NVIDIA GeForce FX 5800

После появления RADEON 9700 PRO компания NVIDIA оказалась в непривычной для себя роли отстающей и, конечно, стремилась завершить разработку нового графического ядра NV30; основной проблемой, тормозившей его выпуск, оказалась отладка нового для NVIDIA 0,13-мкм технологического процесса. Наконец, в середине ноября 2002 г. компания объявила о выходе ГП GeForce FX 5800 Ultra, на базе этого ядра, т. е. на разработку нового графического процессора NVIDIA потратила более полутора лет (предыдущим был GeForce4 Ti 4600, выпущенный в феврале 2002 г.). Однако на этом "муки" NV30 не закончились - NVIDIA потребовалось еще три месяца на его доводку и подготовку к запуску в серийное производство графических плат на базе FX 5800 Ultra. В итоге окончательная версия эталонной платы NVIDIA и первые модели плат других изготовителей на этом ГП появились лишь в феврале 2003 г.
В GeForce FX 5800 Ultra реализовано множество новых аппаратных и программных решений: это - ядро ГП, выполненное по 0,13-мкм технологии, и быстрая видеопамять DDR-II, позволившая значительно поднять тактовые частоты ядра и памяти: соответственно до 500 МГц и 1 ГГц. При этом, правда, ширина шины памяти осталась прежней (128 бит) и поэтому, несмотря на рекордное быстродействие микросхем памяти, GeForce FX 5800 Ultra проигрывает RADEON 9700 PRO no пропускной способности - 16,0 Гбайт/с против 19,8 Гбайт/с. Как видно, подход ATI - широкая 256-бит шина плюс обычная DDR-память с умеренными тактовыми частотами (500-600 МГц) - оказывается более удачным.
Уместно отметить также применение в 5800 Ultra четырехканаль-ного "перекрестного" контроллера памяти (как и в GeForce4 Ti 4600) и наличие в семействе GeForce FX еще одного ГП GeForce FX 5800, который отличается от 5800 Ultra только пониженными частотами ядра и памяти.
Из-за высоких тактовых частот ядра и видеопамяти максимальное энергопотребление плат на FX 5800 Ultra составляет 75 Вт (на RADEON 9700 PRO - 54 Вт), поэтому они оснащаются дополнительным разъемом питания (причем NVIDIA настоятельно рекомендует, чтобы мощность блока питания ПК, в который устанавливаются платы с 5800 Ultra, была не ниже 300 Вт).
Неизбежное следствие большой потребляемой мощности - сильное тепловыделение. Поэтому компании пришлось разрабатывать специальную сверхмощную подсистему охлаждения, получившую название FlowFX. У нее несколько особенностей. Во-первых, на микросхеме ГП для усиления теплообмена закрепляется медный трубчатый радиатор с заключенной внутри него жидкостью. Во-вторых, сверху на радиаторе размещается "турбинный" пластиковый кожух внушительных размеров с высокоскоростным вентилятором и двумя наружными отверстиями для забора и выброса воздуха во внешнюю среду, поэтому видеокарта занимает два отсека: "свой" AGP и соседний для PCI-платы. В-третьих, скорость вращения вентилятора регулируется автоматически в зависимости от температуры ГП. В-четвертых, микросхемы памяти на обратной стороне платы охлаждаются массивным радиатором, который занимает треть ее поверхности. В итоге платы на базе 5800 Ultra получились громоздкими, тяжелыми и чрезвычайно шумными.
Наконец, к аппаратным новшествам FX 5800 Ultra следует отнести удвоение скорости обмена с системной памятью путем использования интерфейса AGP 8X.
Пожалуй, основное новшество в программной части 5800 Ultra - усовершенствованные вершинные и пиксельные шейдеры, выходящие за рамки стандарта DirectX 9.O. О них говорят еще как о шейдерах версии 2.0+, а о GeForce FX 5800 Ultra -как о ОХ9.0+-ГП. Чтобы подчерк-
NVIDIA GeForce FX 5800 Ultra
нуть важность этих инноваций, NVIDIA даже изменила общее маркетинговое название шейдеров с nfiniteFX II у GeForce4 Ti на CineFX.
Набор функций вершинных шейдеров 5800 Ultra (или "вершинных процессоров", если следовать терминологии NVIDIA) превосходит требования стандарта DirectX 9.0 по следующим пунктам: максимально возможное число исполняемых инструкций увеличено с 1024 до 65 536, число временных регистров - с 12 до 16, максимальное число циклов - с 16 до 256, добавлена возможность динамической организации переходов и циклов и динамического управления потоком инструкций (последнее позволяет на ходу прекратить выполнение программы, как только будет достигнут требуемый результат и дальнейшие вычисления окажутся ненужными).
Что же касается пиксельных шейдеров (NVIDIA называет их "пиксельными процессорами"), то здесь преимущества 5800 Ultra впечатляют еще больше: максимально возможное число статических инструкций выборки текстур увеличено с 32 до 1024 (причем снято ограничение на уровень вложенности выборки текстур, тогда как в DirectX 9.0 - максимум четыре уровня), статических вычислительных инструкций - с 64 до 1024, условных (предикативных) инструкций - с 12 до 64, добавлено динамическое управление потоком инструкций.
Здесь же отметим, что в DirectX 9.0 (и, конечно, в FX 5800 Ultra) у пиксельных тендеров появилась возможность работы с 64- или 128-бит цветом (по 16 или 32 бит на каждый цветовой канал) против 48-бит в DirectX 8.1. Это обеспечивает лучшую динамику передачи цвета и яркости и позволяет реализовать множество новых визуальных эффектов.
Отметим также, что параллельно с 5800 Ultra компания NVIDIA разработала специальный язык высокого уровня Cg (С for graphics - "Си для графики") для программирования тендеров, что облегчает и ускоряет этот процесс.
Следующая программная инновация в 5800 Ultra - дальнейшая модернизация средств оптимизации работы с видеопамятью. К их названию LMA II было добавлено слово Optimized. Здесь NVIDIA улучшила алгоритмы сжатия данных Z-буфера и впервые применила технику сжатия цветовых данных (максимальный коэффициент сжатия 4:1).
Средства сглаживания и анизотропной фильтрации были также переработаны и получили общее название IntelliSample (вместо Ас-cuview). Так, у FX 5800 Ultra появились новые режимы сглаживания - 6XS (только в DirectX) и 8Х (в DirectX и OpenGL). Кроме того, 5800 Ultra оснащен средствами адаптивной фильтрации (как и ATI RADEON 9700 PRO), т. е. этот ГП может автоматически снижать уровень АФ, если это не ухудшает качество изображения, что экономит вычислительные ресурсы видеоподсистемы.
Несмотря на значительный прогресс по сравнению с GeForce4 Ti 4600, в целом FX 5800 Ultra оказался неудачным изделием, что признала даже сама компания NVIDIA. Во-первых, у плат на его базе чрезвычайно шумная "реактивная" подсистема охлаждения; во-вторьгх, высокая себестоимость из-за применения дорогостоящей памяти DDR-II, опять-таки сложной подсистемы охлаждения и очень непростого 12-слойного дизайна печатной платы. В-третьих, по скорости работы 5800 Ultra превосходит своего прямого конкурента RADEON 9700 PRO очень незначительно. В-четвертых, GeForce FX 5800 Ultra и платы на его основе выпущены с большим отставанием от графика и практически "наступили на пятки" следующему флагманскому ГП NVIDIA - GeForce FX 5900 Ultra. Все это привело к тому, что 5800 Ultra был снят с производства, и сейчас платы на нем уже не выпускаются.