Radeon R400 シリーズ

ATI Radeon X700/X800 シリーズ

発売日	2004–2005
コードネーム	ロキ
建築	ラデオンR400
カード
エントリーレベル	なし
ミッドレンジ	X700、X740
ハイエンド	800
愛好家	850 の
APIサポート
ダイレクトX	Direct3D 9.0b シェーダーモデル 2.0b
オープンGL	オープンGL2.0
歴史
前任者	Radeon 9000 シリーズ Radeon X300 シリーズ Radeon X500 シリーズ Radeon X600 シリーズ
後継	Radeon X1000 シリーズ
サポート状況
サポートされていません

ATI Technologiesが開発した R420 GPU は、同社の第 3 世代DirectX 9.0/ OpenGL 2.0 対応グラフィック カードの基盤となりました。Radeon X800 で初めて使用された R420 は、0.13マイクロメートル(130 nm )の 低Kフォトリソグラフィープロセスで製造され、GDDR-3メモリを採用しました。このチップはAGPグラフィック カード用に設計されました。

このコアのドライバーサポートはCatalyst 9.4で廃止され、その結果、X700 - X850製品のいずれにも公式のWindows 7サポートはありません。 ^[1]

サポートされている DirectX 機能の点では、R420 (コードネームLoki )はR300と非常によく似ています。R420 は基本的に、以前のアーキテクチャに対して「幅が広いほど良い」というアプローチを採用しており、いくつかの小さな調整を加えてさまざまな方法で強化しています。このチップには、Radeon 9800 XT の R360 (R350 のマイナー進化版) と比較して 2 倍以上のピクセルおよび頂点プッシュ リソースが搭載されており、16 個のDirectX 9.0bピクセル パイプラインと 16 個の ROP があります。X800 XT は基本的に、2 つの Radeon 9800 コアが接続され、約 30% 高いクロック速度で動作しているものと考えるのが妥当でしょう。

R420 の設計は、4 つの「クワッド」配置 (クワッドあたり 4 つのパイプライン) でした。この構成により、ATI は内部的に欠陥のある「クワッド」を無効にし、12、8、または 4 ピクセル パイプラインを備えたチップを販売することができました。これは、Radeon 9500/9700 および 9800SE/9800 で使用された技術の進化形です。「クワッド」への分離により、ATI はチップ全体の効率を最適化するシステムを設計することもできました。「クワッド ディスパッチ システム」と呼ばれるこのシステムでは、画面がタイル化され、作業が個別の「クワッド」に均等に分散されてスループットが最適化されます。これは R300 シリーズ チップでもタスクを実行する方法でしたが、R420 では、より細かい粒度で作業フローを制御するために、プログラム可能なタイル サイズを許可することでこれを改良しました。どうやら、タイル サイズを縮小することで、ATI はさまざまな三角形のサイズを最適化できたようです。

ATI はピクセル パイプラインの数を倍増した際に、頂点シェーダエンジンの数も4 から 6 に増やしました。これにより、ピクセル/頂点シェーダの比率が 2:1 (R300) から 8:3 に変わりました。これは、2004 年以降のゲームのワークロードはジオメトリ ベースよりもピクセル シェーダとテクスチャリング指向であると ATI が考えていたことを示しています。法線マッピングと視差マッピングがモデルの詳細の純粋なジオメトリの複雑さに取って代わっていたため、間違いなくそれが理由の一部でした。奇妙なことに、X700 のメインストリーム カード (RV410) には 6 つの頂点シェーダがありましたが、クワッドは 2 つしかありませんでした。そのため、このチップはテクスチャリングよりも重いジオメトリ負荷向けに設計されていることは明らかで、おそらくFireGLチップとしての役割に合わせて調整されていました。RV410 は、ジオメトリ スループットでも NVIDIA のGeForce 6600GT (3 つの頂点シェーダ) を大幅に上回りました。 R420 と RV410 の 6 つの頂点シェーダと、前世代よりも高いクロック速度を組み合わせることで、ATI は 9800XT のジオメトリ処理能力を 2 倍以上に高めることができました。

R420 ベースのチップは基本的に R300 ベースのコアに似ていますが、ATI はピクセル シェーダ ユニットを微調整して強化し、柔軟性を高めました。新しいピクセル シェーダ バージョン (PS2.b) では、プレーンな PS2.0 よりもシェーダ プログラムの柔軟性がわずかに向上しましたが、それでも PS3.0 の完全な機能には及びませんでした。この新しい PS2.0 の改訂版では、ピクセル シェーダ プログラムで使用できる命令とレジスタの最大数が増加しました。^[2]

