Эволюция видеокарт, часть 2

В предыдущем номере “ Игромании ” мы взялись раскрыть тайну происхождения современных игровых видеокарт. В этом — мы закончим наше повествование. Век T &L Предыдущую статью мы закончили на том месте, когда в 2000 году nVidia одолела известную 3dfx. Однако, расписывая историю с 3dfx, мы не сказали об одном важном моменте: 30 августа 1999 года компания S3 представила графический процессор нового поколения — Savage2000. Анонсируя свое детище, S3

После анонса Savage2000 компания S3 заключила выгодный союз с Diamond Multimedia, и появился Diamond Viper II.
объявила, что в чип будет интегрирован геометрический акселератор, отвечающий за преобразование координат и расчет освещения. Да-да, это именно то, о чем так долго говорили инженеры из nVidia. Так что неудивительно, что 31 августа, буквально на следующий день, менеджеры nVidia рассказали публике о своем революционном достижении — блоке преобразования координат и расчета освещения… Операции по преобразованию координат и расчету освещения ( Transformation & Lighting) требуют больших вычислительных ресурсов. Выполнять эти операции может центральный процессор компьютера либо специальный геометрический сопроцессор видеокарты. И чем мощнее этот геометрический сопроцессор, тем больше полигонов можно использовать для представления объекта, а значит, конечное изображение будет более реалистичным. Savage2000 стала той видеокартой, в которой впервые был использован геометрический сопроцессор с незамысловатым названием S3TL ( S3 Transformation & Lighting). За счет него Savage2000 могла просчитывать трехмерное изображение без помощи центрального процессора. А потому при включении T&L-блока производительность Savage2000 возрастала на 30 - 40 %. Вот краткие технические характеристики Savage2000: • частота работы ядра от 150 до 200 МГц; • интегрированный геометрический процессор преобразования координат и установки освещения (S3TL); • возможность равномерного распределения нагрузки между центральным процессором и геометрическим блоком S3TL; • частота работы шины памяти от 166 до 200 МГц; • объем видеопамяти до 64 Мбайт SGRAM; • разрядность шины памяти 128 бит.

В свое время GeForce256 произвел настоящую революцию в мире 3D.
Итак, как мы уже говорили, 31 августа 1999 года nVidia анонсировала свою новую видеокарту GeForce256 , в которую также был встроен геометрический блок T&L. Отличительной особенностью GeForce256 стало наличие на нем четырех пиксельных конвейеров. То есть за один такт GPU мог формировать четыре пикселя одновременно (тогда как все видеокарты предыдущего поколения обсчитывали до двух пикселей за такт). Помимо всего прочего — в укор Riva TNT2 — видеокарточки на базе GeForce256 научились осуществлять качественную поддержку трилинейной и анизотропной фильтрации. Причем использование анизотропной фильтрации не так сильно тормозило скорость игр, как раньше. “Узким местом” новой линейки видеокарт стала их память. Дело в том, что видеокарты GeForce256 оборудовались устаревшей SDRAM-памятью. Впрочем, некоторое время спустя nVidia перевела свой новый продукт на современную DDR SDRAM. В результате частота памяти составила 300 МГц (реально — 150 МГц по обоим фронтам импульса). При этом тактовая частота самого ядра осталась на прежней отметке в 120 МГц.

