Синтез
Семейства NVIDIA NV4X и G7X — справочная информация

Спецификации чипов семейства NV4X


кодовое имя NV45 NV40 NV42 NV41(M) NV43 NV44A NV44
технология (нм) 130 110 130 110
транзисторов (М) 222 190 143 77
пиксельных процессоров 16 12 8 4
текстурных блоков 16 12 8 4
блоков блендинга 16 12 4 2
вершинных процессоров 6 3
шина памяти 256 (64х4) 128 (64х2) 64 (32х2)
типы памяти DDR, GDDR2, GDDR3
системная шина чипа PEG 16х AGP 8х PEG 16х AGP 8х PEG 16х
RAMDAC 2 х 400МГц
интерфейсы TV-Out
TV-In (нужен чип захвата)
2 x DVI (нужны внешние интерфейсные чипы)
вершинные шейдеры 3.0
пиксельные шейдеры 3.0
точность пиксельных вычислений FP16
FP32
точность вершинных вычислений FP32
форматы компонент текстур FP32 (без фильтрации)
FP16
I8
DXTC*, S3TC
3Dc (эмуляция)
форматы рендеринга FP32 (без блендинга и MSAA)
FP16 (без MSАА, на NV44 нет блендинга)
I8
MRT есть
Антиалиасинг 2х и 4x RGMS
SS (в гибридных режимах)
генерация Z 2х в режиме без цвета
буфер шаблонов двусторонний
технологии теней аппаратные карты теней
оптимизации геометрических теней




Спецификации чипов семейства G7X


кодовое имя G71 G73 G72 G70
технология (нм) 90 110
транзисторов (М) 279 178 112 302
пиксельных процессоров 24 12 4 24
текстурных блоков 24 12 4 24
блоков блендинга 16 8 2 16
вершинных процессоров 8 5 3 8
шина памяти 256 (64х4) 128 (64х2) 64 (32х2) 256 (64х4)
типы памяти DDR, GDDR2, GDDR3
системная шина чипа PCI-Express 16х
RAMDAC 2 х 400МГц
интерфейсы TV-Out
TV-In (нужен чип захвата)
2 x DVI Dual Link (у младших - один)
HDTV-Out
вершинные шейдеры 3.0
пиксельные шейдеры 3.0
точность пиксельных вычислений FP16
FP32
точность вершинных вычислений FP32
форматы текстур FP32 (без фильтрации)
FP16
I8
DXTC, S3TC
3Dc (эмуляция)
форматы рендеринга FP32 (без блендинга и MSAA)
FP16 (без MSАА)
I8
MRT есть
Антиалиасинг TAA (AA прозрачных полигонов)
2х и 4x RGMS
SS (в гибридных режимах)
генерация Z 2х в режиме без цвета
буфер шаблонов двусторонний
технологии теней аппаратные карты теней
оптимизации геометрических теней




Спецификации референсных карт на базе семейств NV4X и G7X


карта чип
шина
блоков PS/TMU/VS частота ядра (МГц) частота памяти (МГц) объем памяти (Мбайт) ПСП (Гбайт) тексель рэйт (Мтекс) филл
рэйт (Мпикс)
GeForce 6800 Ultra NV40
AGP
16/16/6 400 550(1100) 256 GDDR3 35.2
(256)
6400
GeForce 6800 NV40
AGP
12/12/5 325 350(700) 128
DDR
22.4
(256)
3900
GeForce 6800 GT NV40
AGP
16/16/6 350 500(1000) 256
GDDR3
32.0
(256)
5600
GeForce 6800 LE NV40
AGP
8/8/4 320 350(700) 128
DDR
22.4
(256)
2560
GeForce 6600 NV43
PEG16х
8/8/3 300 350(700) 128
DDR
11.2
(128)
2400 1200
GeForce 6600 GT NV43
PEG16х
8/8/3 500 500(1000) 128
GDDR3
16.0
(128)
4000 2000
GeForce 6800 GTO NV45
PEG16х
12/12/5 350 450(900) 256 GDDR3 28.8
(256)
4200
GeForce Go 6800 NV41M
PEG16х
12/12/5 275 300(600) 256 GDDR3 19.2
(256)
3300
GeForce 6800 NV41
PEG16х
12/12/5 325 350(700) 128
DDR
22.4
(256)
3900
GeForce 6600 GT NV43
AGP
8/8/3 500 450(900) 128
GDDR3
14.4
(128)
4000 2000
GeForce 6800 GT NV45
PEG16х
16/16/6 350 500(1000) 256
GDDR3
32.0
(256)
5600
GeForce 6800 Ultra NV45
PEG16х
16/16/6 400 550(1100) 256 GDDR3 35.2
(256)
6400
GeForce 6200 32TC NV44
PEG16х
4/4/3 350 350(700) 32
GDDR
2.8
(32)
1400 700
GeForce 6200 64TC NV44
PEG16х
4/4/3 350 350(700) 64
GDDR
5.6
(64)
1400 700
GeForce Go 6200 NV44
PEG16х
4/4/3 300 300(600) 16
GDDR
2.4
(32)
1200 600
GeForce 6800 LE NV41
PEG16х
8/8/4 325 350(700) 128
DDR
19.2
(256)
2600
GeForce 6600 NV43
AGP
8/8/3 300 275(550) 128
DDR
8.8
(128)
2400 1200
GeForce 6600 LE NV43
AGP
4/4/3 300 250(500) 128
DDR
8.0
(128)
1200
GeForce 6200 NV43
PEG16х
4/4/3 300 275(550) 128
DDR
4.4
(64)
1200
GeForce Go 6600 NV43
PEG16х
8/8/3 375 350(700) 128
DDR
11.2
(128)
3000 1500
GeForce Go 6800 Ultra NV42
PEG16х
12/12/5 450 530(1060) 256 GDDR3 33.9
(256)
5400
GeForce 6800 Ultra NV45
PEG16х
16/16/6 400 525(1050) 512 GDDR3 33.6
(256)
6400
GeForce 6200 A NV44A
AGP
4/4/3 350 250(500) 128
GDDR
4.0
(64)
1400 700
GeForce Go 6800 NV42
PEG16х
12/12/5 450 550(1100) 128 GDDR3 35.2
(256)
5400
GeForce 7800 GTX G70
PEG16х
24/24/8 430 600(1200) 256 GDDR3 38.4
(256)
10320 6880
GeForce 7800 GTX 512Mb G70
PEG16х
24/24/8 550 850(1700) 512 GDDR3 54.4
(256)
13200 8800
GeForce 7800 GT G70
PEG16х
20/20/7 400 500(1000) 256 GDDR3 32.0
(256)
8000 6400
GeForce 7800 GS G70
AGP
16/16/6 375 600(1200) 256 GDDR3 38.4
(256)
6000 6000
GeForce 7300 LE G72
PEG16x
4/4/3 450 300(600) 128 GDDR2 4.8
(64)
1800 900
GeForce 7300 GS G72
PEG16х
4/4/3 550 350(700) 256 GDDR2/GDDR3 5.6
(64)
2200 1100
GeForce 7300 GT G73
PEG16х
8/8/4 350 333(667) 128-256 GDDR3 10.7
(128)
2800 1400
GeForce 7600 GS G73
PEG16х
12/12/5 400 400(800) 256 GDDR2 12.8
(128)
4800 3200
GeForce 7600 GT G73
PEG16х
12/12/5 560 700(1400) 256 GDDR3 22.4
(128)
6720 4480
GeForce 7900 GTX G71
PEG16х
24/24/8 650 800(1600) 512 GDDR3 51.2
(256)
15600 10400
GeForce 7900 GT G71
PEG16х
24/24/8 450 660(1320) 256 GDDR3 42.2
(256)
10800 7200
GeForce 7900 GS G71
PEG16х
20/20/7 450 660(1320) 256 GDDR3 42.2
(256)
9000 7200
GeForce 7950 GX2 2xG71
PEG16х
2x(24/24/8) 500 600(1200) 2x512 GDDR3 2x38.4
(2x256)
2x12000 2x8000
карта чип
шина
блоков PS/TMU/VS частота ядра (МГц) частота памяти (МГц) объем памяти (Мбайт) ПСП (Гбайт) тексель рэйт (Мтекс) филл
рэйт (Мпикс)




