nVidia GeForce 6800 - šestá generace GPU realitou
15.4.2004, Zdeněk Kabát, článek
Den se s dnem sešel a po dlouhém očekávání byl konečně oficiálně ohlášen grafický čip šesté generace od nVidie, GeForce 6800. Teprve minulý týden se podařilo odhalit oficiální název pro NV40, tento týden ve středu, tedy 14. dubna, skončila všechna NDA a mohu nyní říct, že víme téměř vše. Připravte se na to, že GeForce 6800 je opravdový technologický skvost a její výkon je drtivý.
Kapitoly článku:
- nVidia GeForce 6800 - šestá generace GPU realitou
- Jádro NV40
- 3D pipeline - pokračování
- Pixel Shader a ROP
- Paměťové rozhraní a video procesor
- DirectX 9 - Shader Model 3.0
- Grafická karta GeForce 6800 zblízka
- Prodejní verze a závěr
Úvodem trocha historie
Grafické technologie zažily v posledních letech asi největší boom ze všech součástí informačních technologií. Neříkám to proto, že se jimi primárně zabývám, ale protože je u nich vidět velmi výrazný posun od jednoduché 2D grafiky se softwarovou emulací, přes první T&L jednotky, až k hardwarové podpoře pixel a vertex shaderů. Několik předchozích týdnů byl sice i v tomto oboru znatelný útlum, ale to se nyní mění.
I přes různé výkyvy máme na trhu od začátků 3D akcelerátorů jednu stálici, a to společnost nVidia. Její první 3D GPU byl vypuštěn ve třetím kvartále roku 1997 a jednalo se o Riva 128, která v té době obsahovala pouhé 3 miliony tranzistorů. Dalším zlomem byl nástup GeForce v Q3 1999, což je obchodní značka držící se nVidie dodnes. GeForce256 přišly nejen s T&L enginem, ale také obsahovaly jako první paměti DDR.
Následoval dlouhý vývoj grafických čipů GeForce, který byl završen na začátku roku 2003 příchodem architektury CineFX. Je ale třeba poznamenat, že její vstup na trh byl poněkud krkolomný a GeForce FX 5800 Ultra byla spíše k smíchu. Druhá generace CineFX byla představena společně s GeForce FX 5900 a odvozenou FX 5700. Tyto grafické čipy byly oklěštěny o chyby, kterých se nVidia dopustila na GeForce FX 5800 Ultra, byly vybaveny 256-bitovou paměťovou sběrnicí a jejich výkon začal přesvědčovat hráče o tom, že nVidia se vrátila na svůj vysoký standard.
Ovšem poté se začaly objevovat náročnější hry, vývojáři se rozhodli využít výhod DirectX 9 a ouha, nVidia byla opět ve slepé uličce. Ukázalo se totiž, že Pixel a Vertex Shadery grafických čipů NV35, NV36 a NV38 mají mrzký výkon a v nových hrách padá framerate strmě dolů. Naproti tomu konkurenční Radeony si s DirectX 9.0 poradily výborně. Toto vše se pokusí nVidia spravit s příchodem další generace GPU.
Grafický čip s kódovým označením NV40 byl omílaný mnoho měsíců předem. Povídalo se, povídalo a nakonec se stal z NV40 spíše mýtus než reálný čip. Ovšem nVidia se ze svých čip poučila, nic neslibovala, a tak tentokrát nemohu mluvit o žádném zpoždění. NV40, nebo-li GeForce 6800 byla vypuštěna ve středu 14. dubna 2004 na akci v San Franciscu a na internetu se okamžitě vyrojila řada preview a recenzí.
Specifikace GeForce 6800
Jak vidíte, nVidia odstranila z názvu grafického čipu označení „FX“, což možná znamená, že chce co nejrychleji zapomenout na nepodařený nástup grafických čipů NV3x a problémy se shadery. Zde je několik klíčových specifikací novinky od společnosti, posuďte sami:
* - GeForce FX 5950 Ultra (stejně jako 5800 a 5900) dokáže vyrenderovat 4 pixely za cykl v případě Z+Color operací (je zároveň počítáno s hloubkou i s barvou bodu), v případech operací jen se Z-hodnotami, stencil nebo texturou zvládá vykreslit 8 pixelů za takt. Z toho jistým způsobem vyplývají i rozdílné hodnoty při single- a multitexturingu.
