Die Technik des G70 Chips

Ältere Spiele sehen im Vergleich zu den heutigen Grafikwundern recht primitiv aus. Die Qualität der Grafik hat sich sehr stark weiterentwickelt. Heute sehen Spielszenen oft besser aus als vorgerenderte Zwischensequenzen von damals. Die GPU der 7800 GTX, auch als G70 bekannt, basiert auf der 6800 Ultra GPU. Es gibt allerdings einige wichtige Unterschiede und Verbesserungen, die der Karte ein Vielfaches der 6800 Ultra Performance ermöglichen. Unten sieht man den Schematischen Aufbau der 7800 GTX. Oben finden sich die acht Vertex Einheiten. In der Mitte erkennt man die 24 Pixel Pipelines, die in sechs Blöcke á 4 Pipelines gruppiert sind. Unterhalb der Fragment Crossbar erkennt man die 16 ROPs der 7800 GTX.

 I. Herstellung und Größe

Eine der Hauptänderungen bezieht sich auf die Größe und den Herstellungsprozeß der GPU. Die G70 GPU wird im 110nm Prozess bei TSMC hergestellt, und umfasst insgesamt 302 Millionen Transistoren. Ein normaler Athlon 64 FX-55 hat nur etwa 105 Millionen! Hier liegt auch einer der Gründe dafür begraben, dass Grafikkarten der CPU den Rang als teuerstes Bauteil im Rechner abgelaufen haben. Der Core misst 18,5 mal 18,5mm, was relativ groß ist für den Fakt, dass er im 110nm Prozess hergestellt wird. Ab Werk wird die 7800 GTX mit 430MHz befeuert und hat 256MB GDDR3 Speicher an Bord. Die Karte hat somit eine maximale Bandbreite von etwa 38.4GB/s.

 II. Füllrate

Es gibt 8 Vertex Shader Einheiten, zwei mehr als bei der 6800 Ultra, und insgesamt 24 Pixel Pipelines, wo die 6800 Ultra 16 hatte. Die 7800 GTX erreicht damit eine Füllrate von 10,3 Gigatexeln. Vergleichsweise hatte die 6800 Ultra hier 6,4 Gigatexel zu bieten. Mit 16 ROPs hat die 7800 GTX gleich viele wie die 6800 Ultra. Allerdings meint NVIDIA hierzu, dass dies keinen Flaschenhals darstellt, und auch für die Zukunft völlig ausreichend ist.

 III. Pixel Pipeline Upgrades

Bis jetzt nichts wirklich Neues. Eine neue GPU bedeutet meistens mehr Pixel pro Takt und mehr Bandbreite bedeutet dies auch noch schneller. Doch NVIDIA scheint mit der G70 GPU eine neue Strategie zu fahren. Man wendet sich davon ab sich nur auf die rohe Renderleistung zu konzentrieren und spendiert der Karte bessere Effektfähigkeiten. Die acht zusätzlichen Pixel Pipelines verbessern die Renderingpower, aber alle Pixel Pipelines sind jetzt dazu fähig verbesserte MADD (Multiplication-ADDition) Instruktionen zu verarbeiten. Jede Pixel Pipeline hat zwei ALUs (Arithmetic Logical Unit), welche Additions- und Multiplikationsoperationen auf jedes Pixel anwenden können, um grafische Effekte zu erzielen. Bei der 6800 Ultra konnte nur eine dieser ALUs MADD Instruktionen verarbeiten. Diese Instruktionen wurden immer wichtiger, da sie in aktuellen Spielen schon verwendet werden und in zukünftigen Spielen verstärkt auftreten werden.

 IV. Neue AA Modis

Mit der Vorstellung der 7800GTX führt NVIDIA zwei neue Antialiasing Technologien ein: Transparency Adaptive Supersampling und Transparency Adaptive Multisampling (TRSS und TRMS). Diese machen das Antialiasing von Pixeln innerhalb eines Polygons möglich. Normales Antialiasing kann nur Kanten eines Polygons glätten. Supersampling erlaubte das Glätten dieser Bereiche schon vor NVIDIAs neuen AntiAliasing Modis, aber die Performance fiel mit aktiviertem Supersampling dramatisch. Jetzt lässt sich dies mit weit weniger Performanceeinbruch realisieren. TRMS führt zunächst dieselben Antialiasing Operationen wie konventionelles Multisampling aus, glättet also Pixel am Rand eines Polygons. Es geht dann jedoch noch einen Schritt weiter und bearbeitet noch Pixel innerhalb eines Polygons, die Alpha Informationen haben. Die Randbereiche von Pixeln mit diesen Informationen werden dann ebenfalls noch geglättet. TRSS wendet auf den meisten Bildbereichen Multisampling an, jedoch Supersampling bei Polygone, die Pixel mit Alpha Informationen beinhalten. TRSS ist deshalb aufwändiger zu berechnen und die Performance sinkt stärker als bei TRMS.

 V. High Dynamic Range Rendering

GeForce 6800 Ultra GPUs waren die ersten, mit denen man High Dynamic Range Rendering genießen konnte. Das Erlebnis war beachtenswert, allerdings gab es auch ein Problem: Der Performanceeinbruch war mehr als spürbar. Meist befand man sich bei eine annehmbaren Auflösung schon fast unter der Spielbarkeitsgrenze. Die 7800 GTX Serie wurde auch auf HDR Berechnungen hin optimiert, was bedeutet, dass man jetzt in den Genuss von HDR bei akzeptablem Performanceverlust kommen kann. Der einzige wirkliche Nachteil an HDR ist, dass man gleichzeitig kein Antialiasing nutzen kann, da beide Techniken der letzte Berechnungsschritt vor der Speicherung der Farbwerte im Speicher sein müssen, und sich so gegenseitig ausschließen.

Wer tiefer in die Technik der G70 Chips eintauchen möchte, dem sei dieser Artikel unserer Kollegen vom 3DCenter ans Herz gelegt.

Lieferumfang

Gigabyte wählt für seine 7800 GTX eine Verpackung in Hochformat. Dieses etwas ungewöhnliche Format hat uns allerdings sehr gut gefallen, besonders wegen des Inhalts. ;) Gigabyte-typisch finden sich alle Kerninformationen gut lesbar auf der Verpackung. Des Englischen sollte man allerdings mächtig sein, da bis auf einen mini Absatz alles in eben dieser Sprache verfasst wurde.

Pol Adapter für Netzteile ohne den zusätzlichen 6poligen PCIe for Graphics Stromanschluss bei. Softwareseitig packt Gigabyte Xpand Rally und Joint Operations als Spiele bei, sowie Cyberlink PowerDirector 3 als Vollversion für die VIVO Funktionen und eine Treiber-CD.