Современные видеокарты для ПК
Видеокарты на графических процессорах NVIDIA
Семейство NVIDIA GeForce 6200/6500
Семейство видеокарт NVIDIA GeForce 66xx
Видеокарты на графических процессорах ATI
овременные видеокарты — один из самых сложных и дорогих компонентов ПК. Не будет преувеличением сказать, что видеокарта представляет собой компьютер в компьютере. Плата видеокарты по сложности разводки и количеству слоев превосходит материнскую плату компьютера. Вдобавок у видеокарты имеются и свой процессор, и своя оперативная память.
Современный модельный ряд видеокарт для ПК чрезвычайно разнообразен. Однако компаний, производящих графические процессоры для видеокарт, всего две: NVIDIA и ATI. Есть, правда, еще одна компания, но подавляющее большинство графических карт построено на процессорах NVIDIA и ATI. Собственно, именно используемый процессор на 95% определяет производительность видеокарты. И несмотря на довольно большое количество компаний, занимающихся производством и продажей (или только продажей) видеокарт, построенные на одних и тех же графических процессорах, видеокарты практически ничем не отличаются друг от друга в плане производительности и функциональности. Более того, если говорить о старших (наиболее производительных) моделях видеокарт, то все они как две капли воды похожи друг на друга и в точности повторяют так называемый референсный дизайн. Единственное, что может различаться (и то не всегда), — это логотип компании, а возможно и система охлаждения. Поэтому мы не видим никакого смысла по отдельности рассматривать видеокарты различных производителей. Вполне достаточно рассмотреть особенности графических процессоров и референсных видеокарт на этих процессорах. Для того чтобы избежать путаницы в названии референсных видеокарт, в дальнейшем мы будем называть их по названию используемого в них графического процессора.
Видеокарты на графических процессорах NVIDIA
Семейство NVIDIA GeForce 6200/6500
Обзор современных видеокарт NVIDIA мы решили начать с решений на основе графических процессоров NVIDIA GeForce 6200 и NVIDIA GeForce 6500 (табл. 1). Собственно, все видеокарты данного семейства относятся к бюджетной категории.
Таблица 1. Технические характеристики процессоров семейства NVIDIA GeForce 6200/6500
В отличие от графических ускорителей класса High-End, где важнейшую роль играет производительность, в сегменте бюджетных видеокарт первостепенное значение имеет цена. Для того чтобы снизить стоимость, традиционно используется следующий прием. За основу берется графический процессор среднего или даже высокого уровня, который затем максимально ограничивается по функциональности. Как правило, от этого в первую очередь страдает 3D-производительность процессора, и в паре с медленными (и дешевыми) модулями памяти на 64-битной шине подобные видеокарты не могут похвастаться высокой скоростью.
В принципе, карта, относящаяся к нижнему ценовому сегменту, должна быть максимально дешевой и в то же время обеспечивать приемлемую скорость в играх. Наиболее интересным решением, одновременно отвечающим этим двум требованиям, является видеокарта NVIDIA GeForce 6200 TurboCache. Именно с нее мы и начнем наш обзор.
NVIDIA GeForce 6200 TurboCache
В сравнении с обычной видеокартой NVIDIA GeForce 6200, которая базируется на графическом процессоре NV43 с четырьмя пиксельными конвейерами из восьми и с отключенной функцией цветового сжатия, в видеокарте NVIDIA GeForce 6200 TurboCache используется чип NV44. Для снижения числа транзисторов NV44 изначально оснащен четырьмя пиксельными конвейерами. Подобно NV43, этот GPU также имеет три вершинных блока.
Наличие в названии этой видеокарты словосочетания TurboCache не означает, что данный процессор использует какой-либо дополнительный кэш или встроенную память. Здесь работает традиционная для бюджетных видеокарт формула: «меньше — лучше», справедливая в первую очередь по отношению к видеопамяти на плате.
Процессор NVIDIA GeForce 6200 TurboCache поддерживает очень мало памяти — 16, 32 или 64 Мбайт, что, конечно же, маловато для современных 3D-приложений. Чтобы скомпенсировать этот недостаток, графический чип использует основную память ПК. Однако это решение нельзя признать особо быстрым по сравнению с пропускной способностью локальной памяти на карте. К примеру, при использовании 256-битной шины памяти пропускная способность составляет 36,5 Гбайт/с, в то же время как пропускная способность PCI Express х16 — всего 4 Гбайт/с (в одну сторону).
Существует три версии видеокарты NVIDIA GeForce 6200 TurboCache, различающиеся объемом локальной памяти:
- NVIDIA GeForce 6200 TurboCache 16-TC/128MB — версия карты с 16 Мбайт локальной видеопамяти памяти (разрядность шины 32 бита) и возможностью использования до 112 Мбайт системной памяти. Тактовые частоты: 350 МГц — ядро, 350 МГц — память;
- NVIDIA GeForce 6200 TurboCache 32-TC/128MB — версия карты с 32 Мбайт локальной видеопамяти памяти (разрядность шины 64 бита) и возможностью использования до 96 Мбайт системной памяти. Тактовые частоты: 350 МГц — ядро, 350 МГц — память;
- NVIDIA GeForce 6200 TurboCache 64-TC/256MB — версия карты с 64 Мбайт локальной видеопамяти памяти (разрядность шины 64 бита) и возможностью использования до 192 Мбайт системной памяти. Тактовые частоты: 350 МГц — ядро, 275 МГц — память.
