Реферат: Архитектурные особенности и технические характеристики видеоадаптеров

Чем более высокое разрешение экрана используется и чем больше глубина представления цвета, тем больше данных требуется передать из графического процессора в видеопамять и тем быстрее данные должны считываться RAMDAC для передачи аналогового сигнала в монитор. Нетрудно заметить, что для нормальной работы видеопамять должна быть постоянно доступна для графического процессора и RAMDAC, которые должны постоянно осуществлять чтение и запись.
В нормальных условиях доступ RAMDAC к видеопамяти на максимальной частоте возможен лишь после того, как графический процессор завершит обращение к памяти (операцию чтения или записи), т.е. RAMDAC вынужден дожидаться, когда наступит его очередь обратиться с запросом к видеопамяти для чтения и наоборот.

Течнические характеристики

Обзор новых видеоадаптеров

Savage4 новый чип от S3

Прошло 7 месяцев, после официального анонса чипа Savage3D и корпорация S3 объявила о готовности начать выпуск в массовых объемах, чипа следующего поколения - Savage4. Что знаменательно, анонс нового чипа был сделан в год, когда S3 отмечает свое 10-летие работы на рынке компьютерной графики и видео. Появление Savage3D знаменовало, прежде всего, поворот S3 к современным реалиям массового рынка графических чипов. OEM производителей перестали устраивать чипы серии Virge, т.к. потребители стали требовать наличия возможности играть в современные игры с настоящим ускорителем. Если оценивать то, удалось ли S3 войти в обойму производителей современных 3D акселераторов, то можно констатировать, что провала точно не произошло. А это уже не мало, особенно, если учитывать против каких акул пришлось бороться S3. Факт налицо, платы на Savage3D продаются, имеют приемлемую конкурентоспособную цену, технология сжатия текстур S3TC лицензирована Microsoft включена в DX. Можно, конечно, и поругать S3, тем более есть за что - это и проблемы с драйверами, отсутствие приложений (за исключением единиц), использующих преимущества S3TC и проблемы с первыми ревизиями чипа. Сделали ли S3 для себя выводы? Будем надеяться что да. Итак, наступление с целью захвата существенной доли рынка массовых 3D графических чипов продолжается. Отметим первое, что бросается в глаза - это имя нового чипа. S3 не пошла по пути добавления приставки 2, а поступила несколько нетрадиционно, назвав новый чип Savage4. В свое время, #9 решив не раздражать пользователей приставкой 3D в названии своего чипа Revolution3D, назвала серию нового поколения Revolution IV. Наши испытания показали, что приставка 3D была убрано справедливо. Остается надеяться, что исчезновение приставки 3D в названии нового чипа S3 не означает отсутствия поддержки и акселерации трехмерной графики на практике. Тем более что список возможностей Savage4 внушает уважение. На самом деле, четверка в названии нового чипа означает принадлежность Savage4 к четвертому поколению 3D акселераторов. Разумеется, в индустриальном масштабе, а не внутренней линейке S3. Корпорация S3 решила сразу предложить два варианта нового чипа: Savage4 GT и Savage4 PRO. Оба чипа взаимозаменяемы, так как полностью совместимы по выводам. Это облегчает интеграцию в системные платы (что особенно важно для OEM рынка) и производство видеоадаптеров, т.к. упрощает дизайн разводки PCB. Итак, начнем по порядку, что нам обещают: Прежде всего, на первом плане среди достоинств чипа стоит тезис о том, что Savage4 имеет архитектуру, где все функции выполняются за один цикл. Если это правда, то это очень хорошо. Ядро работает на частоте 125 МГц в обоих вариантах Savage4. Суперконвейерная 128 разрядная архитектура внутренней шины памяти Поддерживается память типа SDRAM/SGRAM Локальная память от 2 до 32 МБ, используется в качестве кадрового буфера. Напомним, что ддержка Savage3D только максимум 8 Мб локальной памяти вменялось ему как минус. Теперь проблема устранена. Геометрический движок, занимающийся расположением графических примитивов в пространстве, может обрабатывать до 8 миллионов треугольников в секунду. Это более чем в 1.5 раза мощнее, чем у Savage3D. Да, стоит добавить, что вычисления проводятся над вещественными числами. Заметим, что наличие геометрического движка делает чип менее зависимым от СPU, а значит и владельцам не ультрасовременных компьютеров Savage4 будет интересен. 128 разрядный конвейер создания изображения. Ну, этим сегодня никого не удивишь. Скорость закраски полигонов - fillrate - 140 миллионов пикселей в секунду. Причем S3 подчеркивает, что эта цифра останется неизменной и при использовании трилинейной фильтрации. Напомним, что в рекламной кампании Savage3D постоянно подчеркивалось, что трилинейная фильтрация выполняется за один проход. Ну что сказать, все, что улучшает качество изображения на мониторе пользователя, только приветствуется. Особенно, если эти улучшения не замедляют работы ускорителя графики. RAMDAC 300 MHz с коррекцией гаммы. Классно. У вас есть 19" монитор или больше? Поддерживается последовательная шина управления I2C и Flash ROM Поддержка режимов управления питанием ACPI и PCI. Тут самое приятное это поддержка ACPI. Dпочему? Почитайте статью про ACPI у нас, а если коротко, для полной реализации таких режимов, как Suspend-to-RAM необходимо, что бы видеоадаптер соответствовал спецификации ACPI. Поддержка PCI 2.2, включая bus mastering Поддержка AGP mode 2x/4x, разумеется с SBA и