ATI は、同社のチップが実現可能な新しいアンチエイリアシング技術であるTemporal Anti-Aliasing を発表しました。60フレーム/秒を超えるフレームレートのフレームツーアイ効果を利用して、GPU はフレーム間でアンチエイリアシングのサンプリングパターンを回転させることにより、エイリアシングされたエッジをより滑らかにすることができます。2X ソフトウェア設定は、知覚的には 4X と同等になりました。残念ながら、システムが少なくとも 60 フレーム/秒を維持できる必要があり、そうしないと、ユーザーが交互の AA パターンを見ることができるため、Temporal Anti-Aliasing によって顕著なちらつきが発生します。フレームレートを維持できない場合、ドライバーは Temporal AA を無効にします。ただし、このパフォーマンスレベルを維持できるゲームでは、Temporal AA は ATI の優れたアンチエイリアシングオプションへの優れた追加機能でした。注意: ATI の「Temporal AA」は、実際には空間 AA 用の時間ディザリング フィルターであり、事実上の時間アンチエイリアシング(連続する画面からの時間サブサンプルの制御されたブレンドを含む必要がある) ではありません。

コアに追加されたもう 1 つの注目すべき機能は、「3Dc」と呼ばれる新しい種類の法線マップ圧縮です。テクスチャ圧縮が長年Direct3D仕様の一部であり、通常のテクスチャを圧縮するために使用されていたのと同様に、法線マップ圧縮はこの新しいタイプの表面詳細レイヤーを圧縮しました。DirectX テクスチャ圧縮 ( DXTC ) はブロックベースであり、法線マップのさまざまなデータ プロパティ用に設計されていないため、詳細の損失やその他のアーティファクトを防ぐために新しい圧縮方法が必要でした。3Dc は、修正された DXT5 モードに基づいていましたが、これは実際には 3Dc をサポートしていないハードウェアのフォールバック オプションでした。法線マッピングを多用するソフトウェアは、3Dc を使用することでフィルレートと帯域幅を節約できるため、大幅な速度向上を実現できます。ATI は、Ruby: The Doublecrossというプロモーション用のリアルタイム デモで、チップの多くの新機能を紹介しました。

GPU の残りの大部分は R300 と非常に類似していました。メモリ コントローラーとメモリ帯域幅の最適化技術 ( HyperZ ) は同一でした。

R420は実際にはATIの第4世代の二次プロジェクトであり、社内コード名「Crayola」だった元のR400計画は廃案となった。^[3] R400は、統合Shader Model 3シェーダーのサポートやその他の機能強化により、より機能が充実していたはずだったが、ATIは、R400が利用可能なアプリケーションには不必要に複雑であり、当時の利用可能な半導体製造プロセスで開発するには潜在的にリスクがあると判断したと考えられている。^[4] R400アーキテクチャは、 Xbox 360ビデオゲームコンソールで使用されるXenosチップにのみ実装され、 ^{[5]当初AMD Z430と呼ばれていた}Qualcomm Adreno 200モバイルGPUのベースとなった。 ^{[6] Radeonラインでは、Direct3D 9.0c機能のサポートは}R500アーキテクチャに基づく次の世代に移行し、第4世代はR300派生のR420で提供された。

最も初期の Radeon X800 シリーズ カードは、R420 コアをベースとしていました。このラインには、Radeon X800 XT Platinum EditionとRadeon X800 Proが含まれていました。X800 XT PE は、520 MHz コアと 560 MHz RAM でクロックされ、16 のパイプラインが有効になっていました。X800 Pro は、1 つのクアッドが無効で 475/450 MHz でクロックされ、12 のピクセル パイプラインが機能していました。基本的に、X800 Pro は、半欠陥のある R420 コアに基づいて構築されています。X800 Pro VIVO (ビデオ入力ビデオ出力) もリリースされ、無効になっているクアッドを通常は有効にできるため、オーバークロッカーに人気があり、低コストで完全に機能する X800 XT PE を実現しました。

Radeon X700 (RV410) シリーズは、2004 年 9 月に X600 の後継機として登場しました。X700 Pro は 425 MHz コアで動作し、0.11 マイクロメートル プロセスで製造されています。RV410 は、X800 の 6 つの頂点シェーダを維持しながら、4 つの ROP ( GeForce 6 600 に類似) に接続された 8 つのピクセル パイプラインで構成されるレイアウトを使用しました。110 nm プロセスはコスト削減プロセスであり、高クロック速度ではなく、高い歩留まりを維持しながらダイ サイズを縮小するように設計されました。X700 XT の製造が計画され、さまざまなハードウェア Web サイトでレビューされましたが、リリースされることはありませんでした。X700 XT は、ATI が利益を上げて製造するにはクロック上限が高すぎると考えられていました。X700 XT は、nVidia の優れたGeForce 6 600GT と十分に競合できませんでした。 ATI は代わりに X800 シリーズのカードを生産して競合することになった。

