Графический процессор R300 , представленный в августе 2002 года и разработанный ATI Technologies , является третьим поколением графических процессоров, используемых в видеокартах Radeon . Этот графический процессор имеет 3D-ускорение на основе Direct3D 9.0 и OpenGL 2.0, что является значительным улучшением характеристик и производительности по сравнению с предыдущей конструкцией R200 . R300 был первым полностью совместимым с Direct3D 9 потребительским графическим чипом. Процессоры также включают ускорение 2D GUI , ускорение видео и несколько выходов на дисплей.
Первыми выпущенными видеокартами, использующими R300, были Radeon 9700. Это был первый случай, когда ATI позиционировала свой графический процессор как блок обработки изображений (VPU). R300 и его производные стали основой потребительских и профессиональных линеек продуктов ATI на протяжении более 3 лет.
Интегрированный графический процессор на базе R300 — Xpress 200 .
ATI некоторое время удерживала лидерство с Radeon 8500 , но Nvidia вернула себе корону производительности с запуском линейки GeForce 4 Ti. Новая высокопроизводительная часть обновления, 8500XT (R250), предположительно находилась в разработке, готовая конкурировать с высокопроизводительными предложениями NVIDIA, в частности с топовой линейкой Ti 4600. В предварительной информации говорилось о частоте ядра и оперативной памяти 300 МГц для чипа R250 . ATI, возможно, помня о том, что случилось с 3dfx , когда они отвлеклись от своего процессора Rampage , отказалась от него в пользу завершения своей карты следующего поколения R300. Это оказалось мудрым шагом, поскольку позволило ATI впервые взять на себя лидерство в разработке, а не отставать от NVIDIA. R300 с его архитектурой следующего поколения, дающей ему беспрецедентные возможности и производительность, превзошел бы любое обновление R250.
Чип R3xx был разработан командой ATI West Coast (ранее ArtX Inc.), и первым продуктом, который его использовал, был Radeon 9700 PRO (внутреннее кодовое имя ATI: R300; внутреннее кодовое имя ArtX: Khan), выпущенный в августе 2002 года. Архитектура R300 существенно отличалась от его предшественника, Radeon 8500 ( R200 ), практически во всех отношениях. Ядро 9700 PRO было изготовлено по 150-нм техпроцессу изготовления чипов , аналогичному Radeon 8500. Однако усовершенствованная конструкция и производственные технологии позволили удвоить количество транзисторов и значительно увеличить тактовую частоту.
Одним из основных изменений в производстве ядра стало использование упаковки перевернутого чипа , технологии, ранее не применявшейся на видеокартах . Упаковка перевернутого чипа позволяет гораздо лучше охлаждать кристалл, переворачивая его и подвергая непосредственному воздействию охлаждающего раствора . Таким образом, ATI смогла достичь более высоких тактовых частот. Radeon 9700 PRO был выпущен с тактовой частотой 325 МГц, что раньше первоначально прогнозировалось в 300 МГц. С количеством транзисторов 110 миллионов это был самый большой и сложный графический процессор того времени. Более медленный чип, 9700, был выпущен несколькими месяцами позже, отличаясь только более низкой скоростью ядра и памяти. Несмотря на это, Radeon 9700 PRO имел тактовую частоту значительно выше, чем Matrox Parhelia 512 , карта, выпущенная за несколько месяцев до R300 и считавшаяся вершиной производства графических чипов (с 80 миллионами транзисторов на частоте 220 МГц), вплоть до появления R300.