DME. Если режимом AGP 2x, сегодня никого, кроме разве что компании 3Dfx, не удивишь, то AGP 4x это пока диковинка. Хотя, если вы регулярно читаете раздел "Коротко", то вы знаете, что S3 и Intel заключили соглашение, в котором, в частности, S3 провозглашалась главным партнером Intel в области внедрения промышленной версии AGP 4x, точнее validation partner. Вот и результат. Да, разумеется, многие, в частности, долго непраздная ATI со своим Rage128, заявили о готовности реализовать поддержку AGP 4x во второй половине 1999 года (Rage128Pro), Matrox со своим G400 и даже 3Dfx. Но, судя по всему, первым чипом, реально продающимся и имеющим поддержку AGP 4x, будет все же Savage4. Если все будет именно так, то S3 заработает себе дополнительные очки. Реализованная на аппаратном уровне поддержка технологии S3TC. Ну тут все ясно. Без этого никуда, это все равно, что PII без MMX. Заметим, что если вновь выходящие игры не будут использовать возможности Savage4, да и Savage 3D, по сжатию текстур, наличие этой поддержки не будет означать ровным счетом ничего. Так, красивая аббревиатура без практического применения. Опять же, подтверждается аксиома о том, что без поддержки со стороны реальных приложений, а не демонстрационных пакетов, любая, даже самая передовая технология может остаться в пыли от гусениц конкурентов. Справедливости ради стоит отметить, что приложения, оптимизированные под S3TC, все же начинают появляться, а включение этой технологии в DX6 обеспечила поддержку со стороны Microsoft. Поддержка Microsoft это половина победы. Если вспомнить о партнерстве с Intel (кстати, Intel прикупила пакет акций S3 не разглашаемых размеров), то перспективы Savage4 видятся уже в радужных тонах. Отметим, что все таки улучшения в области реализации S3TC есть. В новой версии S3TC поддерживается 8-битная альфа (коэффициент прозрачности или альфа канал), в то время, как в предыдущей ревизии S3TC поддерживалась лишь 1-битная альфа. Поддержка цифрового интерфейса для работы с плоско панельными мониторами. Да, производители чипов для графических плат свято верят, что завтра эти мониторы упадут в цене, и мы все ринемся их покупать. Пока что, эта строчка относится скорее к области заявлений: "Мы находимся на переднем краю прогресса". Ну и конечно строчка о высококачественном проигрывании DVD. Разумеется, иначе никто и не напишет. Что сказать, в имеющейся информации сказано, что в результате тесного сотрудничества с ведущими разработчиками в области декодирования DVD в Savage4 используется механизм компенсации движения второго поколения (Motion Compensation Engine). Это должно арантировать более качественное проигрывание DVD видео при меньшей нагрузке на CPU. Но, к сожалению, нет ни слова, про ппаратную реализацию обратного преобразования Фурье (iDCT), а жаль. Пока iDCT на аппаратном уровне реализовано только в Rage128. К слову, S3 является партнером Microsoft по разработкам в области аппаратного ускорения проигрывания видео. Это ощутимая поддержка с тыла. Поддержка режимов DDC, по сути, P'n'P Технологический процесс 0.25 мкм. Заметим, что Savage3D производится тоже по 0.25 мкм технологии и S3 готовится к переходу на 0.18 мкм процесс. Эти позиции, безусловно, очень сильные. Корпус чипа типа PBGA, 336 выводов, размер 27х27 мм Напряжение ядра 2.5 В, напряжение буферов ввода/вывода 3.3/5 В. Теперь посмотрим на внушительный список поддерживаемых 3D функций: Однопроходное мультитекстурирование. Ну, наконец-то, скажут одни. А другие прокомментируют в том смысле, что де нам все равно S3 за даром не надо или у нашей платы это давно есть. Спорить не будем, но то, что S3 двигается в верном направлении - факт. Однопроходная трилинейная фильтрация. Знакомо. Только теперь одновременно с трилинейной фильтрации можно осуществлять и однопроходное мультитекстурирование. Это означает, что Savage4 может смешивать две текстуры с трилинейной фильтрацией, накладывая их на один пиксель за один такт, даже при 32 битной глубине представления цвета. Полностью аппаратно реализованный bump-mapping. В Savage3D рельефное текстурирование выполнялось лишь с частичной поддержкой чипом. Сглаживание полной сцены. В Savage3D был только краевой антиалиасинг. Анизотропная фильтрация, тоже аппаратно реализованная.Еще одно подтверждение тому, что инженеры S3 решили сделать упор не на скорость вывода изображения, а прежде всего на качество выводимого изображения. Это вполне логично, ведь если акселератор выдает в вашей игре более 30 fps, первое, что вы потребуете из улучшений - это именно качество картинки, а не еще 30 fps. Появился 8-битный буфер шаблонов. Это дает возможность накладывать тени, изменяемые в реальном времени. Вывод изображения на монитор осуществляется в 32 битном цвете. Придраться не к чему. Причем без снижения скорости работы, точнее в реальных приложениях разница в скорости между 16 битным и 32-битным рендерингом будет нгезначительна, но различима, зато в различных синтетических тестах, разницы практически не будет. Отраженный свет и размытые тени Прозрачность и полупрозрачность (Alpha Blending Modes) Наложение тумана по вершинам полигонов и попиксельно 16- , 24- или 32-битная Z-буферизация Буфер вершин полигонов в пространстве Затенение, специализированные (процедурные) текстуры и атмосферные эффекты, texture morphing (преобразование текстур), reflection mapping (текстуры с отражениями) Поддержка текстур размером 2048х2048 пикселов

