ARTIKEL/TESTS / Sapphire Radeon R9 290X Tri-X OC im Test

Die Radeon R9 290X und R9 290 Grafikchips bilden momentan AMDs Flaggschiffe im Single-GPU-Bereich und setzen auf die Hawaii-GPU. Das unterscheidet beide Varianten maßgeblich von anderen "Volcanic Islands"-Modellen wie der Radeon R7 260X, Radeon R9 270X und Radeon R9 280X, die allesamt auf bereits bekannte GPU-Technik setzen. Hawaii ist mit einer Die-Fläche von 438 mm² die bislang größte AMD-GPU und wird wie gewohnt von Partner TSMC in einem 28 nm Verfahren gefertigt. Auf satte 6,2 Milliarden Transistoren hat man wiederum die erstmals 2012 vorgestellte Graphics-Core-Next-Architektur (kurz GCN) abgebildet, die mittlerweile einige Verbesserungen erfahren hat. Mit GCN verabschiedete man sich vom langjährigen VLIW-Design mit mehr-dimensionalen Shader-Einheiten und setzt stattdessen auf ein Mix aus Skalar- und Vektor-Einheiten. Dadurch soll die Auslastung der Shader ingesamt gesteigert werden und die gesamte GPU noch effizienter arbeiten.

Die Sapphire Radeon R9 290X Tri-X OC mit eigenem Kühlsystem im Überblick.

Was bei Nvidia aktuell "Graphics Processing Cluster" heißt, nennt sich bei AMD fortan "Shader Engine" und beherbergt jeweils verschiedene Recheneinheiten. Jede Shader Engine (kurz SE) beinhaltet einen Geometry Processor (u.a. für Tesselation-Leistung entscheidend) und einen Rasterizer sowie bis zu vier Raster Back Ends, die wiederum aus vier ROPs bestehen. Außerdem sind die für die Rechenleistung maßgeblich verantwortlichen Compute Units (kurz CUs) Teil jeder SE und bestehen aus jeweils 64 ALUs (4x SIMD-16) sowie 4 TMUs. Des Weiteren wurden acht 64 Bit Speicher-Controller in den Chip integriert, so dass der verbaute GDDR5-Speicher über einen 512 Bit breiten Bus angesprochen werden kann.

Insgesamt vier SEs stehen auf einer Hawaii-GPU zur Verfügung und bestehen bei einer Radeon R9 290X aus jeweils 11 CUs, was in Summe 2.816 ALUs ergibt. Die R9 290 muss sich mit 10 CUs pro SE begnügen und kommt damit auf eine ALU-Gesamtanzahl von 2.560. Während die Anzahl der ROPs nicht über die Anzahl der CUs skaliert und mit 64 für beide R9-Varianten identisch ist, gilt dies nicht für die TMUs, die Teil der CUs sind. Die R9 290X darf sich über 176 TMUs freuen, während die R9 290 auf deren 160 zurückgreifen kann.

Neuigkeiten gibt es auch aus dem Bereich Taktung zu vermelden, denn den PowerTune-Modus hat man ebenso überarbeitet. Angelehnt an GPU Boost 2.0 von Nvidia, ist nun nicht mehr nur die Leistungsaufnahme entscheidend für die Chipfrequenz, sondern auch die GPU-Temperatur (max. 95°C) wird mit in Betracht gezogen. Außerdem gibt es bei Hawaii keinen Basistakt mehr, denn stattdessen wird immer der maximal mögliche Takt gefahren, der noch zu einer Einhaltung der Turbo-Richtlinien (Power- und Temperature-Target) führt. Die maximalen Lüfterdrehzahlen sind ebenfalls durch AMD vorgegeben und liegen bei einer R9 290 bei 47% im Standard-Modus. Im Falle der R9 290X gibt es die Möglichkeit per BIOS-Schalter zwischen "Quiet" und "Uber" umzuschalten, was gleichbedeutend mit 40 bzw. 55% Lüfterdrehzahl ist. Der Maximaltakt beträgt bei einer R9 290X 1.000 MHz, bei einer R9 290 immerhin noch 947 MHz. Daraus ergeben sich Rechenleistungen von 5.632 GFLOPS bzw. 4.849 GFLOPS. Sapphire hat bei der Radeon R9 290X Tri-X OC kurzerhand den Turbo-Takt ab Werk wieder auf 1.040 MHz erhöht.

