AMD Radeon R9 290X / 290

In den Quartalen 3 und 4 des Jahres 2013 veröffentlichte AMD eine neue Grafikkarten-Generation mit komplett neuem Namensschema. Radeon R9 für den High-End- und Radeon R7 für den Einsteiger- bis Mittelklasse-Markt. Vor allem die beiden Flaggschiffe Radeon R9 290X und die kleinere Schwester Radeon R9 290 sind interessante Kaufoptionen, da diese Teil der neuen Grafikkarten-Generation "Volcanic Island" sind. Konkret bedeutet dies, dass AMD bei beiden Modellen die neueste Technik verbaut hat, was nicht bei allen Modellen der R9- bzw. R7-Serie der Fall ist. Sowohl die Radeon R9 290X als auch die Radeon R9 290 richten sich an den ambitionierten High-End-Gamer.

Die Radeon R9 290X liefert keine neuen Leistungsrekorde, wie man es normalerweise von AMD gewohnt ist. Trotzdem hat dieses Modell eingeschlagen wie eine Bombe, denn sie liegt mindestens gleichauf wie das aktuelle Nvidia Flaggschiff in Form der Geforce GTX Titan. Der Clou an der Sache: die Radeon R9 290X kostet fast die Hälfte und kann die Geforce GTX Titan sogar in einigen Bereichen schlagen. Kurz vor dem Jahreswechsel 2013/2014 stellt sich für den Käufer also die Frage, ob man ca. 850 Euro für die Geforce GTX Titan oder nur ca. 470 Euro für die nahezu gleich schnelle Radeon R9 290X über den Händlertresen reichen möchte. Wenn die Radeon R9 290 nicht eindeutig die Leistungskrone zurückerobern konnte, den Titel als Preis-Leistungssieger gewinnt sie allemal.

Wirft man einen Blick auf die aktuelle Marktsituation bei den Grafikkarten, fallen einem sofort die vielen neuen Radeon R9- und R7-Modelle ins Auge. Aber Vorsicht! AMD greift mal wieder in die Marketing-Trickkiste und verkauft viele Chips aus der alten „Southern Island“-Generation unter neuem Namen. So ist die R9 280X nahezu identisch zur Radeon HD 7970 GHz und kommt nicht in den Genuss der neuen Techniken. Folgende Tabelle zeigt, dass lediglich die hier angesprochenen Radeon R9 290X und Radeon R9 290 wirkliche Neuerungen sind. Alle anderen sind "Technik von Gestern".

	Neue Technik "Volcanic Islands"	Alte Technik "Southern Island"
High-End	Radeon R9 290X Radeon R9 290	Radeon R9 280X Radeon R9 270X
Mittelklasse	---	Radeon R9 270 Radeon R7 260X
Einsteiger	---	Radeon R7 250 Radeon R7 240

Wer vor dem Kauf einer neuen Grafikkarte steht und eine Radeon R9- oder R7-Grafikkarte in seinen Händen hält, sollte vorher einen Blick in die Grafikchiprangliste werfen. Dort wird bei den einzelnen Modellen darauf hingewiesen, wenn es sich um ein so genanntes Re-Branding handelt.

Referenzdesign

Technische Spezifikationen und Erneuerungen der Radeon R9 290 X (Hawaii)

AMD wechselt die Insel! Die interne Codebezeichnung des Grafikkerns lautete in der alten Radeon HD 7900 Serie noch Tahiti. Mit Einführung der Radeon R9 290X und Radeon R9 290 hört dieser nun auf den Namen Hawaii und bringt vor allem eines mit: noch komplexere Technik. AMD erhöhte die Anzahl der Transistoren von 4,3 auf stolze 6,2 Milliarden Transistoren. In Verbindung mit der 28nm (0,028µm) Bauweise wächst der gesamte Chip (bzw. DIE) von 352 auf 438 mm². Damit ist die Radeon R9 290(X) der komplexeste und größte Grafikkarten-Chip, den AMD jemals gebaut hat.

