Собираем компьютер мечты… 20 лет назад / Видеокарты

Уже два года на 3DNews есть рубрика «Компьютер месяца», в которой мы рассматриваем оптимальную конфигурацию железа в соответствии с запросами покупателя и толщиной его кошелька. Но ведь наш сайт существует с 1997 года, а тогда никаких «компьютеров месяца» мы еще не придумали. Что если мысленно переместиться в далекое прошлое IT-индустрии (пусть не к самому началу 3DNews, а, скажем, на двадцать лет назад) и вообразить, какая комбинация устройств была возможна в те времена? При одном условии — мы не будем стеснять себя финансовыми рамками и соберем такой компьютер, на который хватит фантазии, лишь бы железо оставалось в пределах той эпохи. А затем проверим, на что способна тогдашняя система мечты в самых требовательных играх рубежа тысячелетий, ведь наша цель — бескомпромиссный геймерский ПК.

⇡#Однопроцессорная платформа на Pentium III

Выбирая компьютер по стандартам 1999–2000 годов, можно пойти в одном из двух направлений, взяв платформу Intel с центральным процессором Pentium III или альтернативу от AMD на CPU Athlon. Перед археологом IT-индустрии стоит нелегкий выбор, ведь обе архитектуры в то время были одинаково хороши для того, чтобы построить мощный игровой компьютер. К тому же у чипов AMD на ядре Thunderbird было такое преимущество, как материнские платы с поддержкой памяти DDR SDRAM. Самые осведомленные из читателей могут заметить, что для Pentium III тоже существуют платы со слотами DDR или даже RDRAM, но это и по сей день экзотика, которую сложно найти в продаже. Как бы то ни было, мы сделали выбор в пользу Pentium III — в основном из сентиментальных соображений, ведь как раз в 2000 году Intel сделала ставку на новую архитектуру NetBurst и чипы Pentium 4. А поздние выпуски Pentium III, таким образом, подвели черту под целой эпохой, в то время как Athlon на архитектуре K7 успешно развивался и дальше.

Закрыв вопрос с платформой, нужно определиться с конкретной модификацией центрального процессора. Если мы не собираемся отступать от круглой даты «20 лет назад» и соблюдаем строгие временные рамки 1999 года, выбор сводится к одной из моделей на ядре Coppermine. Но давайте все же расширим условия задачи. Что, если мы доведем платформу Pentium III до предела ее возможностей? Тогда выбор CPU очевиден — это Pentium III-S на ядре Tualatin со штатной частотой 1,43 ГГц! И системная плата ему подстать — Abit ST6 на чипсете Intel 815EP. Старожилы помнят, что это одна из лучших плат для оверклокинга Pentium III, так что мы не упустили возможность разогнать CPU до 1,68 ГГц. Слоты оперативной памяти заняли три модуля PC-133 совокупным объемом 384 Мбайт — плата может освоить и вдвое больше памяти, но для игровых тестов в этом нет никакой необходимости.

Плата Abit ST6 лишена встроенной сетевой карты, ведь тогда компьютер без доступа в интернет был совершенно нормальным явлением. Подходящий по году выпуска адаптер 3Com 3C905B-TX стандарта 100 Мбит/с решил эту проблему. А вот в аспекте дисковой подсистемы мы сжульничали и подключили SSD с помощью контроллера PROMISE Technology SATA300 TX2Plus: скорость загрузки ОС и программ с IDE-диска — это не те впечатления, которые хочется пережить спустя десятилетия.

⇡#Двухпроцессорная платформа на Pentium III

Материнская плата Abit ST6 и разогнанный Pentium III-S — о таком компьютере большинство из нас могли только мечтать 20 лет тому назад. Но как показало время, мечтать нужно было о двухъядерной системе. Конечно, большинство программ для домашнего ПК, не говоря уже об играх, в те годы не могли задействовать два центральных процессора, но в железе такая возможность была, и сейчас мы ею воспользовались.

