NVIDIA GeForce 6800 Ultra: встречаем графический процессор нового поколения.

Вторая часть:

Спецификации, возможности и особенности NVIDIA GeForce 6800/6800 Ultra
Пиксельные конвейеры NVIDIA GeForce 6800/6800 Ultra
Пиксельные шейдеры 3.0
NVIDIA HPDR – изображения становятся реалистичнее
Вершинные конвейеры, вершинные шейдеры 3.0
UltraShadow II
Программируемый видеопроцессор

Третья часть:

Полноэкранное сглаживание: новый уровень качества
Полноэкранное сглаживание: производительность
Анизотропная фильтрация: новый метод, старые оптимизации
Анизотропная фильтрация: производительность

Четвертая часть:

Синтетические тесты: cкорость заполнения
Синтетические тесты: пиксельные шейдеры, Xbitmark
Синтетические тесты: вершинные процессоры
Синтетические тесты: TnL
Синтетические тесты: имитация рельефа, скорость работы со спрайтами и др.

Пятая часть:

Тестовая система и условия тестирования
Игровые тесты
Игровые тесты: RTCW: Enemy Territory
Игровые тесты: Call of Duty
Игровые тесты: Unreal Tournament 2003
Игровые тесты: Unreal Tournament 2004 Demo
Игровые тесты: Halo: Combat Evolved
Игровые тесты: Tron 2.0
Игровые тесты: FarCry Demo
Игровые тесты: Firestarter
Игровые тесты: Tom Clancy’s Splinter Cell
Игровые тесты: Tomb Raider: Angel of Darkness
Игровые тесты: Prince of Persia: Sands of Time
Игровые тесты: Max Payne 2: The Fall of Max Payne
Игровые тесты: IL-2 Sturmovik: Forgotten Battles
Игровые тесты: Lock On
Игровые тесты: X2: The Treat
Игровые тесты: F1 Challenge 99-2002
Игровые тесты: C&C Generals: Zero Hour
Полусинтетические тесты: Final Fantasy XI Official Benchmark 2
Полусинтетические тесты: Aquamark3
Полусинтетические тесты: Futuremark 3DMark03 build 340
Заключение

Введение

Как, вероятно, все помнят, приблизительно в это же время в прошлом году корпорация NVIDIA потерпела неудачу. Новый графический процессор NV30, который должен был помочь компании сокрушить доминирующую в секторе DirectX 9-совместимых решений ATI Technologies, не смог вывести NVIDIA в лидеры. Взлелеянная в лабораториях NVIDIA архитектура, превосходящая по возможностям требования стандарта DirectX 9, оказалась весьма громоздкой с точки зрения количества транзисторов и весьма уязвимой в том виде, в каком она впервые увидела свет в лице GeForce FX 5800 Ultra. Недостатки архитектуры графического процессора, а также ставка на высокочастотную память GDDR2 и 128-битную шину доступа к видеопамяти, привели к тому, что новинка от NVIDIA во многих задачах показывала гораздо более низкие результаты, нежели RADEON 9700 PRO от ATI.

NVIDIA быстро исправила свою ошибку, выпустив улучшенную версию NV30 – графический процессор NV35, который оказался гораздо более жизнеспособным. Тем не менее, горечь поражения с NV30 оказалась велика – компания прекратила выпуск NV30, произведя всего лишь несколько десятков тысяч этих процессоров, а затем вообще убрала все упоминания о NV30 с корпоративного сайта.

Минул год. За это время компания выпустила ряд новых довольно удачных решений, на смену NV35 пришел NV38. Драйверный ряд Detonator был предан забвению, а его место заняли драйверы ForceWare, с которыми, благодаря применению специального компилятора шейдерного кода, была значительно повышена производительность видеоадаптеров NVIDIA в играх, использующих пиксельные шейдеры DirectX 9. Тем не менее, наилучшим выбором для энтузиастов по-прежнему оставались видеоадаптеры на базе графических процессоров от ATI Technologies – RADEON 9800 PRO, а затем и RADEON 9800 XT.

