Графический процессор R300 , представленный в августе 2002 года и разработанный ATI Technologies , представляет собой третье поколение графических процессоров, используемых в видеокартах Radeon . Этот графический процессор поддерживает 3D-ускорение на основе Direct3D 9.0 и OpenGL 2.0, что является значительным улучшением функций и производительности по сравнению с предыдущим дизайном R200 . R300 был первым потребительским графическим чипом с полной поддержкой Direct3D 9. Процессоры также включают ускорение 2D GUI , ускорение видео и вывод на несколько дисплеев.
Первыми выпущенными видеокартами, использующими R300, была Radeon 9700. Это был первый раз, когда ATI продавала свой графический процессор как визуальный процессор (VPU). R300 и его производные будут составлять основу потребительских и профессиональных линеек продуктов ATI на протяжении более трех лет.
Встроенный графический процессор на базе R300 — Xpress 200 .
ATI какое-то время удерживала лидерство с Radeon 8500 , но Nvidia вернула себе корону производительности с запуском линейки GeForce 4 Ti. Новая высокопроизводительная обновленная часть, 8500XT (R250), предположительно находилась в разработке и была готова конкурировать с высокопроизводительными предложениями NVIDIA, особенно с топовой линейкой Ti 4600. В предварительной информации была указана частота ядра 300 МГц и тактовая частота оперативной памяти для чип R250 . ATI, возможно, помня о том, что случилось с 3dfx, когда они отвлеклись от своего процессора Rampage , отказались от него в пользу завершения своей карты R300 следующего поколения. Это оказалось мудрым шагом, поскольку позволило ATI впервые стать лидером в разработке, а не отставать от NVIDIA. R300 с архитектурой следующего поколения, обеспечивающей беспрецедентные функции и производительность, превосходил бы любое обновление R250.
Чип R3xx был разработан командой ATI на Западном побережье (ранее ArtX Inc.), и первым продуктом, в котором он использовался, была Radeon 9700 PRO (внутреннее кодовое имя ATI: R300; внутреннее кодовое имя ArtX: Khan), выпущенное в августе 2002 года. Архитектура R300 сильно отличалась от своей предшественницы Radeon 8500 ( R200 ) почти во всех отношениях. Ядро 9700 PRO было изготовлено по 150-нм техпроцессу , аналогичному Radeon 8500. Однако усовершенствованная конструкция и технологии производства позволили удвоить количество транзисторов и значительно увеличить тактовую частоту.
Одним из основных изменений в производстве ядра стало использование флип-чипа — технологии, ранее не использовавшейся в видеокартах . Перевернутая упаковка чипа позволяет гораздо лучше охлаждать кристалл, если его перевернуть и подвергнуть непосредственному воздействию охлаждающего раствора . Таким образом, ATI смогла достичь более высоких тактовых частот. Radeon 9700 PRO была выпущена с тактовой частотой 325 МГц, что превышает первоначально запланированные 300 МГц. Имея количество транзисторов 110 миллионов, это был самый большой и сложный графический процессор того времени. Несколько месяцев спустя был выпущен более медленный чип 9700, отличавшийся лишь более низкой частотой ядра и памяти. Несмотря на это, Radeon 9700 PRO имела тактовую частоту значительно выше, чем Matrox Parhelia 512 , карту, выпущенную за несколько месяцев до R300 и считавшуюся 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 из которых имеет один блок отображения текстур (дизайн 8x1). Хотя это отличалось от старых чипов, использующих 2 (или 3 для исходного 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 обратной связи , которая позволяла им сэмплировать до 16 текстур за проход геометрии. Текстуры могут представлять собой любую комбинацию одного, двух или трёх 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 запятой и вершинными шейдерами . Оснащенный четырьмя блоками вершинных шейдеров, R300 обладал более чем вдвое большей производительностью обработки геометрии , чем предыдущие Radeon 8500 и GeForce4 Ti 4600 , в дополнение к более широкому набору функций по сравнению с шейдерами DirectX 8.
