AMD Polaris: So viel Leistung bringt die 4. Generation GCN

AMD Polaris und Änderungen an der Architektur

AMD Radeon RX 480, Radeon RX 470 und Radeon RX 460 haben eines gemeinsam: Sie basieren auf GPUs mit der neuen Architektur Polaris. Polaris umfasst nicht nur die neue 14-nm-FinFET-Fertigung bei Globalfoundries, sondern stellt auch die 4. Iteration der Ende 2011 mit der Radeon HD 7970 eingeführten Basisarchitektur Graphics Core Next dar.

Mehr Leistung, aber wie viel?

Im Vergleich zur 2. Generation bedeutet die Weiterentwicklung zum Beispiel eine um bis 15 Prozent höhere ALU-Leistung und die Tessellation-Leistung, eine der größten Schwachstelle des original Designs, wurde massiv erhöht. Zum wiederholten Mal wurde darüber hinaus die Speicherkompression optimiert.

Mit der ersten Grafikkarte der neuen Generation, der Radeon RX 480, war es allerdings unmöglich herauszufinden, wie groß der Vorteil allein aus diesen Veränderungen an der Architektur ausfällt. Mit Einführung der Radeon RX 470 sind dieser Vergleich und weitere Tests jetzt möglich.

GCN 1, 3 und 4 im Vergleich

Die Radeon RX 470 bietet dieselbe Einheitenkonfiguration wie Radeon R9 280X und Radeon R9 380X und ermöglicht damit einen direkten Vergleich zwischen der Polaris- und der Tahiti- respektive der Tonga-GPU, die der ersten (unter anderem Tahiti, Pitcairn und Cape Verde) beziehungsweise dritten (Tonga und Fiji) Generation GCN entsprechen. Leider gibt es keine passende GPU der zweiten Generation (Bonaire und Hawaii).

Ein Patt beim Takt bei 1.040 MHz

Nur die Taktraten gilt es bei allen drei Grafikkarten auf ein Niveau anzupassen. Am Ende arbeiten die Rechenkerne für die Testreihen bei allen Modellen mit 1.040 MHz. Demzufolge wurden die Radeon R9 280X und die Radeon R9 380X leicht übertaktet, während die Radeon RX 470 untertaktet wurde.

Die Radeon R9 280X ist ein Sonderfall beim Speicher

Beim Speicher ist es etwas komplizierter. Denn sowohl die Radeon RX 470 als auch die Radeon R9 380X haben ein 256 Bit breites Speicherinterface. Bei beiden Grafikkarten wird der Speicher mit identischen 3.300 MHz angesteuert. Die Tahiti-GPU auf der Radeon R9 280X hat dagegen ein 384 Bit breites Speicherinterface. Dadurch fällt unter anderem der Speicherausbau mit 3.072 MB gegen 4.096 MB auf den zwei anderen Grafikkarten unterschiedlich aus. Und darüber hinaus muss der Speichertakt auf 2.305 MHz gesenkt werden, um eine fast identische Speicherbandbreite zu erzeugen. Die genauen Details zu den Modifizierungen finden sich in folgender Tabelle.

	Radeon R9 280X	Radeon R9 380X	Radeon RX 470
GPU (GCN-Generation)	Tahiti GCN Gen 1	Tonga GCN Gen 3	Polaris 10 GCN Gen 4
Shadereinheiten	2.048	2.048	2.048
GPU-Takt	1.040 MHz	1.040 MHz	1.040 MHz
Theoretische Rechenleistung	4.260 GFLOPS	4.260 GFLOPS	4.260 GFLOPS
Speichergröße	3.072 MB	4.096 MB	4.096 MB
Speicherinterface	384 Bit	256 Bit	256 Bit
Speichertakt	2.305 MHz	3.300 MHz	3.300 MHz
Speicherbandbreite	221.280 MB/s	211.200 MB/s	211.200 MB/s

Skalierung auf Polaris – RX 480 gegen RX 470

Der Vergleich der beiden Polaris-Grafikkarten RX 480 und RX 470 mit identischen Taktraten hat darüber hinaus das Ziel heraus zu finden, ob AMD es geschafft hat, die Auslastung der zur Verfügung stehenden Einheiten zu verbessern. Dies war eine Schwachstelle der vorherigen Grafikkarten. Der Vergleich Radeon R9 380 gegen Radeon R9 380X (1.792 Shader gegen 2.048 Shader) ließ den Flaschenhals bereits wiederholt zu Tage treten, die Radeon R9 Fury X (4.096 Shader) bremste er zum Teil extrem: Vor allem in niedrigen Auflösungen konnte sich diese kaum von der Radeon R9 390X (2.816 Shader) absetzen.

Bei einem identisch eingestellten Takt von 1.150 MHz stellt sich bei Polaris mit Radeon RX 470 und RX 480 jetzt die Frage, wie viel Mehrleistung von den theoretisch möglichen 12,5 Prozent in dieser Generation ankommt.

Die Sapphire RX 470 Nitro+ 8GB eignet sich perfekt für den Test

Dabei wird ein Referenzdesign der Radeon RX 480 mit acht Gigabyte Speicher gegen die Sapphire Radeon RX 470 Nitro+ gestellt. Letztere hat ebenfalls acht Gigabyte Speicher und taktet diesen zudem mit 4.000 MHz deutlich höher als die meisten anderen RX-470-Modelle, die mit 3.300 MHz arbeiten. Der Takt liegt ohne Eingriff bereits auf demselben Niveau wie der der Radeon RX 480.

	Radeon RX 470	Radeon RX 480
GPU (GCN-Generation)	Polaris 10 GCN Gen 4	Polaris 10 GCN Gen 4
Shadereinheiten	2.048	2.304
GPU-Takt	1.150 MHz	1.150 MHz
Theoretische Rechenleistung	4.710 GFLOPS	5.300 GFLOPS
Prozentuale Performance	100 Prozent	112,5 Prozent
Speichergröße	8.192 MB	8.192 MB
Speicherinterface	256 Bit	256 Bit
Speichertakt	4.000 MHz	4.000 MHz
Speicherbandbreite	256.000 MB/s	256.000 MB/s