Подбор видеокарты для дизайнерского моделирования

Содержание

Введение

1. История развития видеокарт. Первый акселератор

1.1 Компания ATI и Компания nVidia

1.2 Революция в технологии

1.3 Описание компаний

1.4 Трехмерная графика

1.5 Видеосистема как часть компьютера

1.6 Видеокарта NVIDIA GeForce256, GeForce2 и ATI Radeon256

1.7 Перспективы развития

1.8 Последние технологические разработки

1.9 Графический процессор NVIDIA

1.10 Обзор. Видеокарта ASUS GeForce 8800 GT 512Mb на NVIDIA G92

1.11 Краткая характеристика видеокарты

1.12 Стенд для тестирования Видеокарт

1.13 Разгон

1.14 PCI Express 2.0

1.15 Итоги сравнения

1.16 GeForce 9800 GT

1.17 Смотр видеокарты XFX GF 9800GT 670M 512MB DDR3 XXХ

1.18 Виртуальная реальность

1.19 Воплощение видеокарт

2. Характеристики видеокарты GEFORCE 9800 GTX

2.1 Конкуренция компаний

2.2 Представители семейства GeForce

2.3 Таблица характеристик

2.4Gainward Bliss 8800 GTS 1024MB TV DD GS GLH: быстрее GeForce 9800GTX

2.5 Gainward Bliss 9800 GTX 512MB: достоинства и недостатки

2.6 Gainward Bliss 9800 GTX 512MB: упаковка и комплектация

2.7 Дизайн печатной платы

2.8 Конструкция системы охлаждения

2.9 Энергопотребление, шумность, температурный режим, разгон и совместимость

2.10 Тесты сравнения видеокарт

3. Экономический расчет стоимости объекта анализа

3.1 Расчет затрат на создание проекта выбора видеокарт

3.2 Расчет материальных затрат

3.3 Использование ЭВМ

3.4 Расчет технологической себестоимости видеокарты

3.5 Расчет капитальных затрат на создание видеокарты

3.6 Затраты при эксплуатации видеокарты

4. Охрана труда. Факторы при организации труда

4.1 Продуктивность труда рабочего предприятия

4.2 Планирование рабочего места

Планированием помещений

Конструкция рабочего места

Вывод

Приложение

Перечень ссылок

Введение

В дипломном проекте рассматривается тема "Подбор видеокарты для дизайнерского моделирования" в г. Северодонецке.

Объектом исследования является ООО Бест Вей корп." в г. Северодонецке.

Предметом исследования является видеокарта для дизайнерского моделирования.

Целью дипломного проекта является изучение видеокарт и выбор наиболее оптимальной на данный момент для дизайнерского моделирования, ее работоспособность и определение комплексов мер по применению и работоспособности ее непосредственные достоинства и недостатки.

Актуальность дипломного проекта - причина создания и распространения видеокарт является – возможность использования в любой сфере, где необходимо ее использование, является очень важным фактором для видеокарты. Исходя из назначения данного выбора видеокарты для дизайнерского моделирования и специфики применения необходимо рассмотреть критерии, согласно которым будет проводиться последующий выбор видеокарты. К основным критериям оптимального выбора видеокарты для моделирования следует отнести надежность и работоспособность в той или иной степени без изменений:

Для достижения поставленных целей необходимо выполнить такие этапы:

- изучение технологий разработки видеокарты;

- изучение материалов и подбор литературы по данной тематике;

- экономический расчет эффективности на создание видеокарты;

- описание действий по созданию видеокарты и поддержанию ее в работоспособном состоянии;

- изучение литературы.

1. История развития видеокарт. Первый акселлератор

Сегодня разница между словами видеокарта и видеоакселератор нивелировалась, и эти слова стали синонимами. Так было не всегда. Давайте вернемся на десяток лет назад и посмотрим на видеоиндустрию того времени. В начале прошлого десятилетия 3D-отображение информации присутствовало лишь в специальных лабораториях по моделированию различных процессов или у крупных компаний, обладающих громадными вычислительными машинами. Моделирование трехмерных объектов применялось для визуализации новых продуктов (например, в автомобильной промышленности) или для научных исследований. Игрушки того времени о трехмерном пространстве могли только лишь догадываться. Слово акселератор (от англ. "ускоритель") применительно к видеокартам появилось лишь с выходом чипа VooDoo Graphics компании 3dfx. С этого момента и начнем нашу историю.Компания 3dfx была основана в 1984 году и до 1995 года ничем особым не выделялась.. Наступил 1995 год. Компания 3dfx выпускает видеокарту VooDoo Graphics, которая делает переворот на рынке устройств вывода изображения. В своем новом чипе 3dfx воплотила в жизнь ряд технологий, применявшихся только в профессиональных видеокартах. В то время ускорители были недоступны для массового потребителя из-за запредельной цены. Только с приходом VooDoo Graphics на рынке появился первый видеоакселератор. Чип VooDoo поразил всех своей скоростью. Это было что-то невероятное. Именно после появления VooDoo Graphics можно начинать летопись массовых видеоускорителей.

Первые видеоакселераторы в прямом смысле не были видеокартами. Они занимались обработкой исключительно 3D. Для полноценного обслуживания видеосистемы требовалось две платы. Одна занималась работой в двухмерной графике, а другая трудилась в трехмерном пространстве.

Видеокарта соединялась с ускорителем через специальный соединительный кабель. Акселератор перехватывал сигнал, когда запускалась игра, и блокировал основную видеокарту. Затем, при выходе, посылался сигнал, и акселератор пропускал информацию к видеокарте. VooDoo Graphics был совмещенным 2D/3D-акселератором, а вот следующее поколение форвардов - VooDoo2 было чистым акселератором, оно-то и продолжило начинание своего предшественника - Graphics. VooDoo2 увидел свет в 1998 году. По скорости он превосходил своего предка почти в три раза, кроме того, он мог работать в SLI-режиме. Две карты устанавливались вместе, соединялись кабелем и работали параллельно, одна работала над четными строками, другая - над нечетными. Производительность при этом возрастала почти в полтора раза. В то время ни один из конкурентов не смог противопоставить ничего и близко сравнимого по производительности с Voodoo2.

1.1 Компания ATI и Компания nVidia

Самым старым игроком на рынке видеокарт является компания ATI (Array Technology Industry). Основана она была в 1985 году эмигрантом из Китая Квок-Юэн Хо. Еще в Гонконге Кей Ю окончил университет, став специалистом в области компьютерной инженерии, и имел неплохую работу, которой в Канаде не оказалось. В 1985, найдя инвесторов, Кей Ю, вместе с эмигрантами Бенни Лау и Ли Лау, основывает собственную компанию - ATI.

Многие компании, занимающиеся разработкой компьютерных комплектующих, не имеют собственных производственных мощностей. Они разрабатывают чипы, а их производством занимаются сторонние организации, у которых есть свои заводы. Поначалу так было и с ATI. Их офис размещался в гараже, а чипы они заказывали у одного из калифорнийских производителей. Однако через четыре месяца деньги у компании закончились. От краха ATI выручает бывшая родина в лице одного из гонконгских банков. Желая укрепиться на рынке Канады, банк дает кредит еще на полтора миллиона. В 1994 году у ATI появилась карточка Mach64, которая легла в основу последующих разработок компании. Коммерчески более успешным было следующее поколение карт, в основе которых лежал чип ATI Rage и несколько его модификаций. Вышедший в 1996 году ATI Rage II хоть и не бил рекордов по скорости, но имел ряд инновационных технологических нововведений, как-то: первый аппаратный Z-буфер. Изготовлялся он по 0,5 мкм технологии, при частоте ядра 60 МГц. Модификация Rage IIc изготовлялась уже по 0,35-микронной технологии. Этого все-таки оказалось мало для того чтобы обогнать форварда. Но благодаря хорошей маркетинговой поддержке карты на ATI Rage неплохо продавались. nVidia Corporation (американская компания) была основана в январе 1993 года Дженсеном Хуангом, Крисом Малаховски и Куртисом Приэмом. Штаб-квартира находится в г. Санта-Клара (шт. Калифорния). Первая карта, выпущенная nVidia, называлась NV1 (1995 год). NV1 была не только видеокартой. Помимо совмещенного 2D/3D-ускорителя на плате размещалась звуковая карта. Для того времени видеочип NV1 в качестве ускорителя был неплох, но у него был один минус. Технология, используемая в нем, была несовместима с концепцией, которую предложила Microsoft. NV1 для построения трехмерных объектов использовал кривые третьего порядка, а не полигональную модель. Плохо это было или хорошо, сейчас неважно. Важно то, что после неудачи nVidia смогла подняться и сделать принципиально другой видеочип. Через год, в 1996, nVidia выпустила очередное свое творение, известное нам как Riva128. Чипы этой серии заняли свое место на рынке, хотя при тогдашних конкурентах - VooDoo Graphics и ATI Rage II - это было непросто. Осаждаемая конкурентами nVidia еще и допустила ошибку - выпустила чип без драйверов собственной разработки.