NVIDIA GeForce 6200
Как и рассмотренная выше NVIDIA GeForce 6200 TurboCache, NVIDIA GeForce 6200 относится к разряду бюджетных видеокарт с ограниченными возможностями и не очень высокой производительностью.
Стандартная видеокарта NVIDIA GeForce 6200 базируется на графическом процессоре NV43 и обладает четырьмя пиксельными конвейерами и тремя вершинными блоками. Память работает на частоте 550 МГц (эффективная частота), в результате чего 128-битная шина обеспечивает пропускную способность 8,8 Гбайт/с. Сам графический процессор работает на частоте 300 МГц. В референсной модели видеокарты NVIDIA GeForce 6200 используется 128 Мбайт видеопамяти. Отметим, что на рынке представлены также модели, оснащенные 64-битной шиной памяти.
NVIDIA GeForce 6500
Видеокарта NVIDIA GeForce 6500 — это слегка модифицированный вариант уже знакомой нам видеокарты NVIDIA GeForce 6200 TurboCache, только без TurboCache. GeForce 6500 базируется на чипе NV44 и обладает четырьмя пиксельными конвейерами и тремя вершинными блоками. Графический процессор этой видеокарты работает на частоте 400 МГц, а память — на частоте 700 МГц. При использовании 64-разрядной шины памяти пиковая пропускная способность шины памяти составляет 5,6 Гбайт/с. Отметим, что видеокарты NVIDIA GeForce 6500 производятся только с интерфейсом PCI Express x16.
Семейство видеокарт NVIDIA GeForce 66xx
Видеокарты семейства NVIDIA GeForce 66xx (табл. 2) можно отнести к разряду видеокарт среднего и начального уровней. Все видеокарты данного семейства построены на графическом процессоре NV43, который производится по 110-нм техпроцессу и использует архитектуру мощного процессора NV40, ставшего основой для видеокарт семейства NVIDIA GeForce 6800. В некотором смысле процессор NV43 — это урезанная версия NV40.
Таблица 2. Технические характеристики видеокарт семейства NVIDIA GeForce 66xx
По своим 3D-функциям видеокарты семейства NVIDIA GeForce 66xx полностью идентичны семейству GeForce 6800 и соответственно обладают следующими возможностями:
- поддержка DirectX 9.0c с Shader Model 3.0;
- фильтрация FSAA методом поворота решетки (IntelliSample 3.0);
- Ultra shadow II;
- 32-битная точность вычислений с плавающей запятой;
- 64-битная текстурная фильтрация и смешение;
- встроенный в чип видеопроцессор.
В отличие от предыдущих поколений продуктов, в которых компания NVIDIA практиковала значительное сокращение числа функций с целью снижения себестоимости производства, в случае с NV43 было урезано только число пиксельных и вершинных конвейеров. Ширина шины памяти также была сокращена с 256 до 128 бит.
Карта семейства NVIDIA GeForce 66xx является первым продуктом компании с родным интерфейсом PCI Express x16. Существуют также модели с интерфейсом AGP 8х, однако для этого в них используется мостовой чип HSI.
Семейство NVIDIA GeForce 66xx включает четыре модели: GeForce 6600, GeForce 6600 GT, GeForce 6600 LE и GeForce 6610 XL.
NVIDIA GeForce 6600
Видеокарта NVIDIA GeForce 6600 является базовой моделью семейства с восьмью пиксельными и тремя вершинными конвейерами. Частота работы графического процессора составляет 300 МГц, а частота работы памяти — 550 МГц. При этом данный чип поддерживает до 512 Мбайт памяти, хотя на практике используется только 128 или 256 Мбайт DDR памяти при 128-битной шине.
Из положительных моментов отметим, что большинство карт NVIDIA GeForce 6600 имеют пассивное охлаждение.
NVIDIA GeForce 6600 GT
Видеокарта NVIDIA GeForce 6600 GT является наиболее производительной картой семейства NVIDIA GeForce 66хх. Отличие от базовой модели здесь только в частоте графического процессора (500 МГц вместо 300 МГц) и типе, а также в частоте памяти. В данном случае используется скоростная память GDDR3 с эффективной частотой 1000 МГц. На практике встречаются видеокарты со 128 и 256 Мбайт видеопамяти.
Отметим также, что существуют модели видеокарт NVIDIA GeForce 6600 GT с пассивным (хотя и довольно массивным) охлаждением. Кроме того, версии видеокарт с интерфейсом PCI Express x16 могут работать в режиме SLI.
NVIDIA GeForce 6600 LE
Видеокарта NVIDIA GeForce 6600 LE представляет собой младшую модель описываемого семейства и относится к бюджетным видеокартам. В сравнении с базовой версией NVIDIA GeForce 6600 в процессоре NVIDIA GeForce 6600 LE вдвое урезано количество пиксельных и вершинных конвейеров (четыре вместо восьми). Во всем остальном данная видеокарта идентична базовой версии NVIDIA GeForce 6600.
NVIDIA GeForce 6610 XL
Видеокарта NVIDIA GeForce 6600 XL во многом схожа с моделью NVIDIA GeForce 6600 — различия лишь в несколько увеличенной частоте работы графического ядра (400 МГц вместо 300 МГц) и частоте памяти (800 МГц вместо 550 МГц). Кроме того, данная видеокарта выпускается только в варианте с интерфейсом PCI Express x16 и не поддерживает режима SLI.
Семейство NVIDIA GeForce 6800
На данный момент семейство видеокарт NVIDIA GeForce 6800 (табл. 3) является самым большим по числу представленных моделей. Более того, первоначальный графический процессор NV40, положенный в основу данного семейства видеокарт, стал базовым и для целого поколения чипов NV41, NV42, NV45, которые также используются в картах этого семейства.
