AMD Radeon HD 7870: l'imprevedibile Pitcairn

Sei schede video in quattro mesi, è questo il ruolino di marcia di AMD che prima del debutto della GeForce GTX 680 di nVidia è riuscita a piazzare sul mercato una line-up completa di soluzioni discrete della famiglia Radeon HD 7000 appartenenti alla nuova generazione Southern Islands. All'appello adesso manca solo la proposta dual-GPU nome in codice "New Zealand" destinata alla fascia ultra-enthusiast, il cui debutto è atteso durante questo trimestre.

Con un rapporto di Sei-A-Uno la casa di Sunnyvale ha deciso per il momento di giocare una partita d'attesa nelle fasce di mercato sottostanti, aspettando l'uscita di un altro paio di schede della rivale prima di prendere eventuali contromosse sul riposizionamento dei prezzi.

La Radeon HD 7870 che analizzeremo in questa recensione ha il compito, insieme alla Radeon HD 7850, di rappresentare la nuova fascia performance e colmare il divario tra il segmento mainstream della serie HD 7700 e quello high-end della serie HD 7900. Per farlo AMD si affida al chip nome in codice Pitcairn, sviluppato sempre con tecnologia a 28nm di TSMC ma frutto di un processo più "affinato" rispetto alle prime GPU Tahiti e per questo accreditato di un rapporto prestazioni-consumi ancora più interessante.

Chi si aspettava prezzi in linea con la precedente generazione HD 6800 (199 e 249 Dollari) rimarrà deluso. Ancora una volta AMD ha rimescolato le carte in tavola praticando un prezzo ispirato questa volta più alla serie HD 5800 di due generazioni fa. Occorrono 349 Dollari per portare a casa una Radeon HD 7870 e 299 Dollari per la sorella minore: Radeon HD 7850. Si tratta di cifre non particolarmente competitive considerato lo standard da fascia performance creato lo scorso anno dai due principali competitor, ma la casa di Sunnyvale le giustifica con la resa ancora non ottimale di TSMC, con l'implementazione di una nuova architettura decisamente più performante e con il parco di tecnologie e feature comune a quello della fascia superiore HD7900.

 

Dal punto di vista struttura Pitcairn XT ripropone le novità architetturali di Tahiti ma in versione "compressa". Ritroviamo il design delle ALU di tipo GCN (Graphic Core Next) ed il doppio motore geometrico (Dual-Geometry Engines). L'integrazione di 1280 SPs e 80 TMUs, rispetto ai 2048/128 di Tahiti, e la semplificazione del memory controller a 256-bit al posto di quello da 384-bit ha permesso di ridurre il numero di transistor del 35% (2,8 vs. 4,3 Miliardi) e di contenere le dimensioni del die in appena 212 millimetri quadrati.

Grazie al front-end con due Tessellator di nona generazione AMD promette prestazioni superiori a Cayman in hard-tessellation e sfida direttamente la GeForce GTX 570 e di nVidia.

Le frequenze di clock impostate sulla Radeon HD 7870 sono di 1000MHz per la GPU Pitcairn XT (da qui il suffisso "GHz Edition") e 4800MHz (effettivi) per 2GB di memoria video GDDR5. AMD dichiara un consumo tipico in-game di circa 175W monitorato dal sistema PowerTune e, grazie all'implementazione della tecnologia ZeroCore Power, promette di ridurre il consumo durante le fasi di idle prolungato ad appena 3W.

La Radeon HD 7870 supporta la nuova versione del Morphological Antialiasing (MLAA 2.0) e sfrutta i miglioramenti al Supersampling Anti-Aliasing (SSAA) introdotti con la release 12.3 dei driver Catalyst.

 Al pari della serie HD 7900 e HD 7700 è stata confermata la compatibilità con la tecnologià multi-monitor AMD Eyefinity 2.0.

 

Con una lunghezza di 25,2 centimetri la Radeon HD 7870 è più corta di due centimetri e mezzo rispetto alla Radeon HD 7970 e alla HD 7950 "Premium PCB". Altezza e ingombro laterale risultano invece invariati, pari rispettivamente a 10 e 3,8 centimetri (2 slot).

Lateralmente troviamo i due connettori di alimentazione PCIe a 6-pin in grado di fornire 150W da specifica PCI-SIG (75+75W): questi, sommati ai 75W dello slot PCIe x16, alzano il "power draw massimo" a 225W. E' presente un singolo connettore CrossFire perchè la Radeon HD 7870 supporta al massimo la tecnologia CrossfireX a due schede. Rispetto alla serie HD 7900 scompare anche lo switch per il doppio BIOS.

