nVidia GeForce256

Чип GeForce 256 от компании nVidia стал одним из первых чипов потребительского класса, несущим на себе геометрический сопроцессор. Наличие этого сопроцессора позволяет на аппаратном уровне обрабатывать трансформации каркасных объектов и рассчитывать освещение в реальном времени. Четвёртое поколение 3D акселераторов должно характеризоваться следующими характеристиками:

• AGP 4x and Fast Writes

• Компрессию текстур S3TC

• Кубические карты среды

• HDTV

• До 64 мегабайт SDRAM, SGRAM, DDR SGRAM

• Поддержка аппаратного расчёта текстур и освещения.
• Высокие значения fillrate

Кто будет причислен к акселераторам четвёртого поколения - покажет время. Однако уже сейчас мы можем назвать чип, имеющий право считаться знамением четвёртого поколения.

GeForce 256 обладает всеми этими достоинствами. Посмотрим на этот чип повнимательней.

• Технологический процесс 0.22 мкм
• Интегрированный GPU
• 23 миллиона транзисторов
• 256 битный конвейер рендеринга
• 128 битный доступ к памяти
• RAMDAC 350 MHz
• Обработка до 15 Mpolys/sec
• Fillrate 480 MTexels/sec
• Аппаратный расчёт до 8 источников освещения
• Поддержка кубического текстурирования карт среды
• Поддержка компрессии текстур S3TC
• AGP 4x Fast Writes
• Поддержка до 32 Mb SDRAM/SGRAM/DDR SGRAM
• Поддержка HDTV

Сведём эти и некоторые другие характеристики в таблицу:

Что же касается реальных возможностей GeForce256, то тут нам на помощь приходит 3DWinbench2000.

Рассмотрим подробнее характеристики GeForce256.

Технологический процесс 0.22 мкм должен позволить чипу работать на высоких частотах, не перегреваясь. Помните, насколько повысились частоты при переходе с 0.35 мкм процесса в Riva TNT на 0.25 мкм в TNT2? Здесь, к сожалению, частоты не повысились. По сравнению с TNT2, ядро GeForce 256 работает на пониженной частоте - 120 МГц. Всё связано с перегревом.

Интегрированный GPU. Вообще, GPU расшифровывается как Graphics Processor Unit. Попросту говоря, графический процессор. GPU - это такая часть видеопроцессора, которая без загрузки CPU рассчитывает освещённость и трансформирует полигоны. При такой узкой направленности удаётся достигнуть производительности в 15 миллионов полигонов в секунду. Что это даёт? Это не позволит получить больше FPS в высоких разрешениях, или уменьшить падение скорости при переходе с 16 битного на 32 битный цвет. Зато в игре можно будет запросто встретить монстра, состоящего из 200 000 треугольников. Что это даёт? Это даёт то, что он будет настолько реален, что его лицо, руки будут сделаны из полигонов, а не простой текстурой. Всё будет выглядеть настолько красиво, что его жаль будет убивать.

Посмотрите на диаграмму. Она иллюстрирует схему работы GeForce 256. Здесь видно четыре текстурных блока, а также два дополнительных блока - Transform Engine и Lighting Engine. Серым квадратом выделено то, что делает TNT2.

Как мы видим, в GF256 существует 4 текстурных модуля. В своей рекламной компании nVidia заявляет, что 4 текстурных конвейера могут работать одновременно, обеспечивая скорость заполнения до 480 миллионов пикселов в секунду. А это значит, что при мультитекстурировании скорость заполнения должна составить 240 миллионов пикселей в секунду. А при наложении четырёх текстур - 120 миллионов пикселей в секунду. Но здесь и проявляется слабое место GeForce 256. Дело в том, что nVidia не реализовала возможность наложения более двух текстур за такт. Так что, квадротекстурирование на GeForce 256 невозможно.

