La GPU R300 , presentada en agosto de 2002 y desarrollada por ATI Technologies , es la tercera generación de GPU utilizada en las tarjetas gráficas Radeon . Esta GPU presenta 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 de gráficos 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 se lanzaron con el R300 fueron la Radeon 9700. Fue la primera vez que ATI comercializó su GPU como una Unidad de procesamiento visual (VPU). R300 y sus derivados formarían la base de las líneas de productos profesionales y de consumo de ATI durante más de 3 años.
El procesador de gráficos integrado basado en R300 es el Xpress 200 .
ATI había mantenido el liderazgo durante un tiempo con la Radeon 8500, pero Nvidia retomó la corona de rendimiento con el lanzamiento de la línea GeForce 4 Ti. Se suponía que se estaba trabajando en una nueva pieza de actualización de alta gama, la 8500XT (R250), lista para competir contra las ofertas de alta gama de NVIDIA, particularmente la línea superior Ti 4600. La información previa al lanzamiento enumeraba un núcleo de 300 MHz y una velocidad de reloj de RAM para el chip R250 . ATI, tal vez consciente de lo que le había sucedido a 3dfx cuando quitaron el foco de su procesador Rampage , lo abandonó a favor de terminar su tarjeta R300 de próxima generación. Esto resultó ser un acierto, ya que permitió a ATI tomar la iniciativa en el desarrollo por primera vez en lugar de seguir a NVIDIA. El R300, con su arquitectura de próxima generación que le brinda características y rendimiento sin precedentes, habría sido superior a cualquier actualización del R250.
El chip R3xx fue diseñado por el equipo de la costa oeste de ATI (anteriormente ArtX Inc.), y el primer producto en usarlo fue la Radeon 9700 PRO (nombre en clave interno de ATI: R300; nombre en clave interno de ArtX: Khan), lanzado en agosto de 2002. La arquitectura de la R300 era bastante diferente de la de su predecesora, la Radeon 8500 ( R200 ), en casi todos los sentidos. El núcleo del 9700 PRO se fabricó mediante un proceso de fabricación de chips de 150 nm , similar al Radeon 8500. Sin embargo, el diseño refinado y las técnicas de fabricación permitieron duplicar el número de transistores y una ganancia significativa en la velocidad del reloj.
Un cambio importante en la fabricación del núcleo fue el uso del empaque de chip invertido , una tecnología que no se había utilizado anteriormente en las tarjetas de video . El empaque de chip invertido permite un enfriamiento mucho mejor del troquel al voltearlo y exponerlo directamente a la solución de enfriamiento . Por tanto, ATI podría alcanzar velocidades de reloj más altas. Radeon 9700 PRO se lanzó con una frecuencia de 325 MHz, por delante de los 300 MHz proyectados originalmente. Con un número de transistores de 110 millones, era la GPU más grande y compleja de la época. Unos meses más tarde se lanzó un chip más lento, el 9700, que se diferenciaba sólo por velocidades más bajas del núcleo y de la memoria. A pesar de eso, la Radeon 9700 PRO tenía una frecuencia significativamente mayor que la Matrox Parhelia 512 , una tarjeta lanzada pero meses antes que la R300 y considerada 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 de 8x1). Si bien esto difería de los chips más antiguos que usaban 2 (o 3 para la Radeon original) unidades de textura por tubería, esto no significaba que el R300 no pudiera realizar texturas múltiples tan eficientemente como 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 y sombreadores de vértices Shader Model 2.0+ basados en punto flotante más flexibles . Equipada con 4 unidades de sombreado de vértices, la R300 poseía más del doble de capacidad de procesamiento de geometría que las anteriores Radeon 8500 y GeForce4 Ti 4600 , además del mayor conjunto de funciones ofrecidas en comparación con los sombreadores DirectX 8.