Am Slot-Bracket zeigt sich die Karte anschlussfreudig.

Die Speicheranbindung wurde auf insgesamt acht einzelne Speichercontroller aufgeteilt, die jeweils ein 64 Bit breites Interface beinhalten. Damit ergibt sich in Summe ein 512 Bit Speicherinterface, das im Referenzdesign mit 4 GB GDDR5-Speicher bestückt wird. Sowohl R9 290X als auch R9 290 gehen hier mit identischen Taktraten von 2.500 MHz zuwerke. Den Speichertakt hat Sapphire bei der Tri-X OC Variante ebenso angepackt und auf effektiv 2.600 MHz festgelegt. Auch bei der Kühlung weicht man von der AMD-Referenz ab und verwendet einen massiven Kühlkörper mit Heat-Pipes, kombiniert mit drei Axial-Lüftern (85 mm), der auch das PCB um drei Zentimeter auf 30,5 cm anwachsen lässt. Der BIOS-Umschalter für ein zweites BIOS ist zwar auf der Karte vorhanden, bietet aber keine unterschiedlichen Lüfterprofile, sondern lediglich eine UEFI-Version. Zwei Slots muss man für die Installation der Karte im Gehäuse vorsehen, was dem Referenz-Design entspricht. Die typische Leistungsaufnahme gibt AMD mit 250 Watt an. Entsprechend wird die Karte zusätzlich über eine Kombination aus 6- und 8-Pin-PCIe-Anschlüssen versorgt.

Die Radeon R9 290X Tri-X OC von Sapphire in der Seitenansicht.

Das Arbeiten und Spielen mit mehreren Bildschirmen wird immer populärer und so bietet natürlich auch die neue Generation entsprechende Unterstützung per AMD Eyefinity. Mit zwei DVI-D- und einem HDMI- sowie einem DisplayPort-Ausgang ist eine Konfiguration mit mehreren Monitoren problemlos möglich. DirectX 11.2 wird von der Hawaii-GPU vollständig unterstützt. Das Setup von Multi-GPU-Systemen ist mit der R9-Serie nun noch einfacher geworden, denn die interne Kommunikation der Karten läuft nun vollständig über den PCIe-Bus, so dass keine zusätzliche CrossFire-Bridge mehr installiert werden muss. Folgend die technischen Eckdaten im Überblick.

Hersteller	AMD	AMD	Nvidia
Produktbezeichnung	Radeon R9 290X	Radeon R9 290	Nvidia GeForce GTX 780
Logo
Grafikchip	Hawaii	Hawaii	GK110
Fertigung	28 nm	28 nm	28 nm
Transistoren	ca. 6,2 Mrd.	ca. 6,2 Mrd.	ca. 7,1 Mrd.
Shader-Einheiten	2.816 (1D)	2.560 (1D)	2.304 (1D)
Basis-Frequenz	-	-	863 MHz
Boost-Frequenz	1.000 MHz	947 MHz	900 MHz
Rechenleistung (MAD)	5.632 GFLOPS	4.849 GFLOPS	3.977 GFLOPS (Basis) 4.147 GFLOPS (Boost)
ROPs	64	64	48
TMUs	176	160	192
Pixelfüllrate	64.000 MPixel/s	60.608 MPixel/s	41.424 MPixel/s 43.200 MPixel/s
Texelfüllrate	176.000 MTexel/s	151.520 MTexel/s	165.696 MTexel/s (Basis) 172.800 MTexel/s (Boost)
Speicher-Frequenz	2.500 MHz	2.500 MHz	3.004 MHz
Speicher-Interface	512 Bit	512 Bit	384 Bit
Speicher-Bandbreite	320.000 MB/s	320.000 MB/s	288.384 MB/s
Speicher-Volumen	4 GB GDDR5	4 GB GDDR5	3 GB GDDR5
DirectX (vollständig)	11.2	11.2	11.1
Multi-GPU	CrossFireX	CrossFireX	SLI
Stromsparmechanismus	√ (ZeroCore)	√ (ZeroCore)	√
Leistungsaufnahme typ.	250 Watt	250 Watt	-
Leistungsaufnahme max.	-	-	250 Watt

Die Rückseite der Sapphire Radeon R9X 290 Tri-X OC ist wenig spektakulär.

Autor: Stefan Boller, Patrick von Brunn