** - vysvětleno v následující kapitole
V porovnání s ostatními čipy jsou specifikace opravdu úžasné, ale srovnání výkonu není předmětem tohoto preview. Pokud se chcete o architektuře GeForce 6800 dozvědět detaily, jste na správném místě. Ještě než se pustím do popisu všech technologických faktorů, podívejme se na souhrn toho nejdůležitějšího, co GeForce 6800 nabízí:
Architektura CineFX 3.0
nVidia High-Precision Dynamic Range (HPDR) Technology
IntelliSample 3.0
UltraShadow II
Pokročilé funkce pro výstup a zpracování videa
nVidia Digital Vibrance Control 3.0 (DVC)
Podpora rozhraní AGP 8x a PCI Express x16
Grafické technologie zažily v posledních letech asi největší boom ze všech součástí informačních technologií. Neříkám to proto, že se jimi primárně zabývám, ale protože je u nich vidět velmi výrazný posun od jednoduché 2D grafiky se softwarovou emulací, přes první T&L jednotky, až k hardwarové podpoře pixel a vertex shaderů. Několik předchozích týdnů byl sice i v tomto oboru znatelný útlum, ale to se nyní mění.
I přes různé výkyvy máme na trhu od začátků 3D akcelerátorů jednu stálici, a to společnost nVidia. Její první 3D GPU byl vypuštěn ve třetím kvartále roku 1997 a jednalo se o Riva 128, která v té době obsahovala pouhé 3 miliony tranzistorů. Dalším zlomem byl nástup GeForce v Q3 1999, což je obchodní značka držící se nVidie dodnes. GeForce256 přišly nejen s T&L enginem, ale také obsahovaly jako první paměti DDR.
Následoval dlouhý vývoj grafických čipů GeForce, který byl završen na začátku roku 2003 příchodem architektury CineFX. Je ale třeba poznamenat, že její vstup na trh byl poněkud krkolomný a GeForce FX 5800 Ultra byla spíše k smíchu. Druhá generace CineFX byla představena společně s GeForce FX 5900 a odvozenou FX 5700. Tyto grafické čipy byly oklěštěny o chyby, kterých se nVidia dopustila na GeForce FX 5800 Ultra, byly vybaveny 256-bitovou paměťovou sběrnicí a jejich výkon začal přesvědčovat hráče o tom, že nVidia se vrátila na svůj vysoký standard.
Ovšem poté se začaly objevovat náročnější hry, vývojáři se rozhodli využít výhod DirectX 9 a ouha, nVidia byla opět ve slepé uličce. Ukázalo se totiž, že Pixel a Vertex Shadery grafických čipů NV35, NV36 a NV38 mají mrzký výkon a v nových hrách padá framerate strmě dolů. Naproti tomu konkurenční Radeony si s DirectX 9.0 poradily výborně. Toto vše se pokusí nVidia spravit s příchodem další generace GPU.
Grafický čip s kódovým označením NV40 byl omílaný mnoho měsíců předem. Povídalo se, povídalo a nakonec se stal z NV40 spíše mýtus než reálný čip. Ovšem nVidia se ze svých čip poučila, nic neslibovala, a tak tentokrát nemohu mluvit o žádném zpoždění. NV40, nebo-li GeForce 6800 byla vypuštěna ve středu 14. dubna 2004 na akci v San Franciscu a na internetu se okamžitě vyrojila řada preview a recenzí.
