新一代3D芯片Radeon256与GeForce2 GTS

Author: Cloud Date: 2000年 第21期

  4月24日,ATI抢先公布了新一代3D显示芯片Radeon 256,它就是此前代号为Rage 6C的产品;两天后的4月26日,nVidia也如期推出了全世界发烧友期待已久的NV15,正式名称为GeForce2 GTS。现在,这些搭载第2代T&L技术的新一代产品整装待发,又一轮3D显示芯片和显示卡的竞争拉开序幕。(^21030101a^)
#1  Radeon 256
  Radeon 256是ATI花费数年时间研制出来的新架构体系的显示芯片,完全不同于前一代的Rage 128/128 Pro。Radeon 256具有一流的速度、多样化的先进3D特性,硬件上主要分为3个引擎:Charisma几何处理引擎、Pixel Tapestry渲染引擎和Video Immersion数字视频引擎。
  Charisma引擎具有完备的几何变换、图形剪裁、光源照射功能(缩写为TCL),速度达到业界最高的3000万三角形/秒,还具有独特的关键帧插值功能,以及同顶点混合类似的骨骼与贴皮系统。Pixel Tapestry引擎有两条渲染流水线,每条流水线每个周期内可以渲染一个3纹理像素,整体速度达到15亿图素/秒,具有前所未有的3D纹理、全功能的DirectX 7凹凸贴图、3D阴影以及同GeForce2 GTS类似的DirectX 8单像素明暗功能,还有全景反锯齿(FSAA)和硬件纹理压缩等。Video Immersion引擎则进一步提高了ATI占据领导地位的硬件视频加速,配合Rage THEATER芯片,速度和质量均独步天下。
  Radeon 256之所以有这么高的性能,主要是由于0.18微米的生产工艺减小了硅片面积、降低了功率消耗,也就提高了工作频率:内核频率为200MHz,显示内存最多为128MB、频率高达200 MHz的普通SDRAM或DDR SDRAM。但在上述参数基础上,要达到15亿图素/秒的“超常”填充率,还必需有HyperZ专利技术。HyperZ是一系列技术的结合,它的目的在于降低Z-buffer占用的显存带宽,提高系统带宽和填充率:填充率从12亿图素/秒提高到15亿图素/秒,总带宽从6.4GB/秒提高到8GB/秒,提高25%。另外,Radeon 256也能够双芯片并行操作成倍提高性能,仍使用MAXX专利技术。
  Radeon 256的上市时间还未确定,但希望ATI吸取过去的教训,不要比nVidia晚太久。Radeon 256的价格还也不甚明了,一旦Radeon 256上市,ATI的产品就能形成首尾相顾的局面:S1-370主板北桥芯片负责低端,中段有Rage 128 Pro,高端和专业应用则是Radeon 256的天下。Radeon系列产品将是今后的发展方向,据称现在ATI正在开发4倍于Radeon 256速度的下一代“秘密武器”。
#1  GeForce2 GTS
  NV15是大家翘首以盼的3D市场中心“人物”,但为什么称为GeForce2 GTS呢?GeForce大家都知道是“几何(Geometry)+力量”的意思;“2”同TNT2中的“2”一样代表同一技术水平的第2代产品(NV15当然是NV10的改进版);“GT”是GigaTexel(10亿图素)的缩写,表示GeForce2 GTS是首片超越10亿图素/秒填充率大关的显示芯片;“S”代表Shader(明暗渲染引擎),就是后面要讲到的单像素明暗渲染。(^21030101b^)
  GeForce2 GTS最大的卖点是nVidia Shading Rasterizer(nVidia明暗光栅化引擎,也就是明暗渲染引擎,缩写为NSR)。NSR具有4条像素渲染流水线,每条流水线都能进行双纹理渲染,就是说每时钟周期能渲染4个双纹理像素,NSR还能在一个时钟周期内对每个像素进行共7种操作:双重纹理贴图、单像素凹凸贴图、单像素散射光照、单像素反射光照、色彩雾化、背景光照和半透明混合。这些光照效果都使用明暗方式来表现,主要的好处是可以为纹理上的每个点事先都定下法线方向,在已知光源位置时就能够表现出各自不同的背光和向光的明暗感觉,这样不必进行几何运算就可以简单地实现小范围的立体效果。NSR同加快了一倍速度(2500万三角形/秒)的第2代T&L引擎配合,能够表现出从宏观到微观的几乎各种3D效果,这就是为什么nVidia特别强调NSR的原因。因为有了每周期8纹理的渲染效率,使用0.18微米工艺制造的GeForce2 GTS既减少了能耗、又提高了速度,能工作在200MHz的主频,因此渲染速度达到了划时代的16亿图素/秒,比GeForce 256的4.8亿图素/秒高了两倍左右。
  HDVP(高清晰度视频处理器)是nVidia强调的另一个重点,通过不断提高的视频质量,nVidia希望在这个相对的弱项上也能胜过对手。本来3D纹理压缩VTC应该是GeForce2 GTS的另一项划时代的进步,但nVidia至今未提到,这要么是因为显示内存容量仍不够存放3D纹理、推迟到NV20再使用VTC,要么是VTC还没有工作正常、必须等到开发全部完成后才公开(类似GeForce 256上的FSAA)。GeForce2 GTS还有很多新功能:FSAA(全景反锯齿)、TMDS数字平板显示器接口、支持立方环境贴图和各种凹凸贴图、支持纹理的顶点混合、支持最多128MB的DDR SDRAM显示内存等,因为10亿图素级的渲染对带宽的需求极大,因此GeForce2 GTS只使用DDR显存,显存速度现在为166MHz、提供5.2GB/秒带宽,今后将提高到200 MHz以达到6.4GB/秒的带宽。
  GeForce2 GTS刚一推出就获得了广泛的支持,包括戴尔、Gateway、Micronp、康柏、惠普等5家主要的PC厂商和华硕、创新、艾尔莎、Guillemot和丽台等著名的显示卡厂商。GeForce2 GTS显示卡应该在公布后几个星期内上市,现在已经有样品进入国内。基于GeForce2 GTS的显示卡价格可不便宜:32MB显存的版本就达到350美元以上,比较接近GeForce 256+64MB DDR的价格,64MB版本450美元,128MB的是替代Quadro的专业绘图卡,价格更是高达1000美元!
