3D slika na zaslonu

Objavljeno: 26.2.2006 17:41 | Avtor: Peter Šepetavc | Kategorija: Veliki preizkusi | Revija: Marec 2006

Pri grafičnih procesorjih razvoj še vedno poteka z nezmanjšano hitrostjo. nVidia in ATI neprestano dihata drug drugemu za ovratnik, izdelovalci računalniških iger pa postavljajo vedno nove meje in zahteve.

Sodobni procesorji so več kot dovolj zmogljivi za skoraj vsa opravila, povprečen disk je dovolj velik za vse, ki iz piratiziranja filmov niso naredili popoldanske obrti, po zmerni ceni pa lahko kupimo več pomnilnika, kot ga lahko porabi še tako požrešen operacijski sistem. Računalniki so postali dovolj zmogljivi za skoraj vse in le pri najzahtevnejših opravilih se dogaja, da npr. dvakrat dražji procesor prinese občutno pohitritev delovanja.

Pri grafičnih karticah pa je zgodba drugačna. To je namreč edini sestavni del računalnika, pri katerem so izdelovalci programske opreme še vedno korak pred strojno opremo. Čedalje višje ločljivosti monitorjev in čedalje bolj realistična grafika poskrbita za to, da tudi najzmogljivejša grafična kartica nekatere igre pri najvišji kakovosti slike prikazuje le zadovoljivo hitro. Ob splovitvi vsakega rodu kartic je na voljo že nekaj iger, ki nove grafične procesorje privijejo do skrajnih meja, v roku enega leta pa bo, če prisegamo na najnovejše in grafično najzahtevnejše igre, danes najzmogljivejši grafični procesor kvečjemu še povprečen.

Čeprav sta si trg grafičnih procesorjev razdelila dva izdelovalca, drugim pa pustila le drobtinice, je ponudba različnih izdelkov zelo pestra. Grafične kartice namreč izdeluje cela vrsta podjetij, večina pa ponuja tako izdelke z ATIjevimi kot tudi z nVidiinimi procesorji. Modelov je torej veliko, boj za kupce pa ogorčen.

G, T in X

Pri označevanju grafičnih procesorjev vlada velikanska zmeda. Tako ATI kot nVidia svoje procesorje izdajata v nešteto različicah, ki se med seboj razlikujejo le v podrobnostih (ali pa še v tem ne), da bi bila nepreglednost še večja, pa za vsako družino izdelkov "izumita" novo shemo poimenovanja kartic. nVidia tako med drugim pri svojih karticah prisega (poleg številčnih oznak) na oznake GS, GT, in GTX; ATI pa ima v svojem repertoarju kartice z oznakami Pro, XL, XT in XTX. Oznak je, poleg zapisanih, še precej, nekatere so celo enake pri obeh izdelovalcih, a velja omeniti, da niti slučajno ne pomenijo istega.

Za še večjo zmedo pa izdelovalca poskrbita s tem, da imata naenkrat na trgu več kot en rod izdelkov. Tako je Radeon X800 starejši (in z nižjo številsko oznako) od Radeona X1300, vendar gre pri X800 za precej zmogljivejši procesor. Podobno je tudi pri nVidii.

Zmeda se, žal, ne konča pri oznakah. V nekaterih primerih so pod isto oznako na voljo procesorji s precej različnimi zmogljivostmi. Manjše razlike v taktu pomnilnika in procesorja od izdelovalca do izdelovalca so običajne. Bolj pa se lahko razhudimo, če kupimo kartico, ki naj bi imela 128-bitno pomnilniško vodilo, pa se izkaže, da je samo 64-bitno. Kartica je v tem primeru, kljub enaki oznaki, precej manj zmogljiva.

Nakup prave grafične kartice je tako kar precejšen podvig. Modelov je veliko, oznake povsem brez smisla, razne popestritve v slogu "Ultra" in "Platinum Edition" pa na koncu povsem dotolčejo manj izkušenega uporabnika. Natančen ogled tehničnih značilnosti kartic posameznih izdelovalcev zato ni le priporočljiv, temveč skoraj nujen.

