DX9遊戲特效的迅馳筆記型電腦特企(一)

轉貼自"電子時報"

3D也迅馳
DX9遊戲特效的迅馳筆記型電腦特企(一)

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(陳文欽/DigiTimes Lab) 2004/04/26


 ■簡介Centrino迅馳運算技術
 自半導體龍頭大廠英特爾(Intel)去年(2003)3月12日正式發表Centrino(迅馳)行動運算技術。具備Centrino迅馳行動運算技術的筆記型電腦,其內部主要由英特爾筆記型處理器Pentium M,Intel 855系列(855PM或855GM)行動晶片組,以及搭配Intel開發的PRO/Wireless 2100(802.11b、11Mbps)、Intel PRO/Wireless 2100A(802.11 a/b雙頻)、PRO/Wireless 2200BG(802.11b/g雙模)等無線上網模組所組成。

 Intel Pentium M處理器是整個Centrino迅馳平台的第一個重要運算核心。Pentium M處理器起初整個研發計畫英特爾色列的研發小組負責。當時的研發代號為Banias,整個處理器電路由七千七百萬顆電晶體以130奈米製程所製造,晶粒面積為82.8mm2,目前最高時脈為1.7GHz,並且有1.3GHz、1.4GHz、1.5GHz以及1.6GHz等頻率版本。

 Pentium M處理器設計了多達64KB L1 Cache,以及具備省電管理功能的1MB L2 Cache,均比目前Pentium4或Pentium4-M處理器的快取加大許多,Pentium M也內建SIMD特性的SSE2指令集,採取跟Pentium4相同的匯流排傳輸技術,目前FSB的時脈是400MHz,傳輸頻寬達到3.2GB/s。同時透過較先進分歧預測電路設計,能更精準的分析程式以往的執行模式;微指令碼匯集技術將多組細微指令碼捆綁聚合(Fusion),一併進入執行單元時鏈解分開執行,能提升解碼執行效能,同時減少匯流排的耗電性。

 以往Intel筆記型處理器只有兩段頻率/電壓的切換設計,在Pentium M則分為為標準電壓(1.3~1.7GHz)、低電壓(1.1/1.2GHz)以及超低電壓(ULV 900MHz/300MHz)三種版本,最低時脈均可以降到最低600MHz。標準電壓版本有多達五種到七種的電壓/頻率變化,平均設計功率22~24.5W,在一般待機/睡眠模式下僅5.1~7.3W,最低可降到0.55W,,比以往Mobile Pentium4-M平均30W設計功率省電許多。

 低電壓(LV)的Pentium M,有四到五段電壓/頻率變化,平均設計功率為12W,在一般待機/睡眠模式下僅1.1~3.2W,最低也可降到0.55W;而超低電壓ULV Pentium M雖然只有三到四段電壓/頻率變化,其工作電壓僅1.004V,平均設計功率僅7W,在一般待機/睡眠模式下可降到0.55~1.7W,最低可降到0.37W,確實是相當的省電。

 也因此當筆記型電腦改採用搭配Pentium M處理器的Centrino技術之後,以往電池供電時間頂多兩三小時後就得要重新充電的情況不再,廠商可以輕易的設計出供電時間超過五小時、六小時甚至七小時的筆記型電腦,外出一天工作的方便性大大的增加。

 原先預定接替目前Pentium M(Banias核心)的下一代處理器核心─Dothan,Dothan以既有Banias的核心架構為主,但改以更先進的90奈米製程製造,預料時脈可以達陣到2GHz,同時第二階快取記憶體也適度加大到2048KB(2MB);並且除了目前前端匯流排為400MHz規格之外,Dothan也會推出提升到533MHz的前端匯流排規格,為下一世代Pentium M的效能再創新高。