Основные теоретико-аналитические, практические и сравнительные материалы

Теоретико-аналитические материалы и обзоры видеокарт, в которых рассматриваются функциональные особенности GPU ATI R4XX/R5XX и NVIDIA NV4X/G7X

Подробности: NV40/NV45, семейство GeForce 6800

Спецификации NV40/NV45

  • Кодовое имя чипа NV40/NV45
  • Технология 130нм FSG (IBM)
  • 222 миллиона транзисторов
  • FС корпус (flip chip, перевернутый чип, без металлической крышки)
  • 256 бит интерфейс памяти
  • До 1 гигабайта DDR/DDR2/GDDR3 памяти
  • AGP 3.0 8x шинный интерфейс у NV40, PCI Express 16х у NV45 (в корпус интегрирован второй чип — HSI мост)
  • Специальный режим работы AGP 16х (в обе стороны), для PCI-Express моста HSI
  • 16 Пиксельных процессоров, по одному текстурному блоку на каждом с произвольной фильтрацией целочисленных и плавающих текстур (анизотропия степени до 16х включительно).
  • 6 Вершинных процессоров, по одному текстурному блоку на каждом, без фильтрации выбираемых значений (дискретная выборка)
  • Вычисление, блендинг и запись до 16 полных (цвет, глубина, буфер шаблонов) пикселей за такт
  • Вычисление и запись до 32 значений глубины и буфера шаблонов за такт (если не производятся операции с цветом)
  • Поддержка «двустороннего» буфера шаблонов
  • Поддержка специальных оптимизаций прорисовки геометрии для ускорения алгоритмов теней на основе буфера шаблонов (так называемая технология Ultra Shadow II)
  • Все необходимое для поддержки пиксельных и вершинных шейдеров версии 3.0, включая динамические ветвления в пиксельных и вершинных процессорах, выборку значений текстур из вершинных процессоров и т.д.
  • Фильтрация текстур в плавающем формате
  • Поддерживается буфер кадра в плавающем формате (включая операции блендинга)
  • MRT (Multiple Render Targets — рендеринг в несколько буферов)
  • 2x RAMDAC 400 МГц
  • 2x DVI интерфейса (требуются внешние чипы)
  • TV-Out и TV-In интерфейс (требуются отдельные чипы)
  • Программируемый потоковый видеопроцессор (для задач компрессии, декомпрессии и постобработки видео)
  • 2D ускоритель с поддержкой всех функций GDI+

Спецификации референсной карты GeForce 6800 Ultra AGP

  • Частота ядра 400 МГц
  • Эффективная частота памяти 1.1 ГГц (2*550 МГц)
  • Тип памяти GDDR3
  • Объем памяти 256 мегабайт
  • Пропускная способность памяти 35.2 гигабайта в сек.
  • Теоретическая скорость закраски 6.4 гигапикселя в сек.
  • Теоретическая скорость выборки текстур 6.4 гигатекселя в сек.
  • Два DVI-I разъема
  • TV-Out
  • Потребляет до 120 Ватт энергии (на карте два разъема дополнительного питания, рекомендуются источники питания суммарной мощностью 480 и более Ватт)

Архитектура чипа

Приведем блок схему вершинного процессора NV40:

Собственно сам процессор на схеме обозначен желтым прямоугольником, остальные окружающие его блоки показаны для более полной картины. Заявлено, что NV40 содержит 6 независимых процессоров (мысленно скопируем желтый блок 6 раз), каждый из которых исполняет свои команды и имеет собственную контрольную логику (то есть разные процессоры могут одновременно исполнять различные ветки условий над разными вершинами). За один такт вершинный процессор NV40 может выполнить одну векторную операцию (до четырех компонент FP32) одну скалярную FP32 операцию и осуществить один доступ к текстуре. Поддерживаются целочисленные и плавающие форматы текстур и мип-маппинг. В одном вершинном шейдере может быть задействовано до четырех различных текстур. Однако фильтрация не производится – возможен только самый простой, дискретный доступ к ближайшему значению по заданным координатам.

Так выглядит сводная табличка параметров вершинного процессора NV40 с точки зрения вершинных шейдеров DX9 в сравнении с семействами R3XX и NV3X:

Версия вершинных шейдеров 2.0 (R 3 XX) 2. a (NV 3 X) 3.0 (NV40)
Число инструкций в коде шейдера 256 256 512 и более
Число исполняемых инструкций 65535 65535 65535 и более
Предикаты Нет Есть Есть
Временных регистров 12 13 32
Константных регистров 256 и более 256 и более 256 и более
Статические переходы Да Да Да
Динамические переходы Нет Да Да
Глубина вложенности динамических переходов Нет 24 24
Выбор значений текстур Нет Нет Да (4)

Рассмотрим пиксельную архитектуру NV40 в порядке следования данных:

Остановимся на самых интересных фактах. Во-первых, если ранее в NV3X был лишь один процессор квадов, обрабатывающий за такт блок из четырех пикселей (2х2), то теперь таких процессоров стало четыре. Они полностью независимы и каждый из них может исключаться из работы (например, для создания облегченной версии чипа с тремя процессорами при наличии брака в одном из них). По-прежнему сохранилась очередь для «карусели» квадов (см. DX Current), своя в каждом процессоре. Соответственно, сохранился и схожий с NV3X подход на исполнение пиксельных шейдеров: прогон через одну настройку (операцию) более чем сотни квадов и последующей смены настройки в соответствии с кодом шейдера. Но есть и заметные отличия. В первую очередь – это число TMU – теперь у нас только по одному TMU на каждый пиксель квада. Всего у нас 4 процессора квадов, в каждом по 4 TMU, таким образом, всего их 16.

Новые TMU поддерживают анизотропную фильтрацию с соотношением сторон до 16:1 включительно (так называемые 16х, у NV3X было до 8х) и, наконец-то, научились выполнять все виды фильтрации с плавающими форматами текстур. Правда, при условии 16 битной точности компонент (FP16). Для FP32 фильтрация по-прежнему недоступна, однако и FP16 можно считать заметным прогрессом – теперь плавающие текстуры станут «полноправной» альтернативой целочисленным в любых применениях, тем более что сама фильтрация FP16 текстур происходит без снижения скорости (впрочем, повышенный поток данных может и должен сказаться на производительности реальных приложений).

Отметим двухуровневую организацию кэширования текстур – каждый процессор квада имеет свой собственный кэш текстур первого уровня. Необходимость наличия оного вызвана двумя фактами – четырехкратным увеличением числа обрабатываемых одновременно квадов (очередь квадов в одном процессоре не выросла, но процессоров теперь четыре) и наличием конкурентного доступа к кэшу текстур из вершинных процессоров.

На каждый пиксель приходится по два ALU, причем каждое из них может выполнить две различные(!) операции над разным числом произвольно выбираемых компонент вектора (до 4х). То есть, возможны схемы 4, 1+1, 2+1, 3+1 (как в R3XX), и новая конфигурация 2+2, ранее недоступная. Подробнее об этом вопросе см. DX Current. Поддерживается произвольное маскирование и перестановка компонент после операции. Кроме того, ALU способно выполнять нормализацию вектора как одну операцию, что может существенно сказаться на производительности некоторых алгоритмов. Аппаратное вычисление значений SIN и COS было изъято из новой архитектуры NVIDIA – опыт показал, что израсходованные на эту возможность транзисторы были потрачены зря – все равно доступ по простейшей таблице (1D текстуре) способен дать лучшие результаты с точки зрения скорости, тем более, учитывая отсутствие такой поддержки у ATI.