В планах на эту статью изначально фигурировала двухсокетная материнская плата ASUS CUV4X-DL — официально она не совместима с чипами Tualatin, но может принять два Pentium III-S после модификации разъемов (или с помощью адаптеров). Увы, наш экземпляр оказался полумертвым, но подвернулась равноценная замена в виде Intel SAI2 на чипсете ServerWorks ServerSet III LE. К тому же эта плата позволила набрать 2 Гбайт оперативной памяти за счет четырех регистровых модулей PC-133. Согласитесь, такая конфигурация уже выглядит вполне современно, особенно с накопителем SSD.

У этой платформы есть лишь один критический изъян — отсутствие разъема AGP, поэтому выбор графической карты для двухголового Pentium III-S существенно ограничен по сравнению с Abit ST6. К счастью, плата SAI2 несет не только стандартные 32-битные слоты PCI, но и два 64-битных разъема PCI-X, для которых существуют подходящие видеокарты. Один из них мы заняли RAID-контроллером Adaptec ASR-2230SLP/256 для шины Ultra-320 SCSI и собрали дисковый массив RAID-0 из трех винчестеров Seagate Cheetah 15K.5 со скоростью вращения шпинделя 15 тыс. об/мин. Конечно, даже массив из трех серверных 15-тысячников — не соперник SSD, но все-таки по скорости запуска ОС и установки программ RAID дает огромное преимущество по сравнению с одиночным жестким диском.

Видеокарты

Отбирая видеокарты для теста, мы ориентировались опять-таки скорее на определенный уровень технологий, нежели на строгие временные рамки. Процессор Pentium III-S с частотой 1,43 ГГц появился в 2002 году: осталось недолго до выхода GeForce 3 и Radeon 8500. Но программируемые шейдеры — это уже гигантский водораздел в истории GPU, перед которым мы решили остановиться. С другой стороны, видеокарты той поры, когда сам термин Graphics Processing Unit (а его, к слову, придумала NVIDIA специально для GeForce 256) еще не был в обиходе, тоже едва ли подходят для сборки мечты на топовом Pentium III. Лучшим спутником для такой системы — и по хронологической близости, и по исторической значимости — станет одна из ранних моделей с аппаратным T&L: либо NVIDIA GeForce 256, либо ATi Radeon DDR.

GeForce 256 не нуждается в представлении — это первенец семейства GeForce, основанный на процессоре NV10. Огромный по тем временам транзисторный бюджет (17 млн при техпроцессе 220 нм) позволил NVIDIA интегрировать в GPU геометрический блок, выполняющий трансформацию и освещение полигонов. Впрочем, потенциал этой функции в полной мере раскрылся только в следующих итерациях архитектуры, когда быстродействие центрального процессора уже не позволяло столь же эффективно обслуживать GPU, лишенный аппаратного T&L.

Creative Labs 3D Blaster Annihilator (GeForce 256)

Не менее важным событием для 3D-ускорителей стала смена оперативной памяти с устаревшего стандарта SDRAM на прогрессивный DDR SDRAM, который позволил GPU вдвое увеличить пропускную способность кадрового буфера. NVIDIA представила видеокарту на основе NV10 с чипами DDR вскоре после выхода оригинального GeForce 256, но вместо нее мы выбрали следующую модель — GeForce 2 GTS. Она отличается от GeForce 256 не только типом оперативной памяти, но и удвоенным числом блоков наложения текстур. Кроме того, в GeForce 2 GTS есть зачатки пиксельных шейдеров, которые, разумеется, игроделами того времени были начисто проигнорированы. Но в целом GeForce 2 GTS — это всего лишь продолжатель идей, заложенных в GeForce 256.