Таблица 3. Технические характеристики процессоров семейства NVIDIA GeForce 6800
Сразу отметим, что все карты семейства NVIDIA GeForce 6800 ориентированы на высокопроизводительные, игровые компьютеры. Наиболее производительной в этом семействе является видеокарта NVIDIA GeForce 6800 Ultra. Именно с нее мы и начнем наш обзор.
NVIDIA GeForce 6800 Ultra
Даже беглый просмотр технических характеристик GeForce 6800 Ultra (NV40) показывает, что речь идет о высокопроизводительной игровой карте. Действительно, здесь — 16 пиксельных конвейеров, полная производительность при использовании 32-битной точности с плавающей запятой, пиксельные и вершинные шейдеры версии 3.0, шесть блоков вершинных программ, встроенный процессор видео, аппаратно поддерживающий кодирование и декодирование MPEG, память GDDR3 с пропускной способностью 35,2 Гбайт/с, сглаживание методом поворота сетки (rotated grid), анизотропная фильтрация вплоть до 16x и многое другое. Такие характеристики весьма впечатляют, особенно в сравнении с возможностями бюджетных видеокарт.
По своей природе NV40 является чипом AGP, но при его разработке уже было учтено его использование в паре с мостом HSI PCI Express. Этот мост позволяет передавать данные по шине AGP со скоростью до 4,2 Гбайт/с между графическим процессором и мостом. Остальные чипы (NV41, NV42, NV45) являются родными чипами PCI Express. Кроме того, чипы NV42 и NV45 производятся по техпроцессу 0,11 мкм.
Чип GeForce 6800 Ultra работает на частоте 400 МГц, а эффективная частота памяти GDDR3 составляет 1100 МГц. Соответственно пропускная способность шины памяти — 35,2 Гбайт/с.
Как уже отмечалось, в чипе NV40 используется 16 пиксельных конвейеров, каждый из которых имеет два блока пиксельных программ и один текстурный процессор с плавающей запятой.
NV40 также оснащен четырьмя кэшами текстур L1, обслуживающими по четыре конвейера каждый. Разгрузить интерфейс памяти помогает и массивный кэш L2.
Блоки вершинных программ соответствуют спецификации Microsoft DirectX 9.0c, то есть Vertex Shader 3.0. NV40 имеет шесть вершинных блоков.
Пиксельные конвейеры ROP (растровые операции) имеют довольно много улучшений (в сравнении с чипами предыдущего поколения), — это новый режим сглаживания методом поворота сетки (rotated grid). Фактически NV40 стал первым графическим процессором с новой технологией сглаживания — поворота сетки (rotate grid) сабпиксельного участка. В любом случае, максимальное число сэмплов осталось равным четырем (4Ѕ FSAA для мультисэмплинга), поскольку режим 8x является смешанным, базирующимся на мультисэмплинге 4x и суперсэмплинге 2x.
Видеокарта NVIDIA GeForce 6800 Ultra, как и другие модели данного семейства, поставляется с раздельным программируемым видеопроцессором. Его можно считать своего рода чипом в чипе. Процессор поддерживает функции по ускорению видео, а также оснащен аппаратным блоком кодирования/декодирования видео.
В заключение отметим, что NVIDIA GeForce 6800 Ultra требуется довольно высокая мощность (по данным компании NVIDIA, потребляемая мощность NVIDIA GeForce 6800 Ultra составляет порядка 110 Вт). Это налагает определенные ограничения на используемый блок питания. Так, для видеокарты NVIDIA GeForce 6800 Ultra (NV40) рекомендуется использовать блок питания мощностью 480 Вт.
Как мы уже говорили, видеокарта NVIDIA GeForce 6800 Ultra может базироваться на чипе NV40 или на чипе NV45. Различие между чипами заключается только в том, что если NV40 — это чип с родным интерфейсом AGP8х, то для чипа NV45 родным является интерфейс PCI Express x16.
NVIDIA GeForce 6800
Видеокарту NVIDIA GeForce 6800 можно рассматривать как базовую модель всего семейства. Данная модель может базироваться на чипах NV40, NV41 и NV45. Если чипы NV40 и NV45 выпускаются по 0,13-микронному техпроцессу и различаются только интерфейсом, то чип NV41, для которого родным является интерфейс PCI Express x16, выпускается по 0,11-микронному техпроцессу. Естественно, что архитектура всех чипов абсолютно идентична.
Основные отличия NVIDIA GeForce 6800 от старшей модели семейства NVIDIA GeForce 6800 Ultra — уменьшенные частота ядра и памяти, а также количество пиксельных и вершинных конвейеров. Так, частота ядра составляет здесь 325 МГц вместо 400 МГц, а эффективная частота памяти — 700 МГц вместо 1100 МГц. Количество пиксельных конвейеров уменьшено до 12, а количество вершинных конвейеров — до 5. Во всем остальном видеокарта NVIDIA GeForce 6800 идентична модели NVIDIA GeForce 6800 Ultra.
NVIDIA GeForce 6800 GT
Видеокарта NVIDIA GeForce 6800 GT тоже может базироваться на чипах NV40, NV41 и NV45. Характеристики данной модели подобны характеристикам NVIDIA GeForce 6800 Ultra, а различия заключаются лишь в тактовой частоте ядра (350 МГц вместо 400 МГц) и частоте памяти (1000 МГц вместо 1100 МГц). Во всем остальном (включая количество пиксельных и вершинных конвейеров) модель GT не отличается от модели Ultra.