Обратите внимание на большой алюминиевый радиатор GeForce2 Ultra. Подобные видеокарты грелись не на шутку.
Следующим шагом в развитии семейства GeForce стал графический чип GeForce2. По славным традициям TNT2-серии новый графический процессор разделили на два типа: урезанный GeForce2 MX и полноценный GeForce2 GTS. В свою очередь, GeForce2 GTS послужил основой для Pro и Ultra версий. Они отличались объемом установленной видеопамяти, а также более высокими частотами ядра и модулей памяти. Стоит отметить, что карта теперь могла накладывать на 4 пикселя по две текстуры за такт. В GeForce2 MX появилась поддержка технологии TwinView — возможность вывода изображения одновременно на два монитора или телевизора. Рассмотрим технические характеристики видеокарт GeForce второго поколения: • GeForce2 MX — тактовые частоты 175/166 МГц, память SDRAM, технология TwinView, 2 конвейера рендеринга; • GeForce2 GTS — тактовые частоты 200/200 МГц, тип памяти DDR SDRAM, 4 конвейера рендеринга; • поддерживаемый объем памяти обеих видеокарт — до 128 Мбайт. Итак, что же мы имеем? В самом конце 2000 года компания S3 отказалась от дальнейшего продвижения своих продуктов на рынке графических систем. В результате — nVidia заняла доминирующее положение на рынке видеокарт. Именно в этот момент из застенков компании ATi появился запоздавший Radeon256.

Эталонная плата на базе ATi Radeon256.
Следуя по проторенной дорожке, компания ATi разработала собственный геометрический сопроцессор. Эта технология получила воплощение в новом семействе видеокарт Radeon256. Справедливости ради заметим, что в плане производительности Radeon256 обходил довольно-таки популярный GeForce2 MX. Более того, если судить по наличию мультимедийных функций, то выходец из ATi оставлял далеко и GeForce2 GTS. Обратимся к техническим характеристикам Radeon256. Максимальный объем памяти нового семейства видеокарт составлял 128 Мбайт DDR SDRAM памяти. Рабочая частота ядра была 183 МГц; памяти — до 400 МГц. И это при том, что, по некоторым источникам, архитектура ядра Radeon256 была рассчитана на частоты вплоть до 350 - 400 МГц! Помимо многообещающей начинки, графический процессор Radeon256 поддерживал немало фирменных технологий. Добрая половина из них обеспечивала наложение разнообразных текстур рельефа, другая работала с геометрической моделью объектов. Так, например, в Radeon256 использовался метод трансформации вершин Vertex Skinning , что позволило избежать недоразумений с “натягиванием” текстуры на резкие изгибы моделей объектов. Еще стоит отметить технологию Keyframe Interpolation , которая позволяет реализовать изменение внешнего вида отображаемого объекта с помощью начального, конечного и ключевых кадров; все остальные преобразования выполняются автоматически. Другими словами, интерполяция кадров позволяет реализовать мимику на лице персонажа игры, затратив на это минимум усилий и времени GPU. Особого внимания заслуживает поддержка специальных трехмерных текстур, за счет которых Radeon256 мог создавать динамические источники освещения, а также объемный туман, дым и разнообразные жидкости. Его Величество Шейдер