Каждая компания самостоятельно должна была разрабатывать драйвера под свои карты, построенные на чипе от nVidia. Позже компания исправила эту недоработку. Через требуемое время вышла модификация Riva128 - Riva 128 ZX. Эта карта использовала до 8 мегабайт памяти (вместо 4 Мб у Riva128), в ней была включена поддержка режима AGP 2x и увеличена частота RAMDAC с 230 до 250 МГц. Хоть карта и получилась неплохой, но тягаться с VooDoo2, которая вышла практически вместе с Riva 128 ZX, она явно не могла, да и в то время никто не мог.

1.2 Революция в технологии

Компания 3dfx выпускает карту VooDoo Banshee, в которой 3D-часть от VooDoo2 была дополнена 2D. Скорость нового творения оставалась по-прежнему высокой, но подрастал и новый игрок, компания nVidia, которая выпустила карту Riva TNT - продукт во многом знаковый для самой компании. Именно этой картой nVidia впервые посягнула на 3D-пьедестал.

Помимо того что сам чип Riva TNT был довольно быстрым, nVidia смогла правильно поставить маркетинг и отладить драйвера. Результат не заставил себя ждать, и карты на этом чипе приобрели большую популярность.

Карты на базе TNT имели частоты 90 МГц по чипу и 110 МГц по памяти. Сам чип обладал двумя конвейерами рендеринга, по одному текстурному модулю на каждом. У единственного соперника была иная архитектура. У VooDoo2 был один конвейер рендеринга, но с двумя текстурными модулями. В то время начали активно появляться игрушки с поддержкой мультитекстурирования. Суть этой технологии состоит в том, что на полигон накладывается не одна текстура, а две или более (редко более двух). В играх с поддержкой мультитекстурирования, например, Quake2, VooDoo2 обходил своего соперника, а в играх без мультитекстурирования TNT выигрывал у VooDoo2. Только выигрыш одного не был разительным поражением для другого.Отставание присутствовало, но не катастрофическое, тем более, чип от nVidia мог спаривать свои конвейеры, и мультитекстурирование все-таки работало. Кроме того, VooDoo2 не поддерживал 32-битный цвет. Тогда его за это не сильно ругали, но инженерам 3dfx стоило бы задуматься. Не все было гладко и с TNT. У нее наблюдалось небольшое замыливание изображения в высоких разрешениях,этот недостаток передался и следующему поколению.

Конкуренты в лице Matrox и S3 также предложили свое видение ускорителей, но так их называли только маркетологи этих компаний, да и то вполголоса. У Matrox была карточка Millennium II, у которой единственным плюсом было качественное 2D, надо сказать, Matrox была всегда эталоном качества 2D. Но рынку уже нужно было третье измерение. Чуть позже она выпустила карту G200, в которой этот недостаток был чуть подправлен, но не настолько, чтобы карточка имела успех. А S3 предложила Savage 3D, вот только как раз с 3D у нее были проблемы, плюс не самые отлаженные драйвера. Пришло время очередного цикла выпуска карт, и nVidia делает еще более серьезную заявку на пьедестал 3D. Ее новый чип Riva TNT2 архитектурно не отличался от предшественника, но выпускался по техпроцессу 0,25 мкм. Для чипов серии TNT2 были написаны довольно неплохие драйверы, уже тогда драйверы были унифицированными, т.е. подходили для любой карты от nVidia, на любом чипе; Компания 3dfx тоже сделала серию чипов Имя им досталось от предшественника. Кто же будет отказываться от хорошо раскрученного имени?! VooDoo3, хоть и был довольно быстрым чипом, но он по-прежнему не поддерживал 32-битный цвет и режим AGP 4x. Конкуренты уже давно все это реализовали в своих картах. Чип синхронно работает с памятью.

1.3 Описание компаний

Компания 3dfx сделала одно очень выгодное приобретение, купив компанию STB. Многим это название ничего не скажет, но в то время карты от этой компании были хорошо известны в Америке, Канаде и на рынке Азии. Это событие сильно ударило по nVidia, т.к. больше половины чипов этой компании шло на заводы STB. Одновременно с покупкой STB, 3dfx получила большие производственные мощности и команду хороших инженеров.VooDoo3 неплохо продавался и был достаточно популярен.

По скорости Riva TNT2 и VooDoo3 были примерно равны. Где-то был быстрее TNT, где-то VooDoo. Тогда все уже понимали, что 3dfx не правит балом, а делит Олимп с nVidia. Оставим ненадолго наших лидеров и взглянем на другие компании. ATI. Первая из них закрепилась на рынке с картой ATI Rage128 Pro. Эта карта имела сравнительно неплохое быстродействие. С TNT2 и VooDoo3 она не соперничала, но карты от ATI, при переходе к 32-битному цвету, не сильно теряли в производительности. У остальных карт потери были более заметны. Скоростной 3D-режим имел большое значение для ATI, но не настолько, чтобы его отсутствие смертельно било по компании. ATI имела хорошо отлаженные поставки видеоадаптеров для контрактных производителей компьютеров. Чипы от ATI использовались в качестве видеосистем в серверах и ноутбуках.Картой на Rage128 Pro ATI не ограничилась. В 1999 появилась первая массовая многочиповая карта - Rage Fury MAXX, которая была довольно оригинальным ответом конкурентам. На этих картах устанавливалось два чипа Rage 128 Pro. Каждый чип (125 МГц) имел собственную память (143 МГц). Скорость работы возрастала почти в полтора раза, но уж больно цена была высокой, и карты массового распространения не получили.S3 (Speed, Sight, Sound) представила чип Savage 4 (savage от англ. "дикарь"). В плане нововведений у чипа все было отлично.

Он первым поддерживал AGP 4x и прогрессивную технологию сжатия текстур. Она давала очень хорошие результаты, оставалось только убедить программистов использовать эту технологию в играх. Был выпущен Unreal, второй диск был библиотекой сжатых текстур. Это первый и последний известный случай адаптации технологии сжатия текстур от S3 под игру, т. к. для этого нужно очень много поработать, а карт с поддержкой этой технологии не так уж много. Впоследствии ядро чипа Savage 4, а именно его 3D-часть, было интегрировано в материнские платы (графическая часть чипсетов VIA KLEххх, KMххх, P4Mххх). Еще одна канадская компания, Matrox, занималась выпуском профессиональных видеоадаптеров.

Использовались они в основном в компьютерах художников и дизайнеров, поскольку именно Matrox делала карты, считавшиеся чуть ли не эталоном качества 2D. На поединок она представила чип G400. Надо отдать должное проектировщикам чипов из Matrox. Они сделали действительно хорошую карту. В 2D она показывала отличное качество, а в играх имела хорошие показатели быстродействия, сопоставимые с TNT2 и VooDoo3. Неплохо потрудились и драйверописатели. Карта пользовалась спросом. Одновременно G400 поддерживал прогрессивную технологию наложения рельефа. В это время 3dfx разрабатывала новый чип под кодовым названием VSA-100. Архитектурно он был похож на TNT2 (два конвейера рендеринга с одним блоком текстурирования на каждом), но по заявлениям разработчиков он должен был быть гораздо быстрее. Очередной виток выпуска чипов намечался на осень 1999 года. К этому времени должны были быть выпущены три чипа: VSA-100 (3dfx), NV10 (nVidia), Savage2000 (S3). Каждый из этой троицы (по заверению компаний) должен был в корне перевернуть мир третьего измерения.VSA-100 - реализовывать практически бесплатный антиалиасинг. Суть FSAA (full-scene anti-aliasing) заключалась в том, что сцена изначально строилась в гораздо большем разрешении, а потом кадр сжимался до требуемого размера, что значительно улучшало картинку, убирая лестничный эффект. В VSA-100 должна была быть введена технология T-buffer, которая была призвана обеспечить кинематографическое изображение в играх. Производительность карт могла масштабироваться путем установки нескольких чипов на карту. В NV10 и Savage2000 должен был появиться геометрический сопроцессор, который брал на себя расчеты по обработке геометрии моделей и освещения. Ранее такие сопроцессоры стояли только на профессиональных ускорителях и впервые должны были появиться на массовом рынке. При этом снималась довольно тяжелая нагрузка с центрального процессора. Чипы от nVidia и S3 были анонсированы в конце августа 1999 с разницей в один день, а тем временем 3dfx хранила молчание. Осенью в рознице появляется GeForce 256, ранее известный как NV10. Производительность нового чипа была на высоте. Чуть позже оптимизировали драйвера, и всем стало ясно - появился новый форвард. Savage2000 тоже выходит, но с опозданием. Быстродействие нового "дикаря" удручало. Все ждали появления новых драйверов, которые, возможно, исправили бы положение. Но этого не последовало. А из-за стен 3dfx начали появляться слухи, что возникли большие проблемы с выходом чипа VSA-100. В итоге на рынке безраздельно властвовал GeForce 256 (Geometric FORCE - "геометрическая сила" или что-то вроде того). Число 256 означало разрядность чипа. Чип имел четыре конвейера с одним текстурным блоком. Позже была выпущена версия с памятью типа DDR, что еще больше подняло планку производительности продукта. Следующего года карты на VSA-100 все-таки выходят. Одночиповая VooDoo 4500 и многочиповые VooDoo 5500 и VooDoo 6000. Но 3dfx это не помогло, так как nVidia представила GeForce2 GTS вовремя (май 2000).

