Краткая история эволюции двухпроцессорных видеокарт

Оглавление

Вступление

Данный материал выдержан в не совсем обычном ключе: здесь не будет результатов злободневных тестов или решения прикладных вопросов (в духе «а какую видеокарту выгоднее всего купить за 3246 рублей?»). Я предлагаю... предаться воспоминаниям!

Компьютерная индустрия развивается с головокружительной скоростью, и то, что год-два назад было вожделенным «топом», «флагманом модельной линейки» и «мечтой оверклокера», сегодня всплывает на барахолке по цене ящика жигулевского пива. О видеокартах и процессорах, которые «рвали всех и вся» пятилетку назад, теперь вспоминают только коллекционеры, да люди, наткнувшиеся в пыльном шкафу на старый системник. А ведь у любого современного образца «железа», каким бы мощным и производительным он ни был, «ноги растут» именно из тех (если не из более ранних) времен. И порой бывает интересно проследить историю развития архитектуры и эволюцию конструкции.

Тем более, когда речь идет о таком объекте, как двухпроцессорная видеокарта. Подобные ускорители априори создавались, чтобы быть самыми мощными, чтобы «тянуть» любые игры и бенчмарки, чтобы выступать «лицом» компании-производителя, по которому судят об инженерном потенциале.

Предлагаемая история очень насыщена, поэтому, чтобы не раздувать материал до неприличия, я постараюсь осветить самые основные моменты, а для желающих «углубиться в тему» буду приводить ссылки на подробные обзоры в конце каждого раздела. В заключении я подведу краткие итоги, но все-таки надеюсь, что кого-то из читателей эта статья подвигнет на собственные изыскания (даже простое сопоставление данных из таблиц – дело очень занятное).

И еще одно - необходимо более точно обозначить тему материала. Ниже упомянуты только видеокарты «новой волны», выпущенные уже после исчезновения компании 3dfx Interactive и участвовавшие в «битвах» между ATi/AMD и NVIDIA. Да, упомянуть двухпроцессорные видеокарты вроде 3dfx Voodoo 5 5500 стоит, но лишь вскользь. Уж слишком далеки эти «доисторические монстры» от современных реалий. Чтобы воздать дань уважения компании, с продуктов которой началось победное шествие 3D-ускорителей, приведу в начале материала фотографию.

450x338  56 KB. Big one: 640x480  58 KB

Вон «как деды-то умели» - не два процессора бывало на плате, а целых четыре (и даже восемь на платах типа AAlchemy – но это совсем уж дикая экзотика). По иронии судьбы, материал открывает раздел, посвященный продукту компании, которая успешно поглотила 3dfx – NVIDIA.





GeForce 7950 GX2

В самом начале лета далекого 2006 года (как-никак, прошло уже пять лет, что для быстро развивающегося мира компьютеров – срок огромный) NVIDIA представила первую двухпроцессорную видеокарту «новой волны». Именно GeForce 7950 GX2 можно считать первым современным ускорителем такого плана, с которого и началось противостояние ATI/AMD и NVIDIA в сегменте подобных плат.

Стоит разобраться, что же подвигло «зеленую» компанию на такой шаг, ведь для тогдашнего рынка «железа» новинка получилась крайне необычным продуктом. Обозреватели в начале своих материалов могли сравнить GX2 разве что со стареньким Voodoo 6 5500, который я уже упоминал, более современных аналогий не находилось. Основных причин, на мой взгляд, две.

Во-первых, тогдашнее соотношение сил в извечном противостоянии с ATI. Чуть ранее «красные» испытывали серьезные проблемы с выводом на рынок серии Radeon X1000, что позволило NVIDIA неплохо укрепить свои позиции. Однако когда ATi смогла справиться с возникшими трудностями, и представить на суд публики свой флагманский Radeon X1900 XTX, выяснилось, что «зеленым» ответить нечем. Параллельно с этими событиями как раз происходил переход графических процессоров NVIDIA на новый 90 нм техпроцесс (сейчас это звучит забавно, но тогда он на самом деле был передовым по сравнению с применявшимися до этого 130 и 110 нм).

