ATI Radeon 9700 - version imprimable

ATI Radeon 9700
Cartes Graphiques
Publié le Jeudi 18 Juillet 2002 par Marc Prieur

URL: /articles/431-1/ati-radeon-9700.html

Page 1 - La puce

Le roi est mort, vive le roi ?

Que ce soit avec DirectX 6, 7 ou 8, c’est toujours NVIDIA qui a précédé ATI dans la sortie des puces graphiques dédiées aux nouvelles versions de l’API Microsoft, si bien que NVIDIA a depuis longtemps une image méritée de leadership technologique gravée dans les esprits de la plupart des gens.

ATI n’avait toutefois pas dit son dernier mot, et avait donc décidé de faire travailler deux équipes en parallèle, dont une est issue de ArtX, société rachetée en Février 2000 et qui est à l’origine du Flipper de la GameCube.

Grâce à cette équipe, qui est à l’origine du projet R300, ATI reprend les rênes de la 3D avec le Radeon 9700, qui est tout simplement le premier GPU DirectX 9 à arriver sur le marché !

Un véritable monstre

Sur le papier, le Radeon 9700 est un véritable ogre. Première chose, il est doté de pas moins de 107 Millions de transistors, contre 80 pour un Parhelia-512, 63 pour un GeForce4 et 60 pour un Radeon 8500. Mais là où ATI a fait très fort, c’est que tout comme les autres GPU actuellement disponibles il reste tout de même gravé en 0.15µ ... tout en affichant une fréquence très honorable puisque ‘supérieure’ à 300 MHz, qui est sans comparaison avec les 220 MHz du GPU 0.15µ le plus complexe jusqu’alors, le Parhelia-512.

Bien entendu, une telle fréquence malgré du 0.15µ a nécessité pas mal de travail au niveau du design même de la puce tout comme au niveau de sa fabrication, puisque comme vous pouvez le voir sur sa photo il est de type ‘flip-chip’. Sur ce type de packaging, la puce à proprement parler (le die de silicium), qui reste gravée par TSMC, se situe directement sur le haut du processeur, si bien qu’elle arrive en contact direct avec le mécanisme dédié à son refroidissement. Cette technique est utilisée depuis maintenant plusieurs années sur les processeurs Intel et AMD ainsi que sur les chipsets Intel.

Autre problème, les spécifications AGP font qu’une telle solution n’aurait pu être alimentée que par un Slot de type AGP Pro. Pour faire fonctionner le Radeon 9700 sur toutes les cartes mères, ATI a donc utilisé une technique déjà implémentée par 3dfx sur ces Voodoo5 5500 : une alimentation externe à la carte, qui se fait dans ce cas par un connecteur de type floppy. Certes, c’est un câble de plus qui se balade, mais il vaut mieux un câble qu’une incompatibilité, non ?

Reste qu’une question vient tout logiquement à l’esprit ? Pourquoi être resté en 0.15µ, et ne pas avoir opté comme NVIDIA pour le 0.13µ ? Tout simplement parce que TSMC n’est pas encore prêt pour graver en 0.13µ des puces aussi complexes. Certes, le NV30 devrait disposer d’un avantage certain du fait de cette gravure, mais en contrepartie il arrivera deux mois environ après le Radeon 9700 ...

Page 2 - La 2D et la vidéo

La 2D et la vidéo

Premier point abordé sur le Radeon 9700, la 2D. Tout comme le Radeon 9000, et contrairement au Radeon 8500, le Radeon 9700 intègre tout ce qu’il faut en ce qui concerne les sorties. Il dispose donc de deux DAC à 400 MHz afin de gérer deux écrans analogiques via deux sorties VGA, d’un TMDS 165 MHz pour ce qui est des écrans plats numériques via la sortie DVI, et enfin d’une sortie TV capable d’atteindre le 1024*768.

Ce n’est pas tout, puisque comme chez Matrox, ces DAC fonctionnent en mode 10 bits par couleurs, ce qui permet de passer de 256 à 1024 nuances pour chacun des canaux RGB (rouge, vert, bleu). Si cette technologie, appelée Gigacolor chez Matrox, semble avoir un intérêt limité pour les particuliers, elle devrait être intéressante pour les professionnels, notamment ceux travaillant sur des images en niveau de gris.