Даже двухчиповая VooDoo 5500 не могла тягаться с GeForce2 GTS. При том что монстр от 3dfx (иначе его не назовешь) занимал огромную часть системного блока. Да и по стоимости двухчиповые карты VooDoo 5500 были недосягаемы для рядового геймера. К тому же они нуждались в дополнительном питании от разъема для винчестеров.Каннибализм в среде производителей видеографики продолжается. В итоге S3 была куплена компанией производителем чипсетов VIA Tech. Теперь разработки S3 живут в компьютерах многих офисов и нетребовательных пользователей в виде интегрированных решений. Matrox не справилась с конкуренцией на рынке 3D и уже не могла составлять конкуренцию ATI и nVidia. К сожалению, 3Dfx сделала основную ставку на SLI — и проиграла. Компания была разорена, затем объявлена банкротом, и позже ее активы спешно продали с аукциона всего за $70 млн. Покупателем большинства активов стала NVIDIA, которая спустя четыре года после краха 3Dfx выпустила свою версию SLI. Только теперь аббревиатура SLI расшифровывается по-другому (Scalable Link Interface) и работает несколько иным образом. Провала с чипом VSA-100 рынок 3dfx не простил. И после безуспешных попыток найти инвестора, компания была куплена главным конкурентом - nVidia., а покупать было что! 3dfx вела разработки очень перспективных чипов! С ранних дней персональных компьютеров, на большинстве графических плат были установлены конверторы (translators), переводящие созданное компьютером изображение в электрические импульсы, которые требовались монитору. Все это прекрасно работало, но всю обработку изображения выполнял центральный процессор компьютера, параллельно с обработкой звука, управления (в играх) и прерываний системы. Те же самые вещи компьютер должен выполнять и в современных 3D играх или мультимедийных презентациях.

Вам, наверное, уже стало понятно, почему даже самые быстрые процессоры перегружаются работой и не успевают выполнять все задачи в реальном времени. На помощь им приходят графические сопроцессоры или акселераторы. Работа разделяется между центральным процессором и акселератором, в результате производительность системы оказывается на должном уровне. Первым шагом в построении трехмерного цифрового изображения является создание мира каркасов, состоящего из треугольников и полигонов. Мир каркасов превращается с помощью трансформации из трехмерного математического мира в набор объектов на двумерном экране монитора. Трансформированное изображение покрывается текстурами (происходит рендеринг), учитывается освещение от нескольких источников, и, в конце концов, результат отображается на экране. Рядовые ускорители (типа VooDoo3 или TNT2) берут на себя работу по рендерингу (обтягиванию текстурами) после того как каркас был создан и трансформирован в двумерный набор полигонов. Этот шаг очень важен, но передовые ускорители помогает процессору даже на более ранних стадиях. Характерным примером служит GeForce 256 от nVidia. Кроме процесса рендеринга (как в более ранних ускорителях), GeForce 256 может осуществлять трансформацию каркасов из 3D математического пространства в двумерное пространство, а также и некоторую работу по добавлению освещения. Поскольку и трансформация, и метод "бегущего луча" требуют серьезных математических операций с плавающей точкой (вычисления, где используются дроби, называются вычислениями с плавающей точкой, она нужна для большей точности), то центральный процессор хорошо разгружается. А так как графический процессор обычно не выполняет множество различных функций, присущих центральному процессору, то расчеты производятся достаточно быстро. Новая Voodoo5 от 3dfx берет на себя еще одну часть работы. 3dfx называет эту технологию T-буфер (T-buffer). Технология призвана улучшить процесс рендеринга несколько другим способом, нежели перекладывание части работы на графический процессор. T-буфер служит для улучшения сглаживания с помощью создания четырех копий одного и того же изображения, немного сдвинутых друг от друга. Копии совмещаются, что приводит к легкому размытию краев объектов и устранению "лесенок", присущих компьютерному изображению. Та же самая методика применяется для размывания движущихся изображений (motion-blur), размытых теней и размывания глубины резкости фокуса (depth-of-field focus blurring). Все это позволяет изображениям выглядеть более четко и реалистично, что и требуется дизайнерам. Дизайн Voodoo 5 предусматривает выполнение полноэкранного сглаживания, поддерживая при этом быструю частоту смены кадров. Компьютерная графика пройдет еще несколько этапов своего развития, прежде чем выйдет на уровень формирования совсем реалистичных изображений. Но сегодняшние достижения не менее значительны по сравнению с периодом текстовых мониторов в 80 столбцов и 25 строк. В результате миллионы людей могут наслаждаться играми и симуляторами с помощью уже существующей технологии. Новые трехмерные процессоры позволят нам погрузиться в исследование других миров, доселе невиданных в реальности. Существенные технологические улучшения в компьютерной графике появляются примерно раз в шесть месяцев. Программное обеспечение совершенствуется намного медленнее. Уже становится понятным, что подобно Интернету, компьютерная графика станет весомой альтернативой телевидению.

1.4 Трехмерная графика

Все мы пользуемся продуктами высоких технологий. Прогресс — вещь замечательная. Не будь прогресса, не было бы новых интересных компьютерных игр, не смогли бы вы с легкостью работать в 2D- и 3D-редакторах. Летчики, спортсмены, моряки и т.д. не имели бы тренажеров. Такие полезные устройства, как ноутбуки и КПК, так и остались бы уделом научной фантастики. То есть компьютерная графика применяется во многих областях современной жизни, но считается, что именно развлечения (а более конкретно игры) подтолкнули человечество к такому стремительному прогрессу в этой области. Ибо игры – это то, что притягивает к себе большинство людей вне зависимости от возраста, образования, уровня жизни, профессии и т.д. Появляется много новых понятий и терминов. Порой не успеваешь следить за всеми техническими новинками. И в какой-то момент понимаешь, что отстал от прогресса. В самом центре технологической каши — миллионы людей, которые плохо понимают, что же все это такое. Вроде бы они знают, что такое, например, антиалиасинг, но вот когда их спросишь об этом поподробнее, они запнутся.Был момент, когда вы всего этого не знали. Стали играть в игры, разбираться в системе… Получается, что у огромного числа компьютерщиков нет устоявшихся знаний. Практически на любом компьютере сегодня можно получить такое качество и реалистичность изображения, кторое еще лет 10 назад существовало лишь на экранах мощнейших графических станций. Стоимость этих графических станций составляла несколько сотен тысяч долларов. И вот буквально за последние годы все сильно изменилось, теперь можно любоваться отметками монстров и адским пламенем на экране собственного монитора. При этом качество изображения гораздо выше, чем вы видите в телевизоре. Хотя в телевизоре изображение реальное, а в компьютере – смоделированное.

То есть, технически говоря, видеокарты очень сильно прогрессировали… Видеосистема – самая сложная часть персонального компьютера. Раньше по сложности она уступала только процессору, а сейчас уже процессор ей уступает. Видеокарта состоит из двух частей. Это графический процессор (самая большая микросхема видеокарты) и память. Практически это такая же память, как и оперативная. Правда, обычно она работает на большей частоте, чем оперативная (это требование графического процессора).

Сам графический процессор тоже можно разделить на две части. Каждая его часть названа по виду изображения, которое она создает. Есть часть, отвечающая за 2-мерное плоское изображение (так называемое 2D) и часть, создающая 3 –мерное изображение(3 D). Первая часть существовала даже в самых древних видеокартах. Собственно говоря, только она там и была. И за последние годы она практически не изменилась, проблема создания хорошего плоского изображения была решена еще в 386-х компьютерах. Главный пожиратель ресурсов видеокарты – это 3D часть графического процессора. Чтобы создать достоверное для глаза 3-мерное изображение, необходимо огромное количество вычислений. Но хотя самих вычислений много, они достаточно примитивные и однообразные и поэтому, чтобы не гонять эти данные по загруженной другими данными внутренней шине, вычисления производят в самой видеокарте, для этого и появился на ней свой собственный процессор. Самое сложное изображение можно разделить на элементарные составные части. Этих частей для достоверного изображения должно быть огромное количество, сотни тысяч на одном экране. Поэтому решено было (производителями компьютеров) разделить процесс создания 3-мерного изображения. Центральный процессор только подает команды на создание изображения, а самим созданием занимается видеокарта. Для создания изображения требуется гораздо меньше команд, поэтому графический процессор гораздо проще по своей структуре. Но главное его достоинство – возможность выполнять большое количество операций в секунду. Чтобы еще быстрее работать и давать более 30 достоверных кадров в секунду, в графическом процессоре были организованы несколько исполняющих модулей. Модули могут параллельно выполнять команды, одновременно создавая различные части изображения. А чтобы изображение формировалось еще быстрее, модули объединяют в так называемые конвейеры, чтобы одновременно работать на разных стадиях создания изображения. Но хотя процессор и формирует на лету элементарные фигурки, создающие реальное изображение, из этих фигурок получается только оболочка – каркас. Надо на этот каркас натянуть шкурку – текстуры, которые оживляют смоделированное компьютерное изображение. За этот реализм приходится платить немалую цену (в производительности), ведь текстуры в отличие от каркаса не смоделированы. Текстура – это реальное изображение реальной поверхности. Текстур требуется очень много, именно на создание их идет основная часть видеопамяти. Само изображение на экране, независимо от того 2D оно или 3D, занимает в памяти одинаковый объем. А вот если не хватает памяти для текстур, то центральный процессор начинает использовать для этой цели часть своей оперативной памяти и основная внутренняя шина сильно перегружается. Следствием является дерганее экрана и прочие неприятности с изображением. Поэтому на видеокарту стараются поместить как можно больше памяти, (это сдерживается только ценой). В первую очередь, в памяти располагается видеобуфер — специальный участок памяти, где хранится копия изображения, которое в следующее мгновение будет выведено на экран. В видеобуфере изображение как бы собирается по кускам и отправляется на обработку в RAMDAC. В случае если применяется двойная буферизация (double buffering), в видеобуфере хранится дополнительно предыдущее (“теневое”, или “заднее”) выведенное на экран изображение (все эти специальные термины будут рассмотрены в разделе посвященном созданию трехмерного изображения). Наш глаз обладает некоторой инерционностью, то есть некоторое время продолжает видеть изображение, которое уже исчезло.

Представьте себе, что все, что рисует видеокарта в видеобуфере, мгновенно попадает на экран. Рисуем линию — она рисуется поверх предыдущего изображения. Как бы быстро ни происходил этот процесс, глаз все равно будет замечать, что какие-то части изображения остались, какие-то изменились. Из-за этого игрок заметит крайне неприятное мелькание. Именно поэтому новый кадр сначала рисуется в теневой области видеобуфера (так называемый backbuffer), а затем этот кадр и тот, который был на экране, меняются местами. Благодаря этому создается впечатление гладкого и равномерного движения. Допустим, монитор находится в разрешении 1024х768 и в режиме 32 бита. Это значит, что цвет каждого пикселя определяют 32 бита, а количество всех возможных цветов — 232 = 4 294 967 296 — четыре с лишним миллиарда. Порог чувствительности человеческого глаза, к слову, немного ниже, то есть такая картинка будет восприниматься как абсолютно реальная (такой режим называется True Color как было отмечено ранее). В режиме 1024х768 на экране отображается 786432 пикселей. Нехитрые подсчеты показывают, что для хранения этого кадра в видеопамяти потребуется около 3 Мб. С учетом двойной буферизации получается 6 Мб. Но ведь в современном акселераторе в среднем стоит 128 Мб видеопамяти. На что же используются остальные.

Используются они в первую очередь на текстуры. Подгружать текстуры из оперативной памяти, а то и с жесткого диска в процессе рендера — неоправданно долго. Поэтому разработчики игр специальными командами дают задание акселератору подгрузить все или хотя бы часть необходимых ему текстур во время загрузки очередной карты или уровня. Средний размер текстуры — 1024х1024 при качестве 24 или даже 32 бита. Такая текстура будет занимать в памяти около 4 Мб. Значит, в видеопамять объемом 128 Мб влезет от силы 32 таких текстуры. Один путь — подгружать текстуры из оперативной памяти по мере необходимости, но тогда могут случаться задержки, вызывающие падение FPS. Другой путь — хранить текстуры в видеопамяти сжатыми, хотя бы простым алгоритмом. Одним из первых алгоритмов сжатия текстур был S3TC, разработанный в компании S3 Inc. Он стал индустриальным стандартом и поддерживается в DirectX, начиная с версии 6.0. Компания 3dfx разработала свой метод сжатия — FXT1, который отличается высокой степенью компрессии. В настоящее время в ходу несколько конкурирующих методов сжатия. Время определит лидера. Кроме того, в видеопамяти размещаются буферы для вспомогательных технологий: Z-буфер (о котором будет упомянуто позже), T-буфер, вспомогательные кадры для анизотропной фильтрации и ряд других. Пара слов о T-буфере. Эта технология была придумана в компании 3dfx и впервые реализована в Voodoo 5. Для одного и того же кадра в видеопамяти хранится четыре копии, немного сдвинутые друг относительно друга. После рендера они совмещаются, в результате чего края объектов немного размываются и устраняется эффект “лесенки”. T-buffer можно считать еще одной технологией антиалиасинга. Однако она еще и улучшает качество отрисовки быстро движущихся объектов за счет легкого их размытия. За время существования видеокарт разработчики придумали большое количество типов видеопамяти. Основных подходов два: взять уже существующий тип обычной оперативной памяти или разработать что-то новое, специально “заточенное” под хранение графики. Оба подхода были востребованы в разное время и периодически сменяют друг друга. Сейчас, например, в большинстве видеокарт стоит память типа DDR, практически та же самая, что и обычная оперативная память компьютера. Типы видеопамяти, либо по тем или иным причинам не получившие (пока) большого распространения: FPM, EDO DRAM, VRAM, WRAM, RDRAM, SDRAM, SGRAM. В профессиональных видеокартах устанавливаются специальные типы видеопамяти, которые оптимизированы под конкретные задачи, но нам они вряд ли будут интересны.

Видеопамять, как и оперативная память, работает на какой-то определенной частоте. Само по себе количество видеопамяти на борту видеокарты не играет практически никакой роли. Если поставить на старенькую Riva TNT 256 Мб видеопамяти, ее производительность не увеличится ни на йоту — она просто не сможет с дополнительной памятью полноценно работать. В видеоподсистеме все должно быть сбалансировано. Однако современные игры с гигантскими текстурами требуют в видеокартах высокого класса установки большого объема видеопамяти — до 512 Мб. Видеокарта — это отдельное устройство. Первые видеокарты подключались к шине XT-bus через специальный слот. Ему на смену пришел слот ISA. Вскоре его скромных возможностей (16 бит, 8М Гц) стало не хватать, и IBM решила внедрить свою шину и слот для видеокарт и не только под названием MCA (Microchannel Architecture — микроканальная архитектура). Однако затея благополучно провалилась, потому что IBM пожадничала и решила сделать эту шину лицензируемой, то есть разработчики устройств должны были выплачивать ей солидные проценты от продаж. На смену ISA пришла шина VESA Local Bus (VLB), потом PCI и завершил это победное шествие порт AGP. Необходимость выделить под видеокарту отдельный порт назревала долго и упорно. Действительно, это устройство по требованиям к пропускной способности очень сильно отличается от всех остальных компонентов компьютера, его нельзя причесывать под одну гребенку с другими. Идея порта AGP (Accelerated Graphics Port) пришла в голову инженерам из Intel. Она проста до гениальности: видеокарта должна иметь возможность обращаться к оперативной памяти, минуя процессор. По тому же самому принципу работает технология DMA, благодаря которой винчестер может общаться с оперативной памятью в обход процессора. Возможно, через несколько лет устройства и их контроллеры станут настолько умными, что им вообще для работы не нужен будет процессор.

Кроме выделенного канала связи с оперативной памятью, видеокарта может также не заботиться о том, в какой именно ячейке памяти хранится нужная ему информация. С момента своего появления на свет стандарт AGP дошел до третьей версии. Разные версии порта обозначают на манер скоростей у приводов компакт-дисков: 2x у AGP 1.0, 4x у AGP 2.0 и 8x у AGP 3.0. Получается какая-то несуразица: почему у самого первого слота AGP скорость передачи сразу 2x? А дело вот в чем. Шина AGP 1.0 имеет частоту 66 М Гц и разрядность 32 бита. Значит, скорость передачи данных — 266 Мб/c. Однако шина может также работать в режиме, когда данные передаются и по переднему, и по заднему фронту синхросигнала, и тогда скорость передачи возрастает в два раза — до 532 Мб/c. Отсюда приписка “2x”. В стандарте AGP 2.0 скорость передачи данных выросла еще в два раза — до 1064 Мб/c, и появился новый механизм “быстрой записи” — Fast Write (FW). С его помощью управляющие команды записываются напрямую в AGP-устройство. Раньше в качестве промежуточного звена использовалась оперативная память. В AGP 3.0 частота возросла до 533 М Гц, а скорость обмена данными — до 2.1 Гб/c. В последние годы появился новый интерфейс - PCI express, PCIE -сокращенно. Эта шина полностью заменила шину PCI в новых компьютерах.

1.5 Видеосистема как часть компьютера

Видеокарта состоит из двух частей. Это графический процессор (самая большая микросхема видеокарты) и память. Практически это такая же память, как и оперативная. Правда, обычно она работает на большей частоте, чем оперативная (это требование графического процессора).Сам графический процессор тоже можно разделить на две части. Каждая его часть названа по виду изображения, которое она создает. Есть часть, отвечающая за 2-мерное плоское изображение (так называемое 2D) и часть, создающая 3 –мерное изображение(3 D).