Таким образом, в зависимости от кода, может быть выполнено от одной до четырех различных FP32 операций за такт, над векторами и скалярами. На схеме видно, что первое ALU задействуется для служебных операций во время выборки значений текстур, таким образом, за один такт мы можем либо выбрать одно значение текстуры и задействовать второе ALU для одной или двух операций, либо задействовать оба ALU, если мы не выбираем текстуру в этот заход. Производительность такой связки напрямую зависит от компилятора и кода, но очевидно, что мы имеем

Минимум: одну выборку текстуры за такт
Минимум: две операции за такт без выборки текстуры
Максимум: четыре операции за такт без выборки текстуры
Максимум: одну выборку текстуры и две операции за такт

По некоторым данным, число временных регистров для каждого квада было увеличено вдвое, то есть теперь мы имеем 4 временных FP32 регистра на пиксель или 8 временных FP16 регистров. Этот факт должен существенно увеличить производительность сложных шейдеров. Кроме того, сняты какие-либо аппаратные ограничения на длину пиксельных шейдеров и число выборок текстур – теперь все будет зависеть только от API. Самое главное усовершенствование – поддержка динамического управления исполнением.

А теперь – сводная таблица возможностей:

Версия пиксельного шейдера 2.0 (R3XX) 2.a (NV3X) 2.b (R420) 3.0 (NV40)
Вложенность выборок текстур до 4 Без ограничений 4 Без ограничений
Выборок значений текстур до 32 Без ограничений Без ограничений Без ограничений
Длина кода шейдера 32 + 64 512 512 512 и более
Исполняемых инструкций шейдера 32 + 64 512 512 65535 и более
Интерполяторы 2 + 8 2 + 8 2 + 8 10
Предикаты нет да нет да
Временных регистров 12 22 32 32
Константных регистров 32 32 32 224
Произвольная перестановка компонент нет да нет да
Инструкции градиента (D D X/ D DY) нет да нет да
Глубина вложенности динамических переходов нет нет нет 24

А теперь вернемся к нашей схеме и обратим внимание на ее нижнюю часть. Там расположен блок, отвечающий за сравнение и модификацию значений цвета, прозрачности, глубины и буфера шаблонов. Всего у нас 16 таких блоков. Ввиду достаточной однотипности задачи сравнения и модификации, мы можем использовать этот блок в двух режимах:

Стандартный (за один такт производится):

  • Сравнение и модификация значения глубины
  • Сравнение и модификация значения буфера шаблона
  • Сравнение и модификация значения компоненты прозрачности и цвета (блендинг)

Турбо режим (за один такт производится):

  • Сравнение и модификация двух значений глубины
  • Сравнение и модификация двух значений буфера шаблона

Разумеется, что последний режим возможен только в случае отсутствия вычисленного и записываемого значения цвета. Вот откуда в спецификации указано, что в случае отсутствия цвета чип может закрасить (точнее заполнить) 32 пикселя за один такт, причем рассчитывается как значение глубины, так и значение буфера шаблонов. Подобный «турбо» режим полезен в первую очередь для ускорения построения теней на основе буфера шаблонов (алгоритм, принятый в Doom III), и для предварительного прохода рендеринга, в котором рассчитывается только Z буфер (зачастую такая техника позволяет сэкономить время на длинных шейдерах, так как фактор перекрытия будет гарантированно уменьшен до единицы).

Наконец-то исправлено досадное упущение с отсутствием в семействе NV3X поддержки MRT (Multiple Render Targets – рендеринг в несколько буферов) – то есть возможности расчета и записи в одном пиксельном шейдере до четырех различных значений цвета, которые будут затем помещены в разные буфера (одинакового размера). Отсутствие такой функции у NV3X было серьезным аргументом в пользу R3XX для разработчиков. Теперь, в NV40, эта возможность появилась. Еще одно важное отличие от предыдущих поколений – интенсивная поддержка этим блоком плавающей арифметики. Все операции по сравнению, блендингу и записи цвета могут проходить в формате компонент FP16. Наконец-то мы имеем, что называется, полную (ортогональную) поддержку операций с 16 битной плавающей точкой – как в плане фильтрации и выборки текстур, так и в плане работы с буфером кадра. На очереди FP32, но, видимо, это вопрос следующего поколения.

Еще один интересный факт – поддержка MSAA. Как и его предшественники (NV 2Х и NV 3 X), NV40 может осуществлять 2 x MSAA без потери скорости (генерируется и сравнивается два значения глубины на один пиксель) а в случае 4 x MSAA необходимо добавить один штрафной такт (впрочем, на практике нет необходимости вычислять все четыре значения за такт – все равно будет проблематично записать в буфер глубины и кадра столько информации за один такт – полоса пропускания памяти достаточно ограничена). Более 4х MSAA не поддерживается – как и в предыдущем семействе, все более сложные режимы гибриды между 4х MSAA и последующим SSAA того или иного размера. Но теперь, наконец-то, поддерживается RGMS (повернутая решетка отсчетов MSAA):

Вот такой отдельный программируемый блок NV40 берет на себя задачи обработки видеопотоков:

Процессор содержит четыре функциональных блока (целочисленное ALU, векторное целочисленное ALU с 16 компонентами, блок загрузки и выгрузки данных и блок управления переходами и условиями) и может таким образом выполнять до четырех различных операций за такт. Формат данных – целые числа, видимо, 16 битной или 32 битной точности (точно неизвестно, но для некоторых алгоритмов 8 бит было бы недостаточно). Для удобства процессор включает специальные возможности выборки, коммутации и записи потоков данных. Классические задачи декодирования и кодирования видео (IDCT, деинтерлейсинг, преобразование цветовых моделей и т.д.) могут быть выполнены без участия CPU. Однако управление со стороны центрального процессора все равно требуется – подготовку данных и выбор параметров преобразований надо выполнять на CPU, особенно в случае достаточно сложных алгоритмов сжатия, включающих в себя распаковку как один из промежуточных шагов.

Такой процессор способен существенно разгрузить CPU, особенно в случае больших разрешений видео, таких, как все более набирающие популярность форматы HDTV. Неизвестно, используются ли возможности этого процессора для ускорения 2D графики, особенно некоторых достаточно сложных функций GDI+ — было бы логично задействовать его на этом поприще, но точной информации об этом аспекте у нас нет. Как бы там ни было, NV40 соответствует высочайшим требованиям к аппаратному ускорению 2D – все необходимые вычислительно интенсивные функции GDI и GDI+ выполняются аппаратно.

Подробности: NV43, GeForce 6600[GT]

Спецификации NV43

  • Кодовое имя чипа NV43
  • Технология 110нм (TSMC)
  • 146 миллионов транзисторов
  • FС корпус (перевернутый чип, без металлической крышки)
  • 128 бит интерфейс памяти
  • До 256 мегабайт DDR/DDR2/GDDR3 памяти
  • Встроенный в чип PCI-Express 16х шинный интерфейс
  • Возможность трансляции интерфейса в AGP 8х с помощью двустороннего PCI Express<->AGP моста HSI
  • 8 Пиксельных процессоров, по одному текстурному блоку на каждом с произвольной фильтрацией целочисленных и плавающих текстур (анизотропия степени до 16х включительно).
  • 3 Вершинных процессора, по одному текстурному блоку на каждом, без фильтрации выбираемых значений (дискретная выборка)
  • Вычисление, блендинг и запись до 4 полных (цвет, глубина, буфер шаблонов) пикселей за такт
  • Вычисление и запись до 8 значений глубины и буфера шаблонов за такт (если не производятся операции с цветом)
  • Поддержка "двустороннего" буфера шаблонов
  • Поддержка специальных оптимизаций прорисовки геометрии для ускорения алгоритмов теней на основе буфера шаблонов (так называемая технология Ultra Shadow II) в частности широко используемых в движке Doom III
  • Все необходимое для поддержки пиксельных и вершинных шейдеров версии 3.0, включая динамические ветвления в пиксельных и вершинных процессорах, выборку значений текстур из вершинных процессоров и т.д.
  • Фильтрация текстур в плавающем формате
  • Поддерживается буфер кадра в плавающем формате (включая операции блендинга)
  • MRT (Multiple Render Targets — рендеринг в несколько буферов)
  • 2 x RAMDAC 400 МГц
  • 2 x DVI интерфейса (требуются интерфейсные чипы)
  • TV-Out и TV-In интерфейс (требуются интерфейсные чипы)
  • Программируемый потоковый видеопроцессор (для задач компрессии, декомпрессии и постобработки видео)
  • 2D ускоритель с поддержкой всех функций GDI+

