GeForce FX: Эволюция графических процессоров Nvidia

Введение

Серия графических процессоров Nvidia

GeForce FX или "GeForce 5" (кодовое название NV30) — это линейка графических процессоров от компании Nvidia.

Обзор

Серия GeForce FX от Nvidia – пятое поколение линейки GeForce. С GeForce 3 компания представила программируемые шейдеры в своей 3D-архитектуре, что соответствовало выпуску DirectX 8.0 от Microsoft. GeForce 4 Ti являлась усовершенствованием технологии GeForce 3. По мере непрерывного развития технологий 3D-графики в реальном времени, выпуск DirectX 9.0 привёл к дальнейшему совершенствованию программируемых конвейеров с появлением Shader Model 2.0. Серия GeForce FX – первое поколение оборудования Nvidia, соответствующее стандарту Direct3D 9. Серия была произведена по 130-нм техпроцессу TSMC. Она поддерживает Shader Model 2.0/2.0A, обеспечивая большую гибкость в сложных шейдерных/фрагментных программах и значительно более высокую арифметическую точность. Поддерживаются различные новые технологии памяти, включая DDR2, GDDR2 и GDDR3, а также впервые реализована шина данных памяти шириной более 128 бит. Реализация анизотропной фильтрации потенциально превосходит предыдущие разработки Nvidia по качеству. Основным нововведением, по сравнению с предыдущими графическими процессорами Nvidia, стало аппаратное деинтерлейсинг видео на уровне пикселя. Из-за высокого уровня шума вентилятора её в шутку называли "Пылесосом". В рекламной кампании GeForce FX был представлен ролик Dawn, созданный несколькими ветеранами компьютерной анимации из Final Fantasy: The Spirits Within. Nvidia позиционировала его как "Рассвет кинематографических вычислений". На Game Developers Conference (GDC) в 2002 году Nvidia представила новую программу для стимулирования разработчиков к оптимизации своих игр под оборудование Nvidia. В обмен на заметное размещение логотипа Nvidia на упаковке игры компания предлагала бесплатный доступ к современной тестовой лаборатории в Восточной Европе, где проводилось тестирование совместимости с 500 различными конфигурациями ПК. Разработчики также получали широкий доступ к инженерам Nvidia, которые помогали в создании кода, оптимизированного для продуктов компании. Аппаратное обеспечение на базе проекта NV30 поступило в продажу лишь к концу 2002 года, спустя несколько месяцев после выпуска конкурирующей архитектуры DirectX 9 от ATI.

Nvidia's GeForce FX series is the fifth generation of the GeForce line. With GeForce 3, the company introduced programmable shader functionality into their 3D architecture, in line with the release of Microsoft's DirectX 8.0. The GeForce 4 Ti was an enhancement of the GeForce 3 technology. With real time 3D graphics technology continually advancing, the release of DirectX 9.0 brought further refinement of programmable pipeline technology with the arrival of Shader Model 2.0. The GeForce FX series is Nvidia's first generation Direct3D 9 compliant hardware. The series was manufactured on TSMC's 130 nm fabrication process. It is compliant with Shader Model 2.0/2.0A, allowing more flexibility in complex shader/fragment programs and much higher arithmetic precision. It supports a number of new memory technologies, including DDR2, GDDR2 and GDDR3 and saw Nvidia's first implementation of a memory data bus wider than 128 bits. The anisotropic filtering implementation has potentially higher quality than previous Nvidia designs. The primary addition, compared to previous Nvidia GPUs, was per pixel video deinterlacing. It was jokingly referred to as the "Dustbuster", due to a high level of fan noise. The advertising campaign for the GeForce FX featured the Dawn, which was the work of several veterans from the computer animation Final Fantasy: The Spirits Within. Nvidia touted it as "The Dawn of Cinematic Computing". Nvidia debuted a new campaign to motivate developers to optimize their titles for Nvidia hardware at the Game Developers Conference (GDC) in 2002. In exchange for prominently displaying the Nvidia logo on the outside of the game packaging, the company offered free access to a state of the art test lab in Eastern Europe, that tested against 500 different PC configurations for compatibility. Developers also had extensive access to Nvidia engineers, who helped produce code optimized for the company's products. Hardware based on the NV30 project didn't launch until near the end of 2002, several months after ATI had released their competing DirectX 9 architecture.