ATI demostró parte de lo que era capaz con el pixel shader PS2.0 con su demostración Rendering with Natural Light . La demostración fue una implementación en tiempo real del artículo del destacado investigador de gráficos 3D Paul Debevec sobre el tema de la renderización de alto rango dinámico . [1] Una limitación notable es que todos los chips de la generación R300 fueron diseñados para una precisión máxima de punto flotante de 96 bits, o FP24, en lugar del máximo de DirectX 9 de 128 bits FP32 . DirectX 9.0 especificó FP24 como 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. Causó una pérdida de calidad generalmente visiblemente imperceptible al realizar una mezcla intensa. Los chips Radeon de ATI no superaron el FP24 hasta el 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 ganancias con su bus de 256 bits. ATI, sin embargo, no sólo había duplicado su bus a 256 bits, sino que también había integrado un controlador de memoria de barra transversal avanzado, algo similar a la tecnología de memoria de NVIDIA . Utilizando cuatro controladores de memoria individuales de 64 bits con equilibrio de carga, la implementación de la memoria de ATI fue bastante capaz de lograr una alta eficiencia de ancho de banda manteniendo una granularidad adecuada de las transacciones de memoria y, por lo tanto, solucionando las limitaciones de latencia de la memoria. "R300" también recibió el último refinamiento de la innovadora tecnología de ahorro de ancho de banda y tasa de llenado 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.
Radeon 9700 introdujo el esquema anti-aliasing de múltiples muestras con corrección gamma de ATI . El chip ofrecía un muestreo escaso en modos que incluían 2×, 4× y 6×. El muestreo múltiple ofrecía un rendimiento muy superior al método de supermuestreo en Radeons más antiguos y una calidad de imagen superior en comparación con las ofertas de NVIDIA en ese momento. El suavizado fue, 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 supuso un impacto de rendimiento mucho menor que la solución anisotrópica de la GeForce4 y las tarjetas de otros competidores, al tiempo que ofrecía una calidad significativamente mejorada con respecto a la implementación del filtrado anisotrópico de la Radeon 8500, que dependía en gran medida del ángulo.
El 14 de marzo de 2008, AMD publicó 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, entre un 4% y un 101%. y hasta un 278%, cuando se habilitaba el suavizado (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 funciones verdaderamente 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 terceros fabricantes 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 en los controladores , y el 9700 tuvo un desempeño fenomenal en el lanzamiento debido a esto. El director técnico de id Software, John Carmack, hizo que la Radeon 9700 ejecutara la demostración de E3 Doom 3 . [5]
Los aumentos de rendimiento y calidad que ofrece la GPU R300 se consideran uno de los mayores en la historia de los gráficos 3D, junto con los logros GeForce 256 y Voodoo Graphics . Además, la respuesta de NVIDIA con la GeForce FX 5800 llegó tarde al mercado y fue poco impresionante, especialmente cuando se utilizó el sombreado de píxeles. R300 se convertiría en una de las GPU con mayor vida útil 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 el 9500 y el 9500 PRO. El 9500 PRO tenía la mitad del ancho del bus de memoria del 9700 PRO, y al 9500 también le faltaban (deshabilitadas) la mitad de las unidades de procesamiento de píxeles y la unidad de optimización jerárquica del búfer Z (parte de HyperZ III ). Con sus 8 canales completos y su arquitectura eficiente, el 9500 PRO superó a todos los productos de NVIDIA (excepto 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 sólo pretendía que la serie 9500 fuera una solución temporal para llenar el vacío para 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. Radeon 9500 fue uno de los productos de ATI de menor duración, luego reemplazado por la serie Radeon 9600. El paquete de logotipo y caja del 9500 resucitó en 2004 para comercializar el Radeon 9550, más lento y no relacionado (que es un derivado del 9600).