Спецификации референсной карты GeForce 6600 GT

  • Частота ядра 500 МГц
  • Эффективная частота памяти 1 ГГц (2*500 МГц)
  • Шина памяти 128 бит
  • Тип памяти GDDR3
  • Объем памяти 128 мегабайт
  • Пропускная способность памяти 16 гигабайт в сек.
  • Теоретическая скорость закраски 2 гигапикселя в сек.
  • Теоретическая скорость выборки текстур 4 гигатекселя в сек.
  • Один VGA (D-Sub) и один DVI-I разъем
  • TV-Out
  • Потребляет до 70 Ватт энергии (то есть на PCI-Express карте разъем для дополнительного питания не нужен, рекомендован источник питания суммарной мощностью 300 или более Ватт)

Архитектура чипа NV43

Особых архитектурных отличий от NV40 нет, что, впрочем, не удивительно – NV43 является масштабированным (путем уменьшения числа вершинных и пиксельных процессоров и каналов контроллера памяти) решением, основанным на архитектуре NV40. Отличия количественные (на схеме выделены жирным), а не качественные – с точки зрения архитектуры чип практически не изменился.

Итак, в наличии три (было шесть) вершинных процессоров, и два (было четыре) независимых пиксельных процессора, каждый из которых работает с одним квадом (фрагментом 2х2 пикселя). Интересно, что на сей раз поддержка шинного интерфейса PCI-Express стала "родной" (то есть реализованной в чипе), а AGP 8х платы будут содержать дополнительный двусторонний мост PCI-Ex <-> AGP (показан пунктиром), подробно описанный нами ранее. Кроме того, отметим очень важный ограничивающий момент – двухканальный контроллер и 128 битную шину памяти – этот факт подробно рассмотрен в обзоре.

Архитектура вершинных и пиксельных процессоров осталась прежней – эти элементы были детально описаны выше в секции NV40/NV45. Вершинные и пиксельные процессоры в NV43 остались неизменными, а вот внутренние кэши могли быть уменьшены пропорционально числу конвейеров. Впрочем, число транзисторов не дает особых поводов для беспокойства — учитывая не столь большие размеры кэшей, было бы разумнее оставить их такими же, как у NV40, скомпенсировав тем самым заметный недостаток пропускной полосы памяти. Довольно крупный по размеру и транзисторам массив ALU, осуществляющий постобработку, проверку, генерацию Z и блендинг пикселей для записи результатов в буфер кадра также был уменьшен на каждом конвейере по сравнению с NV40 — все равно уменьшенная полоса памяти не позволит записать 4 полных гигапикселя в секунду, и потенциал закраски (8 конвейеров на 500 МГц) может быть полноценно использован только на более-менее сложных шейдерах, с более чем двумя текстурами и сопутствующими математическими вычислениями.

Подробности: NV44, семейство GeForce 6200

Спецификации NV44

  • Кодовое имя чипа NV44
  • Технология 110 нм (TSMC)
  • 77 миллионов транзисторов
  • FС корпус (перевернутый чип, без металлической крышки)
  • 64 бит двуканальный интерфейс памяти
  • До 64 мегабайт DDR/DDR2/GDDR3 памяти
  • Встроенный в чип PCI-Express 16х шинный интерфейс
  • Расширенные возможности использования системной памяти, адресуемой через PCI Express для хранения буферов кадра, текстур и другой информации, традиционно располагаемой в локальной памяти
  • 4 Пиксельных процессора, по одному текстурному блоку на каждом с произвольной фильтрацией целочисленных и плавающих текстур (анизотропия степени до 16х включительно).
  • 3 Вершинных процессора, по одному текстурному блоку на каждом, без фильтрации выбираемых значений (дискретная выборка)
  • Вычисление, блендинг и запись до 2 полных (цвет, глубина, буфер шаблонов) пикселей за такт
  • Вычисление и запись до 4 значений глубины и буфера шаблонов за такт (если не производятся операции с цветом)
  • Поддержка «двустороннего» буфера шаблонов
  • Поддержка специальных оптимизаций прорисовки геометрии для ускорения алгоритмов теней на основе буфера шаблонов (так называемая технология Ultra Shadow II) в частности широко используемых в движке Doom III
  • Все необходимое для поддержки пиксельных и вершинных шейдеров версии 3.0, включая динамические ветвления в пиксельных и вершинных процессорах, выборку значений текстур из вершинных процессоров и т.д.
  • Фильтрация текстур в плавающем формате
  • Поддерживается буфер кадра в плавающем формате и не поддерживается операция FP16 блендинга, в отличие от остальных чипов семейства
  • MRT (Multiple Render Targets — рендеринг в несколько буферов)
  • 2 x RAMDAC 400 МГц
  • 2 x DVI интерфейса (требуются интерфейсные чипы)
  • TV-Out и TV-In интерфейс (требуются интерфейсные чипы)
  • Программируемый потоковый видеопроцессор (для задач компрессии, декомпрессии и постобработки видео)
  • 2D ускоритель с поддержкой всех функций GDI+

Спецификации референсных карт GeForce 6200 TC-16/TC-32

  • Частота ядра 350 МГц
  • Эффективная частота памяти 700 МГц (2*350 МГц)
  • Шина памяти 32 бит/64 бит
  • Тип памяти DDR2
  • Объем памяти 16 мегабайт/32 мегабайта
  • Пропускная способность памяти 2.8 гигабайта в сек./5.6 гигабайта в сек.
  • Теоретическая скорость закраски 700 мегапикселей в сек.
  • Теоретическая скорость выборки текстур 1.4 гигатекселя в сек.
  • Один VGA (D-Sub) и один DVI-I разъем
  • TV-Out
  • На PCI-Express карте разъем для дополнительного питания не нужен

Архитектура чипа NV44

Какие-либо глобальные архитектурные отличия от NV40 и NV43 отсутствуют, есть некоторые новшества в пиксельном конвейере, нацеленные на более эффективную работу с системной памятью в качестве буфера кадра. В общем же NV44 является масштабированным (путем уменьшения числа вершинных и пиксельных процессоров и каналов контроллера памяти) решением, основанным на архитектуре NV40. Отличия количественные (на схеме выделены жирным), а не качественные — с точки зрения архитектуры чип практически не изменился, если не считать единственное исключение — отсутствие FP16 блендинга.

В наличии три вершинных процессора, как у NV43, и один (было два) независимый пиксельный процессор, работающий с одним квадом (фрагментом 2х2 пикселя). PCI-Express стал "родным", реализованным на чипе, как и в случае NV43, AGP 8х плат с этим чипом, в варианте TC (TurboCache), не производятся, так как сама идея эффективного использования системной памяти для рендеринга требует адекватной пропускной способности графической шины в обе стороны.

Очень важным ограничивающим моментом является двухканальный контроллер с 64-битной шиной памяти, его ограничения подробно рассмотрены в обзорных статьях. Причем, судя по корпусу чипа и числу выводов, 64 бит это аппаратный предел для NV44 и 128 битных карт на его основе быть не может, в семействе 6200 они реализованы на NV43.

Архитектура вершинных и пиксельных процессоров, а также видеопроцессора осталась прежней — эти элементы были детально описаны нами выше. Если не считать декларируемых доработок для эффективной адресации системной памяти из блоков текстурирования и блендинга. Однако это то, что озвучивается — реально есть причины считать, что все эти возможности, не такие принципиальные, и реализуемые скорее на уровне менеджера общего кэша и кроссбара, изначально были заложены в семейство NV4X. Просто нет смысла использовать их на уровне драйверов у старших карт с более скоростной и емкой локальной памятью. Также нет смысла в такой технологии у карт с AGP интерфейсом, который станет узким местом, так как скажется низкая скорость записи в системную память, сравнимая со скоростью PCI.