.jpg/1280px-ATI_R300_GPU_(rectified,_perspective_change,_cropped).jpg)
Чип принял архитектуру, состоящую из 8 пиксельных конвейеров, каждый с 1 блоком отображения текстуры (дизайн 8x1). Хотя это отличалось от старых чипов, использующих 2 (или 3 для оригинального Radeon) текстурных блока на конвейер, это не означало, что R300 не мог выполнять мультитекстурирование так же эффективно, как старые чипы. Его текстурные блоки могли выполнять новую операцию loopback , которая позволяла им выбирать до 16 текстур за проход геометрии. Текстуры могли быть любой комбинацией одного, двух или трех измерений с билинейной , трилинейной или анизотропной фильтрацией . Это было частью новой спецификации DirectX 9, наряду с более гибкими пиксельными шейдерами Shader Model 2.0+ на основе плавающей точки и вершинными шейдерами . Оснащенный 4 блоками вершинных шейдеров, R300 обладал более чем в два раза большей возможностью обработки геометрии , чем предыдущий Radeon 8500 и GeForce4 Ti 4600 , в дополнение к большему набору функций, предлагаемых по сравнению с шейдерами DirectX 8.
ATI продемонстрировала часть того, на что был способен пиксельный шейдер PS2.0, в своей демонстрации Rendering with Natural Light . Демонстрация представляла собой реализацию в реальном времени статьи известного исследователя 3D-графики Пола Дебевека на тему рендеринга с высоким динамическим диапазоном . [1] Примечательным ограничением является то, что все чипы поколения R300 были разработаны для максимальной точности с плавающей точкой 96 бит или FP24 вместо максимальной 128 бит FP32 в DirectX 9. DirectX 9.0 указал FP24 как минимальный уровень для соответствия спецификации для полной точности. Этот компромисс в точности предлагал наилучшее сочетание использования транзисторов и качества изображения для производственного процесса в то время. Это действительно приводило к обычно визуально незаметной потере качества при выполнении тяжелого смешивания. Чипы Radeon от ATI не поднимались выше FP24 до R520 .
R300 была первой платой, которая действительно использовала преимущества 256-битной шины памяти. Matrox выпустила Parhelia 512 несколькими месяцами ранее, но эта плата не показала большого прироста с ее 256-битной шиной. ATI, однако, не только удвоила свою шину до 256 бит, но и интегрировала усовершенствованный контроллер памяти Crossbar, несколько похожий на технологию памяти NVIDIA . Используя четыре отдельных контроллера памяти с балансировкой нагрузки 64-битной, реализация памяти ATI была вполне способна достичь высокой эффективности пропускной способности, поддерживая адекватную гранулярность транзакций памяти и, таким образом, обходя ограничения задержки памяти. «R300» также получила последнее усовершенствование инновационной пропускной способности памяти HyperZ от ATI и технологии экономии скорости заполнения, HyperZ III . Требования архитектуры 8x1 требовали большей пропускной способности, чем 128-битные конструкции шины предыдущего поколения, из-за удвоения скорости заполнения текстур и пикселей.
Radeon 9700 представил схему сглаживания с гамма-коррекцией от ATI с несколькими выборками . Чип предлагал разреженную выборку в режимах, включая 2×, 4× и 6×. Многовыборка обеспечивала значительно более высокую производительность по сравнению с методом супервыборки на старых Radeon и превосходное качество изображения по сравнению с предложениями NVIDIA в то время. Сглаживание впервые стало полностью используемой опцией даже в новейших и самых требовательных играх того времени. R300 также предлагал расширенную анизотропную фильтрацию, которая вызывала гораздо меньшее падение производительности, чем анизотропное решение GeForce4 и других карт конкурентов, при этом предлагая значительно улучшенное качество по сравнению с реализацией анизотропной фильтрации Radeon 8500, которая сильно зависела от угла.
