Historie společností vyrábějících 3D čipy - díl IV.: nVidia
autor: Souček Jiří , publikováno 19.9.2005
 Historie společností vyrábějících 3D čipy - díl IV.: nVidia

Dnešní díl našeho seriálu bude kompletně věnovaný společnosti nVidia a jejímu více než desetiletému působení na trhu s grafikou. Dozvíte se mimo jiné v čem je GeForce FX lepší než GeForce 6, jaká strategie byla klíčem k dobytí grafického trhu, nebo proč došlo k tak úzké spolupráci s Microsoftem koncem devadesátých let...


Když se na jaře roku 2002 začaly objevovat zvěsti o příchozích projektech od Matroxu, ATi, SiS, S3, PowerVR a nVidie, působilo to skoro dojmem, že se na trh vrátí situace z konce devadesátých let, kdy si zákazník mohl vybírat. První přišel SiS Xabre a Matrox Parhelia, ale po shlédnutí testech následovalo mírné zklamání. Hrubý výkon Xabre nebyl špatný, ale díky pomalému pixel shaderu byl spíše než konkurencí pro GeForce 3 protihráčem GeForce 4MX. Parhelia na tom byla mnohem lépe, ale její cena tomu odpovídala. Výkonnostně se novinka Matroxu nacházela v rozmezí GeForce 3 Ti200 až GeForce 4 Ti4200 (výkon nebyl příliš vyrovnaný. Proč nebyla Parhelia takový trhák jak se čekalo, proberu snad někdy příště). S3 a PowerVR se do té doby neprojevily.

Když došlo na ATi, způsobilo to v grafickém průmyslu šok. Ne snad, že by byl Radeon 9700 výrazně výkonnější, než GF4 Ti4600, ale nabízel plnou podporu DX9/SM2.0 (jak se ukázalo později, i poměrně rychlou) a také velmi kvalitní FSAA s nízkým dopadem na výkon. Čekalo se, jak odpoví nVidia.

nVidia na tom ale nebyla nijak růžově. Situace se odvíjela už od vývoje GeForce 3. V té době totiž došlo i na přípravy čipu NV2a pro herní konzoli Xbox (NV2a není tak podobný NV20/GF3, jak si mnozí myslí, obsahuje výrazně vyšší množství ALUs a výpočetním výkonem převyšuje GF4Ti). Později došlo ještě na NV17 (GF4MX) a NV25 (GF4Ti) a na novou generaci zkrátka nebyli lidi.

 Historie společností vyrábějících 3D čipy - díl IV.: nVidia

Přípravy NV30 tak rozjelo jen malé množství inženýrů a aby alespoň nějakým způsobem dokázali zkrátit dobu vývoje, rozhodli se sáhnout do archivu a použít něco z technologií 3Dfx, konkrétně z projektu Rampage. Téměř nezměněné bylo převzato (paradoxně) 2D jádro a ohledně ostatních částí čipu šlo spíše o koncept architektury, než převzetí čipu jako takového. Ať mohl být koncept Rampage sebelepší a sebe-flexibilnější, šlo stále o návrh DX8 čipu. Zůstaly tak 4 pixel pipelines se schopností flexibilních změn poměru pipelines/TMUs (např. 4x1 - 2x2x - 1x4) a 128bit paměťový řadič. Ostatní prvky byly nové. Každá pipeline dostala do vínku dvě texturovací jednotky a potřebnou PS2.0 logiku (PS1.x operace byly ponechány na fixed-function pipeline). Tyto ALUs byly ale značně problematické. Jejich nízká stabilita a časté restarty vedly k nízkému výkonu při použití SM2.0.

Pokud bychom se dostali dále, narazíme na ROPs (raster outputs jednotky). Ty opět nebyly převzaté z projektu 3Dfx, což mělo výhodu i nevýhodu zároveň. Výhoda spočívala v jejich schopnosti dvojnásobku Z/Stencil operací v taktu, než bylo dosud používané (implementováno především kvůli hře Doom III, který intenzivně používá stencil shadows). Nevýhodou byla kvalita FSAA, která se v podstatě nelišila od GeForce 3 a 4 (multisampling s fixed grid 2x2). V souvislosti se 128bit sběrnicí to znamenalo výrazně vyšší propad ve výkonu a nižší kvalitu, než mohla nabídnout konkurence (ATi a Matrox).

 Historie společností vyrábějících 3D čipy - díl IV.: nVidia
nVidia GeForce FX 5800Ultra

Aby mohla být karta konkurenceschopná, bylo třeba kompenzovat úzkou paměťovou sběrnici vysokými frekvencemi pamětí a jádra. To mělo za následek použití extrémně drahých a nedostupných GDDR II modulů v kombinaci se 130nm výrobním procesem, který nebyl natolik technologicky zvládnutý, aby mohl s rozumnou výtěžností nabídnout 500MHz čipy (tedy prakticky hranici použitelnosti tohoto výrobního procesu bez aplikace low-k dielektrika). Původní nápad rozdělit jádro na rasterizér a geometrickou jednotku a vyrábět je odděleně (vyšší výtěžnost, lepší chlazení) byl nakonec zavrhnut a použil se tradiční koncept (vše v jednom čipu). Ultra-rychlé paměti vedly k neskutečně vysoké prodejní ceně, nízká výtěžnost použité výrobní technologie v kombinaci s neskutečně vysokými žádanými takty způsobily zhruba půlroční odklad. Vše završil systém chlazení Flow FX, který svojí hlučností a problémy odradil většinu zbývajících zájemců.