ELSA GLADIAC (GeForce 2 GTS)

Самый первый Radeon, как и GeForce 256, впоследствии стал родоначальником собственного семейства графических карт. Это устройство сделало ATi одним из ведущих игроков на рынке дискретных GPU — по крайней мере, в технологическом плане. В чипе R100 повторилось все лучшее, что на тот момент было у NVIDIA: аппаратный T&L и поддержка памяти DDR SDRAM. В силу архитектурных особенностей графического процессора Radeon DDR не отличался высоким филлрейтом на фоне GeForce 2 GTS, который был его главным соперником. Но у R100 есть важное преимущество — функция отсечения невидимых поверхностей (Z-culling) на ранних стадиях конвейера. Благодаря ей Radeon DDR эффективно использует массивную ПСП чипов DDR и способен на равных бороться с конкурентом при рендеринге в 32-битном цвете.

ATi Radeon DDR

В то время, когда появились GeForce 256 и Radeon DDR, NVIDIA и ATi (а затем AMD) еще не успели поделить между собой рынок дискретных видеокарт. Свои последние годы доживала компания 3dfx, а ее лебединой песней стал ускоритель Voodoo5 5500. В основе лучшей видеокарты, которую 3dfx успела выпустить на рынок, лежат два чипа VSA-100, связанные интерфейсом SLI, — разработчики этой архитектуры изначально планировали наращивать быстродействие за счет распайки на одной плате нескольких дискретных GPU (вплоть до четырех штук в составе Voodoo5 6000). Одиночный процессор VSA-100 в своей основе не слишком отличается от чипа Avenger предыдущего поколения (серия Voodoo3). Главное, что сделала 3dfx, — это поддержка рендеринга в 32-битном цвете, которой были лишены все предшествующие устройства этой фирмы. Но когда два VSA-100 с оперативной памятью SDRAM работают в тандеме, в распоряжении видеокарты оказывается такая же ПСП, как у памяти DDR. Кроме того, у VSA-100 есть особенность, надолго опередившая свое время: аппаратный буфер, аккумулирующий результаты рендеринга нескольких кадров (T-Buffer). За счет T-Buffer ускорителю доступны такие эффекты, как высококачественное полноэкранное сглаживание, размытие в движении или даже имитация съемки с открытой диафрагмой за счет размытия заднего фона. А спустя много лет в неофициальных драйверах для Voodoo5 появилась функция временного сглаживания, которая оперирует данными нескольких последовательных кадров.

3dfx Voodoo5 5500

Все перечисленные видеокарты производились в конфигурации с интерфейсом AGP либо PCI. А значит, любая из них найдет место в двухпроцессорной системе на материнской плате Intel SAI2. Увы, тестовые образцы GeForce 256, GeForce 2 GTS, Radeon DDR и Voodoo5 5500, которые есть у нас в наличии, работают на шине AGP, так что для SAI2 придется искать другие варианты — например, классику в виде пары Voodoo2, объединенных мостиком SLI. А раз так, то почему бы не добавить в список участников теста плату Voodoo3 3000 — хотя бы для сравнения с Voodoo5 5500, близким к чипу Avenger по архитектуре GPU. Да и, в конце концов, Voodoo — это всегда интересно, ведь GeForce и Radeon по-прежнему с нами, а устройства 3dfx навсегда ушли в историю.

STB Systems Blackmagic 3D (Voodoo2) в режиме SLI

3dfx Voodoo3 3000

Взвесив все за и против, мы внесли в список участников тестирования еще одно устройство — Matrox Parhelia с интерфейсом PCI. С одной стороны, мы договорились не трогать видеокарты с программируемыми шейдерами, а Parhelia является устройством того же периода и таких же возможностей, как GeForce 3, GeForce 4 и Radeon 8500. С другой стороны, Parhelia-512 образца 2002 года — это один из позднейших высокопроизводительных GPU, которые массово выпускали на платах с разъемом PCI, причем не абы каким, а 64-битным PCI-X. Его тестирование покажет максимум быстродействия, который можно получить на платформе Intel SAI2.