#1  3D市场态势
  nVidia公司在3D市场中的战略很类似于Intel,半年一次的快速升级,让竞争对手和消费者都“疲于奔命”,以保持自己的优势地位;产品一经宣布就已做好了上市准备,让对手没有反击的时间,也减少了用户的等待。nVidia的产品从低端的Vanta系列、中档的TNT2系列到高端的GeForce系列,以及专业版的Quadro系列,还有主板芯片组Aladdin TNT2和尚未正式发布的移动版NV11,在OEM整机市场和板卡零售市场都受到了广泛的欢迎。另外,nVidia是少数几家没有板卡厂的显示芯片厂商之一,看来nVidia并不担心自己的产品在市场上“自相残杀”,因为这样能够加强普通OEM厂家和板卡生产厂的友好协作关系。
  ATI类似于去年的S3,在技术上跟上了nVidia,并且也在nVidia之前发布新产品以赢得名义上的领先。ATI是苹果机显示体系中的老大,在OEM和便携机市场上也拥有根深蒂固的实力,4个实验室加上新并购的ArtX同时开发新产品的潜力,使ATI成为当今唯一能同nVidia一较高下的主流显示芯片厂家。Radeon 256是目前GeForce2 GTS的唯一对手,但由于ATI推出新产品的速度还不够快,Radeon 256又是新体系结构的产品,难免问题较多、得到的支持较少,因此ATI想胜过nVidia还不是一朝一夕的事,真正超越GeForce2 GTS的产品恐怕只能是结构超级复杂的NV20。
  S3本来在技术上紧跟nVidia,但由于采取杠杆经营(高负债模式),收购行为过多,又没有拿出足够的新产品,因此不久前将显示芯片部门几乎全部卖给了VIA(威盛),价格低到同ATI并购ArtX差不多。尽管VIA成为拥有CPU、芯片组、显示芯片的全能开发、生产厂商,但将S3的芯片整合到低价战略中尚需时日,而Savage系列至今尚未有正式的T&L驱动程序。所以Savage系列能否按时推出下一代的Savage 2000和ProjectX,以及开发出新的驱动程序尚有疑问,估计等到VIA有能力挑战nVidia至少要到下半年了。
  3dfx的经济状况不佳,新的VSA-100芯片使用较老的0.25微米工艺,没有T&L功能,因此只能采用多片并行的架构,在填充率和几种新功能上同GeForce较劲,3dfx要打翻身仗还得等下一代的Rampage甚至Legend,也不知购并GigaPixel得到的技术何时才能被全部消化。一直传闻Matrox在开发T&L技术,但是同Radeon 256和GeForce2 GTS几乎同时公开的G450芯片仅仅是G400的0.18微米缩小版,尽管发热减少、速度提高,但那两条纹理流水线是无法同两代之后的产品比赛性能的,因此Matrox着重强调G450的商业和多媒体用途,可惜光有图形质量是不够的(对手也在逐步赶上来),Matrox的未来要看G800未来的成就了。Videologic的PowerVR 3系列集成T&L功能,但从去年年底到现在也没有新消息,Videologic新产品推出的慢速度又一次成了大问题。
  Bitboys的Glaze3D也再次延期了,这次是由于从0.21微米转移到0.17微米工艺,因此推迟到第3季度出货,另外Bitboys正在为4片并行的Glaze3D 4800芯片组开发名为Thor的T&L引擎——Bitboys总是用各种新消息来“敷衍”大家。更难的是那些掉了队的厂家:3Dlabs的新Permedia没有动静;买下3Dlabs的图形芯片专利的Intel也没能开发出什么新的i7xx;属于Micron的Rendition几年没有消息了,被S3买下的Number Nine估计只会做板卡了;廉价芯片厂家Trident一心一意主攻移动市场了,基本停止了主流芯片的开发。总而言之,3D市场已经从混战状态转入了几家巨头之间的对决,谁胜谁负难以预料,不过很清楚的是,谁慢了半拍谁就失去了更多的机会。