Specifikace GeForce 6800
Jak vidíte, nVidia odstranila z názvu grafického čipu označení „FX“, což možná znamená, že chce co nejrychleji zapomenout na nepodařený nástup grafických čipů NV3x a problémy se shadery. Zde je několik klíčových specifikací novinky od společnosti, posuďte sami:
 | ATi Radeon 9800XT | nVidia GeForce FX 5950 Ultra | nVidia GeForce 6800 Ultra |
| Grafické jádro | R360 | NV38 | NV40 |
| Výrobní proces | 0,15 mikronu | 0,13 mikronu | 0,13 mikronu |
| Počet tranzistorů | 107 milionů | 125 milionů | 222 milionů |
| Frekvence jádra | 412MHz | 475MHz | 400MHz |
| Frekvence paměti | 365MHz (730MHz DDR) | 475MHz (950MHz DDR) | 550MHz (1,1GHz DDR) |
| Paměťová sběrnice | 256-bit DDR/2 | 256-bit DDR | 256-bit GDDR3 |
| Propustnost pamětí | 23,4 GB/s | 30,4 GB/s | 35,2 GB/s |
| Pixel fillrate (singletexturing) | 3,04 Gpixel/sek. | 1,9 Gpixel/s | 6,4 Gpixel/s |
| Texel fillrate (multitexturing) | 3,04 Gtexel/sek. | 3,8 Gtexel/s | 6,4 Gtexel/s |
| Výkon při FSAA | cca 19,5 miliardy AA vzorků/sek. | cca 30,4 miliardy AA vzorků/sek. | ? |
| Transformace trojúhelníků | 412 MT/sek. | 356 MT/sek. | 600 MT/sek. |
| Počet pixel pipeline | 8x1 | 4x2 / 8x0* | 16x1 / 32x0** |
| TMU na pipelines | 1 | 2 | 1 |
| Textur na TMU | 8 | 16 | 16 |
| Podpora DirectX | 9.0 | 9.0 | 9.0c |
| Pixel shader | 2.0 | 2.0 | 3.0 |
| Pixel instrukce | nekonečno | 1024 | nekonečno |
| Vertex enginy | 4 | 4 | 6 |
| Vertex shader | 2.0 | 2.0+ | 3.0 |
| Způsob FSAA | 6x RGMS | 4xOGMS+2xSS | 4xRGMS+2xSS |
| Úspora šířky pásma | HyperZ III+ | LMA II | LMA III |
| Barevná komprese | 6:1 | 4:1 | ? |
| Z-komprese | 4:1 (24:1 při 6x FSAA) | 4:1 | ? |
| Optimalizace obrazu | SmoothVision 2.1 | IntelliSample HCT | IntelliSample 3.0 |
Tab. 1 – Základní specifikace GeForce 6800
* - GeForce FX 5950 Ultra (stejně jako 5800 a 5900) dokáže vyrenderovat 4 pixely za cykl v případě Z+Color operací (je zároveň počítáno s hloubkou i s barvou bodu), v případech operací jen se Z-hodnotami, stencil nebo texturou zvládá vykreslit 8 pixelů za takt. Z toho jistým způsobem vyplývají i rozdílné hodnoty při single- a multitexturingu.
** - vysvětleno v následující kapitole
V porovnání s ostatními čipy jsou specifikace opravdu úžasné, ale srovnání výkonu není předmětem tohoto preview. Pokud se chcete o architektuře GeForce 6800 dozvědět detaily, jste na správném místě. Ještě než se pustím do popisu všech technologických faktorů, podívejme se na souhrn toho nejdůležitějšího, co GeForce 6800 nabízí:
Architektura CineFX 3.0
- Podpora DirectX 9.0
- Vertex shader 3.0
o Displacement mapping - Pixel shader 3.0
o Plná podpora větvení kódu
o MRT (Multiple Render Targets) - Neomezená délka shaderového kódu
- Nové texturovací jednotky
o Až 16 textur v jednom průběhu
o Podpora 16-bitové FP přesnosti textur (s filtrováním) a 32-bitové FP přesnosti (bez filtrování)
nVidia High-Precision Dynamic Range (HPDR) Technology
- Plná podpora desetinných čísel (FP16) v celé pipeline
- Filtrování textur při použití FP16
- Frame buffer pro desetinná čísla
- Rotated Grid FSAA (Multisampling i Supersampling)
IntelliSample 3.0
- Pokročilé anizotropní filtrování (až 16x)
- Vylepšené kompresní algoritmy pro barvy, textury a Z
- Fast Z-Clear
- Technologie HCT
UltraShadow II
Pokročilé funkce pro výstup a zpracování videa
- Integrovaný video procesor
- Enkódování a dekódování MPEG
- Akcelerace dekódování WMV9
- Integrovaný TV enkodér pro rozlišení 1024x768 (PAL/NTSC)
- DVD a HDTV s výstupem v rozlišení až 1920x1080i
- Dva integrované 400MHz RAMDAC, max. 2048x1536@85Hz
- Podpora nView
nVidia Digital Vibrance Control 3.0 (DVC)
Podpora rozhraní AGP 8x a PCI Express x16
