AMD Radeon RX Vega 64 und Vega RX 56 im Test: Heiße Vega? (2024)

Am 14. August debütierten mehrere Oberklasse-Grafikkarten aus dem Hause AMD: Die Radeon RX Vega 64 Liquid, die Radeon RX Vega 64 Air und die Radeon RX Vega 56. Letztere ist ausschließlich als luftgekühlte Variante erhältlich und als einziges Vega-Modell chipseitig abgespeckt. Diese Grafikkarten sind AMDs lange erwartete Antwort auf die Geforce GTX 1080 und Geforce GTX 1070 - wer auf einen Herausforderer der GTX 1080 Ti und Titan X(p) gehofft hatte, wird enttäuscht.

Die RX-Vega-Grafikkarten ergänzen AMDs Portfolio am oberen Ende, eine jede ist schneller und entsprechend teurer als die RX-500-Modelle mit Polaris-Architektur. Vega-Beschleuniger mit dem gleichnamigen Grafikchip sollen die beste Wahl zum Einsatz eines Freesync-Displays darstellen. Zwei "Veganer" müssen sich zum Launch bei der PC Games Hardware beweisen: die RX Vega 56 und die RX Vega 64 Air in der Limited Edition. Letztere trägt im Gegensatz zur normalen Variante eine silberne Kühlerabdeckung. Bedauerlicherweise ist die Limited-Edition nicht einzeln zu haben, sondern nur im Rahmen eines der "Radeon-Packs", welche AMD zum Vega-Launch anbietet. Der Kühler unterhalb der Haube ist identisch, Käufer der schwarzen RX Vega 64 müssen keine Leistungseinbußen befürchten.

Ein Hinweis zum Testzeitraum, bevor wir starten: Zeit ist ein Luxus, welcher uns für die neuen Grafikprodukte aus dem Hause AMD nicht zuteil wurde. Aus diesem Grund präsentieren wir Ihnen zum Verkaufsstart am heutigen Tag nicht alle Spezialmessungen, welche wir vorgesehen haben, sondern zunächst die Basisbetrachtungen. Das Muster der Radeon RX Vega 64 erreichte uns am Mittwochmorgen (09.08.) gegen 11:30 Uhr, die Radeon RX Vega 56 erst am Donnerstagabend (10.08.) gegen 19 Uhr. Wir bitten zu entschuldigen, dass die Zeit trotz reichlich Vorarbeit sowie Nacht- und Wochenendschichten nicht genügte, um alle Aspekte der neuen Radeon-Grafikkarten zu beleuchten. Wir liefern die fehlenden Elemente sukzessive nach.

Radeon RX Vega im Test: Spezifikationen

Nachdem die Radeon Vega Frontier Edition (Test) einen Vorgeschmack auf AMDs neue GPU-Architektur lieferte, ist mit den Produkten der "Radeon RX Vega"-Reihe das volle Programm verfügbar. "RX" steht seit der Polaris-Generation für die Spielermodelle. Vega entspricht der fünften Iteration des Graphics Core Next und stellt laut AMD die größte Architekturumstellung seit Tahiti/GCN 1.0 von Anfang 2012 dar. GCN Gen 5 alias GCN 1.4 führt neue Funktionen ins Feld, um die Schlagkraft pro Transistor/Fläche zu erhöhen und die Taktbarkeit signifikant zu verbessern. Ebenfalls neu ist Vegas Fähigkeit, FP16 und INT8 in doppelter beziehungsweise vierfacher Rate berechnen zu können, was vor allem Spiele-Entwicklern und in der KI-Programmierung neue Möglichkeiten durch neue Leistungsdimensionen eröffnet und von AMD als "Rapid Packed Math" vermarktet wird.

Der 486 Quadratmillimeter, so die inzwischen offizielle AMD-Angabe, große Vega 10 ist das erste marktreife GCN-5-Produkt. Er wird im FinFET-Verfahren 14LPP gefertigt und beherbergt im Vollausbau 4.096 Shader-ALUs, 256 Textureinheiten sowie 64 Raster-Endstufen. Damit bietet der Chip genauso viele Rechenwerke wie Fiji, lässt sich dank der Architekturveränderung und neuen 14-nm-Fertigung jedoch wesentlich höher takten: Mit einem Maximalboost jenseits von 1.600 MHz zieht AMD zwar nicht ganz mit Nvidias Pascal gleich, überbietet den eigenen High-End-Vorgänger jedoch um mehr als 50 Prozent.

