Die aktuelle Entwicklung bei S3 Graphics
22. November 2005 / von robbitop / Seite 4 von 4
Im nächsten Vergleich streben wir einen Vergleich der Effizienz in Punkto Pixelshading zwischen beiden Architekturen an, um zu sehen, wie S3 Graphics ihre Hausaufgaben erledigt haben. Dazu ist es wichtig, die Ergebnisse beider Chips so anzugleichen, dass Pipelineanzahl und Takt herausfallen. Der DeltaChrome verfügt über acht Pixelpipelines und der GammaChrome über vier. Der GammaChrome ist allerdings höher getaktet: 450 zu 300 MHz beim DeltaChrome.
Es handelt sich nachfolgend also um einen Vergleich pro Pipeline und pro Takt. Dazu nutzen wir den Shadermark. Dieser synthetische Test besitzt lediglich einen Flaschenhals, wie der Name schon suggeriert: Die Shaderleistung. Dabei spielt die Systemkonfiguration keine Rolle. In diesem Ausnahmefall konnten wir die Messungen von Beyond3D mit unseren Messungen vergleichen.
| Shadermark FP16 | DeltaChrome S8 Pro | GammaChrome S18 Nitro | Leistungssteigerung pro Pipe |
| Shader 2 | 161 fps | 138 fps | 13,6% |
| Shader 3 | 102 fps | 87 fps | 12,7% |
| Shader 4 | 95 fps | 83 fps | 15,7% |
| Shader 5 | 77 fps | 67 fps | 15,5% |
| Shader 6 | 111 fps | 97 fps | 16,2% |
| Shader 7 | 86 fps | 72 fps | 11,6% |
| Shader 8 | 51 fps | 51 fps | 33,3% |
| Shader 9 | 233 fps | 216 fps | 23,1% |
| Shader 10 | 177 fps | 167 fps | 25,4% |
| Shader 11 | 99 fps | 87 fps | 17,1% |
| Shader 12 | 41 fps | 43 fps | 39,0% |
| Shader 13 | 49 fps | 53 fps | 42,8% |
| Shader 14 | 32 fps | 33 fps | 37,5% |
| Shader 15 | 32 fps | 28 fps | 15,6% |
| Shader 16 | 55 fps | 52 fps | 25,4% |
| Shader 17 | 52 fps | 49 fps | 25,0% |
| Shader 18 | 6 fps | 6 fps | 33,3% |
| Shader 19 | 17 fps | 18 fps | 41,1% |
Teilweise noch viel deutlicher sind die Ergebnisse unter dem (gebräuchlicheren) FP24-Mode von Shadermark:
| Shadermark FP24 | DeltaChrome S8 Pro | GammaChrome S18 Nitro | Leistungssteigerung pro Pipe |
| Shader 2 | 145 fps | 128 fps | 26,2% |
| Shader 3 | 98 fps | 87 fps | 17,3% |
| Shader 4 | 89 fps | 83 fps | 23,5% |
| Shader 5 | 73 fps | 67 fps | 21,9% |
| Shader 6 | 106 fps | 97 fps | 21,6% |
| Shader 7 | 81 fps | 72 fps | 18,5% |
| Shader 8 | 24 fps | 51 fps | 183,3% |
| Shader 9 | 194 fps | 216 fps | 47,9% |
| Shader 10 | 159 fps | 167 fps | 39,6% |
| Shader 11 | 93 fps | 87 fps | 24,7% |
| Shader 12 | 40 fps | 43 fps | 42,5% |
| Shader 13 | 26 fps | 53 fps | 169,2% |
| Shader 14 | 26 fps | 33 fps | 69,2% |
| Shader 15 | 18 fps | 28 fps | 105,5% |
| Shader 16 | 31 fps | 52 fps | 122,5% |
| Shader 17 | 28 fps | 49 fps | 132,1% |
| Shader 18 | 4 fps | 6 fps | 100,0% |
| Shader 19 | 10 fps | 18 fps | 140,0% |
Wie man sieht, ist die Leistungssteigerung pro Pipeline für einen Refresh, insbesondere mit Full Prescision (FP24) recht ansehnlich. In einem GammaChrome mit zwei Quadpipelines und entsprechenden Taktraten würde das ursprüngliche Columbia-Design somit einen zweiten Frühling erleben. Die pro Takt-/Pipeleistung wird dann mit der Chrome-S2X-Serie jedoch nochmals gesteigert werden. Mangels Testsamples ist diese Untersuchung im Moment noch nicht durchführbar, wird aber garantiert nachgereicht.
