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Sistema gráfico integrado i915G de Intel
Enviado el 26/07/04 a las 02:00 por noticias

Intel

Entre sus nuevos chipsets para los Pentium 4 Prescott se encuentra el i915G, que incluye un núcleo gráfico integrado. Os ofrecemos la traducción de un análisis de este chip realizado por Xbit-labs.

La contribución de Intel al mundo de los sistemas gráficos integrados ha sido bastante pobre si la comparamos con la de sus rivales RADEON 9x00 PRO y NVIDIA nForce2. La velocidad y funcionalidad del núcleo Extreme Graphics 2 de Intel no alcanza ni de lejos a las actuales GPUs de NVIDIA y ATI.

Al contrario que su imponente nombre, el núcleo Extreme Graphics 2 está obsoleto por disponer de un único pipeline de pixels y dos unidades de texturas (sin mencionar a VIA o SiS: sus actuales núcleos gráficos también son descorazonadores). Es como el viejo chipset TNT de NVIDIA: al igual que éste, el Extreme Graphics 2 no dispone de soporte por hardware para T&L (Transformation and Lightning, transformaciones e iluminación) ni para shaders.

Lo curioso es que ésto siempre ha roto con la política clásica de Intel: sus chipsets nunca han perdido contra el resto de sus competidores salvo en el tema de los gráficos de alto rendimiento, campo en el que parece que la compañía tiene poco interés.

Sin embargo, esto ha cambiado con la llegada de las CPUs LGA755 y la nueva familia de chipsets con soporte de PCI-Express. Así, el chipset i915G dispone de un nuevo procesador gráfico integrado denominado Intel Graphics Media Accelerator 900, y es el primer chipset con soporte de shaders de DirectX 9 por hardware.

Veamos el nuevo núcleo con más detalle.

Intel Graphics Media Accelerator 900: características y capacidades

El Graphics Media Accelerator 900 forma parte del chipset i915G, por lo que incluye soporte de bus PCI Express y memoria DDR2. Las pruebas se han hecho sobre una placa D915GUX de Intel.

La transferencia de datos entre el núcleo gráfico y la memoria, tanto en tarjetas gráficas independientes como integradas, se realizan en grandes bloques, por lo que una mayor frecuencia de reloj de la memoria es más importante que unas buenas temporizaciones. Por tanto, el usar memoria DDR2 (que trabaja a mayor frecuencia que la SDRAM DDR clásica) ofrece un extra de rendimiento al procesador gráfico. No hay que olvidar que, como la mayoría de los sistemas gráficos integrados, el Media Accelerator 900 usa parte de la memoria RAM del sistema como memoria de vídeo.

El i915G dispone de un controlador de memoria de doble canal (dual-channel), por lo que, en condiciones ideales, y cuando no hay peticiones de la CPU por en medio, el GMA 900 puede intercambiar datos con la "memoria gráfica" a una velocidad de hasta 8'5GB/s. El "bus de vídeo" de 128 bits y los 533MHz de frecuencia de reloj para la memoria son buenas cifras incluso comparadas con las tarjetas gráficas independientes.

Centrémonos ahora en el núcleo gráfico en sí. La siguiente tabla compara las dos generaciones de gráficos integrados de Intel:

Intel 865G

Intel 915G

Núcleo grafico

Intel Extreme Graphics 2

Intel Graphics Media Accelerator 900

Frecuencia de reloj del núcleo

266MHz

333MHz

Pixel pipelines

1

4

Unidades de texturado por pipeline

2

1

Velocidad máxima de renderizado de pixels

266Mpixels/seg

1333Mpixels/seg

Velocidad máxima de texturado

533Mtexels/seg

1333Mtexels/seg

Número máximo de texturas en modo multitexturado

4

8

Pixel shaders por hardware

Ninguno

Shaders compatibles con DirectX 9 2.0

Vertex shaders y T&L por hardware

No

No

Capacidades de FSAA

Ninguna

Ninguna

Filtrado de texturas

Bilineal
tri-lineal
anisotrópico

Bilineal
tri-lineal
anisotrópico

Máximo nivel para anisotropía

2x

4x

Capacidad Multi-pantalla

No

Frecuencia del RAMDAC

350MHz

400MHz

La tabla no incluye las características sobre reproducción de vídeo y salidas, pero sí queda claro que el GMA 900 no es una mejora de la anterior arquitectura, sino una nueva GPU desarrollada desde cero.

