Nowy GeForce 'Siedem'

Zgodnie z wcześniejszymi zapowiedziami, 22 czerwca nVidia oficjalnie zaprezentowała swoją najnowszą kartę graficzną Geforce 7800 GTX. Nowy chip graficzny jest wykonany w technologii 110 nanometrów i składa się z 300 milionów tranzystorów - NV40 w GeForce 6800 ma 220 milionów tranzystorów, a dla porównania taki dwurdzeniowy Pentium D 820 Intela 'jedynie' 230 mln. Oznacza to, że jest to największy GPU jaki kiedykolwiek wyprodukowano na potrzeby grafiki.

Rdzeń premierowej karty 7800 GTX taktowany jest częstotliwością 430 MHz, a 256MB pamięci GDRR3-256bit @ 600 MHz (efektywne 1200 MHz).

Nowy GPU nVidii ma 8 jednostek Vertex Shader i 24 potoki pixeli. Prawdopodobnie chip jest niczym więcej jak NV40 z większą liczbą potoków i dwoma dodatkowymi Vertex Shaderami.

Wydajność wypełniania tego potwora (przy 24 potokach i zegarze 430) to ~10.3 miliardów pikseli/sekundę. Maksymalny pobór prądu oscyluje pomiędzy 100~110W. Karty mają być dostępne także w wersjach Geforce 7800 Ultra, oraz łączone w SLI.

GeForce 6 była na tyle udaną serią (jeśli nie liczyć początkowych problemów ze zintegrowanym videoprocesorem), że nVidia tak na dobrą sprawę niewiele miała do poprawiania w nowym GPU. Jedynym problemem był zbyt duży pobór mocy i wydzielanie ciepła w najmocniejszych kartach GeForce 6800 Ultra. Wyprodukowanie chipa w technologii 110 nanometrów pozwoliło nVidii stworzyć super wydajną serię przy zachowaniu rozsądnego poboru prądu i temperaturze, która nie wymaga bardzo wydajnego i głośnego chłodzenia.

Trudno oprzeć się wnioskom, że nVidia już po raz drugi z rzędu wyprzedziła swojego konkurenta, firmę ATi, w wyścigu technologicznym. W kwietniu zeszłego roku prezentując nowoczesny GPU NV40 w pełni zgodny z DirectX 9c, a dziś po raz kolejny, wypuszczając jeszcze wydajniejszą wersje świetnego już procesora graficznego.

Luna - nowa' maskotka' serii GeForce7 ma wyraźnie azjatyckie rysy ;)

Zasadniczy 'kruczek' w nowej specyfikacji G70 to rozróżnienie pomiędzy 'potokami pixeli' a 'potokami renderującymi piksele'. Tych pierwszych GPU ma aż 24, natomiast rzeczywistych potoków renderujących" jest 16, czyli tyle samo co w serii GeForce 6800. Jakie będzie to miało odzwierciedlenie w wydajności, przekonamy się wkrótce na wynikach benchmarków.

Architektura GPU GeForce 7:

8 jednostek Vertex Shader

24 potoki Pixel Shader

16 potoków ROP renderujących piksele

Szczegółowa specyfikacja GPU:

• 302 miliony tranzystorów, technologia wykonania 0.11 microna
• 24-potokowa, superskalarna architektura z 8 jednostkami vertex

• silnik graficzny CineFX 4.0:
  * 128-bitowa zmiennoprzecinkowa prezycja kolorów (rendering w 32-bitowej, 64-bitowej i 128-bitowej palecie koloru)
  * pełna obsługa DirectX 9.0c (rozszerzona obsługa Pixel Shaderów)
  * pełna obsługa OpenGL 2.0
  
  programowalny Vertex Shader 3.0
  * Displacement Mapping, Geometry instancing, Vertex texture fetch (do 4 tekstur)
  * nieskończona długość programów vertexowych

Szczegółowa charakterystyka jednego potoku Vertex Shader

• programowalny Pixel Shader 3.0
  * 24 potoki Pixel Shader, 16 potoków renderujących piksele
  * dwie jednostki cieniujące na potok
  * 4 operacje FP na jedną jednostkę cieniującą, czyli łącznie 8 operacji na pixelu w jednym potoku.
  (dla porównania w geForce 6 tylko pierwsza jednostka cieniująca może wykonywać dwa typy instrukcji - operacje arytmetyczne i operacje odczytu tekstur - druga już tylko jeden typ instrukcji - operacje arytmetyczne).
  * 192 operacje PixelShader w jednym cyklu zegara,
  * nieskończona długość programów pixelowych
  * 16 i 32 bitowa zmiennoprzecinkowa precyzja
  * obsługa tekstur w formacie sRGB
  * obsługa kompresji tekstur DirectX i S3TC

