Видеоадаптеры: принципы работы, типы, сравнительная характеристика - реферат

Видеоадаптеры: принципы работы, типы, сравнительная характеристика

Содержание

1.Введение

Для начала необходимо разобраться, что такое видеоадаптер и для чего он нужен?

Поскольку максимум информации о внешнем мире большинство из нас получает визуально, никто не рискнет отрицать, что видеоподсистема - один из наиболее важных компонентов персонального компьютера. Видеоподсистема, в свою очередь, состоит из двух основных частей: монитора и видеоадаптера.

Видеоадаптер — это электронная плата, которая обрабатывает видеоданные (текст и графику) и управляет работой дисплея. Содержит видеопамять, регистры ввода вывода и модуль BIOS. Посылает в дисплей сигналы управления яркостью лучей и сигналы развертки изображения.

Видеоадаптер может быть оформлен в виде отдельной платы, вставляемой в слот расширения компьютера, или может быть расположен непосредственно на системной плате компьютера.

Видеоадаптер включает в себя видеопамять, в которой хранится изображение, отображаемое в данный момент на экране дисплея, постоянное запоминающее устройство, в котором записаны наборы шрифтов, отображаемые видеоадаптером в текстовых и графических режимах, а также функции BIOS для работы с видеоадаптером. Кроме того, видеоадаптер содержит сложное управляющее устройство, обеспечивающее обмен данными с компьютером, формирование изображения и некоторые другие действия.

Видеоадаптеры могут работать в различных текстовых и графических режимах, различающихся разрешением, количеством отображаемых цветов и некоторыми другими характеристиками.

Сам видеоадаптер не отображает данные. Для этого к видеоадаптеру необходимо подключить дисплей. Изображение, создаваемое компьютером, формируется видеоадаптером и передается на дисплей для предоставления ее конечному пользователю.

Видеоадаптер предназначен для хранения видеоинформации и отображения ее на экране монитора. Он непосредственно управляет монитором, а также процессом вывода информации на экран с помощью изменения сигналов строчной и кадровой развертки ЭЛТ-монитора, яркости элементов изображения и параметров смешения цветов. Основными узлами современного видеоадаптера являются собственно видеоконтроллер (как правило, заказная БИС — ASIC), видео BIOS, видеопамять, специальный цифроаналоговый преобразователь RAMDAC (Random Access Memory Digital to Analog Converter), кварцевый генератор (один или несколько) и микросхемы интерфейса с системной шиной (ISA, VLB, PCI, AGP или другой). Важным элементом видеоподсистемы является собственная память. Для этой цели используется память видеоадаптера, которая часто также называется видеопамятью, или фрейм-буфером, или же часть оперативной памяти ПК (в архитектуре с разделяемой памятью UMA). Созданием изображения на мониторе управляет обычно аналоговый видеосигнал, формируемый видеоадаптером. А как получается видеосигнал? Компьютер формирует цифровые данные об изображении, которые из оперативной памяти поступают в специализированный процессор видеоплаты, где обрабатываются и сохраняются в видеопамяти. Параллельно с накоплением в видеопамяти полного цифрового «слепка» изображения, на экране данные считываются цифроаналоговым преобразователем (Digital Analog Converter, DAC). Поскольку DAC обычно (хотя и не всегда) включает собственную память произвольного доступа (Random Access Memory, RAM) для хранения палитры цветов в 8-разрядных режимах, его еще называют RAMDAC. На последнем этапе DAC преобразует, цифровые данные в аналоговые и посылает их на монитор. Эта операция выполняется DAC несколько десятков раз за одну секунду; данная характеристика называется частотой обновления (или регенерации) экрана. Согласно современным эргономическим стандартам, частота обновления экрана должна составлять не менее 85 Гц, в противном случае человеческий глаз замечает мерцание, что отрицательно влияет на зрение. Даже подобная упрощенная схема, описывающая механизм работы универсального видеоадаптера, позволяет понять, чем руководствуются разработчики графических ускорителей и плат, когда принимают те или иные технологические решения. Очевидно, что здесь, как и в любой вычислительной системе, есть узкие места, ограничивающие общую производительность. Где они и как их пытаются устранить? Во-первых, производительность тракта передачи данных между памятью на системной плате и графическим ускорителем. Эта характеристика зависит в основном от разрядности, тактовой частоты и организации работы шины данных, используемой для обмена между центральным процессором, расположенным на системной плате компьютера, и графическим ускорителем, установленным на плате видеоадаптера (впрочем, иногда графический процессор интегрируется в системную плату). В настоящее время шина (а точнее, порт, поскольку к нему можно подключить только одно устройство) AGP обеспечивает вполне достаточную и даже избыточную для большинства приложений производительность. Во-вторых, обработка поступающих данных графическим ускорителем. Повысить скорость этой операции можно, совершенствуя архитектуру графического процессора, например, внедрив конвейерную обработку, когда новая команда начинает выполняться еще до завершения выполнения предыдущей. Производители увеличивают разрядность процессоров и расширяют перечень функций, поддерживаемых на аппаратном уровне; повышают тактовые частоты. Все эти усовершенствования позволяют значительно ускорить заполнение видеопамяти графическими данными, готовыми для отображения на экране. И, в-третьих, обмен данными в подсистеме «графический процессор - видеопамять - RAMDAC». Здесь также существует несколько путей развития. Один из них - использование специальной двухпортовой памяти, VRAM, к которой можно одновременно обращаться из двух устройств: записывать данные из графического процессора и читать из RAMDAC. Память VRAM довольно сложна в изготовлении и, следовательно, дороже других типов. (Есть еще один вариант двухпортовой памяти, впервые примененный компанией Matrox - Window RAM, WRAM, - обеспечивающий несколько более высокую производительность при себестоимости на 20% ниже.) Поскольку использование двухпортовой памяти дает ощутимый прирост производительности лишь в режимах с высокими разрешениями (1600х1200 и выше), этот путь можно считать перспективным лишь для видеоускорителей высшего класса. Еще один способ - увеличить разрядность шины данных. У большинства производителей разрядность шины данных достигла 128 бит, то есть за один раз по такой шине можно передать 16 байт данных. Еще одно, довольно очевидное решение, - повысить частоту обращения к видеопамяти. Стандартная для современных видеоадаптеров память SGRAM работает на тактовой частоте 100 МГц, а у некоторых производителей уже используются частоты 125 и даже 133 МГц. Для чего все это нужно? Чем быстрее подготовленные графическим процессором данные поступают в RAMDAC и преобразуются в аналоговый сигнал, тем больший их объем за единицу времени будет «конвертирован» в изображение, что позволяет повысить его реалистичность и детализацию.

