La GPU R300 , presentada en agosto de 2002 y desarrollada por ATI Technologies , es la tercera generación de GPU utilizada en tarjetas gráficas Radeon . Esta GPU cuenta con aceleración 3D basada en Direct3D 9.0 y OpenGL 2.0, una mejora importante en características y rendimiento en comparación con el diseño R200 anterior . R300 fue el primer chip gráfico de consumo totalmente compatible con Direct3D 9. Los procesadores también incluyen aceleración de GUI 2D , aceleración de video y múltiples salidas de pantalla.
Las primeras tarjetas gráficas que usaron la R300 fueron las Radeon 9700. Fue la primera vez que ATI comercializó su GPU como una unidad de procesamiento visual (VPU). La R300 y sus derivados formarían la base de las líneas de productos para consumidores y profesionales de ATI durante más de 3 años.
El procesador gráfico integrado basado en R300 es el Xpress 200 .
ATI había mantenido el liderazgo durante un tiempo con la Radeon 8500 , pero Nvidia recuperó la corona del rendimiento con el lanzamiento de la línea GeForce 4 Ti. Supuestamente se estaba desarrollando una nueva actualización de gama alta, la 8500XT (R250), lista para competir con las ofertas de gama alta de NVIDIA, en particular la Ti 4600 de gama alta. La información previa al lanzamiento indicaba una velocidad de reloj de RAM y núcleo de 300 MHz para el chip R250 . ATI, tal vez consciente de lo que le había sucedido a 3dfx cuando dejaron de centrarse en su procesador Rampage , lo abandonó a favor de terminar su tarjeta R300 de próxima generación. Esto resultó ser una decisión inteligente, ya que permitió a ATI tomar la delantera en el desarrollo por primera vez en lugar de seguir a NVIDIA. La R300, con su arquitectura de próxima generación que le proporciona características y rendimiento sin precedentes, habría sido superior a cualquier actualización de la R250.
El chip R3xx fue diseñado por el equipo de la Costa Oeste de ATI (anteriormente ArtX Inc.), y el primer producto en utilizarlo fue la Radeon 9700 PRO (nombre en código interno de ATI: R300; nombre en código interno de ArtX: Khan), lanzada en agosto de 2002. La arquitectura de la R300 era bastante diferente de su predecesora, la Radeon 8500 ( R200 ), en casi todos los aspectos. El núcleo de la 9700 PRO se fabricó mediante un proceso de fabricación de chips de 150 nm , similar al de la Radeon 8500. Sin embargo, las técnicas de diseño y fabricación refinadas permitieron duplicar el número de transistores y una ganancia significativa en la velocidad de reloj.
Un cambio importante en la fabricación del núcleo fue el uso del encapsulado flip-chip , una tecnología que no se había usado anteriormente en tarjetas de video . El encapsulado flip-chip permite una refrigeración mucho mejor del chip al voltearlo y exponerlo directamente a la solución de refrigeración . De esta forma, ATI pudo lograr velocidades de reloj más altas. La Radeon 9700 PRO se lanzó con una velocidad de reloj de 325 MHz, por delante de los 300 MHz proyectados originalmente. Con un recuento de transistores de 110 millones, era la GPU más grande y compleja de la época. Un chip más lento, el 9700, se lanzó unos meses después, diferenciándose solo por velocidades de núcleo y memoria más bajas. A pesar de eso, la Radeon 9700 PRO tenía una velocidad de reloj significativamente más alta que la Matrox Parhelia 512 , una tarjeta lanzada meses antes de la R300 y considerada como el pináculo de la fabricación de chips gráficos (con 80 millones de transistores a 220 MHz), hasta la llegada de la R300.
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El chip adoptó una arquitectura que consta de 8 canales de píxeles, cada uno con 1 unidad de mapeo de textura (un diseño 8x1). Si bien esto difería de los chips más antiguos que usaban 2 (o 3 para el Radeon original) unidades de textura por canal, esto no significaba que el R300 no pudiera realizar texturas múltiples con la misma eficiencia que los chips más antiguos. Sus unidades de textura podían realizar una nueva operación de bucle invertido que les permitía muestrear hasta 16 texturas por pasada de geometría. Las texturas pueden ser cualquier combinación de una, dos o tres dimensiones con filtrado bilineal , trilineal o anisotrópico. Esto era parte de la nueva especificación DirectX 9, junto con sombreadores de píxeles Shader Model 2.0+ y sombreadores de vértices más flexibles basados en punto flotante . Equipado con 4 unidades de sombreador de vértices, el R300 poseía más del doble de capacidad de procesamiento de geometría que la Radeon 8500 anterior y la GeForce4 Ti 4600 , además del mayor conjunto de características ofrecidas en comparación con los sombreadores DirectX 8.