Szczegółowa charakterystyka jednego potoku Pixel Shader (kliknij aby powiększyć)

- Szczegółowa charakterystyka jednego potoku ROP renderującego pixele

Intellisample 3.0

- 2, 4, 8 i 16-krotne pełnoekranowe wygładzanie krawędzi (FSAA) metodą 'obracanej siatki'

- 2, 4, 8, i 16-krotne filtrowanie anizotropowe

- algorytmy kompresji HCT (High-resolution compression),

- bezstratne algorytmy kompresji koloru, tekstur i bufora Z, oraz szybkiego czyszczenia bufora Z,

- nowe techniki wygładzania krawędzi : Transparent Super-sampling" i "Transparent Multi-sampling"

- obsługa kompresji "map normalnych" - zgodność z techniką kompresji 3Dc

UltraShadow II

- algorytmy wspomagania obliczeń związanych z wyświetlaniem cieni - lepsza wydajność w grach wykorzystujących cienie w czasie rzeczywistym.

• zintegrowany podwójny (10-bitowy) RAMDAC 400 MHz, umożliwiający wyświetlanie obrazu w rozdzielczości do 2048x1536 przy odwieżaniu 85Hz;
• zintegrowany 165 MHzowy TMDS transmitter (DVI 1.0 / HDMI i HDCP)
• zintegrowany videoprocesor
  * do sprzętowego dekodowania MPEG,
  * sprzętowa akceleracja WMV9,
  * skalowanie i filtrowanie sygnału video - NTSC/PAL do rozdzielczości 1024x768,
  * dekoder DVD/HDTV > MPEG2 do rozdzielczości 1920x1080i;
  - * sprzętowa komepnsacja ruchu (Motion Compensation), iDCT, DCT i konwersja koloru
• NVIDIA Digital Vibrance Control 3.0 (DVC)

Do naszej redakcji na testy trafił inżynieryjny model karty wyprodukowany przez nVidię. GPU taktowany częstotliwością 430 MHz i 256MB pamięci GDDR3 @ 600 MHz.

Tak jak modele z serii GeForce6, również i ta karta wyposażona jest w złącze SLI, umożliwiające spięcie dwóch urządzeń na płycie wyposażonej w dwa gniazda PCIE-Express x16. Wydajność takiego zestawu jest porażająca - 2 x 24 potoki, czyli ponad ~20 miliardów pikseli/sekundę.

W serii GeForce 7 zastosowano też funkcje dwustopniowego taktowania GPU - to cecha która zawsze podobała nam się w kartach nVidii, począwszy od GeForce FX. W trybie 2D karta pracuje z obniżonym zegarem @ 275 MHz, wydziela dzięki temu mniej ciepła, a cooler pracuje bardzo cicho na najniższych obrotach. Po uruchomieniu aplikacji 3D częstotliwość zostaje automatycznie zwiększona do 430MHz.

G70 wyposażony jest w diodę termiczną zapobiegającą jego przegrzaniu. Gdy temperatura procesora przekroczy wartość krytyczną - 115°C - na ekranie monitora pojawi się stosowny komunikat, a częstotliwość taktowania GPU zostanie obniżona do czasu, aż jego temperatura spadnie.

Podczas testów nie mieliśmy żadnych problemów z przegrzewaniem się karty. Podczas uruchomionych benchmarków kilka razy sprawdzaliśmy temperaturę termometrem na podczerwień - ani razu nie było odczytów przekraczających 60°C. Fabryczny cooler można uznać za cichy, aczkolwiek póki co o niczym to nie świadczy. Docelowo chcielibyśmy przetestować produkty które pojawią się na półkach sklepowych.

Jeśli chodzi o zasilanie kart, w dokumentacji nVidii wyczytaliśmy, że pojedynczej karty 7800 GTX wystarczy zasilacz o mocy 350W z 22 amperami przy napięciu 12V.

Do konfiguracji DUAL SLI GeForce 7800 GTX potrzebny nam będzie zasilacz o mocy 500W i 30 amperach na napięciu 12V.

Jako że kartę mamy zaledwie od kilkunastu godzin, przed dalszym omówieniem nowych technologii - m.in. najbardziej interesujące naszym zdaniem "przeźroczyste wygładzanie krawędzi" - podzielimy się wynikami wydajności G70.

W 3D Marku 2005, wykorzystującym kod Vertex i Pixel Shader 3.0, nowa karta uzyskuje do 38% lepsze wyniki niż GeForce 6800 Ultra. Trzeba przyznać że to imponujący rezultat.

Starszy już 3D Mark 2003 korzysta jedynie z kodu VS i PS 2.0, więc wzrost wydajności 'siódemki' w stosunku do 6800 Ultra płynie przede wszystkim z większej liczby jednostek Vertex Shader (8) i potoków Pixel Shader (24). Wydajność jest tu wyższa już tylko o około 25%.

