Библиотека Интернет Индустрии I2R.ru

Глоссарий терминов видеосистемы
Таблица характеристик

История знает немало примеров, когда название нового продукта становится нарицательным, общеупотребительным. Применительно к компьютерному (или связанному с ним) оборудованию достаточно вспомнить «ксерокс» или «саундбластер». Обозначая вполне конкретные продукты, быстро завоевавшие широкую популярность, эти слова стали ассоциироваться с копиром и звуковой картой, и далеко не каждый потребитель связывает их с конкретными торговыми марками.

На рынке видеокарт несколько лет назад уже складывалась ситуация, которая могла обогатить наш лексикон синонимом слова «ускоритель». Сверхпопулярные ускорители трехмерной графики 3dfx Voodoo, долгое время означавшие эталон скорости, могли войти в историю, если бы не одно «но». В ряду фирм, выпускающих видеокарты с поддержкой аппаратной трехмерной графики, к этому времени уже прочно обосновалась компания nVIDIA. Невзирая на громкие в этой сфере имена, такие как S3, Matrox, ATi, уже упомянутая 3dfx и др., компания nVIDIA стала выпускать чипы, обладавшие хорошей производительностью и возможностями. Основанные на чипах Riva128, Riva128ZX, TNT и TNT2 видеокарты постепенно расширяли рынок компании, а в начале III квартала 1999 года появился первый продукт с именем GeForce.

К середине 1999 года производители программного обеспечения выпускали игры, предъявлявшие весьма высокие требования не только к видеосистеме, но и к системе в целом. Главным недостатком видеокарт того времени было отсутствие встроенного геометрического процессора. На центральный процессор перекладывалась работа по расчету координат и освещения. Напомним, что расчет сцены в трехмерных программах (и в играх в том числе) выполняется в трехмерных координатах, но поскольку устройство отображения, а именно дисплей монитора, является двухмерным, возникает необходимость производить вычисления, которые и ставят в соответствие трехмерное пространство программы двухмерному пространству монитора. Эти вычисления, в зависимости от сложности сцены, могут быть очень емкими. Предположим, мы играем в некую абстрактную игру, которая представляет собой стратегию реального времени. При условии, что движок игры (engine) функционирует тем лучше, чем лучше задействован центральный процессор, отнимать ресурсы процессора для расчета графики становится, с одной стороны, невыгодно, так как ухудшается работа компьютерного интеллекта, а с другой — неразумно, поскольку с такой задачей лучше справится специально предназначенный для этого графический процессор. Конечно, сказанное справедливо не только для стратегических игр, но и для любых приложений, которые работают с динамичной трехмерной графикой и поэтому требуют больших объемов вычислений.

Именно по этой причине появление GeForce 256 — первого массового ускорителя со встроенным графическим процессором — было принято пользователями на ура. Заметим, что формальное лидерство принадлежит компании S3 c ее чипом Savage 2000 с интегрированным GPU (Savage 2000 был анонсирован на один день раньше GeForce 256, но поступил в продажу гораздо позже). Итак, что же принципиально нового предложила компания nVIDIA?

Процессор GeForce 256 имеет встроенный блок трансформации и освещения, осуществляющий аппаратную реализацию преобразования трехмерных координат в двухмерные, последующее отсечение невидимых поверхностей и дальнейшее наложение освещенности на объекты. Разрядность графического ядра, работающего на частоте 120 МГц, составляет 256 бит, о чем говорится в названии модели, а разрядность шины памяти — 128 бит. Если сравнивать с предыдущими моделями nVIDIA, то эта модель выполнена по более прогрессивной технологии выращивания кристаллов — 0,22 микрон вместо 0,25 у Riva TNT2A. И хотя теоретические пределы скорости ядра выше 120 МГц, повысить тактовую частоту не удалось вследствие усложнения архитектуры процессора. Достаточно сказать, что к моменту выхода в свет GeForce 256 далеко не каждый центральный процессор имел в своем распоряжении 23 млн. транзисторов!

Располагая четырьмя конвейерами рендеринга, при частоте 120 МГц GeForce 256 обладает теоретическим пределом в 480 млн. пикселов в секунду. Блок трансформации и освещения способен производить расчет освещения одновременно для восьми источников света. С выходом GeForce 256 связана также и впервые реализованная поддержка кубических карт среды, позволяющих достичь более высокой степени реализма при рендеринге трехмерных сцен. Были выпущены видеокарты на основе процессора GeForce 256 с установленной обычной SDRAM-памятью и DDR SDRAM-памятью.

