Technik - Direct3D 10 und Unified Shader

Wie bereits im Intro vorweggenommen und auch der Tabelle zu entnehmen handelt es sich beim G80 um einen Direct3D-10-Chip. Wir wollen nun einen kleinen Exkurs auf die Software-Seite machen, eine komplette Betrachtung der neuen API würde den Rahmen des Artikels sprengen und auf diesem Punkt soll auch nicht wirklich das Hauptaugenmerk dieses Hardware-Artikels liegen.

Überblick über die gesamte Direct3D10-Pipeline

Als Neuling gesellt sich in der Direct3D10-Pipeline der Geometry-Shader neben den Pixel- und Vertex-Shader hinzu. Alle drei Shader verfügen hierbei aus Gründern der besseren Progammierbarkeit über dieselben Grundfunktionen - den gleichen Befehlssatz - und sind somit auf Software-Ebene sozusagen „unified“. Die Umsetzung in Hardware ist hierfür allerdings irrelevant, solange die grundsätzlichen Forderungen des Shader Model 4.0 erfüllt werden. So kann ein Direct3D-10-Chip trotz der vereinheitlichten Shader auf Software-Seite immer noch auf getrennte Shader in der Hardware setzen.

Mit dem Geometry-Shader haben wir bereits eine der Hauptneuerung der Direct3D-10-API angesprochen. Dieser Shader bezieht sich, wie der Name schon deutlich macht, auf die Geometrie einer 3D-Szene, wie dies auch bereits beim Vertex-Shader der Fall ist. Im Gegensatz zum Vertex-Shader erhält der Geometry-Shader allerdings keine Eckpunkte als Eingabe sondern komplette Primitive, also ganze Dreiecke, Linien etc. Insgesamt bietet Direct3D 10, unter anderem auch durch das Pflichtprogramm des Shader Model 4.0 (siehe nachfolgende Tabelle), eine wesentlich flexiblere Programmierung.

Kehren wir an dieser Stelle zurück zur Hardware. Hatten wir in der Einleitung bereits mehrere Überraschungen und den Weggang NVIDIAs von der CineFX-Archtietkur anklingen lassen, so schlägt einem beim Betrachten der Spezifikations-Tabelle sofort der Begriff der Unfied-Shader-Architektur entgegen. Mit Verwirrspieltaktik erster Klasse ließ NVIDIA die Presse und interessierte Leser noch bis vor kurzem in dem Glauben einer herkömmlichen Architektur mit getrennten Pixel- und Vertex-Shader-Einheiten beim G80. Marketingtechnisch sicherlich eine reife Leistung, ist das Erstaunen nun doch um einiges größer. Zudem nimmt man der Konkurrenz aus dem Hause ATI, mit dem Novum einer Unified-Shader-Architektur im Grafikkartenbereich, die Butter vom Brot.

Exemplarische Gegenüberstellung einer Architektur mit Pixel und Verex-Shadern und
einer Unified-Shader-Architektur ohne Berücksichtung des Geometry-Shaders

Aber was bedeuteten überhaupt Unified-Shader auf Hardware-Ebene? „To unify“ stammt aus dem Englischen und bedeutet in diesem Zusammenhang soviel wie „vereinheitlichen“. Vereinheitlicht werden hierbei die Fähigkeiten von Pixel- und Vertex-Shader. Ein Unified Shader ist dementsprechend in der Lage sowohl die benötigten Berechnungen der Vertex- als auch Pixel-Shader durchzuführen. Im Falle des G80 wurden natürlich auch die Geometry-Shader in die Unfied-Shader integriert. Der Begriff Unfied-Shader-Chip bringt konsequenterweise nichts anderes zum Ausdruck als einen kompletten Chip der eben genau auf jene vereinheitlichten Shader setzt.