 不過比較可惜的是,由於英特爾在90奈米製程的良率以及產能尚待調校,原始規劃在去年(2003年)第四季就要推出的Dothan,經過了兩次延遲,預定在今年第二季結束之前才會正式現身,但新一代90奈米製程的Pentium M處理器,533MHz FSB外頻版本的設計功率(TDP)與耗電量也有所調升;加上真正能搭配發揮新一代Pentium M處理器的行動晶片組Alviso,預定第三季才開始導入市場,業界一般預料採用90奈米Pentium M處理器的機種,大約會在年底左右才會現身。

 至於針對低價筆記型電腦的市場需要,以及壓擠競爭對手超微(AMD)、全美達(Transmeta)在低價筆記型電腦的生存空間,英特爾於今年第一季推出Celeron M處理器。Celeron處理器L2快取降為512KB,並且不具備Enhanced SpeedStep節電功能。

 ■建構Centrino平台的晶片組

 迅馳(Centrino)平台除了Pentium M處理器之外,有兩套主力的筆記型晶片組。一套是Intel 855PM獨立型晶片組,由於須另外搭配筆記型圖形晶片,一般都是被規劃成較高價位、大機身,強調高階、高效能的Centrino機種,搭配像是ATI Radeon 9000/9200/9600/9700或NVIDIA GeForce4go 4200、GeForceFX 5200/5600Go GPU,如宏碁TravelMate 800、IBMThinkPAD T41、HP COMPAQ Presario X1000等機種便是。

 另一種迅馳平台,則採用Intel 855GM整合型晶片組設計,無須外接GPU晶片的特性,有助於縮減內部主機板面積,打造較輕薄的筆記型電腦機身,在售價上體積得以大幅縮減。一般855GM設計的Centrino NB,一般都是設計成中間價位、強調機身輕薄機身的Centrino機種,如宏碁Travelmate 660、華碩M3N、技嘉的G-MAX 1401「極」系列等便是。

 由於855GM內建的GPU是採用共享記憶體(UMA,Unified Memory Architeture)設計,加裝的記憶體容量(例如256MB),實際上扣除掉GPU所使用的影像記憶體容量(一般在8MB~32MB,可從BIOS指定)之後,剩下來的才是真正在Windows XP作業系統下能運用的記憶體(224~248MB),對整體系統執行效能會略有影響。

 而855GM內建Intel Extreme Graphic圖形技術,約等於DX7等級的外接GPU晶片的架構/效能技術,這只是兩年前的技術水準,在一般2D以及較早期3D遊戲的表現上尚可,若跟一些搭配外接頂級3D GPU的Centrino機種(如配置ATI Radeon9000),DX7~DX8部份3D效能則差了三到三點五倍,DX9的3D效能相差十倍,要跑一些比較新穎、支援DX8.1甚至DX9等級的遊戲時,以855GM設計的Centrino NB,在3D效能上表現上,就很難跟採855PM、配置高效能獨立型GPU的Cetrino NB機種相比。這是讀者們選購Centrino NB時,必須要注意到的一點。

 本次「DX9遊戲特效的迅馳NB特企」,便清一色以搭配Intel 855PM獨立型晶片組,搭配ATI Mobility RADEON9600或RADEON 9700圖形晶片為主的筆記型電腦,作為評測的標準。

 ■獨立晶片組+獨立3D GPU-3D效能的保證

 一般筆記型電腦在設計上,有不少關鍵性零組件是無從更換的,特別像是圖形晶片(GPU)這部份,要不是由整合繪圖功能的晶片組決定,就是在出廠時選好GPU規格後一切定案,並銲在筆記型內部的主機板上,換言之,筆記型電腦的GPU具有「不可升級」的命運,不能像桌上型電腦那樣,換張顯示卡就能達到升級3D效能的目的。

 正由於NB不能像DT那樣能升級GPU零件,所以各廠商在設計筆記型電腦的當初,在決定使用哪種GPU或整合繪圖功能的晶片組時,就已經決定了這部NB命運。一般來說,使用整合晶片組的NB,通常在3D效能表現上可能不符合主流3D遊戲的需求;如採用獨立晶片組搭配Mobile GPU的設計,則3D的效能就取決與該GPU的性能。

