Bittschön
Grafikchip-Preview: GeForce FX von Nvidia
GeForce FX: Nvidias 125-Millionen-Transistor-Chip
Von Daniel Bader und Daniel Wolff
Nvidia hat auf der Comdex in Las Vegas erste Details zum GeForce4-Nachfolger "GeForce FX" vorgestellt. "FX" steht dabei als Kurzform für das englische Wort "effects". Gemeint sind vor allem visuelle 3D-Effekte in Kino-Qualität.
GeForce FX - DirectX-9-Chip mit viel Speed
Kinobilder - High-Precision-Color und Intellisample
Referenzboard - GeForceFX mit DDR-II-Speicher
Überblick - Spezifikationen und mögliche Preise
Fazit: GeForce FX - Gut, aber fast schon zu spät!
Nvidia hat heute auf der Computer-Messe Comdex in Las Vegas die Katze aus dem Sack gelassen: Nicht GeForce5, sondern GeForce FX wird das zukünftige 3D-Flaggschiff von Nvidia heißen. Stolze 125 Millionen Transistoren hält der auf DirectX-9 getrimmte 3D-Chip auf seinem Die (engl. für Chip-Fläche). Das sind summa summarum 20 Millionen mehr elektronische Schalter, als ATI mit seinem Grafikcontroller, dem Radeon 9700 Pro, momentan bietet.
CHIP präsentiert Ihnen im folgenden alle Fakten des neuen Pixelbeschleuniger, plus einem ersten Referenz-Board. Alles natürlich heiß und direkt aus Las Vegas serviert.
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GeForce FX - DirectX-9-Chip mit viel Speed
Der GeForce-FX-Chip ist DirectX-9-kompatibel, AGP-8x-fähig und wird im 0,13-Mikrometer-Prozess hergestellt. Als erster 3D-Chip wird er zusammen mit DDR-II-Speicher von Samsung auf entsprechenden Grafikkarten eingesetzt werden.
GeForceFX: Der DirectX-9-Chip mit Codenamen NV30.
Die extakte Taktrate für den GeForce-FX-Chip bleibt bis jetzt im Dunkeln: In einem Interview mit CHIP gab Andrew Humber, European-PR-Manager von Nvidia, in diesem Zusammenhang zu erkennen, "dass die in 0,15 Mikron gefertigten Chips eine Maximal-Frequenz von etwa 400 Megahertz hätten." Er fügte weiter hinzu, "der GeForce-FX-Chip, (er wird in 0,13 Mikron gefertigt), ist in Taktbereichen von etwa 450 bis 500 MHz anzusiedeln." Zu einer genaueren Angabe wollte oder konnte sich Nvidia zum Zeitpunkt des Verfassen dieses Artikel nicht festlegen.
CineFX - Vertex und Pixel Shader in Version 2.0+
Im Mittelpunkt des GeForce FX stehen seine DirectX-9-Fähigkeiten und dessen CineFX-Shader. So bietet Nvidia seine Beschleunigungs-Einheiten für Geometrie-Berechnungen und Schattier-Effekten in Version 2.0+ an.
Vergleich: DirectX-8 vs. DirectX-9.
Mit dem Namens-Anhängsel "+" schraubt Nvidia die von Microsoft geforderten DirectX-9-Shader-Spezifikationen nochmals ein ganzes Stück höher. So beziffert Nvidia die maximal ausführbaren Instruktionen bei ihren Vertex Shadern auf 65.536, die temporären Register-Buffer, die Programmabläufe erheblich beschleunigen sollen, sind von 12 auf 16 vergrößert worden.
Noch aggressiver prescht Nvidia bei der Implementierung der Pixel Shader vor: Der amerikanische Chip-Spezialist sprcht von über 1.000 ausführbare Instruktionen und verfügbare Konstanten, die für jegliche Art von Schattierungs-Effekten benutzt werden können. Auch hier sind die Register-Speicherplätze von 12 (entsprechend DirectX 9) auf 32 aufgestockt worden.