Вот так поясняет эти различия NVIDIA в своих материалах:

… обычная схема и NV44 с TurboCache:

Очевидна разница, связанная с подачей данных для текстур и дополнительным путем для записи данных кадра (блендинга) в системную память. Однако исходная схема чипа с кроссбаром, трактующим графическую шину практически как пятый канал контроллера памяти, может быть изначально способна на такое (начиная с NV40 и даже ранее). И сложно сказать, действительно ли в NV44 есть архитектурные изменения в плане работы с записью и чтением данных или эти возможности просто задействуются на уровне драйвера.

С другой стороны, не будем отрицать, что оптимальным было бы некое страничное MMU и динамическая подкачка данных из системной памяти в локальную, которая трактовалась бы как кэш третьего уровня. Если реализована такая схема — все становится на свои места. И эффективность будет заметно выше дискретного размещения объектов там или там, и наличие небольших аппаратных переделок оправдано. Тем более что, обкатав этот страничный блок подкачки, можно будет задействовать его в будущих архитектурах, которые, судя по всему, будут в обязательном порядке снабжены такими блоками.

Подробности: G70, GeForce 7800 GTX

Спецификации G70

  • Кодовое имя чипа G70 (был ранее известен как NV47)
  • Технология 110 нм (предполагаемый производитель TSMC)
  • 302 миллиона транзисторов
  • FС корпус (flip-chip, перевернутый чип без металлической крышки)
  • 256 бит интерфейс памяти
  • До 1 гигабайта GDDR3 памяти
  • PCI-Express 16х шинный интерфейс
  • 24 Пиксельных процессора, по одному текстурному блоку на каждом, с произвольной фильтрацией целочисленных и плавающих FP16 текстур (в том числе анизотропия, степени до 16х включительно) и бесплатной нормализацией FP16 векторов. Пиксельные процессоры улучшены по сравнению с NV4X — увеличено число ALU, возможно эффективное выполнение MAD операции.
  • 8 Вершинных процессоров, по одному текстурному блоку на каждом, без фильтрации выбираемых значений (дискретная выборка).
  • Вычисление, блендинг и запись до 16 полных (цвет, глубина, буфер шаблонов) пикселей за такт
  • Вычисление и запись до 32 значений глубины и буфера шаблонов за такт (если не производятся операции с цветом)
  • Поддержка «двустороннего» буфера шаблонов
  • Поддержка специальных оптимизаций прорисовки геометрии для ускорения алгоритмов теней на основе буфера шаблонов и аппаратные карты теней (так называемая технология Ultra Shadow II)
  • Все необходимое для поддержки пиксельных и вершинных шейдеров версии 3.0, включая динамические ветвления в пиксельных и вершинных процессорах, выборку значений текстур из вершинных процессоров и т.д.
  • Фильтрация текстур в плавающем формате FP16
  • Поддерживается буфер кадра в плавающем формате (включая операции блендинга в формате компонент FP16 и только запись в формате FP32)
  • MRT (Multiple Render Targets — рендеринг в несколько буферов)
  • 2x RAMDAC 400 МГц
  • 2x DVI интерфейса (требуются внешние интерфейсные чипы)
  • TV-Out и HDTV-Out интерфейсы встроены в чип ускорителя
  • TV-In интерфейс (требуется отдельный интерфейсный чип для видеозахвата)
  • Программируемый аппаратный потоковый видеопроцессор (для задач компрессии, декомпрессии и постобработки видео), новое поколение, с производительностью достаточной для качественного деинтерлейсинга HDTV
  • 2D ускоритель с поддержкой всех функций GDI+
  • Поддержка технологии SLI

Спецификации референсной карты GeForce 7800 GTX

  • Частота ядра 430 МГц
  • Эффективная частота памяти 1.2 ГГц (2*600 МГц)
  • Тип памяти GDDR3, 1.6 нс
  • Объем памяти 256 мегабайт (есть более поздний вариант с 512 мегабайт и повышенными рабочими частотами)
  • Пропускная способность памяти 38.4 гигабайта в сек.
  • Теоретическая максимальная скорость закраски 6.9 гигапикселя в сек.
  • Теоретическая скорость выборки текстур 10.4 гигатекселя в сек.
  • Два DVI-I разъема
  • SLI разъем
  • Шина PCI-Express 16х
  • TV-Out, HDTV-Out, поддержка HDCP
  • Потребляет до 110 Ватт энергии (типовое потребление не превышает 100 Ватт, на карте один стандартный для PCI Express разъема дополнительного питания, рекомендуются источники питания суммарной мощностью 350 Ватт, для SLI режима — 500 Ватт).

Заметна некая преемственность по отношению к предыдущим флагманам на базе NV40 и NV45. Сразу отметим ключевые отличия в сравнении с ними:

  • Более тонкая технология производства чипа, большее число транзисторов, меньшее энергопотребление карты (несмотря на большее число конвейеров и большую частоту).
  • Пиксельных процессоров не 16, а 24 (точнее, 6 процессоров квадов, вместо 4)
  • Пиксельные процессоры стали производительнее — увеличено число ALU, ускорена работа со скалярными величинами и скалярным произведением/MAD.
  • Вершинных процессоров стало 8 вместо 6, и судя по всему, они не изменились.
  • Появилась производительная аппаратная поддержка для воспроизведения видео в формате HDTV и HDTV выход, совмещенный с TV-выходом.

Итак, очевидно, что при создании нового ускорителя преследовались две основные цели — снижение энергопотребления и существенное увеличение производительности. Так как шейдерная модель 3.0 была реализована уже в предыдущем поколении ускорителей NVIDIA, а следующая модель рендеринга (WGF 2.0) еще не детализирована окончательно, то картина выглядит вполне логичной и ожидаемой. Радует не просто увеличение числа пиксельных процессоров, но и увеличение их производительности. Единственный вопрос — почему не была реализована фильтрация при выборке значений текстур вершинными процессорами? Этот шаг казался нам вполне логичным, но, видимо, это решение забрало бы на себя слишком много ресурсов и инженеры NVIDIA решили направить их на другие цели — на усиление пиксельных процессоров и увеличение их числа. Следующее поколение ускорителей станет соответствовать WGF 2.0 и будет, наконец-то, лишено такой досадной асимметрии в возможностях текстурных блоков вершинных и пиксельных шейдеров.

Архитектура чипа G70

Основные отличия от NV45 — наличие 8 вершинных процессоров и 6 процессоров квадов (всего, таким образом, обрабатывается 4*6=24 пикселя) вместо 4 с большим числом ALU для каждого процессора. Обратите внимание на вынесенный на схеме за пределы процессора квадов блок AA, блендинга и записи результатов. Дело в том, что, несмотря на увеличенное в полтора раза число пиксельных процессоров, число модулей отвечающих за запись результатов осталось прежним — их 16. То есть новый чип может существенно быстрее рассчитывать шейдеры, причем у 24 пикселей параллельно, но по-прежнему записывает не более 16 полноценных пикселей за такт. Что, впрочем, вполне достаточно — большее число пикселей за такт не пропустит память, да и современные приложения тратят несколько десятков команд, прежде чем вычислить и записать одно результирующее значение пикселя, поэтому рост числа пиксельных процессоров без роста числа модулей записи видится вполне сбалансированным и логичным решением. Такие решения применялись и ранее в бюджетных чипах NVIDIA (GeForce 6200, например), которые имели полноценный процессор квадов, но обрезанные модули записи (по числу блоков и по отсутствию FP16 блендинга).

Архитектура пиксельного конвейера:

Посмотрим на желтый блок пиксельного процессора (процессора квадов). Можно сказать, что было произведено ускорение существовавшей ранее в NV40/45 схемы — к двум полным векторным ALU, способным исполнять две разные операции над четырьмя компонентами были добавлены два скалярных mini ALU для параллельного исполнения простых операций. Теперь ALU умеют выполнить MAD операцию (одновременное умножение и сложение) без какого-либо пенальти.