Cabe resaltar las siguientes características del nuevo núcleo:

  • Dispone de cuatro pipelines de pixels. Siendo más precisos, el GMA 900, al igual que su antecesor Extreme Graphics 2, tiene un único pipeline de pixels, pero al contrario que su antecesor, es capaz de procesar cuatro pixels simultáneamente (todos los procesadores gráficos modernos usan el mismo esquema).
  • El pipeline "de cuatro pixels" dispone de cuatro unidades de muestreo de texturas, equivalentes, en un esquema con cuatro pipelines independientes, a una unidad de texturas por cada uno. El GMA 900 puede trazar una textura en un pixel por ciclo, y trazar cada una de las siguientes texturas precisa también de un ciclo. Es exactamente como trabajan las modernas GPUs.
  • Dispone de soporte por hardware de pixel shaders de Direct X 9. Esto significa que las modernas aplicaciones que usen el Shader Model 2.0 pueden trabajar en un sistema dotado de un GMA 900 sin problemas o pérdida de calidad. Por desgracia, Intel no ha publicado todavía información sobre la precisión disponible en la ejecución de shaders.
  • El nuevo procesador gráfico no dispone de soporte hardware para vertex shaders o T&L. Todas las transformaciones geométricas son calculadas por la CPU del sistema (razón por la cual algunas utilidades como Xbitmark, Shademark y otras se niegan a funcionar con el i915G, pues precisan de dicho soporte por hardware). Intel lo presenta como un uso eficiente de los recursos, basándose en la potencia de sus procesadores: el usuario no debería pagar por un procesador gráfico más potente si la CPU puede llevar a cabo los cálculos geométricos. Sin embargo, las cosas no son tan bonitas en la realidad: los procesadores gráficos disponen desde hace mucho de soporte hardware para vertex shaders, y sus unidades especializadas están a la altura de las CPUs de gama alta de Intel en cuanto a ejecución de shaders.
  • El GMA 900 emplea una arquitectura basada en losetas (tile-based), que Intel denomina "Zone Rendering Technology 3". Esta tecnología trabaja de la siguiente forma:

    • Antes de trazar la imagen, el driver espera primero a que la aplicación ofrezca todos los polígonos necesarios para ello. Entonces, para cada loseta (una "zona", en la terminología de Intel, que es un fragmento rectangular de la imagen), hace una lista de los triángulos que la cubren de forma parcial o total (recordemos que las aceleradoras 3D suelen reducir todas las superficies a triángulos para optimizar los cálculos).
    • Al trazar un fotograma (frame), la GPU la traza loseta a loseta, mediante la lista de polígonos creada en el paso 1, hasta que se termina el fotograma entero.

    Este sistema tiene ventajas e inconvenientes. Las ventajas incluyen:

    • El dividir la imagen en pequeños fragmentos permite un uso eficiente de las cachés de la GPU, pues los grupos pequeños y homogéneos se manejan de una sola vez.
    • Una vez trazada una loseta, la GPU nunca vuelve a trabajar sobre ella. Si suponemos que tienen un tamaño pequeño, los fragmentos correspondientes del frame buffer y del Z-buffer de dicha loseta pueden estar cargados en caché, por lo que todos los cálculos se pueden realizar sin acceso intermedio a la memoria (solo al principio y al final). Esto resulta en accesos a la memoria en bloques, y no en peticiones individuales, lo cual es especialmente importante para un chipset integrado, cuyo núcleo gráfico ha de compartir el bus de memoria con el procesador central.
    • El GMA 900 dispone de una unidad especial para comprobar los valores Z de cada pixel. Si éste decide que un grupo de pixels no será visible, son eliminados de cara a futuros cálculos. Esto permite evitar trabajo innecesario (como ejecución de texturas o shaders) para pixels invisibles, y conseguir una mayor eficiencia en el trazado con un valor elevado de solape (que indica el nivel de solapamiento de los objetos, o el número de veces que se repinta un pixel).

    Las desventajas, que las hay, están relacionadas sobre todo con como se procesan los datos geométricos:

