320 Millionen Transistoren: ATI Radeon X1800 XT im Test

(http://www.zdnet.de/magazin/39137094/320-millionen-transistoren-ati-radeon-x1800-xt-im-test.htm)

von Kai Schmerer, 5. Oktober 2005

Mit einer neuen Architektur will ATI zurück an die Spitze. Im 500-Euro-Segment sollen die Radeon-Chips X1800 XT und XL mit dem Geforce 7800 GTX konkurrieren. Ein erster Test zeigt, ob ATI die Performance-Krone wieder tragen darf.

ATI hat nach langer Entwicklungszeit die Grafikchis X1800, X1600 und X1300 vorgestellt. Sie bringen eine neue Chip-Architektur. Außerdem handelt es sich um die ersten ATI-Chips, die der Halbleiter-Hersteller TSMC im 90-Nanometer-Prozess fertigt.

ATI erwartet Grafikkarten mit den Radeon-Chips X1800 XL, X1300 und X1300 Pro ab sofort im Handel. Anfang November soll dann das Top-Modell X1800 XT verfügbar sein. Und Ende November komplettieren dann die Modelle X1600 XT und X1600 Pro das Leistungsangebot von ATI.

Sämtliche neuen Grafikchips unterstützen mit Shader Model 3.0 einen Standard, der etwa zur Darstellung besonders intensiver Lichtberechnungen (High Dynamic Range) benötigt wird. Diesbezüglich ziehen die ATI-Chips mit den Konkurrenz-Produkten von Nvidia gleich. Mit einem neuen Kantenglättungsverfahren (adaptives Antialiasing) und erweiteretem anisotropischem Filtering sollen die neuen Chips die beste Darstellung im 3D-Bereich bieten.

Darüber hinaus beinhalten die neuen Grafikprozessoren noch die Avivo-Technik, die für eine sehr gute Darstellungsqualität bei der Video-Wiedergabe sorgen soll. Laut Angaben von ATI sind hochauflösende Fernsehgeräte zu 60 bis 80 Prozent mit dem ATI-Videochip Xileon ausgestattet, der über die gleichen Eigenschaften verfügt, die der Hersteller nun in seinen Grafikchips unter der Bezeichnung Avivo eingefügt hat.

ATI Crossfire
Den Radeon X1800 wird es in zwei Versionen geben. Karten auf Basis des Spitzenmodell XT sind als Dual-Slot-Variante ausgelegt, während Boards mit X1800 XL im Single-Slot-Format vorliegen.
Insgesamt stellt ATI sieben Modelle vor, die auf der 90-Nanometer-Technik basieren. Die High-End-Chips verfügen mit 320 Millionen Transistoren über genau doppelt so viele elektronischen Schalter wie die bisherige Technik auf Basis der X850-Chips. Der X1600 bietet mit 157 Millionen Transistoren genauso viel wie die ältere Architektur. Last but not least kommt auch das Einsteiger-Modell X1300 auf 105 Millionen "Hirnwindungen". Damit verfügt der Chip über fast die gleiche Anzahl von Transistoren wie seinerzeit das High-End-Modell Radeon 9700 Pro.

ATI Crossfire
Skalierbares Design: Die drei neuen Chips basieren auf der gleichen Technik. Bei den High-End-Modellen aus der X1800er-Reihe kommen 16 Pixelshader in vier Blöcken zum Einsatz. Beim 1600er sind lediglich drei Blöcke vorhanden (12 Shader), und beim Einstiegsmodell X1300 bleibt nur noch ein Block übrig (vier Shader).

Im High-End-Modell X1800 XT kommen 16 Pixelshader zum Einsatz, die in vier mal vier Blöcken organisiert sind. Bis auf den niedrigeren Takt unterscheidet sich der X1800 XL nicht vom großen Bruder. In beiden Chips sind acht Vertex-Shader aktiv. Beim Midrange-Modell X1600 sind hingegen nur zwölf Pixelshader und fünf Vertex-Shader vorhanden. Und das Einsteigermodell X1300 muss sich mit vier Pixel- und zwei Vertex-Shader begnügen.

Durch diese skalierbare Architektur ist ein differenzierter Produktionsprozess möglich. ATI lässt beim taiwanesischen Halbleiterhersteller tatsächlich drei verschiedene Chips fertigen. In der Vergangenheit wurde häufig einfach nur ein Chip hergestellt. Für die verschiedenen Marktsegmente wurde bei diesem Chip per Lasercut einzelne Funktionseinheiten abgeschaltet. Dadurch wird allerdings die Produktion ineffizient: Im Falle der neuen ATI-Chip würde diese Methode bedeuten, dass zur Herstellung eines X1300 der X1800 XT mit 320 Millionen Transistoren auf gut ein Drittel beschnitten würde. Somit gingen zwei Drittel Chipfläche verloren. Der jetzt eingeschlagene Produktionsweg dürfte daher für ATI auch von großer wirtschaftlicher Bedeutung sein.