Обратите внимание, платы на базе GeForce3 оснащались довольно-таки интересной системой охлаждения.
Начиная с 2001 года рынок игровых видеокарт был фактически поделен между двумя компаниями — nVidia и ATi. Первая поставила на конвейер разработку графических процессоров и стала анонсировать новые чипы каждые шесть месяцев. И весной 2001-го появились первые образцы на базе GeForce3. Очередной представитель линейки GeForce обладал внушительными техническими характеристиками. Чего только стоит его 230 -мегагерцовая DDR память, результирующая частота которой равна 460 МГц. А как вам новый высокопроизводительный T&L-блок, интегрированный на 200 -мегагерцовое ядро GeForce3, — впечатляет? nVidia удивила всех еще и тем, что новый GPU уступал по частоте GeForce2 Ultra, но производительность была намного выше! В функциональном плане новинка поддерживала практически все прелести “вражеского” Radeon256. Более того, именно в GeForce3 инженеры nVidia применили технологию обработки вершинных и пиксельных шейдеров — Vertex & Pixel Shader ( nFiniteFX Engine ). Выражаясь простыми словами, технология шейдеров — это своеобразное “мультитекстурирование без границ”. До GeForce3 алгоритм мультитекстурирования задавался в жестких рамках графического процессора: видеокарта смешивала текстуры всего лишь несколькими способами. С пришествием технологии пиксельных шейдеров разработчики получили возможность управлять процессом мультитекстурирования. Использование пиксельных шейдеров позволяет добиться более реалистичных эффектов. По аналогии с пиксельными шейдерами, технология вершинных шейдеров применяется для создания сложных геометрических объектов. Попробуем разобраться. Каждый объект в мире 3D состоит из нескольких тысяч (а порой и миллионов!) треугольников. В свою очередь, треугольник включает в себя три независимые вершины, каждая из которых может быть задана различными переменными. До появления GeForce3 эффекты освещения вершин сильно тормозили игры. Однако уже сейчас графические процессоры с легкостью оперируют вершинными шейдерами для прорисовки клубящегося над холмом тумана или реалистичной анимации лиц персонажей. Что же касается технологии программируемых пиксельных шейдеров (Pixel Shader), то тут разработчики получили полную свободу в создании таких эффектов, как блеск и динамическое освещение. Плюс ко всему, необходимо понимать, что технологии вершинного и пиксельного программирования дополняют друг друга. На данный момент вершинные и пиксельные шейдеры неразделимы и в коалиции создают неповторимые красоты на экранах наших мониторов. В качестве примера можно привести культовый Doom 3 , разработка которого началась именно на GeForce3.

Ничем не примечательный Radeon 8500 (он же R200) стоил немалых денег!
В новом GeForce впервые появилась технология Light Memory Architecture. Суть ее работы заключается в том, что общий контроллер памяти был разделен на четыре независимых. Каждый из них использует выделенную 32 -битную DDR -шину. Этот ход позволил повысить эффективность работы с памятью. Тем временем в ATi намечается очередная революция. После продолжительного затишья в свет выходит наследник первого Radeon — чип с кодовым названием R200. Этот чип и карта на его основе Radeon 8500 были нацелены на hi-end сектор рынка. Не будем распространяться о технических характеристиках нового графического процессора — они немногим лучше параметров GeForce3. Отметим лучше, что с приходом R200 видеокарточки от ATi обзавелись полноценной поддержкой пиксельных и вершинных шейдеров, а также DirectX 8.1. Причем ATi не ограничилась первой редакцией пиксельных шейдеров, а круто взяла быка за рога, продвинув технологию Pixel Shader до версии 1.4. Обновленные пиксельные программы обладали большей гибкостью, а также расширенной масштабируемостью. Между тем, основным козырем нового R200 стала технология специальных N -патчей, получившая название Truform. Данная технология позволяет повысить визуальное качество моделей, увеличивая количество полигонов моделей в несколько раз. Но для этого игра должна поддерживать эту технологию. Параллельно с R200 компания ATi анонсировала RV200. Как оказалось, данный графический процессор был ориентирован на профессиональный сегмент рынка. Более того, анонсированный RV200 оказался всего лишь разогнанной модификацией Radeon256. Видеокарты на базе этого чипа получили имя Radeon 7xxx. В отличие от серии 8xxx , семерка в начале названия говорит об отсутствии поддержки DirectX 8.1. И наоборот, восьмерка у Radeon 8xxx символизирует полную поддержку функций DirectX 8.1. Краткие технические характеристики нового поколения Radeon таковы: • R200 — известен как Radeon 8500, работает на частоте 250 и 275 МГц для ядра и памяти, Pixel Shader 1.4 , Vertex Shader 1.1 ; • RV200 — получил имя Radeon 7500, работает на частоте 275 и 230 МГц для ядра и памяти.

