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NVIDIA GeForce 7800 GTX im SLI-Betrieb

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Seite 2: NVIDIA GeForce 7800 GTX - Die Technik

Ein neue GPU-Generation bringt auch einige Neuerungen mit, die wir auf dieser Seite vorstellen möchten:

Der neue G70-Kern wird in 110-nm-Technik gefertigt und ist bei der GeForce 7800 GTX mit 430 MHz getaktet. Der Kern besteht aus 302 Mio. Transistoren, was 80 Mio. mehr sind als bei dem NV45-Chip. Die Grafikkarte ist mit 256 MB GDDR-III ausgestattet, der mit 256 Bit angebunden wird und eine Speicherbandbreite von 38,4 GB/s hat. Die GeForce 7800 GTX verfügt über 8 Vertex-Shader und ganze 24 Pixelpipelines. Im Vergleich zur GeForce 6800 Ultra sind das zwei zusätzliche Vertex-Shader und acht weitere Pixelpipelines. Dabei handelt es sich aber nicht nur um eine plumpe Vergrößerung der Anzahl von Vertex-Shadern und Pixelpipelines, um mehr Leistung zu erreichen. Zusätzlich wurden die Pipelines vollständig neu gestaltet, um dadurch niedrigere Latenzzeiten sowie eine höhere Leistung pro Takt zu erzielen. Auch wurden die Vertex-Shader überarbeitet, um eine schnellere Geometrie-Berechnung zu erreichen. Diese Verbesserungen sind Bestandteil von CineFX 4.0. Durch diese Neuerungen soll die GeForce 7800 GTX bis zu doppelt so leistungsfähig sein wie die NVIDIA GeForce 6800 Ultra.

CineFX 4.0:

Die GeForce 7800 GTX ist mit der neuen "CineFX 4.0"-Engine ausgestattet, wodurch die 3D-Visualisierung beschleunigt werden soll und zudem durch mehr komplexe Shader-Effekte die höchst mögliche Bildqualität gewährleistet werden soll. Im Rahmen dieser Anforderungen wurden die Vertex-Shader überarbeitet, um eine schnellere Geometrie-Berechnung zu erzielen. Die neuen Pixelpipelines wurden ebenfalls neu gestaltet, sodass nunmehr doppelt so viele Floating-Point-Operationen im Vergleich zur GeForce 6800 Ultra ausgeführt werden können. Auch sollen dadurch andere mathematische Berechnungen beschleunigt werden. Die neue Textur-Einheit beinhalltet neue Hardware-Algorithmen und besseres Caching, um Filter- und Blending-Operationen zu beschleunigen.

Vertex-Shader:

Der Vertex-Shader ist ein elementarer Bestandteil für 3D-Grafik. Das Basiselement von 3D-Grafiken ist das Dreieck, deren Eckpunkte als Vertex bezeichnet werden. Die Standorte der drei Eckpunkte eines Dreiecks werden in der 3D-Grafik gespeichert. Durch weitere beschreibende Eigenschaften der Dreiecke entsteht eine 3D-Welt. Die erste Instanz des Vertex-Shaders berechnet die individuellen Vertexe der Dreiecke. Jeder Vertex wird berechnet, indem man seine Standort in der 3D-Welt sowie die Standorte der Kamera und der Lichtquellen in der 3D-Welt berücksichtigt. Durch eine 3D-Matrix-Umrechnung wird die Vertex-Information in dem 3D-Raum der Kamera umgewandelt. Beschleunigt man die Dreiecks-Berechnung, wird der Gesamtdurchsatz der Pipelines erhöht, was dann zu höheren Frameraten führt.

Pixel-Shader:

Pixel-Shading ist ein rechenintensiver Prozess. Gleichungen für Grafiken, insbesondere für Licht-Berechnungen, sind sehr kompliziert und rechenintensiv. Auch erfordert die Simulation von komplexen Materialien in Echtzeit eine hohe Rechenleistung. Die Multiplikation und Summenbildung sind häufige mathematische Funktionen in 3D-Grafiken. Im englischen werden diese beiden oft genutzten Funktionen auch "multiply-add" (MADD) genannt. MADD-Operationen werden beispielsweise bei der Transformation, Licht-Berechnung und Normal-Map-Berechnung angewendet. Die CineFX 4.0-Engine beschleunigt MADD-Operationen, sodass der gesamte Durchsatz der Pixel-Shader erhöht wird. Laut NVIDIA kann die GeForce 7800 GTX bis zu zweimal so viele MADD-Berechnungen durchführen als die GeForce-6800-Serie.

Texture Engine:

CineFX 4.0 beinhaltet eine neue gestaltete Textur-Berechnungs-Engine, sodass Texturen schneller bearbeitet werden können und sich dadurch den Entwicklern die Möglichkeit bietet eine große Auswahl von Textur-Größen auszuprobieren. Durch diese Verbesserungen entstehen vor allem Vorteile für hoch-präzise Anwendungen wie "High Dynamic Range"-Rendering (HDR). Darüber hinaus profitiert die anisotrope Filterung von der neuen Texture Engine.

Neue Antialiasing-Modi:

Die Ingenieure von NVIDIA haben zwei neue Antialiasing-Modi entwickelt.

Transparency Adaptive Supersampling:

Transparency Adaptive Supersampling und Multisampling benutzen zusätzliche Texel und Antialiasing-Operationen, um die Qualität von dünn-linigen Objekten wie Ketten, Bäume und Vegetation zu verbessern. Normalerweise werden solche Objekte aus sehr einfachen Polygon-Modellen gerendert. Die Komplexität des finalen Bildes wird durch das Auflegen der Textur auf die Polygon-Modelle erreicht. Gewöhnliches Antialiasing kann die Kanten der einfachen Objekte nicht erfassen, da sie sich innerhalb der Textur befinden. Transparency Adaptive Supersampling löst das Problem, indem Informationen der Polygon-Modelle im Alpha-Kanal gespeichert werden, sodass die in der Textur befindlichen Objekte Antialiasing erfahren, wodurch ein glatteres und besseres Bild entsteht.

Transparency Adaptive Multisampling:

Transparency Adaptive Multisampling verbessert ebenfalls die Antialiasing-Qualiät, wobei die Performance höher ist als bei der Supersampling-Methode, da nur ein Texel zur Berechnung von umliegenden Subpixeln ausreicht. Daduch wird zwar nicht die hohe Qualität der Supersampling-Methode erreicht, aber man erzielt eine Balance zwischen Leistung und Bildqualität.

Sehr schön zu sehen ist dies bei diesem Vergleich in Half Life 2: