 MHz.

Sobre el problema de la alimentación por encima de los 150 W, quiero hacer un inciso importante sobre el consumo de las tarjetas gráficas. Generalmente los fabricantes dan el consumo real de la tarjeta medido en vatios, y no el TDP o potencia de diseño térmico que se suele dar al hablar de procesadores, que también se mide en vatios y genera confusión. En el caso de Nvidia, lo llama Consumo de la tarjeta gráfica, y AMD lo indica como Consumo de la placa.

No hay una relación directa entre TDP y consumo, pero el TDP suele ser superior al consumo en la mayoría de los casos, y se trata de la potencia térmica que tiene que disipar la refrigeración del chip. Los ventiladores de CPU se venden también indicando la potencia térmica que pueden disipar, que en los mejores puede llegar a los 300 W y servir para refrigerar procesadores con las frecuencias muy subidas. Confundir TDP y consumo es muy habitual, incluso entre expertos.

Dicho esto, prefiero remitiros a las noticias del fallo mejor que resumirlo aquí. En la práctica, el consumo máximo de la tarjeta sin OC es más bien de 170 W en vez de los publicitados por AMD, y de ahí que recoja en el perfil de la RX 480 ese consumo para poder calcular correctamente la fuente de alimentación necesaria para un equipo con una RX 480.

Conclusión

Aunque cada vez estoy prestando más atención a las DirectX 12, por ahora no estoy valorando totalmente que las gráficas de AMD sean mejores en este terreno. Solo hay un puñado de juegos compatibles, y por aquí somos muchos los que todavía estamos con los juegos del año pasado. Pero ciertamente, si se busca una tarjeta gráfica para no cambiarla en más de dos o tres años, esta es una candidata que podría ser ideal.

El tema para valorar las DX12 como se debe hacer es que, si bien Pascal es compatible con la computación asíncrona, los desarrolladores están teniendo más problemas a la hora de implementar su uso en los juegos. Solo Oxide en Ashes of the Singularity han sido capaces de implementar la computación asíncrona adecuadamente, y le da un importante empujón de FPS a las GTX 1070 y 1080. Por tanto no se puede decir a ciencia cierta si es mejor comprar esta RX 480 o la GTX 1060 (que a fecha de escribir esto todavía no se ha puesto a la venta). Siempre soy más de ver qué me venden unos y otros y darle mi dinero al que más se lo merezca.

Precisamente en ese apartado de más se lo merece se encuentra AMD, aunque el fallo de la alimentación con un consumo notablemente más alto puede evitar que la RX 480 sea utilizada en los mini-PC. Es un tipo de PC en auge porque ya no es necesario un enorme equipo para jugar y que las tarjetas gráficas y los procesadores estén bien refrigerados. Ahora con estas tarjetas de bajo consumo es suficiente, pero esta no es del todo de bajo consumo, y una fuente de 350 W (de muchos mini-PC, como el que tengo yo, un Nightblade MI2) puede resultar escasa.

Pero en general, tiene un rendimiento envidiable por lo que cuesta, y la versión de 4 GB de VRAM es todavía más atractiva por precio. Se pierde algo de rendimiento, pero los bolsillos más ajustados lo agradecerán. Quizás en un par de años haya que bajar texturas o algunos efectos para encajar en los 4 GB de VRAM, pero por ahora 4 GB es suficiente, sobre todo a 1080p. Si eres más de jugar a 1440p, la versión de 8 GB es más recomendable.

El soporte a las DirectX 12 le dará una mayor longevidad, aunque también depende de hacia dónde evolucionen las tarjetas gráficas en los próximos dos años. Me imagino que AMD se orientará a mejorar el soporte a DX12 e intentar rehacer la microarquitectura para que, esta vez sí, consiga una tarjeta energéticamente eficiente. Si las gráficas de dentro de dos años son mucho más potentes que las de este (que es lo más probable), entonces el funcionamiento mejorado en DX12 no aportarán valor añadido. Tampoco lo aportará si Nvidia consigue arreglar el pequeño desastre que tiene entre manos con la computación asíncrona.

El modelo de referencia en realidad funciona de forma más o menos silenciosa, salvo en carga que puede ser ruidosa, y la desaconsejo totalmente para overclocking. El consumo y el ruido son problemas al subir frecuencias, y el disipador justito incluido y el sistema de ventilación lastran estos apartados. Aconsejo más bien comprar uno de los modelos personalizados que saldrán a la venta en breve en vez de este modelo de referencia, aunque el jugón medio no notará la diferencia al jugar a 1080p.