Senčilniki različice 3.0

Razvoj grafičnih procesorjev ne pomeni samo tega, da izdelovalci neprestano povečujejo število cevovodov in višajo takt procesorja in pomnilnika. Spreminja se tudi način opisovanja slike - sodobni grafični procesorji zmorejo sliko prikazati precej bolj natančno in z več podrobnostmi kot pred leti. Pri tem, za razliko od npr. višjega takta delovanja, ni vse odvisno samo od zmogljivosti procesorja, temveč tudi od programske opreme, ki te zmogljivosti izkorišča.

Senčilniki različice 2.0 so bili v primerjavi s predhodnimi izvedbami senčilnikov velik korak naprej. Z njimi so programerji dobili precej zmogljivejšo osnovo za izrisovanje osvetlitve, prehodov in animacij. Specifikacija standarda različice 2.0 pa ima precej omejitev, kar zadeva zahtevnost in dolžino funkcij, ki sliko izrisujejo, tako da so programerji še vedno precej omejeni, ko gre za čim boljši izris slike na zaslonu.

Senčilniki različice 3.0 programerju omogočajo precej večjo svobodo pri izdelavi grafičnega okolja. Za razliko od prehoda z različice 1.1 na 2.0, ki je prinesla predvsem obilo novih zmožnosti in tehnologij, so se pri razvoju različice 3.0 osredotočili predvsem na povečanje matematične natančnosti pri izračunavanju zaslonske slike in na boljšo podporo daljšim in zahtevnejšim funkcijam za izris. Zaslonska slika je tako natančnejša in bolj realistična, programerji pa lahko prikažejo več podrobnosti, ne da bi za to morali plačati visoko ceno v obliki počasnejšega izrisovanja slike.

Prehod na novo različico senčilnikov v preteklosti ni dvignil veliko prahu, prehod na različico 3.0 pa je precej odmeval. Ob splovitvi nVidiinih procesorjev družine GeForce 6000 primerljivi ATIjevi grafični procesorji niso podpirali teh novosti, prav tako podpore različici 3.0 niso načrtovali v naslednjem rodu kartic. Resnici na ljubo ni šlo za veliko pomanjkljivost - v tistem času nobena igra ni izkoriščala novosti, ki jih ponuja tretja različica, večina grafičnih pogonov pa še danes ne izkorišča teh prednosti. Kljub temu je nVidia začutila priložnost za obsežnejše trženje te svoje prednosti, tako da so se senčilniki in njihove različice precej pogosteje znašli na novičarskih spletnih straneh, kot bi pričakovali.

Danes strahu pred zastarelostjo zasnove grafičnega procesorja ni več, saj tudi ATIjevi procesorji podpirajo vse novosti, ki jih je uvedla nVidia z GeForcei 6000.

PCI Express

Lani smo lahko pomahali v slovo še enemu izmed računalniških vmesnikov. Čeprav lahko še vedno kupimo tako osnovne plošče kot grafične kartice z vodilom AGP, je vodilo PCI Express že skoraj povsem nadomestilo AGP. Večina novejših grafičnih kartic, predvsem tistih zmogljivejših, je na voljo le v različici za PCI Express, prav tako pa bolj ali manj vsi novejši sistemski nabori za priklop grafičnih kartic podpirajo le še novo vodilo.

PCI Express je, kot pove že ime, izpeljanka vodila PCI, ki je v računalnikih že precej let. PCI Express uporablja, programsko gledano, isti način povezovanja kot PCI, razlika pa je v načinu prenosa podatkov. Vodilo PCI je vzporedno, 32-bitno, PCI Express pa podatke prenaša po zaporedni povezavi širine 1 bit. Taki povezavi pravimo steza. Specifikacije dovoljujejo združevanje več stez v skupno vodilo. S tem dosežemo hitrejši prenos podatkov prek vodila. Tako imamo na osnovnih ploščah na voljo priključke PCI Express širine x1, x4, x8 in x16.

Za priklapljanje grafičnih kartic se uporablja vmesnik PCI Express x16, tako da se podatki med kartico in osnovno ploščo prenašajo po šestnajstih stezah hkrati. Tako vodilo omogoča prenos podatkov s hitrostjo 4 Gb/s v vsako smer, vodilo AGP pa je podpiralo hitrosti do 2,1 Gb/s. Resnici na ljubo večina današnjih kartic ne izkorišča niti 2 Gb/s, ki ju ponuja vodilo AGP, vendar je večja hitrost prenosa podatkov rezerva za prihodnost. Z višanjem ločljivosti digitalnega videa in prehodom na HDTV se bo namreč količina podatkov, ki jih mora kartica prenesti po vodilu, precej povečala.

