Přehled desktopových grafických čipů | Kapitola 22

V dubnu roku 2004 vydala NVIDIA nový hi-endový grafický čip NV40. Jeho příchod byl dlouho očekáván a po "řadě FX" znamenalo uvedení tohoto technologicky velice pokrokového čipu pro firmu NVIDIA návrat na výsluní v oblasti grafických akcelerátorů.

Grafický čip NV40

Čip byl vyráběn 130nm výrobním procesem a obsahoval úctyhodných 222 miliónů tranzistorů. Podporoval AGP 8x grafické rozhraní a rychlé GDDR3 grafické paměti komunikující přes 256bitovou paměťovou sběrnici. Nesl celkem 6 vertex a 16 pixel pipeline a hlavně značně vylepšený engine CineFX 3.0, který již neměl problémy předchozích verzí v čipech NV3X.

NV40 navíc jako první přinesl podporu DirectX 9.0c spolu se Shader Modelem 3.0, díky čemuž měl v operacích se shadery před konkurenčními Radeony dostatečný náskok. Z dalších vylepšení můžeme jmenovat mimo jiné přepracované funkce pro celoobrazovkový FSAA, dále upravené technologie IntelliSample ve verzi 3.0 nebo UltraShadow II a samozřejmě i podporu zobrazení na více monitorech nView.

Rovněž multimediální výbava čipu doznala výrazných změn. Nově NV40 obsahoval integrovaný VideoProcesor (VP), což byla do té doby výsada pouze konkurenčních grafických čipů ATI. Tento VideoProcesor podporoval enkódování a dekódování MPEG videa včetně DivX, akceleraci dekódování WMV9, dále obsahoval TV enkodér a rovněž výstup pro HDTV. Souhrnně se tyto technologie nazývají PureVideo.

Na druhou stranu s sebou čip díky své velikosti přinesl opravdu vysoké požadavky na napájení a zejména varianty pro AGP rozhraní se často neobešly dokonce bez dvou napájecích konektorů. To samozřejmě znamenalo i vyšší nároky na chlazení a dvouslotová řešení se tak stala více méně standardem.

Na čipu NV40 byl postaven hi-endový model GeForce 6800 Ultra, který byl taktován na 400 MHz pro čip a 550 MHz pro osazené GDDR3 grafické paměti. Zároveň s ním byl uveden i slabší GeForce 6800. Ten dosahoval frekvence 325 MHz a nesl pouze DDR grafické paměti taktované na 350 MHz. Navíc byl model "osekán" o 1 vertex a 4 pixel pipeline.

GeForce 6800 Ultra

Hned v květnu 2004 byl jako reakce na vydání konkurenčního R420 uveden rychleji taktovaný model GeForce 6800 Ultra Extreme s frekvencí čipu 450 MHz a nabídku vyššího mainstreamu rozšířil model GeForce 6800 GT, který dosahoval frekvencí 350 MHz pro čip a využíval již, na rozdíl od modelu GF 6800, plnohodnotných 6 vertex a 16 pixel pipeline a rovněž rychlé GDDR3 grafické paměti taktované na 500 MHz.

V průběhu let 2004 a 2005 byly ještě na čipu NV40 postaveny slabší modely GeForce 6800 XT a GeForce 6800 LE, které nesly pouze 4 vertex a 8 pixel pipeline a DDR grafické paměti.

Všechny nižší modely řady 6800, které neměly aktivní plný počet pipelines, byly velice populární právě díky možnosti jejich odemčení. NVIDIA totiž problémy s výtěžností při výrobě čipu NV40 řešila tak, že část čipu vypnula a prodala ho jako nižší model. U těch pak bylo většinou možné pomocí přeflashování BIOSu uzamčené pipelines odemknout a pokud nebyly poškozené, tak i normálně využívat. Později se objevil ještě mocnější nástroj v podobě freewarové aplikace RivaTuner a díky tomu, že všechny modely řady 6800 nesly plnohodnotnou 256bitovou paměťovou sběrnici, bylo tak v případě úspěšného odemčení pipelines a následného přetaktovaní možné získat v podstatě nejsilnější model za nesrovnatelně nižší cenu.