Все современные видеоподсистемы могут работать в одном из двух основных видеорежимов: текстовом или графическом. В текстовом режиме экран монитора разбивается на отдельные символьные позиции, в каждой из которых одновременно может выводиться только один символ. Для преобразования кодов символов, хранимых в видеопамяти адаптера, в точечные изображения на экране служит так называемый знакогенератор, который обычно представляет собой ПЗУ, где хранятся изображения символов, «разложенные» по строкам. При получении кода символа знакогенератор формирует на своем выходе соответствующий двоичный код, который затем преобразуется в видеосигнал. Текстовый режим в современных операционных системах используется только на этапе начальной загрузки.

За последние полтора года рынок графических адаптеров претерпел существенные изменения, в числе которых стоит отметить выделение домашних видеоадаптеров в самостоятельный сегмент. По возможностям и цене домашние видеоадаптеры занимают промежуточное положение между офисными, оптимизированными для работы в оконной среде с нетребовательными к графике приложениями (текстовыми редакторами, базами данных), и профессиональными, которые применяются в системах автоматизированного проектирования, художественном дизайне или полиграфии. Самое важное свойство домашних видеоадаптеров - поддержка технологий мультимедиа. Сектор домашних компьютеров и соответственно домашних видеокарт растет сейчас наиболее динамично.

2. Назначение устройства

Главная функция, выполняемая видеокартой, преобразование полученной от центрального процессора информации и команд в формат, который воспринимается электроникой монитора, для создания изображения на экране. Монитор обычно является неотъемлемой частью любой системы, с помощью которого пользователь получает визуальную информацию. Таким образом, связку видеоадаптер и монитор можно назвать видеоподсистемой компьютера. То, как эти компоненты справляются со своей работой, и в каком виде пользователь получает информацию, включая графику, текст, живое видео, влияет на производительность как на самого пользователя и его здоровье, так и на производительность всего компьютера в целом. Вот почему при покупке видеоподсистемы необходимо сделать разумный выбор.

3. Принцип работы видеоадаптера

Таким образом, почти на всем пути следования цифровых данных над ними производятся различные операции преобразования, сжатия и хранения. Оптимизируя эти операции, можно добиться повышения производительности всей видеоподсистемы. Лишь последний отрезок пути, от RAMDAC до монитора, когда данные имеют аналоговый вид, нельзя оптимизировать.

Рассмотрим подробнее этапы следования данных от центрального процессора системы до монитора.

1. Скорость обмен данными между CPU и графическим процессором напрямую зависит от частоты, на которой работает шина, через которую передаются данные. Рабочая частота шины зависит от чипсета материнской платы. Для видеоадаптеров оптимальными по скорости являются шина PCI и AGP. При существующих версиях чипсетов шина PCI может иметь рабочие частоты от 25MHz до 66MHz, иногда до 83MHz(обычно 33MHz), а шина AGP работает на частотах 66MHz и 133MHz. Чем выше рабочая частота шины, тем быстрее данные от центрального процессора системы дойдут до графического процессора видеоадаптера.

2. Ключевой момент, влияющий на производительность видеоподсистемы, вне зависимости от специфических функций различных графических процессоров, это передача цифровых данных, обработанных графическим процессором, в видеопамять, а оттуда в RAMDAC. Самое узкое место любой видеокарты - это видеопамять, которая непрерывно обслуживает два главных устройства видеоадаптера, графический процессор и RAMDAC, которые вечно перегружены работой. В любой момент, когда на экране монитора происходят изменения (иногда они происходят в непрерывном режиме, например движение указателя мыши, мигание курсора в редакторе и т.д.), графический процессор обращается к видеопамяти. В то же время, RAMDAC должен непрерывно считывать данные из видеопамяти, чтобы изображение не пропадало с экрана монитора. Поэтому, чтобы увеличить производительность видеопамяти, производители применяют различные технические решения. Например, используют различные типы памяти, с улучшенными свойствами и продвинутыми возможностями, например VRAM, WRAM, MDRAM, SGRAM, или увеличивают ширину шины данных, по которой графический процессор или RAMDAC обмениваются информацией с видеопамять, используя 32 разрядную, 64 разрядную или 128 разрядную видеошину.

Чем более высокое разрешение экрана используется и чем больше глубина представления цвета, тем больше данных требуется передать из графического процессора в видеопамять и тем быстрее данные должны считываться RAMDAS для передачи аналогового сигнала в монитор. Нетрудно заметить, что для нормальной работы видеопамять должна быть постоянно доступна для графического процессора и RAMDAS, которые должны постоянно осуществлять чтение и запись.

В нормальных условиях доступ RAMDAS к видеопамяти на максимальной частоте возможен лишь после того, как графический процессор завершит обращение к памяти (операцию чтения или записи), т.е. RAMDAS вынужден дожидаться, когда наступит его очередь обратиться с запросом к видеопамяти для чтения и наоборот.

4. Новинки и стандарты

4.1. Краткий обзор видеоадаптеров

VGA

В настоящее время VGA-карта является стандартом в области PC. Вряд ли сейчас можно купить компьютер, который не был бы оснащен такой кар­той. Существует большое разнообразие видеокарт стандарта VGA. Стандарт VGA является базовым для таких стандартов, как Super VGA и HiRes, на его основе разработаны карты-ускорители, например, карты VLB.

Первые VGA-карты были представлены фирмой IBM в 1987 г. Сокращение VGA является аббревиатурой английского термина Video Graphics Array. Фирма IBM разработала этот стандарт для PS/2 — новой модели PC. Пер­вые VGA-карты были 8-разрядными, однако сейчас в основном выпускают­ся 32- и 64-разрядные карты.