L'output video rispetta la configurazione della nuova generazione di GPU AMD: un connettore DVI, uno HDMI 1.4 e due mini-DisplayPort (visibili sul lato sinistro) per supportare la tecnologia Eyefinity 2.0

La sezione di alimentazione è a 5+1+1 fasi (GPU+Mem+PLL) con quella dedicata al chip Pitcairn XT spostata in avanti in "stile HD 6870" per risparmiare spazio. L'integrato incaricato di pilotare la tensione di alimentazione è il noto CHL82256 di CHil con supporto al monitoring e alla regolazione via software. Gli 8 chip di memoria video GDDR5 con package FCBGA sono marchiati Hynix serie H5GQ2H24MFR-T2C, certificati per operare stabilmente fino alla frequenza di 5GHz effettivi (4 x 1250MHz).

La scheda inviataci da AMD utilizza uno dei primi Engineering Sample di Pitcairn XT prodotti nella cinquantaduesima settimana del 2011 e "revisionati" da Amkor Technology.

Il sistema di raffreddamento prevede una copertura/convogliatore in plastica che indirizza verso l'esterno del case l'aria soffiata dalla ventola radiale da 70mm. I chip di memoria video ed i MOSFET della sezione VRM sono raffreddati da una placca metallica mentre sulla GPU è presente un classico dissipatore di calore composto da tre heatpipe in rame (due dal diametro di 6mm ed una centrale da 8mm) e da sottili alette in alluminio.

 

Nella tabella seguente abbiamo riportato le caratteristiche tecniche delle schede grafiche in esame a confronto con quelle di altri modelli concorrenti.

 Specifiche rilevate da GPU-Z:

 

(AMD Radeon HD 7870)

Nella tabella seguente abbiamo indicato le frequenze di clock di GPU e memorie video ed i voltaggi di alimentazione GPU in modalità Desktop 2D e Load 3D.

Frequenze e tensioni (AMD Radeon HD 7870)
	Freq. GPU (MHz)	Freq. Memorie (MHz)	Voltaggio GPU (V)
Desktop 2D	300	600	0,820
Load 3D	1000	4800	1,176

 

I test sulle schede grafiche sono eseguiti applicando scrupolosamente sempre le stesse condizioni di prova al fine di garantire una perfetta comparabilità degli stessi e la ripetibilità, quale requisito essenziale di qualunque test. Nella pratica scegliamo le sequenze che meglio si adattano alle nostre condizioni di prova, preferendo i titoli che contengono al loro interno un sistema di benchmark grazie al quale è facile escludere eventuali errori umani nelle misurazioni.

I test sono ripetuti per tre volte e nel momento in cui la varianza fra un risultato e l'altro dovesse risultare troppo elevata, il test viene ulteriormente ripetuto fino a scartare le cause che hanno determinato il risultato non conforme. Il sistema utilizzato include solo i componenti strettamente necessari mentre il sistema operativo è installato di fresco ed i software sono limitati ai giochi utilizzati per le prove con i rispettivi tool di benchmark.

La configurazione di prova include i seguenti componenti:

Sistema di prova
Scheda madre	Intel DX79 LGA 2011
Processore	Intel Core i7-3960X @4.2GHz
Memorie	8GB DDR3 @1600MHz
Hard disk	Hitachi 500GB SATA2
Alimentatore	Enermax MaxRevo 1350W
Sistema operativo	Windows 7 Ultimate 64-bit

 Il sistema installato e pronto per i test:

I driver utilizzati sono i Catalyst versione 8.95.5 (12.3 Beta).

Il confronto con le altre schede è stato effettuato mediante la nostra suite di test (benchmark sintetici e giochi) alle risoluzioni di 1920x1080 e 2048x1536, con e senza filtro Antialiasing.

3DMark11

Benchmark sintetico sviluppato da Futuremark per testare le potenzialità di rendering 3D delle moderne GPU di AMD e nVidia compatibili con le DirectX11. Il test supporta l´illuminazione volumetrica, la tessellation, la profondità di campo e gli effetti di post processing, oltre alla simulazione della fisica. 

Performance Preset

Extreme Preset

In entrambi i preset del 3DMark 11 la Radeon HD 7870 è molto vicina alla GTX 580. La frequenza di 1GHz della GPU aiuta soprattutto nella modalità Performance a distanziare di un buon margine la HD 6970.

