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ROP and Speicheranbindung

Die GeForce 8800 besitzt 6 Raster Operation Einheiten (ROP), von denen jede 4 Pixel (16 subpixel samples) pro Takt abarbeiten kann. Die ROPs unterstützen multisampled, supersampled, und transparency adaptive antialiasing. Dabei sind auch die neuen Modi 8x, 8xQ, 16x und 16xQ, die wir später noch ansprechen. Die ROPs unterstützen ebenso frame buffer blending in FP16 und FP32, womit auch in Zusammenhang mit HDR multisampled Antialiasing möglich ist. Und zwar in allen und nicht wie bisher in einige ausgewählten Anwendungen.

Der Speicher der GeForce 8800 GTX GPU ist, wie im Block Diagramm zu sehen, in 6 Partitionen (5 bei der GTS)  geteilt. Jede dieser Partitionen hat eine 64-Bit Anbindung zum Speicher der Grafikkarte, womit man auf ein 384-Bit Speicherinterface (320-Bit bei GTS) kommt.

Die GeForce 8800 GPU kann mit DDR1, DDR2, DDR3, GDDR3 und auch GDDR4 Speicher arbeiten. Die GeForce 8800 GTX Karte benutzt derzeit GDDR3 Speicher, der mit 900 MHz getaktet ist. Zusammen mit dem 384-Bit Interface kommt man so auf eine Bandbreite von 86.4 GB pro Sekunde. Die GeForce 8800 GTX ist mit 768 und die GeForce 800 GTS mit 640 MB Speicher ausgestattet, wobei hier auch andere Kombinationen denkbar sind.

Weiter Optimierungen

Natürlich wurde auch sonst an der GeForce GPU weiter optimiert.

• Decoupled Shader Math and Texture Operations
  Bei der GeForce 7 GPU waren die Berechnung von Texturen Adressen mit den mathematischen Shader Operationen in Einheit 1 einer Pixelpipeline gekoppelt. In ungünstigen Situationen konnte es hier also zu einem "Flaschenhals" in der Berechnung kommen. Bei der GeForce 8800 läuft dies unabhängig voneinander ab und verbessert so die Shader Performance.
   

• Branching Efficiency Improvements
  Die  GeForce 7 GPU ist auf DirectX 9 Shader optimiert. Beim Treffen auf eine Abzweigung (IF-THEN-ELSE) im Shader Code wurde bei der GeForce 7 eine Gruppe von 880 Pixeln auf einmal bearbeitet. Bei der GeForce 8 wurde diese Granularität für komplexe DirectX 10 Shader deutlich reduziert. Die GeForce 8800 GPU bietet nun ein 16 Pixel branching oder 32 Pixel branching an. Bei der ATI X1900 sind es 48 Pixel.
   

• Early Z Comparison Checking
  Eine wesentliches Element in einer 3D Szene ist welches Objekt von einem anderen Objekt verdeckt wird und somit für den Betrachter sichtbar oder eben nicht sichtbar ist. Dazu dient der so genannte Z-Buffer, der genau diese Informationen speichert. Die GeForce 8800 GPU arbeitet hierbei mit einem Early-Z Verfahren, das Sichtbarkeit eines Pixels ermittelt bevor es durch diverse Weiterverarbeitungsprozesse wandert. Somit wird Rechenleistung gespart, was die GPU schneller macht.
   

DirectX10 Design (Shader Model4, Stream Output, Geometry shaders etc.)

Die GeForce 8800 Serie enthält alle von DirectX10 spezifizierten Hardware Funktionalitäten und bietet komplette Unterstützung der DirectX 10 unified shader instructions. Mit DirectX 10 wird das Shader Modell 4 Einzug halten, das eine Erweiterung des Schadermodels 3 darstellt. Es ist flexibler und ermöglicht mehr Effekte als die bisherigen Shader Modelle, was sich leicht anhand einer Tabelle ablesen lässt.