A principios de 2003, las tarjetas 9700 fueron reemplazadas por las 9800 (o R350). Se trataba de R300 con velocidades de reloj más altas y mejoras en las unidades de sombreado y el controlador de memoria que mejoraron el rendimiento del antialiasing. Fueron diseñados para mantener una ventaja en rendimiento sobre la GeForce FX 5800 Ultra lanzada recientemente, lo que logró hacer sin dificultad. El 9800 todavía se mantuvo firme frente al FX 5900 revisado, principalmente (y significativamente) en tareas que involucran sombreado intenso de píxeles SM2.0. Otro punto de venta de la 9800 fue que todavía era una tarjeta de una sola ranura, en comparación con los requisitos de doble ranura de la FX 5800 y la FX 5900. Una versión posterior de la 9800 Pro con 256 MB de memoria usaba GDDR2 . Las otras dos variantes eran el 9800, que era simplemente un 9800 Pro con frecuencia más baja, y el 9800 SE, que tenía la mitad de las unidades de procesamiento de píxeles deshabilitadas (a veces se podía volver a habilitar). Las especificaciones oficiales de ATI dictan un bus de memoria de 256 bits para el 9800 SE, pero la mayoría de los fabricantes utilizaron un bus de 128 bits. Normalmente, el 9800 SE con bus de memoria de 256 bits se llamaba "9800 SE Ultra" o "9800 SE Golden Version".
Junto con el 9800, la serie 9600 (también conocida como RV350) se lanzó a principios de 2003, y si bien el 9600 PRO no superó al 9500 PRO que se suponía reemplazaría, fue mucho más económico para ATI producirlo 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 un 9800 Pro cortado a la mitad, con exactamente la mitad de las mismas unidades funcionales, lo que la convertía en una arquitectura 4×1 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. Usar un proceso de 130 nm también fue bueno para aumentar la velocidad del reloj central. Los overclockers demostraron que la serie 9600, todas con una frecuencia de reloj predeterminada alta, tiene bastante margen de maniobra (alcanzando más de 500 MHz, desde 400 MHz en el modelo Pro). Si bien la serie 9600 era menos potente que las 9500 y 9500 Pro a las que reemplazó, logró en gran medida mantener el liderazgo 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, GeForce4. Ti 4200.
Durante el verano de 2003, se lanzó Mobility Radeon 9600, basada en el núcleo RV350. Al ser el primer chip para computadora portátil que ofrece sombreadores DirectX 9.0, disfrutó del mismo éxito que las Mobility Radeon anteriores. Originalmente se planeó que Mobility Radeon 9600 utilizara una tecnología RAM llamada GDDR2-M. La empresa que desarrollaba esa memoria quebró y la RAM nunca llegó, por lo que ATI se vio obligada a utilizar DDR SDRAM normal. Sin duda, habría habido ahorros en el uso de energía y quizás ganancias de rendimiento con GDDR2-M. En el 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 nombres).
Posteriormente, 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 9600 XT fue el primer chip de gráficos de ATI que utilizó fabricación de chip Low-K y permitió una frecuencia de reloj aún mayor del núcleo 9600 (500 MHz predeterminado). 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 ser más barata. Otra placa "RV350" siguió a principios de 2004, en la Radeon 9550, que era una Radeon 9600 con un reloj de núcleo más bajo (aunque un reloj de memoria y ancho de bus idénticos).
Es digno de mención con respecto a la generación basada en R300 que toda la línea utilizó soluciones de enfriamiento de una sola ranura. No fue hasta la Radeon X850 XT Platinum Edition de la generación R420 , en diciembre de 2004, que ATI adoptaría un diseño oficial de refrigeración de doble ranura. [8]
También en 2004, ATI lanzó las placas Radeon X300 y X600. Estos se basaron en las GPU RV370 (proceso de 110 nm) y RV380 ( proceso Low-K de 130 nm ), respectivamente. Eran casi idénticos a los chips utilizados en Radeon 9550 y 9600, diferenciándose solo en que eran ofertas PCI Express nativas. Estos eran muy populares para que Dell y otras empresas OEM los vendieran en varias configuraciones; Conectores: DVI frente a DMS-59 , altura de la tarjeta: altura completa frente a media altura.
Posteriormente se lanzó la Radeon X550, que utiliza el mismo chip que la tarjeta gráfica Radeon X300 (RV370).