Neue ATI-Grafikprozessoren
Radeon-Chips X1800 XT X1800 XL X1600 XT X1600 Pro X1300 PRO X1300 X1300 Hyper-
memory
Transistoren 320 Millionen 320 Millionen 157 Millionen 157 Millionen 105 Millionen 105 Millionen 105 Millionen
Fertigungs-
technik
90 Nm 90 Nm 90 Nm 90 Nm 90 Nm 90 Nm 90 Nm
GPU-Takt 625 MHz 500 MHz 590 MHz 500 MHz 600 MHz 450 MHz 450 MHz
Speichertakt 1,5 GHz 1 GHz 1,38 GHz 780 MHz 800 MHz 500 MHz 1 GHz
Speichergröße (MByte) 256/512 MByte 256 MByte 128/256 MByte 128/256 MByte 256 MByte 128/256 MByte 32/128 MByte Hyper-
memory
Shader Model 3.0 ja ja ja ja ja ja ja
Pixel Shader 16 16 12 12 4 4 4
Vertex Shader 8 8 5 5 2 2 2
Texture-Units 16 16 4 4 4 4 4
Render Back-Ends 16 16 4 4 4 4 4
Z Compare Units 16 16 8 8 4 4 4
Max. Threads 512 512 128 128 128 128 128
Avivo ja ja ja ja ja ja ja
Preis 499/549 Euro 449 Euro 199/249 Euro 149/199 Euro 149 Euro 99/129 Euro 79 Euro

Für den folgenden Benchmarktest verwendet ZDNet folgende Komponenten:

Testsysteme
Mainboard A8N SLI Deluxe
CPU Athlon FX-57
Speicher 2 x 512 MByte DDR400
Treiber ATI/Nvidia Catalyst 5.9 / Forceware 81.82
Betriebssystem Windows XP Professional SP2
Beim 3D Mark-Test kann der Radeon X1800 XT eine neue Bestmarke erzielen. Höhere Werte liefern lediglich Dual-Grafikkarten-Konfigurationen wie SLI von Nvidia und Crossfire von ATI. Während der Leistungsunterschied zum Geforce 7800 GTX im Normalmodus ohne Filteraktivierung maximal bei 17 Prozent liegt, kann der X1800 XT bei eingeschalteter Kantenglättung (4xAA) und anisotroper Filter (16xAA) seinem High-End-Pendant um bis zu 21 Prozent davonziehen.

Der X1800 XL erreicht in etwa 90 Prozent der Leistungsfähigkeit des Geforce 7800 GTX und dürfte damit in etwa auf dem Niveau des Geforce 7800 GT liegen. Letzterer lag für diesen Vergleich leider nicht vor.

Benchmark-Grafik

Benchmark-Grafik
Auch beim Aquamark-Test erzielt ATIs Flaggschiff neue Bestwerte. Allerdings ist der Abstand zum Geforce 7800 GTX mit fünf bis zehn Prozent längst nicht so groß wie beim 3D Mark. Der X1800 XL erzielt wie beim 3D Mark in etwa 90 Prozent der Leistung des Geforce 7800 GTX.

Benchmark-Grafik
Doom 3 läuft trotz der neuen ATI-Chips immer noch auf Nvidia-Hardware am schnellsten. Das Spiel basiert auf der Profi-3D-Schnittstelle OpenGL, die Nvidia besonders gut unterstützt. Auch die professionellen OpenGL-Grafikchips der Quadro-Serie sind ihren ATI-Pendants klar überlegen.

Anders sieht es bei Farcry aus: Hier ist der Radeon X1800 XT klar das Maß aller Dinge. Je nach Demo liegt der Vorsprung des neuen ATI-Chips gegenüber dem Geforce 7800 GTX zwischen 28 und 54 Prozent. Selbst der X1800 XL ist bei den Farcry-Tests meist schneller als der Geforce.

Benchmark-Grafik

Benchmark-Grafik

Benchmark-Grafik

Benchmark-Grafik

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Bei den Rennspielen F1 Challenge 99/02 mit aktuellem Saison-Update von Ralph Hummerich und Colin McRae Rally ist der X1800 XT klar der schnellste Chip.

Bei diesen Spielen ist zudem das Kantenglättungsverfahren von besonderer Bedeutung. Langgezogene Farbahnmarkierungen und Leitplanken sowie Zuschauertribünen sind dank des bei ATI-Chips zum Einsatz kommenden Antialiasing immer noch sehr gut zu erkennen. Anders bei Nvidia: Der GEforce 7800 GTX rendert die Objekte längst nicht so gut wie seine Radeon-Pendants. Zudem ist in den Standard-Settings das Gamma-korrigierte Antialiasing-Verfahren ausgeschaltet, während es bei den ATI-Chips aktiv ist. Letzteres ist der Grund dafür, dass der Geforce 7800 GTX beim neuen Spiel Cross Racing Championship schneller als der neue ATI-Chip X1800 XT ist. Wird Gamma-korrigiertes Antialiasing (GK-AA) beim Geforce eingeschaltet, sinkt die Performance stark, wie eine Vergleichsmessung mit dem Spiel Radpsort Manager Pro 2005 zeigt.