Limitierungen der verschiedenen Shader Modelle.

Dt der "Stream Output" eines der wesentlichen Features von DirectX 10 und somit auch der GeForce 8800. Vereinfacht gesagt können damit Objekte aus der 3D Welt zwischengespeichert und später auch mehrfach weiterverarbeitet werden. Im Zusammenhang mit dem Stream Output tritt auch der Begriff des "Improved Instancing" auf. Dies bedeutet nichts weiter, als das es nun in DirectX 10 einfacher und schneller möglich ist aus einem einzelnen Objekt eine Vielzahl ähnlicher Objekte zu erzeugen. So lässt sich zum Beispiel aus einem einfachen 3D Objekt eines Baums ein Wald erstellen, oder aus einer einzelnen 3D Figur eine Menge von unterschiedlichen Figuren, die aber alle eine gleiche Basis haben. Wichtig dabei ist das die Objekte nicht einfach kopiert werden, sondern eben beliebig wieder die Bearbeitungsphasen in der 3D Berechnung durchlaufen können.

Eine der größten Herausforderungen in diesem Bereich, den die GeForce 8800 auch meistern soll, ist das Darstellen realistischer Haare, denn prinzipiell treffen hier alle genannten Punkte zusammen. Eine große Masse des gleichen Objekts, in doch unterschiedlicher Länge oder Form, sich bewegend und entsprechend beleuchtet, darzustellen war bisher kaum möglich und benötigt fast jede der oben genannten Techniken und greift dazu auch noch auf Physik Berechnungen zurück. All diese Berechnungen können bei der GeForce 8800 in der GPU durchgeführt werden, während sich dies bei der GeForce 7 Serie noch überwiegend, bis auf die eigentliche Darstellung der Haare, in der CPU abspielte.

Ebenfalls neu sind die so genannten Geometry Shader. War es bisher so dass im Vertex shader einzelne Ecken eines 3DModels verändert wurden, so kann der Geometry Shader nun ganze Objekte verarbeiten. Bisher war dies zwar auch schon möglich, aber eben nur in der CPU und nicht direkt in der GPU. So wird es zum Beispiel möglich Objekte zu animieren, ohne dabei die CPU zu belasten. Als Beispiel kann hier auch das Explodieren eines Objekts genannt werden, also das Zerlegen es 3D Objekts in einzelne kleinere Objekte.

Neue SLI Technology

Einer der Punkte, die bei der GeForce 8800 noch nicht ganz klar sind, ist das neue SLI Interface. Im Gegensatz zu den alten NVIDIA Karten besitzen die 8800 GeForce Karten nun zwei SLI Anschlüsse. Diese werden aber offenbar noch nicht genutzt, denn den SLI Modus aktiviert bei der GeForce 8800 auch schon eine einzelne Brücke. Das zuschalten einer zweiten Brücke bringt keine Veränderungen mit sich, wie wir ausprobiert haben. Anders gesagt, das neue SLI Interface wird offenbar vom aktuellen Treiber noch nicht unterstützt, ist wirkungslos, oder aber für ganz andere Dinge gedacht als nur 2 Karten zusammen zu schalten. Dazu haben wir bereits Gedanken in einer News veröffentlicht.

Quantum Effects GPU-Based Physics

Quantum Effects klingt in jedem Fall schon mal nicht schlecht und ist nun auch eingetragenes Warenzeichen von NVIDIA. Was Quantum Effekts genau ist, dazu gibt es leider noch keine wirklichen detaillierten Infos, aber prinzipiell handelt es sich hierbei um einen Physikbeschleuniger in der GPU. Wie wir bereits gesagt haben, kann ein Stream Prozessor der GeForce 8800 auch Physik Berechnungen durchführen und mit immerhin 128 Stück davon kommt einiges an Rechenleistung zusammen. Laut Nvidia soll damit Haarbewegung, Wasser, Rauch, Feuer und was sonst aktuell in Games noch eher unrealistisch dargestellt wird deutlich schöner werden. Allerdings erst mit DirektX10, denn aktuell ist von Softwareunterstützung noch nichts zu sehen.

