Arquitetura da Série GeForce 8
Por Gabriel Torres em 09 de novembro de 2006

Introdução

A nVidia acabou de lançar a sua nova série GeForce 8, anteriormente conhecida por seu codinome, G80. Esta nova série usa uma arquitetura completamente diferente dos demais chips gráficos, usando um motor de sombreamento unificado. Neste artigo explicaremos em detalhes todas as novidades desta nova série de chips gráficos.

A GeForce 8 é a primeira série de chips DirectX 10 (modelo Shader 4.0). Vamos primeiro falar um pouco sobre o que há de novo no DirectX 10.

Uma das novidades do DirectX 10 é o processamento de geometria. Até agora o processador do micro é quem estava encarregado desta tarefa. No DirectX 10 o processamento de geometria pode ser feito pelo processador gráfico. O processamento de geometria suaviza superfícies curvas e você pode ver uma melhora na qualidade da animação de personagens, expressões faciais e cabelo.

O DirectX 10 oferece mais recursos ao processador gráfico, melhorando o desempenho 3D. As principais diferenças de recursos disponíveis para o processador gráfico entre o DirectX 9 e o DirectX 10 você encontra na tabela abaixo.

Recursos DirectX 9 DirectX 10
Registradores Temporários 32 4.096
Registradores Constantes 256 16 x 4.096
Texturas 16 128
Alvos de Renderização 4 8
Tamanho Máximo da Textura 4.048 x 4.048 8.096 x 8.096

Na tabela abaixo você vê uma comparação entre os modelos Shader 1.x (DirectX 8.1), Shader 2.0 (DirectX 9.0), 3.0 (DirectX 9.0c) e 4.0 (DirectX 10).

  Shader 1.0 Shader 2.0 Shader 3.0 Shader 4.0
Instruções de Vértice 128 256 512 65.536 *
Instruções de Pixel 4+8 32+64 512 65.536 *
Constantes de Vértice 96 256 256 16 x 4.096 *
Constantes de Pixel 8 32 224 16 x 4.096 *
Registradores Temporários de Vértice 16 16 16 4.096 *
Registradores Temporários de Pixel 2 12 32 4.096 *
Entradas de Vértice 16 16 16 16
Entradas de Pixel 4+2 8+2 10 32
Alvos de Renderização 1 4 4 8
Alvos de Texturas - - 4 128 *
Texturas de Pixel 8 16 16 128 *
Tamanho da Textura 2D - - 2.048 x 2.048 8.192 x 8.192
Operações de Inteiros - - - Sim
Operações de Carga - - - Sim
Derivativos - - Sim Sim
Controle de Fluxo de Vértice - Estático Estático / Dinâmico Dinâmico *
Controle de Fluxo de Pixel - - Estático / Dinâmico Dinâmico *

* Como o DirectX 10 implementa uma arquitetura unificada, como explicaremos na próxima página, este número é para toda a arquitetura e não somente para esta característica em particular.
 
Além do aumento na capacidade de recursos, há várias outras novidades no DirectX 10. Em resumo, o objetivo deste novo modelo de programação é reduzir o papel do processador da máquina no desempenho 3D – isto é, ele tenta evitar o uso do processador do PC o máximo possível.

É claro que teremos de esperar jogos DirectX 10 serem lançados para vermos esses recursos em ação. Alguns dos jogos que serão lançados baseados no DirectX 10 incluem o Crysis e o Hellgate London.

Mas a principal diferença entre a série GeForce 8 e todos os chips gráficos disponíveis hoje é o seu motor de sombreamento unificado, um recurso novo introduzido pelo modelo de programação Shader 4.0. Vamos falar mais sobre esta arquitetura.

Arquitetura

Em vez de o chip gráfico ter motores de sombreamento separados de acordo com a tarefa a ser executada – por exemplo, unidades de sombreamento de pixels e de vértices separadas – o processador gráfico tem agora só um único grande motor que pode ser programado na hora de acordo com a tarefa a ser processada: sombreamento de pixel, sombreamento de vértice, geometria e simulação física. Esta nova arquitetura também facilita a adição de novos tipos de sombreamento no futuro.

A razão por trás da arquitetura unificada é que em algumas situações o processador gráfico estava usando todos os motores de sombreamento de um tipo (motores de sombreamento de pixels, por exemplo) e até mesmo enfileirando processos para esses motores, enquanto motores de outros tipos (motores de sombreamento de vértice, por exemplo) ficavam ociosos, mas não poderiam ser usados já que eles eram dedicados a um outro tipo de tarefa.