Benchmark-Grafik

Benchmark-Grafik

Benchmark-Grafik

Benchmark-Grafik

Benchmark-Grafik

Benchmark-Grafik

In Sachen Bildqualität unterscheiden sich die Chips von ATI und Nvidia. Vor allem beim Antialiasing gibt es teilweise große Unterschiede. Bestes Beispiel liefert die Renn-Simulation F1 Challenge 99/02 von Electronic Arts.

anisotropisches Filtering und Kantenglättung Geforce (4xAA, 16xAF, Standard): Kurvenlinie zerstückelt, Curbs mit Treppeneffekten
anisotropisches Filtering und Kantenglättung ATI Radeon (4xAA, 16xAF, Standard): Kurvenlinie durchgezogen
Obwohl Nvidia das Kantenglättungsverfahren bei der Geforce-Serie verbessert hat, erreicht die Darstellung längst nicht die Qualität, die ATI-Chips bieten. Deutlich sichtbar ist dies an den Fahrbahnbegrenzung in der Kurve (Screenshot: EA F1 Challenge 99-02). Mit dem ATI-Chip erscheint diese Linie (unteres Bild) nahezu durchgezogen, während mit dem Geforce-Chip (oberes Bild) deutliche Unterbrechungen der Farbahnbegrenzung erkennbar sind. Beide Chips rendern den Zaun im Hintergrund alllerdings nicht so gut. Die Darstellung wird erst besser, wenn das adaptive (ATI) oder transparente Antialiasing (Nvidia) aktiviert wird (siehe folgende Sreenshots). (ATI-Screenshot vergrößern[1], Geforce-Screenshot vergrößern)[2]

Anisotropisches Filtering und mit transparenter Kantenglättung Geforce (4xAA,16xAF): Zaun deutlich besser

ATI X18000 mit 4x adaptivem Antialiasing und 16xAF mit High Quality
Ein weiteres Beispiel für die bessere Bildqualität bei ATI mit adaptivem Antialiasing (unteres Bild) gegenüber den Geforce-Chip bei transparentem Antialiasing: Der Zaun wird deutlich schärfer gerendert (ATI-Screenshot vergrößern[3], Geforce-Screenshot vergrößern)[4]

Die neuen Grafikchips aus der X1000-Reihe könnten für ATI die Rückkehr in die Erfolgsspur bedeuten, die man einst mit dem Radeon 9700 Pro eingeschlagen hatte. In der Zwischenzeit war Konkurrent Nvidia in Sachen Performance an den Kanadiern zwar vorbeigezogen, mit den jetzt vorgestellten Chips kann ATI bis auf wenige Ausnahmen wieder überholen.

In Sachen Qualität hatte man sowieso immer die Nase vorn: Seit Jahren bietet ATI das bessere Kantenglättungsverfahren. Auch wenn Nvidia in letzter Zeit bemüht war dies zu ändern und das transparente Antialiasing eingeführt hat, zieht ATI nun nach und legt noch einen drauf. Durch ein erweitertes anisotropisches Filtering und das neue adaptive Antialiasing erzielen die ATI-Chips der neuen Baureihe eine nie da gewesene Bildqualität. Dies macht sich vor allem bei Rennspielen bezahlt: Besonders weit entfernte Tribünen werden nun ohne hässliche Treppenstufen-Effekte gerendert. Das Textur-Flimmern hat durch den verbesserten anisotropen Filter ebenfalls nachgelassen. Gegenüber dem Geforce 7800 GTX können die neuen ATI-Chips auch bei der High-Dynamic-Range-Technik (HDR) punkten. Dieses Verfahren ermöglicht intensive Bildberechnungen und sorgt damit für eine verbesserte Darstellung. ATI kann HDR auch in Verbindung mit Antialiasing (AA) verwenden, während man bei Nvidia auf die Kantenglättung verzichten muss.

ATI Crossfire
Realistische Regen-Effekte gehören zur Stärke der neuen Chip-Generation von ATI.

Mit Avivo integriert ATI zudem eine Technik, die längst in vielen Großformat-TVs und Settop-Boxen enthalten ist. Somit ist die Wiedergabe von H.264-Videos, die auf HD- und Blue-Ray-Discs zum Einsatz kommen werden, in einer sehr guten Qualität garantiert. Lezteres beherrschen auch die Entry-Level und Midrange-Chips X1300 und X1600, die in einem späteren Artikel untersucht werden.

Kritisch bleibt anzumerken, dass die Geräuschentwicklung der getesteten Prototypen allerdings noch recht hoch ist. Hier sollten die Board-Partner von ATI schnell nachbessern.

Bildergalerie

Bilder-Galerie: ATI Radeon X1800 XT, R520[5]

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