И вот, создав обновленную версию своего GPU G71 (изначально он выпускался по 110 нм техпроцессу и устанавливался на видеокарты GeForce 7800) NVIDIA не смогла «разогнать» его более чем до 650 МГц (именно такова была частота GPU на новой топовой однопроцессорной карте GeForce 7950). Прирост частоты хоть и прибавил производительности флагману «зеленых», но не позволил тягаться с лидером серии Radeon. Такая ситуация, естественно, не устраивала руководство NVIDIA, для которого звание «производитель самой мощной видеокарты в мире» было чрезвычайно важным в идеологическом плане. Выходом стал тот самый двухпроцессорный «бутерброд».

Вторая причина или, скорее, «подоплека» создания GeForce 7950 GX2 – большой интерес общественности к технологии SLI. Для самой компании тема объединения нескольких видеокарт в одной системе в то время была приоритетной и рекламировалась очень активно (приблизительно как PhysX несколькими годами позже или 3D-vision сегодня). Стоит отметить, что самой технологии SLI в этот момент не исполнилось и двух лет (впервые она была представлена для видеокарт предыдущего поколения – GeForce 6000), а ATI только-только представила свои первые разработки по CrossFire.

С выходом видеокарт поколения GeForce 7000 актуальной стала и тема использования в единой связке более чем двух ускорителей (3-SLI и Quad-SLI). Разумеется, подобные системы тогда были чрезвычайно «сырыми», ведь даже обычные «двойки» на тот момент работали далеко не лучшим образом. Несмотря на это, NVIDIA уделяла им большое внимание, ведь в тех случаях, когда несколько карт удавалось заставить нормально работать в «упряжке», они показывали просто феноменальную производительность, недостижимую ни для одного решения ATI («красные» видеокарты могли работать максимум в паре). Таким образом, GeForce GTX 7950 GX2 стала своего рода демонстрацией достижений на новом поприще.

В связи с этим отмечу, что несколькими месяцами раньше была представлена еще одна видеокарта, которую очень часто просто «не помнят», а ведь именно она обладает самыми большими правами на звание «первого двухпроцессорного ускорителя новой волны» - GeForce 7900 GX2. Архитектурно и конструктивно она была очень схожа с 7950 GX2, но, вот загвоздка, вообще не предназначалась для розничной продажи. Такие ускорители NVIDIA продавала компаниям, собирающим готовые системные блоки игрового толка. Для сборщиков было очень почетно представить сверхмощную модель компьютера с QUAD-SLI, пусть даже работала она из рук вон плохо из-за «кривых» драйверов и стоила $2000-3000.

Еще один фактор, позволивший «зеленым» выпустить первую двухпроцессорную видеокарту – та самая ситуация с переходом на новый техпроцесс без смены архитектуры GPU, о которой я писал чуть выше. Новые видеокарты получились менее прожорливыми и горячими (если не поднимать частоты, разумеется), а значит, «слепить» из них двухпроцессорный «топ» было не так сложно.

Таким образом, именно NVIDIA может считаться компанией, представившей первый двухпроцессорный игровой ускоритель современности, а в ATI (на момент выхода GeForce 7950 GX2) еще только колдовали над первым CrossFire для своих Radeon X1000.





Характеристики рассматриваемой видеокарты представлены в виде таблицы:

Модель видеокарты
GeForce 7950 GX2
Дата релиза
5 июня 2006
Графический процессор
2x G71
Технологический процесс, нм
90
Количество транзисторов, млн штук
278
Площадь кристалла, мм2
196
Количество вершинных шейдеров
2x 8
Количество пиксельных шейдеров
2x 24
Количество блоков растеризации
2x 16
Количество текстурных блоков
2x 24
Тактовая частота ядра, МГц
500
Тип используемой памяти
GDDR3
Разрядность шины памяти, бит
256
Эффективная частота видеопамяти, МГц
2400
Полоса пропускания памяти, Гбайт/c
38,4
Объем видеопамяти, Мбайт
2x 512
Скорость заполнения сцены, млрд пикселей/c
16
Скорость заполнения сцены, млрд текселей/c
24
Поддерживаемая версия DirectX
9.0с
TDP, Вт
~150
Рекомендованная стоимость, USD
600

