GeForce 2: Поколение графических процессоров Nvidia

Введение

Серия графических процессоров Nvidia

Серия GeForce 2 (NV15) — второе поколение линейки графических процессоров GeForce от Nvidia. Представленная в 2000 году, она является преемницей GeForce 256. Семейство GeForce 2 включало в себя несколько моделей: GeForce 2 GTS, GeForce 2 Pro, GeForce 2 Ultra, GeForce 2 Ti, GeForce 2 Go и серию GeForce 2 MX. Помимо этого, архитектура GeForce 2 используется в серии Quadro на картах Quadro 2 Pro, 2 MXR и 2 EX со специальными драйверами, предназначенными для ускорения приложений автоматизированного проектирования.

Архитектура

Архитектура GeForce 2 похожа на предыдущую линейку GeForce 256, но с различными улучшениями. По сравнению с 220-нм GeForce 256, GeForce 2 производится по 180-нм техпроцессу, что делает кремний более плотным и позволяет разместить больше транзисторов и достичь более высокой тактовой частоты. Наиболее значительным изменением для 3D-ускорения стало добавление второго блока текстурирования к каждому из четырех пиксельных конвейеров. Некоторые утверждают, что второй TMU присутствовал в оригинальном Geforce NSR (Nvidia Shading Rasterizer), но двойное текстурирование было отключено из-за аппаратной ошибки; уникальная способность NSR выполнять одноцикловую трилинейную фильтрацию текстур подтверждает эту версию. Это удваивает скорость заполнения текстурами в секунду по сравнению с предыдущим поколением и является причиной названия GeForce 2 GTS с суффиксом: GigaTexel Shader (GTS). GeForce 2 также официально представляет NSR (Nvidia Shading Rasterizer) – примитивный тип программируемого пиксельного конвейера, частично напоминающий более поздние пиксельные шейдеры. Эта функциональность также присутствовала в GeForce 256, но не анонсировалась. Другим аппаратным улучшением стал обновленный конвейер обработки видео, получивший название HDVP (high definition video processor). HDVP поддерживает воспроизведение видео высокой четкости в разрешениях HDTV (MP@HL). В 3D-бенчмарках и игровых приложениях GeForce 2 GTS превосходит своего предшественника до 40%. В играх OpenGL (например, Quake III) эта карта обходит ATI Radeon DDR и 3dfx Voodoo 5 5500 как в 16-битном, так и в 32-битном режимах отображения. Однако в играх Direct3D, работающих в 32-битном режиме, Radeon DDR иногда может оказаться быстрее. Архитектура GeForce 2 испытывает ограничения по пропускной способности памяти. GPU расходует пропускную способность памяти и скорость заполнения пикселей из-за неоптимизированного использования буфера глубины, отрисовки скрытых поверхностей и относительно неэффективного контроллера памяти. Основной конкурент GeForce 2, ATI Radeon DDR, обладает аппаратными функциями (HyperZ), которые решают эти проблемы. Из-за неэффективности графических процессоров GeForce 2 они не могли достичь своего теоретического потенциала производительности, и Radeon, даже с менее мощной 3D-архитектурой, оказывал серьезную конкуренцию. Более поздняя ревизия NV17 дизайна NV11, использованная в GeForce4 MX, была более эффективной.

The GeForce 2 architecture is similar to the previous GeForce 256 line but with various improvements. Compared to the 220 nm GeForce 256, the GeForce 2 is built on a 180 nm manufacturing process, making the silicon more dense and allowing for more transistors and a higher clock speed. The most significant change for 3D acceleration is the addition of a second texture mapping unit to each of the four pixel pipelines. Some say the second TMU was there in the original Geforce NSR (Nvidia Shading Rasterizer) but dual texturing was disabled due to a hardware bug; NSR's unique ability to do single cycle trilinear texture filtering supports this suggestion. This doubles the texture fillrate per clock compared to the previous generation and is the reasoning behind the GeForce 2 GTS's naming suffix: GigaTexel Shader (GTS). The GeForce 2 also formally introduces the NSR (Nvidia Shading Rasterizer), a primitive type of programmable pixel pipeline that is somewhat similar to later pixel shaders. This functionality is also present in GeForce 256 but was unpublicized. Another hardware enhancement is an upgraded video processing pipeline, called HDVP (high definition video processor). HDVP supports motion video playback at HDTV resolutions (MP@HL). In 3D benchmarks and gaming applications, the GeForce 2 GTS outperforms its predecessor by up to 40%. In OpenGL games (such as Quake III), the card outperforms the ATI Radeon DDR and 3dfx Voodoo 5 5500 cards in both 16 bpp and 32 bpp display modes. However, in Direct3D games running 32 bpp, the Radeon DDR is sometimes able to take the lead. The GeForce 2 architecture is quite memory bandwidth constrained. The GPU wastes memory bandwidth and pixel fillrate due to unoptimized z buffer usage, drawing of hidden surfaces, and a relatively inefficient RAM controller. The main competition for GeForce 2, the ATI Radeon DDR, has hardware functions (called HyperZ) that address these issues. Because of the inefficient nature of the GeForce 2 GPUs, they could not approach their theoretical performance potential and the Radeon, even with its significantly less powerful 3D architecture, offered strong competition. The later NV17 revision of the NV11 design used in the GeForce4 MX was more efficient.