Такая высокая интегрированность - 23 миллиона транзисторов. Это больше, чем у большинства сегодняшних CPU. Такое большое количество транзисторов оправдана четырьмя текстурными модулями и GPU. Именно GPU требует такого большого количества транзисторов, ведь он выполняет те функции, которые ранее были доступны только центральным процессорам. Но именно такое большое количество транзисторов приводит к перегреву чипа, а также к большему количеству негодных чипов. Если при производстве чипа количество негодной продукции будет велико, то цена на него возрастёт. Именно для того, чтобы увеличить количество годных чипов и избежать перегрева, номинальная частота ядра была опущена до 120 МГц.

256 битный конвейер рендеринга. Тут всё просто. Чем больше бит, тем быстрее рендеринг. Тем более, что чип имеет интегрированный GPU и 4 текстурных модуля. Тут уж 128 битным конвейером не обойтись.

128 битный доступ к памяти - хорошая традиция. Но ведь уже есть на свете Matrox G400 с его архитектурой DualBus, открывающей 256 битный доступ к памяти. Здесь nVidia могла бы и улучшить свой чип.

RAMDAC 350 MHz. Разумеется, речь идёт об интегрированном RAMDAC. Да, GeForce 256 создан для работы в сверхвысоких разрешениях. Здесь необходимо иметь качественный RAMDAC.

Четыре текстурных модуля, работающие синхронно, обеспечивали бы наложение 4 текстур за такт. Теперь ничто не мешало бы использовать такие эффекты как Environmental Mapped Bump Mapping (EMBM). Всё это было бы возможно, реализуй nVidia поддержку квадротекстурирования в GeForce 256. К сожалению, чего нет - того нет. Кроме того, есть возможность получить скорость заполнения до 480 MPixels/sec в приложениях, не использующих мультитекстурирование. Да и при разгоне чипа на каждый мегагерц получаем прирост fillrate на 4 мегатекселя. В обычном режиме за каждый такт 4 конвейера обрабатывают 4 пикселя. В режиме мультитекстурирования 2 пикселя. Таким образом, в зависимости от того, используем ли мы DirectX5, DirectX6 или DirectX7 приложение, мы получим fillrate 480 или 240 MPixels/sec.

GeForce 256 способен обработать до 15 миллионов треугольников в секунду. Однако, мало кто догадывается, что эта цифра относится к нетекстурированным неосвещённым треугольникам, затенённым по методу Flat. Это не применяется в играх. В играх нас интересует мощность расчёта текстурированых, освещённых полигонов, затенённых по методу Гуро. В GeForce 256 это значение находится в пределах 4 миллионов. Кроме того, количество обработанных полигонов в секунду лимитируется скоростью AGP шины. Так что реально GeForce 256 может обсчитывать не более 8 миллионов нетекстурированных неосвещённых полигонов.

Для DirectX7 стандартом является 8 источников освещения. То есть одновременно в сцене устанавливается 8 источников освещения и по ним ведётся расчёт. Много это, или мало? Для небольшой сцены - конечно много. А вот для реального здания, в котором свет проникает через закрытые и незакрытые шторами окна, двери, от различных осветительных приборов - мало. Всё-таки, бродить нам по подземельям без источников освещения ещё долго. Но, всё же поддержка источников освещения зависит от производителей программного обеспечения.

Кубические карты среды. Это новый тип карт среды. Раньше карты среды были сферическими, что вызывало не совсем правильное их наложение. Окружающая среда представлялась в виде сферы, внутри которой помещён объект. Более совершенный метод - кубическая карта среды. Объект помещается внутрь куба. Куб имеет 6 граней. Таким образом, в обычной комнате лучше использовать кубическую карту среды. Шесть граней будут соответствовать стенам, полу и потолку. Что касается открытых пространств, то здесь лучше использовать сферические карты среды.