Matrox Parhelia DL256

⇡#Участники тестирования

STB Systems Blackmagic 3D (90/90 МГц, 8 Мбайт SDRAM);
2 × STB Systems Blackmagic 3D (90/90 МГц, 8 Мбайт SDRAM);
3dfx Voodoo3 3000 (166/166 МГц, 16 Мбайт SDRAM);
3dfx Voodoo5 5500 (166/166 МГц, 64 Мбайт SDRAM);
Creative Labs 3D Blaster Annihilator (120/166 МГц, 32 Мбайт SDRAM);
ELSA GLADIAC (200/166 МГц, 32 Мбайт DDR SDRAM);
ATi Radeon DDR (166/166 МГц, 32 Мбайт DDR SDRAM);
Matrox Parhelia DL256 (220/275 МГц, 256 Мбайт DDR SDRAM).

⇡#Методика тестирования

Оборудование

Все ускорители, за исключением Matrox Parhelia DL256, были протестированы на платформе Abit ST6 с процессором Intel Pentium III-S, разогнанным до 1,68 ГГц, и 384 Мбайт оперативной памяти SDRAM на частоте 120 МГц.

Сама Parhelia прошла испытание на системной плате Intel SAI2 с двумя такими же CPU, работающими в штатном режиме (1,43 ГГц), и 2 Гбайт Registered SDRAM на частоте 133 МГц. В отличие от большинства десктопных плат, серверная платформа Intel SAI2 дает выбор между 32-битным и 64-битным разъемом PCI, а это критически важно для мощного ускорителя Matrox.

Тестовые игры

Quake III Arena и Unreal Tournament — вот названия, которые первыми всплывают в памяти, когда заходит речь о видеокартах того времени, а дополнительно мы взяли Quake II в качестве менее требовательного бенчмарка. Другие игры, отличившиеся передовой графикой в период с 1998 по 2000 год, как правило, имели родственные связи с этой троицей: так, Half-Life вышел из переработанного кода оригинального Quake, а первый Unreal и Unreal Tournament сделаны на одном и том же движке.

Измерение средней частоты смены кадров выполнено средствами самой игры: все три проекта позволяют запустить демо с максимальной скоростью воспроизведения (команда timedemo) и сообщают результат в консоли. В Quake II и Quake III Arena для этой цели есть встроенные записи, а для Unreal Tournament мы скачали популярный в то время кровавый забег UTBench. Почти все устройства из списка участников тестирования прошли бенчмарки при разрешении 640 × 480, 800 × 600 и 1024 × 768 — последний режим недоступен только одиночной плате Voodoo2.

Программное обеспечение

Обе тестовых сборки работали под управлением Windows XP Professional (Service Pack 3).
Для видеокарт NVIDIA и ATi были установлены последние версии драйверов, в которых еще поддерживаются GeForce 256 и Radeon DDR (NVIDIA ForceWare 71.89 и ATi Catalyst 6.2 соответственно).
Ускорителям 3dfx понадобились неофициальные драйверы — Amigamerlin 3.1 R11 для Voodoo5 5500 и AmigaSport 3.0 XP для Voodoo3.
Для Voodoo2 мы выбрали пакет FastVoodoo2 4.0 XP Gold Edition и библиотеку MesaFX 6.2.0.2, которая обеспечивает работу OpenGL в Quake II и Quake III Arena.
В тестах Unreal Tournament ускорители 3dfx получили фору в виде «родного» проприетарного интерфейса Glide, в остальных случаях игры запускались под API OpenGL.

⇡#Результаты тестирования

Quake II

В Quake II — самом легком бенчмарке среди трех игр — безоговорочно доминируют видеокарты с памятью DDR: ATi Radeon DDR и GeForce 2 GTS. Поскольку движок id Tech 2 не так активно использует мультитекстурирование по сравнению с более современными играми, которые вышли на рубеже тысячелетий, частота смены кадров в Quake II по большей части упирается именно в пиксельный филлрейт и ПСП (пропускную способность памяти) ускорителя.