Свое развитие архитектура GeForce нашла в процессорах семейств GeForce 2 и GeForce 2 MX. Первое семейство включает модели GeForce 2 Ti, GeForce 2 Pro, GeForce 2 GTS и GeForce 2 Ultra. Эти графические процессоры производятся по технологии 0,18 микрон и имеют незначительные различия, обусловленные в основном частотами, на которых функционируют графическое ядро и установленная видеопамять. Все они имеют по четыре пиксельных конвейера с двумя текстурными блоками на конвейер. Наивысшую производительность среди этих моделей демонстрируют карты на основе процессора GeForce 2 Ultra, скорость которого (в мегагерцах) выше, чем у GeForce 3. Процессоры серии GeForce 2 оснащены улучшенным блоком трансформации и освещения, а также имеют блок NSR (nVIDIA Shading Rasterizer) для эффективного аппаратного мультитекстурирования и поддерживают декодирование в форматах HDTV. Одновременно с линейкой карт на основе GeForce 2 нашла свое развитие и MX-серия. Три модели этой серии также различаются, главным образом тактовыми частотами, а младшая в линейке модель — GeForce 2MX 200 — обладает всего лишь 64-разрядной шиной видеопамяти. И хотя производительность видеокарт, основанных на процессорах семейства GeForce 2 MX, существенно ниже, чем у остальных на основе GeForce, такие акселераторы обладают прекрасным соотношением производительности на единицу вложенных денег, а кроме того, они поддерживают технологию Twin View, обеспечивая работу пользователя с мультимониторными конфигурациями.

Существенным шагом в развитии модельного ряда графических процессоров стал выпуск компанией nVIDIA в 2001 году процессора GeForce 3. Технологический процесс 0,15 мкм позволил поднять тактовые частоты на приемлемо высокий уровень в 200 МГц для графического ядра и 460 МГц для памяти соответственно. В конце прошлого года появились модели GeForce 3 Ti 200 и Ti 500, которые, не внося отличий в архитектуру GeForce 3, представляли собой соответственно слегка замедленный и разогнанный варианты флагманского процессора nVIDIA того времени. Как и GeForce 2, процессор GeForce 3 обладает четырьмя конвейерами и при тактовой частоте 200 МГц способен выдать «на гора» в режиме мультитекстурирования 800 млн. пикселов в секунду. Но главной особенностью этого процессора стала осуществляемая им полноценная поддержка пиксельных и вершинных шейдеров, позволяющих существенно поднять качество визуализации трехмерных сцен. Помимо этого GeForce 3 на аппаратном уровне поддерживает технологию наложения теней в реальном времени, способен работать с объемными текстурами и имеет продвинутую схему работы с памятью nfinite FX. И хотя видеокарты на базе GeForce 3 выпускаются уже около года, прекрасные возможности и производительность, заложенные в этот процессор, позволяют комфортно использовать его до сих пор в самых ресурсоемких и требовательных приложениях. Это, впрочем, и не удивительно — процессор построен на 57 млн. транзисторов и благодаря своей мощной архитектуре обладает высоким запасом прочности.

В 2002 году компания nVIDIA выпустила обновленный ряд процессоров для настольных систем. Старшие модели — GeForce 4400 и GeForce 4600 — имеют архитектуру, во многом схожую с процессором GeForce 3, улучшенную поддержку пиксельных и вершинных шейдеров, а также более высокие рабочие тактовые частоты. Кроме того, эти акселераторы поддерживают фирменную технологию полноэкранного сглаживания Accuview Antialiasing и обновленную технологию мультимониторности. Процессоры линейки MX представлены тремя моделями: GeForce 4 MX 420, GeForce 4 MX 440 и GeForce 4 MX 460. Видеокарты на базе GeForce 4 MX 420 оснащаются SDRAM-памятью, а две старшие модели работают с памятью DDR-SDRAM и различаются лишь рабочей тактовой частотой ядра и памяти. Заметим, что процессоры, представляющие линейку GeForce 4 MX, не являются слегка урезанными версиями моделей GeForce 4 Ti, а имеют собственную архитектуру. В частности, модели GeForce 4 MX имеют встроенный аппаратный декодер видео (Video Processing Engine), отсутствующий у более мощных GeForce 4 Ti 4400 и GeForce 4 Ti 4600, и интегрированный DVI-интерфейс. По своему устройству эти процессоры больше напоминают GeForce 2 MX, нежели GeForce 4, что подтверждается наличием всего лишь двух пиксельных конвейеров, а также отсутствием полноценной поддержки пиксельных и вершинных шейдеров, что свойственно процессорам GeForce второго поколения.

Вообще, несмотря на возможную неразбериху в головах пользователей, отчаянно пытающихся понять, на какой из «жифорсов» следует обратить свое внимание, нужно сказать, что кто ищет, тот всегда найдет себе что-нибудь по сердцу. Компания nVIDIA сумела стать одним из крупнейших монополистов на рынке трехмерных ускорителей графики, а грамотная маркетинговая политика позволяет компании успешно продавать свои изделия во всех ценовых сегментах рынка. Лично мне ситуация с графическими процессорами очень напоминает войну процессорных гигантов Intel и AMD накануне окончательного раздела сфер влияния. Практически так же, как и в случае с центральными процессорами, мы имеем пару солидных монополистов и постепенно уменьшающуюся долю рынка, где представлены решения менее крупных компаний, которых к тому же становится все меньше в результате жестокой конкуренции. Возможно, через несколько лет потребитель сможет выбирать лишь между продукцией nVIDIA и ATi — ведь выживает сильнейший.