Добавление небольших упрощенных и специализированных ALU — старый прием NVIDIA, уже не один раз позволявший компании малым числом транзисторов заметно увеличить производительность пиксельных блоков. Например, еще NV4X имели специальный блок для нормализации FP16[4] векторов (на схеме он пристыкован ко второму основному ALU и назван FP16 NORM), и в G70 эта традиция была продолжена — такой блок позволяет существенно увеличить производительность пиксельных шейдеров благодаря возможности бесплатной нормализации векторов на каждом проходе квада через конвейер процессора. Интересно, что операция нормализации кодируется в шейдерах в виде последовательности нескольких команд, и драйвер должен распознавать это действие, и подменять на одно обращение к этому специальному блоку. Однако на практике это распознавание происходит достаточно эффективно, особенно если шейдер был скомпилирован из HLSL, и таким образом пиксельные процессоры NVIDIA не тратят на нормализацию векторов несколько тактов как в случае ATI (важно не забывать об ограничении на формат — FP16).

Что касается текстурных модулей, тут все осталось прежним — по одному модулю на пиксель (то есть четыре модуля в процессоре квадов), собственный кэш первого уровня у каждого процессора квадов, фильтрация текстур с целочисленным или FP16 форматом компонент, до 4-х компонент включительно (FP16[4]). Выборка значений из текстур с форматом компонент FP32 возможна, но без аппаратной фильтрации — оную придется или не делать, или запрограммировать в пиксельном шейдере, потратив на это десяток и более инструкций. Впрочем, так было и раньше — полноценная поддержка FP32 компонент будет, видимо, только в следующем поколении архитектур.

За массивом из 6 процессоров квадов следует коммутатор, который перераспределяет рассчитанные квады по 16 блокам генерации глубины, AA и блендинга (а точнее по 4 связкам из 4-х блоков, обрабатывающим целый квад, так как геометрическая связанность не должна быть потеряна, так как понадобится при записи и сжатии цвета и буфера глубины). Каждый блок за один такт может сгенерировать, проверить и записать 2 значения глубины, или одно значение глубины и одно значение цвета. Обеспечивается работа с двусторонним буфером шаблонов. Кроме того, один такой блок бесплатно выполняет 2х мультисэмплинг, для 4х режима требуется уже два прохода данных через блок, то есть два такта. Суммируем набор возможностей таких блоков:

  • Запись цвета — FP32[4], FP16[4], INT8[4] за такт, в том числе в разные буфера (MRT).
  • Сравнение и блендинг цвета — FP16[4], INT8[4], для формата компонент FP32 не поддерживается
  • Сравнение, генерация и запись глубины (Z) — все режимы, при отсутствии цвета — два значения за такт (режим Z-only). В режиме MSAA — также, два значения за такт.
  • MSAA — INT8[4], для плавающих форматов не поддерживается.

Столько условий возникает в результате достаточно большого количества аппаратных ALU необходимых для операций MSAA, генерации значений глубины, сравнения и блендинга цвета. NVIDIA пытается оптимизировать расход транзисторов и использует одни и те же ALU в разных целях в зависимости от задачи, вот почему плавающий формат делает невозможным MSAA, а формат FP32 и блендинг. Большой расход транзисторов является и одной из причин к тому, чтобы оставить 16 модулей, а не сделать их 24 в соответствии с числом пиксельных процессоров. Ведь в таком варианте большинство транзисторов этих блоков может (и будет) простаивать в современных приложениях с длинными шейдерами, даже в режиме 4хAA, а память, пропускная полоса которой практически не увеличилась по сравнению с GeForce 6800 Ultra, все равно не даст записать даже 16 полноценных пикселей за такт в буфер кадра. Так как эти модули работают асинхронно с пиксельными процессорами (рассчитывают значения глубины и делают блендинг, в то время как уже идет расчет цвета следующих пикселей в шейдере), наличие 16 блоков можно считать не просто обоснованным, а очевидным решением. А вот некоторые ограничения, связанные с FP форматами, досадны, но характерны для нашего переходного периода, на пути к симметричным архитектурам, которые будут позволять производить все операции со всеми доступными форматами данных без какой-либо потери скорости, как это в большинстве случаев позволяют гибкие современные CPU.

Архитектура вершинного конвейера:

Все хорошо знакомо нам по семейству NV4x, только число вершинных процессоров увеличилось с 6 до 8.

Подробности: G71, GeForce 7900 GT/GeForce 7900 GTX/GeForce 7950 GX2

Спецификации G71

  • Кодовое имя чипа G71
  • Технология 90 нм (предполагаемый производитель TSMC)
  • 279 миллионов транзисторов (то есть меньше чем у G70)
  • FС корпус (flip-chip, перевернутый чип без металлической крышки)
  • 256 бит интерфейс памяти, четырехканальный контроллер
  • До 1 гигабайта GDDR3 памяти
  • PCI-Express 16х шинный интерфейс
  • 24 Пиксельных процессора, по одному текстурному блоку на каждом, с произвольной фильтрацией целочисленных и плавающих FP16 текстур (в том числе анизотропия, степени до 16х включительно) и бесплатной нормализацией FP16 векторов (улучшены по сравнению с NV4X — увеличено число ALU, возможно эффективное выполнение MAD операции).
  • 8 Вершинных процессоров, по одному текстурному блоку на каждом, без фильтрации выбираемых значений (дискретная выборка).
  • Вычисление, блендинг и запись до 16 полных (цвет, глубина, буфер шаблонов) пикселей за такт
  • Вычисление и запись до 32 значений глубины и буфера шаблонов за такт (если не производятся операции с цветом)
  • Поддержка «двустороннего» буфера шаблонов
  • Поддержка специальных оптимизаций прорисовки геометрии для ускорения алгоритмов теней на основе буфера шаблонов и аппаратные карты теней (так называемая технология Ultra Shadow II)
  • Все необходимое для поддержки пиксельных и вершинных шейдеров версии 3.0, включая динамические ветвления в пиксельных и вершинных процессорах, выборку значений текстур из вершинных процессоров и т.д.
  • Фильтрация текстур в плавающем формате FP16
  • Поддерживается буфер кадра в плавающем формате (включая операции блендинга в формате компонент FP16 и только запись в формате FP32)
  • MRT (Multiple Render Targets — рендеринг в несколько буферов)
  • 2 x RAMDAC 400 МГц
  • 2 x DVI интерфейса (оба Dual Link до 2560х1600, интерфейсы интегрированы в G71 и внешние интерфейсные чипы не нужны)
  • TV-Out и HDTV-Out интерфейсы встроены в чип ускорителя
  • TV-In интерфейс (требуется отдельный интерфейсный чип для видеозахвата)
  • Программируемый аппаратный потоковый видеопроцессор (для задач компрессии, декомпрессии и постобработки видео), новое поколение, с производительностью, достаточной для качественного деинтерлейсинга HDTV. Полноценное аппаратное ускорение H.264, WMV-HD и т.д.
  • 2D ускоритель с поддержкой всех функций GDI+

Спецификации референсной карты GeForce 7900 GTX

  • Частота ядра 650 МГц (пиксельные процессоры и блендинг)
  • Частота вершинного блока 700 МГц
  • Эффективная частота памяти 1.6 ГГц (2*800 МГц)
  • Тип памяти GDDR3, 1.1 нс (штатная частота до 2*900 МГц)
  • Объем памяти 512 мегабайт
  • Пропускная способность памяти 51.2 гигабайта в сек.
  • Теоретическая максимальная скорость закраски 10.4 гигапикселя в сек.
  • Теоретическая скорость выборки текстур 15.6 гигатекселя в сек.
  • Два DVI-I разъема (Dual Link, поддерживается вывод в разрешениях до 2560х1600)
  • SLI разъем
  • Шина PCI-Express 16х
  • TV-Out, HDTV-Out, поддержка HDCP
  • Потребляет энергии заметно меньше GeForce 7800 (видимо, около 70-80 Ватт, но точные данные не декларированы).