Видеокарта поддерживала API DirectX 9.0c. Для уменьшения тепловыделения и энергопотребления частоты графического процессора и видеопамяти были снижены по сравнению с одиночной GeForce 7950 GTX. Данный прием будет использоваться и в дальнейшем. В 2006 году это позволило удержать уровень энергопотребления в рамках 150 Вт (довольно скромная цифра по сегодняшним меркам, но тогда обозреватели «пугали» ей читателей, мыслимо ли – новая видеокарта могла потребовать блока питания с выходной мощностью 500, а то и все 550 Вт!). Кстати, не в пример нынешним флагманам, GeForce 7950 GX2 была довольно компактной видеокартой – ее длина составляла всего 230 мм.

В конструктивном плане ускоритель не был особенно сложен. Чувствуется, что, создавая этот продукт, NVIDIA пыталась по максимуму использовать наработки по однопроцессорным видеокартам. В итоге получился вот такой «бутерброд».

450x321  47 KB. Big one: 997x712  200 KB

Подобная схема с двумя однотипными печатными платами будет использоваться компанией и в дальнейшем, разница лишь в том, что в этом случае они не «повернуты лицом друг к другу», а установлены «в два этажа». Платы скреплены посредством длинных винтов, прошивающих их насквозь.

450x409  64 KB. Big one: 999x909  330 KB

В том, что касается размещения графических процессоров и микросхем видеопамяти, печатные платы идентичны. Также совпадают конфигурации преобразователей питания памяти и GPU (кстати, обратите внимание, что в те времена даже на топовой видеокарте считалось нормальным использовать простейший двухфазный преобразователь).

Однако даже при беглом осмотре нетрудно заметить, что между платами существует разделение функций, это обуславливает некоторые различия «верха и низа» Так, именно на верхней плате установлен единственный шестиштырьковый разъем дополнительного питания GeForce 7950 GX2, здесь же расположены все разъемы видеовыхода и закреплена металлическая рамка задней панели. На нижней плате расположен разъем PCIe и, самое главное, отвечающая за объединение двух видеокарт микросхема.

Две платы связаны между собой небольшим жестким мостиком (видите, на нижней плате есть черный разъем, – такой же находится и на обратной стороне верхней платы). Мост, маркированный как NVIDIA BR03, обеспечивает сообщение двух видеокарт, составляющих GeForce 7950 GX2 по 16 линиям PCIe. Еще 32 линии оставлены для Quad-SLI (объединения пары GeForce 7950 GX2 между собой). Соответствующий разъем SLI также размещен на нижней печатной плате.





Система охлаждения данной видеокарты состоит из двух одинаковых блоков вот такого вида:

449x375  38 KB

Один на верхней, один на нижней плате. Иногда на кожухе нижней системы охлаждения (той, которая не видна пользователю) не было наклейки – в остальном «кулеры» идентичны. Небольшая конструкция с центробежным вентилятором (или, как еще говорят, «турбиной») не достает до задней панели видеокарты, так что «выхлопа» нагретого воздуха за пределы системного блока не происходит (об этом в те времена еще мало задумывались).

Обратная сторона системы охлаждения:

450x324  26 KB

Видно, что внимание уделено не только охлаждению GPU, но и микросхем памяти.

Вот такая карта получилась у NVIDIA, первой решившей вступить на путь создания двухпроцессорных ускорителей. Нельзя сказать, что эксперимент получился очень удачным. Во-первых, новая видеокарта была совместима далеко не со всеми моделями материнских плат, на сайте производителя даже был отдельный раздел со списком поддерживаемых системных плат (изначально там было всего полтора десятка наименований, причем большинство из них основаны на наборах логики NVIDIA). Этот список постепенно расширялся, но все равно GeForce 7950 GX2 нельзя было установить в первый попавшийся компьютер.

Во-вторых, возникли проблемы с драйверами. Если уж и сегодня владельцам SLI/CrossFire систем иногда приходится неделями ждать «заплатки» для драйвера, вводящей поддержку новой игры, то что говорить про те времена, когда эти технологии только делали первые шаги.