Flow Control - von Schleifen und Sprüngen
Die DirectX-9-Spezifikation ermöglicht dem Shader Programmabläufe effizient abzuarbeiten. So sind im Programmcode erstmalig Wiederholschleifen und Sprünge erlaubt. Das schafft Übersichtlichkeit und kann den Code erheblich vereinfachen. Vor allem die Sprungmöglichkeit beschleunigt im Vergleich zu DirectX 8, das nur simple Befehlslisten zuließ, den Programmablauf. Ein Beispiel dazu: Ist ersichtlich, dass ab einem Zeitpunkt keine sichtbaren Pixel mehr berechnet werden müssen, kann das Shader-Programm gleich an sein Ende springen - das spart Zeit.
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Grafikchip-Preview: GeForce FX von Nvidia
Kinobilder - High-Precision-Color und Intellisample
Ein weiterer in der GeForce-FX-Engine implementierter Bestandteil der DirectX-9-API ist die Farbraumtiefe von 128 Bit im Floating-Point-Format. Der Standard wird auch in Kino-Produktionen (Beispiele sind Monster AG oder Shrek) eingesetzt.
Elder Scrolls III: Morrowind.
High Precision-Color im Floating Point Format ist fester Bestandteil der CineFX-Engine vom GeForce FX. Das bedeutet, dass sämtliche Vertex und Pixel Shader - sprich die CineFX-Engine - mit einer Farbgenauigkeit von 128 Bit arbeiten. Nvidia lässt dem Entwickler jedoch die Wahl sich auf eine 16-Bit oder 32-Bit-Farbgenauigkeit pro Farbkomponente festzulegen. Bei 16 Bit ergeben sich insgesamt 2^64 darstellbare Farben (jeweils 16 Bit für die R-, G-, B- und Alpha-Komponente), bei einem 128 Bit großen Farbraum verdoppelt sich die Farbgenauigkeit dementsprechend. Das obere Bild, aus dem Spiel Morrowind, veranschaulicht den "Echtheitsgrad" von reflekierendem Wasser.
Intellisample - Jetzt mit 8-fachem Anti-Aliasing
Nvidias GeForce-FX-GPU baut seine Kantenglättungs-Methoden für den Open-GL- und Direct-3D-Bereich weiter aus. Unter Direct-3D gibt's jetzt den 6XS-Modus, was dem 1,5-fachen des bekannten 4XS-Modus entspricht. Dabei ist die Kantenglättung ein Misch-Modus zwischen Multi-Sampling und Super-Sampling. Desweiteren hat Nvidia für beide APIs (Open GL und Direct 3D) ihr bekanntes Supersampling-Verfahren auf einen maximal 8-fachen Wert erhöht. Um die Effizienz weiter zu steigern, stellt der GeForce FX neben einem Z-Kompressionsverfahren (=Tiefeninformation) auch eine verlustfreie 4:1 Farb-Kompression für ihr Anti-Aliasing bereit.
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Grafikchip-Preview: GeForce FX von Nvidia
Referenzboard - GeForceFX mit DDR-II-Speicher
Ein erstes Referenzboard - bestückt mit dem GeForce-FX-Chip und DDR-II-Speicher von Samsung - wurde von Nvidia auf der Comdex in Las Vegas im laufenden Betrieb gezeigt.
Referenz-Board: Mit GeForce-FX und DDR-II-Speicher von Samsung.
Die AGP-8x-Grafikkarte benötigt - wie auch ATIs Radeon-9700- und 9500-Reihe - eine zusätzliche Strominfusion mittels externem Stecker. Der genaue Takt der GeForce-FX-GPU (Graphic Processing Unit) blieb zwar noch geheim, inoffiziell munkelte man jedoch, dass der in 0,13 Mikron gefertigte Chip mit etwa 500 Megahertz lief. Möglich wird ein derartig großer Takt-Sprung gegenüber dem GeForce4 Ti4600, indem der NV30 vollständig mit Kupfer statt Aluminium gefertigt wird. Die einzelnen Transistoren besitzen eine 25 Prozent schnellere Schaltzeit und sind in ihrer Stromaufnahme um 36 Prozent reduziert worden. All das dient der Erhöhung der Taktraten.
DDR-II-Speicher mit über 1 Gigahertz Taktfrequenz
Beim DDR-II-Speicher von Samsung machte bei der Präsentation eine effektive Taktrate von 1 Gigahertz (2 x 500 MHz) die Runde. Durch die dramatisch bessere Zykluszeit des DDR-Speichers der zweiten Generation sind sogar Taktraten von über 1 Gigahertz möglich. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass die Speicherschnittstelle der GeForce-FX-GPU lediglich 128 Bit breit angelegt ist. Demzufolge ergibt sich ein theoretisches Bandbreiten-Limit von 15,6 Gigabyte pro Sekunde (128 Bit = 16 Byte * 1 Ghz dividiert durch 1.024³ Bytes).