Desta forma, o modelo Shader 4.0 permite que qualquer motor de sombreamento seja usado por qualquer processo de sombreamento – pixel, vértice, geometria e simulação física.

Na Figura 1 você pode ver o diagrama em blocos do GeForce 8800 GTX, o modelo mais topo de linha dentro da nova série GeForce 8. Como você pode observar, este processador gráfico tem oito unidades de sombreamento, nenhuma delas dedicada a qualquer atividade específica. Cada unidade de sombreamento tem 16 processadores de fluxo (os blocos verdes rotulados SP, Streaming Processor), oito unidades de filtragem de texturas (os blocos azuis rotulados TF, Texture Filtering), quadro unidades de endereçamento de texturas (não desenhadas na Figura 1) e um cache de memória L1 (o bloco laranja). Este chip tem seis barramentos de interface com a memória, cada um de 64 bits e com seu próprio cache de memória L2. Os processadores de fluxo trabalham com um clock diferente (mais elevado) do que o resto do chip gráfico.

GeForce 8800 GTX
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Figura1: Diagrama em blocos do GeForce 8800 GTX.

Desta forma o GeForce 8800 GTX tem 128 motores de sombreamento (isto é, processadores de fluxo; 16 processadores de fluxo x 8 unidades) e interface de memória de 384 bits (64 bits x 6).

O GeForce 8800 GTS, outro modelo da série GeForce 8 que foi lançado, tem seis unidades de sombreamento e cinco barramentos de 64 bits de interface com a memória, ou seja, 96 motores de sombreamento (16 processadores de fluxo x 6 unidades) e interface de memória de 320 bits (64 bits x 5).

Nós falaremos sobre as características técnicas destes dois chips em instantes.

Outras características encontradas na série GeForce 8 incluem:

  • Suporte para milhares de threads independentes, tecnologia que a nVidia chama de GigaThread.
  • Anti-aliasing até 16x e Alta Faixa Dinâmica (HDR, High Dynamic Range) com precisão de ponto flutuante de 128 bits – as séries GeForce 6 e 7 usam precisão de 64 bits. A nVidia está chamando estas duas tecnologias de “Lumenex”.
  • A nVidia está chamando a sua tecnologia de simulação física de “Quantum Effects”. A simulação física melhora a realidade de efetios como fumaça, fogo e explosões.
  • Recursos baseados em hardware para aumentar a qualidade de vídeo 2D de alta definição. A nVidia chama essas melhorias de “PureVideo HD”. A série GeForce 8 traz dois novos recursos, redução de ruído para alta definição e melhoria de bordas para alta definição. A série GeForce 8 também suporta a decriptografia HDCP de forma a conseguir tocar no PC discos HD-DVD e Blue-ray que incorporem esta função. É claro que esta nova série suporta todos os recursos de melhoria de imagem trazidos por chips anteriores, tais como desentrelaçamento, escalonamento de alta qualidade, telecinagem inversa e correção de edição mal feita.
  • A resolução recomendada é de pelo menos 1600 x 1200.

Modelos Lançados

Dois modelos GeForce 8 foram lançados nesta semana: GeForce 8800 GTX e GeForce 8800 GTS, ambos para o barramento PCI Express x16. A GeForce 8800 GTX necessita de dois conectores de alimentação extras e tem dois conectores SLI (nos perguntamos se isto não será um suporte a um futuro modo SLI com quatro placas de vídeo).

Como mencionamos anteriormente, os motores de sombreamento usam um clock diferente do resto do processador gráfico.

Listamos abaixo as principais características destas duas novas placas de vídeo.

  GeForce 8800 GTX GeForce 8800 GTS
Clock 575 MHz 500 MHz
Processadores de Fluxo (Motores de Sombreamento) 128 96
Clock dos Processadores de Fluxo 1,35 GHz 1,2 GHz
Clock da Memória 1,8 GHz 1,6 GHz
Quantidade de Memória 768 MB 640 MB
Interface de Memória 384 bits 320 bits
Preço Sugerido para o Mercado Norte-Americano US$ 599,00 US$ 499,00

 

Originalmente em http://www.clubedohardware.com.br/artigos/1300

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