ATI продемонстрировала часть возможностей пиксельного шейдера 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 расширенным динамическим диапазоном . [1] Примечательным ограничением является то, что все чипы поколения R300 были разработаны для максимальной точности с плавающей запятой , равной 96 бит, или FP24, вместо максимальной точности DirectX 9, равной 128 бит, FP32 . В DirectX 9.0 FP24 указан как минимальный уровень соответствия спецификации полной точности. Этот компромисс в точности предлагал лучшее на тот момент сочетание использования транзисторов и качества изображения для производственного процесса. Это действительно приводило к обычно заметно незаметной потере качества при интенсивном смешивании. Чипы ATI Radeon не превышали 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 больших успехов со своей 256-битной шиной. ATI, однако, не только удвоила свою шину до 256-битной, но и интегрировала усовершенствованный перекрестный контроллер памяти, чем-то похожий на технологию памяти NVIDIA . Используя четыре отдельных 64-битных контроллера памяти с балансировкой нагрузки, реализация памяти ATI вполне могла обеспечить высокую эффективность использования полосы пропускания за счет поддержания адекватной детализации транзакций памяти и, таким образом, обхода ограничений задержки памяти. «R300» также получил новейшую усовершенствованную технологию HyperZ III от ATI, обеспечивающую пропускную способность памяти HyperZ и экономящую скорость заполнения . Требования архитектуры 8x1 требовали большей пропускной способности, чем конструкции со 128-битной шиной предыдущего поколения, из-за удвоенной скорости заполнения текстур и пикселей.
В Radeon 9700 реализована схема многосэмплового сглаживания с гамма-коррекцией от ATI . Чип предлагал разреженную выборку в режимах, включая 2×, 4× и 6×. Мультисэмплинг обеспечивал значительно более высокую производительность по сравнению с методом суперсэмплинга на старых моделях Radeon и превосходное качество изображения по сравнению с предложениями NVIDIA того времени. Сглаживание впервые стало полностью пригодной для использования опцией даже в самых новых и самых требовательных играх того времени. R300 также предлагал усовершенствованную анизотропную фильтрацию, которая приводила к гораздо меньшему снижению производительности, чем анизотропное решение GeForce4 и карт других конкурентов, предлагая при этом значительно улучшенное качество по сравнению с реализацией анизотропной фильтрации Radeon 8500, которая сильно зависела от угла.
14 марта 2008 г. AMD выпустила справочник по 3D-регистрам для R3xx. [2]
Архитектура Radeon 9700 была очень эффективной и гораздо более продвинутой по сравнению с аналогами 2002 года. В нормальных условиях Radeon 9700 Pro превосходит GeForce4 Ti 4600, предыдущую топовую карту, на 4-101%. и до 278 % при включенном сглаживании (AA) и/или анизотропной фильтрации (AF). [3] В то время это было совершенно особенным явлением, которое привело к широкому признанию AA и AF как действительно полезных функций. [4]
Помимо усовершенствованной архитектуры, рецензенты также отметили изменение стратегии ATI. 9700 станет вторым чипом ATI (после 8500), который будет поставляться сторонним производителям вместо того, чтобы ATI производила все свои видеокарты, хотя ATI по-прежнему будет производить карты на основе своих чипов высшего класса. Это высвободило инженерные ресурсы, которые были направлены на улучшение драйверов , и благодаря этому 9700 показал феноменально хорошие результаты при запуске. Технический директор id Software Джон Кармак поручил Radeon 9700 провести демонстрацию Doom 3 на E3 . [5]
Прирост производительности и качества, обеспечиваемый графическим процессором R300, считается одним из величайших в истории 3D-графики, наряду с достижениями GeForce 256 и Voodoo Graphics . Более того, реакция NVIDIA в виде GeForce FX 5800 была одновременно и запоздалой с выходом на рынок, и несколько не впечатляющей, особенно при использовании пиксельного затенения. R300 станет одним из графических процессоров с самым длительным сроком службы в истории, что обеспечит игровую производительность в новых играх как минимум через 3 года после его запуска. [6]
Несколько месяцев спустя были выпущены модели 9500 и 9500 PRO. 9500 PRO имел половину ширины шины памяти, чем 9700 PRO, а в 9500 также отсутствовала (отключалась) половина блоков обработки пикселей и блок оптимизации иерархического Z-буфера (часть HyperZ III ). Благодаря своим 8 конвейерам и эффективной архитектуре 9500 PRO превзошел по производительности все продукты NVIDIA (за исключением Ti 4600). Между тем, 9500 также стала популярной, потому что в некоторых случаях ее можно было модифицировать в гораздо более мощную 9700. ATI планировала, что серия 9500 станет временным решением, чтобы заполнить пробел к рождественскому сезону 2002 года, перед выпуском серии 9500. 9600. Поскольку все чипы R300 были основаны на одном и том же физическом кристалле, прибыль ATI от продуктов 9500 была низкой. Radeon 9500 была одним из самых недолговечных продуктов ATI, позже замененная серией Radeon 9600. Логотип и упаковка 9500 были возрождены в 2004 году для продажи 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 повысили производительность сглаживания. Они были созданы для того, чтобы сохранить преимущество в производительности над недавно выпущенной GeForce FX 5800 Ultra, что ей удалось сделать без труда. 9800 по-прежнему конкурировал с обновленным FX 5900, в первую очередь (и значительно) в задачах, связанных с тяжелым затенением пикселей SM2.0. Еще одним преимуществом 9800 было то, что это все еще была карта с одним слотом по сравнению с требованиями к двум слотам для FX 5800 и FX 5900. Более поздняя версия 9800 Pro с 256 МБ памяти использовала GDDR2 . Двумя другими вариантами были 9800, который представлял собой просто 9800 Pro с более низкой тактовой частотой, и 9800 SE, у которого была отключена половина блоков обработки пикселей (иногда их можно было включить снова). Официальные спецификации ATI диктуют 256-битную шину памяти для 9800 SE, но большинство производителей использовали 128-битную шину. Обычно 9800 SE с 256-битной шиной памяти называли «9800 SE Ultra» или «9800 SE Golden Version».
