AMD Vega: efficienza di una GTX1080? Possibile!

L'articolo qui presentato è stato scritto da Federico Barutto, un nostro lettore, nonché appassionato informatico e studente presso la Facoltà di Ingegneria Meccanica dell'Università degli Studi di Padova. L'articolo è completamente suo, con una piccola aggiunta, ogni tanto, del sottoscritto, riconoscibile per la dicitura finale ndGM (Nota di Gian Maria). Buona lettura!

Il funzionamento delle GPU Vega è molto particolare anche a causa di una cattiva descrizione di un parametro fondamentale in WattMan. La “tensione delle HBM2”, infatti, non è la vera tensione di alimentazione delle HBM2 (nelle RX Vega 56 è fissa a 1.2V, nelle RX Vega 64 e nelle Vega Frontier Edition è 1.35V), ma è una specie di limite della fascia di tensione/frequenza della GPU.

Abbassando la tensione “delle HBM2” (Vbase per semplicità) a 850mV si apre la possibilità di undervoltare quasi a piacimento la GPU, riducendo pesantemente i consumi senza perdere troppo in prestazioni, nel caso la scheda sia raffreddata a liquido, o addirittura aumentandole se è ad aria (Come per le CPU Ryzen, il Turbo agisce in base sia al TDP sia alle temperature raggiunte, ndGM)

Mantenendo il power limit (PL) a 0%, qualsiasi tensione della GPU (Vcore per semplicità) superiore a 1130mV è inutile e non fa aumentare i consumi, in quanto si raggiungono i 220W (=~295W ai connettori) del PL (Questo lo noteremo limpidamente con i benchmark, ndGM). Le frequenze a carico stanno sui 1500MHz. Abbassando il Vcore a 950mV le frequenze calano a ~1530-1550MHz ma i consumi calano in maniera impressionante, scendendo a ~145W in rendering e a ~115-165W in gaming. Abbassando ulteriormente questo valore a 800mV (il minimo consentito da WattMan/OverdriveNTool) le frequenze calano a 1420 MHz ed i consumi scendono ancora, assestandosi sui ~125W nei rendering e sui ~85-145W in gaming.

C’è però un (non) problema: più si abbassa il Vcore, più è elevata la frequenza minima delle HBM per la quale Vcore e Vbase si applichino. Per esempio, con Vcore 950mV e Vbase 850mV questa frequenza è 965MHz, ma con Vcore 800 e Vbase 850 diventa 1000MHz …

Poco male, le Vega (così come la maggior parte delle Radeon moderne) amano la banda di memoria. Passare da 484GB/s (945MHz) a 563GB/s (1100MHz) aumenta le prestazioni senza aumentare i consumi. Basti pensare a questo: i frame renderizzati in FC5 passano da circa 4750 a 4900 (+3%) semplicemente overcloccando le HBM a 1100MHz, ed i punteggi in LuxMark salgono da circa 31000 a 33600 (+8.5%)!

Sono stati utilizzati LuxMark (2018), Assassin’s Creed Origins (2017), Batman: Arkham Knight (2015), Far Cry 5 (2018) ed infine GTA V (2015).Sono stati scelti questi giochi perché hanno tutti un benchmark in-game abbastanza realistico. Sono basati su 4 motori grafici diversi, AnvilNext 2.0 (Origins), Unreal Engine 3 (Batman), Dunia (Far Cry) e RAGE (GTA).

Ventole e pompa del PC sono sempre al 100%, Windows è impostato in modalità Prestazioni Elevate. Tutti i giochi/benchmark sono stati installati nell’SSD. Non c’è nessun antivirus in background. Tutti i giochi/benchmark sono aggiornati all’ultima versione.

Le impostazioni di WattMan sono le seguenti:

• GPU (GPU Stock Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo., HBM2 Stock Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.)
• GPU+HBM2 (GPU Stock Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo., HBM2 OC 1100MHz@850mV)
• UV945 (GPU 1630MHz@950mV, HBM2 1100MHz@850mV)
• UV800 (GPU 1630MHz@800mV, HBM2 1100MHz@850mV)

Il Power Limit rimane sempre a 0%.