14 марта 2008 года AMD выпустила справочник 3D Register Reference для R3xx. [2]
Архитектура Radeon 9700 была очень эффективной и намного более продвинутой по сравнению с аналогами 2002 года. В обычных условиях Radeon 9700 Pro превосходит GeForce4 Ti 4600, предыдущую топовую карту, на 4–101 % и до 278 % при включении сглаживания (AA) и/или анизотропной фильтрации (AF). [3] В то время это было довольно необычным и привело к широкому принятию AA и AF как действительно полезных функций. [4]
Помимо усовершенствованной архитектуры, обозреватели также отметили изменение стратегии ATI. 9700 станет вторым чипом ATI (после 8500), который будет отправлен сторонним производителям вместо того, чтобы ATI производила все свои видеокарты, хотя ATI по-прежнему будет производить карты на основе своих чипов самого высокого класса. Это высвободило инженерные ресурсы, которые были направлены на улучшение драйверов , и благодаря этому 9700 показала феноменальные результаты на старте. Технический директор id Software Джон Кармак использовал Radeon 9700 для демонстрации Doom 3 на E3 . [5]
Производительность и качество, предлагаемые графическим процессором R300, считаются одними из самых значительных в истории 3D-графики, наряду с достижениями GeForce 256 и Voodoo Graphics . Более того, ответ NVIDIA в виде GeForce FX 5800 был и поздно выведен на рынок, и несколько не впечатляющим, особенно при использовании пиксельного затенения. R300 стал одним из графических процессоров с самым долгим сроком службы в истории, обеспечивая играбельную производительность в новых играх по крайней мере через 3 года после его запуска. [6]
Несколько месяцев спустя были выпущены 9500 и 9500 PRO. У 9500 PRO была вдвое меньшая ширина шины памяти, чем у 9700 PRO, а у 9500 также отсутствовала (отключена) половина блоков обработки пикселей и иерархический блок оптимизации Z-буфера (часть HyperZ III ). Благодаря своим полным 8 конвейерам и эффективной архитектуре 9500 PRO превзошел все продукты NVIDIA (за исключением Ti 4600). Между тем, 9500 также стал популярным, потому что в некоторых случаях его можно было модифицировать в гораздо более мощный 9700. ATI планировала, что серия 9500 будет лишь временным решением для заполнения пробела в рождественский сезон 2002 года, перед выпуском 9600. Поскольку все чипы R300 были основаны на одном и том же физическом кристалле, маржа ATI на продукты 9500 была низкой. Radeon 9500 был одним из самых недолговечных продуктов ATI, позже его заменила серия Radeon 9600. Логотип и упаковка 9500 были возрождены в 2004 году для продвижения на рынок несвязанной и более медленной Radeon 9550 (которая является производной от 9600).
В начале 2003 года карты 9700 были заменены на 9800 (или R350). Это были R300 с более высокими тактовыми частотами и улучшениями в шейдерных блоках и контроллере памяти, которые улучшили производительность сглаживания. Они были разработаны для поддержания производительности по сравнению с недавно выпущенной GeForce FX 5800 Ultra, что ей удалось сделать без труда. 9800 все еще держалась против пересмотренной FX 5900, в первую очередь (и значительно) в задачах, связанных с тяжелым пиксельным затенением SM2.0. Еще одним преимуществом 9800 было то, что она по-прежнему была однослотовой картой по сравнению с двухслотовыми требованиями FX 5800 и FX 5900. Более поздняя версия 9800 Pro с 256 МБ памяти использовала GDDR2 . Другие два варианта были 9800, который был просто 9800 Pro с более низкой тактовой частотой, и 9800 SE, у которого была отключена половина пиксельных процессоров (иногда их можно было включить снова). Официальные спецификации ATI предписывают 256-битную шину памяти для 9800 SE, но большинство производителей использовали 128-битную шину. Обычно 9800 SE с 256-битной шиной памяти назывался «9800 SE Ultra» или «9800 SE Golden Version».
Наряду с 9800 в начале 2003 года была выпущена серия 9600 (она же RV350), и хотя 9600 PRO не превзошла 9500 PRO, которую она должна была заменить, для ATI было гораздо более экономично производить ее с помощью 130-нм техпроцесса (все карты ATI после 7500/8500 были 150-нм) и упрощенной конструкции. Ядро RV350 Radeon 9600 по сути было 9800 Pro, разрезанным пополам, с ровно половиной тех же функциональных блоков, что делало его архитектурой 4×1 с 2 вершинными шейдерами. Он также потерял часть HyperZ III с удалением иерархического блока оптимизации z-буфера, как и Radeon 9500. Использование 130-нм техпроцесса также было полезно для повышения тактовой частоты ядра. Серия 9600, все с высокой тактовой частотой по умолчанию, показала большой запас мощности для оверклокеров (достигнув более 500 МГц по сравнению с 400 МГц на модели Pro). Хотя серия 9600 была менее мощной, чем 9500 и 9500 Pro, которые она заменила, ей в значительной степени удалось сохранить преимущество 9500 над GeForce FX 5600 Ultra от NVIDIA, и это был экономически эффективный ответ ATI на давнюю массовую производительную плату GeForce4 Ti 4200.