Radeon R9 290 mit Hawaii-Kern - so komplex wie noch nie

Wenn bei gleichem 28nm Herstellungsverfahren einfach mal die Anzahl der Transistoren um 50% erhöht wird, werden einerseits mehr Technik, andererseits aufgrund thermischer Probleme auch Einschränkungen erwartet. Letzteres findet man oftmals bei den Taktraten, die aufgrund einer steigenden Wärmeentwicklung gesenkt werden müssen. Beim Chiptakt darf Entwarnung gegeben werden, da AMD im Vergleich zur Radeon HD 7970 GHz Edition den Chiptakt unverändert bei 1000 MHz gelassen hat. Nur die kleinere Radeon R9 290 ohne X wird mit 947 MHz etwas niedriger getaktet. Ordentlich draufgepackt hat AMD bei den Rasterendstufen, die von 32 auf 64 Bit verdoppelt wurden. Auch die Texteinheiten wurden auf 160 (non-X-Version) bzw. 176 (290X) deutlich erhöht. Da Chiptakt, Anzahl der Rasterendstufen (ROP) und Textureinheiten (TMU) die theoretische Pixel- und Texelfüllrate ergeben, teilt sich das Feld wie folgt auf:

Theoretische Pixelfüllrate

Nvidia Geforce GTX Titan (48): 40.176 MPixel/s
Nvidia Geforce GTX 780 (48): 41.424 MPixel/s
Nvidia Geforce GTX 770 (32): 33.472 MPixel/s
Nvidia Geforce GTX 760 (32): 31.360 MPixel/s
AMD Radeon R9 290X (64): 64.000 MPixel/s
AMD Radeon R9 290 (64): 60.608 MPixel/s
AMD Radeon R9 270X (32): 32.000 MPixel/s
AMD Radeon HD 7970 (32): 32.000 MPixel/s
(In Klammern Anzahl der Rasterendstufen)

Theoretische Texelfüllrate

Nvidia Geforce GTX Titan (224): 187.488 MTexel/s
Nvidia Geforce GTX 780 (192): 165.696 MTexel/s
Nvidia Geforce GTX 770 (128): 133.888 MTexel/s
Nvidia Geforce GTX 760 (96): 94.080 MTexel/s
AMD Radeon R9 290X (176): 176.000 MTexel/s
AMD Radeon R9 290 (160): 151.520 MTexel/s
AMD Radeon R9 270X (80): 80.000 MTexel/s
AMD Radeon HD 7970 (128): 128.000 MTexel/s
(In Klammern Anzahl der Textureinheiten)

Gut zu erkennen ist, dass AMD bei beiden Leistungswerten deutlich zulegen konnte. Im Vergleich zum unmittelbaren Konkurrenten Geforce GTX Titan ist das Ergebnis zwiespältig. Einerseits hat die Radeon R9 290 deutlich höhere Pixelfüllraten, aber bei der wichtigeren Texelfüllrate liegt die Geforce GTX Titan aufgrund der höheren Anzahl der Textureinheiten (224) vorn.

In heutigen 3D-Spielen ist die Leistung der Shaderarchitektur von höherer Bedeutung. Hier liegen beide Radeon R9 290 Modelle vor der Geforce GTX Titan. AMD erreicht dies durch einen höheren Chiptakt (1000 bzw. 947 statt 837 MHz) und mehr Streamprozessoren (2816 statt 2688). Lediglich die kleine Schwester Radeon R9 290 muss mit weniger Streamprozessoren auskommen.

Theoretische Shaderleistung

Nvidia Geforce GTX Titan (2688): 4.500 GFlops
Nvidia Geforce GTX 780 (2304): 3.977 GFlops
Nvidia Geforce GTX 770 (1536): 3.213 GFlops
Nvidia Geforce GTX 760 (1152): 2.250 GFlops
AMD Radeon R9 290X (2816): 5.630 GFlops
AMD Radeon R9 290 (2560): 4.850 GFlops
AMD Radeon R9 270X (1280): 2.560 GFlops
AMD Radeon HD 7970 (2048): 4.300 GFlops
(In Klammern Anzahl der Streamprozessoren)

Genauso wichtig wie die Shaderleistung ist die Leistung des Grafikspeichers. Heutzutage spielt man in der Ultra 4k Auflösung, welches einer Auflösung von 3.840 x 2.160 entspricht. Dementsprechend viele Datenmengen müssen über die Datenautobahnen transportiert werden. Da AMD spielbare Frameraten unter Ultra 4k anpreist, wurde das Speicher-System ordentlich aufgemotzt. Erstmals seit der Radeon HD 2900 setzt man wieder auf ein 512 Bit breites Speicherinterface. Das ist zurzeit einzigartig im Grafikkarten-Markt, da alle High-End-Modelle ein maximal 384 Bit breites Speicherinterface besitzen. 