Главные достоинства:

Первый чип, умеющий одновременно производить однопроходное мультитекстурирование и трилинейную фильтрацию. Это должно обеспечить высокое качество и реалистичность изображений. Поддержка на аппаратном уровне таких функций, как сглаживание всей сцены, анизотропная фильтрация. Вывод графики в 32-битном цвете Поддержка на аппаратном уровне S3TC Поддержка AGP 4x Если на практике все будет выглядеть так же, как нам обещают. Если будут сразу качественные драйверы и количество приложений, оптимизированных под S3TC, будет расти, мы получим очень привлекательный 3D ускоритель. В своих информационных бюллетенях, которые были разосланы на некоторые сайты, S3 приводит еще и цифры производительности в тестах. Если принять эти цифры на веру, то производительность Savage4 будет выше, чем у RivaTnT - сегодняшнего лидера рынка и выше, чем у Rage128, претендента на лидерство. Тесты покажут, обманули ли нас. При партиях в 10000 штук чипы Savage4 GT стоят $22, а Savage4 PRO - $25 за штуку. Это очень приемлемые цены. Для сравнения, чип RivaTnT стоит на 35-40% дороже, чем Savage4 GT. Массовые продажи адаптеров на Savage4, а значит и их массововое производство, начнутся во втором квартале. Среди компаний, намеревающихся производить платы на Savage4 называются Diamond, Creative, Hercules, Elsa и AOpen. Первые платы должны появится уже в начале марта. Ожидается, что платы на Savage4 GT с 16 Мб локальной памяти будут стоить в районе $100-120, карты на чипе Savage4 PRO c 32 Mb локальной памяти и поддержкой AGP 4x/2х будут стоить $125-150. Можно считать, что первая артподготовка в 1999 году на фронте 3D графики произошла. Соперники известны. Приготовьтесь к новой весенней кампании за ваши кошельки.