А вот у других участников тестирования позиция парадоксальным образом меняется в зависимости от экранного разрешения — особенно среди видеокарт 3dfx. Так, в режиме 640 × 480 Voodoo3 не уступает GeForce 256, а Voodoo5 5500 оказался в полтора раза медленнее. Это наверняка вызвано особенностями библиотеки OpenGL в различных сборках неофициальных драйверов для ускорителей 3dfx. К тому же технология SLI, пусть и чрезвычайно простая в своем первом воплощении, даже во времена Voodoo не отличалась особенной эффективностью при низких разрешениях. Однако тесты в режиме 1024 × 768 расставили все по своим местам. Voodoo5 5500 вырвался на третье место после ATi Radeon, ведь два чипа VSA-100 с отдельными шинами RAM работают в конфигурации, аналогичной памяти DDR.

Отдельного внимания заслуживают результаты Matrox Parhelia. В 32-битном слоте PCI видеокарта, которая, по сути, пришла уже из другой эпохи, уступает по быстродействию единственной Voodoo2 — по крайней мере, при разрешении экрана вплоть до 800 × 600. Неспроста все высокопроизводительные видеокарты того времени уже перешли на стандарт AGP. Благодаря интерфейсу PCI-X с 64-битной шиной быстродействие практически удваивается, но Parhelia все равно не может соперничать на равных даже с Voodoo3 при разрешении ниже 640 × 480 и 800 × 600, хотя в режиме 1024 × 768 уже превосходит GeForce 256.

Quake III Arena

Quake III Arena при максимальных настройках обеспечивает совсем иное качество графики, но если видеокарта не ограничена объемом RAM, то частота смены кадров сопоставима с тем, что мы видели в Quake II. Вот какие таланты тогда работали в id Software. По максимальным результатам чемпионом «Кваки» остается GeForce 2 GTS, но у чипа NV11 есть слабое место — он не умеет отбрасывать невидимые поверхности на ранних этапах растеризации. В результате быстродействие GeForce 2 GTS при 32-битном рендеринге упирается в ПСП в режиме 1024 × 768 — точно так же, как у GeForce 256 в режиме 800 × 600.

У Radeon DDR функция отсечения невидимых полигонов (Z-Culling) присутствует, и если в 16-битном цвете продукт ATi соперничает только с GeForce 256, то в 32-битном уже догоняет GeForce 2 GTS.

Что касается ускорителей 3dfx, то Voodoo2 (как одиночная плата, так и тандем SLI) преждевременно сошел с дистанции из-за того, что текстуры Quake III при максимальной детализации не укладываются в скромные 12 Мбайт оперативной памяти. Voodoo 3, в свою очередь, не поддерживает 32-битную глубину цвета, зато в 16-битном режиме он не слишком отстает от GeForce 256 c 32-битным цветом.

Voodoo5 5500 снова уступил дорогу Voodoo3 в режиме 640 × 480. Но в двух других тестах SLI работает в полную силу, а за счет удвоенной ПСП тандем VSA-100 неплохо справляется с 32-битным цветом. При высоком разрешении (1024 × 768) Voodoo5 не оставляет шансов GeForce 256, а с 16-битной глубиной цвета капитулировал только перед GeForce 2 GTS.

Matrox Parhelia по-прежнему ограничена пропускной способностью 32-битной шины PCI, но благодаря агрессивному мультитекстурированию в Quake III быстродействие может подняться до уровня GeForce 256 при разрешении 1024 × 768 и 32-битной глубине цвета. Перенос платы в 64-битный слот позволяет ускорителю Matrox эффективно соперничать с Radeon DDR и Voodoo5 5500, лишь бы разрешение было достаточно высоким.