На всех VGA-картах имеется специальный разъем, так называемый Feature Connector, который на этих картах встречается в двух исполнениях: в виде штекера или в виде разъема типа PAD. Этот 26-контактный разъем обеспе­чивает полную совместимость с оригинальным разъемом PS/2, но в основ­ном он используется для подключения дополнительных карт обработки сигналов изображения. CGA-карты совместимы снизу-вверх, то есть они способны эмулировать все и зданные ранее стандарты от MDA до EGA. С тандартная VGA-карта обеспечивает разрешение 640х480 пикселов с 16 цветами. Однако это неполные данные. На самом деле VGA-карта может поддерживать 256 цветовых оттенков, но это уже зависит от имеющегося объема видеопамяти . Объе м видеопамяти 8-разрядной VGA-карты обычно составляет 256 Кб и реализован с помощью восьми микросхем 4464 или в двух 44256, 16- разрядная VGA-карта должна оснащаться объемом памяти не менее 512 Кб.

s uper VGA

Для большинства применений разрешение стандарта VGA вполне достаточ но. Однако программы, ориентированные на графику, работают значительно лучше и быстрее (бывают случаи, когда они даже не инсталлируются, если установленное разрешение или ви деокарта не соответствуют их возможностям), если информационная плотность экрана выше. Для этого необходимо повышать разрешение. Таким образом, стандарт VGA развился в так называемый стандарт Super VGA (SVGA). Стандартное разрешение этого режима оставляет 800х600 пикселов.

О тметим закономерность: при объеме видеопамяти 256 Кб и SVGA-раз решении можно обеспечить только 16 цветов; 512 Кб видеопамяти дают возможность отобразить уже 256 цветовых оттенков при том же разреше нии. Карты, имеющие 1 Мб памяти, а это сейчас уже стало обычным явле нием, позволяют при этом же разрешении достичь отображения 32768, i 5536 ( HiColor) или даже 16,7 млн. ( True Color) цветовых оттенков.

Hires VGA

Стандарт Hires VGA ( High Resolution — высокое разрешение) был также раз­работан фирмой IBM. В режиме 8514/А можно повысить разрешение до 1024х768 пикселов. Имеет ли смысл такое разрешение или нет, зависит от многих факторов, которые будут пояснены ниже.

Обычно при разрешении 1024х768 пикселов ограничена цветовая гамма. Способность монитора или видеокарты поддерживать высокое разрешение существенно вли яет на их стоимость, особенно, если речь идет о режимах HiColor или True Color. Обычно для стандарта HiRes характерна поддержка 16 или 256 цветов.

5. Конструктивное исполнение

Видеоадаптеры EGA и VGA условно делятся на шесть логических блоков, описание

которых приведены ниже:

1. Видеопамять. В видеопамяти размещаются данные, отображаемые адаптером на экране дисплея. Для EGA и VGA видеопамять обычно имеет объем 256 Кбайт, на некоторых моделях SVGA и XGA объем видеопамяти может быть увеличен до 2Мбайт. Видеопамять находится в адресном пространстве процессора и программы могут непосредственно производить с ней обмен данными. Физически видеопамять разделена на четыре банка, или цветовых слоя, использующих совместное адресное пространство.

2. Графический контроллер. Посредством его происходит обмен данными между центральным процессором и видеопамятью. Аппаратура графического контроллера позволяет производить над данными, поступающими в видеопамять и расположенными в регистрах-защелках простейшие логические операции.

3. Последовательный преобразователь. Выбирает из видеопамяти один или несколько байт, преобразует их в поток битов, затем передает их контроллеру атрибутов.

4. Контроллер ЭЛТ. Контроллер генерирует временные синхросигналы, управляющие ЭЛТ.

5. Контроллер атрибутов. Преобразует информацию о цветах из формата, в котором она хранится в видеопамяти, в формат, необходимый для ЭЛТ.

6. Синхронизатор. Управляет всеми временными параметрами видеоадаптера. Синхронизатор также управляет доступом процессора к цветовым слоям видеоадаптера.

Видеопамять адаптеров EGA и VGA разделена на четыре банка, или на четыре цветовых слоя. Эти банки размещаются в одном адресном пространстве таким образом, что по каждому адресу расположено четыре байта (по одному байту в каждом банке). Какой из банков памяти используется для записи или чтения данных процессором, определяется при помощи установки нескольких регистров адаптера. Так как все четыре банка находятся в одном адресном пространстве, то процессор может производить запись во все четыре банка за один цикл записи. Благодаря этому некоторые операции, например, заполнение экрана, происходят с большей скоростью. В том случае, когда запись во все четыре банка не требуется, можно разрешать или запрещать запись во все четыре банка при помощи регистра разрешения записи цветового слоя. Для операции чтения в каждый момент времени может быть разрешен с помощью регистра выбора читаемого цветового слоя только один цветовой слой. В большинстве режимов видеоадаптера видеопамять разделена на несколько страниц. При этом одна из них является активной и отображается на экране. При помощи функций BIOS или программирования регистров видеоадаптера можно переключать активные страницы видеопамяти. Вывод информации может производиться как в активную, так и в неактивные страницы видеопамяти.

6. Основные типы видеоадаптеров

MDA (Monochrome Display Adapter - монохромный адаптер дисплея) - простейший видеоадаптер, применявшийся в первых IBM PC. Работает в текстовом режиме с разрешением 80x25 (720x350, матрица символа - 9x14), поддерживает пять атрибутов текста: обычный, яркий, инверсный, подчеркнутый и мигающий. Частота строчной развертки - 15 КГц. Интерфейс с монитором - цифровой: сигналы синхронизации, основной видеосигнал, дополнительный сигнал яркости.

HGC (Hercules Graphics Card - графическая карта Hercules) - расширение MDA с графическим режимом 720x348, разработанное фирмой Hercules.

CGA (Color Graphics Adapter - цветной графический адаптер) - первый адаптер с графическими возможностями. Работает либо в текстовом режиме с разрешениями 40x25 и 80x25 (матрица символа - 8x8), либо в графическом с разрешениями 320x200 или 640x200. В текстовых режимах доступно 256 атрибутов символа - 16 цветов символа и 16 цветов фона (либо 8 цветов фона и атрибут мигания), в графических режимах доступно четыре палитры по четыре цвета каждая в режиме 320x200, режим 640x200 - монохромный. Вывод информации на экран требовал синхронизации с разверткой, в противном случае возникали конфликты по видеопамяти, проявляющиеся в виде "снега" на экране. Частота строчной развертки - 15 КГц. Интерфейс с монитором - цифровой: сигналы синхронизации, основной видеосигнал (три канала - красный, зеленый, синий), дополнительный сигнал яркости.

