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ATi Radeon X1800, X1600 und X1300 Grafikchips


Es ist gerade mal ein wenig länger als ein Jahr her, da stellte ATi am 1. Dezember 2004 seine Radeon X850 Serie vor. Jetzt ist die neue Radeon X1000 am Start Es gibt 3 Chip Gattungen auf die wir hier ein wenig näher eingehen wollen. Die X1000 Serie umfasst wieder Grafikchips des Low-End, Midrange und High-End Sektors. Low-End = Radeon X1300 und X1300 Pro, Midrange = Radeon X1600 XT und X1600 Pro und endet bei dem High End Modellen der Radeon X1800 XT und XL.

Die neuen Modelle der X1000 Serie haben neue Features gegenüber den älteren X850 Modellen zu bieten. Eines der wichtigsten neuen Features ist ohne Frage die Unterstützung von HDR (High-Dynamic-Range) und Shader Modell 3.0, sowie natürlich auch Vertexshader 3.0. Klar ist auch, dass alle neuen Modelle der X1000 Serie Direct X 9.0c unterstützen. Bei der gesamten Radeon X1000 Serie handelt es sich um Grafikkarten mit PCI Express Interface, allerdings gibt es mittlerweile auch schon erste AGP Versionen bei den kleineren Radeon X1300 und X1600 Modellen.

Referenzkarte der Radeon X1800 XT

Der R520 sowie die kleineren Brüder verwenden als erste Desktopgrafikchips den 90nm Fertigungsprozess von TSMC. Dieser ermöglicht nicht nur hohe Taktraten, sondern kann auch mit niedrigem Stromverbrauch glänzen. Darüber hinaus ist die neue Chiparchitektur flexibler als die alte, so ist es bei diesen Modellen nicht nur kein Problem einzelne Pixel Pipelines zu deaktivieren, sondern man kann auch je nach Bedarf problemlos einzelne Vertexshader, TMUs, ROPS und andere Einheiten deaktivieren.

Dadurch wurde es ermöglicht denselben Grafikchip für unterschiedliche Modelle einzusetzen. Interessant ist auch eine weitere Fähigkeit des R5x0 Chips, dieser kann sich im 2D Modus heruntertakten und die gesamten 3D Funktionalität deaktivieren. So wird der Stromverbrauch im Bereich Windows und Officeanwendungen und sonstige 2D Anwendungen stark gesenkt.

Referenzkarte der Radeon X1800 XL

Für die High End Modelle der X1800 Serie wurde der R520 Core verbaut. Dieser Chip verfügt über 321 Millionen Transistoren und wesentlich mehr Schalteinheiten als man sich anhand der 16 Pixel Pipelines denken könnte. Außerdem besitzt er über 8 Vertexshadereinheiten, 16 ROPs und auch 16 TMUs. Der Anführer der X1800er Serie ist der Radeon X1800 XT, welcher mit 625 MHz Chiptakt und 750 MHz Speichertakt betrieben wird. Er besitzt 16 Pixel Pipelines und 8 Vertexshaderunits.

Es gibt auch eine 512 MB Grafikkarte auf Basis dieses Chips. Beide Versionen des Radeon X1800XT die 256er als auch 512 MB Karte besitzen GDDR3 Speicher welcher mit einem 256 Bit Interface versehen ist. Bei dem etwas schwächerem Modell der Radeon X1800 XL wurden ebenfalls 16 Pixel Pipelines und 8 Vertexshader verbaut, der Unterschied liegt hier im Takt, denn dieses Model ist nur mit 500 MHz bei der VPU als auch 500 MHz DDR (1 GHz effektiv) beim RAM getaktet. Dieses Produkt verfügt allerdings nur über 256 MB GDDR3 Speicher der natürlich auch mit 256 Bit angebunden ist.

Referenzkarte der Radeon X1600 XT

Für den Midrange Sektor hat ATi die X1600er Serie vorgesehen. Der Chip der Radeon X1600 Serie besitzt den Codenamen RV530, dieser Chip wurde deutlich abgespeckt, dadurch besitzt er nur ungefähr 160 Millionen Transistoren on Die (Im Kern). Des Weiteren wurden die Pixelpipelines auf eine Stückzahl von 12 reduziert, ebenfalls verringert wurden auch die Vertex Units, hier wurden 3 abgeschaltet, sie wurden von den vorhanden 8 im Chip auf 5 reduziert. Weitere Beschneidungen gab es auch bei den TMUs und bei den Einheiten die für die Texturen zuständig sind den hier gibt es 4 Texture Mapping Units und 4 ROPs.