Первая часть существовала даже в самых древних видеокартах. Собственно говоря, только она там и была. И за последние годы она практически не изменилась, проблема создания хорошего плоского изображения была решена еще в 386-х компьютерах. Главный пожиратель ресурсов видеокарты – это 3D часть графического процессора. Чтобы создать достоверное для глаза 3-мерное изображение, необходимо огромное количество вычислений. Но хотя самих вычислений много, они достаточно примитивные и однообразные и поэтому, чтобы не гонять эти данные по загруженной другими данными внутренней шине, вычисления производят в самой видеокарте, для этого и появился на ней свой собственный процессор. Самое сложное изображение можно разделить на элементарные составные части. Этих частей для достоверного изображения должно быть огромное количество, сотни тысяч на одном экране. Поэтому решено было (производителями компьютеров) разделить процесс создания 3-мерного изображения. Центральный процессор только подает команды на создание изображения, а самим созданием занимается видеокарта. Для создания изображения требуется гораздо меньше команд, поэтому графический процессор гораздо проще по своей структуре. Но главное его достоинство – возможность выполнять большое количество операций в секунду. Чтобы еще быстрее работать и давать более 30 достоверных кадров в секунду, в графическом процессоре были организованы несколько исполняющих модулей. Модули могут параллельно выполнять команды, одновременно создавая различные части изображения. А чтобы изображение формировалось еще быстрее, модули объединяют в так называемые конвейеры, чтобы одновременно работать на разных стадиях создания изображения. Но хотя процессор и формирует на лету элементарные фигурки, создающие реальное изображение, из этих фигурок получается только оболочка – каркас. Надо на этот каркас натянуть шкурку – текстуры, которые оживляют смоделированное компьютерное изображение. За этот реализм приходится платить немалую цену (в производительности), ведь текстуры в отличие от каркаса не смоделированы. Текстура – это реальное изображение реальной поверхности. Текстур требуется очень много, именно на создание их идет основная часть видеопамяти. Само изображение на экране, независимо от того 2D оно или 3D, занимает в памяти одинаковый объем. А вот если не хватает памяти для текстур, то центральный процессор начинает использовать для этой цели часть своей оперативной памяти и основная внутренняя шина сильно перегружается. Следствием является дерганее экрана и прочие неприятности с изображением. Поэтому на видеокарту стараются поместить как можно больше памяти, (это сдерживается только ценой). В первую очередь, в памяти располагается видеобуфер — специальный участок памяти, где хранится копия изображения, которое в следующее мгновение будет выведено на экран. В видеобуфере изображение как бы собирается по кускам и отправляется на обработку в RAMDAC. В случае если применяется двойная буферизация (double buffering), в видеобуфере хранится дополнительно предыдущее (“теневое”, или “заднее”) выведенное на экран изображение (все эти специальные термины будут рассмотрены в разделе, посвященном созданию трехмерного изображения). Наш глаз обладает некоторой инерционностью, то есть некоторое время продолжает видеть изображение, которое уже исчезло. Представьте себе, что все, что рисует видеокарта в видеобуфере, мгновенно попадает на экран. Рисуем линию — она рисуется поверх предыдущего изображения. Как бы быстро ни происходил этот процесс, глаз все равно будет замечать, что какие-то части изображения остались, какие-то изменились. Из-за этого игрок заметит крайне неприятное мелькание. Именно поэтому новый кадр сначала рисуется в теневой области видеобуфера (так называемый backbuffer), а затем этот кадр и тот, который был на экране, меняются местами. Благодаря этому создается впечатление гладкого и равномерного движения. Допустим, монитор находится в разрешении 1024х768 и в режиме 32 бита. Это значит, что цвет каждого пикселя определяют 32 бита, а количество всех возможных цветов — 232 = 4 294 967 296 — четыре с лишним миллиарда. Порог чувствительности человеческого глаза, к слову, немного ниже, то есть такая картинка будет восприниматься как абсолютно реальная (такой режим называется True Color как было отмечено ранее). В режиме 1024х768 на экране отображается 786432 пикселей. Нехитрые подсчеты показывают, что для хранения этого кадра в видеопамяти потребуется около 3 Мб. С учетом двойной буферизации получается 6 Мб. Но ведь в современном акселераторе в среднем стоит 128 Мб видеопамяти. Используются они в первую очередь на текстуры. Подгружать текстуры из оперативной памяти, а то и с жесткого диска в процессе рендера — неоправданно долго. Поэтому разработчики игр специальными командами дают задание акселератору подгрузить все или хотя бы часть необходимых ему текстур во время загрузки очередной карты или уровня. Средний размер текстуры — 1024х1024 при качестве 24 или даже 32 бита. Такая текстура будет занимать в памяти около 4 Мб. Значит, в видеопамять объемом 128 Мб влезет от силы 32 таких текстуры. Один путь — подгружать текстуры из оперативной памяти по мере необходимости, но тогда могут случаться задержки, вызывающие падение FPS. Другой путь — хранить текстуры в видеопамяти сжатыми, хотя бы простым алгоритмом. Одним из первых алгоритмов сжатия текстур был S3TC, разработанный в компании S3 Inc. Он стал индустриальным стандартом и поддерживается в DirectX, начиная с версии 6.0. Компания 3dfx разработала свой метод сжатия — FXT1, который отличается высокой степенью компрессии.

В настоящее время в ходу несколько конкурирующих методов сжатия. Время определит лидера. Кроме того, в видеопамяти размещаются буферы для вспомогательных технологий: Z-буфер (о котором будет упомянуто позже), T-буфер, вспомогательные кадры для анизотропной фильтрации и ряд других. Пара слов о T-буфере. Эта технология была придумана в компании 3dfx и впервые реализована в Voodoo 5. Для одного и того же кадра в видеопамяти хранится четыре копии, немного сдвинутые друг относительно друга. После рендера они совмещаются, в результате чего края объектов немного размываются и устраняется эффект “лесенки”. T-buffer можно считать еще одной технологией антиалиасинга. Однако она еще и улучшает качество отрисовки быстро движущихся объектов за счет легкого их размытия. За время существования видеокарт разработчики придумали большое количество типов видеопамяти. Основных подходов два: взять уже существующий тип обычной оперативной памяти или разработать что-то новое, специально “заточенное” под хранение графики. Оба подхода были востребованы в разное время и периодически сменяют друг друга. Сейчас, например, в большинстве видеокарт стоит память типа DDR, практически та же самая, что и обычная оперативная память компьютера. Типы видеопамяти, либо по тем или иным причинам не получившие (пока) большого распространения: FPM, EDO DRAM, VRAM, WRAM, RDRAM, SDRAM, SGRAM. В профессиональных видеокартах устанавливаются специальные типы видеопамяти, которые оптимизированы под конкретные задачи, но нам они вряд ли будут интересны. Видеопамять, как и оперативная память, работает на какой-то определенной частоте. Само по себе количество видеопамяти на борту видеокарты не играет практически никакой роли. Если поставить на старенькую Riva TNT 256 Мб видеопамяти, ее производительность не увеличится ни на йоту — она просто не сможет с дополнительной памятью полноценно работать.

В видеоподсистеме все должно быть сбалансировано. Однако современные игры с гигантскими текстурами требуют в видеокартах высокого класса установки большого объема видеопамяти — до 512 Мб. Видеокарта — это отдельное устройство. Первые видеокарты подключались к шине XT-bus через специальный слот. Ему на смену пришел слот ISA. Вскоре его скромных возможностей (16 бит, 8М Гц) стало не хватать, и IBM решила внедрить свою шину и слот для видеокарт и не только под названием MCA (Microchannel Architecture — микроканальная архитектура). Однако затея благополучно провалилась, потому что IBM пожадничала и решила сделать эту шину лицензируемой, то есть разработчики устройств должны были выплачивать ей солидные проценты от продаж. На смену ISA пришла шина VESA Local Bus, потом PCI и завершил это победное шествие порт AGP. Необходимость выделить под видеокарту отдельный порт назревала долго и упорно. Действительно, это устройство по требованиям к пропускной способности очень сильно отличается от всех остальных компонентов компьютера, его нельзя причесывать под одну гребенку с другими. Идея порта AGP пришла в голову инженерам из Intel. Она проста до гениальности: видеокарта должна иметь возможность обращаться к оперативной памяти, минуя процессор. По тому же самому принципу работает технология DMA, благодаря которой винчестер может общаться с оперативной памятью в обход процессора. Возможно, через несколько лет устройства и их контроллеры станут настолько умными, что им вообще для работы не нужен будет процессор. Кроме выделенного канала связи с оперативной памятью, видеокарта может также не заботиться о том, в какой именно ячейке памяти хранится нужная ему информация. С момента своего появления на свет стандарт AGP дошел до третьей версии. Разные версии порта обозначают на манер скоростей у приводов компакт-дисков: 2x у AGP 1.0, 4x у AGP 2.0 и 8x у AGP 3.0. Получается какая-то несуразица: почему у самого первого слота AGP скорость передачи сразу 2x. А дело вот в чем. Шина AGP 1.0 имеет частоту 66 М Гц и разрядность 32 бита. Значит, скорость передачи данных — 266 Мб/c. Однако шина может также работать в режиме, когда данные передаются и по переднему, и по заднему фронту синхросигнала, и тогда скорость передачи возрастает в два раза — до 532 Мб/c. Отсюда приписка “2x”. В стандарте AGP 2.0 скорость передачи данных выросла еще в два раза — до 1064 Мб/c, и появился новый механизм “быстрой записи” — Fast Write (FW). С его помощью управляющие команды записываются напрямую в AGP-устройство. Раньше в качестве промежуточного звена использовалась оперативная память. В AGP 3.0 частота возросла до 533 М Гц, а скорость обмена данными — до 2.1 Гб/c. В последние годы появился новый интерфейс - PCI express, PCIE -сокращенно.