Компрессия текстур сегодня прочно входит в список обязательных возможностей акселератора. Текстуры занимают больше места, чем имеется в локальной памяти видеокарты. Кроме того, они очень сильно загружают AGP шину при их закачке в локальную память. Именно поэтому выгоднее их компрессировать. И поддержка уже хорошо зарекомендовавшего себя стандарта S3TC говорит о том, что GeForce 256 рассчитан не только на будущие, но и на современные приложения. Именно так я и определяю GeForce256. Потому, что использование аппаратных трансформаций и освещения - это возможность, которая будет востребована в будущем, к тому моменту, когда GF256, возможно, уже устареет. А поддержка аппаратного сжатия текстур является уже востребованой возможностью 3D акселераторов. Именно поэтому GeForce 256 показывает прирост производительности с современными 3D приложениями, способными использовать большие текстуры. 

Поддержка AGP 4x FastWrites делает возможным повысить скорость обмена между процессором и видеокартой до 1Gb/sec. Уже хорошо. Дождёмся нормальных AGP 4x материнских плат.

Ну если с поддержкой SDRAM/SGRAM всё ясно - два типа быстрой видеопамяти, то про новый тип памяти DDR SGRAM ходит много легенд. Новый тип видеопамяти способен убрать ограничение в скорости заполнения, так как за один такт DDR SGRAM передаёт в два раза больше данных. Это в два раза повышает пропускную способность видеопамяти, а следовательно, позволяет получать большие значения fillrate.

HDTV - High Definition Television. В будущем введение этого стандарта позволит транслировать телевизионные передачи в разрешениях вплоть до 1920х1080. Разумеется, не каждый сможет просматривать видео в таких разрешениях, так что видеокарта должна уметь уменьшать изображение без потерь качества. В принципе, это хорошая возможность, которая будет востребована, когда уже все забудут про GeForce 256.

Что можно сказать про новый чип? GeForce 256 удался. И я надеюсь увидеть реальные приложения - игры, программы, которые бы использовали трансформации и освещение прежде, чем GeForce 256 устареет.

Качество

Наконец-то nVidia решила проблему всех TNT карт - трилинейную фильтрацию. И GeForce 256 поддерживает её лучшим образом. Качество фильтрации спорит с качеством Savage 4. Оно намного превосходит качество Rage128, G400 и других видеокарт. Кроме того, почти исчезло замыливание картинки в высоких разрешениях.

По качеству картинки GeForce 256 можно поставить твёрдую пятёрку.

Драйверы и совместимость

Поддержка T&L находится в API - DirectX, или OpenGL. Приложение само определяет, есть ли у вас аппаратный GPU, или нет. Именно поэтому GeForce 256 использует те же универсальные драйверы Detonator. Это очень хороший знак. Это означает, что nVidia будет просто обязана всё время совершенствовать свой драйвер. А разве не это нужно всем владельцам TNT/TNT2 карт? Драйвер тот же, а значит поддержка OpenGL и Direct3D так же на высоте.

Видеокарты на GeForce 256

Большинство видеокарт на GeForce 256 имеют AGP 4x интерфейс, SDRAM, SGRAM, или DDR SGRAM память. Обязательно наличие вентилятора. Возможны TV вход/выход, выход на плоскопанельные мониторы и другие навороты.

ASUS не забывает выпускать продукты на базе чипа nVidia GeForce 256. Оно и правильно - ведь людям нужны качественные продукты. А вот эта карта имеет 32 мегабайта SDRAM и не имеет дополнительных входов/выходов. Всё сделано для удешевления.

Desperado AGP RI-70 от Chaintec- ещё одна видеокарта на базе GeForce 256. Всё тот же SDRAM, всё тот же AGP4x. Да ещё TV выход.

Но общественность ждёт, когда появятся карты на базе GeForce 256 от известного производителя PowerColor. Эта фирма всегда делает самые дешёвые видеокарты. Так называемая "Zida в мире видеокарт".

GeForce 256 на сегодняшний день является самым перспективным чипом nVidia. И если он и не изменил мир, то переход к новому поколению ознаменовал точно.

Михаил Дегтярёв (aka LIKE OFF)
10/02.2000