Quelle: AMDVega 10: GPU Block-DiagrammBeim Speicher macht AMD hingegen einen Schritt nach vorn und einen zurück: Vega 10 kommuniziert über "nur" 2.048 Datenbahnen mit zwei HBM-Stapeln, bei Fiji waren's noch jeweils doppelt so viele. Auch hier setzt Vega auf Takt, anstelle gemächlicher 500 MHz arbeitet der Neuling mit 945 MHz und erreicht damit bei geringerer Verdrahtungskomplexität beinahe die Transferrate seines Vorgängers. Ursprünglich war für HBM gen 2 ein rundes Gigahertz avisiert, was 2 Gigatransfers pro Sekunde (GT/s) entspricht, final setzt Vega derzeit bestenfalls auf 1,89 GT/s. Über die Ursache herrscht Unklarheit, wobei die schwache Ausbeute der noch jungen HBM-gen2-Produktion als die wahrscheinlichste aber dennoch spekulative Erklärung herhalten muss - ein tieferes Taktziel erlaubt es, auch weniger potente, aber funktionsfähige Speicherchips zu installieren. Auch Nvidias GP100 sowie GV100, die ebenfalls auf diesen Speicherstandard setzen, reizen dessen Taktpotenzial nicht voll aus.

HBM2 ist zwar flächenmäßig größer als sein Vorgänger, lässt sich jedoch wesentlich besser stapeln. Das ermöglicht einzelne Stacks mit je bis zu 8 GiByte Kapazität ("8-Hi"), wohingegen HBM gen1 auf je 1 GiByte limitiert war - der wohl größte Schwachpunkt der Fiji-Grafikkarten. Speichermangel ist bei HBM gen2 kein Thema, im Rahmen der Spezifikation und technischen Möglichkeiten sind Grafikkarten mit bis zu 32 GiByte (vier 8-Hi-Stacks an 4.096 Bit) möglich. Alle bisherigen Modelle der RX-Reihe bieten zwei Stapel à 4 GiByte, ergo 8 GiByte Gesamtkapazität auf - nur die bereits zuvor gestartete Frontier Edition protzt mit satten 16 GiByte.

Vega 64 Liquid und Vega 64 Air: Unterschiede

Zum Start am 14. August wird es nur die Radeon RX Vega 64 geben, dafür jedoch in drei verschiedenen Versionen: als Liquid Cooled Edition, als Limited Edition und als Black. Nur die Erstgenannte kann, wie die Vega Frontier Edition Liquid, auf eine All-in-One-Flüssigkühlung zurückgreifen. Diese erlaubt es AMD, dem Modell die höchsten Einstellungen hinsichtlich Taktraten und Powerlimit auf dem Weg zu geben. So verfügt die Radeon RX Vega 64 LCE als einziges Modell über einen Maximalboost jenseits von 1.700 MHz; der mittlere Boost wird indessen mit 1.677 MHz angeben. Die Grafikkarte arbeitet mit einer Board Power von stattlichen 345 Watt, welche zwingend notwendig ist, um den GPU-Boost auch in fordernden Situationen über 1.600 MHz zu halten. Der starke Kühler sorgt dafür, dass die Abwärme dabei keinen Limitfaktor darstellt.

Die Radeon RX Vega 64 in den verfügbaren "Air"-Versionen hat genau dieses Problem: Mit einem konventionellen Luftkühler ist eine Abwärme von 345 Watt kaum zu bändigen. AMD spezifiziert die Vega 64 Air daher mit einer Board Power von 295 Watt - das ist für einen Luftkühler immer noch eine Herausforderung, aber machbar. Was Taktraten und Power-Budget angeht, sind die Vega 64 Limited und Black identisch, der mittlere Boost soll 1.546 MHz betragen. Die Unterschiede betreffen lediglich die Kühlerhaube: Die Ltd. punktet mit einem edlen Anlitz aus gebürstetem Aluminium, während die Black optisch an das Referenzdesign der Radeon RX 480 erinnert, aber mehr Metall auffährt.