Эта шина полностью заменила шину PCI в новых компьютерах. Сейчас уже сложно купить новую современную видеокарту стандарта AGP.

1.6 Видеокарта NVIDIA GeForce256, GeForce2 и ATI Radeon256

В новых драйверах Detonator, серии 5.хх, NVIDIA раньше конкурентов реализовала возможность принудительного включения антиалиасинга, в любых трехмерных играх, на всех видеокартах семейства GeForce. Это значит, что теперь от игры больше не требовалось, чтобы она сама включала анти-алиасинг: теперь это, при желании пользователя, делал драйвер. Используется самый обычный стандартный суперсэмплинг, принцип которого, как я надеюсь, вы уже поняли. В настройках драйвера есть возможность выбора количества сэмплов, на основании которых формируется цвет результирующего пикселя. Более подробно об этом можно почитать в нашей статье, посвященной суперсэмплингу.

Вскоре, после выхода GeForce2 GTS, ATI выпустила достойный ответ. Это был ускоритель Radeon256, составивший серьезную конкуренцию GeForce2.

Естественно, не была обойдена вниманием ставшая тогда очень модной функция анти-алиасинга. ATI никак не усовершенствовала стандартную реализацию и, точно так же, ввела принудительное включение полноэкранного сглаживания в любых играх, поэтому нет смысла рассматривать ее отдельно (все, выше сказанное о суперсэмплинге, верно и для Radeon256).

1.7 Перспективы развития

Скорость трехмерных акселераторов растет с неудержимой скоростью, поэтому анти-алиасинг неизбежно будет становиться все более доступным и качественным. Естественно, будут совершенствоваться и методы сглаживания. Я думаю, в дальнейшем сохранится та же дилемма, что и сейчас: выбрать чуть более качественный метод и проиграть в скорости или выбрать чуть меньшее качество, но с большей скоростью. Но, скорее всего, каждый метод будет совершенствоваться по обоим направлениям сразу, повышая и качество и скорость. Мне, например, представляется очевидным следующий шаг Accuview: лучшим решением, повышающим качество и не сильно снижающим скорость, было бы введение смещенного расположения сэмплов внутри пикселей (при этом, как и раньше, сглаживать только края полигонов). Можно уверенно говорить, что положение изменилось: функция перестала играть, преимущественно маркетинговую, роль и появились реальные причины для ее использования. Когда сегодняшние, самые современные, ускорители опустятся в цене до уровня около $100-150, анти-алиасинг придет в каждый дом. ATI до сих пор ведет смертельный бой с nVidia за право обладать короной 3D. В течение всего 2004 года компания ATI хоть и медленно, но неуклонно увеличивала свою рыночную долю, оттесняя лидера nVidia. Такой успех ATI обеспечили недорогие и достаточно производительные модели 2003 года - Radeon 9800 и 9600 - особенно на фоне ряда как технологических, так и маркетинговых провалов nVidia.

В 2004 году появилось множество усовершенствований в архитектуре графических процессоров, таких как PCI Express, SLI и GDDR-3, способных полностью изменить облик современных видеосистем. Наиболее значимым событием стало активное внедрение нового последовательного интерфейса PCI Express х16. Новый интерфейс обеспечивает пропускную способность до 4 Гбайт/с (против 2,1 Гбайт/с у AGP 8X). Однако флагманские модели обоих конкурирующих гигантов - ATI X800 Pro и nVidia GeForce 6800 - изначально имели все-таки традиционный интерфейс AGP 8X.Технология SLI (ScanLine Interleaving) предусматривает параллельное использование двух видеокарт с целью повышения производительности видеосистемы. (Помните разработку 3dfx образца 1998 года.) Для согласования данных и синхронизации видеокарты соединяются платой-перемычкой, надеваемой на специальные 26-контактные разъемы в верхней части плат. Разработчик технологии, компания nVIDIA, предполагает реализовать ее в видеопроцессорах GeForce 6800 и GeForce 6600. NVIDIA в этом году смогла опередить ATI и первой анонсировала чип нового поколения — GeForce 7800 GTX. Что в нем появилось нового и станет ли он лидером на рынке видеоплат класса high-end. »от ATI для сжатия карт нормалей, смогут работать и на GeForce 7800. Разумеется, поддерживается и технология SLI. Кстати, совсем недавно в Интернете появилась информация о материнской плате ASUS A8N32-SLI Premium, предоставляющей пользователям два полноценных порта PCI Express х16. Так что SLI на такой плате будет работать на полных оборотах, что не может не радовать. Кроме полной поддержки DirectX 9.0c и OpenGL 2.0 заявлена реализация и некоторых возможностей операционной системы Longhorn, стандартов Windows Graphics Foundation WGF 1.0 и Longhorn Display Driver Model (LDDM). В частности, станет возможным осуществлять постобработку видео, аппаратное ускорение отрисовки сглаженного текста и составление рабочего стола в режиме реального времени.

Заниматься производством видеоплат на базе нового графического процессора будут все крупные компании: Albatron, AOpen, ASUS, BFG, Biostar, Chaintech, Gainward, Galaxy, Gigabyte, InnoVISION, Leadtek, MSI, Palit, PNY, Point of View, Prolink, Sparkle и XFX. Подводя промежуточный итог, все же стоит отметить, что каких-либо кардинальных изменений, сравнимых с переходом от GeForce 2 к GeForce 3, в чипе нет. Поэтому новое поколение графических процессоров от NVIDIA стоит рассматривать как весьма существенную доработку архитектуры предыдущего поколения — CineFX 3.0. Ведь, как и старая архитектура, новая ориентирована на Shader Model 3.0, то есть на вершинные и пиксельные шейдеры версии 3.0. Рассмотрим их более детально. CA..EII.A IOI‚AEA. По сравнению с GeForce 6800 в качественном плане никаких изменений в архитектуре вершинных конвейеров не произошло. Внутреннее устройство идентично конвейерам GeForce 6800, поддерживаются вершинные шейдеры версии 3.0. Помимо роста числа вершинных конвейеров (с шести до восьми) заявлена низкоуровневая оптимизация скалярных ALU и блоков выборки текстур. У каждого конвейера есть блок выборки текстур, в общей сложности их восемь. Количество пиксельных конвейеров возросло с 16 до 24, что само по себе повлечет существенный рост производительности. Однако число блоков растеризации по-прежнему равно 16. И хотя чип может обработать до 24 пикселей за такт, процесс растеризации возможен лишь для 16 пикселей. Таким образом, теоретическая пиксельная скорость заливки идентична GeForce 6800 Ultra. Как объясняет NVIDIA, в случае активного использования пиксельных шейдеров и мультитекстурирования 16 блоков. Новая видеоплата опережает Radeon X850XT почти по всем показателям. Стоит отметить существенно возросшую скорость выполнения пиксельных шейдеров в синтетических тестовых пакетах 3DMark 2003 и 3DMark 2005. В этих тестах GeForce 7800 GTX превосходит платы предыдущего поколения в лице Radeon X850XT и GeForce 6800 Ultra в два и более раз. Во всех остальных сценах тестовых пакетов наблюдается закономерный рост благодаря увеличению числа пиксельных и вершинных конвейеров. Отметим, что по мере роста нагрузки на видеоплату (увеличения разрешения, включения полноэкранного сглаживания и анизотропной фильтрации) Radeon X850XT все ближе подбирается к новому лидеру, что несколько настораживает. Причиной такого поведения, скорее всего, является «сырая» версия драйверов, ведь GeForce 7800 GTX появилась совсем недавно. И, наконец, подведем итог. Графический чип GeForce 7800 GTX — новый лидер рынка. Конечно, такие выдающиеся результаты в первую очередь возможны благодаря наличию восьми пиксельных и двух вершинных дополнительных конвейеров. Ну и, конечно, различного рода оптимизации конвейеров. Новая реализация режима сглаживания также придется по вкусу боль- шинству пользователей. Остается лишь один вопрос: как долго NVIDIA сможет удерживать пальму первенства. Чтобы на него ответить, достаточно дождаться выхода в свет чипа R520 от ATI. На момент подготовки этого материала процессор еще не появился, однако его анонс был уже очень близок. Очевидно, что ATI обязательно ответит NVIDIA. И, конечно же, не стоит забывать про Ultra-модификацию процессора G70. Помимо разгона в чипе могут появиться дополнительные конвейеры. По некоторым данным, общее число пиксельных конвейеров может возрасти до 32 с соответствующим ростом производительности. Основной этап битвы за рынок high-end еще впереди.