Fidèle à sa réputation, ATI n’a pas laissé de côté la vidéo puisqu’une nouvelle fonction fait son apparition (en sus du MPEG-2 100% Hardware et de l’adaptative de-interlacing), le Videoshader. Il s’agit en fait de programmer des effets sur les vidéos via le moteur de pixel shader. Les utilisations sont multiples, puisqu’elles peuvent aller de l’amélioration du rendu de la qualité des vidéos acquises depuis une source parasitée (filtre anti bruit) ou lues en streaming (diminution des blocs) à l’application d’effets en temps réel sur la vidéo !

Lors de la présentation du Radeon 9700 nous avons pu voir de quoi était capable le Videoshader en ce qui concerne l’amélioration de la qualité de vidéos fortement compressées : effectivement, il y’a un léger mieux (moins de blocs). Toutefois, ne vous attendez pas à voir votre fichier atteindre la qualité d’un DVD ... une vidéo de mauvaise qualité sera, un peu moins mauvaise nous dirons.

Page 3 - Bande passante

De Go/s à la pelle

L’une des premières caractéristiques du Radeon 9700 en ce qui concerne ce qui touche plus particulièrement à la 3D, c’est la bande passante. Bande passante au niveau de l’AGP tout d’abord, puisqu’il supporte la version 3.0 soit 8x, qui offre un débit de 2 Go /s. Pour quoi faire ? C’est un autre problème, et il faudra voir en pratique si un GPU haute performance tel que le Radeon 9700 est capable de saturer l’AGP 4x avec un flot constant de donnée.

Plus utile, l’interface mémoire est de type 256 bits DDR, comme c’est le cas chez 3D Labs avec le P10 et Matrox avec le Parhelia-512. Cadencée a plus de 300 MHz, elle offre une bande passante supérieure à 20 Go /s, une première puisque finalement le Parhlia-512 doit se contenter de 275 MHz. Il est à noter que sur les cartes que nous avons pu voir, il s’agissait de mémoire Samsung BGA 2.8ns, comme sur les Ti 4600.

L’approche de l’interface mémoire est toutefois moins brute que celle de 3D Labs et Matrox, puisque comme NVIDIA le fait déjà depuis le GeForce3, ATI a décidé d’inclure 4 contrôleurs mémoires indépendants, qui fonctionnent donc chacun en 64 bits DDR, ce qui permet d’optimiser les accès mémoire.

En sus de ces contrôleurs mémoire, le Radeon 9700 est doté de fonctions destinées à optimiser l’utilisation de la bande passante mémoire et du moteur de rendu. Il s’agit bien entendu du fameux HyperZ, qui arrive donc dans une troisième version incorporant les mêmes fonctions qu’auparavant :

- Hierarchical Z : Technique permettant de définir à l´avance les pixels cachés afin de ne pas en effectuer le rendu
- Z-Compression : Algorithme de compression non destructeur des données de profondeur Z.
- Fast Z Clear : Possibilité d´effacer le Z-Buffer sans écrire une valeur 0 pour chaque pixel.

Les améliorations sont diverses. Le Hierachical Z est maintenant capable de travailler si nécessaire sur des blocs plus petits que les 16 pixels de l’HyperZ II, le Z-Compression a été amélioré pour être plus efficace avec le FSAA, puisqu’en 4x FSAA on peu obtenir des taux compris entre 8 et 16 pour 1. Pour finir, il ne semble pas que le Fast Z-Clear soit amélioré.

Page 4 - Fillrate & Triangle-rate

Pixel et triangles à foison

Les caractéristiques du Radeon 9700 sont également impressionnantes lorsque l’on regarde le moteur de rendu. En effet, il dispose de 8 pixel pipeline, soit 2 fois plus que les autres GPU concurrent haut de gamme. ATI annonce du coup un fillrate de 2.6 Gigapixel /s, ce qui est exact si la fréquence du GPU est de ... 325 MHz ... serait ce une indication sur la fréquence finale de la puce ?

Il est toutefois à noter que le nombre d’unité de texturing par pixel pipeline reste pour sa part limité à 1. Par rapport aux architecture 4 pixel pipe / 2 texture engine des GeForce4 et Radeon 8500, on ne gagne donc en performance qu´en single texturing sur des textures en bilinear : dans le reste des situations, à fréquence égale c´est identique. Le Parhelia-512 reste donc supérieure sur ce point, même si en pratique cela ne se voit pas ...

