Графический адаптер
Графические адаптеры (в просторечии "видюхи") и системные платы имеют определенное сходство - и те, и другие построены на базе одной или нескольких микросхем, определяющих ключевые характеристики и возможности этих изделий. Однако если в случае с системными платами на одном и том же наборе микросхем системной логики могут быть спроектированы самые разные модификации, отличающиеся форм-фактором, количеством гнезд для плат расширения и набором дополнительных контроллеров, то в случае с графическими адаптерами количество модификаций, как правило, чрезвычайно мало. Это объясняется тем, что современные графические микросхемы содержат в себе все необходимые блоки - несколько мощных RAMDAC, TMDS-преобразователь для вывода изображения на цифровые экраны, блоки обработки трехмерных изображений, ТВ-сигнала, декодирования MPEG и др. - и изготовителям графических адаптеров нет необходимости оснащать их какими-либо дополнительными микросхемами. Большинство изготовителей придерживаются эталонного дизайна плат, предлагат емого разработчиками графических микросхем, варьируя только объем видеоОЗУ. Темпы развития графических адаптеров, а точнее графических процессоров (ГП), не могут не впечатлять - они превосходят даже темпы совершенствования центральных процессоров. Количество транзисторов в современном ГП превышает 120 млн. (в процесcope Pentium 4 - 55 млн.) и удваивается, в полном соответствии с законом Мура, примерно за полтора года. Возможности современных ГП не просто удовлетворяют требованиям, предъявляемым существующим программным обеспечением, но и в значительной степени превосходят их. "Двигатель прогресса" графических адаптеров - конкуренция двух крупнейших изготовителей ГП, компаний ATI и NVIDIA. Исторически компания ATI находилась в роли "догоняющей" - после выпуска первой микросхемы со встроенным блоком расчета трансформаций и освещения (T&L) - GeForce256 - NVIDIA прочно захватила лидерство. Однако в прошлом году ситуация поменялась заметным образом: в связи с затруднениями с переходом на новый 0,13-мкм технологический процесс компания NVIDIA не смогла обеспечить своих йартнеров достаточным количеством микросхем нового семейства GeForce FX. В это время ATI анонсировала новое графическое ядро R300 и четыре модели микросхем на его основе (RADEON 9700, 9700 PRO, 9500 и 9500 PRO), став первой компанией, изготовившей ГП, совместимые с DirectX 9.O. Благодаря высокой производительности, продуманному позиционированию на рынке и отсутствию конкуренции со стороны NVIDIA в секторе ОХ9-адаптеров (графические адаптеры с микросхемой NVIDIA NV30 - GeForce FX 5800 Ultra - появились на прилавках только в начале этого года), новые ГП позволили ATI значительно сократить отставание от NVIDIA с маркетинговой точки зрения, а с точки зрения технологий - даже опередить ее. Весна текущего года выдалась чрезвычайно "жаркой" - соперничество между NVIDIA и ATI обострилось еще больше после того, как обе компании поочередно выпустили несколько новых моделей, в итоге полностью обновив модельные ряды. На появление серийных экземпляров GeForce FX 5800 Ultra компания ATI отреагировала выпуском более производительной платы RADEON 9800 PRO с ГП R350, а вслед за анонсом GeForce FX 5600 и 5200, предназначенных для среднего и младшего секторов рынка, были представлены RADEON 9600 и 9200. И в завершение этой "пикировки" в середине мая NVIDIA обнародовала данные о новом флагмане графических микросхем GeForce FX - FX 5900 (микросхема NV35), призванном заменить неудачный GeForce FX 5800. Основные характеристикиУдивительно, но большая часть технических новинок, появляющихся в результате соперничества ATI и NVIDIA, остается незамеченной большинством пользователей. В настоящее время компании-разработчики уделяют основное внимание технологиям обработки трехмерных сцен, которые используются только в игровых программах и интересуют в основном энтузиастов компьютерных игр, составляющих лишь небольшую часть пользователей ПК. А такие функции, как построение высококачественного двухмерного изображения, вывод изображения на два монитора одновре менно и декодирование DVD-видео реализованы на высоком уровне еще в графических микросхемах предыдущих поколений и не претерпели за последние полтора года существенных изменений. За вывод изображения на экран аналогового монитора отвечает модуль RAMDAC, состоящий из кадрового буфера и трех ЦАП - по одному на каждый цветовой канал. Современные графические микросхемы оснащаются двумя независимыми RAMDAC, с 10-бит цифроаналоговыми преобразователями, работающими на частоте 400 МГц. Они могут формировать изображение с разрешением до 2048 х 1536 при частоте обновления экрана 85 Гц. Для подключения цифровых ЖК-мониторов был разработан интерфейс DVI, позволяющий совместить в одном разъеме контакты для подключения аналоговых и цифровых мониторов. Цифровая часть DVI состоит из 24 контактов, 12 используются для передачи управляющего сигнала, еще 