Описание видеочипа 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.

 

 

Справка:

Скорее всего, название GeForce происходит от сокращённого Geometic Force. Здесь первое слово - геометрия, а второе - сила. Геометрическая сила. Вот это название должно быть покрепче, чем TNT. Приставка 256 означает 256 битный конвейер рендеринга.

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:

nVidia GeForce 256
Type

2D/3D
Технология 0.22 Микрон
Частота ядра 120 МГц
Частота памяти 166 МГц
Шина памяти 128 бит
Throughput

15 mPolys/sec
Memory Bandwidth 4.8 Gb/sec
Fillrate 480 Mpixels/sec
480 Mtexels/sec
Fillrate with Multitexturing 240 Mpixels/sec
480 Mtexels/sec
API DirectX 7.0 / OpenGL
OpenGL ICD
RAMDAC 350 МГц
Memory vol. Up to 64 Mb
Memory type SDRAM / SGRAM / DDR SGRAM
Max 3D resolution 2048x1536
Макс. размер текстур 2048х2048
Компрессия текстур S3TC
32-bit rendering Да
Z-Buffer, бит 16 / 24
Поддержка шаблонов Да
Буфер шаблонов 8 бит
GPU
Встроенный GPU Да
Поддержка T&L Да
Поддержка S3TL Нет
Источников освещения 8

Effects
Multitexturing Да
Текстур за такт 2
Пиксельный MipMapping Да
AutoMipmapping Да
Filtering Bilinear, Trilinear, Anisotropic
Antialiasing Да
Edge Antialiasing Да
BumpMapping Embossing
Env. Mapping Нет
Текстуры в видеопамяти Да
Текстуры в ОЗУ Да
DVD-декодер Нет
Interface PCI / AGP2x /AGP4x
DiME Да

