Il settore informatico delle schede video è stato caratterizzato, negli ultimi mesi, da uno sviluppo particolarmente intenso che ha avuto momentaneamente il suo culmine con l'annuncio della scheda video ATi Radeon 9700PRO, basata sul processore R300 di ATi, il primo e, per ora, l'unico ad offrire ufficiale supporto alle DirectX 9.0 di Microsoft che saranno probabilmente rilasciate nel prossimo mese di Novembre.

Unitamente alla scheda Radeon 9700PRO, ATi ha immesso sul mercato la Radeon 9000PRO, basata su chip RV250, senza il supporto DirectX 9, una scheda di fascia media e dal costo decisamente più abbordabile per la maggior parte degli utenti.

Di norma, quando si parla di schede video 3D, si è soliti pensare quasi esclusivamente a sistemi desktop. Non bisogna dimenticare, però, che in questi ultimi anni la politica di ATi e di nVidia ha previsto, parallelamente al lancio di nuove soluzioni desktop, il lancio di GPU ottimizzate per sistemi portatili basate sulle caratteristiche delle "controparti" desktop. Tuttavia le prestazioni delle GPU mobile, almeno per quanto riguarda le scorse generazioni, non sono mai state confrontabili in modo coerente con quelle fornite dalle medesime soluzioni desktop.

Lo scenario sta, comunque, cambiando: ATi, seguendo la politica intrapresa negli ultimi anni, ha lanciato la GPU M9, la nuova soluzione 3D per sistemi notebook basata sul chip RV250. Le caratteristiche tecniche di questa nuova GPU mobile, che andremo ad analizzare meglio nel corso dell'articolo, sono pressochè identiche a quelle della GPU desktop e per questo motivo il chip M9 può, potenzialmente, offrire delle perofrmance paragonabili a quelle delle schede Radeon 9000.

Veniamo ora alle caratteristiche tecniche della nuova soluzione mobile M9 proposta da ATi. Come già accennato nell'introduzione, la GPU deriva direttamente dal core RV250, utilizzato per la costruzione delle schede video Radeon9000 e Radeon9000PRO; la versione mobile implementa, inoltre, la circuiteria necessaria per le funzionalità di risparmio energetico.

Le specifiche e l'architettura, come vediamo anche dal diagramma soprastante, sono le medesime della versione Radeon 9000, ad iniziare dalla frequenza di core che è di 250MHz e dalla frequenza di memoria DDR che è di 400MHZ. Sono state conservate quattro pixel pipeline, con una TMU ciascuna.

La dotazione di memoria può essere di 64MB in versione DDR. L'aspetto interessante sta nel singolare design del package del chip, che permette di integrare direttamente la memoria on-chip, come vediamo anche dalla foto sopra.

Anche nel chip Mobility Radeon9000 è implementata la funzionalità FullStream, innovativa tecnologia che consente, se applicata, di ridurre i fastidiosi effetti di sgranamento dei filmati e dei video che vengono scaricati dalla rete. Una tecnologia di questo tipo è quindi in grado di fornire una qualità superiore dei filmati compressi che, se fossero visualizzati normalmente risulterebbero "spixellati". La tecnologia FullStream, comunque, non è applicabile "a priori". Per il corretto funzionamento è infatti necessario che i codec utilizzati per la compressione del video siano correttamente riconosciuti dai driver. ATi sta al momento stringendo accordi con i principlai produttori di video engine per poter trovare largo supporto per questa interessante funzionalità. Le immagini sopra rappresentano un frame di un video al quale non è stato applicato Fullstream (Foto a) e il medesimo frame con Fullstream attivo (Foto b)

Ratiometric Expansion - ATi Zoom

I display LCD offrono la migliore qualità d'immagine utilizzandoli alla risoluzione nativa. Nel caso in cui si imposti una risoluzione inferiore alla risoluzione nativa, si incontra un fastidioso effetto di sgranamento dell'immagine. Per ovviare a questo inconveniente ATi ha introdotto un nuovo algoritmo di scaling, chiamato Ratiometric Expansion, che permette di ottenere una visualizzazione nitida anche a risoluzioni inferiori a quella nativa.