1.8 Последние технологические разработки

NVIDIA продолжает медленно, но верно осваивать поле под названием Direct X 10. На этот раз компания намерена завоевать средний и нижний ценовые сегменты, представив видеокарты на базе чипов GeForce 8500 и GeForce 8600. Они пришли на смену платам 7-й серии и предлагают большую производительность, архитектуру с унифицированными шейдерами, аппаратную поддержку DX10 и декодирование HD-фильмов. Звучит неплохо, осталось проверить все эти новшества на практике. Ядро GeForce 8600 GT/GTS содержит 289 млн транзисторов и несет в себе 32 унифицированных потоковых процессора (Streaming Processors, SP), объединенных в два блока по 16 SP. Они работают на более чем вдвое большей частоте по сравнению с остальными компонентами чипа. Для GeForce 8600 GTS частоты, соответственно, равны 675 МГц и 1450 МГц, для GeForce 8600 GT — 540 МГц и 1180 МГц. Каждый из SP может производить расчеты c 32-битной точностью, что делает их пригодными для научных, экономических и других вычислений. Серьезные изменения постигли текстурные блоки TMU. Как и прежде, на каждые 16 пиксельных процессоров приходится 4 TMU. Однако в ядре G80 четыре текстурных блока могут за такт вычислить 4 текстурных адреса и выполнить 8 операций текстурной фильтрации, в случае с G84 показатель адресации текстур увеличен до восьми. Таким образом, TMU нового ядра способны за такт совершать в два раза больше текстурных выборок. Теоретическая скорость текстурирования G86 равна 16 текселям за такт (10,8 гигатекселя в секунду для GeForce 8600 GTS). Отметим, что на практике платы показывают в два раза меньшие результаты. С чем это связано, пока неизвестно.Число блоков растеризации (Raster Operation, ROP) сократилось до двух. Поддерживается как новый тип сглаживания (Coverage Sampled Antialiasing, CSAA), так и рендеринг с использованием сглаживания и высокого динамического диапазона HDR одновременно. Каждый из блоков за раз может обработать до четырех пикселей (16 субпикселей) и обеспечивает 64-битный доступ к видеопамяти. Ширина шины данных равна 128 битам, что может серьезно ограничить быстродействие видеокарт.

Подсистема памяти на GeForce 8600 GT/GTS представлена четырьмя микросхемами GDDR3 (с 32-битной шиной) объемом 512 Мбит каждая. Для версии GT номинальная частота равна 1400 МГц, для GTS — 2000 МГц.Графический чип GeForce 8500 GT может похвастаться лишь одним функциональным блоком, который состоит из 16 потоковых процессоров и 4 TMU. Ядро содержит 210 млн. транзисторов. Номинальная частота чипа равна 450 МГц, потоковых процессоров — 900 МГц. Блоки ROP и шину данных оставили без изменений. На видеокартах используются 8 микросхем DDR2-памяти (с 16-битной шиной) объемом 256 Мбит каждая. Частота памяти составляет 800 МГц. Основным преимуществом чипов G84 и G86 стал встроенный видеопроцессор PureVideo HD. Он использует BSP-движок, который берет на себя основную нагрузку по декодированию таких видеоформатов, как H.264, VC-1, MPEG-2 с разрешением до 1920x1080 и битрейтом до 40 Мбит/с. На практике получается следующее: воспроизведение дисков Blu-ray и HD-DVD с применением программного декодирования загружает процессор на 90-100%, видеокарты предыдущего поколения снижают этот показатель до 60-70%, в случае с GeForce 8500/8600 обработка видео отъедает лишь 20% процессорного времени. Поддержка внешних интерфейсов у GeForce 8500/8600 теперь встроена в графическое ядро платы. В случае с GeForce 8800 этим занимался чип NVIO. GeForce 8600 GTS оснащена двумя выходами Dual-Link DVI-I c поддержкой HDCP. Кроме того, возможно появление моделей с разъемом HDMI. GeForce 8500 GT и 8600 GT обладают лишь опциональной поддержкой HDCP и HDMI, так что реализация этих интерфейсов остается уделом производителей видеокарт.

1.9 Графический процессор NVIDIA

NVIDIA— это одно из лучших вложений в ПК. Процессоры помогут улучшить выполнение повседневных задач — от редактирования фотографий до просмотра фильмов высокой четкости и 3D карт.

1.10 Обзор. ВидеокартаASUS GeForce 8800 GT 512Mb на NVIDIA G92

Уже почти 2 месяца прошло с даты официального анонса графического процессора GeForce 8800 GT, а в свободной продаже видеокарты на нем все еще очень редки, вследствие чего и цены на них не спускаются до уровня рекомендованных. Одна из таких видеокарт попала в тестовую лабораторию, но прежде чем знакомиться с ней, предлагаем познакомиться с ее основой, т.е. сам Графический процессор, который имеет кодовое имя G92, выполнен теперь по «более тонкому» техпроцессу 65 нм и состоит из 754 миллиона транзисторов. В основе его лежит унифицированная шейдерная архитектура на базе GigaThread technology, которая подразумевает наличие массива общих процессоров для потоковой обработки вершинных, пиксельных и геометрических подпрограмм (хотя могут выполняться и любые другие подпрограммы, например физические расчеты, если их перевести в понятный GPU вид). Этот графический процессор имеет полную аппаратную поддержку OpenGL 2.0 и DirectX 10.0, что подразумевает работу с Shader Model 4.0, выполнение геометрических шейдеров, поддержку изменения геометрии и записи промежуточных данных из шейдеров. При этом поддерживает работу с 128-разрядными числами с плавающей запятой для представления цветовой информации на всех этапах конвейера рендеринга.

Рисунок 1.1 - Диаграмма графического процессора G 92

За работу с текстурами и формирование изображения (рендеринг) отвечает NVIDIA Lumenex Engine, который поддерживает 16x анизотропную фильтрацию (anisotropic filtering), 16x полноэкранное сглаживание (full screen anti-aliasing) в режимах multisampling и supersampling для обычных и полупрозрачных поверхностей. Также поддерживается работа с HDR-освещением (high dynamic-range) и сглаживанием при 128-разрядной точности (32-битное описание каждого компонента точки текстуры при фильтрации и закрашивании). Для компрессии цветовой информации, текстур, данных z-буфера и карт нормалей применяются передовые алгоритмы сжатия без потерь. А для отсечения невидимых в конечной сцене точек используется метод Z-cull, причем благодаря технологии Early-Z этот метод способен отбрасывать «лишнее» еще до растеризации, чтобы не приходилось обрабатывать лишнюю информацию.

Рисунок 1.2 – Схема текстурных модулей

Несмотря на большое сходство архитектур G80 и G92, стоит отметить, что текстурные модули последнего имеют в 2 раза больше блоков адресации текстур, что должно немного ускорить работу с ними и, соответственно, положительно повлиять на производительность. Традиционно для решений такого уровня поддерживается технология SLI, которая позволяет увеличить мощь графической подсистемы с помощью параллельного рендеринга на двух и даже более видеокартах. Кроме того, G92 поддерживает NVIDIA Quantum Effects Technology, которая является расширением шейдерной архитектуры для проведения на графическом процессоре физических расчетов и просчета различных эффектов.

За постобработку видео и видео высокой четкости отвечает технология PureVideo HD, встроенная в графический процессор и позволяющая разгрузить центральный при просмотре фильмов c Blu-ray и HD DVD дисков.

Технология полностью совместима с кодеками H.264, VC-1, MPEG2 и WMV9 для сжатия видео высокого разрешения (до 1920x1080 и битрейтом до 30-40 Мбит/с), а также включает обвязку защиты контента HDCP (High-Bandwidth Digital Content Protection). Также выполняются аппаратно пространственно-временной деинтерлейсинг,масштабирование изображения, обратный пересчет кадров (2:2 и 3:2), коррекция ошибок пересчета кадров, коррекция цветов, снижение уровня шумов и сглаживание.За работу с внешними интерфейсами отвечает тоже сам G92, в отличие от предыдущих решений линейки 8800, где этим занимался чип NVIO. Поддерживаются два dual-link DVI выхода, способные формировать изображение с разрешением до 2560x1600 на цифровых мониторах, а за вывод на аналоговые отвечают два 400 МГц RAMDAC, которые способны формировать изображение с разрешением до 2048x1536 при частоте обновления 85 Гц. Интегрированный энкодер HDTV позволяет выводить на TV-out (Component/Composite/S-Video) изображение в формате до1080p.Существенным нововведением является использование для подключения видеокарты на G92 передового интерфейса PCI Express 2.0, который обратно совместим с устаревающими более медленными PCI Express 1.0/1.1. PCI Express 2.0 позволяет в два раза увеличить пропускную способность двунаправленного канала обмен данными, что для слота x16 выливается в 8 Гб/с в каждом направлении, против 4 Гб/с в разъеме предыдущего протокола. Маловероятно то, что ускоренный интерфейс принесет заметное увеличение производительности одиночной видеокарты, но в режимах MultiGPU эффект должен быть ощутим. Таковы возможности и особенности графического процессора NVIDIA G92, а теперь давайте почерпнем о нем еще немного технических подробностей.

Таблица 1.1 - Сравнение характеристик – GeForce 8800 GT с 256 и 512 Мб видеопамяти

1.11 Краткая характеристика видеокарты

Таблица 1.2 – Краткая характеристика видеокарт

Видеокарта поставляется в большой двойной картонной коробке с ручкой, что традиционно для топовых продуктов от ASUS. Лицевая часть упаковки сообщает только основные особенности содержимого и дополняет это информацией о наличии в комплекте полной версии популярной игры Company of Heroes: Opposing Fronts.

При этом верхняя часть упаковки может раскрываться, как книга, предоставляя покупателю информацию о возможностях технологии, а точнее утилиты, GamerOSD, которая позволяет настраивать некоторые параметры изображения и видеокарты, общаться чатом или через WEB-камеру не выходя из любимой игры.