Конечно, все это время команда инженеров-разработчиков NVIDIA не сидела сложа руки - компания стемилась взять реванш у конкурента. Слухи о графическом процессоре-монстре NV40 стали появляться задолго того, как он был впервые воплощен в кремнии. Говорилось о шестнадцати конвейерах рендеринга, поддержке пиксельных и вершинных шейдеров версии 3.0 и о других нововведениях. Циркулировавшие слухи были самыми разнообразными, вплоть до «достоверных сведений» о том, что новинка будет использовать память GDDR3, работающую на частоте 1600 МГц, при этом частота ядра будет составлять до 600 МГц, и т.д.
В чем-то нынешняя ситуация напоминает прошлогоднюю – по предварительным данным, слухам и пресс-релизам, новинка выглядит так же внушительно, как в свое время выглядел NV30. Так же, как и тогда, обещается очередная революция в мире трехмерной настольной графики.
Однако, на этот раз компания действует более осторожно и основательно, стараясь всеми силами не допустить повторения ситуации с NV30. Любопытно, что в названиях будущих видеоадаптеров на базе NV40 принято решение вовсе отказаться от букв "FX" – они будут именоваться GeForce 6800 Ultra и GeForce 6800. Что это – суеверие, вызванное прошлогодним провалом NV30, способ отличить новую линейку продуктов от старой, или просто желание сменить брэнд?



Сегодня время слухов миновало – NV40, новый чудо-чип от NVIDIA, увидел свет официально, и мы можем рассказать о нем достоверно, поскольку имеем в руках как финальные спецификации, так и саму графическую карту.

NVIDIA GeForce 6800 Ultra

Новая графическая плата от NVIDIA, вопреки ожиданиям, выглядит довольно скромно, особенно, по сравнению с предшественницами – GeForce FX 5950 Ultra, и, особенно, GeForce FX 5900 Ultra. Объясняется это тем, что на этот раз инженеры NVIDIA решили применить более компактную систему охлаждения, использующую тепловые трубки. Если быть точным, система является скорее, полутора-, нежели двухслотовой, и занимает меньше места, чем все предыдущие разработки NVIDIA в этой области. Однако, в любом случае, место слота PCI, находящегося рядом с AGP, будет занято системой охлаждения.



В качестве нагнетателя воздушного потока, по-прежнему, используется центробежный вентилятор. Вентилятор, как и ранее, на NVIDIA GeForce FX 5950 Ultra, подключен к плате лишь двумя проводами, что говорит об отсутствии средств мониторинга частоты вращения.



Конструкция кулера заслуживает отдельного рассказа. Тепло от кристалла отводит алюминиевый тонкореберный радиатор, посаженный на тонкий слой термопасты. В отличие от радиатора NV35, здесь радиатор монолитный, то есть, ребра составляют с основанием единое целое, что позволяет добиться лучшей теплопроводности. Вентилятор, заключенный в пластмассовый кожух, прогоняет воздух сквозь этот радиатор, и далее, сквозь систему охлаждения памяти.



Конструкция системы охлаждения микросхем видеопамяти также необычна. Чипы памяти прикрывает фигурная алюминиевая пластина, отбирающая от них тепло, однако, поскольку, чипы, расположенные ближе к верхнему краю печатной платы, не обдуваются, тепло от них переносится в зону обдува при помощи плоской тепловой трубки. В той зоне, где присутствует воздушный поток от вентилятора, к трубке и основанию припаяна дополнительная тонкореберная секция, которая и рассеивает тепло, выделяемое чипами видеопамяти. В качестве термоинтерфейса между памятью и радиатором используются хорошо знакомые со времен GeForce FX 5950 Ultra волокнистые "подушки", пропитанные термопастой.



Чипы памяти GDDR3 произведены компанией Samsung, при времени цикла 1.6нс их номинальная частота составляет 600 (1200) МГц, однако, на нашем экземпляре GeForce 6800 Ultra они работали на несколько меньшей частоте – 550 (1100) МГц.