Unigine Heaven 2.5

Versione 2.5 del benchmark 3D "Heaven" basato sull´omonimo motore grafico proprietario Unigine  in grado di sfruttare le API  DirectX 11. Nelle nostre prove abbiamo cercato di evidenziare le differenze prestazionali con i seguenti settaggi della Tessellation: Disabled, Normal ed Extreme.

Tessellation: Disabled

Tessellation: Normal

Tessellation: Extreme

Solo applicando una tessellation di tipo extreme la scheda riesce a distanziare nettamente la HD 6970. Il questo caso i nuovi Tessellator fanno la differenza.

Alien vs. Predator

Alien vs. Predator: la versione originale progettata per console Atari subisce una profonda rivisitazione per essere adattata a sistemi DirectX 11, API delle quali sfrutta in particolare effetti SSAO (Screen Space Ambient Occlusion), di ombre dinamiche e di smooting delle curve dell´alieno.

1920x1080

2048x1536

In AvP la HD 7870 è più veloce della HD 6970 quando non si usa il filtro AntiAliasing, ma risulta più lenta una volta abilitato quest'ultimo al massimo del campionamento.

 

Battlefield 3

FPS bellico basato sull'engine Frostbite 2.0 di DICE. Il motore grafico è completamente compatibile con le DirectX 11 e gestisce in tempo reale: radiosity,  rendering differito, sistema di collisioni Destruction 3.0 e animazioni ANT. Battlefield 3 mostra  tutto quello che un sistema hardware moderno è in grado di fare grazie ad una qualità delle scene davvero impareggiabile. Per le nostre prove abbiamo utilizzato una sequenza fissa ed il tool di registrazione del framerate FRAPS. 

1920x1080

2048x1536

Con il solo filtro FXAA la HD 7870 è davanti alla GTX 580 ma una volta abilitato l'MSAA la scheda cede la posizione. 

Dirt3

Gioco di guida arcade di tipo off-road e rally costruito intorno all'ultima versione del motore grafico EGO Engine di Codemasters arricchita con effetti DirectX 11.

1920x1080

2048x1536

Più veloce addirittura della HD 7950 a 1080p senza filtro AA, anche se di pochissimo.  Da notare l'ottimo comportamento della GTX 580 in questo titolo che sulla carta dovrebbe favorire le soluzioni AMD  (in realtà non è così perchè AMD stessa ha ammesso che esiste un problema driver nelle gestione del DGE presente sulle HD7900/7800/6900-series).

Just Cause 2 

Action in terza persona con elementi da gioco di guida di tipo free roaming sviluppato da Avalanche Studios e pubblicato da Eidos Interactive.  Basata sull' Avalanche Engine 2.0 il gioco sfrutta il rendering DirectX 10. 

1920x1080

2048x1536

 

 

Anche in Just Cause 2 la HD 7870 ha "difficoltà" solo quando si utilizzano filtri AA.

Lost Planet 2

Avventura d´azione sci-fi di CAPCOM disponibile in versione DirectX 9 e DirectX 11 nella quale vengono pesantemente sfruttati effetti di tesselation.

1920x1080

2048x1536

 In questo test la posizione tra la GTX 580 e la 6970 è mantenuta in entrambe le risoluzioni, con e senza AA.

Mafia 2

Sviluppato da 2K Czech utilizza il motore grafico The Illusion Engine. Le nostre prove sono baste sul sistema di benchmark integrato.

1920x1080

2048x1536 

 

Contrariamente ai precedenti casi, in Mafia 2 la HD 7870 passa d'avanti alla GTX 580 solo alla massima risoluzione e con l'AA attivato!

Metro 2033

Sparatutto in prima persona con ambientazione post-apocalittica sviluppato da 4A Games  e pubblicato da THQ. Il gioco supporta appieno tutte le feature DirectX 11, come tessellation e DirectCompute, e per questo richiede molte risorse hardware.

1920x1080

 

 

2048x1536

 

 

Alla massima risoluzione e con l'AA attivato la scheda cede il passo alla GTX 580 e alle HD 6970.

Shogun 2

Strategico in tempo reale sviluppato da The Creative Assembly e pubblicato da SEGA. Il motore grafico è stato aggiornato con la patch 2.0 alle DirectX 11 ed offre effetti avanzati di tesseletion, anti-aliasing ed ombre dinamiche.

1920x1080

2048x1536

 

 

Pronostico rispettato: scheda velocissima senza filtro AA ma più lenta della GTX 580 una volta abilitato l'AA a 4x.