3dfx Voodoo3 3000

Буквально на днях мы рассмотрели новинку, самую "низшую" плату в линейке от 3dfx - видеокарту Voodoo3 2000. Следующей после нее идет Voodoo3 3000, которая довольно сильно отличается от своей сестры. Прежде всего - частотой, на которой она работает, 166 МГц (а не 143, как у Voodoo3 2000), а также встроенным в чипсет RAMDAC в 350 Мгц (а не 300, как у 2000-го чипсета). Данная модель также имеет функцию ТВ-выхода. Фотографии видеокарты и модуля памяти Voodoo3 3000 представлены ниже:Видеоплата имеет такое же расположение элементов, что и ее предшественница, отличие заключается в более быстрой 6-ти нс памяти, а также в присутствии микросхемы, отвечающей за ТВ-выход. Отметим наличие большого радиатора из белого сплава на чипсете, который уже не приклеен к чипу, а крепится к карте на двух штифтах. Voodoo3 3000 имеет 16 мегабайт SDRAM памяти и AGP-конструктив. Немного о радиаторе. Когда недели 3 назад я впервые увидел фотографию Voodoo3 3000 с такой конструкцией, я подумал, что, наверно, это все же опытный образец, для которого не нашли серийно выпускаемого радиатора, а, оторвав кусок какой-то арматуры, прикрепили к плате, насколько нелепо и странно он выглядел. Тем не менее, все же это серийно выпускаемая деталь, точно подогнанная под видеокарту. Да и эффект от нее несомненный, учитывая суммарно большую площадь ребер у этого радиатора. Конечно, мы к таким размерам охлаждающих устройств еще не привыкли, поэтому и удивляемся такой конструкции. В коробке с картой можно найти три игры: Epic's Unreal (Tournament), Interplay's Descent 3 (for Voodoo3 only), Electronic Art's Need For Speed III. Вообще, данная видеокарта представляет собой лишь более скоростной вариант ранее рассматриваемой Voodoo3 2000, и мы сделаем упор на сравнение скоростей работы плат. Но и про качество изображения в некоторых популярных играх постараемся тоже не забыть. Тестировочная станция осталась той же: Системная плата Chaintech 6BTM (440BX); Процессор Intel Pentium II 450; Оперативная память 128 Mb PC-100; Монитор Nokia 447Xav (17"); Операционная система Windows 98. Как и в прошлый раз, при установке Voodoo3 2000, драйвера и на трехтысячную плату установились без осложнений (версия осталась прежней от 20 марта 1999 года). Для установки более высоких частот работы видеокарты (разгона) мы использовали свежую версию .40 программы Voodoo3 Overclock Property Page (автор Gary Peterson), которая управляется акладкой в драйверах. Как видим, кроме установки частот работы чипсета и памяти и включения режима sync, здесь можно выбрать режим работы видеокарты в соотношении производительность-качество. Что это дает - мы рассмотрим ниже в разделе исследования качества 3D-графики. Все остальные параметры драйверов ничем не отличаются от рассмотренных нами в обзоре по Voodoo3 2000: имеются раздельные регулировки для Glide/OpenGL и Direct3D с возможностью включения тройной буферизации и MIP-мэппинга. Коротко рассмотрим работу этой платы в 2D-графике. Как и следовало ожидать, скорость ничуть не изменилась, по сравнению с Voodoo3 2000, а следовательно и с Banshee. Ниже представлены соответствующие диаграммы испытаний в WinBench 99 при разрешении 1024х768 в 16-битном цвете: Хотя частота RAMDAC и увеличилась до 350 MHz, существенных отличий от Voodoo3 2000 я не заметил. Правда, в разрешении 1280х1024 все смотрится весьма четко и глаза после длительной работы в этом разрешении совсем не устают. К сожалению, мой монитор разрешение 1600х1200 поддерживает весьма ограниченно, поэтому судить о качестве 2D в 1600х1200 мне трудно. Тем не менее, мы повторим наш вердикт о том, что Voodoo3 по качеству и скорости 2D как игровая видеокарта практически лидирует среди аналогов (за исключением Matrox G200, который по скорости все еще впереди). Затем мы ассмотрим работу Voodoo3 3000 в 3D-графике и, прежде всего, с точки зрения скорости. Производительность Voodoo3 3000 будет сравниваться с картами на следующих чипсетах: nVidia Riva TNT2 (ASUS AGP-V3800); 3dfx Voodoo3 2000; ATI Rage 128 (ATI Rage Fury). Как обычно, мы представим на суд читателей результаты двух видов тестирования. Во первых, на фиксированной частоте процессора Pentium II в 450 МГц производится испытание в разрешениях от 640х480 до 1280х1024 c 16-битной глубиной цвета тремя инструментами: 3D Mark MAX (DirectX); Quake2 (massive1.dm2) OpenGL); Incoming (DirectX).

