Creative Labs 3D Blaster VooDoo 2 8 Mbyte in configurazione SLI

Una delle caratteristiche peculiari dell'acceleratore 3D VooDoo 2 di 3dfx Interactive è la possibilità di collegare due schede identiche, sia per produttore che per quantitativo di memoria, in modalità SLI: in pratica si permette alle due schede di lavorare in modo parallelo all'elaborazione dell'immagine 3D, così da aumentare le prestazioni e, pertanto, il numero di frames rate visualizzati a parità dell'hardware a disposizione; oltre a questo, la configurazione SLI permette di utilizzare la risoluzione di 1024x768 con Z-buffer abilitato, risoluzione che non può essere raggiunta dalle versioni 8 e 12 Mbyte delle schede basate su VooDoo 2 in quanto dotate di solo 4 Mbyte per il frame buffer.
Facciamo una breve analisi del funzionamento dell'acceleratore VooDoo 2. Sono installati su queste schede 3 processori:

una unità Pixelfx 2, che ha il compito di effettuare il rendering dei triangoli;
due unità Texelfx 2, per la gestione del texture mapping.

Mentre la cpu provvede ad eseguire il setup dei triangoli, cioè calcola la struttura geometrica 3D base della scena (operazione che richiede un gran numero di operazioni in virgola mobile, mettendo pertanto sotto stress l'FPU del processore), l'acceleratore 3D esegue le operazioni di rendering sulla base dei dati forniti dalla cpu; se l'acceleratore 3D ha una così elevata potenza di calcolo che deve attendere che la cpu termini il setup dei triangoli prima di poter passare al rendering di una scena (detto con parole molto semplici, la scheda video è "più veloce" della cpu nell'eseguire i calcoli di una scena che a lei spettano), l'overclock della scheda video non porta ad aumenti delle prestazioni perché quest'ultima dovrà attendere ancora più cicli di clock che la cpu le mandi i dati appena elaborati; viceversa, un aumento della potenza di calcolo della cpu permette alla scheda video di avere con maggiore rapidità i dati a lei necessari per completare la vistalizzazione della scena 3D.

 
Per il Pixelfx 2 sono riservati, sia nella versione 8 Mbyte che in quella da 12 Mbyte, 4 Mbyte di memoria, mentre per ognuno dei due Texelfx 2 vi sono rispettivamente 4 Mbyte e 2 Mbyte. La memoria è di tipo SDRAM a 25ns di tempo di accesso, operante alla frequenza di 100 Mhz, mentre il clock dei tre processori è, di default, pari a 90 Mhz (nella pagina dell'overclock del VooDoo 2 è spiegato come intervenire per poter aumentare la frequenza di clock, sia agendo sul registro di configurazione di Windows 95 che per mezzo di pratiche utility). Quando sono installate due schede identiche è possibile collegarle per mezzo di un connettore simile a quello dei canali EIDE (attenzione, non è lo stesso connettore e bisogna utilizzare il cavetto fornito in dotazione con la scheda) così da abilitare la modalità SLI (Scan Linear Interleaving), con la quale unp dei due Pixelfx 2 si occuperà della generazione delle righe pari dell'immagine e l'altro di quelle dispari.
I test che sono stati effettuati mirano a mostrare l'incremento di prestazioni ottenibile utilizzando due schede VooDoo 2 in modalità SLI contro l'impiego di una sola; sono state utilizzate tre configurazioni hardware di riferimento, basate rispettivamente sulle cpu Intel Pentium II 333, Intel Pentium MMX 233 e AMD K6 233; con la prima si è proceduto anche ad un overclock, portando la frequenza a 415 Mhz (83x5).
 

 
La prova è stata effettuata con i seguenti criteri:
- l'hard disk è stato formattato e su di esso è stato installato Windows 95; sono stati caricati solo i driver della scheda video e non è stato installato nessu driver per abilitare il Bus Master ;
- ogni benchmark è stato eseguito per almeno 3 volte, prendendo come valore riferimento quello medio; se i risultati ottenuti sono parsi inattendibili o eccessivamente diversi tra di loro ho provveduto a rieffettuare i benchmark fino ad un massimo di 5 volte;
- se il sistema si è comportato in maniera erratica ad una particolare frequenza anche dopo aver ripetuto più volte i benchmark, aver riformattato l'hard disk e reinstallato Windows 95 , si è preferito non dare valutazione a motivo dell'instabilità operativa;
- il pannello di controllo dei settaggi avanzati della scheda è stato impostato in questo modo:

 
 
Ho diviso l'analisi in base al tipo di gioco utilizzato per i test; non sono stati effettuati test con i chip VooDoo 2 cloccati alla frequenza di 100 Mhz con le cpu Pentium 233 MMX e K6 233 in quanto si è visto che è inutile aumentare la potenza di elaborazione della scheda video quando il collo di bottiglia è rappresentato dalla cpu; l'aumento di frequenza, infatti, non avrebbe permesso di aumentare in alcun modo i frames rate.