 目前研發獨立型Mobile GPU的供應廠商,有ATI、NVIDIA、XGI(圖誠)三家,其中比較受廠商看好的廠商,就是ATI,因為他們的Mobile GPU具備低耗電能、低發熱量、高效能,以及優異的2D、3D與高畫質DVD解碼播放能力的優勢,所以成為廠商的最愛。

 同時,當廠商陸續推出支援到DX9等級GPU的高效能迅馳NB時,基於多媒體影音的視野需求,大多引入14.1吋、15吋大螢幕,這樣也可以適時的將機身適度放大,所以一般各位看到有配DX9等級獨立圖形晶片的迅馳機種,重量大多在三公斤上下的原因。

 有些廠商甚至導入16:10長寬螢幕比例的寬型液晶顯示幕,例如Acer的Aspire 2000、HP的Compaq nx7000、Presario x1000、Pavilion zt3000,Toshiba的Satellite M30、技嘉N601以及華碩(ASUS) M6N系列等。除了在觀賞16:9的DVD電影效果特別好之外,有些還導入遙控器把強悍3D GPU加持的迅馳筆記型電腦,打造成最具數位家庭相的多媒體影音筆記電腦,要進駐向來是電視把持的家庭中心,跟電視搶占你與全家人對它關愛的眼神了。

 圖說:Intel CENTRINO迅馳行動運算技術商標

 圖說:由Pentium M、855x晶片組與Pro/Wireless 2100X無線網路晶片組成的Centrino平台

 圖說:Pentium M的商標圖

 圖說:Pentium M處理器電路圖

 圖說:Pentium M工作頻率與電壓變換圖

 圖說:Celeron處理器的商標圖

 3D效能的DirectX九陽神功 支援DirectX9的行動圖形晶片

 ■沒有3D GPU 迅馳只有一半的快感

 眾所皆知,為了要把筆記型電腦(Notebook PC,簡稱NB)設計成輕薄、可攜帶,在考量有限的機身體積與重量限制下,許多原先針對桌上型電腦開發的高效能零組件,會因為NB散熱、耗電等限制而無法使用,筆記型電腦的零組件屬性,大多針對可攜式環境來設計,以體積小、耗電低、發熱量少、可移動為準則,因此NB從主機板、系統晶片組、CPU,到記憶體、硬碟、光碟、電池,無不以特殊規格甚至是獨門絕學的專屬規格來設計,以迎合NB上述的種種需求。

 隨著筆記型處理器時脈以及運算效能的突飛猛進,NB從早期一直是設計給商業人士使用,處理辦公文件、上網、線上聊天...等基本應用,到後來已經可以執行繪圖、多媒體影音剪輯、等負荷較重的軟體,今日高效能筆記型電腦的運算能力與規格,其實也才是九個月最多一年前最頂級桌上型電腦規格的縮影。

 儘管NB的效能快要接近桌上型電腦,但長期以來筆記型電腦在處理器運算效能、圖形顯示效能上,一直跟當今桌上型電腦有一段不小的落差。而遊戲軟體向來有以發揮、將硬體運算資源壓榨殆盡的特質,對喜歡玩遊戲的玩家而言PC Game的大多數玩家,目前強調高階、高效能筆記型電腦很多,但真正能夠滿足他們的需求的很少。

 目前筆記型電腦的運算核心,當屬英特爾(Intel)所力推的Pentium M處理器,搭配855PM、855GM晶片組與Pro/2100無線網路模組,所組成Centrino「迅馳」行動運算技術,在高執行效能、攜帶性以及長時間續航能力都有不錯的表現。一部可以攜帶在外一整天,不用充電的筆記型電腦已經是非夢事。

 可惜英特爾似乎忘了照顧到3D繪圖、遊戲軟體這個市場族群的需求,因為所謂三合一Centrino「迅馳」行動運算技術,並沒有在3D效能上多加著墨。一般說來,整合型迅馳筆記型電腦,採用內建的Intel Extreme Graphic圖形核心技術,3D影像的表現都常不會太好;打什麼都好,但一碰到3D遊戲,NB所表現出來的結果就差強人意,迅馳變成了「遜遲」!電腦畫面速度卻緩慢產生,讓你玩遊戲的順暢感被「凌遲」,想上「天堂」卻下了地獄!