ATI demostró parte de lo que era capaz de hacer con el sombreador de píxeles PS2.0 con su demostración Rendering with Natural Light . La demostración era una implementación en tiempo real del artículo del conocido investigador de gráficos 3D Paul Debevec sobre el tema de la representación de alto rango dinámico . [1] Una limitación notable es que todos los chips de la generación R300 se diseñaron para una precisión de punto flotante máxima de 96 bits, o FP24, en lugar del máximo de 128 bits FP32 de DirectX 9. DirectX 9.0 especificó FP24 como un nivel mínimo para cumplir con la especificación de precisión total. Esta compensación en precisión ofrecía la mejor combinación de uso de transistores y calidad de imagen para el proceso de fabricación en ese momento. Causaba una pérdida de calidad generalmente visiblemente imperceptible al realizar una mezcla pesada. Los chips Radeon de ATI no superaron FP24 hasta R520 .
La R300 fue la primera placa que realmente aprovechó un bus de memoria de 256 bits. Matrox había lanzado su Parhelia 512 varios meses antes, pero esta placa no mostró grandes avances con su bus de 256 bits. ATI, sin embargo, no solo había duplicado su bus a 256 bits, sino que también había integrado un controlador de memoria de barra cruzada avanzado, algo similar a la tecnología de memoria de NVIDIA . Utilizando cuatro controladores de memoria de 64 bits con equilibrio de carga individuales, la implementación de memoria de ATI fue bastante capaz de lograr una alta eficiencia de ancho de banda al mantener una granularidad adecuada de las transacciones de memoria y, por lo tanto, sortear las limitaciones de latencia de la memoria. La "R300" también recibió el último refinamiento de la innovadora tecnología de ahorro de ancho de banda y tasa de relleno de memoria HyperZ de ATI, HyperZ III . Las demandas de la arquitectura 8x1 requerían más ancho de banda que los diseños de bus de 128 bits de la generación anterior debido a que tenían el doble de textura y tasa de relleno de píxeles.
La Radeon 9700 introdujo el esquema de anti-aliasing con corrección gamma multi-muestra de ATI . El chip ofrecía muestreo disperso en modos que incluían 2×, 4× y 6×. El multi-muestreo ofrecía un rendimiento muy superior al método de supermuestreo de las Radeon más antiguas, y una calidad de imagen superior en comparación con las ofertas de NVIDIA en ese momento. El anti-aliasing era, por primera vez, una opción totalmente utilizable incluso en los títulos más nuevos y exigentes del momento. La R300 también ofrecía un filtrado anisotrópico avanzado que suponía una pérdida de rendimiento mucho menor que la solución anisotrópica de la GeForce4 y otras tarjetas de la competencia, al tiempo que ofrecía una calidad significativamente mejorada en comparación con la implementación del filtrado anisotrópico de la Radeon 8500, que dependía en gran medida del ángulo.