Что касается чистой производительности, новинка обходила флагманский Radeon X1950 XTX в подавляющем большинстве тестов. Но с условием, что SLI работал в каждом конкретном случае. При этом ускоритель получился довольно шумным и горячим. Хотя нельзя не отметить, что данную видеокарту удавалось неплохо разогнать. Например, автором обзора на Overclockers.ru частоты GPU были увеличены с 500 до 590 МГц.

В общем, судьба GeForce 7950 GX2 не стала завидной. Об этой видеокарте поговорили некоторое время, но большинство пользователей сходились во мнении, что «хороший одночип лучше этого чудища». После выхода следующего поколения видеокарт GeForce (восьмитысячной серии) двухпроцессорная видеокарта и вовсе стала неактуальной. Новинки (особенно старшие модели GeForce 8800 GTX/Ultra) обеспечили по-настоящему революционный скачок производительности. Серию GeForce 8800 до сих пор вспоминают как одну из самых удачных.





Нежелание NVIDIA создавать новую двухпроцессорную карту определялось двумя очевидными факторами. Во-первых, новый GPU G80 получился гораздо более сложным и прожорливым, чем предшествующий G71 (так что для создания двухпроцессорного флагмана были объективные инженерные трудности). Во-вторых, ATI не нашла чем ответить на появление революционных GeForce 8800, так что опасность потерять корону производителя «самой быстрой в мире видеокарты» NVIDIA некоторое время не угрожала.

Следующей к «двухпроцессорной теме» обратилась именно ATI. Причем произошло это спустя почти два года после премьеры GeForce 7950 GX2.

Желающие могут ознакомиться с подробными обзорами данной видеокарты:

Radeon HD 3870x2

Надо сказать, что ATI недолго безучастно смотрела на успехи конкурента со SLI. Тема использования нескольких видеокарт пользовалась популярностью, достижения систем с несколькими видеокартами NVIDIA по крайней мере в «синтетике» выглядели очень внушительно. Короче говоря, через год после NVIDIA (в 2005) ATI анонсировала свою технологию Crossfire, по сути – прямой аналог SLI.

Обкатав эту технологию на видеокартах серий Radeon X1000 и HD 2000, в следующем поколении - HD 3000 (как раз одновременно с освоением 55 нм техпроцесса) ATi решилась на создание собственного двухпроцессорного ускорителя, названного незамысловато – Radeon HD 3870x2.

Причины, побудившие «красных» создать этот продукт до крайности похожи на те, которыми в свое время руководствовалась NVIDIA, выпуская GeForce 7950 GX2. Теперь уже ATI были в роли догоняющих; лучшая видеокарта этой компании – Radeon HD 3870 с архитектурной точки зрения мало отличалась от предшествующего Radeon HD 2900 (основное нововведение – переход GPU на 55 нм техпроцесс с сокращением площади кристалла более чем вдвое – с 420 до 192 квадратных миллиметров). Естественно, о прямой конкуренции с топовыми продуктами NVIDIA речи не шло, хотя ATI и удалось неплохо закрепится в среднем ценовом сегменте.

Располагая хорошо освоенным графическим процессором и некоторыми наработками по CrossFire, ATi пошла на этот шаг для того, чтобы хотя бы на короткое время получить титул производителя самой быстрой видеокарты. Тем паче, новый графический процессор получился намного менее прожорливым и горячим, чем GPU G80 и G92, применяемые в тот момент NVIDIA – как говорится, сам Бог велел «слепить» два таких кристалла на одной плате. Так в самом начале 2008 года был представлен Radeon HD 3870x2.