La vera innovazione è rappresentata dall'impiego di questo algoritmo per una funzione denominata "ATi Zoom" che permette, in estrema sintesi, di cambiare istantaneamente la risoluzione del display mediante la pressione di un tasto o di una combinazione di tasti, senza la necessità di dover entrare nel pannello delle proprietà schermo.

PowerPlay

Con il nuovo chip video Mobility Radeon 9000, ATi ha introdotto una nuova tecnica di risparmio energetico, basata sulla combinazione di caratteristiche hardware e software.

Il diagramma riportato qua sopra rappresenta, in modo schematico, l'architettura costruttiva del chip M9. Grazie a questa particolare organizzazione, ogni settore presiede ad un determinato tipo di funzione e, proprio in virtù di questa caratteristica, ATi ha potuto implementare la funzionalità denominata "Clock Gating".

All'atto pratico, grazie a questa tecnica, è possibile disattivare (e quindi non fornire corrente) quei settori del chip che al momento non stanno svolgendo alcuna attività. Ad esempio, durante la visione di un DVD, sarà messo in funzione quel settore del chip che presiede al decoding MPEG ma sarà disattivato il settore che presiede al funzionamento dell'engine 3D, poichè in quel momento il suo funzionamento andrebbe a consumare, inutilmente, risorse energetiche.

Dal punto di vista hardware, un'altra interessante funzione è quella denominata "Power on Demand" che permette di variare la frequenza operativa della GPU a seconda della necessità di potenza di calcolo richiesta dal sistema. In situazioni di "idle" o di carico di lavoro particolarmente basso, il sistema di risparmio energetico è in grado di fornire 1,25 volt lasciando operare la GPU alla frequenza di 80MHz. In questo modo è garantita la potenza minima necessaria per poter utilizzare il display alla risoluzione di 1600 x 1200 con profondità di colore di 32bit.

ATi ha previsto un'ulteriore implementazione hardware, che concerne direttamente l'operato del display LCD. Attualmente, in un sistema notebook, un dispositivo tra quelli con il maggior consumo energetico è proprio il display. ATi è riuscita ad introdurre un particolare sistema che, operando in modo dipendente dalle condizioni di carica della batteria, riduce in modo autonomo la frequenza di refresh del display.

Per quanto riguarda le implementazioni software, i sistemi di risparmio energetico danno modo, di norma, di definire il voltaggio o la frequenza di funzionamento del processore solamente in dipendenza al tipo di alimentazione, se da rete o da batteria. ATi introduce invece un sistema più accurato, che permette di determinare la frequenza di funzionamento della GPU a seconda di un determinato intervallo di carica della batteria. Ad esempio è possibile disporre che la GPU lavori a pieno regime quando la batteria si trova in uno stato di carica tra il 100% e il 50% e che al di sotto di questa soglia, la frequenza di lavoro venga ridotta. L'aspetto interessante e utile è rappresentato dal fatto che le soglie di intervento non sono predeterminate ma sono definibili a descrizione dell'utente.

Un'altra interessante caratteristica del nuovo sistema Powerplay è l'automatica riduzione della profondità di colore. Rispetto ad una profondità di 32bit, una GPU ha bisogno di meno energia per operare a 16bit, poichè le informazioni elaborate sono minori. Anche in questo caso, la riduzione della profondità di colore è dipendente dallo stato della batteria.

Il notebook utilizzato per testare le prestazioni velocistiche del chip video ATI Mobility Radeon 9000 è un modello Medion basato su processore Intel Pentium 4 2,266 Ghz, soluzione in versione desktop con frequenza di bus Quad Pumped di 533 Mhz. La scheda madre è basata su chipset SiS645DX, mentre la dotazione di memoria è pari a 256 Mbytes, di tipo DDR PC2100.

Essendo basato su componentistica per PC desktop, questo notebook non integra specifiche funzionalità per il risparmio energetico: per questo motivo non è stato possibile analizzare le funzionalità PowerPlay viste in precedenza e integrate da ATI nel proprio chip Mobility Radeon 9000.

Il chip montato nel notebook Medion ha dotazione di memoria video di 64 Mbytes, con frequenze di clock di 250 Mhz per il chip e 200 Mhz (400 Mhz effettivi) per la memoria DDR.