12 - для линий заземления, питания и экранирующих контактов. Данные кодируются по принципу TMDS (дифференциальный способ передачи с минимизацией переходов), полоса пропускания составляет 170 МГц, что обеспечивает получение изображения с разрешением 1600* 1200 при частоте обновления 60 Гц. Как правило, современные графические микросхемы имеют два или даже три встроенных TMDS-преобразователя. Однако до сих пор возможность вывода изображения одновременно на три монитора была декларирована только для плат на базе ГП Parhelia-512, изготавливаемого компанией Matrox. Абсолютное же большинство графических адаптеров последнего поколения оснащается двумя разъемами для подключения мониторов - либо одним 15-контактным аналоговым и одним цифровым DVI, либо двумя цифровыми. Кроме того, многие графические адаптеры предоставляют возможность подключения видеоустройств для вывода изображения на них, а некоторые позволяют и захватывать видеосигнал. Как правило, видеосигнал выводится в двух форматах - S-Video и комплексном. Последний обеспечивает более низкое качество изображения, но зато позволяет передавать видеосигнал по двум проводам, в то время как для S-Video требуется четыре. Для подключения видеоустройств применяется универсальный семиконтактный разъем, который позволяет вводить и выводить видеосигнал обоих форматов с помощью специального кабеля-разветвителя. Для обработки видеосигнала нередко используется отдельная микросхема - например, даже в самых современных платах NVIDIA для этого применяются дополнительные микросхемы Philips 7108, в платах предыдущих поколений встреча; лись микросхемы Conexant и Chrontel. Однако видеоинтерфейс может быть реализован и непосредственно в графической микросхеме, как это сделано, например, в микросхемах ATI RADEON 9700 и NVIDIA GeForce4 MX. Но наиболее пристальное внимание как разработчиков ГП, так и пользователей графических адаптеров приковано все же к функциям обработки трехмерных сцен. Современные ГП представляют собой программируемые микросхемы, в которых геометрические преобразования и закраску пикселов выполняют так называемые шейдеры - программируемые логические блоки. Недавно компания Microsoft опубликовала очередную, девятую версию спецификации DirectX, регламентирующую в том числе и характеристики вершинных и пиксельных тендеров (спецификации DirectX 9.0 соответствуют шейдеры версии 2.0, более ранней DirectX 8.1 - шейдеры версий 1.1 и 1.4). Основные характеристики графического ядра - количество и тип вершинных и пиксельных шейдеров, частота ядра, определяющая максимальное количество вершин или пикселей, обрабатываемых шейдером в секунду, частота и ширина шины памяти, внешний интерфейс. Характеристики шины памяти ГП, а также объем установленного на плате видеоОЗУ очень важны для задач трехмерной графики, так как при расчете трехмерной сцены ГП оперирует десятками мегабайт информации и пропускная способность шины памяти может стать "узким местом". Большое значение имеет и тип используемой памяти - самые современные графические микросхемы, такие как RADEON 9800 и GeForce FX 5800 позволяют использовать память DDR второго поколения; это предоставляет возможность повысить частоту шины памяти до 1 ГЩ (500 МГц с удвоением), однако DDR-II отличается повышенным тепловыделением, что вынуждает изготовителей графических адаптеров применять мощные, а значит, шумные и энергоемкие, системы охлаждения. Современные ГП достигли такого уровня производительности, при котором дальнейшее наращивание вычислительной мощи уже не имеет смысла с точки зрения скорости расчета сложных трехмерных сцен, состоящих из многих объектов и источников света. Поэтому в настоящее время разработчики трудятся над улучшением качества получаемых изображений - современные графические адаптеры предназначены для построения трехмерных изображений с разрешениями до 1600x1200 при максимальном уровне сглаживания и анизотропной фильтрации текстур, придающих изображению большую реалистичность. Следует отметить и такие направления развития, как оптимизация алгоритмов расчета теней и улучшение возможностей шейдеров. МоделиОстрая конкуренция всегда на руку потребителю - результатом борьбы за лидерство на рынке, как правило, становится появление новых, более совершенных изделий и снижение цен на предыдущие поколения изделий. В настоящее время на рынке присутствует более десятка модификаций графических микросхем последнего поколения, изготавливаемых ATI и NVIDIA, и несколько десятков моделей, уже не считающихся новыми, но все еще сохраняющих актуальность и предоставляющих сравнительно высокую производительность и современный набор возможностей при не слишком высокой стоимости. Каждый из конкурентов предлагает модификации для каждого из трех секторов - самые мощные платы для энтузиастов компьютерных игр, модели среднего уровня и самые простые и недорогие адаптеры. Как уже было отмечено выше, основное различие - в производительности ГП при обработке трехмерных сцен.