По сравнению с микросхемами GDDR2, установленными, например, на NVIDIA GeForce FX 5800 Ultra, память GDDR3 на GeForce 6800 Ultra греется значительно слабее, несмотря на более высокую тактовую частоту - радиатор, прикрывающий чипы памяти, при длительной работе в самых тяжелых условиях был едва теплым.
Что ж, можно порадоваться за производителей видеокарт: с появлением GDDR3 видеоадаптеры высшего звена, наконец, избавятся от проклятия GDDR2 – огромного тепловыделения. Поскольку GDDR3 во всех аспектах является более удобным типом памяти, нежели GDDR2, доля применения GDDR3 в современных видеоадаптерах будет только возрастать.

Такие характеристики NV40, как огромное количество транзисторов, 220 миллионов, и высокая тактовая частота, от 400 МГц, приводят к мысли о том, что на бесшумное охлаждение в данном случае надеяться практически не приходится, несмотря на применение качественных радиаторов и тепловых трубок. Однако, новая референсная система оказалась довольно малошумящей. Вернее, уровень шума, издаваемый ею, довольно высок, но только при первоначальном включении ПК или при перезагрузке. Через некоторое время система управления оборотами вентилятора, видимо, успокоенная низкой температурой графического процессора, снижает скорость вращения вентилятора. В результате уровень шума значительно снижается, но остается различим на фоне шумов от вентиляторов, охлаждающих остальные компоненты тестовой системы. Что примечательно, при запуске 3D-приложений частота вращения вентилятора не поднимается до максимума, как это было в случае с GeForce FX 5800 Ultra, так что играть с GeForce 6800 Ultra, видимо, будет вполне комфортно. По всей видимости, вентилятор увеличивает обороты лишь в случае повышения температуры графического процессора до определенного порогового значения, задаваемого драйвером.

Вид кристалла графического процессора способен вызвать шок – его площадь огромна. 220 миллионов транзисторов - это, конечно, много, но лишь при виде кристалла начинаешь понимать, насколько много. Поверхность кристалла соприкасается с радиатором напрямую - он не прикрыт защитной металлической крышкой, как в случае с NV35 и NV38. Cделано это, по всей видимости, с целью увеличения эффективности отвода тепла.



Поверхность ядра абсолютно зеркальна, по периметру хрупкий кристалл защищен рамкой, не допускающей перекосов радиатора - такое решение не ново, оно было впервые применено еще на ATI RADEON 9700 PRO. Судя по маркировке, наш экземпляр NV40 был изготовлен на 12 неделе 2004 года, то есть, фактически, лишь около месяца назад.
Частота работы графического процессора в нашем случае оказалась сравнительно невысокой – при активации CoolBits, драйвер сообщил нам о том, что ядро работает на частоте 400 МГц. Это меньше, чем у NV38, но не стоит забывать то, что высокая частота – далеко не самый главный фактор, определяющий производительность, и что архитектура NV40, несомненно, намного совершеннее архитектуры NV38.

Отличия в дизайне печатной платы новинки кроются, главным образом, в правой части, где расположены стабилизаторы питания графического процессора и видеопамяти. Поскольку карта потребляет значительно больше энергии, нежели ее предшественницы, часть элементов схем питания теперь оснащена небольшим пассивным радиатором. Число электролитических конденсаторов, сглаживающих пульсации питающих напряжений, на удивление, невелико: их всего четыре, против пяти на референс-плате NVIDIA GeForce FX 5950 Ultra. Впрочем, о стабильности питающих напряжений беспокоиться не приходится: на обратной стороне платы стройными рядами расположились россыпи SMD-конденсаторов.



Привлекает внимание небольшая "пищалка" маркированная желтым цветом, расположенная в самом углу платы рядом с одним из разъемов для подключения дополнительного питания. Она является, очевидно, частью системы безопасности, звуковым сигналом предупреждающей пользователя о перегреве, отсутствии питания, выходе из строя и т.д. Похожий подход мы видели на продукции Tyan, его разумность не вызывает сомнений.
Два разъема для подключения дополнительного питания закреплены весьма надежно – при помощи металлических петель, впаянной в плату. При этом, что интересно, сами разъемы промаркированы как "Primary" и "Secondary".