Die stärkste unter ATis mittleren Grafikkarten ist die Radeon X1600XT, diese Karte wird mit 590 MHz Chip und 690 MHz Speichertakt betrieben. Verfügbar sind die Modelle mit 128 MB, oder 256 MB GDDR3 Speicher, welcher leider nur über ein 128 Bit Speicherinterface verfügt. Beim kleinen Bruder der Radeon X1600 Pro sieht es sehr ähnlich aus. Hier wurde der Chiptakt auf 500 MHz reduziert. Der Speichertakt wurde gegenüber der X1600XT ebenfalls stark gesenkt, so dass die Radeon X1600 Pro nur noch einen mit 390 MHz getakteten Speicher besitzt. Auch diese Grafikkarte gibt es mit 128 oder 256 MB GDDR3 Speicherbestückung, welcher wieder nur über ein 128 Bit Interface verfügt.

Referenzkarte der Radeon X1300 Pro

Bei ATis Low End Serie der Radeon X1300er Reihe wurde der RV515 Chip verbaut, dieser besitzt rund 100 Millionen Transistoren, was recht wenig ist. Doch Ursache ist hier die Entfernung weiterer Pixel Quads, dadurch besitzt das Silizium leider nur noch 4 Pixel Pipelines, wodurch diese Modelle durch die daraus resultierende Performance eher zu Office Karten werden. Weiterhin vierfach verfügbar sind die ROPs und TMUs, allerdings hat der RV515 nur noch 2 Vertex Pipelines. Der Rest der Spezifikationen ist bei allen 3 Chips (Radeon X1800, X1600 und X1300) größtenteils identisch.

Die schwächsten Karten der X1K Reihe sind die Radeon X1300 Pro und die Radeon X1300, bei der Radeon X1300 Pro gibt es nur noch 4 Pixelpipelines und 2 Vertex Units. Dafür ist der Chiptakt mit 600 MHz der Pro Variante recht hoch und der Speicher wird mit 400 MHz getaktet. Angebunden ist der 256 MB DDR2 Speicher über 128 Bit. Bei der X1300 gibt es wieder 128 MB und 256 MB Modelle. Ob 256 oder 128 MB Speichermenge spielt bei der Taktung keine Rolle, hier wurde auf 450 MHz Chip und 250 MHz Speichertakt gesetzt. Was die Pipelines betrifft, so steht die X1300 der X1300 Pro in nichts nach.

Zum Vergrößern bitte aufs Bild klicken

Zu der neuen Technik der R520 Generation gehört die Ring-Bus Technik, welche ein neuartiges Speicherinterface bezeichnet. So arbeiten hier acht Kanäle mit je 32 Bit. Bei dem R420 waren es noch vier 64 Bit breite Kanäle. Jeder dieser Kanäle kann gleichzeitig Lese- und Schreibanfragen bearbeiten, so ist es dem neuen Ring-Bus möglich die Anfragen in kürzerer Zeit zu verarbeiten, als es dem R420 möglich war. Es verringern sich so die Latenzen was sich positiv auf die Gesamtperformance auswirkt. Der Ring-Bus ist nicht nur zur Ansteuerung des momentan gebräuchlichen GDDR3 Speichers zu gebrauchen, sondern unterstützt auch schon den kommenden GDDR4 RAM und bietet so Zukunftssicherheit für diese Architektur.

Beim Ring-Bus wurde auch das Memoryinterface verbessert, so umschließt der Ring-Bus alle Memory Klienten ringförmig, dadurch wird der Weg welcher für die Daten zurückzulegen ist deutlich verringert. Jeder Ring besteht aus zwei 256 Bit breiten Datenleitungen, deshalb auch die Bezeichnung 512 Bit Bus, die in die jeweils entgegen gesetzter Richtung kommunizieren. Beim Transport der Daten über den Ring-Bus können die Daten an insgesamt vier RingStop Leitungen abgeliefert werden und diese Schicken die Informationen an den Speicher weiter.

Eine weitere Verbesserung wurde in der hauseigenen Texturkompression 3Dc vorgenommen, so heißt der Nachfolger 3Dc+. Diese Texturkompression ist in der Lage mit acht Bit Integer Texturen mit einer Kompressionsrate von 2:1 zu verkleinern. Weiter verbessert wurde auch die HyperZ-Funktion, welche zur Entfernung von Pixeln im nicht sichtbaren Bereich dient, womit die Verschwendung von unnötiger Bandbreite stark reduziert wird. Bei der X1800-Serie soll die HierarchicalZ-Berechnung bis zu 50 % beschleunigt worden sein. HierarchicalZ ist die erste Stufe die zur Berechnung der nicht sichtbaren Pixeln dient. Des Weiteren wird jeder Pixel in einem Block von kleineren Strukturen unterteilt, diese werden dann auf Sichtbarkeit überprüft. Durch diese Technik kann es nicht mehr dazu kommen, dass ein ganzer Pixelblock verworfen wird, denn somit können diese teilweise sichtbaren Blöcke weiterhin in die Texturengine geleitet werden.