Prednost PCI Expressa pa ni le v višji hitrosti prenosa. AGP je bil razvit v dokaj kratkem času kot nekakšna zasilna rešitev, ki je začasno odpravila ozko grlo pri prenosu podatkov. PCI Express je precej bolj elegantno zasnovan. Povezav je manj, s tem pa je načrtovanje in zasnova osnovne plošče precej lažja.

Poraba energije je pri sodobnih procesorjih velika in grafični procesorji niso izjema. PCI Express lahko napaja precej bolj požrešne kartice, tako da moramo dodatno napajanje neposredno iz napajalnika priklopiti le pri najzmogljivejših grafičnih karticah. Pri vodilu AGP smo dodatno napajanje morali priključiti že pri karticah srednjega zmogljivostnega razreda.

Omenimo še eno zanimivo lastnost vodila PCI Express - hkrati lahko priključimo več kot eno grafično kartico. Pri vodilu AGP smo bili omejeni na en priključek za grafično kartico - če smo želeli uporabiti več kartic, smo morali poseči po karticah na starem in počasnem vodilu PCI. PCI Express omogoča, da več grafičnih kartic priključimo na zmogljivo in hitro vodilo. To je zanimivo predvsem za tiste, ki pri delu uporabljajo večje število monitorjev. Tako ATI kot nVidia pa sta predstavila tudi rešitev, s katero dve (ali več) grafičnih kartic hkrati prikazuje sliko na enem zaslonu, obdelavo podatkov pa si porazdelita. S tem dosežemo skoraj dvakrat hitrejše izrisovanje slike na zaslon.

SLI in Crossfire

nVidiina tehnologija SLI je budila spomin na pionirske čase 3D pospeševalnikov in na grafične kartice s procesorjem Voodoo podjetja 3Dfx. Voodoo 2 je namreč omogočal povezavo med dvema grafičnima karticama, ki sta si delo pri izračunavanju 3D zaslonske slike razdelili. S predstavitvijo vodila AGP so seveda taki način pohitritve utonili v pozabo, PCI Express pa zdaj spet omogoča podobno združevanje zmogljivosti dveh grafičnih kartic v en, še zmogljivejši grafični stroj.

Plošče s podporo SLI (Scalable Link Interface), gre za izdelke s SLI različicami nVidiinih nForce 4 naborov, imajo dva priključka PCI x16. Prva različica nabora SLI je omogočala prenos s hitrostjo 2 × x8 ali 1 × x16, novejši nabori pa podpirajo dva "prava" priključka x16. V vsako izmed razširitvenih mest namestimo grafično kartico in ju prek posebnega priključka povežemo med seboj (na nekaterih osnovnih ploščah kartici ne potrebujeta posebne povezave, saj za to že poskrbi komunikacija prek vodila PCI Express - resda gre v tem primeru za malo manj zmogljivo rešitev). Monitor priključimo na eno izmed grafičnih kartic in v gonilniku za grafično kartico vklopimo podporo SLI. Kartici si zdaj delo pri izrisovanju slike na zaslon porazdelita.

Izvirna različica SLIja (iz časov Voodoo 2) je delo porazdelila enakomerno na obe kartici: ena je izrisovala sode vrstice, druga lihe. nVidiin SLI dela drugače - ena kartica izrisuje zgornji del slike, druga pa spodnjega.Meja, ki loči oba dela, se pomika tako, da vsaka izmed kartic obdeluje isto količino podatkov. Kartica, ki izrisuje podrobnejši del zaslonske slike, tako riše manjši del površine slike, ki pa je matematično enako zahteven kot preostanek.

nVidiin SLI omogoča tudi medsebojno povezavo več kot dveh kartic. Skupaj z Dellom je podjetje že predstavilo delovno postajo, pri kateri za zaslonsko sliko skrbijo kar štiri med seboj povezane grafične kartice. Taka naveza je trenutno najzmogljivejša rešitev za izrisovanje 3D grafike pri osebnih računalnikih.