El 14 de marzo de 2008, AMD lanzó la Referencia de registro 3D para R3xx. [2]
La arquitectura de la Radeon 9700 era muy eficiente y mucho más avanzada en comparación con sus pares de 2002. En condiciones normales, la Radeon 9700 Pro supera a la GeForce4 Ti 4600, la tarjeta de gama alta anterior, en un 4-101% y hasta un 278%, cuando se habilitaba el anti-aliasing (AA) y/o el filtrado anisotrópico (AF). [3] En ese momento, esto era bastante especial y resultó en la aceptación generalizada de AA y AF como características realmente utilizables. [4]
Además de la arquitectura avanzada, los revisores también tomaron nota del cambio de estrategia de ATI. El 9700 sería el segundo chip de ATI (después del 8500) que se enviaría a fabricantes externos en lugar de que ATI produjera todas sus tarjetas gráficas, aunque ATI seguiría produciendo tarjetas a partir de sus chips de gama más alta. Esto liberó recursos de ingeniería que se canalizaron hacia mejoras de controladores , y el 9700 tuvo un rendimiento fenomenal en el lanzamiento debido a esto. El director técnico de id Software, John Carmack, hizo que la Radeon 9700 ejecutara la demostración de Doom 3 en E3 . [5]
Los aumentos de rendimiento y calidad que ofrece la GPU R300 se consideran de los mayores en la historia de los gráficos 3D, junto con los logros de GeForce 256 y Voodoo Graphics . Además, la respuesta de NVIDIA en forma de GeForce FX 5800 llegó tarde al mercado y fue un tanto poco impresionante, especialmente cuando se utilizó sombreado de píxeles. R300 se convertiría en una de las GPU con la vida útil más larga de la historia, permitiendo un rendimiento jugable en nuevos juegos al menos 3 años después de su lanzamiento. [6]
Unos meses más tarde, se lanzaron los modelos 9500 y 9500 PRO. El 9500 PRO tenía la mitad del ancho de bus de memoria del 9700 PRO, y el 9500 también carecía (desactivaba) de la mitad de las unidades de procesamiento de píxeles y de la unidad de optimización jerárquica del búfer Z (parte de HyperZ III ). Con sus 8 canales completos y su eficiente arquitectura, el 9500 PRO superó a todos los productos de NVIDIA (salvo el Ti 4600). Mientras tanto, el 9500 también se hizo popular porque en algunos casos podía modificarse para convertirse en el mucho más potente 9700. ATI solo pretendía que la serie 9500 fuera una solución temporal para llenar el vacío de la temporada navideña de 2002, antes del lanzamiento del 9600. Dado que todos los chips R300 se basaban en el mismo chip físico, los márgenes de ATI en los productos 9500 eran bajos. La Radeon 9500 fue uno de los productos de menor duración de ATI, y luego fue reemplazada por la serie Radeon 9600. El logotipo y la caja de la 9500 fueron rescatados en 2004 para comercializar la Radeon 9550 (que es un derivado de la 9600), que no tiene relación con ella y es más lenta.
A principios de 2003, las tarjetas 9700 fueron reemplazadas por las 9800 (o R350). Se trataba de unas R300 con velocidades de reloj más altas y mejoras en las unidades de sombreado y el controlador de memoria que mejoraban el rendimiento del anti-aliasing. Se diseñaron para mantener una ventaja de rendimiento sobre la recientemente lanzada GeForce FX 5800 Ultra, lo que logró sin dificultad. La 9800 todavía se mantenía firme frente a la revisada FX 5900, principalmente (y de manera significativa) en tareas que implicaban un sombreado de píxeles SM2.0 intenso. Otro punto de venta de la 9800 era que seguía siendo una tarjeta de una sola ranura, en comparación con los requisitos de ranura doble de la FX 5800 y la FX 5900. Una versión posterior de la 9800 Pro con 256 MB de memoria utilizaba GDDR2 . Las otras dos variantes eran la 9800, que era simplemente una 9800 Pro con menor frecuencia de reloj, y la 9800 SE, que tenía la mitad de las unidades de procesamiento de píxeles deshabilitadas (a veces podían volver a habilitarse). Las especificaciones oficiales de ATI dictan un bus de memoria de 256 bits para la 9800 SE, pero la mayoría de los fabricantes usaban un bus de 128 bits. Por lo general, la 9800 SE con bus de memoria de 256 bits se llamaba "9800 SE Ultra" o "9800 SE Golden Version".
Junto con la 9800, a principios de 2003 se presentó la serie 9600 (también conocida como RV350) y, si bien la 9600 PRO no superó a la 9500 PRO a la que se suponía que debía reemplazar, para ATI era mucho más económico producirla mediante un proceso de 130 nm (todas las tarjetas de ATI desde la 7500/8500 habían sido de 150 nm) y un diseño simplificado. El núcleo RV350 de la Radeon 9600 era básicamente una 9800 Pro cortada a la mitad, con exactamente la mitad de las mismas unidades funcionales, lo que la convertía en una arquitectura 4x1 con 2 sombreadores de vértices. También perdió parte de HyperZ III con la eliminación de la unidad de optimización jerárquica del búfer z, al igual que la Radeon 9500. El uso de un proceso de 130 nm también fue bueno para aumentar la velocidad del reloj del núcleo. La serie 9600, todas con frecuencias de reloj altas por defecto, demostró tener bastante margen de maniobra para los overclockers (logrando más de 500 MHz, frente a los 400 MHz del modelo Pro). Si bien la serie 9600 era menos potente que las 9500 y 9500 Pro a las que reemplazó, logró mantener en gran medida la ventaja de la 9500 sobre la GeForce FX 5600 Ultra de NVIDIA, y fue la respuesta rentable de ATI a la placa de rendimiento convencional de larga data, la GeForce4 Ti 4200.