Radeon X800「R430」ベースの110ナノメートルシリーズは、2004年末にATIの新しいX850カードとともに発表されました。X800は、12のパイプラインと256ビットのRAMバスを備え、X700 XTが確保できなかったポジションを置き換えるように設計されました。このカードは、 GeForce 6 800と同等のパフォーマンスで、6600GTをはるかに上回りました。近い親戚である新しいX800 XLは、より高速なメモリと16のパイプラインでパフォーマンスを向上させ、NVIDIAのGeForce 6800 GTの座を奪うように位置付けられました。R430は、主にGPUあたりのコストを削減するように設計されていたため、高いクロック速度に到達できず、新しい最上位コアが必要でした。新しいハイエンドの R4x0 世代は、さまざまなコア調整が施された X850 シリーズとともに登場し、「R420」ベースの X800 シリーズよりもわずかに高いパフォーマンスを実現しました。「R480」ベースの X850 ラインは、X850 Pro、X850 XT、X850 XT Platinum Editionの 3 つの形式で提供され、信頼性の高い高性能 130 nm Low-Kプロセスに基づいて構築されました。

2005 年、ATI には「動作する」が、X800 または X850 シリーズのカードで使用できるほど十分ではないダイが多数ありました。そこで、新しいSKUであるX800 GT が作成されました。これは、2 つの機能的なクアッドを持ち、475 MHz で動作できる「R480」X850 ダイまたは「R430」X800 XL ダイを使用しました。これらは、以前の「R430」ベースの X800 に加えて、GeForce 6600GT と競合することを意図していました。ATI は、400 MHz でクロックされる「R480」または「R430」ダイのいずれかを使用する 12 パイプライン カード (3 クアッド) であるX800 GTOもリリースしました。このカードのパフォーマンスは、X800 GT と X800 XL の中間でした。これは、プレーンなGeForce 6 800 より高速でしたが、GeForce 6800 GT より低速でした。このカードの売上が高かったのは、比較的高いパフォーマンスと、X800 GT よりわずかに高い価格が相まってのことでした。オーバークロック コミュニティは、R480 ベースの GTO が X850 XT に近いクロック速度に頻繁に到達できることを発見しました。

最後に、もう一つのSKUは、やはりR480をベースにしたX800 GTO²でした。これも、X800 GTOと同じく、Sapphire Technologyによって製造されました。このカードは通常、X800 GTOのように3クアッド構成で提供されていました。GTO²は、BIOSを変更することで、ほとんどの場合、完全な4クアッドカードに変えることができるため、GTxシリーズではユニークでした。 ^[7]一部のX800 GTO²カードは、完全な4クアッドが既に有効になっている状態で出荷されましたが、これらの中には、R480ではなくR430のものもあり、X850のようなクロック速度には達しませんでした。GTOシリーズの最終的なバリエーションは、Powercolorの「R430」ベースのX800 GTO-16などの、16パイプラインが公式に有効になっている特別なGTOボードでした。

• すべてのモデルにAGP 8×を搭載

¹ ピクセルシェーダ :頂点シェーダ :テクスチャマッピングユニット :レンダリング出力ユニット

• 全モデルにPCIe ×16を搭載

¹ ピクセルシェーダー :頂点シェーダー :テクスチャマッピングユニット :レンダリング出力ユニット

• Radeon X300をベースに

¹ピクセルシェーダー :頂点シェーダー :テクスチャマッピングユニット :レンダリング出力ユニット

これらの GPU は、マザーボードに統合されているか、モバイル PCI Express モジュール (MXM)を占有します。

¹ 頂点シェーダー :ピクセル シェーダー :テクスチャ マッピング ユニット :レンダリング出力ユニット。

¹ 頂点シェーダー :ピクセル シェーダー :テクスチャ マッピング ユニット :レンダリング出力ユニット。

• 「ATI の R420 の内部 (アーキテクチャ分析)」、aths、3DCenter.Org、2004 年 5 月 4 日
• ATI の X800 がグラフィックス パフォーマンス戦争でまたもや勝利を収める — Radeon X800 の機能、アーキテクチャ、ベンチマーク
• ATI の Radeon X700 XT グラフィック カード — 未発表の X700 XT を詳しく見てみましょう。
• techPowerUp! GPU データベース