EGA (Enhanced Graphics Adapter - улучшенный графический адаптер) - дальнейшее развитие CGA, примененное в первых PC AT. Добавлено разрешение 640x350, что в текстовых режимах дает формат 80x25 при матрице символа 8x14 и 80x43 - при матрице 8x8. Количество одновременно отображаемых цветов - по-прежнему 16, однако палитра расширена до 64 цветов (по два разряда яркости на каждый цвет). Введен промежуточный буфер для передаваемого на монитор потока данных, благодаря чему отпала необходимость в синхронизации при выводе в текстовых режимах. структура видеопамяти сделана на основе так называемых битовых плоскостей - "слоев", каждый из которых в графическом режиме содержит биты только своего цвета, а в текстовых режимах по плоскостям разделяются собственно текст и данные знакогенератора. Совместим с MDA и CGA. Частоты строчной развертки - 15 и 18 КГц. Интерфейс с монитором - цифровой: сигналы синхронизации, видеосигнал (по две линии на каждый из основных цветов).

MCGA (Multicolor Graphics Adapter - многоцветный графический адаптер) - введен фирмой IBM в ранних моделях PS/2. Добавлено разрешение 640x400 (текст), что дает формат 80x25 при матрице символа 8x16 и 80x50 - при матрице 8x8. Количество воспроизводимых цветов увеличено до 262144 (по 64 уровня на каждый из основных цветов). Помимо палитры, введено понятие таблицы цветов, через которую выполняется преобразование 64-цветного пространства цветов EGA в пространство цветов MCGA. Введен также видеорежим 320x200x256, в котором вместо битовых плоскостей используется представление экрана непрерывной областью памяти объемом 64000 байт, где каждый байт описывает цвет соответствующей ему точки экрана. Совместим с CGA по всем режимам, а с EGA - по текстовым, за исключением размера матрицы символа. Частота строчной развертки - 31 Кгц, для эмуляции режимов CGA используется так называемое двойное сканирование - дублирование каждой строки формата Nx200 в режиме Nx400. интерфейс с монитором - аналогово-цифpовой: цифровые сигналы синхронизации, аналоговые сигналы основных цветов, передаваемые монитору без дискретизации. Поддерживает подключение монохромного монитора и его автоматическое опознание - при этом в видео-BIOS включается режим суммирования цветов по так называемой шкале серого (grayscale) для получения полутонового черно-белого изображения. Суммирование выполняется только при выводе через BIOS - при непосредственной записи в видеопамять на монитор попадает только сигнал зеленого цвета (если он не имеет встроенного цветосмесителя).

VGA (Video Graphics Array - множество, или массив, визуальной графики) - расширение MCGA, совместимое с EGA, введен фирмой IBM в средних моделях PS/2. Фактический стандарт видеоадаптера с конца 80-х годов. Добавлен текстовый режим 720x400 для эмуляции MDA и графический режим 640x480 с доступом через битовые плоскости. В режиме 640x480 используется так называемая квадратная точка (соотношение количества точек по горизонтали и вертикали совпадает со стандартным соотношением сторон экрана - 4:3). Совместим с MDA, CGA и EGA, интерфейс с монитором идентичен MCGA.

IBM 8514/а - специализированный адаптер для работы с высокими разрешениями (640x480x256 и 1024x768x256), с элементами графического ускорителя. Не поддерживает видеорежимы VGA. интерфейс с монитором аналогичен VGA/MCGA.

IBM XGA - следующий специализированный адаптер IBM. расширено цветовое пространство (режим 640x480x64k), добавлен текстовый режим 132x25 (1056x400). Интерфейс с монитором аналогичен VGA/MCGA.

SVGA (Super VGA - "сверх" VGA) - расширение VGA с добавлением более высоких разрешений и дополнительного сервиса. Видеорежимы добавляются из ряда 800x600, 1024x768, 1152x864, 1280x1024, 1600x1200 - все с соотношением 4:3. Цветовое пространство расширено до 65536 (High Color) или 16.7 млн. (True Color). Также добавляются расширенные текстовые режимы формата 132x25, 132x43, 132x50. Из дополнительного сервиса добавлена поддержка VBE. Фактический стандарт видеоадаптера примерно с 1992 г.

7.Сравнительная характеристика

Сейчас флагманами 3D являются чипы серии R3x0 от ATI и NV3x от NVIDIA. Видеокарты на базе топовых чипов, ATI RADEON 9800 XT и NVIDIA GeForce FX 5950 Ultra, стоят очень дорого, но взамен дают ощущение абсолютной уверенности в том, что все современные игры на этих платах пойдут без запинки. Платы подешевле, класса ATI RADEON 9600/9600 PRO/9600 XT и NVIDIA GeForce FX 5600/5600 Ultra/5700/5700 Ultra, стоят не так дорого, но и производительность имеют намного более низкую. Также производители видеокарт расширили спектр плат всевозможными удешевленными вариантами – RADEON 9800 SE, GeForce FX 5900LE/XT и так далее, и теперь стало не так уж просто разобраться, какая плата стоит своих денег, а какая – нет.

Серия ATI RADEON 9800 XT/9800/9800SE

ATI RADEON 9800 XT

Самый мощный на сегодняшний день графический процессор в серии чипов от ATI представляет плата ASUS A9800XT/TVD. "Топовые" видеокарты от ASUS, как правило, выполнены не по референс-дизайну и отличаются от стандартных плат повышенной функциональностью, например, наличием аппаратного мониторинга. В исполнении ASUS этот графический монстр, в отличие от референс-платы, выглядит аккуратным и даже миниатюрным. Система охлаждения графического процессора и видеопамяти состоит из двух частей. Кулер на лицевой стороне состоит из медного основания с тепловой трубкой, привинченных к нему алюминиевых радиаторов, и двух вентиляторов. На обратной стороне платы расположена медная пластина, забирающая тепло от микросхем видеопамяти. Что немаловажно, система охлаждения на видеокарте от ASUS не занимает много места и позволяет спокойно устанавливать PCI-платы в соседний с AGP слот. На видеокарте установлено 256 МБ видеопамяти DDR SDRAM от Hynix c временем цикла 2.5нс (Hynix HY5DU573222 AFM-25). Номинальные тактовые частоты графического процессора и видеопамяти ASUS A9800XT/TVD составляют 412/730 МГц.