Модель видеокарты
Radeon HD 3850x2
Radeon HD 3870x2
Дата релиза
4 апреля 2008
28 января 2008
Графический процессор
RV670 PRO
R680
Технологический процесс, нм
55
55
Количество транзисторов, млн штук
666
666
Площадь кристалла, мм2
192
192
Количество потоковых процессоров
2x 320
2x 320
Количество блоков растеризации
2x 16
2x 16
Количество текстурных блоков
2x 16
2x 16
Тактовая частота ядра, МГц
668
825
Тип используемой памяти
GDDR3
GDDR3/GDDR4
Разрядность шины памяти, бит
256
256
Эффективная частота видеопамяти, МГц
1656
1800/2250
Полоса пропускания памяти, Гбайт/c
53
57.6/72
Объем видеопамяти, Мбайт
2x 512
2x 512
Скорость заполнения сцены, млрд пикселей/c
21,4
26,4
Скорость заполнения сцены, млрд текселей/c
10,7
13,2
TDP, Вт
140
190
Рекомендованная стоимость, USD
~350
400-449

В таблице указаны данные по двум видеокартам. Помимо Radeon HD 3870x2, спустя несколько месяцев, был выпущен Radeon HD 3850х2. По названию нетрудно понять, что старшая видеокарта представляла собой «сдвоенный» Radeon HD 3870, а младшая - Radeon HD 3850. AMD полностью оправдала название своих продуктов – никаких «урезаний» по рабочим частотам, никаких изменений в конфигурации ядер – это на самом деле «двойные» варианты однопроцессорных видеокарт. Более того, на Radeon HD 3870x2 частота GPU была выше (уникальный случай!), чем на одиночной видеокарте – 825 МГц против 775 МГц (видимо, уж очень хотелось конструкторам «красных» создать самую производительную в мире видеокарту, да так, что они не побоялись роста тепловыделения).

Уровень TDP видеокарты достигал 190 Вт - высокий показатель, но уже вполне привычный для этого времени – уровень флагманских однопроцессорных карт. Например, GeForce 8800 Ultra «кушала» до 171 Вт, а Radeon HD 2900 XT – до 215 Вт!

Чтобы сразу закрыть тему младшей видеокарты, сообщу, что рыночного успеха Radeon HD 3850x2 не получил. Этот ускоритель довольно редко встречался в продаже. Причиной тому была не самая высокая производительность (свою роль сыграла значительно сниженная частота ядер и применение медленной памяти типа GDDR3), что лишь отчасти компенсировалось более низкой ценой.

Если в случае c Radeon HD 3870х2 некоторые покупатели готовы были мириться с проблемами драйверов и так называемыми «AFR-лагами» (неизбежные задержки при работе видеосистемы, использующей AFR-алгоритм, на практике проявляются как кратковременные «фризы» и подергивания изображения, одна из главных бед ранних SLI и CroossFire-систем; полностью не изжиты до сих пор) просто в обмен на право обладания самой мощной в мире видеокартой, то для более доступного ценового сегмента куда разумнее было приобрести топовую однопроцессорную модель NVIDIA. В общем, как тогда, так и до сих пор – двухпроцессорная схема более всего оправдана именно для флагманских ускорителей.

450x207  36 KB. Big one: 900x413  108 KB

И если в архитектурном плане Radeon HD 3870x2 не привнес никаких нововведений, то конструктивно эта видеокарта оказалась очень необычной. Многие «фамильные черты» первого двухпроцессорного ускорителя ATI легко различить в последующих Radeon HD 4870x2 и HD 5970, и даже современнейший Radeon HD 6990 кое-что унаследовал от предка.

Начать стоит с того, что ATI первой применила для своей двухпроцессорной видеокарты одиночную, а не сдвоенную печатную плату. С тех пор это правило соблюдается неукоснительно. NVIDIA долгое время сохраняла приверженность своей концепции «бутерброда» из двух печатных плат, но в последнее время также перешла на дизайн с единой PCB.

Два графических процессора размещались на одном уровне, между ними была установлена микросхема-коммутатор PLX PEX8547. Она обеспечивала связь между двумя GPU. В верхней части платы размещен разъем CrossFire. Кстати, обе компании до сих пор не рискуют оснащать свои двухпроцессорные видеокарты сразу парой таких разъемов, чтобы сделать доступной организацию систем с шестью и восемью графическими процессорами. Хотя ATI однажды и заявляла, что успешно экспериментирует с 8-CrossFireX системой, в продажу такие видеокарты пойдут вряд ли. Уж слишком велика будет нагрузка на программистов, которым придется оптимизировать драйверы для подобных экзотических связок, да и прирост производительности в системе с добавлением каждого следующего GPU падает (большая зависимость от центрального процессора, неизбежные потери производительности при поочередной обработке кадров несколькими видеокартами).