Die Treiberentwicklung
Seit der Vorstellung des DeltaChrome haben die Treiber eine große Entwicklung durchgemacht. Im Oktober 2003 war die Anzahl an lauffähigen Spielen noch relativ klein. Auch gab es große Einschnitte im Bereich der Performance. Der OpenGL-Teil des Treibers glich einer großen Baustelle, denn die meisten Extensions waren schlicht nicht vorhanden. Nach den Releases von Far Cry, Half-Life 2 und Doom 3 wurden der Direct3D- und der OpenGL-Teil offenbar stark überarbeitet. Performance als auch die Kompatibilität verbesserten sich maßgeblich. Fast jeder neue Treiber bringt eine hohe Anzahl an GameFixes mit sich und ab und an gibt es auch mal einen Performance-Sprung.
Es gab allerdings von Anfang an ein Problem mit der CPU-Last. Der Treiber verschlang die CPU-Leistung fast wie zum Frühstück. Somit waren nahezu alle Spiele CPU-limitiert - und das in fast allen Auflösungen. Dies hat sich durch die Treiberentwicklung etwas gebessert, ist aber noch merklich vorhanden. Auf Ansprache dieses Problems bestätigte S3 Graphics dies und machte darauf aufmerksam, dass es sich um einen Bug im DeltaChrome handle, der bereits im GammaChrome gefixed sei.
Nach Meinung des Autors, der den DeltaChrome seit rund anderthalb Jahren privat nutzt, haben sich die Treiber deutlich verbessert. Die Karte ist nun fast ohne Einschnitte alltagstauglich. Dass die Entwicklung eines Treibers für eine neue Architektur mühsam sein kann, zeigten auch früher Treiber aus der R300/NV30/NV40 Zeit. Allerdings leidet S3 Graphics natürlich am weitaus kleineren Programmiererteam für die Treiberabteilung als die Konkurrenz von nVidia und ATI. Da die Chrome-S2X-Serie wie auch DeltaChrome & GammaChrome zur Columbia-Architektur gehört, steht den neuen kommenden S3-Grafikchips dann ein relativ ausgereiftes Treiberpaket von Anfang zur Verfügung.
Um die Treiberentwicklung darzustellen, haben wir einen Treibervergleich mit folgendem Testsystem vorbereitet:
- Intel Pentium 4 3000 @ 3600 MHz (FSB240)
- 2 x 512 MB DDR333 @ DDR384, 2.5-3-3-8
- S3 DeltaChrome S8 Pro
- Treiber-Versionen: 15.11.06j, 15.13.04f1, 15.13.04h, 15.15.08c & 15.16.07
Die Ergebnisse wurden dabei in Reihenfolge der Treiber-Versionen (15.11.06j/15.13.04f1/15.13.04h/15.15.08c/15.16.07) hintereinander notiert, so daß man die Treiber-Entwicklung über diese Treiber-Versionen hinweg auf einen Blick sehen kann:
| 1024x768 | 1024x768 8xAF | 1280x1024 | 1280x1024 8xAF | |
| Call of Duty Demo | 66/63/68/48/83 | 61/63/59/39/71 | 54/53/54/38/61 | 44/46/45/33/46 |
| Colin Rally 5 Demo | 23/24/23/31/30 | 19/19/20/24/25 | 16/16/16/20/20 | 14/14/14/16/17 |
| Doom 3 | 11/10/10/10/10 | 10/10/10/10/10 | 7/7/7/7/7 | 7/6/6/6/6 |
| Far Cry | 13/14/16/14/16 | 5/14/14/14/14 | 8/11/11/11/11 | 3/9/9/10/10 |
| Half-Life 2 | 24/20/20/21/23 | 22/19/19/19/21 | 16/14/14/14/16 | 15/13/12/13/14 |
| Max Payne 2 Demo | 83/84/83/92/80 | 68/67/68/79/68 | 55/56/55/62/56 | 47/47/48/54/48 |
| Painkiller SP2-Demo | 53/60/60/56/58 | 36/36/36/37/37 | 43/44/43/44/44 | 26/26/26/26/26 |
| Riddick Demo | -/-/-/9/9 | -/-/-/9/9 | -/-/-/6/6 | -/-/-/6/6 |
| Serious Sam Demo | 86/109/109/112/112 | 60/72/72/73/72 | 57/68/68/69/69 | 40/45/46/46/46 |
| Trackmania Sunrise | -/52/52/-/49 | -/44/44/-/44 | -/43/43/-/42 | -/36/37/-/36 |
| UT2004 Demo | 60/53/52/55/64 | 54/52/52/49/54 | 56/51/51/53/58 | 41/41/41/42/42 |
Die Treiberserie von S3 Graphics hat sich, wie oben zu sehen, deutlich verbessert. Nicht nur im Bereich Kompatibilität, sondern auch in Sachen Geschwindigkeit ist vieles besser und unproblematischer geworden.