NVIDIA GeForce 6800 LE
Модель NVIDIA GeForce 6800 LE основана на чипе NV41, который производится по 0,13-микронному техпроцессу и ориентирован на интерфейс PCI Express x16. В сравнении со старшей моделью — NVIDIA GeForce 6800 Ultra — в варианте NVIDIA GeForce 6800 LE в два раза урезано количество пиксельных конвейеров (8 вместо 16). Кроме того, уменьшено и количество вершинных конвейеров (4 вместо 6). Тактовая частота ядра также снижена до 300 МГц, а частота памяти — до 700 МГц. Как видим, по своим характеристикам модель NVIDIA GeForce 6800 LE является младшей моделью семейства NVIDIA GeForce 6800 и, по сути, соответствует бюджетному варианту этого семейства. Естественно, что данная модель ориентирована на массовый рынок компьютеров, а не на высокопроизводительные игровые ПК.
NVIDIA GeForce 6800 GS
Видеокарта NVIDIA GeForce 6800 GS во многом схожа с базовой моделью семейства — видеокартой NVIDIA GeForce 6800, однако основана на чипе NV42, который производится по 0,11-микронному техпроцессу и в качестве родного интерфейса использует интерфейс PCI Express x16.
Если по числу пиксельных (12) и вершинных конвейеров (5) модели NVIDIA GeForce 6800 и NVIDIA GeForce 6800 GS идентичны, то вот частоты ядра и памяти в них различаются: тактовая частота графического ядра модели NVIDIA GeForce 6800 GS составляет 425 МГц, а тактовая частота памяти — 1000 МГц (используется память GDDR3). Таким образом по своим техническим характеристикам модель NVIDIA GeForce 6800 GS превосходит базовую версию NVIDIA GeForce 6800 (хотя и не дотягивает до версии NVIDIA GeForce 6800 Ultra) и ориентирована на домашние игровые ПК.
NVIDIA GeForce 6800 XT
Модель NVIDIA GeForce 6800 XT — это полный аналог NVIDIA GeForce 6800 LE. Разница заключается лишь в том, что NVIDIA GeForce 6800 LE основана на чипе NV41, а в основе NVIDIA GeForce 6800 XT лежит чип NV42, пришедший на смену NV41.
Семейство NVIDIA GeForce 7800
Семейство видеокарт NVIDIA GeForce 7800 (табл. 4) включает всего две модели: NVIDIA GeForce 7800 GT и NVIDIA GeForce 7800 GTX. Сегодня видеокарты данного семейства являются самыми топовыми и производительными игровыми видеокартами NVIDIA.
Таблица 4. Технические характеристики процессоров семейства NVIDIA GeForce 7800
Видеокарты этого семейства основаны на новом чипе G70, который существенно отличается от предыдущих чипов NV4x. Собственно, архитектура любого графического процессора обладает преимуществом линейного роста производительности рендеринга в зависимости от числа добавленных конвейеров, поскольку процесс рендеринга сцены теоретически может быть разложен по произвольно выбранному числу конвейеров. Именно этот принцип и был положен в основу графического процессора G70 — большая часть прироста производительности связана с увеличением числа конвейеров. При этом при достаточно низкой тактовой частоте (всего 430 МГц) чип G70 значительно более производителен, чем чипы семейства NV4x.
NVIDIA GeForce 7800 GTX
Видеокарта NVIDIA GeForce 7800 GTX является старшей и соответственно наиболее производительной моделью семейства. В графическом процессоре GeForce 7800 GTX используетcя 24 пиксельных конвейера и 8 вершинных блоков, работающих на частоте ядра 430 МГц. Увеличение по сравнению с 16 пиксельными конвейерами и 6 вершинными блоками NV40 составило 8 и 2 соответственно. В отличие от заметного расширения функциональной части ядра, тактовая частота повысилась всего на 30 МГц по сравнению с предыдущим поколением (с 400 до 430 МГц). Между тем небывалое большое количество конвейеров не могло не отразиться на числе транзисторов в чипе G70 — теперь их насчитывается 302 млн., что является рекордным показателем.
Структура обработки данных в процессоре G70 аналогична обработке данных в NV40. Сначала данные поступают в вершинные конвейеры (блоки). Затем обработанные данные проходят через пиксельные конвейеры. И наконец, данные поступают на конвейер растровых операций (Raster Operations, ROP) и выводятся на экран. Во время этого процесса пиксельные блоки затенения группируются по четыре. Пиксельные конвейеры оснащены пиксельными блоками затенения FP32 (с 32-битной точностью вычислений с плавающей запятой) и при совместной работе способны обеспечить более эффективную фильтрацию. Также при этом имеется возможность использовать 128-битную точность на оставшейся части графических конвейеров.
Кроме 24 пиксельных конвейеров, обеспечивающих тексельную скорость заполнения с билинейной фильтрацией 10,32 гигатекселов в секунду, HDR, HDTV и множества других технологий, в процессоре GeForce 7800 GTX используется 256-битный интерфейс памяти GDDR3 на частоте 600 МГц (эффективная 1200 МГц). Теоретическая пропускная способность шины памяти при этом составляет 38 Гбайт/с.
Карты GeForce 7800 GTX доступны только в версии PCI Express, поддерживают технологию SLI, а также выходы DVI и HDTV. Кроме того, как и карты семейства NVIDIA GeForce 6800, все карты семейства GeForce 7800 имеют встроенный видеопроцессор, поддерживающий функции по ускорению видео, а также оснащенный аппаратным блоком кодирования/декодирования видео. Наряду с этим видеопроцессор поддерживает функцию ТВ-выхода.
