Попередню статтю ми закінчили на відносно сучасних відеокартах, які вже використовували універсальні шейдери. На цьому я хотів закінчити цикл, але на численні прохання все ж доведу його до кінця, так що сьогодні поговоримо вже про сучасних відеокартах, аж до рішень з підтримкою DirectX 12 (спочатку я планував зробити одну статтю з описом відеокарт аж до Pascal та Vega, але підсумковий обсяг матеріалу — близько 10 аркушів А4 — змусив мене розбити її на дві).
Чіп Nvidia G92 — кручу, верчу, заплутати хочу
Вже з самого випуску чіпа в 2007 році Nvidia вирішила заплутати користувачів: здавалося б, новий чіп — нова лінійка. А ось і ні — спочатку відеокарти на ньому належали 8000 серії. Чіп випускався з більш тонкого техпроцесу — 65 нм, мав тільки 112 потокових процесорів (проти 128 в 8800 Ultra), а шина пам’яті була урізана до 256 біт. Також з’явилася підтримка нового стандарту PCIe 2.0 (який був удвічі швидше 1.0 — до 8 ГБ/с), при цьому сумісність з 1.0 нікуди не поділася. Частота GPU першої топової відеокарти на цьому чіпі — 8800 GTS — була 650 МГц, і в підсумку це нівелювало різницю в потокових процесори з G80, так що ця відеокарта виступала на рівні 8800 GTX і Ultra.
Ще однією важливою зміною в чіпі G92 можна вважати підтримку CUDA (так, вона є і в G80, але з’явилася вона все ж у часи G92, тому я і говорю про неї тут). Це програмно-апаратна архітектура, яка дозволяє проводити деякі обчислення на відеокарті, причому, з урахуванням того, що GPU вже давно могутніше CPU, прискорення може бути досить серйозним. Спочатку обчислення проводилися з 32-бітною точністю (64-бітна з’явилася в наступному чіпі, GT200, і продуктивність при роботі з такою точністю була серйозно гірше). Графічний процесор реалізовував апаратну багатопоточність, що дозволяло задіяти всі обчислювальні блоки — це і привело до ідеї перекласти на плечі відеокарти фізику. Таким чином з’явився PhysX — правда, тільки в наступному поколінні чіпів від Nvidia.
Nvidia на цьому не зупинилися — на початку 2008 року вийшла 9800 GTX, яка представляла собою банально розігнану 8800 GTS. І щоб добити користувачів, в середині 2008 року вийшла 9800 GTX+, яка відрізнялася від звичайної версії тим, що чіп G92 тепер випускався по 55 нм техпроцесу. Здавалося б — куди далі, чіп вже і так у двох лінійках є. Але Nvidia це не зупинило, і цей самий чіп з’явився і в 200 лінійки відеокарт — а саме в GTS 250. Правда, ця відеокарта вже позиціонувалася як рішення середнього рівня.
Ну а топової моделлю в лінійці стала 9800 GX2. Думаєте, що вона представляла дві 9800? Майже — чомусь Nvidia використовувала дві 8800 GTS 512 МБ, а за зовнішнім виглядом відеокарта нагадувала 7900 GX2 — тобто по суті дві сполучені плати, на кожній по одному чіпу. Зрозуміло, приріст від такої зв’язки був не скрізь, але де він був — виводив 9800 GX2 в лідери.
Nvidia GT200 — кількісні зміни
У червні 2008 року Nvidia представила новий топовий чіп — GT200 (логічніше було б назвати його G100, але у Nvidia своя нумерація — чіпи 100 серії з’явилися… пізніше). І як я вже писав вище, зміни були кількісними: з-за появи другого покоління уніфікованих шейдерів число потокових процесорів зросла вдвічі. Чіп мав 32 ROP (растрові блоки) і 80 текстурних блоків, техпроцес був 65 нм (при цьому в цій же лінійці були рішення і на 55 нм, і навіть на 40), а шина пам’яті була збільшена до 512 біт. На жаль, з підтримкою API було все гірше, ніж у конкурента від AMD — RV670: підтримувався тільки DirectX 10 і Shader Model 4.0, але надалі Nvidia все ж зробила підтримку DirectX 10.1, так що пограти GTX 280 в GTA 5 все ж можна. До речі, цей топовий чіп мав частоту-600 МГц і комплектувався пам’яттю GDDR3, якої могло бути до 1 ГБ.