С левой стороны бросаются в глаза два разъема DVI-I и нестандартное расположение разъема TV-OUT. Такое решение также разумно, поскольку, популярность жидкокристаллических мониторов постоянно растет, а организовать стандартный аналоговый выход не составляет труда с помощью простого переходника, входящего в комплект поставки.



Обратная сторона печатной платы интересна, прежде всего, тем, что на ней отсутствуют места для дополнительных чипов памяти, поскольку применение GDDR3 позволяет набрать необходимые 256 МБ восемью чипами. Обратите внимание на обвязку памяти – она очень сложна, так как память работает на частоте 550 (1100) МГц. Вообще же, то, что память теперь располагается только с одной стороны печатной платы, позволило перенести массу элементов на обратную ее сторону, поэтому, лицевая сторона печатной платы теперь выглядит несколько пустовато. В частности, на заднюю сторону печатной платы перекочевал дополнительный TMDS-трансмиттер от Silicon Image.



Сзади также можно увидеть металлическую пластину, служащую частью крепления системы охлаждения – ее наличие уменьшает вероятность повреждения печатной платы. Сам кулер крепится при помощи подпружиненных болтов, что также исключает возможность повреждения платы при слишком большом усилии закручивания.

Место, где расположены разъемы, также представляет интерес – как видите, каждое посадочное место имеет два комплекта отверстий, как для разъема DVI-I, так и для стандартного D-Sub, а это означает, что карта может выпускаться в следующих вариантах:

2 разъема DVI-I
2 разъема D-Sub
1 разъем DVI-I, 1 разъем D-Sub

Наибольшее распространение получит, скорее всего, последний вариант, но не исключено, что популярным станет также и первый. В целом, печатная плата карты и конструкция системы охлаждения не являются особым откровением – хотя печатная плата значительно отличается от платы GeForce FX 5950 Ultra, черты сходства все же есть. Что касается системы охлаждения, то NVIDIA всегда тяготела в последнее время к вентиляторам центробежного типа, а применение тепловых трубок является логичным шагом при том уровне тепловыделения, что можно ожидать от такой видеокарты, как NVIDIA GeForce 6800 Ultra.

Конструкция новинки выглядит продуманной, за исключением двух разъемов питания, причем, требуется обязательное подключение к обоим из них. Это несколько неудобно, так как занимает дополнительный разъем БП, в результате чего, в некоторых случаях, может ощущаться их нехватка. Впрочем, тем, кто захочет приобрести карту на базе NV40, придется раскошелиться и на соответствующий блок питания, а, как правило, блоки такого класса оснащены большим количеством разъемов Molex. Следует отметить, что пользоваться соответствующим разветвителем, по рекомендациям NVIDIA, не стоит.

Блок питания 500 Ватт – не роскошь, а необходимость?

Стоит упомянуть, что блоки питания на 480 Ватт, которые рекомендует устанавливать NVIDIA, могут быть в какой-то мере избыточным требованием, ведь сама по себе графическая карта вряд ли потребляет много выше 150 Ватт, однако, она же требует очень качественного и постоянного питания, особенно при максимальной нагрузке, кроме того, блок питания должен отдавать требуемую мощность и остальным компонентам системы.

Сегодня на рынке довольно много дешевых 400/450-Ваттных блоков питания от производителей, не особо заботящихся о качестве своих изделий, и, в частности, о стабильности выходных напряжений и токов. Будучи установлена в корпус с таким БП, видеокарта на базе NVIDIA GeForce 6800 Ultra может попросту не получить достаточных токов питания. По всей видимости, именно поэтому, ради перестраховки и во избежание возникновения проблем у пользователей, компанией была заявлена требуемая мощность БП в 480 Вт – в таких блоках питания токи по линиям +5В и +12В будут заведомо достаточны для питания как GeForce 6800 Ultra, так и остальных компонентов системы.