Durante el verano de 2003, se lanzó la Mobility Radeon 9600, basada en el núcleo RV350. Al ser el primer chip para portátiles que ofrecía shaders DirectX 9.0, disfrutó del mismo éxito que las Mobility Radeon anteriores. La Mobility Radeon 9600 se planeó originalmente para utilizar una tecnología de RAM llamada GDDR2-M. La empresa que desarrollaba esa memoria se declaró en quiebra y la RAM nunca llegó, por lo que ATI se vio obligada a utilizar la SDRAM DDR normal. Sin duda, habría habido un ahorro en el consumo de energía y quizás ganancias de rendimiento con GDDR2-M. En otoño de 2004, se lanzó una variante ligeramente más rápida, la Mobility Radeon 9700 (que todavía se basaba en la RV350 y no en la antigua R300 de la Radeon 9700 de escritorio a pesar de la similitud de nombre).
Más tarde, en 2003, se lanzaron tres nuevas tarjetas: la 9800 XT (R360), la 9600 XT (RV360) y la 9600 SE (RV350). La 9800 XT era ligeramente más rápida que la 9800 PRO, mientras que la 9600 XT competía bien con la recién lanzada GeForce FX 5700 Ultra. [7] El chip RV360 en la 9600 XT fue el primer chip gráfico de ATI que utilizó la fabricación de chips Low-K y permitió una frecuencia de reloj aún mayor del núcleo 9600 (500 MHz por defecto). La 9600 SE fue la respuesta de ATI a la GeForce FX 5200 Ultra de NVIDIA, logrando superar a la 5200 y al mismo tiempo siendo más barata. A principios de 2004, apareció otra placa "RV350", la Radeon 9550, que era una Radeon 9600 con una frecuencia de núcleo más baja (aunque con una frecuencia de memoria y un ancho de bus idénticos).
Cabe destacar que la generación basada en la R300 utilizó soluciones de refrigeración de una sola ranura en toda su gama. No fue hasta la Radeon X850 XT Platinum Edition de la generación R420 , en diciembre de 2004, cuando ATI adoptó oficialmente un diseño de refrigeración de doble ranura. [8]
También en 2004, ATI lanzó las placas Radeon X300 y X600. Estas se basaban en la GPU RV370 (proceso de 110 nm) y RV380 ( proceso Low-K de 130 nm ) respectivamente. Eran casi idénticas a los chips utilizados en Radeon 9550 y 9600, diferenciándose únicamente en que eran ofertas PCI Express nativas . Estas fueron muy populares para que Dell y otras empresas OEM las vendieran en varias configuraciones; conectores: DVI vs. DMS-59 , altura de la tarjeta: altura completa vs. media altura.
Más tarde se lanzó la Radeon X550, utilizando el mismo chip que la tarjeta gráfica Radeon X300 (RV370).
1 Sombreadores de píxeles : Sombreadores de vértices : Unidades de mapeo de texturas : Unidades de salida de renderizado
2 La versión de 256 bits del 9800 SE, cuando se desbloquea para tuberías de 8 píxeles con modificaciones de controladores de terceros, debería funcionar casi como un 9800 Pro completo. [13]
1 Sombreadores de píxeles : Sombreadores de vértices : Unidades de mapeo de texturas : Unidades de salida de renderizado
Estas GPU están integradas en la placa base u ocupan un módulo PCI Express móvil (MXM) .
1 Sombreadores de vértices : Sombreadores de píxeles : Unidades de mapeo de texturas : Unidades de salida de renderizado .
1 Sombreadores de vértices : Sombreadores de píxeles : Unidades de mapeo de texturas : Unidades de salida de renderizado .