Predstavitev SLIja je, kljub temu da je bila dolgo napovedana in pričakovana, konkurenco zalotila nepripravljeno. ATI ob splovitvi nVidiine novosti ni imel na voljo zadovoljivega odgovora in je porabil kar precej časa za to, da je predstavil lastno rešitev za povezovanje dveh kartic med seboj. ATI se je odločil za nekoliko drugačen pristop kot nVidia. Pri SLIju sta namreč obe grafični kartici med seboj enaki, pri karticah Crossfire pa sta med seboj povezani dve različni kartici: prva je običajna grafična kartica, namenjena samostojnemu delovanju, druga z oznako Crossfire Edition pa ima na voljo poseben vmesnik, namenjen povezovanju s prvo grafično kartico, ki nadomešča enega izmed obeh vmesnikov DVI na zadnji strani kartice. Ta kartica je opremljena tudi z dodatnim čipom, ki skrbi za povezovanje obeh kartic. Kartici sta med seboj povezani s posebnim kablom za zadnji strani računalnika (se pravi zunaj ohišja računalnika).

ATIjeva rešitev je tako nekoliko manj elegantna, saj moramo biti pri nakupu pozorni na to, da imamo eno kartico z oznako "Crossfire Ready" in eno z oznako "Crossfire Edition". Prednost ATIjeve rešitve pa je v tem, da pri izrisovanju slike na zaslon kartici nista toliko odvisni od gonilnika kot kartice v navezi SLI. SLI v igrah deluje le, če ima gonilnik na voljo primeren profil za to igro. Profile lahko sicer ustvarjamo tudi sami, vendar smo v tem primeru prepuščeni svojemu znanju in potrpežljivosti v primerih, ko neka igra noče delovati v načinu SLI. ATIjeva rešitev porazdeli delo na dve kartici brez tovrstnih programskih dodatkov, tako da Crossfire pospešuje vse igre, ne samo tiste, za katere imamo izdelan profil.

Za najbolj zahtevne

Najzmogljivejši ATIjev grafični procesor je še zelo vroč, saj so ga pri kanadskem podjetju splovili šele pred kratkim. Procesorji iz družine Radeon X1900 so zaenkrat na voljo v dveh različicah: X1900XT in X1900XTX. Izdelani so v 90-nanometski tehnologiji, posamezen procesor pa ima kar 384 milijonov tranzistorjev. S pomnilnikom GDDR3 je povezan prek 256-bitnega pomnilniškega vodila.

Procesor X1900XT deluje s taktom 625 MHz (takt pomnilnika je 1,45 GHz), zmogljivejša različica X1900XTX pa deluje pri 650 MHz (pomnilnik pri 1,55 GHz). Procesor ima kar 48 senčilnikov pik in 8 senčilnikov oglišč. Kartice družine X1900 so na voljo tudi v različici Crossfire, tako da lahko dve kartici povežemo med seboj.

Tako zmogljiv procesor seveda zahteva tudi primerno zmogljivo napajanje. Samostojna kartica za delovanje zahteva najmanj 450 W napajalnik. Če imamo v računalniku dve kartici, potrebujemo že napajalnik s kar 550 W in primerno visokim tokom pri 12 V napetosti.

Zaenkrat so na voljo štiri različne vrste kartic z novim procesorjem. Radeon X1900XT in X1900XTX so "običajne" različice kartic z istoimenskim procesorjem, medtem ko je X1900 Crossfire Edition namenjena povezovanju dveh kartic v par, po zmogljivostih pa je enaka modelu X1900XT. Večpredstavno usmerjenim uporabnikom je ATI namenil X1900 All-in-Wonder, ki ima vgrajen tudi tv sprejemni del. Procesor je pri tej kartici nekoliko počasnejši (deluje s taktom 500 MHz, pomnilnik pa z 960 MHz), pa tudi pomnilnika je manj - 256 MB namesto 512 MB.

nVidia svoj najzmogljivejši grafični procesor, GeForce 7800, ponuja že nekoliko dlje. Na voljo je v štirih različicah, ki se med seboj razlikujejo nekoliko bolj kot ATIjeva XT in XTX: 7800GS, 7800GT, 7800GTX in 7800GTX 512. Najzmogljivejša različica, GeForce 7800GTX 512, tekmuje neposredno z ATIjevimi 1900-kami.