Разгону в процессе тестирования эта видеокарта не подвергалась. Соображения здесь следующие: во-первых, RADEON 9800 XT изначально представляет собой продукт "выжимания всех соков", и существенного прироста производительности здесь можно добиться только при экстремальном разгоне. Во-вторых, видеокарты такого класса, как правило, редко подвергают разгону – выше в линейке плат нет более производительных и дорогих видеокарт, и их владельцам уже не к чему стремиться.

ATI RADEON 9800 PRO

ATI RADEON 9800 PRO (R350) был самым высокопроизводительным графическим чипом от ATI до появления RADEON 9800 XT (R360). По сути, RADEON 9800 XT является ничем иным, как официально разогнанным вариантом RADEON 9800 PRO.

После своего появления RADEON 9800 XT перенял у предшественников звание лидера серии чипов от ATI, и, как результат, цены видеокарт на "устаревших" чипах от ATI стали снижаться. Сегодняшнее соотношение цен видеокарт на базе чипов от ATI и NVIDIA позволяет в противовес GeForce FX 5900, о котором речь пойдет ниже, взять не RADEON 9800, а именно RADEON 9800 PRO. Ничего экстраординарного: референс-дизайн RADEON 9800 PRO, стандартная система охлаждения, 128 МБ видеопамяти DDR SDRAM от Samsung с временем цикла 2.8 нс (SAMSUNG K4D263238e-GC2A), номинальные тактовые частоты графического процессора и видеопамяти – 380/680 МГц.

Разгон этой видеокарты нельзя назвать очень уж впечатляющим: максимальные частоты, на которых плата заработала устойчиво, составили 420/720 МГц. В итоге частота графического ядра RADEON 9800 PRO при разгоне немного превысила частоту RADEON 9800 XT, а видеопамять RADEON 9800 RPO не дотянула до номинала платы на базе RADEON 9800 XT всего 10 МГц.

ATI RADEON 9800 SE 256 бит

Появление видеокарт на базе ATI RADEON 9800 SE похожа на историю с RADEON 9700 и их урезанными версиями, RADEON 9500. Только на этот раз отключению части функциональных блоков подвергается уже не R300, а R350, и получившийся графический чип имеет не другой цифровой индекс, как в случае с RADEON 9700 и 9500, а тот же самый, "9800", но уже с суффиксом "SE". Отличий от "полноценных" RADEON 9800/9800PRO у RADEON 9800 SE всего три – два принципиальных и одно непринципиальное:

RADEON 9800 SE, в отличие от RADEON 9800, имеет не восемь, а всего четыре пиксельных конвейера. Функциональность самих пиксельных конвейеров и число вершинных конвейеров не изменены.

У RADEON 9800 SE, в отличие от "полноценных" версий графических чипов, отключен блок HyperZ III.

RADEON 9800 SE может иметь более низкие частоты по сравнению с RADEON 9800.

По сути, RADEON 9800 SE представляют собой чипы, не прошедшие тесты на "профпригодность" в качестве полноценных, но вполне работоспособные при отключении четырех пиксельных конвейеров и HyperZ III.

Стоит отметить, что физически функциональные блоки чипа при этом не отключаются. Вместо этого изменяется DeviceID графического процессора, и драйвер видеокарты, видя DeviceID RADEON 9800 SE, просто не задействует HyperZ и половину пиксельных конвейеров. При программной или аппаратной переделке DeviceID чипа изменяется на Device ID RADEON 9800/9800 PRO и драйвер задействует возможности графического процессора целиком.

Очевидно, что при переделке RADEON 9800 SE в RADEON 9800 далеко не все графические чипы сохраняют работоспособность. При "неудачной" переделке чаще всего появляются артефакты от некорректной работы HyperZ III, реже – от дефектов ранее отключенных пиксельных конвейеров. "Удачная" переделка означает то, что неисправности, выявленные в ходе тестирования чипа на фабрике, либо незаметны, не замечены или вовсе никак не отражаются на изображении, либо возникают при совсем уж экзотических условиях.

Видеокарты на базе RADEON 9800 SE позиционируются как удешевленные варианты RADEON 9800, и вместо дизайна RADEON 9800/9800 PRO используют референс-дизайн RADEON 9700 и 9500 PRO. Соответственно, существует две основных разновидности видеокарт, называемых RADEON 9800 SE: те, что основаны на дизайне RADEON 9700, имеют 256-битную шину памяти, а те, что используют дизайн RADEON 9500 PRO, имеют 128-битную шину видеопамяти.

От RADEON 9700 эта плата отличается, по сути, лишь графическим процессором. Всё остальное – без изменений, даже кулер на плате - из тех, что устанавливались на RADEON 9700/9700 PRO. Плата оборудована 128 МБ видеопамяти DDR SDRAM от Infineon с временем цикла 3.3 нс (Infineon HYB25D128323C-3.3). Тактовые частоты графического процессора и видеопамяти по умолчанию составляют 325/550 МГц.

При переделке (для этого я использовал специальный PatchScript, входящий в комплект Rivatuner) плата прекрасно заработала как полноценный RADEON 9800, но ее разгонный потенциал не впечатлил: максимальные частоты графического процессора и видеопамяти, при которых видеокарта работала устойчиво, составили 360/600 МГц.

Отчасти невысокий разгонный потенциал платы можно объяснить тем, что напряжение питания графического процессора на этой плате равно номинальному для RADEON 9700, поскольку это референс-дизайн для RADEON 9700, но не напряжению питания RADEON 9800: оно составляет всего 1.54В вместо требуемого 1.7В.

ATI RADEON 9800 SE 128 бит

Видеокарты на базе RADEON 9800 SE со 128-битной шиной памяти основаны на дизайне RADEON 9500 PRO.

От RADEON 9500 PRO внешне эту плату можно отличить только по наклейкам и по форме кулера: такие кулеры устанавливаются, например, на видеокарты серии All-In-Wonder RADEON 9700 PRO. Возникает ощущение, что эту плату, как самую дешевую из серии RADEON 9800/9800 SE, собирали из того, что осталось на складах завода :).