Помимо высочайшей 3D-производительности и широких функциональных возможностей, видеокарта NVIDIA GeForce GTX обладает еще одной интересной особенностью — на ней установлен четырехконтактный кулер с динамически управляемой скоростью вращения посредством PWM-контроллера. Таким образом, скорость вращения кулера определяется текущей температурой графического процессора, а скважность PWM-импульсов меняется от 30 до 100%.
NVIDIA GeForce 7800 GT
Видеокарта NVIDIA GeForce 7800 GT представляет собой несколько облегченный вариант видеокарты NVIDIA GeForce 7800 GTХ. Разница заключается как в числе пиксельных и вершинных конвейеров, так и в частоте работы графического ядра и памяти. Так, из 24 пиксельных конвейеров в варианте NVIDIA GeForce 7800 GT имеется всего 20, а из 8 вершинных конвейеров — только 7. Частота графического процессора составляет 400 МГц, а эффективная частота работы памяти — 1000 МГц.
 |
|
Видеокарты на графических процессорах ATI
Семейство ATI Radeon X300
Обзор современных видеокарт на базе графических процессоров ATI мы начнем с семейства ATI Radeon X300 (табл. 5). Карты данного семейства основаны на чипе RV370, изготавливаемом по 0,11-микронному техпроцессу. Данное семейство включает две модели: ATI Radeon X300 и ATI Radeon X300 SE. Различия между моделями минимальны и сводятся лишь к тому, что в варианте ATI Radeon X300 используется 128-разрядная шина памяти, а в варианте ATI Radeon X300 SE — 64-разрядная. Соответственно пиковая пропускная способность шины памяти для карты ATI Radeon X300 в два раза выше. Кроме того, если версия ATI Radeon X300 может оснащаться 256 Мбайт DDR-памяти, то версия ATI Radeon X300 SE — только 64 или 128 Мбайт.
Таблица 5. Технические характеристики процессоров семейства ATI Radeon X300
Частота ядра обеих видеокарт составляет 325 МГц, а эффективная частота памяти — 400 МГц. Графический процессор RV370 содержит 4 параллельных пиксельных конвейера и два вершинных блока.
Обе карты данного семейства относятся к разряду бюджетных видеокарт и могут составить конкуренцию разве что интегрированным графическим решениям. Положительным моментом является то, что многие модели видеокарт семейства ATI Radeon X300 оснащаются пассивной системой охлаждения.
Семейство ATI Radeon X600
Видеокарты семейства ATI Radeon X600 (табл. 6) основаны на чипе RV380, изготавливаемом по 0,13-микронному техпроцессу. В данном семействе видеокарт представлено две модели: ATI Radeon X600 XT и ATI Radeon X600 Pro. Различия между моделями заключаются в частоте работы графического ядра и памяти. Так, для модели ATI Radeon X600 XT тактовая частота ядра составляет 500 МГц, а для модели ATI Radeon X600 Pro — 400 МГц. Тактовая частота памяти для версии XT составляет 740 МГц, а для версии Pro — 600 МГц. Во всем остальном эти модели видеокарт идентичны. Кроме того, чип RV380 по своим функциональным возможностям, архитектуре и производительности подобен чипу RV370, а различие между ними состоит только в проектных нормах техпроцессов.
Таблица 6. Технические характеристики процессоров семейства ATI Radeon X600
Обе рассмотренные карты ориентированы на массовые ПК начального уровня.
Семейство ATI Radeon X700
Видеокарты семейства ATI Radeon X700 (табл. 7) основаны на чипе RV410. В данном семействе видеокарт имеется три модели: ATI Radeon X700 XT, ATI Radeon X700 Pro и ATI Radeon X700. Различия между моделями заключаются в частоте работы графического ядра и памяти.
Таблица 7. Технические характеристики процессоров семейства ATI Radeon X700
Все карты данного семейства ориентированы на массовые ПК, и если сравнивать их с конкурирующими решениями NVIDIA, то ATI Radeon X700 XT — это прямой конкурент NVIDIA GeForce 6600GT, ATI Radeon X700 Pro — конкурент NVIDIA GeForce 6600, а конкурентом видеокарты Radeon X700 может считаться NVIDIA GeForce 6600 LE.
Чип RV410 изготавливается по 0,11-микронному технологическому процессу и содержит 120 млн. транзисторов. Забегая вперед, отметим, что RV410 — это урезанная версия чипа R420, который лежит в основе семейства видеокарт ATI Radeon X800. В чипе RV410 используется двухканальный контроллер памяти (при 128-битном интерфейсе) и поддерживается до 256 Мбайт DDR/GDDR2/GDDR3-памяти. Кроме того, в чип RV410 встроен контроллер PCI Express x16.
Что касается архитектуры графического процессора RV410, то можно отметить следующие особенности. Этот графический процессор содержит 6 вершинных конвейеров и 8 пиксельных конвейеров, на каждый из которых приходится по одному текстурному блоку. Кроме того, он поддерживает режимы сглаживания MSAA 2x/4x/6х и анизотропную фильтрацию до степени 16х, а также пиксельные шейдеры версии 2.0b и вершинные шейдеры версии 2.0.