Procesor je izdelan v 110-nanometrski tehnologiji, pri nVidii pa bomo verjetno v kratkem prešli na 90 nm, ki bo omogočala še višji takt delovanja procesorja. Takt procesorja je 550 MHz, pomnilnik pa deluje pri kar 1,7 GHz. Ima 24 senčilnikov pik. Pomnilnika je, kot pove že ime, 512 MB, s procesorjem pa je povezan z 25-bitnim vodilom. Kartice z novim procesorjem seveda podpirajo povezovanje dveh (ali štirih) kartic ob pomoči tehnologije SLI.

Tudi nVidiin paradni konj ni skromen, ko merimo porabo kartic. Med delovanjem namreč rabi 120 W energije, tako da izdelovalec za eno kartico priporoča 400 W, za kartici v navezi SLI pa 550 W napajalnik.

Na koncu pa moramo izpostaviti še eno izmed lastnosti najzmogljivejših grafičnih kartic - nesramno visoko ceno. Če smo se pred dvema letoma čudili karticam, ki stanejo več kot sto tisočakov, je zdaj ta meja presežena pri karticah, ki so za razred počasnejše. Najzmogljivejše grafične kartice imajo s strani obeh izdelovalcev priporočeno ceno 649 dolarjev. Pri nas so na voljo po skoraj 200 tisočakov, kar je precej več, kot je večina pripravljena odšteti za celoten računalnik (z monitorjem in tiskalnikom vred). Kljub temu da oba izdelovalca vztrajno dražita svoje najzmogljivejše izdelke, pa najzahtevnejših kupcev to očitno ne ustavi. Tako lahko pričakujemo, da bo v letu ali dveh na voljo prva kartica po ceni 1000 dolarjev.

Kaj prihaja

Kljub temu da se iz najnovejših kartic obeh izdelovalcev še kadi, po spletu že krožijo podatki o tem, kakšni bodo grafični procesorji naslednjega rodu. nVidia naj bi poleti (najverjetneje junija) predstavila naslednika G70 (ki tiktaka v karticah GeForce 7800) z oznako G80. Procesor bo izdelan v 80-nanometrski tehnologiji, pri nVidii pa si zato kljub večjemu številu tranzistorjev obetajo za 19 % manjšo površino jedra kot pri G70. Procesor bo podpiral novo specifikacijo za senčilnike, Shader Model 4.0 (ta bo podprt v prihajajoči knjižnici DirectX 10). G80 bo opremljen s pomnilnikom GDDR4, ki ponuja do 2,5 Gb/s pasovne širine.

Še prej naj bi nVidia predstavila G71 oz. GeForce 7900, kot se bo čip najverjetneje imenoval. Ta bo izdelan v 90-nanometrski tehnologiji, z njim pa naj bi nVidia posekala ATIjev X1900XTX.

ATI seveda ne stoji križem rok in se že pripravlja na splovitev naslednika jedra R580, ki je osnova za današnje najzmogljivejše procesorje tega izdelovalca. R600 bo izdelan v 65-nanometrski tehnologiji in bo imel kar 64 senčilnikov. Tako kot G80 bo tudi R600 opremljen s pomnilnikom GDDR4. Kartice z novim procesorjem naj bi bile na voljo šele proti koncu letošnjega leta, tako da lahko pričakujemo še kakšen vmesni model, ki bo premostil čas do predstavitve novinca.

Grafične kartice so tisti sestavni del računalnika, kjer je napredek najhitrejši. Razvoj je silno hiter in v zadnjem letu ali dveh ni bilo meseca, ko ne bi vsaj eden izmed konkurentov napovedal nov model grafičnega procesorja. Nič ne kaže, da bo v prihodnje razvoj kaj počasnejši, saj sta oba izdelovalca takoj po splovitvi zadnjega rodu grafičnih procesorjev že napovedala nove, še zmogljivejše izdelke. Boj med obema izdelovalcem bo torej ogorčena in prav nič ne kaže na to, da bi štrene velikanoma premešalo kakšno novo podjetje.

Objavljen je le del celotnega besedila članka. Celotni članek z vsemi podatki lahko preberete v tiskani izdaji Monitorja.

Naroči se na redna tedenska ali mesečna obvestila o novih prispevkih na naši spletni strani!
Prijava

ph

Komentirajo lahko le prijavljeni uporabniki