The Witcher 2

Gioco di ruolo di CD Projekt che sfrutta il motore proprietario Red Engine. Nonostante il supporto limitato alle DirectX 9 è uno dei titoli con la migliore grafica in circolazione, merito soprattutto dell'elevatissimo dettaglio poligonale e della massiccia presenza di effetti di post-processing. 

1920x1080

2048x1536

Con questo particolare gioco abbiamo deciso di effettuare una prova separata attivando l'uber sampling alla massima risoluzione. Si tratta di un'autentica opzione performance-killer in grado di mettere in ginocchio qualsiasi sistema a singola-GPU.

2048x1536 (UberSampling: Attivato)

 

Comportamente "anomalo" in The Whitcher 2. Con l'Ubersampling attivo la scheda si piazza d'avanti alla GTX 580 mentre senza nessun filtro è addirittura più lenta delle HD 6970.

Temperature e consumi

Le temperature della GPU sono state rilevate tramite il tool GPU-Z cercando di far rimanere quelle ambientali costantemente sui 21°C.

 

La temperatura più alta in full-load nella nostra tabella non deve stupire più di tanto: stiamo confrontando una scheda reference con soluzioni custom munite di dissipatore a doppia ventola.

Consumi
I consumi si riferiscono all'intero sistema.

 

Il grafico dei consumi sotto stress non lascia ombra di dubbio: la Radeon HD 7870 è la migliore in quanto a rapporto consumi-prestazioni tra tutte le soluzioni provate nel nostro laboratorio!

Come al solito per la prova di overclock di siamo affidati al tool Afterburner che consente di  aumentare  la tensione di alimentazione della Radeon HD 7870 e di monitorare in tempo reale i principali paramentri di funzionamento.

Ottima la frequenza di 1310MHz raggiunta dal core Pitcairn XT una volta impostato un valore di vGPU pari a 1.3v. Meno soddisfacente l'overclock sulle memorie video, quelle del nostro sample si sono fermate ad "appena" 5040MHz.

Di seguito il guadagno prestazionale ottenuto con l'overclock a 1310/5040 MHz nel 3DMark 11 ed in Battlefield 3:

 "Imprevedibile Pitcairn" è il titolo un po' provocatorio che abbiamo dato a questa recensione perchè con alcuni giochi il comportamento della Radeon HD 7870 è di difficile interpretazione.

Mediamente la scheda si posiziona in mezzo tra la GTX 580 e la HD 6970, ma ci sono casi in cui risulta più veloce della prima e altri in cui è addirittura più lenta della seconda. L'elevata frequenza di clock della GPU consente spesso di raggiungere le prestazioni dell'ormai ex-top di gamma nVidia quando non si utilizzano filtri di AntiAlising, ma il ridotto numero di shader e la scarsa banda passante delle memorie video frenano la scheda alle alte risoluzioni una volta attivato proprio l'AA.

Questa considerazione tuttavia non mina la bontà di una GPU che sicuramente è la migliore tra tutte quelle della famiglia HD 7000 viste fino a questo momento.

Pitcairn è veloce, piccolo, si overcloccca bene e consuma decisamente poco in relazione alle performance che offre. A nostro avviso per un videogiocare che non va oltre la risoluzione di 1920x1080 e che è disposto a scendere a qualche compromesso con l'attivazione dei filtri sui titoli più impegnativi la Radeon HD 7870 rappresenta la scelta ideale. 

(AMD Radeon HD 7870 insieme alla "mitica"  Radeon HD 4870)

Forse in questo momento l'unica vera nota negativa è quella del prezzo: 349 Dollari (da noi la scheda si trova tra i 325 ed i 349 Euro) non sono pochi per una soluzione che rientra nella fascia performance, considerando anche che dopo il lancio della GTX 680 nVidia ha abbassato il prezzo della GTX 580 e della diretta rivale della HD 7870: la GeForce GTX 570. Anche la Radeon HD 6970, ormai quasi introvabile, è ancora competitiva ma in questo caso il parco driver è tutto a favore della HD 7870 con le future release dei Catalyst. 

Come detto all'inizio, per una probabile rivisitazione sul fronte prezzi da parte di AMD di tutta la gamma HD 7000 dobbiamo attendere il lancio delle  proposte di fascia mainstream e performance della serie GTX 600 di nVidia, visto che in questo momento la casa di Santa Clara ha presentato soltanto il modello destinato al segmento high-end (a proposito vi segnaliamo che la GTX 680 sarà oggetto della nostra prossima recensione qui sulle pagine di Bits and Chips).