La puissance géométrique a pour sa part été multipliée par 4.7 depuis le Radeon 8500, passant de 69 Millions de triangles à 325 Millions de triangles /s. Comment est ce possible ? Prenez l’unité de Vertex Shading du Radeon 8500, mettez en 4 et cadencés les à 325 MHz au lieu de 275 : 69*4*325/275 = 326 ... on y est presque !

Bref, comme vous pouvez le voir le Radeon 9700 est un monstre en terme de puissance brute.

Smoothvision, le retour

L´Anti aliasing du Radeon 9700 a également été amélioré. En effet, en sus du super sampling, il supporte désormais le multi-sampling, plus économique en ressource, et ce en mode 2x, 4x et 6x. Comme dans le Smoothvision, la distribution des sous pixels de référence est, puisque celle ci est programmable, avec une grille par défaut élaborée afin d´obtenir le meilleur anti aliasing possible. Selon ATI, cela permettrait d´obtenir un résultat supérieur à des solutions concurrentes, même lorsque ces dernières utilisent plus de sample par pixel ... wait & see !

Les performances de l´anti aliasing ont également été améliorées. Cette amélioration vient de l´Hyper Z III comme nous l´avons vu plus haut, mais également d´une technique dédiée à la compression de couleurs lors de super-sampling. ATI devrait donc rattraper son retard en terme de performances par rapport à NVIDIA du côté de l´anti aliasing, tout en améliorant la qualité de son Anisotropic dont les performances sont déjà incomparables.

La version 2 du Smoothvision intègre en effet des nouveautés du côté de l´Anisotropic filtering. Si les réglages vont toujours du 2x au 16x, on dispose maintenant du choix entre un mode standard qui utilise des samples bilinear, ou un mode qualité qui utilise des samples trilinear. De plus, comme vous le savez l´anisotropic ne s´applique pas sur toute la scène, mais uniquement là où c´est nécessaire. L´algorithme chargé de ce travail dans le Radeon 8500 n´était toutefois pas parfait, et sous certain angle de vision le filtrage n´était pas de très bonne qualité. Selon les dires d´ATI, ce problème est résolu par une version améliorée de l´algorithme dans le Smoothvision II.

Page 5 - DirectX 9.0

DirectX 9.0 inside

On garde le meilleur pour la fin, avec le support complet de DirectX 9.0. Bien entendu, ce support se fait en premier lieu par la version 2.0 des Vertex Shader et des Pixel Shader.

Les Vertex Shaders 2.0 sont une évolution des 1.1. Ils disposent notamment d´un nombre d´instructions de type assembleur plus nombreuses, puisqu´elles passent à 256. De plus, les Vertex Shaders sont plus flexibles, avec l´ajout de conditions, de boucles, de saut ou encore de sous-routines. Cela devrait permettre aux développeurs d´avoir une plus grande liberté dans la création de leurs effets. La shaders peuvent également être bien plus complexes, puisqu´ils peuvent atteindre 1024 instructions contre 128 auparavant.

La grosse innovation apportée par les Pixel Shaders 2.0, c´est la précision des données. En effet, alors que l´on travaillait avec des entiers codés sur 32 bits jusqu´alors, il sera désormais possible d´avoir une précision de 128 bits et des nombres réels (à virgule donc), ce qui permet d´éviter les pertes de précision lors de multiples calculs internes. Il est à noter que le frame buffer reste pour sa part 32 bits. Toutefois, comme chez Matrox, un mode 10:10:10:2 est disponible. Ce dernier permet de passer de 256 à 1024 nuances sur chacun des canaux RGB, aux dépens du canal de transparence qui passe à 2 bits.

La complexité de ces shaders est également revue à la hausse. Ainsi, il est possible avec DirectX 9 d´avoir un shader utilisant 16 textures, 32 instructions de texture et 64 instructions de couleurs. Pour rappel, avec DirectX 8.1 il fallait se contenter de 6/8/8, et avec DirectX 8 de 4/4/8.