Результаты по тесту 3DMark 99 MAX при тестировании с процессором Intel Penium III получились ледующими: 640x480800x6001024x7681280x1024 3DMark 99 MAX4532452844654188

И, во-вторых, на трех (450, 300 и 233 МГц) частотах процессора Intel Pentium II снимаются скоростные показатели видеокарты при помощи 3DMark 99 MAX, что дает нам возможность определить степень зависимости от процессора быстродействия видеокарты:

Мы получили результаты Voodoo3 3000, не только работающей на номинальной (166 МГц) частоте, но и разогнанной до 195 МГц (вообще-то, она работает и на 198 МГц, но лучше немного перестраховаться). На вышеприведенном скриншоте программы для разгона данная частота 195 МГц присутствует. Учитывая надежность работы видеоплаты в этом режиме (карта гонялась довольно долго при наличии принудительного внешнего охлаждения), мы в наших выводах будем учитывать значения, также полученные в результате разгона. Что же можно сказать относительно скорости работы Voodoo3 3000? Примерно то же, что и сказано было ранее о Voodoo3 2000: скорость потрясает воображение, в режиме работы на 195 МГц вообще на сегодняшний день равных ей нет (с учетом даже протестированной ранее платы на базе Riva TNT2 от ASUS). Но при работе на штатной частоте 166 МГц Voodoo3 3000 немного уступает ASUS V3800 (чипсет Riva TNT2, частота работы 140/150 Мгц на чипсете и памяти соответственно) в игре Incoming, которая характеризует работу видеокарты в Direct3D. Во всех иных тестах Voodoo3 3000 лидирует даже в штатном режиме. Однако же, повторю, что видеокарта дает явный прирост в скорости только на мощнейших процессорах (от 450 МГц) и в высоких разрешениях (от 1024х768 и выше). С другой стороны, и на более слабых процессорах Voodoo3 3000 (как и Voodoo3 2000) не уступает по скорости Voodoo2 SLI. Поэтому с точки зрения скоростных показателей обе разновидности Voodoo3 можно рассматривать как замену Voodoo2 SLI, причем разница между Voodoo3 2000 и 3000 на лабых процессорах практически ничтожна, что ставит 2000-ю модель в более выгодное положение.

