ATI Radeon 256 Preview

De Pixel Tapestry

“Pixel Tapestry”… ik blijf het een leuke naam vinden voor de Pixel Rendering engine van de ATI Radeon. Toch is de opzet van de rendering engine absoluut uniek. Laten we het 3D gedeelte van het blokschema van de Radeon er nogmaals bijnemen:

Duidelijk zien we dat de pixel rendering engine van de ATI Radeon twee pixel pipelines heeft. Uniek is echter dat deze twee pipelines beide 3 (!!) verschillende textures tegelijkertijd kunnen verwerken. Multi-texturing is een systeem dat al langer bestaat, maar tot nu toe ging het hier altijd om twee verschillende textures. Games die per pixel drie verschillende textures gebruiken zijn er nog niet en zijn ook nog niet aangekondigd. Met het oog op de toekomst heeft ATI deze mogelijkheid wel al ingebakken. Om verwarring te voorkomen zal ik de term Multi-texturing vanaf nu niet meer gebruiken en overgaan op Dual-texturing en Triple-texturing.

Een voorbeeld van Triple-texturing zien we in onderstaande afbeelding, waar het uiteindelijke aanblik van de peer wordt opgebouwd met behulp van drie verschillende textures:

Nogmaals, of dit in de nabije toekomst gebruikt gaat worden betwijfel ik ten zeerste. Vooral omdat de ATI Radeon de enige aangekondigde videokaart is die drie textures per pixel kan gebruiken binnen één pipeline.

Laten we de theoretische fill-rate’s van de kaart eens gaan bekijken. Hiervoor zijn er twee maten: de pixel fill-rate geeft aan hoeveel uiteindelijke pixels de rendering engine per seconde kan verwerken (gemeten in MPixels/s) en de texel fill-rate geeft aan hoeveel ‘pixels uit textures’ de engine per seconde kan verwerken. We zullen beide waardes van de Radeon vergelijken met die van de nVidia GeForce.

De GeForce heeft in tegenstelling tot de Radeon vier parallelle pixel pipelines, maar deze vier kunnen slechts één texture per keer verwerken. Bij Dual-texturing zullen twee pixel pipelines bij elkaar gevoegd moeten worden om één pixel te creëren. Bij Triple-texturing zullen zelfs drie pipelines bij elkaar gevoegd moeten worden en zal de vierde ongebruikt blijven.

We gaan uit van een kloksnelheid van 120 MHz bij de GeForce en 200 MHz bij de ATI Radeon.

Bij Single-texturing komen we bij de GeForce dan uit op een pixel fill-rate van 480 MPixels/s (4 pipelines met 1 pixel per klok) en een texel fill-rate van 480 MTexels/s (de 4 pipelines gebruiken ieder één texel).

Bij de ATI Radeon komen we uit op een pixel fill-rate van 400 MPixels/s (2 pipelines met 1 pixel per klok) en een texel fill-rate van ook 400 MTexels/s.

Als we naar het steeds vaker gebruikte Dual-Texturing systeem gaan kijken, krijgt de ATI Radeon ineens een interessante voorsprong. Eerst de GeForce: bij Dual-texturing worden steeds twee pixel pipelines gebruikt om één pixel te renderen. De pixel fill-rate valt dus terug naar 240 MPixels/s. De texel fill-rate blijft uiteraard 480 MTexels/s, omdat er nog steeds vier texels per seconde verwerkt worden.

Aangezien de Radeon binnen één pixel pipeline meerdere texels kan gebruiken, gaat hier de pixel fill-rate niet omlaag en blijft dus een 400 MPixels/s: een aardig voorsprong op de 240 MPixels/s van de GeForce. Per pipeline worden twee textures gebruikt, dus de texel fill-rate verdubbelt naar 800 MTexels/s.

Bij het tot nu toe nog nooit gebruikte Triple-texturing systeem wordt het verschil nog groter. De GeForce moet drie pixel pipelines gebruiken voor één pixel en de vierde blijft ongebruikt achter: de pixel fill-rate wordt dus nog eens gehalveerd naar 120 MPixels/s. Omdat de vierde pipeline niet gebruikt wordt, daalt de texel fill-rate naar 360 MTexels/s.

Bij de ATI Radeon kunnen weer zonder problemen drie textures tegelijkertijd in één pixel pipeline gebruikt worden. De pixel fill-rate blijft dus staan op 400 MPixels/s. De texel fill-rate wordt wederom hoger, omdat de twee derde texel-engines nu ook gebruikt worden: zo wordt de maximale texel fill-rate maar liefst 1.200 MTexels/s! De 'giga-texel' barrière is dus doorbroken!

Even wat informatie over de andere nieuwe generatie videokaarten: de GeForce 2 heeft vier pixel engines met elk twee texture ingangen en de chip zal werken op 200 MHz. De Voodoo 4/5 kan per chip twee single textured pixels of één dual textured pixel per klok genereren. De Voodoo 4 4500 heeft één chip, de Voodoo 5 5500 heeft twee chips en de Voodoo 5 6000 heeft vier chips. Alle chips werken op 166 MHz. Triple-texturing zal bij de Voodoo 4 en 5 kaarten nooit mogelijk worden, aangezien dan meerdere chips aan één pixel zouden moeten werken, iets wat in de praktijk niet mogelijk is. Ik zal precieze berekeningen voor de GeForce 2 en de Voodoo 4/5 bewaren voor mijn previews daarvan, maar de resultaten wel al in onderstaande tabel plaatsen.

De uiteindelijke pixel fill-rate is natuurlijk belangrijker dan de theoretische texel fill-rate. Deze eerste bepaalt namelijk de uiteindelijke snelheid van het 3D rendering proces. We zien dat bij het uitstervende single texturing systeem de dure Voodoo 5 6000 met vier chips de kroon spant. Bij het (vooral in de toekomst) meest gebruikte Dual Texturing systeem is het de GeForce 2 die met 800 MPixels/s de concurrentie ver achter zich laat. Door maar twee pixel pipelines ter beschikking te hebben, blijft de ATI Radeon hier op maar 400 MPixels/s hangen. Leuk om te zien is dat zelfs de Voodoo5 6000 met vier chips de GeForce 2 niet kan overtreffen.

Zouden game programmeurs ooit Triple-texturing gaan gebruiken, dan heeft de ATI Radeon samen met de GeForce 2 wel de hoogste fill-rate. Voor het gebruik van drie textures moet de GeForce 2 namelijk twee pipelines opofferen, terwijl de ATI Radeon dat nog steeds met één pipeline kan.

Uiteraard praten we hier nog steeds over theoretische performance waardes. De eigenlijke performance van de chips zal moeten blijken uit de benchmarks die we kunnen uitvoeren zodra er test samples beschikbaar zijn.