Обратная сторона упаковки содержит чуть больше информации о возможностях видеокарты, но в основном это перечисление возможностей чипа G92 и реклама фирменных технологий и утилит ASUS, таких как Splendid, Video Security, GamerOSD и SmartDoctor.

Из полезных технических данных, приведенных на упаковке, можно отметить лишь указание возросших минимальных системных требований для компьютера, в который покупатель соберется установить ASUS EN8800GT/G/HTDP/512M/A. Так, теперь «потребуется» минимум 1 Гб оперативной памяти или лучше больше, а также блок питания мощностью минимум 400 Вт, способный по линии 12V выдавать 26 А.

Комплектация видеокарты включает не только самое необходимое, но и имеет пару приятных бонусных расширений. В нее входят:

- переходник с периферийных разъемов Molex на 6-контактный разъем питания видеокарты;

- переходник с VGA на DVI;

- покомпонентный HDTV-Out;

- руководство пользователя по быстрой установке видеокарты;

- 2 CD с драйверами, утилитами и многоязычным руководством в электронном виде;

- полная DVD версия игры Company of Heroes: Opposing Fronts;

- фирменная папка на 16 дисков.

Всю поверхность фронтальной части ASUS EN8800GT/G/HTDP/512M/A скрывает обновленная, занимающая теперь лишь один слот, система охлаждения, которая является традиционной для большинства реализаций GeForce 8800 GT, независимо от конечного производителя (продавца, по сути).

Видеокарта выполнена на текстолите зеленого цвета со стандартной (референсной) разводкой, как и следовало ожидать. Сама печатная плата рассчитана на все варианты видеокарт с чипами G92, как GeForce 8800 GT, так и GeForce 8800 GTS, что уже можно утверждать с уверенностью после недавнего анонса последних. Так, в стабилизаторе питания не распаян один из каналов, который как раз и будет необходим для видеокарт на G92-400 (GeForce 8800 GTS). Также обращаем внимание, что дизайн платы рассчитан и на установку чипа VIVO, хотя о таких видеокартах мы пока не слышали.

Видеокарта имеет достаточно большие размеры, что может стать помехой при установке ее в компактные корпуса.

Кроме того, поскольку разъем дополнительного питания расположен параллельно печатной плате видеокарты, видеокарте на самом деле требуется еще чуть больше пространства от задней стенки корпуса до корзины для жестких дисков или передней панели.

В набор интерфейсных разъемов входят два DVI, преобразуемые в VGA при помощи переходников, и один HDTV-Out. Заметим, что все разъемы, в том числе и разъем SLI, предусмотрительно закрыты заглушками, чтобы они на дольше могли сохранить первозданный вид. Физически выглядит графическое ядро G92-270 (NVIDIA GeForce 8800 GT 256-bit), работающее на частоте 600/1500 МГц для растрового и шейдерного блоков соответственно. Обмен данными с видеопамятью теперь происходит по 256-битной шине. Сама же видеопамять объемом 512 Мб набрана восемью микросхемами GDDR3 Qimonda HYB18H512312BF-10, которые рассчитаны на работу с эффективной частотой 2000 МГц, но на ASUS EN8800GT/G/HTDP/512M/A она работает на рекомендованной NVIDIA частоте 1800 МГц DDR (реальная 900 МГц).

1.12 Стенд для тестирования Видеокарт

Таблица 1.3 – Тестирование видеокарт

1.13 Разгон

Интересно, а как GeForce 8800 GT, и ASUS EN8800GT/G/HTDP/512M/A в частности, относятся к «ручному» поднятию рабочих тактовых частот? С помощью утилиты RivaTuner удалось заставить графический процессор стабильно работать на частотах 720/1782 МГц по растровому и шейдерному доменам, а видеопамять разогналась до 2020 МГц.

Эффективность разгона представим в виде таблицы:

Таблица 1.4 – Сравнение частот

Как видим, разгон оказал очень положительное влияние на уровень производительности GeForce 8800 GT, до 18% прироста, особенно в сложных и ресурсоемких задачах. Вот только обратной стороной разгона стало повышенное тепловыделение. Поэтому при разгоне видеокарт на GeForce 8800 GT нужно позаботиться о хорошей вентиляции в корпусе.

1.14 PCI Express 2.0

Поскольку мы уже отметили, что тесты не показывают ограничение производительности GeForce 8800 GT в нашем тестовом ПК какими-либо его компонентами, то смеем предположить, что и скорость обмена данными с системной, т.е. пропускная способность шины PCI Express, не является ограничивающим фактором. Таким образом, мало вероятно, что PCI Express 2.0 сможет как-то повлиять на производительность одиночной GeForce 8800 GT. К сожалению, в нашем распоряжении не оказалось материнской платы для процессоров Intel с поддержкой PCI Express 2.0. Но в самый последний момент появилась материнская плата MSI K9A2 Platinum на чипсете AMD 790FX, поэтому эксперимент по сравнению производительности GeForce 8800 GT на шинах PCI Express и PCI Express 2.0 был произведен на платформе AMD.

Таблица 1.5 – Производительность видеокарты

Как и ожидалось, разницу в производительности между системами с шинами PCI Express и PCI Express 2.0 на практике обнаружить не удалось – некоторый разброс результатов обусловлен разными чипсетами материнских плат и драйверами для них, а также погрешностью измерений.

1.15 Итоги сравнения

Проводя тестирование видеокарты ASUS EN8800GT/G/HTDP/512M/A, которая отличается от «референсной» только оформлением системы охлаждения, мы фактически проверяли возможности графического процессора G92-270 (GeForce 8800 GT), поэтому выводы о его перспективности распространяются как на протестированную видеокарту, так и на большинство других, на этом же GPU. Итак, видеокарты на GeForce 8800 GT с 512 Мб видеопамяти являются очень производительными решениями, и имеют очень выгодное соотношение цена/производительность, особенно если конечная розничная стоимость не отличается от рекомендованной NVIDIA. В большинстве задач этот GPU по производительности сравним с топовыми решениями на G80 и даже может обгонять их. Сложности могут возникнуть только в очень ресурсоемких играх, когда потребуется более 512 Мб локальной видеопамяти или нужен будет очень интенсивный обмен с нею, тогда «бутылочным горлышком» станет 256-разрядная шина памяти. Самым же серьезным недостатком G92 является его высокое тепловыделение, что накладывает ограничения на разгон видеокарты и требует наличия хорошей вентиляции в корпусе. Что касается разгона, то в общем GeForce 8800 GT является достаточно восприимчивым к этому увлечению, причем полезен оказывается разгон как самого графического процессора, так и видеопамяти, хотя в обоих случаях, вероятнее всего, сдерживающим фактором будет недостаточно эффективная, и, кстати, довольно шумная, «стандартная» система охлаждения.

Также, в результате дополнительных тестов, мы определили, что для полноценной работы видеокарты потребуется достаточно производительный двухъядерный процессор с тактовой частотой от 2,2-2,4 ГГц – для потенциальных покупателей GeForce 8800 GT это не является серьезной проблемой, т.к. цена таких процессоров сегодня не так и высока. Однако, мы можем уверено сказать, что для одиночной видеокарты нет необходимости подыскивать и новую материнскую плату с PCI Express 2.0, т.к. никакого прироста производительности новый интерфейс не обеспечит. Но вот если вы захотите организовать SLI-конфигурацию, особенно если это будет 3-way SLI или QuadSLI, то тогда от PCI Express 2.0 можно ожидать ощутимой пользы и потребуется новая материнская плата.Что касается героини обзора, видеокарты ASUS EN8800GT/G/HTDP/512M/A, то она является типичной представительницей GeForce 8800 GT с 512 Мб памяти, со всеми вышеописанными плюсами и минусами. Из особенностей можно отметить только комплектацию, в которую входят бонусная игра Company of Heroes: Opposing Fronts и фирменная папка на 16 дисков.

Достоинства устройства:

1. Высокая производительность;

2. Поддержка DirectX 10.0 (Shader Model 4.0) и OpenGL 2.0.

3. Расширенная комплектация.

Недостатки:

1.Достаточно шумная и не очень эффективная «стандартная» система охлаждения.

1.16 GeForce 9800 GT

В данной статье мы рассмотрим решение на базе GeForce 9800 GT производства компании XFX, которое сравним с представителем GeForce 8800 GT от Leadtek. Как вы помните, в прошлом году данный графический ускоритель совершил революцию среди адаптеров среднего уровня. Оба эти продукта основаны на G92 с 112 потоковыми процессорами, 56 блоками TMU и 16 ROP. Рабочие частоты 9800 GT и 8800 GT составляют 600/1500 МГц для ядра и 1800 МГц для памяти, но производители без каких-либо проблем могут выпускать видеокарты с повышенными частотами. Оба акселератора, попавшие на тестирование были с заводским разгоном.

Таблица 1.6 - Характеристики видеокарт занесены в следующую таблицу:

1.17 Смотр видеокарты XFX GF 9800GT 670M 512MB DDR3 XXX

Видеокарта XFXGF 9800GT 670M512MBDDR3 XXX поставляется в коробке с вертикальным оформлением, на которой изображено всевозможное огнестрельное оружие вместо привычной технологичной собаки. Из ленты патронов выложена девятка, символизирующая девятую серию графических акселераторов GeForce.