Příchod na trh se nakonec více-méně nekonal, 500MHz modely "Ultra" se daly celosvětově počítat na několik tisíc kusů (uvádělo se 20 000 jader pro Ultru, 80 000 jader pro klasickou verzi, celkem tedy 100 000 kusů, ale za tato čísla se nemohu nijak zaručit). Mnoho obchodů rušilo předobjednávky.

 Historie společností vyrábějících 3D čipy - díl IV.: nVidia
Abit GeForce FX 5600 Ultra
- zdroj: http://www.ixbt.com/ -

Verze v nižším cenovém segmentu (NV34/FX5200 a NV31/FX5600) na tom s výkonem nebyly o mnoho lépe, ale výtěžnost výroby pomalejších jader byla poměrně dobrá a stejně tak pomalejší paměti zaručily odpovídající cenu karet. Kvůli výkonu však neměli majitelé DX8 kompatibilních akcelerátorů (GF3/4, R8500) důvod k upgradu a obzvlášť prodeje FX5600 nebyly nijak závratné.

Architektura NV31 a NV34 byla téměř stejná jako u NV30. Oba čipy obsahovaly 4 pixel pipelines (s jednu texturovací jednotkou na každé) + 4 ROPs jednotky, ale do povědomí se vepsaly jako čipy se dvěma pipelines. Důvod je prostý. V konfiguraci 4x1 dokázal čip fungovat pouze při těch operacích, na jejichž provedení stačil jeden průchod. A to není případ shaderů. V případě jejich použití došlo na konfiguraci 2x2 (dvě pipelines každá se dvěmi TMU), případně až 1x4, což mělo za následek velmi nízkou efektivitu. Jak jsem již zmiňoval, tyto prvky pocházely z čipu, který nebyl navržen s ohledem na SM2.0, ale SM1.0 a měl původně sloužit jako konkurence pro GeForce 3. Ještě jedna zajímavá informace se týká NV31 (FX5600) - ta obsahuje obdobné VS FP-array jako NV30, ale to z části nefunguje (uvádí se chyba v návrhu) a chová se jako jedna vertex pipeline.

 Historie společností vyrábějících 3D čipy - díl IV.: nVidia
Albatron GeForce FX 5900
- zdroj: http://www.ixbt.com/ -

Když už bylo jasné, jak vše dopadne a byl k dispozici zbytek týmu, došlo na rychlé přepracování NV30 a vznik NV35 (FX5900). Pozornost se soustředila na dvě největší brzdy - PS 2.0 jednotky: hlavní FP32 ALU byla ponechána a obě FX12 mini-ALUs byly vyměněny za FP32-ALUs podporující nově i FP16 MAD. To sice zvýšilo výkon v určitých (FP) operacích téměř na dvojnásobek, ale stabilita vyřešena nebyla. Paměťový řadič byl rozšířen na 256-bitový, což značně pomohlo výkonu při vyšších rozlišeních. Pro mainstream byla vydána FX5700 (NV36), která měla vyřešeny všechny problémy FX5600 a obdobně přepracované shadery, jako FX5900 (NV35). FX5700 byla asi uživatelsky nejlépe přijatou kartou z celé série FX a společně s FX5900 a FX5950 dokázala zachránit situaci do příchodu další generace.

 Historie společností vyrábějících 3D čipy - díl IV.: nVidia
Gigabyte GeForce FX 5950Ultra - nejvýkonnější model série FX
- zdroj: http://www.ixbt.com/ -

Z dnešního pohledu mnozí lidé sérii NV3x (GeForce FX) velmi tvrdě odsuzují a často ji označují jako nepoužitelnou a extrémně pomalou kartu. Není to pravda. Celá série FX je velmi rychlá, pokud jí budeme brát jako DX8.1 akcelerátor, v čemž téměř neměla konkurenci. Stejně tak rychlé bylo i její 2D jádro. Nejsvětlejším bodem GeForce FX je kvalitní anizotropní filtrace převzatá z (GF3/4). Její úhlové optimalizace jsou naprosto minimální, takže používá plnou filtraci ve všech úhlech. To má ovšem za následek výraznější výkonnostní propad, který byl v mnoha verzích ovladačů bohužel kompenzován neadekvátním mip-map LOD. Tato "optimalizace" samozřejmě vedla k určitému snížení ostrosti textur, což byla velká škoda (osobně si myslím, že tyto "čachry" s anizotropní filtrací nestojí za sníženou kvalitu, neboť na straně výkonu nebývá nárůst vyšší než 5%, tzn. nepostřehnutelný).

Co se týká DX9 a SM2.0, byla GeForce FX dobrá, ale Radeon 9700 byl prostě lepší. Nikdo nečekal, že by ATi mohla vydat kartu takové výkonnostní a technologické úrovně. Nebýt ATi a R9700, mohla být GeForce FX stejně oblíbená a úspěšná, jako předchozí GeForce, protože by jinou konkurenci neměla. Jak je ale na vývoji NV30 vidět, stačí jedno zaškobrtnutí, dočasný nedostatek sil, podcenění konkurence a firma, která se o několik měsíců dříve nacházela na vrcholu, skončila v situaci, ze které se dostávala jen pomalu a těžko.



 
Komentáře naleznete na konci poslední kapitoly.
452 čtenářů navrhlo autorovi prémii: 221.2Kč Prémie tohoto článku jsou již uzavřené, děkujeme za váš zájem.
Tento web používá k poskytování služeb soubory cookie.