 當然從過去到現在,向來都有強調圖形效能、堅持採用獨立型圖形晶片設計的筆記型電腦,但3D效能越強大的圖形處理器晶片(GPU),伴隨而來的是驚人的耗電量以及散熱量,這是考驗各大筆記型大廠的設計功力,有些筆記型廠商甚至迴避,不去設計強調3D效能的筆記型電腦。不過當筆記型電腦的圖形、多媒體影音效能,已經可以符合大多數消費者的要求之後,接下來NB的發展,勢必只能朝向提升3D效能的目標來設計,系統的3D性能好壞也成為廠商進軍玩家市場的重要因素。

 ■ATI Mobility RADEON圖形晶片家族

 ATI在Mobile GPU發展至今已超過6個年頭了,從早期的M1(Rage Mobility),發展到今天的M10(Mobility RADEON 9600),除了在效能上持續突破之外,晶片的溫度控制上都能控制在系統允許的範圍內,同時在節電管理上不少工夫,使其Mobile GPU的效能表現,幾乎快與Desktop GPU旗鼓相當。

 2002年底微軟正式發表DirectX 9規格,以強調讓3D遊戲具有劇院級的畫質為訴求,ATI則是先推出代號為R300的RADEON 9700 GPU家族,首度追平NVIDIA並取得3D效能的寶座;隨後ATI運用桌上型RADEON9700 GPU核心架構做精簡,首度跟台積電合作下,以0.13微米加銅導線製程的方式,在在2003年3月左右正式發表代號M10的圖形處理器-正式名稱為MobilityRADEON 9600。

 ATI Mobility RADEON 9600是ATI第七代Mobile GPU,是全球第一顆到DirectX 9等級的筆記型電腦繪圖晶片。採0.13微米製程設計,1.0V超低工作電壓設計,同樣維持晶片面積小、封裝厚度薄的特性,工作時脈則往上飆高到350MHz;核心架構採用具備Pixel/VertexShader 2.0規格的雙Vertex引擎,以及四組3D圖素管線引擎的設計;並具備SMARTSHADER2.0引擎,可單一時脈可完成最多12個Shader指令、每個像素處理16道材質資料的運算的能力,高效率的計算宇處理複雜且真實的光影特效,並支援OpenGL延伸指令集。

 隨後,ATI更進一步與台積電攜手合作,以0.13微米加上low K(低介電質)製程技術,成功的將原先工作時脈在350MHz左右的極限突破30%,達陣到了450MHz左右。推出了代號M11-Mobility RADEON9700圖形晶片。

 嚴格說起來,Mobility RADEON9700,並不像桌上型RADEON9700 GPU那樣具備八組像素管線引擎(8 pixel pipeline),一樣跟既有的Mobility RADEON9600同樣是四組像素管線,兩者除了在製程、時脈極限有差異之外,基本上架構完全相同,或許稱M11為RADEON 9600Pro或RADEON 9600 Ultra,會更傳神一些。

 也由於廠商在使用Mobility RADEON9600或RADEON9700時,因為功耗或其他技術考量,不見得會用到時脈的極限,因此接下來除非特別聲明,我們均已Mobility RADEON 9600/9700,來稱呼這一系列ATI DX9 GPU家族成員。

 ATI Mobility RADEON 9600/9700是ATI第七代Mobile GPU,是全球第一顆到DirectX 9等級的筆記型電腦繪圖晶片。採0.13微米製程設計,1.0V超低工作電壓設計,同樣維持晶片面積小、封裝厚度薄的特性。核心架構採用具備Pixel/Vertex Shader 2.0規格的雙Vertex引擎,以及四組3D圖素管線引擎的設計;並具備SMARTSHADER 2.0引擎,可單一時脈可完成最多12個Shader指令、每個像素處理16道材質資料的運算的能力,高效率的計算宇處理複雜且真實的光影特效,並支援OpenGL延伸指令集。