Наряду с 9800 в начале 2003 года была выпущена серия 9600 (также известная как RV350), и хотя 9600 PRO не превзошла по производительности 9500 PRO, которую она должна была заменить, для ATI было гораздо экономичнее производить продукцию посредством 130-нм техпроцесс (все карты ATI, начиная с 7500/8500, были 150-нм) и упрощенный дизайн. Ядро RV350 Radeon 9600 по сути представляло собой разрезанное пополам ядро 9800 Pro с ровно половиной тех же функциональных блоков, что делало его архитектурой 4×1 с двумя вершинными шейдерами. Он также потерял часть HyperZ III с удалением блока оптимизации иерархического z-буфера, такого же, как Radeon 9500. Использование 130-нм техпроцесса также помогло повысить тактовую частоту ядра. Оверклокеры показали, что серия 9600, все с высокой тактовой частотой по умолчанию, имеет некоторый запас мощности (достижение частоты 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 NVIDIA GeForce FX 5600 Ultra, и это был экономически эффективный ответ ATI на давнюю массовую производительную плату GeForce4. Ти 4200.
Летом 2003 года была выпущена Mobility Radeon 9600 на базе ядра RV350. Будучи первым чипом для ноутбуков, поддерживающим шейдеры DirectX 9.0, он пользовался таким же успехом, как и предыдущие Mobility Radeon. Первоначально планировалось, что Mobility Radeon 9600 будет использовать технологию оперативной памяти под названием GDDR2-M. Компания, разрабатывавшая эту память, обанкротилась, а оперативная память так и не поступила, поэтому ATI была вынуждена использовать обычную DDR SDRAM. Несомненно, использование GDDR2-M позволило бы сэкономить электроэнергию и, возможно, повысить производительность. 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 настольной Radeon 9700, несмотря на сходство названий).
Позже в 2003 году были выпущены три новые карты: 9800 XT (R360), 9600 XT (RV360) и 9600 SE (RV350). 9800 XT был немного быстрее, чем 9800 PRO, а 9600 XT хорошо конкурировал с недавно выпущенной GeForce FX 5700 Ultra. [7] Чип RV360 на 9600 XT был первым графическим чипом от ATI, который использовал технологию Low-K и позволял еще более высокую тактовую частоту ядра 9600 (по умолчанию 500 МГц). 9600 SE была ответом ATI на NVIDIA GeForce FX 5200 Ultra, сумев превзойти 5200 и при этом быть дешевле. В начале 2004 года последовала еще одна плата «RV350» на Radeon 9550, которая представляла собой Radeon 9600 с более низкой тактовой частотой ядра (хотя с идентичной тактовой частотой памяти и шириной шины).
Что касается поколения на базе R300, следует отметить, что во всей линейке использовались однослотовые решения для охлаждения. Лишь в декабре 2004 года компания ATI приняла официальную двухслотовую систему охлаждения после выхода Radeon X850 XT Platinum Edition поколения R420 . [8]
Также в 2004 году ATI выпустила платы Radeon X300 и X600. Они были основаны на графических процессорах RV370 (110 нм техпроцесс) и RV380 (130 нм техпроцесс Low-K ) соответственно. Они были почти идентичны чипам, используемым в Radeon 9550 и 9600, с той лишь разницей, что они были собственными предложениями PCI Express . Они были очень популярны среди Dell и других OEM-компаний и продавались в различных конфигурациях; разъемы: DVI или DMS-59 , высота карты: полная или половинная высота.
Позже была выпущена Radeon X550, использующая тот же чип, что и видеокарта Radeon X300 (RV370).