S3 DeltaChrome vs. XGI Volari

10. Februar 2005 / von Robbitop / Seite 2 von 20

   Die Architekturen

Achtung: Da der Aufbau der einzelnen Architekturen mittels synthetischer Messungen ermittelt worden sind und dies sicher noch deutlich genauer ginge, ist auch einiges an Spekulation bei der Betrachtung enthalten. Weiterhin sind alle vom Autor erstellten Blockbilder der Anschaulichkeit halber stark vereinfacht.

Da uns während dieses Artikels der komplette 3D-Teil mit vielen Bestandteilen eines Grafikbeschleunigers über den Weg laufen wird, sollten wir vorerst einen Blick auf ein Blockdiagramm werfen, was den ungefähren Aufbau von diesem beschreibt.

	S3 Columbia (DeltaChrome S8)	ATI RV360 (Radeon 9600)	nVidia NV36 (GeForce 5700)	XGI XG40 (Volari V8)
Fertigungsverfahren	130nm LV TSMC FSG	130nm TSMC low-k	130nm LV IBM FSG	130nm LV TSMC FSG
Transistoren	60-80 Mill.	75 Mill.	82 Mill.	~80 Mill.
Chiptakt	300 MHz	325 MHz	425 MHz	300 MHz
Speichertakt	300 MHz DDR	200 MHz DDR	250 MHz DDR	325 MHz DDR
Speicheranbindung	128 Bit DDR	128 Bit DDR	128 Bit DDR	128 Bit DDR
Quads	2	1	½	1
TMUs	8 fast-Tri	4 bilineare	4 bilineare	8 bilineare
ALUs	8x Allzweck Vec4 ALU	4x Allzweck Vec3+1 ALU + 4x TEX-Unit	2x Shadercore + 2x FP32 MAD ALU	4x Allzweck Vec4 MAD
Rendergenauigkeit	FP24	FP24	FP16/FP32	FP24
Vertexshader	4x SIMD	2x SIMD	3x SIMD	4x SIMD
Memorycontroller	1 x 256 Bit	2 x 128 Bit	2 x 128 Bit	2 x 128 Bit
EarlyZ	ja, Z First Pass	ja	ja	ja
ROPs	8	8	4	8
ROP Abbility NoAA	8 Color + 8 Z oder 8 Stencil	4 Color + 4 Z oder 4 Stencil	4 Color + 4 Z oder 4 Stencil	4 Color + 4 Z oder 4 Stencil
ROP Abbility 2xMSAA	n/a	4 Color + 4 Z oder 4 Stencil	2 Color + 2 Z oder 2 Stencil	n/a
Leistungsaufnahme	4W laut S3	8W/19W	10W/25W	ca. 40W

Wie der Tabelle zu entnehmen sind die Spezifikationen unter dem Codenamen des eigentlichen Grafikcores aufgeführt, da die Marketingbezeichnung normalerweise die gesamte Karte umfasst. Es soll uns jedoch hier um die Cores per se gehen. Der S3 DeltaChrome ist der Columbia, die Radeon 9600 der RV360, die GeForce 5700 der NV36 und der Volari V8 der XG40.

  Die Pipeline

Der Begriff "Pipeline" heißt streng übersetzt "die Rohrleitung". Im Prinzip kann man sich eine Pipeline auch wie eine Rohrleitung vorstellen. Zu berechnende Pixel kommen am Anfang hinein und wandern Takt für Takt durch diese. Am Ende sind fertig berechnete Pixel das Ergebnis. Da die Berechnung von Pixeln bis in den dreistelligen Bereich von Takten hineinreichen kann, teilte man die Berechnung dieser in viele einfache Schritte auf. Unnötige Latenzen werden dadurch minimiert.

Pixel-Pipelines in dem Sinne existieren allerdings seit einigen Jahren nicht mehr. Inzwischen sind alle Architekturen Quad-basiert. Eine dedizierte Steuerlogik für jede einzelne Pixelpipeline kostet Transistoren, die woanders besser eingesetzt werden können. Somit wird pro Quadpipeline immer ein ganzer Quad (2x2 Pixel) berechnet. Eine Quadpipeline besitzt vierfach ausgelegte Ausführungseinheiten.

In der Praxis existiert ein wichtiger Unterschied zwischen vier einzelnen Pixelpipelines und einer Quadpipeline. Da jeder Rasterizer dreiecksbasiert (Dreiecke sind die Grundflächen von Polygonen) rendert, kann es vorkommen, dass am Rand des Dreiecks weniger als 4 Pixel zu rendern sind (Abbildung siehe oben). Somit tritt an solchen Stellen ein entsprechender Verschnitt (in blauer Markierung der weiße Pixel) auf. Je kleiner die Dreiecke werden, desto stärker ist der Nachteil.

Wir wollen in diesem Artikel der Anschaulichkeit halber von Pixel-Pipelines als Teil einer Quadpipeline sprechen, auch wenn das in der Form nicht ganz akkurat ist.

	DeltaChrome S8	Radeon 9600	GeForce 5700	Volari V8
Pixel-Pipelines	8	4	2	4
TMUs je Pipeline	1 trilinare TMU	1 bilineare TMU	2 bilineare TMU	2 bilineare TMU
ALUs je Pipeline	Allzweck Vec4 ALU	Allzweck Vec3+1 ALU + TEX-Unit	Shadercore + FP32 MAD ALU	Allzweck Vec4 ALU
Pixelshader-Output je Takt	8	12	6	4
Füllrate bilinear	2,4 Gtex/s	1,3 Gtex/s	1,7 Gtex/s	2,4 Gtex/s
Füllrate trilinear	2,4 Gtex/s	0,65Gtex/s	0,85Gtex/s	1,2 Gtex/sek
Setup	8x1	4x1	4x1 / 2x2	8x1 / 4x2