 
Quake è un gioco abbastanza dipendente dalla cpu, in modo particolare dalle performance dell'unità di calcolo in virgola mobile, anche se in misura minore di Quake 2; l'utilizzo con il Pentium II 333 di due schede in SLI porta ad un limitato incremento delle prestazioni a 640x480, mentre a 800x600 l'aumento di prestazioni rispetto alla configurazione con una sola scheda è di almeno il 30%, percentuale che tende ad aumentare al crescere della potenza di calcolo della cpu. L'overclock dei chip VooDoo 2 porta ad un ulteriore incremento delle prestazioni ma soprattutto nella configurazione ad una scheda; in modalità SLI il collo di bottiglia è la cpu, anche a 415 Mhz di clock, e la maggiore potenza di calcolo del sottosistema video messa a disposizione dall'overclock non può essere sfruttata appieno perchè le schede video devono aspettare che la cpu termini il setup dei triangoli. Con le cpu meno potenti il fenomeno del collo di bottiglia si manifesta con ancor maggiore evidenza: al variare della risoluzione i frames rate visualizzati non variano.
 

 
I risultati con Quake 2 rispecchiano quanto visto con Quake; la cpu mostra con più evidenza i propri limiti, tant'è che all'aumentare della risoluzione i frames rate diminuiscono di molto poco. A 800x600, utilizzando due schede in modalità SLI, le performance sono pressoché identiche a quanto ottenuto a 640x480. Con Pentium MMX e K6 si assiste nuovamente al fenomeno dello stesso numero di frames rate al variare della risoluzione impiegata.
 

 
Turok e Forsaken sono due giochi in Direct 3D che non necessitano di cpu particolarmente potenti per generare un discreto numero di frames al secondo; all'aumentare della potenza di calcolo della cpu i frames rate crescono in maniera abbastanza lineare, ma l'impiego di due schede in modalità SLI non porta ad evidenti aumenti delle prestazioni (con Turok, addirittura, i frames rate non variano)
 

 
I 3D Winbench 98 della Ziff-Davis mostrano come l'impiego di due schede in modalità SLI porti ad un aumento delle prestazioni ma che, ancora una volta, il vero collo di bottiglia sia rappresentato dalla potenza di calcolo della cpu; l'overclock dei chip VooDoo 2, infatti, non porta ad alcun tipo di aumento delle prestazioni.
Le conclusioni che possono essere tratte dopop questa analisi sono abbastanza semplici:

• -la modalità SLI permette di utilizzare la risoluzione di 1024x768 con Z-buffer abilitato, superando uno dei principali limiti degli acceleratori VooDoo 2;
• -le prestazioni in configurazione SLI aumentano a tutte le risoluzioni, anche se in tale modalità emerge con maggiore evidenza il collo di bottiglia dato dalla potenza di calcolo della cpu;
• -utilizzare la modalità SLI permette un sensibile aumento delle prestazioni solo se viene utilizzata una cpu dall'elevata potenza di calcolo, sia sugli interi che in virgola mobile; è pertanto consigliabile prendere in considerazione l'utilizzo di due VooDoo 2 con una cpu Pentium II di almeno 266-300 Mhz, meglio comunque se superiore;
• -la potenza massima ottenibile, in termini di frames rate al secondo, con due VooDoo 2 in configurazione SLI non è ancora quantificabile con le cpu attualmente in commercio;
• -le configurazioni a 8 e 12 Mbyte delle schede VooDoo 2 hanno, al momento attuale, prestazioni identiche; l'unica differenza esistente è nella quantità massima di memoria disponibile per le texture, pari rispettivamente a 4 e 8 Mbyte; la discriminante all'acquisto di uno o l'altro modello è nel futuro supporto dei prossimi giochi 3D a texture di dimensione tale da eccedere il quantitativo di 4 Mbyte.

Dal ultimo, ringrazio la Creative Labs Italia, e in particolare il Sig. Riccardo de Rinaldini, per avermi messo a disposizione le due 3D Blaster VooDoo 2 utilizzate nella prova.