Standard-Ausgänge auf der Stirnseite
Auf der Stirnseite der Grafikkarte zeigten sich mit einem VGA-, S-Video- und DVI-I-Ausgang die "üblichen Verdächtigen", um weitere Bildschirm-Geräte an der Grafikkarte andocken zu lassen.
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Im folgenden gibt Ihnen CHIP einen gesamten Überblick über die 2D- und 3D-Features des neuen Nvidia-Chips und nennt mögliche Preise für den deutschen Grafikkarten-Markt.
GeForce FX: Der neue High-End 3D-Chip.
Der Grafikchip:
Grafikchip: GeForce FX (Codename NV30)
Transistoranzahl: 125 Millionen
Gehäuse: Flip Chip BGA
Herstellungsprozess: Kupfer und 0,13 Mikrometer
Taktrate: 500 Megahertz
Schnittstelle: AGP-8x
Speicheranbindung: 128 Bit
Maximale Verarbeitungsgeschwindigkeit: 8 Pixel pro Taktzyklus, 16 Texturen pro Durchgang
Geometrie-Berechnung: Vertex Shader 2.0+
Schattier-Berechnungen: Pixel Shader 2.0+
Vorne und hinten: GeForce-FX-Chip im Flip-Chip-Design.
Die 3D-Features:
API: DirectX-9-kompatibel, Open GL 1.3
Light Speed Memory Architecture III: Für die Bandbreiten-Optimierung (vor allem Z-Koordinaten-Berechnung) zuständig.
Intellisample: maximal 8-faches Anti-Aliasing, dazu unter Direct-3D eine Mischform aus Multi- und Supersampling (6XS-Kantenglättung), 128 TAP Anisotropisches Filtering
High-Precision-Floating-Point-Color: 64 oder 128 Bit Farbgenauigkeit
Frame Buffer Post-Processing Effects: Automatische Gamma-Korrektur in Spielen und Anwendungen, um für das aktuelle Pixel den korrekten Helligkeitswert zu berechnen.
Weitere Besonderheiten: Vertex- und Geometrie Displacement Mapping, Shadow Buffer, Procedural Shading
Die 2D-Features:
Digital Vibrance Conrol: Für eine exakte Farbtrennung (R,G,B), Intensität und Schärfe, im Treiber integriert
RAMDACs: Zwei à 400 Megahertz
TwinView, Dual Ausgang für zwei unabhängige Bildschirme
MPEG2-Beschleunigung: Motion Compensation und IDCT (invers diskrete Cosinus Transformation)
Referenz-Design: GeForce FX onboard.
Preise für GeForce-FX-Karten:
Über den Endkunden-Preis herrscht noch Ungewissheit. Uns vorliegende Quellen sprechen von amerikanischen Straßenpreisen, die bei etwa 370 US-Dollar liegen. Für den europäischen Markt würde dies einem angepeilten Enkundenpreis von knapp über 400 Euro entsprechen. Damit wäre man zum jetzigen Zeitpunkt sogar etwas günstiger als Grafikkarten auf Basis des ATI Radeon 9700 Pro.
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Fazit: GeForce FX - Gut, aber fast schon zu spät!
Keine Frage, was uns Nvidia mit der neuen GeForce-FX-GPU präsentiert ist à la bonheure. Dennoch, bei allem High-Tech-Aufwand, der in der GPU verbaut ist, gibt's ein paar Variablen, die Nvidia erst noch genau festlegen muss.
Daniel Bader, CHIP Online Redakteur.