Во времена NVIDIA GeForce FX 5950 Ultra мы предпринимали попытку экстремального разгона такой карты с повышением напряжения питания графического процессора и видеопамяти. Хотя NVIDIA и рекомендует использовать для видеокарт такого класса 350- ваттные блоки питания, при определенном уровне разгона GeForce FX 5950 Ultra мы обнаружили, что плата работает неустойчиво. Взяв вместо 350-ваттного БП качественный блок питания на 550 Ватт, мы увеличили стабильность питающего напряжения и получили возможность еще немного увеличить тактовые частоты.

Есть все основания подозревать, что нечто подобное может произойти и с платами на базе NV40. Что примечательно, согласно неофициальной информации, 400МГц - нижний предел ожиданий NVIDIA для чипа GeForce 6800. При повышении тактовой частоты путем разгона или выпуске более производительных версий чипа его энергопотребление и тепловыделение будет только повышаться, а требования к стабильности питающих напряжений – сохранятся. Оставит ли NVIDIA требования к БП на уровне 480 Ватт, или настойчивые рекомендации покупки 550..600-ваттных блоков питания – не за горами?

Необходимость установки мощного блока питания в систему с видеокартой на базе NV40 может быть обусловлена еще и тем, что платы такого класса, как правило, устанавливаются в игровые системы с «топовой» конфигурацией. Процессор класса Pentium 4 Extreme Edition или Prescott, пара жестких дисков, пара приводов CD/DVD-RW, мощная звуковая карта, адаптер беспроводной сети, россыпь USB-устройств, всевозможные дополнительные контроллеры - все это делает современные ПК очень требовательными к питанию. В этом свете рекомендация по приобретению БП мощностью как минимум 500 Ватт видится не как прихоть NVIDIA, а как необходимое условие нормального функционирования «топовой» игровой системы.

Итак, необходимо понимать, что возрастающее энергопотребление и тепловыделение – одна из неизбежных проблем современных чипов. Потребление «топовых» CPU и GPU нового поколения имеет все шансы возрасти, но уж никак не снизиться, поэтому энтузиастам уже сейчас необходимы самые мощные и качественные БП.


Первая часть:

Введение
NVIDIA GeForce 6800 Ultra
Блок питания 500 Ватт – не роскошь, а необходимость?

Вторая часть:

Спецификации, возможности и особенности NVIDIA GeForce 6800/6800 Ultra
Пиксельные конвейеры NVIDIA GeForce 6800/6800 Ultra
Пиксельные шейдеры 3.0
NVIDIA HPDR – изображения становятся реалистичнее
Вершинные конвейеры, вершинные шейдеры 3.0
UltraShadow II
Программируемый видеопроцессор

Третья часть:

Полноэкранное сглаживание: новый уровень качества
Полноэкранное сглаживание: производительность
Анизотропная фильтрация: новый метод, старые оптимизации
Анизотропная фильтрация: производительность

Четвертая часть:

Синтетические тесты: cкорость заполнения
Синтетические тесты: пиксельные шейдеры, Xbitmark
Синтетические тесты: вершинные процессоры
Синтетические тесты: TnL
Синтетические тесты: имитация рельефа, скорость работы со спрайтами и др.

Пятая часть:

Тестовая система и условия тестирования
Игровые тесты
Игровые тесты: RTCW: Enemy Territory
Игровые тесты: Call of Duty
Игровые тесты: Unreal Tournament 2003
Игровые тесты: Unreal Tournament 2004 Demo
Игровые тесты: Halo: Combat Evolved
Игровые тесты: Tron 2.0
Игровые тесты: FarCry Demo
Игровые тесты: Firestarter
Игровые тесты: Tom Clancy’s Splinter Cell
Игровые тесты: Tomb Raider: Angel of Darkness
Игровые тесты: Prince of Persia: Sands of Time
Игровые тесты: Max Payne 2: The Fall of Max Payne
Игровые тесты: IL-2 Sturmovik: Forgotten Battles
Игровые тесты: Lock On
Игровые тесты: X2: The Treat
Игровые тесты: F1 Challenge 99-2002
Игровые тесты: C&C Generals: Zero Hour
Полусинтетические тесты: Final Fantasy XI Official Benchmark 2
Полусинтетические тесты: Aquamark3
Полусинтетические тесты: Futuremark 3DMark03 build 340
Заключение