Вывод такой: при цене карты, близкой к 200$ (а это примерная цена видеоплат на Riva TNT2), позиции Voodoo3 3000 уже не столь безоблачны, как у Voodoo3 2000 в своей ценовой нише. корость 3000-й модели на номинальной частоте уже не является безусловно лидирующей. В режиме разгона Voodoo3 3000 пока недосягаема, но, во-первых, мы не знаем, до каких частот будут разгоняться видеокарты на Riva TNT2, а во-вторых, не для всех пользователей разгон приемлем ввиду либо затрудненного охлаждения видеокарты, либо из-за принципиальных убеждений. А теперь поговорим о качестве в 3D-графике. Здесь мы остановимся немного подробнее. Отчасти из-за того, что появилась новая версия утилиты Voodoo3 Overclocker, которая обещает эффективный способ повышения качества изображения, выдаваемого платой, а отчасти из-за появления патчей для популярных игр. Здесь уместно будет сказать о следующем. В комплекте с Voodoo3 3000 поставляются как раз те две игры (Unreal и Need For Speed III), которые не запускались на Voodoo3 2000. Очевидно, это свежие версии, исправленные для работы на Voodoo3. Так оно и есть. Версия игры Unreal - 2.22r, версию Need For Speed III посмотреть не удалось, но тот факт, что в списке видеокарт, которые она знает, есть уже Voodoo3, говорит о его более новой версии. Поэтому для любителей этих игр можно дать сразу совет: покупайте Retail - версии Voodoo3, тогда вы будете избавлены от необходимости искать соответствующие патчи. Начнем же мы с рассмотрения утилиты Voodoo3 Overclocker версии 1.40 (скриншот с закладки можно увидеть выше). Как многие заметили, она, помимо изменения частоты видеокарты, дает возможность выбора режима работы: с максимальным качеством, но в ущерб скорости, либо наоборот. Но, к сожалению, ни через драйвера, ни через утилиту Voodoo3 Overclocker получить режим наибольшего качества реально не удалось. Качество картинки визуально совершенно не меняется. А судя по тому, какие переменные возникают в Registry после включения этого режима, должен появляться эффект сглаживания (anti-aliasing). Вот, например, на Voodoo2 SLI (драйвера от Metabyte v.1.15) этот эффект работает. Ниже представлена сцена из игры Unreal, а также два куска из нее, иллюстрирующие работу Voodoo2 SLI с эффектом сглаживания и Voodoo3 в режиме максимального качества: 3dfx Voodoo2 SLI 3dfx Voodoo3 3000

И еще добавлю, что по моему личному мнению, даже при 16-битной глубине цвета, видеокарты на базе Riva TNT или Rage 128 дают более яркую цветовую насыщенность в 3D, нежели детище 3dfx. Следует также напомнить невозможность рендеринга в 32-битном цвете у Voodoo3.

И перед подведением итогов хочу сказать пару слов о дополнительной функции, имеющейся у Voodoo3 3000, о TV-out или ТВ-выходе. При настройке драйверов для вывода изображения на телевизор следует пользоваться закладкой в настройках дисплея. При переключении в режим TV-out происходит автоматическое переключение экрана в режим 800х600 при частоте 60 Гц и вывод изображения на телевизор. Настройки позволяют выбрать тип сигнала, подаваемого на TV-out, а также отключить при этом вывод изображения на монитор. В заключении хочу сказать, что при наличии дополнительного охлаждения видеокарта Voodoo3 3000 может показать прекрасные результаты по скорости, полностью и с лихвой заменить Voodoo2 SLI практически на любом современном процессоре (если нет особых требований к качеству и скорости 2D). Но данная видеокарта не имеет столько положительных качеств, чтобы возвратить любовь фанов Riva TNT или Rage 128. Как уже было сказано, при цене, примерно равной стоимости видеокарт на базе Riva TNT2 (не говоря уж о Savage4 Pro), Voodoo3 не дает 32-битного цвета в 3D, полноценно не работает с AGP, не понимает больших текстур. Однако, пока нет массового выпуска игр, у которых реально работает 32-битный Z-буфер и существует необходимость работы с текстурами более 256х256, поэтому видеокарты Voodoo3 и им подобные могут пользоваться спросом из-за поддержки ими всех существующих игровых API, а значит, универсальности.

ASUS AGP-V3800 на чипе nVidia Riva TNT2

Как и ожидалось, после некоторого затишья, новые видеокарты стали появляться, как грибы после дождя. Многие пользователи, имеющие доступ в Интернет, уже читали обзоры видеокарт на базе Riva TNT2, которыеанонсировали многие производители. Маститые испытатели новых продуктов уже опробовали супер-скоростные видеокарты от Diamond Multimedia, а также Reference Cards от самой Nvidia, однако, эти платы практически не имеют "наворотов" в плане комплектации дополнительными сервисами. Фирма ASUSTeK Computer почти месяц назад анонсировала новую линейку видеокарт ASUS V3800 на базе Riva TNT2: с ТV-in/out, с поддержкой LCD-мониторов, в ко?