Particolare dell'utility powerstrip con le frequenze di clock del chip video

Per poter analizzare al meglio le prestazioni velocistiche del reference system con chip video ATi Mobility Radeon 9000 si è scelto di misurare le performances in confronto con una piattaforma desktop per gaming, basata su processore Intel Pentium 4 2,533 Ghz e schede video ATi Radeon 9000PRO e nVidia GeForce 4 Ti 4200, entrambe con dotazione di memoria video di 64 Mbytes. Le due piattaforme desktop hanno ovviamente fatto registrare prestazioni velocistiche superiori a quelle del sistema mobile, come era del resto lecito attendersi. Il confronto con questi sistemi desktop mira proprio a mostrare il gap tra una soluzione mobile ed una desktop per un impiego videoludico, così da capire quali siano le effettive condizioni di utilizzo di un sistema notebook di questo tipo con i più recenti titoli 3D.

La configurazione di prova è riportata nella tabella seguente:

Il notebook fornitoci per i test permette di utilizzare come risoluzione massima quella di 1024x768 con profondità colore di 32bit; questa scelta limita in parte l'analisi ma in ogni caso è da considerare che difficilmente un sistema mobile con questa potenza di calcolo verrà utilizzato con una risoluzione maggiore, in quanto si otterrebbero frames troppo ridotti per poter garantire una elevata giocabilità.

Sono stati omessi i test a risoluzioni inferiori in quanto non vengono più utilizzate dalla maggioranza dei videogiocatori dotati di sistemi recenti.
Si è scelto di non eseguire test alla profondità colore di 16bit in quanto non più utilizzata dalla maggioranza dei videogiocatori, anche grazie all'elevata potenza delle schede video più recenti.

Una delle domande più ricorrenti poste dai lettori è quella di sapere come una determinata scheda video andrà sul proprio sistema, basato su una specifica cpu. E' letteralmente impossibile poter testare una nuova scheda video su tutte le cpu in commercio, in primo luogo perché sarebbe un lavoro enorme da completare, in secondo luogo perché per la maggiore risulterebbe alquanto inutile. Spieghiamone in breve il perché:

• le prestazioni velocistiche di un sistema, nella riproduzione delle scene 3D di un videogioco, sono funzione della risoluzione e della profondità colore utilizzata. Questo, ovviamente, a parità di scena 3D riprodotta;
• la potenza di calcolo del processore, in termini estremamente semplici, viene utilizzata sia per gestire la logica di gioco, sia per calcolare le coordinate geometriche degli oggetti 3D da riprodurre. Al variare della risoluzione il numero di vertici di un oggetto 3D non cambia di numero, quindi la mole di calcoli che compete al processore non varia; medesimo discorso vale aumentando la risoluzione video;
• detto questo, il processore è tipicamente collo di bottiglia alle prestazioni alle risoluzioni video più ridotte, soprattutto con i più recenti acceleratori video 3D in commercio;
• al crescere della risoluzione, nonché passando dalla profondità colore di 16bit a quella di 32bit, il collo di bottiglia alle prestazioni diviene la capacità della scheda video di elaborare le coordinate geometriche degli oggetti 3D, calcolati dal processore. I compiti della scheda video, in termini notevolmente semplificati, sono quelli di applicare le varie textures presenti nonché tutti gli effetti previsti (luci, bump mapping, vari filtri e via discorrendo). Variando la risoluzione cambia il carico di lavoro al quale è sottoposta la scheda video; se consideriamo una scena 3D come composta da numerosi pixel, ciascuno dei quali deve essere elaborato dalla scheda video applicandovi gli effetti richiesti, risulta intuitivo capire come al crescere della risoluzione aumenti grandemente il numero dei pixel, quindi il carico di lavoro della scheda video;
• quando una scena 3D è limitata dalla potenza di calcolo del processore utilizzato, si parla di frames cpu limited; viceversa, quando è la scheda video ad essere collo di bottiglia alle prestazioni velocistiche si avranno frames fill rate limited;
• al momento attuale è più facile che in una scheda video il reale collo di bottiglia sia rappresentato dalla bandwidth della memoria video, piuttosto che dal fill rate puro del chip video; ciò nonostante, per consuetudine, se il limite è dato dalla scheda video questo fenomeno viene indicato con il termine fill rate limited;
• si parla di "scalabilità" di una scheda video quando ne si vuole valutare la variazione di prestazioni al crescere, o al diminuire, della potenza di calcolo della cpu utilizzata; in genere le schede video, fatta eccezione per particolari giochi, hanno variazioni molto ridotte dei frames al secondo quando si utilizzano risoluzioni video elevate, tipicamente fill rate limited; viceversa, a risoluzioni cpu limited l'impiego di un processore più potente permette di avere un netto impatto sui frames.