450x210  64 KB. Big one: 900x419  185 KB

Видеокарта получала дополнительное питание через один шестиштырьковый и один восьмиштырьковый разъемы.

В целом печатная плата Radeon HD 3870x2 для своего времени может считаться передовой. На текстолите просто не было свободного места, плотность размещения элементов удивляла (например, применялось двустороннее расположение микросхем памяти – редкость по тем временам). Несмотря на это, производитель ограничился применением скромных двухфазных преобразователей питания GPU, хотя у каждого был оставлен запас – по одной нераспаянной фазе. ATI полностью отказалась на этой видеокарте от применения классических электролитических конденсаторов-банок, в срочном порядке перейдя на плоскую «керамику». Это позволило оснастить Radeon HD 3870x2 оригинальной системой охлаждения, накрывающей всю плату.

450x335  49 KB. Big one: 900x670  140 KB

Данная СО также была передовой для своего времени. Рамка-основание контактировала через термопрокладки с микросхемами памяти, микросхемой PLX PEX и силовыми ключами преобразователей питания. Таким образом, внимание было уделено всем проблемным зонам, а не только GPU. На обратной стороне печатной платы была установлена дополнительная металлическая панель, контактирующая с расположенными здесь микросхемами GDDR.

К рамке-основанию крепились два раздельных радиатора, отводящих тепло от графических процессоров. Нагретый воздух, проходя вдоль поверхности печатной платы по герметичному кожуху, покидал системный блок через решетку-«гриль» на задней панели. Единственное «Но» - во всей этой схеме не было модных тепловых трубок. Отвод тепла от GPU обеспечивался обычными радиаторами. Обратите внимание, что один из них алюминиевый (он расположен ближе к турбине) а второй – медный (к нему приходит уже нагретый воздух). Так достигалось равенство температур процессоров, позже оба радиатора стали медными.

450x159  39 KB. Big one: 900x318  120 KB

Несмотря на продуманную систему охлаждения, видеокарта получилась довольно шумной и горячей (в обзорах фигурировали эпитеты «вой» и «гул»), хотя и выигрывала у «пылесоса» Radeon HD 2900 XT. Для обзора на Overclockers.ru видеокарту удалось разогнать по ядру с 825 до 865 МГц – не слишком впечатляющий результат.

Что касается производительности, двухпроцессорный Radeon опережал GeForce 8800 GTS 512 и даже GeForce 8800 GTX в большинстве тестов, где Crossfire был работоспособен. Чистой победы не получилось, иногда (в «удобных» тестах) «зеленые» видеокарты могли вырваться вперед, даже при корректной работе драйвера Radeon HD 3870x2. А уж если CrossFire не включался – видеокарта превращалась в обычный Radeon HD 3870, который соперники просто «расстреливали на месте». Кроме того, многими обозревателями отмечалась неудовлетворительная работа CrossFire даже в поддерживаемых драйвером играх – пресловутые лаги и подергивания изображения.

Все же Radeon HD 3870x2 позволил ATi/AMD достичь намеченной цели – выпустить самую производительную одиночную видеокарту (пусть и с некоторыми оговорками). Проблемы с драйверами постепенно решались, но к тому времени, когда Radeon стал удовлетворительно работать в большинстве игр, NVIDIA уже была готова к ответному удару.

Отмечаю, что если GeForce 7950 GX2 сегодня являются огромной редкостью, и представляют интерес разве что для коллекционеров, то многие Radeon HD 3870х2 до сих пор трудятся в системных блоках наших читателей и соответствующая ветка на форуме регулярно пополняется.

Желающие могут ознакомиться с подробным обзором данной видеокарты:

Страницы материала
Страница 1 из 3
Оценитe материал

Комментарии 2055 Правила

Возможно вас заинтересует

Популярные новости

Сейчас обсуждают