Analisi tecnica dei nuovi chips grafici NVIDIA

Vediamo cosa ha introdotto di nuovo NVIDIA con i chip NV40 - NV45

Con questo, cominciamo una serie di articoli "tecnici" per approfondire un settore della componentistica PC estremamente importante dal punto di vista delle performance attese dalla propria postazione in ambito multimediale, ed in particolar modo nell'utilizzo degli applicativi videoludici e di rendering 3D. Stiamo parlando dei chip grafici, che ormai sono protagonisti di una continua rincorsa alle prestazioni estreme da parte delle due aziende che si contendono lo scettro di regine del frame per secondo: ATI e NVIDIA.

In questo contesto descriveremo il chip chiamato NV40 nel caso di connessione AGP e NV45 nel caso di connessione PCI Express messo sul mercato da NVIDIA nei mesi scorsi.

Per dare un’idea del netto salto generazionale rispetto al precedente NV38 e della complessità del nuovo processore grafico sviluppato da Nvidia bastano i pochi e impressionanti dati di targa: 222 milioni di transistor prodotti con tecnologia IBM Soi ( Silicon on Insulator) a 130 nanometri e organizzati in un’architettura parallela e superscalare composta da 6 pipeline di elaborazione dei vertici e da 16 effettive per i pixel. Oltre all’enorme potenza di calcolo, l’NV40 offre nuovi set di funzioni e stabilisce un nuovo primato per quanto riguarda la programmabilità in campo grafico: tutta l’architettura è infatti compatibile con le specifiche degli Shader 3.0 supportati dalle nuove librerie Microsoft DirectX 9.0c;
sul fronte della librerie OpenGL è supportata l’ultima versione 1.5.

Per comprendere al meglio la complessa struttura del motore CineFX 3.0, delle pipeline che lo compongono e le potenzialità offerte, sia in termini di potenza di calcolo sia di funzionalità, analizziamo nel dettaglio ciascuna della unità presenti.

Il primo stadio di elaborazione è composto da 6 pipeline per il vertex shading; ciascuna di esse contiene al suo interno un’unità di calcolo scalare e una vettoriale che operano con precisione di 32 bit su dati in virgola mobile (FP32). Con la versione 3.0 degli shader, oltre al nuovo limite di 65.535 istruzioni che possono essere eseguite per ogni vertice, viene introdotto il pieno supporto al controllo dinamico del flusso di istruzioni con la gestione delle diramazioni del codice e con la possibilità di effettuare chiamate a subroutine e il ritorno al punto di salto. Per l’elaborazione delle istruzioni sono supportate le modalità coissue (prevista dalle DirectX 9), ovvero l’esecuzione di due istruzioni indipendenti all’interno della stessa unità di shading, e dual-issue (solo NV40), ovvero l’esecuzione di due istruzioni in due distinte unità di shading nello stesso ciclo di clock. L’architettura è di tipo Mimd (Multiple Instruction Multiple Data), ovvero tale per cui ciascun elemento di calcolo è in grado di operare in modo svincolato dagli altri con istruzioni e dati propri; questo permette una maggiore efficienza durante la gestione delle diramazioni del codice grazie all’indipendenza nel controllo del flusso. Per ottenere questa libertà di esecuzione ciascuna unità di calcolo è dotata di una propria cache e di un proprio controller, con un conseguente aumento di complessità del silicio. Le nuove unità di vertex shading
possono inoltre attingere alla memoria delle texture per operare in modalità displacement mapping. Tale tecnologia consiste nell’elaborare i vertici attraverso le informazioni presenti in una texture geometrica che, attraverso una scala di grigi, indica il parametro di scostamento del vertice dalla sua posizione originale lungo la normale locale alla superficie; è così possibile, applicando diverse displacement map, generare strutture geometriche diverse a partire da un singolo modello.
Sempre a questo livello, il CineFX 3.0 introduce la tecnologia Vertex Frequency Stream Divider, che permette di applicare uno stesso effetto a diversi oggetti identici tra loro ottenendo oggetti finali che si comportano in modo individuale. Pensando a un esercito in movimento sarà possibile applicare uno stesso effetto
di animazione al modello di ciascun soldato, ottenendo però soggetti con caratteristiche di movimento individuali.

 

Successivo

Pagina 1