Quelle: PC Games Hardware"Air"-Familie vereint: Radeon Vega Frontier Edition (blau), Radeon RX Vega 64 Limited Edition (silber) und Radeon RX Vega 56 (schwarz)Die Radeon RX Vega 56 hat es nicht nötig, mittels Wasserkühlung an die Grenze des Machbaren getaktet zu werden. Stattdessen mimt sie die kleine Schwester der RX Vega 64 Black: Basierend auf dem, so scheint es, gleichen Kühler, wird sie mit geringeren Frequenzen und einem deutlich gesenkten Powerlimit spezifiziert. Ihre Board Power beträgt moderate 210 Watt, der mittlere Boost laut AMD 1.471 MHz. Weiterhin muss sie auf acht ihrer 64 Compute Units verzichten, was zu 3.584 aktiven (von 4.096 physikalisch vorhandenen) Shader-ALUs führt. Außerdem arbeitet ihr HBM nur mit 800 anstelle von 945 MHz (1,6 statt 1,89 Gigatransfers pro Sekunde).

Die Anzahl der aktiven Compute Units erklärt AMDs Namensgebung. Wir schließen nicht aus, dass AMD sein Portfolio zu einem späteren Zeitpunkt mit einer 300-Euro-Lösung der Sorte "Radeon RX Vega 48" komplettiert, bei der stärker gestutzte Vega-10-GPUs gewinnbringend eingesetzt werden, anstatt sie aufgrund der Fertigungsdefekte in den Elektroschrott zu werfen. Die letzte AMD-Grafikkarte mit einem zur "LE"-Ausbaustufe degradierten High-End-Chip war die Radeon HD 7870 XT (Tahiti-GPU).

Das Powerlimit und die Kühlung haben großen Einfluss auf die Endleistung der Vega-Grafikkarten. Behalten Sie diese Information bei der Deutung unserer Benchmarks im Hinterkopf - auch, wenn Sie unsere Werte mit denen von Kollegen vergleichen, die die Vega 64 Liquid getestet haben. Letztere kann bei gleichem Powerbudget höhere Boosts aus ihrem Kern pressen, da ihre Bauteile kälter bleiben und somit die Leckströme eingedämmt werden. Die zusätzlichen 50 Watt gegenüber der Vega 64 Air (Black/Limited) führen dazu, dass die LCE unserer Einschätzung nach immer zwischen 1.600 und 1.700 MHz operiert, was deutlich mehr ist als bei unserer Vega 64 Limited, welche unter Volllast sowohl von ihrem Powerbudget als auch von der Kühlleistung ausgebremst wird. Noch härter trifft es die Vega 56, hier führt der harte Einschnitt beim Wattbudget direkt zu einem wackligeren Boost. Dazu gleich mehr.

Bemerkungen: *Anhand des typischen Boosts ** Von Grafikkarte zu Grafikkarte unterschiedlich, aber stets auf diesem Niveau

HBCC und die virtuelle 32-GiByte-Vega

Für alle, die angesichts des fortgeschrittenen Jahres 2017 und der Beschränkung auf 8 GiByte die Nase rümpfen, hat AMD eine Antwort: den High-Bandwidth Cache Controller, kurz HBCC. Diese neue Bezeichnung des GPU-eigenen Speicher-Controllers soll seine neuen Funktionen betonen. Erstens versteht er sich nun auf HBM zweiter Generation, das erwähnten wir bereits. Zweitens - und das ist der Clou - kann Vega 10 den Hauptspeicher als erweitertes Ablagefach nutzen. Diese Idee ist keineswegs neu, jeder Grafikchip kann über die PCI-Express-Schnittstelle Daten aus dem System-RAM anfordern, kopieren und im lokalen Grafikspeicher einlagern. Dies geschieht jedoch verhältnismäßig grob, es müssen stets große Speicherbereiche am Stück übertragen werden, was Zeit und somit Leistung kostet ("Stalls"). Derartige Datenbewegungen werden daher so gut es geht vermieden.
Quelle: AMDVega 10: HBCC vs. Non-HBCCVega 10 ist erstmals in der Lage, nur die tatsächlich benötigen Daten aus dem Hauptspeicher zu ziehen, sofern sie nicht im HBM vorliegen. Diese Segmente nennen sich Pages (Seiten) und sind wesentlich kleiner als die üblichen Speicherbereiche (Allokation). Damit das funktioniert, reserviert der Grafiktreiber einen Teil des Hauptspeichers als sogenanntes "HBCC Memory Segment", kurz HMS. Dessen Größe lässt sich relativ frei wählen - bei den PCGH vorliegenden Vega-Karten und unseren mit 32 GiByte RAM ausgestatteten Testsystemen bis zu 24 GiByte. Praktisch ist, dass das HMS als einheitlicher Pool erscheint (unified memory), Applikationen sehen folglich nicht 8 + X GiByte, sondern beispielsweise volle 32 GiByte. GPU und Treiber kümmern sich um die intelligente Verwaltung der Speicherressourcen, beispielsweise darum, dass häufig benötigte Daten im HBM verweilen und häufig verwendete Pakete aus dem RAM gezogen und danach lokal vorgehalten werden. Wir werden der Frage, ob eine Radeon RX Vega dadurch tatsächliche Vorteile gegenüber einer GTX 1080/1070 oder gar GTX 1080 Ti hat, später nachgehen.