Через рік, вже в середині 2009, Nvidia випустила «ремастерінг» 280 відеокарти — GTX 285. Чіп GT200 в ній був побудований по більш тонкому 55 нм техпроцесу, що дозволило підняти частоту на 10% — до 650 МГц. Однак конкурувати з двочіповим топом від «червоних», Radeon 4870X2 (про нього поговоримо нижче), 285ая не могла, так що Nvidia так само довелося випустити двочіпову відеокарту — GTX295. Цю картку можна сміливо називати однією з найпроблемніших: по-перше, одна референсна турбіна була не здатна охолодити два чіпа GT200 на частотах від 285ой (тобто 650 МГц). Більш того — вона була не здатна працювати навіть на частотах 280ой — 600 МГц, так що в підсумку частоту залишили на рівні 576 МГц. Друге обмеження — це кількість шейдерів: кожен чіп в 295ой використовував лише 216 штук проти 240 можливих (тобто по суті відеокарта являла собою дві GTX 260 в SLI). На жаль, навіть це не допомогло: відеокарта моментально забивалася пилом і грілася до 100 градусів. У підсумку Nvidia була змушена випустити нову ревізію — GTX 295 Rev. B, де була змінена компоновка чіпів: якщо в Rev. A кожен чіп розташовувався на свій платі, і обидва вони охолоджувалися одним радіатором, то у новій ревізії обидва чіпа були на одній платі і мали різні радіатори, а вертушка була в центрі — це дозволило серйозно знизити нагрів і спростити обслуговування відеокарти:
Ну і друга проблема, яка моментально вилізла при використанні високих налаштувань в іграх — брак пам’яті: кожен із спрощених чіпів GT200 комплектувався 896 МБ, і з урахуванням того, що SLI пам’ять не підсумовує, пам’яті у топовий відеокарти виявилося навіть менше, ніж у GTX 285. Зрозуміло, в іграх через пару років це негативно позначилося на продуктивності.
Лінійка GeForce 100 — всіма забутий OEM сегмент
Напевно, багатьом приходила в голову думка — а куди поділася 100 лінійка відеокарт? Була 7000, 8000, 9000, а потім відразу 200, 300 і т. д.? Ні, звісно ні — така лінійка дійсно була представлена навесні 2009 року, і вона базувалася на різних чіпах G9x. Про них мало хто чув по одній простій причині — це була OEM-лінійка, тобто відеокарти з неї ставилися лише в готові рішення. По факту це була перейменована 9000 лінійка, із поліпшень — подекуди чіпи були побудовані з більш тонкого техпроцесу, подекуди були вищі частоти. Загалом — нічого цікавого в них не було, сама топова відеокарта в ній — GTS 150 — була по суті звичайної GTS 250, що є middle-сегмент.
Але щось ми заговорилися про «зелених» — пора б уже перейти до їх конкуренту, AMD.
AMD RV770 і RV790 — оновлений RV670
Як я вже писав в кінці попередньої статті — з появою універсальної шейдерної архітектури нововведення майже повністю перейшли в кількісну область. І RV770, представлений в середині 2008 року, винятком не став — більш тонкий техпроцес, 55 нм, шина пам’яті так і залишилася 256-бітної. хоча сама пам’ять стала вже точно сучасної — GDDR5. У топовій відеокарту — Radeon HD 4870 — було 800 обчислювальних процесорів, 16 ROP і 40 текстурних блоків. Частота ядра була на рівні 750 МГц, а пам’яті — рекордні на той момент 3600 МГц. Але все ж всього цього було замало для того, щоб конкурувати з топової на той момент GTX 280 — HD 4870 показувала продуктивність на рівні GTX 260, тобто була middle-end.