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

Реальные возможности чипа GeForce 256

3D WinBench 2000/Quality/ 1/Flat Shading


Capable

3D WinBench 2000/Quality/ 2/Gouraud Shading


Capable

3D WinBench 2000/Quality/ 3/Specular Highlights


Capable

3D WinBench 2000/Quality/ 4/Dithering


Capable

3D WinBench 2000/Quality/ 5/Nearest


Capable

3D WinBench 2000/Quality/ 6/Linear


Capable

3D WinBench 2000/Quality/ 7/Anisotropic


Capable

3D WinBench 2000/Quality/ 8/Nearest Mipmap Nearest


Capable

3D WinBench 2000/Quality/ 9/Nearest Mipmap Linear


Capable

3D WinBench 2000/Quality/10/Linear Mipmap Nearest


Capable

3D WinBench 2000/Quality/11/Linear Mipmap Linear


Capable

3D WinBench 2000/Quality/12/Linear Mipmap Anisotropic


Capable

3D WinBench 2000/Quality/13/Mipmap LOD Bias


Capable

3D WinBench 2000/Quality/14/Alpha and Linear


Capable

3D WinBench 2000/Quality/15/Flat Wrap Texture Addressing


Capable

3D WinBench 2000/Quality/16/Cylindrical Wrap u


Capable

3D WinBench 2000/Quality/17/Cylindrical Wrap v


Capable

3D WinBench 2000/Quality/18/Clamp Texture Addressing


Capable

3D WinBench 2000/Quality/19/Mirror Texture Addressing


Capable

3D WinBench 2000/Quality/20/Modulate Texture Blending


Capable

3D WinBench 2000/Quality/21/Decal Texture Blending


Capable

3D WinBench 2000/Quality/22/DecalAlpha Texture Blending


Capable

3D WinBench 2000/Quality/23/ModulateAlpha Texture Blending


Capable

3D WinBench 2000/Quality/24/DotProduct3 Texture Blending


Capable

3D WinBench 2000/Quality/25/Color Key Transparency


Capable

3D WinBench 2000/Quality/26/Alpha Transparency


Capable

3D WinBench 2000/Quality/27/Alpha Vertices


Capable

3D WinBench 2000/Quality/28/Alpha Comparison Greater Than


Capable

3D WinBench 2000/Quality/29/Alpha Comparison Greater Than or Equal


Capable

3D WinBench 2000/Quality/30/Alpha Comparison Less Than


Capable

3D WinBench 2000/Quality/31/Alpha Comparison Less Than or Equal


Capable

3D WinBench 2000/Quality/32/Source Alpha Pixel Blending


Capable

3D WinBench 2000/Quality/33/Add Pixel Blending


Capable

3D WinBench 2000/Quality/34/Modulate Pixel Blending


Capable

3D WinBench 2000/Quality/35/Modulate 2X Pixel Blending


Capable

3D WinBench 2000/Quality/36/Fog Vertex Linear


Capable

3D WinBench 2000/Quality/37/Fog Table Linear


Capable

3D WinBench 2000/Quality/38/Fog Table Exponential


Capable

3D WinBench 2000/Quality/39/Fog Vertex and Color Key


Capable

3D WinBench 2000/Quality/40/Fog Vertex and Alpha


Capable

3D WinBench 2000/Quality/41/Z-buffer


Capable

3D WinBench 2000/Quality/42/Z Accuracy


Capable

3D WinBench 2000/Quality/43/Z Bias


Capable

3D WinBench 2000/Quality/44/Z Comparison Greater Than


Capable

3D WinBench 2000/Quality/45/Z Comparison Greater or Equal


Capable

3D WinBench 2000/Quality/46/Z Comparison Less Than


Capable

3D WinBench 2000/Quality/47/Z Comparison Less Than or Equal


Capable

3D WinBench 2000/Quality/48/Cull Counterclockwise


Capable

3D WinBench 2000/Quality/49/Cull Clockwise


Capable

3D WinBench 2000/Quality/50/Cull None


Capable

3D WinBench 2000/Quality/51/Bump Mapping


Error

3D WinBench 2000/Quality/52/Stencil Buffer


Capable

3D WinBench 2000/Quality/53/Triangle Rasterization


Capable

3D WinBench 2000/Quality/54/Small Triangles


Capable

3D WinBench 2000/Quality/55/Transformation and Clipping


Capable

3D WinBench 2000/Quality/56/Lighting


Capable

3D WinBench 2000/Quality/57/Texture Fidelity


Capable

3D WinBench 2000/Quality/58/Large Textures


Capable

3D WinBench 2000/Quality/59/Compressed Textures (DXT Format)


Capable

3D WinBench 2000/Quality/60/Partial Texture Loads


Incorrect

3D WinBench 2000/Quality/61/Texture Swapping


Capable

3D WinBench 2000/Quality/62/High Triangle Count


Capable

3D WinBench 2000/Quality/63/Anti-aliasing 640x480


Incorrect

3D WinBench 2000/Quality/64/Anti-aliasing 1024x768


Incorrect

3D WinBench 2000/Quality/65/Perspective Correct Textures


Capable

3D WinBench 2000/Quality/66/Perspective Correct Color


Capable

3D WinBench 2000/Quality/67/Perspective Correct Specular


Capable

3D WinBench 2000/Quality/68/Perspective Correct Alpha


Capable

3D WinBench 2000/Quality/69/Perspective Correct Fog


Capable

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.
Справка:

В отличие от бесконечных ремейков TNT2, GeForce 256 является абсолютно новым видеопроцессором, несущим новый уровень производительности и качества изображения.

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.

Диаграма

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.
Справка:

- Это что же значит, что GeForce приобщился к числу видеочипов, имеющих 256 разрядный доступ к памяти?
- Нет, число 256 означает разрядность конвейера рендеринга. Доступ к памяти по-прежнему 128 битный. Поэтому пропускная способность видеопамяти - 2.6 Gb.

выдержка из конференции.

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.
Справка:

Изначально задумывалось, что GeForce 256 станет первым видеочипом с интегрированным геометрическим процессором. Однако, за день до его анонса - 30 августа компания S3 анонсировала видеочип Savage 2000, имеющий интегрированный геометрический процессор. Такого "щелчка по носу" nVidia не получала давно. Как результат их усилий - видеокарты на базе GeForce 256 появились намного раньше, чем продукты от S3. Но видеокарты Diamond Viper II на базе Savage 2000 вышли в продажу практически одновременно с видеокартами на базе GeForce 256 c памятью DDR SGRAM.

Кубические карты среды. Это новый тип карт среды. Раньше карты среды были сферическими, что вызывало не совсем правильное их наложение. Окружающая среда представлялась ввиде 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.

Trilinear Filtering

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 V6600

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 Ri70

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.

LIKE OFF
10/02.2000