Auch was die DirectX-12-Kompatibilität angeht, ist Vega 10 fortschrittlich: Der Chip unterstützt das Feature-Level 12_1 und überbietet bei den optionalen Einzeldisziplinen Nvidias Pascal-Riege. Damit bietet Vega 10 neben Intels Prozessorgrafik von Skylake und Kaby Lake Entwicklern den größtmöglichen Funktionsumfang. Weitere Informationen zu GCN 1.5/Vega finden Sie in diesem Artikel:

Vega: Mehr Netto vom Butto dank DSBR

Neben erhöhter Brutto-Leistung soll Vega aber auch mehr Netto bieten. Erreicht wird dies, so AMD, unter anderem durch den Draw Stream Binning Rasterizer, welchen wir künftig mit DSBR abkürzen wollen. Dahinter steckt eine Fähigkeit, welche Nvidia beim Wechsel von Kepler auf Maxwell ebenfalls implementierte, darüber jedoch kein Wort verlor - obwohl man sich einig ist, dass dieses Feature zumindest für einen Teil des Effizienzzuwachses verantwortlich zeichnet.

Kurz zum Hintergrund: Da die beste Arbeit die ist, die man komplett vermeiden kann, arbeiten Grafikchips mit einem Tiefenpuffer und vorgezogenen Tests verdeckter Objekte. Liegt beispielsweise eine Kiste hinter einem Haus, braucht diese nicht gezeichnet werden (ZCull), ebensowenig natürlich die Rückseite des Hauses (Backside Culling) oder Dinge, die (seitlich) außerhalb des Blickfeldes liegen (Frustum Culling). Diese beiden Techniken sind schon ziemlich alt und über die Jahre immer weiter verbessert worden. Doch je früher die Arbeit gespart werden kann, desto besser. Darum wird inwzischen auch Geometrie vorab verworfen, die nicht Teil des gerenderten Bildes ist. Doch um final entscheiden zu können, welche Bestandteile einer Szene sichtbar sind, muss diese (tiefen-) vollständig aufgebaut sein, denn nur so können die Z-Werte einzelner Objekte miteinander verglichen werden und der Grafikchip kann entscheiden, ob die oben genannte Kiste hinter dem Haus sichtbar ist. Das bedeutet, dass jeder Tiefenwert in einen Speicherbereich geschrieben werden muss - was wiederum viel Transferrate kosten kann.

Hier setzt nun der DSBR an: Er unterteilt das Bild in kleine Kacheln, welche in den Level-2-Cache passen, und prüft für jede dieser Kacheln die Sichtbarkeit der Objekte. Der große Vorteil: Dadurch, dass alle Sichtbarkeitsprüfungen im L2-Cache ablaufen wird sehr viel Transferrate zum Speicher und damit auch gleichzeitig Energie eingespart. Die Größe der einzelnen Tiles ist vom Treiber konfigurierbar wie auch der komplette Einsatz des DSBR von Anwendung zu Anwendung oder API zu API unterschiedlich voreingestellt sein kann. In diesem Kontext verwundert es nicht, dass AMD den L2-Cache gegenüber Fiji von 2 auf 4 MiByte verdoppelt hat.

Vegas Draw Stream Binning Rasterizer ist AMDs erste Implementierung des TBR-Prinzips, Fiji und Polaris bieten das Feature nicht. Folgende Architekturen werden das Prinzip aufgreifen und gewiss weiter verfeinern.

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