Bonne nouvelle pour Matrox, l´adoption du Displacement Mapping par ATI a été plus rapide que celle de l´EMBM. En effet, le Radeon 9700 supporte d´ores et déjà cette fonction qui marche comme l´EMBM à partir d´une Bump Map, à la différence près que cette fois cette Bump map, appelée Displacement map n´est pas utilisée pour simuler un relief mais bel et bien pour donner du relief aux objets 3D ! Le support de la tesselation dynamique (objets plus ou moins détaillés selon leur éloignement) est également présent.

Il est à noter qu´en attendant l´arrivée de l´OpenGL 2.0, qui est encore en cours de définition, le support de ces nouvelles fonctionnalités en OpenGL se fera via des extensions propriétaires.

Page 6 - En pratique, Conclusion

En pratique

Malheureusement, nous ne pouvons pas encore vous fournir un test détaillé de la Radeon 9700. Nous avons toutefois pu faire quelques essais sur une pré-version de la carte lors de la conférence ATI sous différents benchmarks. Une chose est sûre, même sans anti aliasing ou anisotropic filtering on est nettement au dessus d’une GeForce4 Ti 4600. Sur la demande d’ATI, nous ne pouvons pas encore vous fournir de chiffres précis obtenus sur cette plate-forme, mais sachez que dans certains cas, comme des benchs spécialisés DX8 ou lorsque l’on compare avec AA & Filtrage anisotropic, on peut même espérer des performances doublées.

Nos confrères d´AnandTech ont pour leur part pu se pencher un peu plus sur la carte, et leurs résultats sont également sans appel : en hautes résolutions et lorsqu´on n´est pas limité par le CPU, le Radeon 9700 est de 30 à 50% plus performant qu´un GeForce4 Ti 4600. Mieux encore, lorsqu´on active le FSAA 4x il semble qu´il soit 2.5x plus rapide ! Il semble donc que ATI ai transformé son essai ... contrairement à Matrox !

Pour conclure

Les choix technologiques d’ATI font que le Radeon 9700 a une bonne longueur d´avance sur ses concurrents directs. Il n´est pas utile de revenir sur le Parhelia-512 de Matrox en ce qui concerne la 3D, pour ce qui est du P10 de 3D Labs on attend de voir ce que vont donner les performances des drivers Direct3D, qui ne sont pas au niveau pour l´instant. En ce qui concerne le NV30 de NVIDIA, même s´il semble meilleur d´après ce que nous en savons, notamment du fait du 0.13µ, et bien il n´en est pas encore au stade de production et ce ne devrait pas être le cas avant Octobre/Novembre... si tout se passe bien.

Le Radeon 9700 semble donc avoir tout pour plaire. Reste un gros problème, le hardware est encore une fois très en avance sur le software. Cette fois ci c’est encore plus visible puisque ce GPU 100% DirectX 9.0 sera disponible ... avant que l’on puisse télécharger la version finale de DirectX 9.0 ! Et ne parlons même pas des jeux DirectX 9. Qu’importe, le Radeon 9700 est également fait pour les jeux d’aujourd’hui, qui tourneront à une vitesse jamais vue jusqu’alors toutes options activées.

Qu´en est-il de la disponibilité, et du prix ? Le lancement des premières Radeon 9700 pourrait se faire durant la deuxième quinzaine d´août, en quantités relativement limitées, avec une disponibilité en volume dès le mois de Septembre. Le prix annoncé outre atlantique pour la carte ATI est de 399$, ce qui correspond au prix de lancement de la GeForce4 Ti 4600 en début d´année, et d´après certains fabricants de carte, le prix devrait logiquement se situer entre 450 et 500 € en France. C´est cher, mais ce sont les prix actuels pour le haut de gamme.

Et le 0.13µ ? Il y a fort à parier que ATI lancera une version améliorée du Radeon 9700 au premier semestre 2003. Le 0.13µ sera de la partie, tout comme la mémoire de type DDR-II. Il est également à noter que l´on peut envisager de voir des versions du R300 cadencées à des fréquences inférieures ... et ce pour un prix qui sera également revu à la baisse. Vers une Radeon 9500 ? Surement, en sus de versions All In Wonder bien entendu. En attendant, nous sommes pressés de pouvoir tester dans le détail le Radeon 9700 !