    • Para poder crear la lista de polígonos correctamente, es preciso esperar a disponer de todos los datos geométricos necesarios para un fotograma, y sólo entonces se comienza a trazar la escena. Las GPUs con arquitectura tradicional comienzan a procesar los datos tan pronto les llegan.
    • La necesidad de ordenar los polígonos y crear listas para cada loseta se ajusta muy mal a los clásicos y bien establecidos algoritmos stream-n-pipeline de los procesadores de vertex. Esta es, probablemente, la razón de que no se ofrezca soporte por hardware de T&L y vertex shaders.
  • El GMA 900 no parece soportar antialiasing a pantalla completa. Al menos, el panel de control del driver no ofrece dicha opción. Es cierto que FSAA no es una característica excesivamente importante en un núcleo integrado, si tenemos en cuenta su bajo nivel de rendimiento. Sin embargo, haría más atractivas las imágenes en aquellos casos en los que el núcleo dispusiese de una reserva potencia.
  • El GMA 900 admite filtrado anisotrópico de texturas 4x, sin embargo éste no puede combinarse con el filtrado tri-lineal: éste último se desactiva cuando se selecciona el primero.
  • El GMA 900 soporta Dynamic Video Memory Technology versión 3.0. Gracias a DVMT, se puede reservar memoria del sistema como memoria de vídeo dinámicamente, a medida que se necesite, y ser devuelta al Sistema Operativo cuando ya no es necesaria. De esta manera, el SO y la GPU comparten la memoria del sistema de la manera más eficiente y equilibrada.

    La forma de trabajar de éste es la siguiente: la memoria que necesita la GPU se divide en dos partes. La primera y más pequeña (memoria preasignada) es exclusiva de la GPU, y el SO no la puede usar como memoria normal, sólo de vídeo. Este tamaño se ajusta en la BIOS a un valor entre 1 y 8MB.

    La otra parte se ajusta mediante la tecnología DVMT, la cual permite tres modos de funcionamiento:

    • En el modo "fijo", se asigna un tamaño concreto y fijo para el núcleo gráfico, que puede ser de 64 o 128MB.
    • En el modo "DVMT", el driver usa la memoria del sistema igual que cualquier otro componente del SO. Si se lanza una aplicación 3D "gorda", que necesite mucha memoria para texturas, datos geométricos y demás, y no hay otras aplicaciones que devoren memoria, se le cede la cantidad requerida a la GPU. Cuando ésta ya no necesita tanta memoria, se le devuelve al SO. La cantidad máxima de memoria asignable en este modo es de hasta 224MB (incluyendo la memoria preasignada).
    • En el modo "fijo+DVMT", el procesador gráfico se apropia de 64MB de manera fija, y luego puede tomar hasta 64MB dinámicamente. Este modo garantiza que habrá, al menos, 64MB disponibles para el núcleo gráfico, y con la posibilidad de aumentar hasta 128MB.

Así pues, el nuevo procesador gráfico de Intel es un ingenio algo ambiguo, que combina una eficiente arquitectura basada en losetas, soporte de pixel shaders para Direct X 9 y control flexible de memoria, con deficiencias como la falta de soporte hardware de T&L y vertex shaders, falta de FSAA y modos de filtradro avanzados para texturas (tri-lineal más anisotrópico).

Resultados de las pruebas

Las distintas gráficas con los resultados de las pruebas se pueden encontrar en la web original:

Rendimiento a nivel de pixel shader y vertex shader (en inglés).

Rendimiento en juegos:

Reproducción de MPEG-4, DVD y HDTV (en inglés).

Conclusión

Este nuevo procesador gráfico de Intel es, sin duda, un paso adelante frente el decrépito Extreme Graphics 2: mayor rendimiento, soporte por hardware de pixel shaders, mayor frecuencia de RAMDAC, soporte de sistemas multi-monitor, salida de vídeo HDTV, y más.

Pero, por otro lado, no puede realizar antialiasing a pantalla completa, su filtro anisotrópico solo es de 4x y no se puede combinar con el filtrado tri-lineal; no admite T&L ni vertex shaders; la necesidad de ordenar los polígonos para las losetas limita la velocidad en escenas con gran cantidad de polígonos.

Todo esto sugiere que la actitud de Intel en lo que respecta a sistemas gráficos integrados no ha cambiado en lo más mínimo. La compañía sólo añade a sus sistemas gráficos lo mínimo imprescindible. Por ejemplo, el soporte de pixel shaders para Direct X 9 en su nueva GPU no es un intento de batir a sus competidores, sino de cumplir los requisitos necesarios para el próximo SO de Microsoft.

Intel no ve necesario desarrollar sistemas gráficos integrados de alto rendimiento y con grandes capacidades, capaces de competir con las tarjetas gráficas independientes de bajo precio. No cabe duda que las versiones baratas PCI Express de ATI y NVIDIA, como la RADEON X600/X300 o la GeForce PCX 5750/5300 serán más rápidas que el nuevo núcleo de Intel.

De todas maneras, los gráficos integrados han dado un paso adelante al soportar DirectX 9. Cabe esperar respuestas por parte de ATI y NVIDIA, o incluso de VIA con SiS.

Fuente: X-bit labs (en inglés).


 
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