Zur Zeit einmalig auf dem Markt: 512 Bit Speicherinterface

Einen Nachteil hat das Ganze: AMD musste aus thermischen Gründen den Speichertakt von 6000 auf 5000 MHz reduzieren. Trotzdem konnte die Speicherbandbreite deutlich nach oben geschraubt werden:

Theoretische Speicherbandbreite

Nvidia Geforce GTX Titan (384 Bit): 288.000 MB/s
Nvidia Geforce GTX 780 (384 Bit): 288.000 MB/s
Nvidia Geforce GTX 770 (256 Bit): 224.384 MB/s
Nvidia Geforce GTX 760 (256 Bit): 192.000 MB/s
AMD Radeon R9 290X (512 Bit): 320.000 MB/s
AMD Radeon R9 290 (512 Bit): 320.000 MB/s
AMD Radeon R9 270X (256 Bit): 179.200 MB/s
AMD Radeon HD 7970 (384 Bit): 288.000 MB/s
(In Klammern Speicherinterface)

Zusammengefasst lässt sich sagen, dass die Radeon R9 290X in den zwei wichtigen Disziplinen Shaderleistung und Speicherbandbreite vor der Geforce GTX Titan liegt. An dieser Stelle sei nochmals gesagt, dass die Radeon R9 290X fast die Hälfte im Vergleich zur Geforce GTX Titan kostet. An späterer Stelle sehen wir aber, dass sich Theorie und Praxis doch unterscheiden und die Geforce GTX Titan sich nicht immer geschlagen gibt.

Keyfacts: die wichtigsten Erneuerungen

Neben den klassischen technischen Daten werden nun weitere Keyfacts der Radeon R9 290 besprochen.

Bessere Tessellation-Leistung

Tesselation-Effekte bezeichnen die realistische Darstellung von Oberflächen, die mit DirectX 11 Einzug in die heimischen PCs erhielten. Der Benchmark Unigine Heaven, bei dem Pflaster-Wege sehr realistisch dargestellt werden, hat die Tessalation-Effekte vor einigen Jahren bekannt gemacht. AMD hat die Anzahl der Tesselation-Einheiten verdoppelt und somit die Leistung der Radeon R9 290(x) in diesem Bereich deutlich beschleunigt.

Ultra 4k Gaming

3D-Spiele in der Monsterauflösung von 3.840 x 2.160 werden in der Zukunft keine Seltenheit mehr sein. AMD verspricht dem Käufer einer Radeon R9 290, dass aktuelle Spiele in der Ultra 4k Auflösung spielbar sind. Zusammengefasst kann man sagen, dass dieses Versprechen auch der Wahrheit entspricht, man aber keine hohen Frameraten erwarten darf. Spielbar bedeutet Frameraten um die 25 Bilder pro Sekunde, was dem geschulten Auge nicht als flüssig erscheint. Trotzdem ist die Radeon R9 290X vor allem bei hohen Auflösungen besser als die Geforce GTX Titan, was unter anderem dem schnellen Grafikspeicher zu verdanken ist.

DirectX 11.2, OpenGL 4.3

Die Grafikschnittstellen sind bei der Radeon R9 290(x) auf dem neuesten Stand gebracht worden. DirectX 11.2 bringt aber weniger neue Effekte mit sich, sondern zeichnet sich durch viele leistungsbeschleunigende Techniken aus. Ziel ist es, DirectX 11 auch auf älterer Hardware lauffähig zu machen. Weitere Informationen findet man in diesem Artikel.

GPU-Computing

Programme wie Adobe Photoshop, GIMP oder Winzip können die Rechenpower der Grafikkarte für intensive Berechnungen nutzen. Dieser Vorgang heißt GPU-Computing und ist besonders effektiv, da Grafikkarten wahre Rechenspezialisten sind. Zahlreiche Benchmarks im Internet bestätigen, dass die CPU-Computing-Leistung deutlich gesteigert wurde. Die Leistungssteigerung liegt zwischen 20 und 30%.

