ATi Radeon 9000 & 9700 Preview

1. August 2002 / von aths / Seite 1 von 5

   Grundtechnik

ATi meldet sich mit dem Paper-Launch des Radeon 9700 mit lautem Trommelwirbel zurück. Wir haben uns einige interessante Neuerungen herausgegriffen, die wir hier vorstellen möchten. Zu Beginn sei die Bemerkung gestattet, dass ATi ihren neuen 3D-Chip "VPU" nennt ("Visual Processing Unit" - von 3Dlabs für den P10-Chip eingeführter Begriff). GPU, VPU - wir halten jene für wohlklingende Begriffe, die jedoch rein aus Marketingzwecken eingesetzt werden.

Die Radeon 9700 basiert auf einem Chip namens R300, welcher der erste Chip mit vollem DirectX9-Support ist. DirectX9 ist jedoch noch nicht veröffentlicht - insofern muss man bei dieser Aussage darauf vertrauen, dass ATi weiß, dass hier nichts mehr hinzukommt, was Radeon 9700 dann nicht kann. Etwas undurchsichtig wird die Situation dadurch, dass es generell keinen Chip gibt, der von der ausgewiesenen DirectX-Version wirklich alle Features unterstützt. Die wichtigen Eckpunkte für DirectX9, nämlich Pixel und Vertex Shader in der Version 2.0 sowie Displacement-Mapping Support werden vom Radeon 9700 jedoch erfüllt. Zum jetzigen Zeitpunkt nützt das natürlich wenig, da DirectX9 noch gar nicht zum Download zur Verfügung steht.

ATis Chip kommt, von der allgemeinen Marktsituation her betrachtet, ziemlich kühn daher: Die Technologie-Börsen melden Rekordtiefstände, und der PC-Markt ist seit längerem auf Schrumpfkur. Andererseits sind im Grafikkartenmarkt durch eine Art Fast-Monopol in letzter Zeit die Preise durchgehend so hoch, dass sich Neuentwicklung wieder lohnt. Im Einsteiger- und Mittelklassen-Segment versuchen ja derzeit so einige Hersteller, wieder Fuß zu fassen. Doch mit der Radeon 9700 beschäftigen wir uns mit HighEnd vom Feinsten.

ATi verweist stolz auf das 8x AGP Interface der Radeon 9700. Allerdings bringt heutzutage selbst 4x AGP gegenüber 2x kaum Vorteile. Wir gehen zwar davon aus, dass z.B. die GeForce4 Ti durchaus von 4x bzw. Radeon 9700 von 8x profitieren könnte, doch dazu fehlen aktuell noch zwei Dinge: Einerseits stärkere CPUs, vor allem aber deutlich höhere RAM-Bandbreiten.

Um das Grafikkarten-Bandbreitenproblem besser in den Griff zu bekommen, gibt es bei ATi nun neben HyperZ III (worauf wir weiter unten noch eingehen) jetzt auch eine Art Crossbar Memory Controller (von nVidia mit GeForce3 eingeführt), nur dass die einzelnen Kanäle bei ATi doppelt so breit ausgeführt sind. ATi stellt also ein ausgereiftes RAM-Interface mit logischen 512 Bit Breite vor, welches in vier einzelne 128 Bit Interfaces aufgeteilt ist.

Ein 512-Bit-Interface (bis jetzt hardwareseitig immer als 256 Bit DDR ausgeführt) allein ist jedoch kein Garant für HighEnd-Power - doch um diese zu erreichen, hat ATi die Renderarchitektur verbreitert. Mit der Radeon 8500 übernahm ATi die sehr erfolgreiche GeForce-Architektur von 4 Rendering-Pipelines mit je 2 Textureneinheiten (Texture Mapping Unit, TMU). Mit der Radeon 9700 geht man anderen Weg: Diese verfügt über 8 Rendering-Pipelines mit je einer TMU. Und in der Tat ist dies die wohl effizientere Methode.

Dabei ändert sich der Aufbau der TMU immer mehr - mit einer herkömmlichen TMU hat die TMU einer Radeon 9700 nicht mehr viel gemein. Die Grafikpipeline ist nun mit PixelShader 2.0 "richtig" programmierbar geworden. Der PixelShader 1.1 bzw. 1.3 ist letztlich nur ein besserer Register Combiner (den es bei GeForce-Karten ab der GeForce2 gibt) und Programmierbarkeit nur in Ansätzen bot. Der PixelShader 1.4, von ATi mit dem Radeon 8500 eingeführt, verwendete neue Konzepte, die sich teilweise nun im PixelShader 2.0 wiederfinden. Dabei besteht natürlich volle Rückwärts-Kompatibilität: Die Radeon 9700 kann PixelShader-Programme der Version 2.0 und natürlich auch der Versionen 1.0 bis 1.4 verarbeiten.

   Pixel & Vertex Shader 2.0

Mit DirectX8 schien, zumindest laut Marketing, das Ende der Entwicklung erreicht: Grafikchips sind jetzt programmierbar, damit lassen sich praktisch alle Effekte darstellen. Natürlich könnte man die meisten Effekte auch ganz ohne PixelShader realisieren, nur würde das Rendering dann extrem lange dauern. Mit DirectX8 wurde also diesbezüglich kein Abschluss erzielt, sondern es war der Beginn einer neuen Entwicklung: Shader-Technik direkt in Hardware zu integrieren. Nach den zaghaften Anfängen mit DirectX8 gibt es nun mittels DirectX9 nun einen gewaltigen Sprung, mit DirectX10 wird die Entwicklung voraussichtlich ausgereift sein.

Denn das Ziel ist natürlich, "Renderman"-Qualität in Echtzeit darstellen zu können. "Renderman" ist eine bekannte Shader-Sprache, die in aller Regel jedoch "offline", also nicht in Echtzeit, erzeugt wird. Pixar Studios lizensiert entweder die Renderman-Software oder aber setzt sie auch selbst ein. Die meisten der Oberklasse-CGI-Effekte, die man im Kino sieht, basieren auf Renderman. "Toy Story" und "Monsters, Inc." sind mit Renderman enstanden, die CGI-Effekte der Star Wars Episoden 1 bis 3 nutzen ebenfalls diese Software.

Aufsehenerregenden Meldungen - "Final Fantasy" oder Szenen aus dem "Herrn der Ringe" seien mit einer bestimmten Hardware jetzt in Echtzeit zu rendern - sollte man mit höchster Vorsicht genießen. Denn hierbei handelt es sich bislang nur um ausgewählte, relativ unkomplexe Szenen, die einerseits zusätzlich vereinfacht, andererseits nur in Monitor-Auflösung gerendert worden sind. Von der "wahren" Rechenlast bleiben so nur noch wenige Prozent übrig. Nach unserer Schätzung werden DirectX10-Grafikkarten Kino-Effekte, die heute "State of the Art" sind, dann bei dann üblicher Monitor-Auflösung mit voller Komplexität rendern können.

In Dingen VertexShader bietet die Radeon 9700 die schon von Matrox mit Parhelia eingeführte vierfache Parallelität. Gegenüber Parhelia kann ATis VertexShader aber längere Programme ausführen. Von der internen Parallelität bekommt die Software dabei nichts mit. Es wird vom Treiber die Versionsnummer vermeldet und die Aufteilung der Rechenkapazitäten geschieht automatisch per Hardware.

Das kann man sich grob wie bei den 3D-Pipelines vorstellen: Um mehr als eine Pipeline zu nutzen, ist ebenfalls kein spezieller Software-Support notwendig. Der Treiber meldet die Anzahl der Texture Stages sowie denkbare weitere Eigenschaften (PixelShader Version usw.), aber die Parallelisierung erfolgt rein hardware-seitig. Da die Vorteile des VertexShader 2.0 bereits im Parhelia-Preview besprochen wurden, gehen wir hier gleich zu einer besonderen Spezialität des neuen Radeon-Chips über: HyperZ III.