Семейство ATI Radeon X800
В основе семейства видеокарт ATI Radeon X800 (табл. 8) лежит новый чип R420. Если точнее, то даже не один чип, а целый ряд: R420, R423, R430, R480, R481. Впрочем, поскольку архитектура всех этих чипов одинакова, а различаются лишь незначительные детали, ниже мы подробно рассмотрим только чип R420.
Таблица 8. Технические характеристики процессоров семейства ATI Radeon X800
Архитектура чипа R420 базируется на архитектуре Radeon 9800, и улучшений здесь не так много, хотя они и есть.
В чипе используется четырехканальный контроллер памяти с разрядностью каждого канала 64 бита. Таким образом, шина памяти имеет разрядность 256 бит.
Количество вершинных конвейеров увеличено до шести. При этом отметим, что, как и предыдущие графические процессоры, R420 поддерживает только вершинные шейдеры версии 2.0.
Существенным изменениям подверглись пиксельные конвейеры. Их общее количество теперь составляет 16, при этом они объединены в группы по 4 конвейера.
Подобно предшественникам, R420 поддерживает только DirectX 9.0, то есть чип ограничен пиксельными шейдерами 2.0. Кроме того, точность вычислений с плавающей запятой ограничена 24 битами.
Настоящей инновацией X800 стала технология 3Dc — за этим обозначением скрывается аппаратное сжатие карты нормалей. По данным ATI, новый метод способен уменьшать размер карт нормалей в четыре раза без заметного влияния на качество.
Еще одним нововведением в процессоре R420 и его клонах стала технология сглаживания Temporal FSAA. Принцип действия этой технологии сводится к тому, что для сглаживания используются различные шаблоны точек замера для четных и нечетных кадров сцены, в результате чего они будут немного различаться. Но если частота кадров будет достаточно высокой, то человеческий глаз не сможет этого заметить. В результате число используемых для сглаживания точек замера на экране, по сути, удвоится. Таким образом, режим 2xTAA обеспечивает тот же уровень качества, что и обычное 4xAA, но при производительности 2xAA.
Итак, после общего описания возможностей и особенностей чипа R420, перейдем к рассмотрению конкретных представителей семейства ATI Radeon X800.
ATI Radeon X800
Видеокарту ATI Radeon X800 можно считать базовой моделью данного семейства. Основана эта карта на графическом процессоре R430, архитектура которого подобна процессору R420 за одним исключением: для R430 родным интерфейсом является PCI Express x16, а не AGP8х, как в чипе R420; кроме того, чип R430 изготавливается по 0,11-микронному техпроцессу, а чип R420 — по 0,13-микронному.
В процессоре ATI Radeon X800 используется 12 пиксельных конвейеров и 6 вершинных блоков. Частота ядра составляет 400 МГц, а эффективная частота памяти — 700 МГц.
ATI Radeon X800 XL
Модель ATI Radeon X800 XL также основана на чипе R430. По сравнению с ATI Radeon X800 в варианте ATI Radeon X800 XL используются все 16 пиксельных конвейеров, а вот частота памяти здесь несколько ниже — всего 500 МГц.
ATI Radeon X800 SE
Видеокарта ATI Radeon X800 SE — это практически бюджетный вариант семейства ATI Radeon X800, то есть младшая модель в семейства. Эта модель основана на чипе R420, то есть родным для нее является интерфейс AGP8X. Урезанность этой видеокарты проявляется в том, что вместо 16 пиксельных конвейеров здесь используются только 8; правда, частоты графического ядра и памяти несколько выше, чем у модели ATI Radeon X800 XL, и составляют 425 и 800 МГц соответственно.
ATI Radeon X800 Pro
Вариант ATI Radeon X800 Pro отличается от ATI Radeon X800 SE тем, что, во-первых, вместо 8 в нем используется 12 пиксельных конвейеров, а во-вторых, несколько увеличены частоты графического ядра (475 МГц) и памяти (900 МГц).
ATI Radeon X800 XT
Видеокарты ATI Radeon X800 XT могут быть основаны как на чипе R420 с интерфейсом AGP8X, так и на чипе R423 с интерфейсом PCI Express x16. За исключением интерфейса, чипы R420 и R423 ничем не отличаются друг от друга и производятся по 0,13-микронному техпроцессу.
Независимо от того, на каком именно чипе основана видеокарта ATI Radeon X800 XT, в ее графическом процессоре используются все 16 пиксельных конвейеров. При этом частота графического ядра составляет у нее 500 МГц, а частота памяти — 1000 МГц.
ATI Radeon X800 XT PE
Модель ATI Radeon X800 XT PE (Platinum Edition) — это не что иное, как разогнанный по частотам вариант ATI Radeon X800 XT (R420). Так, частота графического ядра составляет здесь 520 МГц, а частота памяти — 1120 МГц.
ATI Radeon X850 Pro
Видеокарты ATI Radeon X850 Pro могут быть основаны на чипе R480 с интерфейсом AGP8X или на чипе R481 с интерфейсом PCI Express x16. Помимо интерфейса, R480 и R481 ничем не различаются между собой и производятся по 0,13-микронному техпроцессу. Более того, в определенном смысле эти чипы являются полными аналогами базового чипа R420 по архитектуре и функциональным возможностям.
В варианте ATI Radeon X850 Pro используются 12 пиксельных конвейеров; частота графического ядра составляет 507 МГц, а частота памяти — 1040 МГц.
ATI Radeon X850 XT
Модель ATI Radeon X850 XT отличается от ATI Radeon X850 Pro тем, что здесь используются все 16 пиксельных конвейеров, частота графического ядра увеличена до 520 МГц, а частота памяти — до 1080 МГц.