W Doom3 osiągi 7800GTX są o około 30% lepsze od 6800 Ultra.

I na zakończenie najlepszy powód, dla którego warto będzie kupić 7800 GTX. Battlefield 2 z włączonym maksymalnym filtrowaniem anizotropowym x16 i wygładzaniem krawędzi FSAA x4.

A teraz czas na spotkanie trzech najmocniejszych obecnie kart graficznych - nie licząc kombinacji SLI - w najbardziej reprezentatywnym benchmarku dla kart z nowoczesnym silnikiem graficznym - 3D Marku 2005.

Porównując liczbę FPS w sekwencjach GameTest, nowy GeForce 7800 GTX jest o około 25% szybszy od swoich poprzedników.

Na pierwszy plan wysuwa się niezwykła wydajność PixelShadera - o 70% wyższa od 6800 Ultra i ponad 90% od Radeona X850XT. Nic jednak dziwnego, 24 potoki PS robią swoje, a dodatkowo rdzeń Radeona technologicznie pozostaje trochę w tyle.

Dla odmiany zaskakuje nas stosunkowo niska wydajność 8 jednostek Vertex Shadera. Radeon X850XT mimo 6 jednostek uzyskuje tu nieco lepsze wyniki.

Wynik 10,000 MTexeli/s w testach MultiTeksturingu potwierdza ogromną moc wypełniania nowego G70 - 24 potoki x 430 MHz = 10.3 miliardów pikseli/sekundę

Kolejny masywny test, przy włączonym wygładzaniu krawędzi AA x4 i maksymalnym filtrowaniu anizotropowym x16. Tu jak widać różnica pomiędzy 6800 Ultra spada już do około 15%. Możemy tylko domyślać się, że ma to coś wspólnego z liczbą potoków renderujących, których w G70 jest przecież tyle samo co w NV40.

Sprawdziliśmy też jak G70 skaluje się z mocą CPU. Wbrew obiegowym opiniom i plotkom, dla nowego GeForce'a 7800 szybkość procesora jak widać nie ma wielkiego wpływu.

Jedną z nowych funkcji G70, która szczególnie zwróciła naszą uwagę jest "Przeźroczyste wygładzanie krawędzi AA". Tak do końca naprawdę nie wiadomo, czy jest to technologia dostępna tylko dla GeForce7 - realizowana sprzętowo - czy tylko nowa technika/algorytmy filtrowania tekstur, które można by również wykorzystać w GeForce 6. Niemniej jednak jej działanie jest wyśmienite ... no może z małymi wyjątkami, bo wszystko wskazuje, że cierpi ona jeszcze na chorobę wieku dziecięcego.

W zaawansowanych ustawieniach sterownika możemy wybrać dwa typy tej techniki: próbkowanie wielokrotne i próbkowanie super. Efekty działania 'wielokrotnego' są raczej niezauważalne. Próbkowanie super daje rewelacyjne efekty ... pod warunkiem, że nVidia dopracuje tę technikę.

Kto grał chociażby w HalfLife2, zapewne doskonale pamięta ogrodzenia z drucianej siatki i całą masę przeróżnych różnych rusztowań, na które niestety nie działało wygładzanie krawędzi AA. Efekt był mniej więcej taki:

Włączone wygładzanie AAx4 i Anizo x16

słupki, druty itp (czyli wektory) są ładnie wygładzone, ale siatka, która jest przeźroczystą teksturą wygląda koszmarnie. - (kliknij aby podejrzeć pełny ekran)

Różnicy w jakości obrazu przy włączonym 'próbkowaniu wielokrotnym' nie było żadnej. Obraz wyglądał dokładnie tak samo jak powyżej. Efekty dało dopiero włączenie 'próbkowania super'. Naszym zdaniem jest to strzał w dziesiątkę !

Włączone wygładzanie AAx4 i Anizo x16 + przeźroczyste próbkowanie super - (kliknij aby podejrzeć pełny ekran)

Strata wydajności po włączeniu tej techniki jest nieznaczna, rzędu 5-10%. Przy ponad 60 fps, które uzyskaliśmy na GeForce7800 GTX w HL2 w rozdzielczości 1600x1200, z włączonym AAx4 i Anizo x16, utrata 5% praktycznie nie miała dla nas znaczenia.

Niestety, jak zaznaczyliśmy na początku korzystając z przeźroczystego'próbkowania super' można natknąć się na wiele błędów w grafice. Oto przykładowe:

Wszystkie przeźroczyste tekstury barierek i kratownic zostały pozbawione 'koloru'

- i tu również nie trudno się domyślić, które elementy/tekstury zostały 'zepsute' przez 'próbkowanie super'