 Mobility RADEON 9600/9700具備HyperM-零失真的色彩與Ζ軸壓縮技術,壓縮材質資料讓記憶體頻寬最大化;同時具備SMOOTHVISION 2.1引擎架構,提供每圖點最高6組多重取樣的反鋸齒處理及Gamma校正,以及最高16方向(16x)非等向性過濾處理能力,遊戲畫面的人物、邊框的邊緣柔化更加自然、順暢;還有針對CD/DVD MPEG解碼播放所需的硬體處理電路,以及FullStream技術,可以更平順的播放高畫質動態影像,提升網路下載串流影片的播放品質。

 Mobility RADEON 9600/9700 Pro核心內建PowerPlay 4.0電源管理技術,Power-On-Demand模式,可以隨時偵測目前GPU使用狀態,在負荷量輕時會自動降低工作時脈以節省耗電量;Low Power LCD模式可以降低螢幕更新率以節省耗電。若搭配ATI OVERDRIVE動態超頻功能,可開啟晶片內建的溫度感應器,來自定決定3D效能的提升。

 也由於Mobility RADEON 9600/9700晶片內整合雙通道LVDS訊號驅動電路,165MHz TMDS訊號傳送器、雙400MHz的RAMDAC,整合HDTV電視輸出的視訊編碼器以及視訊輸入埠的設計,對外輸出方面支援到QXGA等級(2048x1536)LCD液晶螢幕面板,以及外接UXGA等級(1600x1200)的LCD、CRT螢幕或投影機等多部顯示裝置,並自動偵測。

 Mobility RADEON 9600/9700遵循著ATI所定義的FLEXFIT晶片腳位相容架構,跟上一代Mobility RADEON9000、9200等GPU維持腳位相容的設計,筆記型廠商可以依市場需求,推出不同3D效能、市場區隔的產品;單一驅動程式架構與共同的使用介面,廠商可以減少測試與驗證時間,快速推出產品。

 Mobility RADEON也具備相當彈性化的記憶體搭配,可使用共享或外接影像記憶體季構,或者採同尺寸多重晶片構裝(MCM,Multi-Chip Module)技術,將32MB(64-bit)、64MB DDR(128-bit)、128MB DDR(128-bit)記憶體顆粒與GPU晶粒本體嵌入同一組晶片內。而較高時脈的RADEON9700圖形晶片,則有獨立單晶片(Discret)、MCM 64MB以及MCM 128MB三種版本,以千顆為基本採買單位的量購價位上,則分別為50美元、75美元(MCM-64MB)與100美元(MCM-128MB)。

 ■想要撐夠久 需要DX9-DirectX9大環境成熟 遊戲/軟體蜂擁而至

 DirectX 9.0是微軟(Microsoft)於2002年12月所公佈針對Windows視窗環境下,3D圖形處理的函式呼叫規格。在DirectX 9.0版中,首度加入對針對光跡照射來源的端點著色器(Vertex Shader)以及逐點光跡處理/著色器(Pixel Shader)的支援。換言之,當電腦的圖形處理器提供支援到DirectX 9.0的處理能力,並且提供符合DirectX 9.0的呼叫函式,與遊戲廠商的配合,就能夠處理3D影像所需要的密集運算、材質處理以及光跡、特效貼圖等效果。

 起初是公佈Shader Model 1.0規格,隨後針對著Shader Model 2.0規格,推出DirectX9.0b的函式規格,以及相關的附加套件,並且放在微軟的網站上供人下載。最近則是公佈DirectX9.0 Shader mode 3.0的規格,但DirectX9.0c的附加套件,微軟目前尚未推出。

 至於在遊戲軟體方面,一直到2003年3月左右,才有第一套運用到DirectX 9.0的Gun Metal-以鋼彈為主角的第三人視角射擊遊戲出現,Gun Metal這套遊戲與NVIDIA的GeForce FX相關產品搭售。當時這套遊戲只應用到Vertex Shader 2.0與Pixel Shader 1.1的規格,嚴格說來算是半套的DirectX 9遊戲。