ATI Radeon X850 XT PE
Видеокарта ATI Radeon X850 XT PE — это разогнанный по частотам вариант ATI Radeon X850 XT. Частота графического ядра составляет здесь 540 МГц, а частота памяти — 1180 МГц.
Семейство ATI Radeon X1000
Выпуск семейства графических процессоров ATI Radeon X1000 (табл. 9) стал своего рода поворотной точкой в истории развития видеокарт на основе графических процессоров ATI. Фактически речь идет о смене поколений видеокарт, причем с учетом того, что семейство графических процессоров ATI Radeon X1000 включает решения, ориентированные как на бюджетные, так и на массовые и High-End-сегменты рынка, можно предположить, что видеокарты на базе графических процессоров ATI Radeon X1000 смогут стать заменой всем остальным видеокартам ATI.
Таблица 9. Технические характеристики процессоров семейства ATI Radeon X1000
Линейка графических процессоров ATI Radeon X1000 делится на три категории:
- ATI Radeon X1300 (бюджетные решения);
- ATI Radeon X1600 (массовые решения);
- ATI Radeon X1800 (высокопроизводительные игровые видеокарты).
Учитывая потенциальные вариации внутри каждой категории процессоров, а также возможность использования различных объемов памяти, всего на базе графических процессоров ATI Radeon X1000 может существовать 11 различных модификаций видеокарт.
Прежде чем переходить к описанию особенностей конкретных видеокарт, ознакомимся более подробно с новым семейством графических процессоров ATI.
Для начала отметим, что речь идет о действительно новой архитектуре графических процессоров, которая кардинальным образом отличается от процессоров предыдущих поколений. Достаточно сказать, что все процессоры выпускаются по самому передовому 90-нанометровому технологическому процессу, а старшая модель процессора — ATI Radeon X1800 (кодовое название чипа R520) содержит 320 млн. транзисторов, что является абсолютным рекордом на данный момент.
Для того чтобы понять, какие архитектурные изменения были произведены в новом графическом процессоре, рассмотрим более подробно процесс обработки данных графическим процессором (рис. 1).
Рис. 1. Структурная схема чипа R520
Первый этап вполне традиционен — это обработка данных вершинными процессорами, которые вычисляют геометрию трехмерного изображения. На этом этапе данные (Vertex Data) обрабатываются восемью вершинными процессорами (Vertex Shader Processor), поддерживающими вершинные шейдеры 3.0 (Shader Model 3.0).
Каждый вершинный процессор состоит из двух исполнительных блоков ALU (арифметико-логическое устройство), один из которых является 128-разрядным векторным ALU, а другой — 32-разрядным скалярным ALU. Соответственно вершинные процессоры могут обрабатывать две вершинные инструкции (векторную и скалярную) за такт, что составляет порядка 10 млрд. инструкций в секунду. В каждый вершинный процессор также входит модуль управления потоком (Flow Control), следящий за процессом обработки данных. Длина шейдера может достигать 1024 инструкций в обычном случае и быть практически бесконечной при использовании Flow Control.
После расчета геометрии вершин, отсечения скрытых поверхностей, обрезки и т.д. данные поступают в блок сборки (setup engine), содержащий блок растеризации геометрии. Далее данные поступают в принципиально новый процессор распределения данных Ultra-Threading Dispatch Processor, который способен распараллеливать шейдерный код на сотни параллельных потоков (до 512 потоков), увеличивая эффективность выполнения пиксельных шейдеров.
После прохождения процессора распределения потоки поступают в пиксельные блоки (Quad Pixel Shader Cores). Такой блок (а всего графический процессор может содержать до 4 блоков) состоит из четырех объединенных в одно целое пиксельных процессоров, каждый из которых в состоянии обработать шейдер для блока 2Ѕ2 пиксела за такт. Соответственно пиксельный блок может обрабатывать шейдер для блока 4Ѕ4 пиксела за такт.
Каждый пиксельный процессор содержит два скалярных и два векторных ALU, а кроме того, блок управления ветвлениями (Branch Execution Unit).
Количество одновременно выполняемых потоков шейдерного кода, как уже отмечалось, может составлять 512 (при использовании четырех пиксельных блоков). При этом размер каждого потока составляет 4Ѕ4 пиксела. Именно увеличение числа одновременно выполняемых потоков вместе с уменьшением размера самого потока позволяет добиться большей эффективности при использовании динамического ветвления.
В архитектуре графического процессора ATI Radon X1000 используется принципиально новый по своей архитектуре контроллер памяти (рис. 2).
Рис. 2. Структурная схема контроллера памяти чипа R520
Шина памяти имеет кольцевую топологию и состоит из двух противоположно направленных кольцевых шин разрядностью 256 бит (в случае процессора ATI Radeon X1800). Напомним, что при традиционной архитектуре контроллер памяти оснащается 256-битной шиной, разделенной на четыре 64-битных канала. Вместо четырех 64-битных каналов памяти, подключенных к большому интегрированному кэшу, в контроллере памяти ATI Radeon X1000 используются четыре блока Ring Stop, связанных друг с другом по кольцевой шине. Кроме того, каждый Ring Stop связан по двум 32-битным шинам с двумя модулями памяти, с кэшем и с клиентами внутри графического процессора.
Принцип работы контроллера памяти с кольцевой архитектурой довольно прост. Внутри графического процессора содержатся клиенты, которым необходим доступ к памяти.