Видеокарта оснащена 128 МБ видеопамяти в микросхемах от Samsung с временем цикла 3.3 нс (Samsung K4D263238E-GC33). Номинальные тактовые частоты графического процессора и видеопамяти оказались ниже, чем у RADEON 9800 SE с 256-битной шиной памяти: всего 275/540 МГц.

Видеокарты на базе RADEON 9800 SE со 128-битной шиной также поддаются переделке, то есть, включению восьми пиксельных конвейеров и HyperZ III. Однако, если переделанные платы с 256-битной памятью можно называть полноценными RADEON 9800, то восьмиконвейерные RADEON 9800 со 128-битной шиной видеопамяти в дикой природе не встречаются, а DeviceID для таких чипов не существует.

Впрочем, это не мешает включить на RADEON 9800 SE со 128-битной шиной памяти всё, что было отключено, с помощью RivaTuner, и получить RADEON 9800, связанный с видеопамятью 128-битной шиной. Практически полный аналог такой платы – RADEON 9500 PRO, так же имеющий 8 пиксельных конвейеров и 128-битную шину памяти.

Переделка видеокарты, взятой для обзора, прошла не совсем удачно: при превращении чипа в RADEON 9800, то есть, включении 8 конвейеров и HyperZ III, в верхней части изображения практически во всех играх стал, виден "выпавший" квадрат размерами 8х8 пикселов – прямое свидетельство тому, что причиной отбраковки графического процессора стала нерабочая ячейка кэша, содержащего Z-буфер пониженного разрешения. Помимо этого "выпавшего" квадрата, больше никаких сюрпризов переделанная плата не преподнесла на всем протяжении тестирования.

Некорректный вывод 64 пикселов на скорость отрисовки всего изображения практически не влияет. При разгоне видеокарта категорически порадовала: максимальные частоты графического процессора и видеопамяти, при которых плата работала устойчиво, составили 390/700 МГц, то есть, частота ядра выросла почти на 42%, а частота видеопамяти поднялась чуть меньше, чем на 30%. Превосходный результат разгона!

ATI RADEON 9600 XT

В конце списка протестированных видеокарт на базе чипов от ATI стоит RADEON 9600 XT – как "полноценный" представитель из среднего ценового диапазона, прямая альтернатива RADEON 9800SE.

Этот графический процессор, в отличие от чипов серий RADEON 9700/9800 и их "обрезков", разрабатывался специально для видеокарт среднего класса, поэтому он изначально менее сложен по сравнению с "полноценными" RADEON 9700/9800. Чипы серии RADEON 9600 имеют всего четыре пиксельных конвейера и два вершинных процессора. Стоит отметить еще одно отличие серии чипов RADEON 9600 от RADEON 9700/9800: они изготавливается по более тонкому техпроцессу, 0.13 мкм. Всё это приводит к тому, что RADEON 9600/9600 PRO/9600 XT имеют намного более низкое энергопотребление и тепловыделение по сравнению с графическими процессорами класса RADEON 9700/9800.

Всё это подтверждается внешним видом основанной на RADEON 9600 XT видеокарты от Sapphire: она не имеет разъема для подключения дополнительного питания, а графический процессор охлаждается довольно чахлым кулером. "Тонкий" техпроцесс сказывается и на скоростных возможностях чипа: его рабочую частоту изначально установили на уровне, недостижимом (при обычных условиях, без экстремального разгона) для чипов от ATI, выполненных по технологии 0.15 мкм: номинальная тактовая частота графического процессора на плате от Sapphire составляет 500 МГц.

Графический процессор связан с видеопамятью 128-битной шиной. На плате от Sapphire установлены микросхемы памяти DDR SDRAM от Samsung в TSOP-корпусах с временем цикла 3.3 нс (Samsung K4D551638D-TC33). Тактовая частота видеопамяти на Sapphire RADEON 9600 XT составляет 600 МГц.

При разгоне эта видеокарта продемонстрировала солидный рост тактовых частот: максимальные тактовые частоты, на которых видеокарта заработала устойчиво, составили 625/740 МГц. Очень и очень неплохо как для графического процессора, который изначально имел самую высокую тактовую частоту среди всех чипов от ATI, так и для TSOP-микросхем видеопамяти, чья максимальная рабочая частота, согласно маркировке, составляет те самые 600 МГц, на которых память работает в номинале.

Серия NVIDIA GeForce FX5950Ultra/FX5900/5900XT

NVIDIA GeForce FX 5950 Ultra

Лидера серии графических чипов от NVIDIA, GeForce FX 5950 Ultra, представляет видеокарта производства Leadtek Leadtek WinFast A380 Ultra выполнена по референс-дизайну для NVIDIA GeFoirce FX 5950 Ultra, но, в отличие от референс-плат, вместо стандартной системы охлаждения, засасывающей воздух извне корпуса, использует кулер собственной конструкции, благодаря чему не имеет сдвоенного "костыля" для крепления. Тем не менее, установить PCI-плату по соседству с этой видеокартой не удастся: кулер от LeadTek достаточно высокий, и PCI-плата, даже если удастся установить ее в ближайший к разъему AGP слот PCI, просто перекроет доступ воздуха к системе охлаждения видеокарты.

Система охлаждения Leadtek WinFast A380 Ultra состоит из двух частей: на лицевой стороне расположен медный кулер, накрывающий сразу графический процессор и чипы видеопамяти, а на обратной стороне – алюминиевый радиатор, рассеивающий тепло от микросхем видеопамяти. На плате установлено 256МБ видеопамяти DDR SDRAM от Hynix c временем цикла 2 нс (Hynix HY5DU283222 AF-2). Тактовая частота графического процессора и видеопамяти в 3D-режиме составляет 475/950 МГц.

NVIDIA GeForce FX 5900

Видеокарты на базе NVIDIA GeForce FX 5900 являются удешевленными вариантами плат, основанных на GeForce FX 5900 Ultra, возглавлявших линейку графических чипов от NVIDIA до появления GeForce FX 5950 Ultra. GeForce FX 5900 Ultra и GeForce FX 5900 используют один и тот же дизайн печатной платы, сильно схожий с дизайном GeForce FX 5950 Ultra – различия заметны в основном только в схемах стабилизаторов питания.