Die Zukunft bei S3
Mit dem Markteintritt der Chrome-2X-Serie könnte es S3 Graphics Anfang nächsten Jahres schaffen, ihren Marktanteil endlich mal wieder auszubauen. Zwar basiert die neue Grafikchip-Serie weiterhin auf dem GammaChrome-Design, bietet jedoch dafür die doppelte Shader-Rechenpower pro Pipeline an. Dazu sollen die Taktraten enorm steigen, was dank der 90nm Fertigungstechnologie von Fujitsu realisiert werden soll.
Der Chrome S25 ist dabei eher als OEM-Produkt vorgesehen, insofern dürfte es dort vermehrt Versionen mit nur 64bitigem Speicherinterface geben. Der Chrome S27 ist dagegen als Konkurrent für die GeForce 6600 sowie die Radeon X700 bzw. Radeon X1300 im unteren Mainstream-Markt mit einem Preis von rund 100 Dollar/Euro vorgesehen. Insbesondere durch die geplanten Taktraten von 700/700 MHz scheint S3 hier eine durchaus konkurrenzfähige Mainstream-Karte in Vorbereitung zu haben.
Wie auch ATI und nVidia will nun auch S3 Graphics auf den Zug der MultiGrafikkarten-Lösungen aufspringen. So wird der Chrome S27 über das SLI- und CrossFire-Pendant "MultiChrome" verfügen, womit das Zusammenspiel zweier Grafikkarten ermöglicht wird. Erfreulicherweise will S3 dabei mit allen Herstellern von Mainboard-Chipsätzen zusammenarbeiten, womit eine gute Chance besteht, daß MultiChrome in allen Mainboards mit zwei Grafikkarten-Steckplätzen unterstützt wird. Wir vermuten im übrigen eine recht einfach gestrickte Variante von AFR als Bildberechnungs-Methode bei MultiChrome.
Mittels der Zusammenschaltung zweier Chrome S27 Grafikkarten mittels MultiChrome werden dann im übrigen 5,6 Gigapixel an trilinearer Füllrate vorhanden sein, ganz abgesehen von der mit 41,7 GB/s für einen Mainstream-Chip ebenfalls nicht unansehlichen Speicherbandbreite. Dies könnte eventuell genügen, um den 5x Supersampling Anti-Aliasing Modus im Zusammenhang mit dem anisotropen Filter in einigen Spielen sinnvoll nutzbar zu machen. Das Ergebnis dürfte eine sehr hohe Bildqualität sein, wobei natürlich in der Tat abzuwarten sein wird, auf welchem Performance-Level dies zwei Chrome S27 Grafikkarten abliefern werden können.
Damit stehen die Zeichen eigentlich nicht schlecht, daß S3 Graphics nächstes Jahr nach langer Zeit mal wieder ein gewisser Erfolg am Grafikchip-Markt beschieden wäre. Dies hängt allerdings - wieder einmal bei S3 - entscheidend daran, daß S3 den selbstgesteckten Auslieferungsplan wird halten können und Chrome S2X Grafikkarten wirklich auch ab Anfang nächsten Jahres verfügbar werden. Sollten sich die neuen S3-Chips wieder verzögern, werden ATI und nVidia in der Zwischenzeit schon wieder neue Produkte bringen und S3 auf den Chrome S2X Chip schlicht sitzenbleiben.
Langfristig steht dann noch das schon lange in Vorbereitung befindlich Direct3D10-Projekt "Destinations Films" am Horizont. Durch die Verzögerungen seitens Microsoft bei Windows Vista wird dieses nicht vor Mitte bis Ende 2006 relevant werden - jedenfalls nicht bevor ATI und nVidia entsprechende Direct3D10-Chips an den Start gebracht haben. Genauere technische Spezifikationen zu "Destinations Films" gibt es allerdings nicht, die einzige bekannte Größe ist die Unterstützung von Direct3D10 (früher auch WGF2 oder DirectX10 genannt) bzw. damit der Shader 4.0.
Danksagung: Ich möchte an dieser Stelle misterh für die Hilfe beim Treibervergleich danken. Weiterhin geht mein Dank an Xmas und aths für ein paar Hinweise und Ideen.
Update vom 5. Dezember 2005:
S3 beschreibt die Chrome S2X Serie offiziell mit 4 Vertexshader- und 8 Pixelshader-Einheiten, woraus bisher abgeleitet wurde, daß die Chrome S25 und S27 Grafikkarten über 8 Pixel-Pipelines verfügen würden. Dem ist aber nicht so, denn nach einer Information seitens S3 hat die Chrome S2X Serie "nur" 4 echte Pixel-Pipelines (samt 4 TMUs), als ergo "nur" eine Quad-Pipeline. Dafür aber besitzt jede dieser Pipelines über zwei Pixelshader-Einheiten - ein System ähnlich wie bei ATIs Radeon X1600 Serie, wo auch nur eine Quad-Pipeline vorhanden ist, diese aber jeweils über sogar drei Pixelshader-Einheiten verfügen. Dies wurde nachträglich im gesamten vorstehenden Artikel korrigiert.
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