Nun unterstützen auch die neuen Radeon X1000 Grafikkarten vollständiges DirectX 9c in Hardware und beherrschen natürlich auch Pixel- und Vertex Shader der Version 3.0. Um diese Befehle zu verarbeiten setzt ATi auf „dynbamic Branching“ welches einer der wichtigsten Bestandteile der neuen Shaderversion darstellt. So ist es den Spieleentwicklern dank des Dynamic Branching theoretisch möglich einen einzelnen langen Shader zu schreiben, welcher mit dieser Methode schnell verarbeitet werden kann.

Ein Bild der X1800 Vertexschader Engine

Des Weiteren wurden die Pixel Pipeline und der Vertex Shader optimiert, wodurch sich die Latenz verringert, so dass die Daten ohne Wartezeiten verarbeitet werden können. Diesen Verarbeitungsschritt genauer zu Beleuchten würde unsere kleine Zusammenfassung über die X1000 Serie von ATi sprengen. Deshalb möchten wir hier noch auf 2 wichtige Änderungen gegenüber dem R480/R420 hinweisen. Der R520 rendert jeden Shadercode mit voller FP32 Genauigkeit, dabei wird dieser Chip nicht auf halbe Präzision FP16 zurückschalten wie es die GeForce 6 und 7 Generation kann. Doch dies soll keine Auswirkung auf die Geschwindigkeit und Genauigkeit der Berechnung haben.

Zum Vergrößern bitte aufs Bild klicken

Die neue Radeon X1000 Serie unterstützt im Gegensatz zu nVIDIAs aktuellen Grafikchips High Dynamic Range Rendering inkl. Multi Sampling AntiAliasing mit 64 Bit Genauigkeit. Dafür müssen die Spiele zwar erst noch angepasst werden, aber laut Programmierern von Crytek soll dies recht schnell ausführbar sein. Bei einer Präsentation von der ATis X1000 Serie lief eine spezielle Version des Ego Shooters Far Cry mit HDR und AntiAliasing sehr flüssig und einwandfrei.

ATi Radeon Chips der X1000 Serie mit den technischen Daten:

Radeon
X1600XT
Radeon
X1800 XL
Radeon
X1800 XT
Chip
RV530
RV520
RV520
Transistoren
ca. 157 Mio.
ca. 321 Mio.
ca. 321 Mio.
Fertigung
0,09µm
0,09µm
0,09µm
Chiptakt
590 MHz
500 MHz
625 MHz
Pixel-Pipelines
4
16
16
ROPs
4
16
16
Pixelfüllrate
2360 MPix/s
8000 MPix/s
10000 MPix/s
TMUs je Pixel-Pipeline
4 (insgesamt!)
1
1
Texelfüllrate
2360 MPix/s
8000 MPix/s
10000 MPix/s
Vertex-Pipelines
5
8
8
Dreiecksdurchsatz
738 MV/s
1000 MV/s
1250 MV/s
Pixelshader
PS 3.0
PS 3.0
PS 3.0
Vertexshader
VS 3.0
VS 3.0
VS 3.0
Speichermenge
256/128 GDDR3
256 GDDR3
512/256 GDDR3
Speichertakt
690 MHz
500 MHz
750 MHz
Speicherinterface
128 Bit
256 Bit
256 Bit
Speicherbandbreite
22080 MB/s
32000 MB/S
48000 MB/s
Präzision pro Kanal
FP32
FP32
FP32
Interface
PCIe
PCIe
PCIe
SLI/CF-Unterstützung
Ja
Ja
Ja
Radeon
X1300
Radeon
X1300Pro
Radeon
X1600Pro
Chip
RV515
RV515
RV530
Transistoren
ca. 105 Mio.
ca. 105 Mio.
ca. 157 Mio.
Fertigung
0,09µm
0,09µm
0,09µm
Chiptakt
450 MHz
600 MHz
500 MHz
Pixel-Pipelines
4
4
4
ROPs
4
4
4
Pixelfüllrate
1800 MPix/s
2400 MPix/s
2000 MPix/s
TMUs je Pixel-Pipeline
1
1
4 (insgesamt!)
Texelfüllrate
1800 MTex/s
2400 MTex/s
2000 MTex/s
Vertex-Pipelines
2
2
5
Dreiecksdurchsatz
225 MV/s
300 MV/s
625 MV/s
Pixelshader
PS 3.0
PS 3.0
PS 3.0
Vertexshader
VS 3.0
VS 3.0
VS 3.0
Speichermenge
256/128 DDR2
256 DDR2
256/128 GDDR3
Speichertakt
250 MHz
400 MHz
390 MHz
Speicherinterface
128 Bit
128 Bit
128 Bit
Speicherbandbreite
8000 MB/s
12800 MB/s
12480 MB/s
Präzision pro Kanal
FP32
FP32
FP32
Interface
PCIe
PCIe
PCIe
SLI/CF-Unterstützung
Ja
Ja
Ja

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Bildquelle: ATi

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