„Hardware DMA Engine“ (XDMA) ersetzt Cross-Fire-Brücke

Wer zwei AMD Radeon Grafikkarten zu einem Cross-Fire-Verbund zusammenstecken wollte, musste sich einer Cross-Fire-Steckverbindung bedienen. Dies gehört der Vergangenheit an, denn mittels der Hardware DMA Engine erfolgt die Kommunikation direkt über die PCI-Express-Schnittstelle. D.h. die Cross-Fire-Brücke entfällt. Laut AMD sind die Leistungseinbußen durch die "Mehrfachverwendung" des PCI-Express-Slots vernachlässigbar gering.

Hitzeentwicklung, Stromverbrauch, Quiet und Uber BIOS, Turbo-Modus

So viel Leistung erzeugt viel Wärme und macht den Ingenieuren eine Menge sorgen. Die Radeon R9 290X hat seit Einführung eine Menge Schlagzeilen bezüglich thermischer Probleme gemacht. Bei 250 Watt maximaler Leistungsaufnahme kein Wunder! Die Ursache ist aber schnell gefunden, denn AMD wollte nicht denselben Fehler wiederholen, den man bei der Radeon HD 7970 gemacht hat: einen Lüfter zu verbauen, der viel zu laut ist.

Anstelle eines effektiveren Lüfters einzusetzen, hat man sich folgendes Regelwerk ausgedacht, welches fest im Grafikkarten-BIOS verankert ist:

• Die Chiptemperatur darf niemals 95°C überschreiten
• Der Lüfter darf maximal mit 40% drehen
• Die Leistungsaufnahme (Stromverbrauch) darf eine bestimmte (unbekannte) Grenze nicht überschreiten
• Wird eine der drei Regeln nicht eingehalten, werden die Taktraten gesenkt ==> weniger Leistung!

Vereinfacht gesagt: wird die Grafikkarte zu warm, verliert man automatisch Leistung. Da nun der Lüfter leiser sein soll, langsamer dreht und somit weniger Kühlleistung hat, ergibt sich eine schlechte Kombination!

Wer mit einem lauteren Lüfter keine Probleme hat, kann im Grafikkarten-BIOS von der Standard-Einstellung"Quiet" auf die Einstellung "Uber" wechseln. In diesem Fall darf der Lüfter bis zu 55% seiner Leistung aufdrehen und sorgt dadurch für eine bessere Kühlleistung. Das wirkt sich auch auf die Gesamtleistung der Radeon R9 290 aus, die 10 bis 20% ansteigt.

• Quiet (Standard): 40% Lüfterdrehzahl, 95°C
• Uber: 55% Lüfterdrehzahl, 95°C, ca. 10-20% mehr Leistung

Der Anwender soll aber auch über das Catalyst Control Center die Einstellungen zwischen Leise/Langsam und Laut/Schnell einstellen können.

Technische Übersicht Radeon R9 290X

Technische Übersicht Radeon R9 290

Und das Ganze noch mal von GPU-Z:

Benchmarks zur Radeon R9 290X und R9 290

Zusammenfassung der Radeon R290(X)

• Etwas langsamer als die Geforce GTX Titan, aber nur halb so teuer
• Hawaii- statt Tahiti-Kern
• 6,2 statt 4,3 Milliarden Transistoren
• 438 mm² statt 352 mm²
• 512 Bit Speicherinterface
• DirectX 11.2, OpenGL 4.3
• Graphics Core Next 2.0
• Bessere Tessellation-Leistung durch doppelte Anzahl an Tessellation-Einheiten
• Optimiert für Ultra 4k 3.840 x 2.160 Auflösung
• Leistungssteigerung bei GPU-Computing von 20 bis 30 Prozent
• Hardware DMA Engine (XDMA) ersetzt Cross-Fire-Brücke
• Schlechte Übertaktbarkeit. 5-10% maximal
• Probleme bei bei Kühlung:
  • GPU Boost 2.0
  • Maximale Drehzahl: 40%
  • Maximale Temperatur: 95°C
  • ==> Taktsenkung

• Taktregulierung wenn die Radeon R290 zu heiß wird.
• BIOS-Einstellungen: „Quiet“ oder „Uber“. Letztere mit 10-20% mehr Leistung

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