Когда один из этих клиентов требует данные, отсутствующие в кэше, то посылает запрос на получение данных контроллеру памяти, который находится в центре чипа. Контроллер памяти, в свою очередь, отсылает команду в нужный модуль памяти. После считывания из памяти требуемые данные отсылаются по кольцевой шине до блока Ring Stop, который находится ближе всего к устройству, сделавшему запрос. Выбор шины осуществляется по принципу кратчайшего расстояния между отправителем и получателем. После этого блок Ring Stop, который выступает в роли получателя данных, передает их запросившему устройству.
В случае когда несколько устройств одновременно посылают запрос на доступ к данным, контроллер памяти определяет приоритетность каждого из запросов по определенному алгоритму и отдает приоритет тому запросу, который в максимальной степени влияет на производительность. Для оптимального доступа к памяти вокруг непосредственного контроллера располагается так называемый Write Crossbar Switch, позволяющий равномерно распределять запросы.
Претерпела изменения и организация кэша. Если раньше он имел архитектуру прямого отображения (direct mapping), то теперь используется полностью ассоциативный кэш, то есть любая строка кэша может отображаться на любое место во внешней памяти.
Помимо изменений в архитектуре графического процессора, новый процессор также наделен новыми функциями.
Так, в новых процессорах семейства ATI Radeon X1000 реализована поддержка режима HDR, то есть режима расширенного динамического диапазона. Причем данный режим совместим с режимами полноэкранного сглаживания MSAA (Multisampling AA), TAA (Temporal AA) и AAA (Adaptive AA). Попутно отметим, что режим адаптивного сглаживания AAA также является новационным. Вдобавок ко всему в новых процессорах используется еще один уровень анизотропной фильтрации текстур, названный High Quality AF.
Ну и последнее, о чем хотелось рассказать, это функция AVIVO. Речь идет о возможности аппаратного кодирования и декодирования видеопотоков форматов H.264, VC-1, WMV9, WMV9 PMC, MPEG-2, MPEG-4 и DivX. Напомним, что H.264 и VC-1 является форматами сжатия видео для стандартов Blu-Ray и HD-DVD.
Теперь, после подробного знакомства с архитектурой нового процессора, рассмотрим более подробно конкретных представителей семейство ATI Radeon X1000.
Семейство ATI Radeon X1300
Семейство графических процессоров ATI Radeon X1300 ориентировано на бюджетные решения и включает три модели:
- ATI Radeon X1300;
- ATI Radeon X1300 Pro;
- ATI Radeon X1300 HyperMemory.
Все модели данного семейства построены на чипе RV515. Отличительной особенностью данного чипа является урезанное количество пиксельных и вершинных процессоров, а также текстурных модулей. Так, в чипе RV515 имеется только 4 пиксельных процессора, то есть 1 пиксельный блок Quad Pixel Shader Cores и 4 вершинных процессора. При этом процессор распределения потоков поддерживает деление на 128 потоков.
Модель ATI Radeon X1300 поддерживает частоту ядра 450 МГц и частоту памяти 500 МГц. Объем памяти на видеокартах с процессором ATI Radeon X1300 может составлять 128 или 256 Мбайт.
Видеокарта ATI Radeon X1300 Pro поддерживает частоту ядра 600 МГц и частоту памяти 800 МГц. Объем памяти на видеокартах с процессором ATI Radeon X1300 Pro составляет
256 Мбайт.
Модель графического процессора ATI Radeon X1300 HyperMemory поддерживает частоту ядра 500 МГц и частоту памяти 780 МГц. Отличительная особенность данного процессора — то, что видеокарта на его основе использует до 128 Мбайт оперативной памяти.
Семейство ATI Radeon X1600
Семейство графических процессоров ATI Radeon X1600 ориентировано на массовые решения и включает две модели:
- ATI Radeon X1600 Pro;
- ATI Radeon X1600 XT.
Модели данного семейства построены на чипе RV530. В данном чипе присутствует только 12 пиксельных процессора, то есть 3 пиксельных блока Quad Pixel Shader Cores, 5 вершинных процессоров и 4 текстурных модуля. Процессор распределения потоков поддерживает деление на 128 потоков.
Видеокарта ATI Radeon X1600 Pro поддерживает частоту ядра 500 МГц и частоту памяти 780 МГц. Объем памяти на видеокартах с процессором ATI Radeon X1600 Pro может составлять 128 или 256 Мбайт.
Модель ATI Radeon X1600 XT поддерживает частоту ядра 590 МГц и частоту памяти 1380 МГц. Объем памяти на видеокартах с процессором ATI Radeon X1600 Pro составляет 128 или 256 Мбайт.
Семейство ATI Radeon X1800
Семейство графических процессоров ATI Radeon X1800 ориентировано на высокопроизводительные игровые ПК и включает две модели:
- ATI Radeon X1800 XL;
- ATI Radeon X1800 XT.
Модели данного семейства графических процессоров построены на чипе R520. В данном чипе в наличии все 16 пиксельных процессоров, то есть 4 пиксельных блока Quad Pixel Shader Cores, 8 вершинных процессоров и 16 текстурных модулей. Процессор распределения потоков поддерживает деление на 512 потоков.
Модель ATI Radeon X1800 XL поддерживает частоту ядра 500 МГц и частоту памяти 1000 МГц. Объем памяти на видеокартах с процессором ATI Radeon X1800 XL может составлять 256 Мбайт.
Видеокарта ATI Radeon X1800 XT поддерживает частоту ядра 625 МГц и частоту памяти 1500 МГц. Объем памяти на видеокартах с процессором ATI Radeon X1800 XT составляет 256 или 512 Мбайт.