Modalità di Test

• Sulla scheda sono stati installati solo i componenti necessari: CPU, memoria, scheda video e hard disk.
• Ogni test è stato ripetuto per almeno tre volte (Salvo diversamente specificato) e, se i risultati di qualche test si mostrano troppo lontani dalla media (Elevata varianza), il test stesso è stato di nuovo ripetuto, scartando il risultato non corretto.
• Alla fine di ogni sessione di prova l'hard disk è stato formattato.
• Per effettuare i Benchmark in Windows è stata selezionata la modalità Prestazioni Elevate per la CPU di AMD.
• I processori, a frequenza Default, hanno attive tutte le opzioni di risparmio energetico disponibili nel BIOS.

LuxMark. Non c’è tanto da dire. Essendo puramente OpenCL è (ovviamente) GPU-limited. L’aumento delle prestazioni con l’OC delle HBM2 è il maggiore in assoluto tra i software utilizzati. Risultati identici (riguardo ai consumi) sono stati ottenuti renderizzando un pezzo meccanico in SolidWorks con Radeon ProRender.

Assassin’s Creed Origins, come già si sapeva, mostra i segni dei disastri di 2 DRM assieme (Denuvo+VmProtect). Con il mio Ryzen è decisamente CPU-limited in alcune zone. Per questo i consumi sono i minori in assoluto, sia stock che UV. I problemi si notano in città, dove gli FPS calano a circa 45 con qualche picco verso i 25. L’overclock delle HBM migliora, seppur di poco, e non in città, le prestazioni.

Batman: Arkham Knight … sorpresa (positiva) ben più che inaspettata, conoscendo tutti i problemi che ha avuto. Che dire, è il gioco che gira meglio (ma è anche il più vecchio, al pari di GTA V). I consumi sono praticamente uguali a Far Cry 5. Le HBM, anche qui, aumentano le prestazioni, ma solo con gli FPS massimi.

Far Cry 5, c’era da aspettarselo, gira molto bene, con FPS sempre superiori a 60. È il gioco che fa consumare di più la scheda video, probabilmente perché è l’unico tra i giochi provati ad essere veramente ottimizzato per l’accoppiata Ryzen/Radeon. Le HBM overcloccate aumentano leggermente le prestazioni.

GTA V, invece, è stata la sorpresa negativa della tornata di test. I risultati sono stranamente bassissimi, probabilmente perché è CPU limited. Lo si capisce dai consumi, minori degli altri giochi. Probabilmente è il gioco che odia di più i Ryzen, e ciò è confermato anche da altri test visti online. Da notare che è stato maxato tutto il possibile, tranne l’FXAA (essendoci già il MSAA, non serve) e le ombre (avendo una Radeon ho scelto le ombre AMD CHS). Qui l’OC delle HBM ha effetti praticamente nulli (+1-2FPS).

Giocando poi, a tempo perso, a Forza Horizon 3 (tutto ad ultra in Full HD 60FPS VSync, tranne il motion blur che non mi piace) i consumi medi passano da circa 150W a circa 85W, confermando che l’undervolt migliora tantissimo l’efficienza.

Bisogna ammetterlo, i chip Vega in ambito gaming sono (almeno di serie) un mezzo disastro: non sono veloci come il top della concorrenza (tranne rarissime eccezioni), scaldano e consumano tanto. Ma, con un minimo di smanettamento in WattMan, si può farle consumare circa 100W in meno senza peggiorare le prestazioni.

Commento di Gian Maria: alla luce di quanto comprovato da Federico, e da quanto abbiamo potuto osservare sul web nei mesi scorsi, possiamo effettivamente affermare che AMD non è riuscita ad abbandonare la pessima, vecchia abitudine di limitare al massimo il binning delle GPU, cercando così di commercializzarne il più possibile. Se da un lato questo le permette di poter vendere le schede video ad un prezzo di listino più basso rispetto alla concorrenza (La selezione delle GPU è decisamente costosa!), dall'altro lato non fa che mettere in cattiva luce delle proposte potenzialmente eccellenti (Pensiamo a VEGA e Polaris) a causa di consumi spesso esagerati. Speriamo che con la prossima tornata di GPU, e con una divisione di R&D ora ben oliata (Grazie alle ottime vendite di Ryzen), AMD possa tornare a fare una concorrenza seria ad NVIDIA su tutte le fasce (Anche considerando che la febbre da Mining sta scemando molto velocemente!)

Lo staff di Bits And Chips ringrazia calorosamente Federico per aver scritto questo interessantissimo approfondimento!