Unreal Tournament

UT появился в одно время с Quake III Arena, но его графический движок, который взяли прямиком из оригинального Unreal, является более ресурсоемким. И в то же время игра имеет архаичные черты: например, в меню нельзя активировать трилинейную фильтрацию текстур (хотя можно в конфигурационном файле). Зато в Unreal Tournament есть поддержка программного рендеринга и API Glide, хотя лучшие игры того времени уже целиком перешли на OpenGL или Direct3D. Именно Glide мы выбрали для тестов ускорителей Voodoo в UT, а значит, даже Voodoo5 5500 пришлось ограничиться 16-битным цветом (библиотеки Glide не рассчитаны на 32-битный рендеринг). Зато благодаря тому, что Glide ближе к «железу» по сравнению с универсальными высокоуровневыми интерфейсами программирования, Voodoo5 5500 на равных борется с GeForce 256, GeForce 2 GTS и Radeon DDR (а при разрешении ниже 1024 × 768 даже Voodoo3 как минимум не хуже).

Но выделить фаворита или аутсайдера в этой группе нелегко из-за того, что результаты соперников сконцентрировались в диапазоне от 49 до 55 FPS вне зависимости от разрешения экрана. Кроме того, нет практически никакой разницы между рендерингом в 16-битном и 32-битном цвете. Первая версия Unreal Engine определенно не в состоянии эффективно использовать передовое железо периода 1999–2002 годов.

Существенную разницу видно только в случае ускорителей прошлого поколения, а также Matrox Parhelia на шине PCI. Тандем Voodoo2 при разрешении 800 × 600 (а в 640 × 480 даже без SLI) подступает к Radeon DDR и неизменно превосходит Matrox Parhelia. С другой стороны, быстродействие последней не так зависит от типа разъема (32- или 64-битный), как в обеих сериях Quake.

⇡#Вместо заключения

В обзоре современного железа всегда должны быть некие насущные выводы — анализ цен и ситуации на рынке, рекомендации к покупке и так далее. Но для оборудования 20-летней давности эти вопросы остались в далеком прошлом, так что не будем делать вид, будто противостояние GeForce 2 GTS и Radeon DDR на платформе Intel Pentium III все еще актуально. Бессмысленно рассуждать и о том, как могла бы сложиться история 3D-графики в том случае, если бы 3dfx удержалась от банкротства вскоре после выхода Voodoo5 5500. И все же тема статьи оставляет место для практицизма, без всяких первоапрельских шуток.

Возьмем нашу сборку на основе двух Pentium III 1,43 ГГц с 2 Гбайт оперативной памяти и RAID-массивом из трех жестких дисков, а лучше даже SSD. Если учесть, что масса домашних компьютеров и сейчас работает на двухъядерных CPU с 4-8 Гбайт RAM, нельзя ли вдохнуть новую жизнь в такую систему с помощью современного ПО? Ответ на этот вопрос — и да, и нет. С одной стороны, на Pentium III без малейших проблем устанавливается Windows 7 (а вот дорога к Windows 8 и 10 уже закрыта) и уж тем более Linux. Пользоваться такой системой для работы в офисном пакете и чтения почты можно с не меньшим удобством, чем в 2000 году. У пары Pentium III хватает вычислительной мощности даже для воспроизведения видеофайлов в разрешении вплоть до 720p.

Главное препятствие — это веб. Начнем с того, что браузеры под Windows уже давно не запускаются на процессорах без инструкций SSE2 (в Linux эта проблема отсутствует). Но даже если устранить это ограничение, современные веб-сайты разрослись настолько, что при обновлении страницы оба Pentium III непрерывно загружены на 100 %, а скроллинг идет рывками. Чтение любимых ресурсов в таких условиях требует большого терпения. И забудьте про YouTube: формат компрессии VP9, который использует Google, не позволит насладиться видео без тормозов даже в разрешении 360p. В итоге, если у вас есть мощный компьютер того времени, лучше оставьте его для старых игр или в качестве домашнего файл-сервера. А если вам было интересно прочитать статью о винтажном железе, то к этой теме мы когда-нибудь вернемся.