Il demo tecnologico Codecreatures è, probabilmente, quanto di più difficile possa gestire un chip come il Mobility Radeon 9000 e i frames ottenuti dimostrano questo: si tratta di una condizione limite, nella quale emerge la differenza in termini di clock sia di chip che di memoria video con la scheda Radeon 9000 PRO per sistemi desktop.

Comanche è un titolo fortemente dipendente dalla potenza di calcolo del processore e dall'efficacia del sottosistema memoria; le prestazioni del chip Mobility Radoen 9000 risentono, pertanto, più della potenzialità della piattaforma hardware che delle features proprie del chip. In ogni caso il risultato ottenuto, pari a 32,5 frames al secondo, è molto valido.

Le prestazioni del chip Mobility Radeon 9000 si sono dimostrate essere di ottimo livello in considerazione della sua particolare destinazione d'uso, quella con sistemi notebook. Ovviamente il divario rispetto a soluzioni per sistemi desktop quali ATI Radeon 9000PRO e nVidia GeForce 4 Ti 4200 è marcato, soprattutto con la seconda e in particolar modo abilitando Full Screen Anti Aliasing, ma i risultati ottenuti si rivelano essere sempre tali da garantire, alla risoluzione di 1024x768 @ 32bit, un'ottima giocabilità.

Il quadro visto poco sopra non varia passando al gioco Unreal Tournament 2003: con le due mappe asbestos e antalus il chip Mobility Radeon 9000 riesce a far segnare ottime prestazioni complessive, tali da garantire buona giocabilità con un notebook. Anche in questo caso le prestazioni ottenibili con una scheda per sistemi desktop sono superiori ma questo risultato era pienamente atteso.

Il giudizio maturato in merito al chip Radeon Mobility 9000 è senza dubbio positivo, sia dal punto di vista strettamente prestazionale, sia per ciò che concerne l'aspetto "pratico", con le nuove ed interessanti funzionalità offerte, in modo particolare ci riferiamo alla funzione "ATi Zoom" grazie all'impiego dell'algoritmo "Ratiometric Expansion".

Come dimostrato ampiamente dai test condotti nel nostro laboratorio, un notebook equipaggiato con un sottosistema video governato dal chip M9, riesce a conseguire performance pressochè allineate con quelle di un sistema desktop di pari potenza. I risultati dei benchmark hanno fatto registrare un leggero gap a favore della configurazione desktop, dovuta alla frequenza di lavoro del core e della memoria leggermente superiori. Decisamente più marcato il divario con la scheda video nVidia GeForce4 Ti4200 condizione, tuttavia, verificatasi anche con il confronto con la scheda video ATi Radeon 9000 PRO.

Per un giudizio obiettivo, tuttavia, risulta abbastanza fuori luogo prendere i risultati come "valore assoluto": considerando quanto fatto registrare dal chip M9 nel particolare contesto in cui si trova, un sistema notebook, ne esce un quadro decisamente interessante, con il chip mobile di ATi vincitore sotto molti punti di vista.

L'intento di questo articolo, oltre a mostrare le performance della nuova soluzione mobile di ATi, è dimostrare che attualmente è possibile ottenere prestazioni videoludiche di alto livello anche su sistemi notebook, da sempre piuttosto limitativi per un impiego di questo tipo: si può intuire come possa diventare particolarmente interessante l'impiego di un notebook con queste caratteristiche per eventi quali i "Lan Parties" che recentemente stanno sempre di più prendendo piede.

Produttore: ATi