Платы, основанные на GeForce FX 5900, имеют два основных отличия от Ultra-вариантов. Во-первых, они имеют не 256, а всего 128 МБ видеопамяти – микросхемы памяти на этих видеокартах установлены только с одной стороны платы. Во-вторых, частота графического процессора на не-Ultra платах в 3D-режиме снижена с 450 до 400 МГц.

NVIDIA GeForce FX 5900 в этом обзоре представляет видеокарта ASUS V9950:

Плата от ASUS выполнена по референс-дизайну для NVIDIA GeForce FX 5900/5900 Ultra, но, как не-Ultra-вариант, имеет только 128 МБ видеопамяти. Плата использует чипы DDR SDRAM от Hynis с временем цикла 2.2 нс (Hynix HY5DU283222 AF-22). Микросхемы памяти на плате установлены с лицевой стороны и заодно с графическим процессором накрыты кулером, который состоит из медного основания с приклеенными к нему ребрами, и двух вентиляторов, продувающих воздух вдоль ребер радиатора. Тактовые частоты видеокарты от ASUS точно соответствуют рекомендациям NVIDIA: 400/850 МГц в 3D-режиме.

При разгоне максимальные частоты, на которых плата заработала устойчиво, составили 480/980 МГц – весьма прилично как для графического процессора, так и для видеопамяти: частоты этой видеокарты при разгоне превзошли номинальные частоты NVIDIA GeForce FX 5950 Ultra (475/950 МГц). Посмотрим, окажется ли этого достаточно для того, чтобы обойти нынешнего лидера линейки плат на чипах от NVIDIA в игровых тестах.

NVIDIA GeForce FX 5900 XT

Суффикс "XT" у видеокарт на базе графических процессоров от NVIDIA имеет прямо противоположное значение по сравнению с тем, что он означает у ATI. Видимо, в пику ATI, суффиксом "XT" NVIDIA обозначает не "ускоренные" варианты своих видеокарт, а, наоборот, "заторможенные". Удешевленным вариантом GeForce FX 5900 как раз и является NVIDIA GeForce FX 5900 XT:

Производителя этой видеокарты с абсолютной точностью нам, к сожалению, установить не удалось, однако, по всей видимости, эта видеокарта выпущена китайской компанией Colorful (см. "GeForce FX 5900 XT за $220 начинает поступать в китайскую розницу"). Разводка этой платы, похоже, повторяет дизайн других видеокарт, основанных на GeForce FX 5900 XT.

Компоновка видеокарты сильно отличается от референс-дизайна NVIDIA GeForce FX 5900/5900 Ultra: в ней явно прослеживаются следы удешевления. Например, микросхемы видеопамяти, в отличие от GeForce FX 5900 Ultra, изначально собраны на одну сторону платы – это позволило упростить разводку платы. Сами микросхемы – менее скоростные, а значит, менее дорогие по сравнению с чипами, которые ставятся на GeForce FX 5900/5950. То, что они выстроены не "полукругом", как на GeForce FX 5900/5950, а в два ряда, сверху и сбоку от графического процессора, позволяет использовать в качестве радиаторов простейшие "бруски". Наконец, схемы питания графического процессора и видеопамяти уже не выглядят столь монструозно, как на NVIDIA GeForce FX 5950 Ultra или GeForce FX 5900/5900 Ultra – по всей видимости, при работе на меньших тактовых частотах требования к стабилизаторам питания графического процессора и видеопамяти уже не настолько высоки.

В итоге получается приятная во всех отношениях плата: во-первых, она слабо шумит и своей системой охлаждения не занимает соседний c AGP слот PCI, а во-вторых, видеокарта имеет на борту полноценный графический процессор NV35 и 256-битную шину видеопамяти, а частоты ее по сравнению с частотами топовых плат снижены не так уж сильно.

Номинальные частоты графического процессора и видеопамяти на нашей видеокарте составляют 390/700 МГц. На плате установлено 128 МБ видеопамяти DDR SDRAM в восьми BGA-микросхемах от Hynix c временем цикла 2.8нс. (Hynix HY5DU283222 AF-28). При разгоне частоты графического процессора и видеопамяти на плате удалось поднять до 440/860 МГц.

Разгон ядра оказался неожиданно слабым: я ожидал как минимум 450 МГц, ведь, по сути, физически чипы GeForce FX 5900 XT, 5900 и 5900 Ultra одинаковы. То, что на GeForce FX 5900 XT идет отбраковка от GeForce FX 5900, то есть, те чипы NV35, что неспособны работать на каких-то заранее заданных частотах – маловероятно, ведь номинальная частота GeForce FX 5900 XT совпадает с частотой GeForce FX 5900. Но при частоте ядра более 440 МГц плата отказалась работать устойчиво – видимо, мне попался неудачный экземпляр платы, или для более продуктивного разгона стоило установить более мощную систему охлаждения. Разгон видеопамяти, наоборот, порадовал: максимальная рабочая частота микросхем памяти, согласно маркировке, составляет примерно 714 МГц, и достигнутые 860 МГц для таких чипов – отличный результат.

NVIDIA GeForce FX 5700 Ultra

NVIDIA GeForce FX 5700 Ultra в этом обзоре присутствует как самый шустрый из представителей "среднего класса", приближающийся к самым медленным из плат на базе NV35 как по цене, так и по производительности. Графический процессор NVIDIA GeForce FX 5700 Ultra в обзоре представляет референс-плата от NVIDIA:

Плата выполнена по референс-дизайну и оснащена 128 МБ видеопамяти DDR-II в микросхемах от Samsung с временем цикла 2нс. (Samsung K4N26323ae-GC1K). Номинальные тактовые частоты графического процессора и видеопамяти на видеокарте составляют 475/900 МГц. Выдающихся способностей к разгону плата не имеет: максимальные частоты, на которых видеокарта работает устойчиво, составили 525/1000 МГц.

Итак, ознакомившись со списком претендентов на звание "выбор оверклокера", приступаем к тестам.