Grafický čip NV45

Koncem června 2004 uvedla NVIDIA do hi-endu nový čip NV45. Jednalo se o NV40 upravený pomocí HSI můstku pro PCI-Express grafické rozhraní. Na jeho základě tak byly uvedeny PCI-Express varianty modelů GeForce 6800 GT a GeForce 6800 Ultra, které byly konfigurací čipu a dosahovanými frekvencemi naprosto shodné se svými AGP předchůdci.

Později byl na tomto čipu uveden ještě níže taktovaný model GeForce 6800 GTO, který nesl pouze 5 vertex a 12 pixel pipeline a využíván byl hlavně pro OEM trh.

V srpnu 2004 byl vydán čip NV43, který tak do mainstreamu a low-endu přinesl podporu DirectX 9.0c. Čip byl prvním nativním PCI-Express čipem NVIDIE a vyráběn byl již pokročilejším 110nm výrobním procesem u firmy TSMC. Skládal se ze 146 miliónů tranzistorů a obsahoval 3 vertex a 8 pixel pipeline, tedy rovnou polovinu hi-endových čipů. Technologicky vycházel z NV40 a zůstaly tak u něj zachovány CineFX 3.0 engine a všechny funkce optimalizující antialiasing a anizotropní filtrování.

Na rozdíl od hi-endu ale nesl pouze poloviční 128bitovou paměťovou sběrnici, což však v mainstreamu nebyla taková překážka a modely postavené na tomto čipu byly poměrně úspěšné.

Rychlejším z těchto modelů byl GeForce 6600 GT, který jako nejvyšší zástupce mainstreamu dosahoval frekvencí 500 MHz shodně pro čip i pro rychlé GDDR3 grafické paměti.

GeForce 6600 GT

Zároveň s ním byl uveden i níže taktovaný model GeForce 6600, který dosahoval frekvencí 300 MHz pro čip a navíc využíval pouze DDR grafické paměti taktované na 275 MHz. Naopak mu zůstal zachován počet vertex a pixel pipeline a rovněž šířka paměťové sběrnice.

Oba tyto modely byly k dispozici i ve variantách pro starší AGP grafické rozhraní. Tato podpora byla řešena tradičně za pomoci HSI můstku. Model GeForce 6600 byl navíc koncem roku 2005 vydán ještě s vyššími takty a nesl již DDR2 grafické paměti.

GeForce 6200 pro AGP s použitím HSI můstku

Low-end pak obsadil model GeForce 6200 postavený rovněž na čipu NV34, který dosahoval frekvencí 300 MHz a využíval výhradně DDR grafické paměti. Zároveň u něj byl snížen počet pixel pipelines na polovinu. Tento model byl rovněž k dispozici ve variantách pro AGP a PCI grafická rozhraní.

Později byl uveden ještě slabší model GeForce 6600 LE, který také nesl pouze 4 pixel pipeline a DDR grafické paměti.

GeForce 6200 LE

Rovněž u těchto nižších modelů založených na čipu NV43 bylo možno při troše štěstí odemknout zbylé 4 pixel pipeline a získat výkon na úrovni dražších modelů 6600, i když díky vypnutým kompresním algoritmům v čipu modely 6200 nezvládaly tak dobře FSAA a vysoká rozlišení.

V listopadu 2004 byl uveden mainstreamový čip NV41, což byl v podstatě NV40 s nativní podporou PCI-Express grafického rozhraní. Čip obsahoval 6 vertex a na rozdíl od NV40 pouze 12 pixel pipeline. Také proto byl složen z menšího počtu tranzistorů, konkrétně 190 miliónů.

Grafický čip NV41

Na tomto čipu byly uvedeny modely GeForce 6800, GeForce 6800 XT a GeForce 6800 LE, které byly shodné s předchozími verzemi pro AGP grafické rozhraní. Dosahovaly stejných taktů, nesly stejný počet vertex a pixel pipeline a rovněž využívaly DDR grafické paměti komunikující přes 256bitovou paměťovou sběrnici.

GeForce 6800

V prosinci roku 2004 uvedla NVIDIA samostatný low-endový čip NV44. Čip byl rovněž vyráběn 110nm výrobním procesem a obsahoval 77 miliónů tranzistorů. Nesl, stejně jako low-endové modely založené na čipu NV43, 3 vertex a 4 pixel pipeline a využíval DDR grafické paměti komunikující přes 64bitovou šířku paměťové sběrnice.

Na tomto čipu byl postaven model GeForce 6200 LE a dále pak všechny verze modelu GeForce 6200 TC. Zkratka TC vyjadřuje technologii TurboCache, obdobu konkurenční HyperMemory. Tyto technologie umožňují grafické kartě rozšířit kapacitu vlastní grafické paměti o určitou část operační paměti počítače (RAM).

Verze modelu GeForce 6200 TC (16-TC, 32-TC, 64-TC a 128-TC) se od sebe lišily pouze velikostí vlastní osazené grafické paměti a byly využívány hlavně v OEM trhu.

GeForce 6200 16-TC

Později byl na tomto čipu uveden model GeForce 6500, který byl sice taktován na vyšší frekvence, ale disponoval rovněž pouze DDR grafickou pamětí přes 64bitovou paměťovou sběrnici. Jeho číselné označení tak naprosto neodpovídalo výkonu stejně jako v případě již dříve zmíněného modelu FX 5500.

V roce 2006 na tomto čipu vyšel ještě model GeForce 7100 GS coby nejslabší zástupce nové řady GeForce 7. Model využíval DDR2 grafické paměti, samozřejmě opět přes 64bitovou paměťovou sběrnici. Zachována zůstala i podpora TurboCache, kdy model nesl vlastních 128MB grafické paměti s možností rozšíření až na 512MB, které jsou ovšem pro low-endový model těchto parametrů naprosto zbytečné.

V listopadu roku 2005 uvedla NVIDIA grafický čip NV42, což byl v podstatě die-shrink čipu NV41 na nový 110nm výrobní proces. Model GeForce 6800 GS tak mohl díky tomu dosahovat frekvencí 400 MHz pro čip a navíc už využíval rychlé GDDR3 grafické paměti taktované na 500 MHz.

GeForce 6800 GS

Multi-GPU: SLI (Scalable Link Interface)

S příchodem řady grafických karet GeForce 6 spatřil světlo světa i systém propojení dvou grafických karet na jedné základní desce (Motherboard) v podání NVIDIE. Tento systém umožňoval oběma kartám podělit se o výpočet zobrazované scény a zajišťoval tak navýšení grafického výkonu a vylepšení obrazových efektů. NVIDIA systém nazvala SLI a řešila jej fyzickým propojením obou grafických karet pomocí interního SLI můstku. Konkurenční multi-GPU řešení firmy ATI se nazývá CrossFire.

Myšlenku a princip SLI převzala NVIDIA od firmy 3dfx, kterou při jejím krachu odkoupila, a která se systémem multi-GPU řešení zabývala již dlouho předtím (v jejím případě šlo rovněž o SLI, konkrétně o Scan-Line Interleaving).

Pro fungující SLI řešení bylo nutné splnit několik předpokladů. Předně to musela být odpovídající základní deska s vhodným čipsetem NVIDIA nForce obsahujícím dva PCI-Express x16 sloty.

Poznámka: Na jiných čipsetech konkurenčních výrobců (Intel, AMD atd.) nebylo možné SLI se dvěma grafickými kartami GeForce zprovoznit.

Dále bylo samozřejmě nutné vlastnictví dvou modelů grafických karet podporujících SLI, které ovšem musely být naprosto shodné, se stejným BIOSem a od stejného výrobce. Jediným rozdílem tak mohly být dosahované frekvence obou karet, kdy celý systém pak ve výsledku běžel na těch nižších taktech. Poslední součástí tohoto systému byl pak samozřejmě propojovací SLI můstek.

Dvojice grafických karet GeForce 6600 GT v zapojení SLI

Celé multi-GPU řešení pak bylo výrazně náročnější na dokonalé napájení a zcela zásadním faktorem úspěšného provozu byly rovněž ovladače Forceware, které fungovaly na základě profilů pro jednotlivé hry a určovaly, jakým způsobem a zda vůbec budou oba modely spolupracovat na vykreslení výsledné scény.

U DDR/2 a GDDR3 pamětí je jejich skutečná frekvence poloviční oproti té v tabulce.