Релизы

Первыми моделями, появившимися после оригинального GeForce 2 GTS, были GeForce 2 Ultra и GeForce2 MX, представленные 7 сентября 2000 года. 29 сентября 2000 года Nvidia начала поставки видеокарт с объемом видеопамяти 16 и 32 МБ. Архитектурно идентичный GTS, Ultra отличается лишь более высокими тактовыми частотами ядра и памяти. В некоторых случаях модель Ultra превосходит первые продукты GeForce 3, поскольку у первых карт GeForce 3 значительно более низкая скорость заполнения. Однако Ultra теряет преимущество при включенном сглаживании (anti-aliasing) из-за новых механизмов эффективности пропускной способности памяти и скорости заполнения в GeForce 3; кроме того, GeForce 3 обладает более совершенным набором функций следующего поколения, включая программируемые вершинные и пиксельные шейдеры для игр DirectX 8.0. GeForce 2 Pro, представленный вскоре после Ultra, был альтернативой дорогостоящей топовой модели Ultra и быстрее, чем GTS. В октябре 2001 года GeForce 2 Ti позиционировался как более дешевая и менее продвинутая альтернатива GeForce 3. Быстрее, чем GTS и Pro, но медленнее, чем Ultra, GeForce 2 Ti успешно конкурировал с Radeon 7500, хотя 7500 имел преимущество в поддержке двух дисплеев. Эта модель GeForce 2 среднего уровня была заменена серией GeForce4 MX в качестве оптимального выбора по соотношению цены и производительности в январе 2002 года. На своей продуктовой веб-странице 2001 года Nvidia первоначально представила Ultra как отдельное предложение от остальной линейки GeForce 2 (GTS, Pro, Ti), однако к концу 2002 года, когда GeForce 2 считалась снятой с производства, Ultra был включен вместе с GTS, Pro и Ti на информационную страницу GeForce 2.

GeForce 2 MX

Поскольку предыдущая линейка GeForce 256 не включала бюджетную модель, серия RIVA TNT2 осталась выполнять роль видеокарт начального уровня, хотя и с устаревшим набором функций. Чтобы предложить более доступный вариант, Nvidia создала серию GeForce 2 MX, которая предлагала стандартный набор функций, характерный для всего поколения GeForce 2, с ограничениями, зависящими от категории. В картах GeForce 2 MX было удалено два 3D-пиксельных конвейера и уменьшена пропускная способность памяти. Карты использовали SDR SDRAM или DDR SDRAM с шириной шины памяти от 32 до 128 бит, что позволяло варьировать стоимость печатной платы. Серия MX также поддерживала работу с двумя дисплеями, чего не было в обычных GeForce 256 и GeForce 2. Основными конкурентами GeForce 2 MX были Radeon VE / 7000 и Radeon SDR от ATI (которые вместе с другими видеокартами R100 позже были переименованы в серию 7200). Radeon VE обладала преимуществом в виде несколько более продвинутого программного обеспечения для работы с двумя мониторами, но не поддерживала аппаратное T&L – новую функцию 3D-рендеринга того времени, которая была главным достоинством Direct3D 7. Кроме того, Radeon VE имела только один конвейер рендеринга, что приводило к значительно более низкой скорости заполнения сцены по сравнению с GeForce 2 MX. Radeon SDR, оснащенная SDR SDRAM вместо DDR SDRAM, используемой в более дорогих моделях, была выпущена позднее и демонстрировала более высокую скорость 32-битного 3D-рендеринга, чем GeForce 2 MX. Однако Radeon SDR не поддерживала работу с несколькими мониторами и стоила значительно дороже, чем GeForce 2 MX. Voodoo4 4500 от 3dfx вышла слишком поздно, была слишком дорогой и недостаточно производительной, чтобы конкурировать с GeForce 2 MX. В серию входят GeForce 2 MX, MX400, MX200 и MX100. Этот графический процессор также использовался в качестве интегрированного графического ядра в линейке чипсетов nForce и в качестве мобильного графического чипа для ноутбуков под названием GeForce 2 Go.

Преемник

Преемником линейки GeForce 2 (не MX) стала GeForce 3. Линейка GeForce 2 (не MX) была снижена в цене и пополнилась моделью GeForce 2 Ti, чтобы предложить альтернативу среднего уровня флагманской GeForce 3. Впоследствии вся линейка GeForce 2 была заменена на GeForce4 MX.

Прекращение поддержки

Nvidia прекратила поддержку драйверов для серии GeForce 2, включая модели GTS, Pro, Ti и Ultra, выпущенные в 2005 году, и затем модели MX в 2007 году.