Летом 2003 года был выпущен Mobility Radeon 9600 на основе ядра RV350. Будучи первым чипом для ноутбуков, предлагающим шейдеры DirectX 9.0, он пользовался тем же успехом, что и предыдущие Mobility Radeon. Mobility Radeon 9600 изначально планировалось использовать технологию RAM под названием GDDR2-M. Компания, разрабатывавшая эту память, обанкротилась, а RAM так и не появилась, поэтому ATI была вынуждена использовать обычную DDR SDRAM. Несомненно, с GDDR2-M была бы экономия энергопотребления и, возможно, прирост производительности. Осенью 2004 года был выпущен немного более быстрый вариант, Mobility Radeon 9700 (который все еще был основан на RV350, а не на более старом R300 настольного Radeon 9700, несмотря на схожесть названий).
Позже в 2003 году были выпущены три новые карты: 9800 XT (R360), 9600 XT (RV360) и 9600 SE (RV350). 9800 XT была немного быстрее, чем 9800 PRO, в то время как 9600 XT хорошо конкурировала с недавно выпущенной GeForce FX 5700 Ultra. [7] Чип RV360 на 9600 XT был первым графическим чипом от ATI, который использовал изготовление чипов Low-K и позволял еще более высокую тактовую частоту ядра 9600 (500 МГц по умолчанию). 9600 SE была ответом ATI на GeForce FX 5200 Ultra от NVIDIA, сумев превзойти 5200, при этом оставаясь дешевле. В начале 2004 года вышла еще одна плата «RV350» на базе Radeon 9550, представлявшая собой Radeon 9600 с более низкой тактовой частотой ядра (хотя и с такой же тактовой частотой памяти и шириной шины).
Стоит отметить, что в отношении поколения на базе R300 вся линейка использовала однослотовые решения охлаждения. Только в поколении Radeon X850 XT Platinum Edition поколения R420 в декабре 2004 года ATI приняла официальную двухслотовую конструкцию охлаждения. [8]
Также в 2004 году ATI выпустила платы Radeon X300 и X600. Они были основаны на графических процессорах RV370 (110 нм процесс) и RV380 (130 нм процесс Low-K ) соответственно. Они были почти идентичны чипам, используемым в Radeon 9550 и 9600, отличаясь только тем, что были собственными предложениями PCI Express . Они были очень популярны у Dell и других OEM-компаний для продажи в различных конфигурациях; разъемы: DVI против DMS-59 , высота карты: полная высота против половинной высоты.
Позже была выпущена видеокарта Radeon X550, использующая тот же чип, что и видеокарта Radeon X300 (RV370).
1 Пиксельные шейдеры : Вершинные шейдеры : Модули наложения текстур : Модули вывода рендеринга
2 256-битная версия 9800 SE при разблокировке до 8-пиксельных конвейеров с помощью сторонних модификаций драйверов должна функционировать почти как полноценный 9800 Pro. [13]
1 Пиксельные шейдеры : Вершинные шейдеры : Модули наложения текстур : Модули вывода рендеринга
Эти графические процессоры либо интегрированы в материнскую плату, либо занимают мобильный модуль PCI Express (MXM) .
1 Вершинные шейдеры : Пиксельные шейдеры : Модули наложения текстур : Модули вывода рендеринга .
1 Вершинные шейдеры : Пиксельные шейдеры : Модули наложения текстур : Модули вывода рендеринга .