Doch der Reihe nach: Mit dem GeForce-FX-Chip präsentiert Nvidia einen Grafikcontroller, der von allen eingefleischten 3D-Zockern sehnlichst erwartet wird: Hochauflösende Bilder sollen nicht nur ruckelfrei über den Bildschirm zischen, vielmehr zielt Nvidia mit dem NV30 auf Kino-Bildqualität. Herz und zugleich Rechenzentrale des 125-Millionen-Transistor-Chips ist seine CineFX-Engine, die die Bilder in Echtzeit und ohne Zeitverlust auf den Monitor zaubern soll. Der Chip wird in der Verkaufsversion mit etwa 500 Megahertz takten und stellt mit den DirectX-9-kompatiblen Vertex und Pixel Shader 2.0+ das momentan stärkste 3D-Kraftwerk der Grafikchip-Liga. Mit der High-Precision-Floating-Point-Color-Engine, die wahlweise einen Farbraum von 64 Bit oder 128 Bit zur Verfügung stellt, bietet der Chip Spieleentwicklern neue Ansätze für detailreichere und realere 3D-Szenen.
GeForce-FX mit DDR-II-Speicher
Auch beim Video-RAM gibt's mit DDR-II-Speicher eine Neuerung. Der DDR-Speicher zweiter Generation zeichnet sich durch extrem kurze Zyklus- und Refresh-Zeiten aus und soll den Chip mit einer effektiven Taktrate von 1 GHz zur Seite stehen.
Unsicherheitsfaktor Zeit: Wo sind die Boards?
Dass dennoch nicht alles glänzt, was den Namen GeForce FX trägt, wurde bereits im Vorfeld deutlich: So soll die GeForce-FX-Ausbeute in den TSMC-Fabriken grottenschlecht sein. Laut unseren Informationen beträgt sie unter 20 Prozent, und ist sicherlich mit ein Grund, weshalb der 0,13-Mikron-Chip so lange auf sich hat warten lassen. Die Folge sind Verzögerungen, die Nvidia aller Wahrscheinlichkeit nach das gesamte Weihnachtsgeschäft kosten werden. Erste Boards werden - zumindest in Deutschland - wohl erst Mitte Januar oder Februar in den Verkaufsregalen der Einzelhändler zu finden sein.
Unsicherheitsfaktor Speicher: DDR-II oder doch noch DDR-I?
So gut sich der GeForce-FX mit DDR-II-Speicher präsentiert, der Chip und die resultierende 3D-Performance ist sehr stark vom schnellen Video-RAM abhängig: DDR-II-Speicher wird momentan lediglich von Samsung hergestellt, und das auch nur mit einer relativ geringen Stückzahl. Käme es hier zu Engpässen, könnte Nvidia gezwungen sein, umzusatteln und ihr neues Flaggschiff mit DDR-I-Speicher anzubieten. Das wäre dann so, als ob man ein Ferrari-Motor mit platten Reifen vom Stapel laufen ließe. Die 3D-Leistung, die von der zur Verfügung stehenden Speicherbandbreite abhängig ist, würde in hohen Auflösungen gegenüber ATIs Radeon 9700 Pro empfindlich einbrechen. Der Grund: ATI setzt zwar "nur" auf DDR-I-Speicher, stattet aber den Radeon-9700-Chip mit einer 256 Bit breiten Speicherschnittstelle aus. Nvidias GeForce FX hat diesbezüglich nur 128 Bit zu bieten.
Fussball-Weisheit - die Hoffnung stirbt zuletzt
Trotz allem, Nvidia ist bereit zu kämpfen, auch wenn die Sterne schon einmal günstiger standen. Bisher hat Nvidia seine Anhänger noch nie im Stich gelassen, und wenn die Massen-Produktion erfolgreich anläuft, hat man mit Asus, MSI, Gainward und PNY auch in Deutschland kräftige Partner im Rücken, die schnell konkurrenzfähige Boards aus dem Ärmel zaubern können. Speziell über PNY sickerte das Gerücht durch, dass man noch vor Weihnachten erste Boards für die eingefleischten Freaks anbieten könnte. Und wenn dazu der Preis für GeForce-FX-Karten stimmt, brennt vielleicht bald der Tannenbaum von ATI wieder lichterloh...
:arrow: QUELLE:
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Aber Vorsicht!
Das 256 Bit breite Speicherinterface von ATI sorgt schon mit DDR-I für maximale 19,8 GByte Bandbreite, NVIDIA kommt mit 128 Bit Busbreite und DDR-II "nur" auf 16 GByte. Da dürfte dann wohl eher "1 GHz Speicher" auf der Schachtel stehen, was die Bausteine effektiv erreichen, bei 500 MHz physikalischem Takt.
Quelle: Tecchannel