ATI RADEON 9800Эта графическая микросхема представляет собой усовершенствованную модификацию RADEON 9700. Так же как и предшественник, модель 9800 имеет восемь пиксельных шейдеров (восемь конвейеров с одним текстурным блоком на каждом) и четыре вершинных. Она оснащена 256-разрядным котроллером памяти. Частота ядра составляет 380 МГц, памяти - 680 МГц (21,8 Гбайт/с). Модификация 9800 PRO оснащается памятью DDR первого и второго поколений. Основное отличие RADEON 9800 от 9700 - наличие так называемого F-буфера, позволяющего выполнять код шейдеров неограниченной длины за счет хранения промежуточных результатов. ATI RADEON 9600В отличие от модификации 9800, RADEON 9600 совершенно новый ГП, заметно отличающийся от предыдущей модели - RADEON 9500. Это первая графическая микросхема ATI, выполненная по 0,13-мкм проектным нормам. Она оснащена 128-разрядным контроллером памяти DDR, возможно использование микросхем памяти как первого, так и второго поколений, Частоты ядра и шины памяти составляют 325 (400) и 400 (600) МГц соответственно (в скобках приведены значения для 9600 PRO). Графическое ядро состоит из четырех пиксельных и четырех вершинных шейдеров. RADEON 9600 полностью совместима со спецификацией DirectX 9.O. ATI RADEON 9200Графические адаптеры, оснащенные этими микросхемами, предназначены для тех пользователей, которым нужен недорогой адаптер и не важна высокая производительность в игровых программах. RADEON 9200 совместим только со спецификацией DirectX 8.1. Эта микросхема имеет четыре пиксельных шейдера (четыре конвейера с одним блоком текстурирования на каждом) и два вершинных. NVIDIA GeForce FX 5900Новый флагман NVIDIA представляет собой модифицированное ядро GeForce FX 5800. Он оснащен новым 256-разрядным контроллером памяти DDR-I, в то время как у предшественника бьи 128-разрядный DDR-II-контроллер. Благодаря большей ширине шины памяти производительность ГП FX 5900 выше, чем у FX 5800, даже при меньшей частоте. Графическое ядро работает на частоте 450, шина памяти - 850 МГц. Еще одно новшество - технология UltraShadow, снижающая нагрузку при расчете теней. Более подробное описание GeForce FX 5900 вы можете найти в этом же номере журнала (с. 54). NVIDIA GeForce FX 5600Предназначенный для графических адаптеров средней ценовой категории ГП GeForce FX 5600 предоставляет пользователю половину мощности FX 5800/FX 5900 - он имеет четыре пиксельных шейдера (два конвейера с двумя блоками текстурирования) и два вершинных шейдера. Характеристики FX 5600 очень напоминают основного конкурента - RADEON 9600. Ядро FX 5600 работает на частоте 325 (400), а память - 400 (600) МГц (в скобках указаны значения для ЕХ 5600 Ultra). Контроллер памяти обеспечивает работу 128-разрядной шины памяти, однако, в отличие от RADEON 9600, используется память DDR только первого поколения. NVIDIA GeForce FX 5200В секторе самых недорогих графических адаптеров компания NVIDIA делает ставку на ГП FX 5200. Эта микросхема изготавливается по 0,15-мкм проектным нормам, она имеет четыре пиксельных шейдера (конфигурация конвейеров 2x2, так же как и у FX 5600) и полностью совместима с DirectX 9.0, в отличие от своего конкурента - RADEON 9200. Микросхема имеет встроенный блок обработки видеосигнала и два 350-МГц RAMDAC. Ширина шины памяти составляет 128 бит, частоты ядра и памяти - 325 и 650 МГц. Помимо описанных модификаций, многие изготовители продолжают поставки графических адаптеров с ГП предыдущих серий, например ATI RADEON 9700 и 9500, NVIDIA GeForce4 MX и Ti. Кроме того, в продаже имеются и платы с микросхемами SiS (Xabre) и Matrox (G450, G550, Parhelia-512). Полный список актуальных графических микросхем приведен в таблице. ВыборШирокий спектр графических процессоров в комплексе с различными уровнями оснащения (количество аналоговых, цифровых и видеоразъемов, объем ви-деоОЗУ) порождает громадное количество модификаций графических плат на любой вкус и кошелек. Приобретая графический адаптер, стоит отдавать предпочтение моделям с ОХ9-совместимым ядром, максимальным объемом памяти и наиболее полным оснащением. Впрочем, если вы уверены, что будете использовать, например, только аналоговые мониторы или не станете заниматься оцифровкой видео с помощью графического адаптера, то можно сэкономить, приобретя модель без цифрового и видеоразъемов. А тем, кто не увлекается компьютерными играми, можно посоветовать модели нижнего ценового диапазона или модификации, оборудованные ТВ-приемником. Сравнительный обзор современных графических адаптеров предполагается опубликовать в следующем номере нашего журнала.
|
|
|