Размеры эталонных карт на базе GeForce4 Ti впечатляли!
Тем временем пролетело полгода — приближалась весна 2002-го. Компания nVidia анонсировала свое очередное детище — GeForce4. По славным традициям nVidia новый графический процессор поделили на два: полноценный и урезанный. В результате четвертое поколение GeForce было представлено видеокартами серии GeForce4 Ti и GeForce4 MX. Все видеокарты флагманской линейки GeForce4 Ti — Ti4200 , Ti4400 и Ti4600 — работали на разных частотах ядра (225—300 МГц) и памяти (500—650 МГц). Кроме того, изменение внутренней архитектуры ядра принесло ощутимый прирост скорости обработки вершинных и пиксельных программ. В частности, GeForce4 Ti4600 умудрялся обработать примерно в 3 раза больше вершин по сравнению с GeForce3 Ti500! К слову о шейдерах, новый чип стал поддерживать пиксельные шейдеры 1.2 и 1.3. В GeForce4 Ti была снова усовершенствована технология оптимизации памяти, которая получила название LMA II (Light Memory Architecture II). Бюджетная линейка GeForce4 MX базируется на усовершенствованном ядре GeForce2 MX с LMA II архитектурой памяти. И если видеокарты на базе GeForce3 поддерживают вершинные шейдеры, то GeForce4 MX — нет. На практике вышла нешуточная путаница. Получалось, что по своим характеристикам GeForce3 были более “современными” картами, нежели GeForce4 MX! Впоследствии GeForce4 обзавелся поддержкой интерфейса AGP 8x , о чем свидетельствовал суффикс “ SE ” в названии видеокарт. Примерно в это же время свет увидела флагманская модель линейки — GeForce4 Ti4800 SE. Подводя черту, отметим, что линейка видеокарт GeForce4 не принесла с собой каких-либо революционных технологий. Можно даже сказать, что графический процессор GeForce4 Ti стал своеобразным продолжением славных традиций GeForce3.

Видеокарта на базе Radeon 9000. Кодовое название — RV250. Все видеокарточки от ATI целесообразно различать по их кодовым именам, в противном случае можно просто запутаться.
Компания nVidia — более чем достойный противник, и в ATi это прекрасно понимали. Ответ в лице Radeon 9000 последовал незамедлительно. Еще в отрочестве данный чип был известен под именем RV250. И как вы уже догадались, символ “V” в названии указывает на бюджетную направленность графического процессора. Но что же на самом деле скрывалось под маркировкой RV250? Сказать по правде, под кремниевой оболочкой нового чипа прятался наш старый знакомый — R200. Единственное отличие RV250 заключалось в урезанном количестве блоков по обработке текстур — один против двух у R200. Следующий шаг в развитии рынка графических систем по праву приурочен к релизу DirectX 9.0. Как следствие, поддержав новый API, производители просто-таки обязаны были обновить линейки своих продуктов. Поэтому именно в этот момент с отрывом в два-три месяца вышли небезызвестные GeForceFX , Radeon 9500 и 9700. Мало того, несколько месяцев спустя модельный ряд графических процессоров от ATi пополнили Radeon 9600 и 9800. Герои нашего времени Вот мы и подошли к концу. Мы намеренно не стали описывать технические характеристики видеокарт последнего поколения. Сравнительные тесты и популярные обзоры семейства GeForceFX и Radeon 9xxx вы уже могли видеть на страницах последних номеров нашего журнала, более того, в апрельской “Игромании” был опубликован сравнительный обзор GeForceFX 5600/5700 и серии Radeon 9600 с подробным описанием всех характеристик этих видеокарт. В настоящий момент на рынке противоборствуют GeForce FX 5950 Ultra и Radeon 9800XT. Уже в ближайшее время мы увидим совершенно новые видеокарты, которые поднимут производительность на новую, доселе недосягаемую высоту. Мало того, на соседних страницах “ Железного цеха ” вы можете узнать все о самом навороченном графическом процессоре NV40 от nVidia и увидеть результаты тестов новейшего GeForce 6800 Ultra! Надеемся, что уже к следующему номеру нашу тестовую лабораторию посетят достойные друг друга оппоненты — GeForce 6800 Ultra и Radeon X800 от ATi.