Тестовая система и условия тестирования

Конфигурация тестовой системы:

Процессор: AMD Athlon 64 3200+

Материнская плата: Gigabyte GA-K8VT800 (VIA K8T800)

Память: 2х512 MB TwinMOS PC3200 CL2.5

Программное обеспечение:

Microsoft Windows XP + SP1

DirectX 9.0b

Драйвер Catalyst 4.2 для видеокарт на базе чипов от ATI

Драйвер ForceWare 56.56 для видеокарт на базе чипов от NVIDIA

Все видеокарты были протестированы при двух наборах настроек. В обоих случаях качество графики в настройках драйверов было установлено на максимум.

Игровые тесты:

Что получилось, мы представим схематично.

Выводы:

Итак, пройдемся по списку протестированных в этом обзоре видеокарт и оценим каждую из плат по результатам тестирования.

ATI RADEON 9800 XT – эту видеокарту можно покупать тем, кто хочет получить максимум производительности в современных играх и кто не жалеет денег на модернизацию своего компьютера. Топовая видеокарта, лидер производительности – и этим всё сказано.

ATI RADEON 9800 PRO возглавлял серию чипов от ATI до появления RADEON 9800 XT. По производительности RADEON 9800 PRO лишь ненамного уступает RADEON 9800 XT, но после появления RADEON 9800 XT цены видеокарт на базе этих чипов заметно снизились, что делает их хорошим вариантом покупки в классе дорогих плат.

При разгоне RADEON 9800 PRO поднимается по производительности до уровня RADEON 9800 XT, и это делает видеокарты на базе RADEON 9800 PRO еще более интересным вариантом покупки в классе дорогих видеокарт.

ATI RADEON 9800 SE 256 бит – урезанный вариант, который потенциально можно превратить в полноценный RADEON 9800. Дальнейший разгон позволяет приблизить производительность этих видеокарт к уровню RADEON 9800 PRO, а если разгонный потенциал платы окажется не просто хорошим, а отменным, то даже выше уровня RADEON 9800 PRO.

ATI RADEON 9800 SE 128 бит – еще один вариант RADEON 9800 SE, на это раз – со 128-битной шиной памяти. Эти платы обделены вниманием совершенно незаслуженно, ведь они так же, как и их 256-битные аналоги, потенциально могут быть превращены в более быстрые видеокарты. Однако, всё ранее сказанное относительно RADEON 9800 SE c 256-битной шиной памяти, относится и к этому варианту RADEON 9800 SE.

Более того, цена этих видеокарт, как правило, лишь незначительно ниже, чем у видеокарт на базе RADEON 9800 SE с 256-битной шиной, а производительность, как показали тесты – зачастую намного ниже. И если вы собрались покупать RADEON 9800 SE 128 бит, не имея в планах включения 8 конвейеров – одумайтесь и потратьте деньги более рационально.

ATI RADEON 9600 XT – представитель среднего класса видеокарт. Легко опережает видеокарты на базе RADEON 9800 SE, не подвергнутые переделке. Благодаря наличию всех преимуществ архитектуры графических процессоров от ATI в большинстве приложений как минимум не уступает NVIDIA GeForce FX 5700 Ultra, а в играх, широко использующих сложные пиксельные шейдеры DirectX9 – и более мощным платам на чипах от NVIDIA.

RADEON 9600 XT представляется прекрасным вариантом покупки вместо RADEON 9800 SE, если вы не хотите рисковать с переделками, а слово NVIDIA не переносите на дух.

NVIDIA GeForce FX 5950 Ultra – лидер серии графических процессоров от NVIDIA. Дорогая и высокопроизводительная плата, в играх показывает результаты на уровне видеокарт, основанных на топовых чипах от ATI, но в тех случаях, когда широко используются пиксельные шейдеры DirectX9, сдает позиции.

NVIDIA GeForce FX 5900 – более дешевая плата, имеющая как меньшую частоту графического процессора и видеопамяти, так и вдвое уменьшенный объем видеопамяти – 128 МБ. По производительности не сильно уступает NVIDIA GeForce FX 5950 Ultra, но стоит значительно меньше. Была бы хорошим вариантом для покупки в секторе дорогих видеокарт, если бы не присутствие таких конкурентов, как RADEON 9800 и RADEON 9800 PRO и появление еще более дешевых GeForce FX 5900 XT.

NVIDIA GeForce FX 5900 XT – удешевленный вариант GeForce FX 5900, имеющий тот же объем видеопамяти, но более низкие тактовые частоты – частота графического процессора снижена незначительно, в то время как частота видеопамяти – более заметно. NVIDIA GeForce FX 5900 XT, несмотря на сильно сниженную частоту видеопамяти, незначительно уступает по производительности NVIDIA GeForce FX 5900, но продается по намного более низким ценам.

При разгоне частоты GeForce FX 5900 XT можно довести до уровня частот NVIDIA GeForce FX 5900 или даже выше и получить при этом соответствующий прирост производительности.

Видеокарты на базе NVIDIA GeForce FX 5900 XT представляются оптимальным выбором в своей ценовой категории: столько же или чуть дешевле стоят RADEON 9600 XT и NVIDIA GeForce FX 5700 Ultra, и если первый в некоторых случаях оказывается быстрее GeForce FX 5900 XT, то GeForce FX 5700 Ultra абсолютно везде медленнее, чем NVIDIA GeForce FX 5900 XT.

NVIDIA GeForce FX 5700 Ultra возглавляет сектор видеокарт из среднего ценового диапазона на базе чипов от NVIDIA. В сегодняшнем тестировании видеокарта на базе GeForce FX 5700 Ultra в целом показала результаты на уровне или чуть ниже результатов ATI RADEON 9600 XT, поэтому последний представляется более выгодным приобретением. Однако еще более опасным для GeForce FX 5700 Ultra стало появление GeForce FX 5900 XT – видеокарты на базе этих чипов стоят столько же или чуть дороже, но во всех игровых тестах опережают GeForce FX 5700 Ultra.

Серия ATI RADEON 9800 XT/9800/9800SE

Серия NVIDIA GeForce FX5950Ultra/FX5900/5900XT

8.Список литературы:

“Аппаратные средства PC”, BHV 1998;

“Компьютерное обозрение”, №№19(1999), 31(1999), 36(1999);

http://www.ixbt.com/

http://www.chip.kiev.ua/

http://www.cw.kiev.ua/

http://www.osp.ru/pcworld/1999/

http://www.kv.minsk.by/

http://www.s3.com

http://www.diamondmm.com

http://www.3dfx.com