Спецификации референсной карты GeForce 7900 GT

  • Частота ядра 450 МГц (пиксельные процессоры и блендинг)
  • Частота вершинного блока 470 МГц
  • Эффективная частота памяти 1.32 ГГц (2*660 МГц)
  • Тип памяти GDDR3, 1.4 нс (штатная частота до 2*700 МГц)
  • Объем памяти 256 мегабайт
  • Пропускная способность памяти 42.2 гигабайта в сек.
  • Теоретическая максимальная скорость закраски 7.2 гигапикселя в сек.
  • Теоретическая скорость выборки текстур 10.8 гигатекселя в сек.
  • Два DVI-I разъема (Dual Link, поддерживается вывод в разрешениях до 2560х1600)
  • SLI разъем
  • Шина PCI-Express 16х
  • TV-Out, HDTV-Out, поддержка HDCP
  • Потребляет энергии заметно меньше GeForce 7800 (видимо около 50-60 Ватт, но точные данные не декларированы).

Спецификации референсной карты GeForce 7950 GX2

  • Частота ядер 2 x 500 МГц (пиксельные процессоры и блендинг)
  • Частота вершинных блоков 2 x 500 МГц
  • Эффективная частота памяти 1.2 ГГц (2*600 МГц)
  • Тип памяти GDDR3, 1.4 нс (штатная частота до 2*700 МГц)
  • Объем памяти 2 x 512 мегабайт
  • Пропускная способность памяти 2 x 38.4 гигабайта в сек.
  • Теоретическая максимальная скорость закраски 2 x 8 гигапикселя в сек.
  • Теоретическая скорость выборки текстур 2 x 12 гигатекселя в сек.
  • Два DVI-I разъема (Dual Link, поддерживается вывод в разрешениях до 2560х1600)
  • SLI разъем
  • Шина PCI-Express 16х
  • TV-Out, HDTV-Out, поддержка HDCP
  • Потребляет очень много энергии, больше чем GeForce 7800 и 7900 (вероятно более 100 Ватт, точные данные неизвестны).

Очевидно, что это та же самая архитектура, что была реализована в G70, просто переведенная на технологию 90 нм с небольшими изменениями. Количество транзисторов почему-то стало заметно меньше, но на производительности это не сказалось. Возможно, в G70 было зарезервировано какое-то число блоков (например, было не 6 квадов пиксельных процессоров, а 7 или 8 и не 8 вершинных, а 9 или 10) для повышения выхода годных чипов или даже возможности выпуска потенциальной Ultra версии, если бы конкуренты в свое время выпустили нечто более производительное.

В новом G71 количество блоков, судя по всему, стало под завязку - то ли выход годных на 90нм производстве так хорош, то ли NVIDIA может позволить себе больше брака (так как себестоимость чипа упала из-за существенно меньшей площади). Еще один вариант ответа на этот вопрос - значительная оптимизация - тоже вероятен, но менее, так как сократить число транзисторов на 25 миллионов, без какой-либо потери в скорости при совершенно такой же архитектуре сложно. Но, может быть и возможно, не будем отвергать такую версию сразу. Итак, косвенные причины показывают на высокий выход годных и отсутствие проблем с производством, а также на заметно меньшую себестоимость нового чипа по сравнению с G70. Таким образом, становится и понятен его кодовый номер - G71, этот чип и правда проще по транзисторам по сравнению с G70. С точки зрения архитектуры, в наличии все те же возможности и такое же число активных блоков. Все определяет тактовая частота, которая заметно выше.

Обратим внимание на два интегрированных Dual Link DVI интерфейса - время внешних интерфейсных чипов ушло в небытие и все ту же спецификацию 400 МГц на RAMDAC - а зачем больше, ведь аналоговые мониторы уже давно прекратили развитие. Декларируется аппаратная поддержка H.264 и других стандартов видеосжатия последних поколений. Интересно, что эта поддержка была и в семействе NV4X, но в результате ошибки она не доступна у NV40 и NV45, а у более новых чипов - NV43 и т.д. она также задействована в новых драйверах. Кроме декодирования обещают в очередной раз улучшенный алгоритм деинтерлейсинга и новый постпроцессинг с повышенной четкостью и улучшенной цветопередачей.

Весьма любопытен двухчиповый вариант на базе G71 - GeForce 7950 GX2, появившийся гораздо позже одночиповых карт. По сути, это два GeForce 7900 GTX, работающих на пониженных частотах, объединенных в один ускоритель по методу SLI. То есть, в одном слоте работают два акселератора G71. Платой за компактность относительно двух 7900 GTX служат пониженные частоты работы, как памяти, так и чипов. Расположение памяти привычным полукругом вокруг ядра невозможно, расстояния от микросхем памяти до процессора будут разными, это приводит к определенным ограничениям. Разработчики двухчиповой карты были вынуждены использовать очень тонкие кулеры, это накладывает ограничения на частоту работы видеочипов, она была резко снижена с 650 до 500 МГц. Только низкое энергопотребление и тепловыделение G71 сделали возможным выпуск подобной двухчиповой флагманской карты. Так как ни G70, ни R580 не позволили бы физически создать подобную карту в рамках современных спецификаций PC на потребление энергии и выделение тепла.

Интересно, что для установки такой карты не нужна поддержка SLI от системной платы, всё, что нужно для работы уже стоит на ней. Карта состоит из базовой и дочерней плат, занимает ширину двух слотов и при работе в Quad-SLI режиме связывается двумя линками с соседней двухчиповой картой. За организацию SLI на плате отвечают два компонента: чип на второй плате - модифицированный мост HSI (PCIE-to-PCIE) и адаптер, вставляемый в специальные разъемы на двух частях платы. В результате получилось компактное решение, которое может быть установлено в любой современный корпус нормального размера.

Если производительности даже от одиночной GeForce 7950 GX2 не хватает, две такие карты можно объединить в Quad-SLI систему при помощи системной платы с поддержкой SLI и очень мощного блока питания (поддержка в драйверах появилась начиная с версии 91.37). Таким образом, NVIDIA предлагает одиночное SLI решение на одной карте, а также возможность нарастить его до Quad-SLI путем установки второй подобной карты.

Работа построена по-прежнему - есть три режима совместной работы - AFR (чередование расчета кадров между ускорителями), зональный рендеринг (разделение экрана теперь уже на 4 зоны) и SLI-AA - использование ускорителей для расчета разных AA сэмплов в пределах одного пикселя. Кроме того, логичным становится комбинирование режимов - например, 2хAFR от двух двухзональных кадров (чередование кадров, каждый из которых построен SLI методом разделения зон) или зональное разделение 2х SLI-AA и т.д. Комбинаций может быть много, никаких новых архитектурных изменений для этого не нужно, в SLI уже заложены различные возможности, а сочетанием управляет драйвер.

Подробности: G73, GeForce 7600 GT/GeForce 7600 GS

Спецификации G73

  • Кодовое имя чипа G73
  • Технология 90 нм (предполагаемый производитель TSMC)
  • 178 миллионов транзисторов
  • FС корпус (flip-chip, перевернутый чип без металлической крышки)
  • 128 бит интерфейс памяти (двухканальный контроллер)
  • До 512 мегабайт GDDR3 памяти
  • PCI-Express 16х шинный интерфейс
  • 12 Пиксельных процессоров, по одному текстурному блоку на каждом, с произвольной фильтрацией целочисленных и плавающих FP16 текстур (в том числе анизотропия, степени до 16х включительно) и бесплатной нормализацией FP16 векторов (улучшены по сравнению с NV4X — увеличено число ALU, возможно эффективное выполнение MAD операции).
  • 5 Вершинных процессоров, по одному текстурному блоку на каждом, без фильтрации выбираемых значений (дискретная выборка).
  • Вычисление, блендинг и запись до 8 полных (цвет, глубина, буфер шаблонов) пикселей за такт
  • Вычисление и запись до 16 значений глубины и буфера шаблонов за такт (если не производятся операции с цветом)
  • Поддержка «двустороннего» буфера шаблонов
  • Поддержка специальных оптимизаций прорисовки геометрии для ускорения алгоритмов теней на основе буфера шаблонов и аппаратные карты теней (так называемая технология Ultra Shadow II)
  • Все необходимое для поддержки пиксельных и вершинных шейдеров версии 3.0, включая динамические ветвления в пиксельных и вершинных процессорах, выборку значений текстур из вершинных процессоров и т.д.
  • Фильтрация текстур в плавающем формате FP16
  • Поддерживается буфер кадра в плавающем формате (включая операции блендинга в формате компонент FP16 и только запись в формате FP32)
  • MRT (Multiple Render Targets — рендеринг в несколько буферов)
  • 2 x RAMDAC 400 МГц
  • 2 x DVI интерфейса (оба Dual Link до 2560х1600, интерфейсы интегрированы в G73 и внешние интерфейсные чипы не нужны)
  • TV-Out и HDTV-Out интерфейсы встроены в чип ускорителя
  • TV-In интерфейс (требуется отдельный интерфейсный чип для видеозахвата)
  • Программируемый аппаратный потоковый видеопроцессор (для задач компрессии, декомпрессии и постобработки видео), новое поколение, с производительностью, достаточной для качественного деинтерлейсинга HDTV. Полноценное аппаратное ускорение H.264, WMV-HD и т.д.
  • 2D ускоритель с поддержкой всех функций GDI+

Спецификации референсной карты GeForce 7600 GT

  • Частота ядра 560 МГц (пиксельные процессоры и блендинг)
  • Частота вершинного блока 560 МГц
  • Эффективная частота памяти 1.4 ГГц (2*700 МГц)
  • Тип памяти GDDR3, 1.4 нс (штатная частота до 2*700 МГц)
  • Объем памяти 256 мегабайт
  • Пропускная способность памяти 22.4 гигабайта в сек.
  • Теоретическая максимальная скорость закраски 4.48 гигапикселя в сек.
  • Теоретическая скорость выборки текстур 6.72 гигатекселя в сек.
  • Два DVI-I разъема (Dual Link, поддерживается вывод в разрешениях до 2560х1600)
  • SLI разъем
  • Шина PCI-Express 16х
  • TV-Out, HDTV-Out, поддержка HDCP
  • Потребляет очень мало энергии (видимо, около 40-60 Ватт, но точные данные не декларированы).

Спецификации референсной карты GeForce 7600 GS

  • Частота ядра 400 МГц (пиксельные процессоры и блендинг)
  • Частота вершинного блока 400 МГц
  • Эффективная частота памяти 0.8 ГГц (2*400 МГц)
  • Тип памяти DDR2, 2.5 нс (штатная частота до 2*400 МГц)
  • Объем памяти 256 мегабайт
  • Пропускная способность памяти 12.8 гигабайта в сек.
  • Теоретическая максимальная скорость закраски 3.2 гигапикселя в сек.
  • Теоретическая скорость выборки текстур 4.8 гигатекселя в сек.
  • Два DVI-I разъема (Dual Link, поддерживается вывод в разрешениях до 2560х1600)
  • SLI разъем
  • Шина PCI-Express 16х
  • TV-Out, HDTV-Out, поддержка HDCP
  • Потребление энергии еще меньше, чем у GeForce 7600 GT

Очевидно, что G73 это практически ровная (если не считать 5 вершинных блоков вместо 4) половина G71. Как с точки зрения контроллера памяти, так и пиксельной части. Однако и тут необходимо оговорить некоторую поправку - по нашим исследованиям, физически у G73 присутствует 16 пиксельных процессоров, а не 12 (то есть в наличии 4 квада). Один квад оставлен для борьбы за выход годных чипов или (чем не шутит рынок) для будущего выпуска решения с 16 пиксельными блоками, способного отреагировать на новую конкуренцию в нише. Чип меньше по площади, чем NV43, но значительно производительнее.

Кодовое имя G74 пока не задействовано - судя по всему, при необходимости под этим названием может выйти еще более недорогая реинкарнация G71, и она также может быть нацелена на 20 или 16 пиксельных конвейеров.

Подробности: G72, GeForce 7300 GS

Спецификации G72

  • Кодовое имя чипа G72
  • Технология 90 нм (предполагаемый производитель TSMC)
  • 112 миллионов транзисторов
  • FС корпус (flip-chip, перевернутый чип без металлической крышки)
  • 64 бит интерфейс памяти (двухканальный контроллер)
  • До 512 мегабайт DDR2/GDDR3 памяти
  • PCI-Express 16х шинный интерфейс
  • 4 Пиксельных процессоров, по одному текстурному блоку на каждом, с произвольной фильтрацией целочисленных и плавающих FP16 текстур (в том числе анизотропия, степени до 16х включительно) и бесплатной нормализацией FP16 векторов (улучшены по сравнению с NV4X — увеличено число ALU, возможно эффективное выполнение MAD операции).
  • 3 Вершинных процессора, по одному текстурному блоку на каждом, без фильтрации выбираемых значений (дискретная выборка).
  • Вычисление, блендинг и запись до 2 полных (цвет, глубина, буфер шаблонов) пикселей за такт
  • Вычисление и запись до 4 значений глубины и буфера шаблонов за такт (если не производятся операции с цветом)
  • Поддержка «двустороннего» буфера шаблонов
  • Поддержка специальных оптимизаций прорисовки геометрии для ускорения алгоритмов теней на основе буфера шаблонов и аппаратные карты теней (так называемая технология Ultra Shadow II)
  • Все необходимое для поддержки пиксельных и вершинных шейдеров версии 3.0, включая динамические ветвления в пиксельных и вершинных процессорах, выборку значений текстур из вершинных процессоров и т.д.
  • Фильтрация текстур в плавающем формате FP16
  • Поддерживается буфер кадра в плавающем формате (включая операции блендинга в формате компонент FP16 и только запись в формате FP32)
  • MRT (Multiple Render Targets — рендеринг в несколько буферов)
  • 2 x RAMDAC 400 МГц
  • DVI интерфейс Dual Link до 2560х1600, интерфейс интегрирован в чип и внешний интерфейсный чип не нужен)
  • TV-Out и HDTV-Out интерфейсы встроены в чип ускорителя
  • TV-In интерфейс (требуется отдельный интерфейсный чип для видеозахвата)
  • Программируемый аппаратный потоковый видеопроцессор (для задач компрессии, декомпрессии и постобработки видео), новое поколение, с производительностью, достаточной для качественного деинтерлейсинга HDTV. Полноценное аппаратное ускорение H.264, WMV-HD и т.д.
  • 2D ускоритель с поддержкой всех функций GDI+

Спецификации референсной карты GeForce 7300 GS

  • Частота ядра 550 МГц (пиксельные процессоры и блендинг)
  • Частота вершинного блока 550 МГц
  • Эффективная частота памяти 0.7 ГГц (2*350 МГц)
  • Тип памяти DDR2, 2.8 нс (штатная частота до 2*350 МГц)
  • Объем памяти 256 мегабайт
  • Пропускная способность памяти 5.6 гигабайта в сек.
  • Теоретическая максимальная скорость закраски 1.1 гигапикселя в сек.
  • Теоретическая скорость выборки текстур 2.2 гигатекселя в сек.
  • Поддержка DVI-I разъема Dual Link, поддерживается вывод в разрешениях до 2560х1600)
  • Шина PCI-Express 16х
  • TV-Out, HDTV-Out, поддержка HDCP
  • Потребление энергии очень низкое

Это еще более урезанная версия в семействе G7x, в которой оставили лишь по четыре пиксельных процессора и текстурных блока, три вершинных процессора и два блока ROP. В остальном, все такое же, что и у карт семейства из других ценовых диапазонов, архитектура осталась практически неизменной. Вероятны некоторые изменения в размере кэшей и прочего, но ничего конкретного тут сказать нельзя, можно лишь строить предположения.

Интересно, что в последующем был выпущен GeForce 7300 GT, который основан не на чипе G72, как можно было бы предположить, а на основе урезанного и приторможенного G73, то есть на чипе, который стоит в основе серии GeForce 7600. Но возможности чипа урезали с двенадцати пиксельных блоков до восьми. И сделали на один активный вершинный блок меньше. Странно, что эту карту не назвали GeForce 7600 LE или XT, например, это название ей подошло бы больше.

Александр Медведев, Алексей Берилло aka SomeBody Else
iXBT.com

Copyright
2002—2007
ООО Фирма «Синтез»