А от самою топовою стала відеокарта HD 4870X2 — двоголове рішення на базі 3870X2, де всі відмінності полягали в більш високих частотах і підтримці інтерфейсу Sideport, який прискорював взаємодія чіпів один з одним. Однак між 4870 і 4870X2 утворився великий провал — його AMD заповнила кілька оновленим чіпом RV790, який мав більш високі частоти (до 900 МГц). Також AMD провела ребалансировку внутрішніх таймінгів, а контролер пам’яті отримав функцію Burst Read (режим пакетної передачі даних). Але самим основним зміною стало додавання так званого «розв’язує кільця» з конденсаторів, що знижувало рівень шумів і покращувало якість сигналу. В результаті відеокарта HD 4890 на цьому чіпі вже могла конкурувати з GTX 280 і 285.
Лінійка Nvidia Geforce 300 — ще один сегмент OEM
З незрозумілих причин Nvidia рвалася в OEM сегмент — тут ніхто не використовував відеокарти для ігор, тому попередньої OEM-лінійці, GT 100, випущеної буквально роком раніше, більш ніж вистачало для офісних завдань. Але все ж лінійка була випущена, і, думаю, найкраще вона запам’яталася власникам MacBook 2010 року — саме там Air використовувалася 320М, а в Pro — 330M. Власники ж ПК про десктопні відеокарти 300 лінійки чули мало, що цілком логічно — вони базувалися на старих чіпах GT200 і G9x, а сама топова з них — GT 340 — була банальним перейменуванням GT 240, тобто була відеокартою молодшого цінового сегмента.
AMD R800 — як RV790, тільки могутніше
На цей раз AMD обігнала Nvidia у випуску перших 40 нм відеокарт, причому досить серйозно — на кілька місяців. Архітектурно відмінностей між новим R800 і старим RV790 майже не було — стало вдвічі більше потокових процесорів — 1600, вдвічі більше текстурних блоків — 80. Все це виявилося можливим завдяки зменшенню техпроцесу 40 нм — в результаті при збільшенні обчислювальних блоків вдвічі площа чіпа виросла всього на третину, тому що відеокарта HD 5870 на цьому чіпі виявилася на рівні GTX 280.
З цікавих мультимедійних можливостей — з’явилася технологія AMD Eyefinity, яка дозволяє підключати до однієї відеокарти до 6 моніторів, і виводити на їх усі картинку. Також ці чіпи обзавелися підтримкою нового тоді API DirectX 11. І проблеми з ним були схожими з поточними з DX12 — начебто в теорії все має бути швидше, а на практиці виявляється у кращому випадку так само, як і зі старим API.
Ну і завершуючи лінійку 40 нм чіпів від AMD, перейдемо до 6000 лінійці, що вийшла в кінці 2010 року. Вони були побудовані на базі архітектури VLIW4 (її фішка — одна інструкція процесора містить декілька операцій, які повинні виконуватися паралельно. Для відеокарт, де обчислювальних тисяча — просто ідеальна архітектура, правда якщо софт буде нормально написаний). Кількість обчислювальних дещо зменшилася — до 1536, а ось число текстурних блоків зросла до 96. Ширина шини пам’яті складає 256 біт, а її обсяг у топової HD 6970 міг становити 2 ГБ. На жаль — до топової на той момент GTX 580 вона не дотяглася, опиняючись на рівні middle-end GTX 570.
Ну а вже про зовсім нові відеокарти, заснованих на архітектурі GCN (AMD) і Fermi і новіше (для Nvidia) ми поговоримо в заключній статті циклу про історію відеокарт.
Закінчив магістратуру КПІ за спеціальністю “Інженерія програмного забезпечення.”
Захистив кандидатську за темою: “Проектування дидактичної системи інноваційної підготовки фахівців в області програмної інженерії”.
Працюю і пишу на теми, пов’язані з програмуванням, влаштуванням комп’ютерів і комп’ютерних систем.