Общая производительность

GeForce FX – это архитектура, разработанная с учетом программного обеспечения DirectX 7, 8 и 9. Ее производительность в DirectX 7 и 8 в целом соответствовала конкурирующим продуктам ATI с основными версиями чипов, и была несколько выше в случае моделей 5900 и 5950, но она значительно уступала конкурентам во всем диапазоне программного обеспечения, активно использующего функции DirectX 9. Слабая производительность при обработке программ Shader Model 2 обусловлена несколькими факторами. Конструкция NV3x обладает меньшим общим параллелизмом и вычислительной пропускной способностью, чем у конкурентов. По сравнению с GeForce 6 и ATI Radeon R300, добиться высокой эффективности с этой архитектурой сложнее из-за архитектурных недостатков и, как следствие, сильной зависимости от оптимизированного кода пиксельных шейдеров. Хотя архитектура в целом соответствовала спецификации DirectX 9, она была оптимизирована для работы с 16-битным шейдерным кодом, что меньше минимальных 24 бит, требуемых стандартом. При использовании 32-битного шейдерного кода производительность архитектуры существенно снижается. FX 5200 в некоторых тестах показывала результаты хуже, чем GeForce 4 MX440 или Radeon 9000 Pro поколения DirectX 7.0. В мае 2003 года Nvidia представила GeForce FX 5900 Ultra – новый продукт высокого класса, призванный заменить малотиражную и разочаровывающую модель FX 5800. Основанная на переработанном графическом процессоре NV35, который устранил некоторые недостатки DirectX 9 у снятой с производства NV30, эта модель стала более конкурентоспособной по сравнению с Radeon 9700 и 9800. Помимо переработки частей графического процессора, компания перешла на 256-битную шину данных памяти, что позволило значительно увеличить пропускную способность памяти по сравнению с 5800, даже при использовании более распространенной DDR SDRAM вместо DDR2. Модель 5950 была конкурентоспособна с Radeon 9800 XT, опять же, при условии умеренного использования пиксельных шейдеров. В декабре 2003 года компания выпустила GeForce FX 5900XT – графическую карту, предназначенную для среднего ценового сегмента. Она была похожа на 5900 Ultra, но имела более низкую тактовую частоту и использовала более медленную память. Она более успешно конкурировала с Radeon 9600 XT, но все еще уступала в нескольких требовательных к шейдерам сценариях. Линейка GeForce FX перешла на интерфейс PCI Express в начале 2004 года с рядом моделей, включая PCX 5300, PCX 5750, PCX 5900 и PCX 5950. Эти карты в основном соответствовали своим предшественникам AGP с аналогичными номерами моделей. Для работы на шине PCIe, чип AGP-PCIe "HSI bridge" на видеокарте преобразовывал сигналы PCIe в сигналы AGP для графического процессора. Также в 2004 году серия GeForce FX 5200 / 5300, использующая графический процессор NV34, пополнилась новой моделью – FX 5500.

GeForce FX is an architecture designed with DirectX 7, 8 and 9 software in mind. Its performance for DirectX 7 and 8 was generally equal to ATI's competing products with the mainstream versions of the chips, and somewhat faster in the case of the 5900 and 5950 models, but it is much less competitive across the entire range for software that primarily uses DirectX 9 features. Its weak performance in processing Shader Model 2 programs is caused by several factors. The NV3x design has less overall parallelism and calculation throughput than its competitors. It is more difficult, compared to GeForce 6 and ATI Radeon R300 series, to achieve high efficiency with the architecture due to architectural weaknesses and a resulting heavy reliance on optimized pixel shader code. While the architecture was compliant overall with the DirectX 9 specification, it was optimized for performance with 16 bit shader code, which is less than the 24 bit minimum that the standard requires. When 32 bit shader code is used, the architecture's performance is severely hampered. The FX 5200 did not perform as well as the DirectX 7.0 generation GeForce 4 MX440 or Radeon 9000 Pro in some benchmarks. In May 2003, Nvidia launched the GeForce FX 5900 Ultra, a new high end product to replace the low volume and disappointing FX 5800. Based upon a revised GPU called NV35, which fixed some of the DirectX 9 shortcomings of the discontinued NV30, this product was more competitive with the Radeon 9700 and 9800. In addition to redesigning parts of the GPU, the company moved to a 256 bit memory data bus, allowing for significantly higher memory bandwidth than the 5800 even when utilizing more common DDR SDRAM instead of DDR2. The 5950 was competitive with the Radeon 9800 XT, again as long as pixel shaders were lightly used. In December 2003, the company launched the GeForce FX 5900XT, a graphics card intended for the mid range segment. It was similar to the 5900 Ultra, but clocked slower and used slower memory. It more thoroughly competed with Radeon 9600 XT, but was still behind in a few shader intense scenarios. The GeForce FX line moved to PCI Express in early 2004 with a number of models, including the PCX 5300, PCX 5750, PCX 5900, and PCX 5950. These cards were largely the same as their AGP predecessors with similar model numbers. To operate on the PCIe bus, an AGP to PCIe "HSI bridge" chip on the video card converted the PCIe signals into AGP signals for the GPU. Also in 2004, the GeForce FX 5200 / 5300 series that utilized the NV34 GPU received a new member with the FX 5500.

Прекращение поддержки

NVIDIA прекратила поддержку драйверов для серии GeForce FX.