PureVideo und Purevideo HD

Auch in Sachen Video soll die GeForce 8800 noch bessere Bildqualität liefern. PureVieo soll die Bildqualität von H.264, VC-1, WMV/WMV-HD, and MPEG-2 HD verbessern. Als Outputformate stehen 720p, 1080i, and 1080p mit 3:2 and 2:2 Pulldown zur Verfügung. Dazu gibt es HD Noise Reduction und HD Edge Enhancement. Zudem erlaub die GeForce 8800 die Wiedergabe von AACS geschützten Blue-ray und HD DVD Filmen mit entsprechender Player Software. Alle GeForce 8800 Karten sind zudem HDCP kompatibel.

Nach angaben von NVIDIA erreicht die GeForce 8800 GPU im HQV DVD Benchmark ganze 128 von 130 möglichen Punkten, was die Leistungsfähigkeit der neuen GPU in Sachen Videowiedergabe deutlich macht.

Extreme HD Gaming (XHD)

Bereits mit der GeForce 7900 GTX und Quad SLI ist bei NVIDIA der Begriff des XHD Gamings eingeführt worden. Dabei geht es um Spiele, die auf einem 30'' Display in der Auflösung von 2560x1600 gespielt werden. Mit der GeForce 8800 ist dies nun wirklich mit exzellenten Frameraten möglich und bei einer SLI Kombination von 8800 Karten sogar mit hohem Antialiasing.

CUDA - Compute Unified Device Architecture (Built for Microsoft Windows Vista)

Mit Windows Vista soll noch ein weiteres Feature die Freude an der GeForce 8800 erhöhen, welches mit Gaming relativ wenig zu tun hat, aber "Rechenfreaks" begeistern dürfte. Mittlerweile haben 3D Karten eine enorme Rechenleistung und solange man auf dem Desktop einen Text in Word tippt liegt diese reichlich brach.

Das man die GPU, wenn man nicht gerade anspruchsvolle 3D Darstellungen auf den Bildschirm zaubert, auch anderweitig nutzen kann, war wohl der Hintergedanke bei CUDA - Compute Unified Device Architecture. Dabei handelt es sich um eine Hard und Softwarelösung, um datenintensive Berechnungen durchzuführen. Als Features werden aufgelistet

• Neues "Thread Computing" Verarbeitungsmodel, das die Architektur der GeForce 8800 GPU benutzt

• Threads können auf der GPU "kooperieren" und "kommunizieren"

• Standard C Programmierinterface bietet eine einfach Plattform für komplexe Rechenprobleme

• Architektur ergänzt die Standard CPU um zusätzliche Leistung für Applicationen, die an sich parallel zu verarbeiten sind.

• Die CDUA technology verwendet die GPU für andere Aufgaben als die Grafikberechnung. Dennoch können beide Aufgaben auch gleichzeitig durchgeführt werden, wenn dies erforderlich bzw. gewünscht ist.

Was kann man nun überhaupt damit anfangen? Nun es handelt sich hier derzeit wohl eher um Anwendungen im wissenschaftlichen Bereich, die von der Lösung profitieren können. Welche Rechenpower da auf einen zukommt, kann man sich in etwa vorstellen, wenn man bedenkt, dass eine NVIDIA 8800 GTX GPU insgesamt 128 1,35 GHz Floating Point Prozessoren besitzt. Und der Einsatz ist auch unter SLI möglich. Dann stehen einem also 256 "kleine" 1,35 GHz Prozessoren zur Verfügung, die weitgehend parallel arbeiten.

NVIDIA bietet für das CUDA eine komplette Entwicklungsumgebung mit standard C Compiler, mathematischen Libraries  und Treibern für Windows (Vista?) und auch Linux an.