 2003年6月,首套真正完全支援DirectX 9的遊戲問世-Tomb Raider:Angel of Darkness(古墓奇兵:暗黑天使)終於推出,這套遊戲不僅跟ATI RADEON顯示卡產品搭售,也有市售版本的推出。

 接著是趕在2003年的耶誕節前夕陸續推出的許多重裝遊戲,像知名的Max Payne2(江湖本色2)、Call of Duty(決勝時刻)、NBA Live 2004(勁爆美國職籃2004)、Counter-Strike:Condition Zero(絕對武力:一觸即發)、Need for Speed Underground (極速快感之飆風再起)...等重量級遊戲。而今年度(2004年),則預定有Half-Life 2(戰慄時空2)、極地戰嚎(Far Cry)以及延遲已久的DOOM 3(毀滅戰士3)等超重量級的遊戲陸續推出。

 儘管這些遊戲並未限制非得要在僅支援到DirectX9的GPU平台上執行,但一般說來,最起碼也需要用到DirectX8.1,以及動輒1.4GHz以上的Pentium M,或對應Pentium4 2.2GHz以上的處理器時脈,記憶體也建議使用到512MB甚至1GB以上;甚至像是極地戰嚎(Far Cry),則指定要搭配DirectX 9等級的顯示卡,或筆記型GPU才能執行。

 此外像是國內頗風靡的線上遊戲的新版,如Lineage II(天堂2),也採用DirectX 9的規範來設計,讓遊戲畫面以全3D的場景來呈現,各廠商皆紛紛趕達這一波DirectX 9等級遊戲的熱潮,在新推出的遊戲中將會有更加逼真的遊戲畫面。

 事實上,繼目前Windows XP之後的下一代Windows作業系統(核心代號為Longhorn),將具備視窗呈現環境、內部運算函式等,完全使用到3D影像處理以及光跡特效的效果。像是多重視窗有半透明的層次之別,以及可以如真實3D立體空間般的投影、旋轉等種種特效。

 微軟針對LongHorn作業系統,開出所謂的第一層基本規格(Tier1:基本的3D視窗呈現),需要到DirectX7等級的GPU;第二層基本規格(Tier2:全功能的3D視窗呈現),指明要用到DirectX9等級的GPU,對於目前才用到DX7 GPU的整合型筆記型電腦,以及DX8.1等級的所謂高效能筆記型電腦來說,都是相當高的視窗執行門檻。

 不僅是為了遊戲,更為了能夠順利的執行明日的視窗作業系統而準備,你的筆記型電腦的GPU等級,都應該及早邁入DirectX9的階段,不然可能真的撐不久,就因為GPU顯示晶片的效能不足,你購買的高效能筆記型電腦,面臨到淘汰的邊緣。

 接下來往後幾天,我們將陸續介紹四款最新送測的迅馳機種,均是配置到ATI MobilityRADEON9600/9700的DX9影像特效等級的高效能機種,包含惠普(HP)COMPAQ PresarioNC6000、華碩(ASUS)M6N、引發暴動等級震撼價位的宏碁(Acer)Travelmate 292XCi,以及初試啼聲的微星(MSI) MS-510C迅馳機種。

 因篇幅所限,詳細圖文內容請參考電子時報實驗室專屬網站http://Lab.digitimes.com

 圖說:ATI Mobility RADEON 9700

 圖說:ATI Mobility RADEON 9600/9700架構圖

 圖說:Mobility RADEON晶片/記憶體封裝圖

 圖說:創下最高硬體需求等級的極地戰嚎(Far Cry),確定要DX9才能執行

 圖說:線上遊戲的配備也要求到DX9等級的GPU才能呈現亮麗的效果(以天堂Ⅱ為例)

 圖說:微軟下一代作業系統也將用到DirectX9的GPU運算效能



















































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