Matrox G400

La G400 es una tarjeta de video fabricada por Matrox , lanzada en septiembre de 1999. El procesador gráfico incluye una interfaz gráfica de usuario 2D , video y un acelerador 3D Direct3D 6.0 . Con nombre en clave " Toucan ", era una versión más potente y refinada de su predecesora, la G200 .

El procesador gráfico Matrox G200 había sido un producto exitoso, compitiendo con las diversas tarjetas combinadas 2D y 3D disponibles en 1998. Matrox tomó la tecnología desarrollada del proyecto G200, la perfeccionó y, esencialmente, la duplicó para crear el procesador G400. El nuevo chip presentaba varias novedades innovadoras, como compatibilidad con salida de múltiples monitores, una canalización de renderizado de 32 bits de alto rendimiento, aceleración de vídeo y 2D mejorada y una nueva función 3D conocida como Environment Mapped Bump Mapping .

Internamente, el G400 es un procesador de 256 bits que utiliza la arquitectura "DualBus" de Matrox. Esta arquitectura representa una evolución de la "DualBus" del G200, que era de 128 bits. Un chip Matrox "DualBus" consta de dos buses unidireccionales internos, cada uno de los cuales transfiere datos hacia dentro o hacia fuera del chip. Esto aumenta la eficiencia y el ancho de banda del flujo de datos dentro del chip hacia cada una de sus unidades funcionales. El motor 3D del G400 consta de dos pipelines de píxeles paralelos con una unidad de textura cada uno, lo que proporciona capacidad de texturizado dual en una sola pasada. El Millennium G400 MAX es capaz de alcanzar una tasa de relleno de 333 megapíxeles por segundo a su velocidad de reloj de núcleo de 166 MHz . Es exclusivamente un acelerador Direct3D 6.0 y, por lo tanto, carece de soporte para la aceleración de transformación e iluminación por hardware de las tarjetas Direct3D 7.0.

La interfaz de memoria externa del chip es de 128 bits y está diseñada para usar SDRAM o SGRAM . Matrox lanzó versiones de 16 MiB y 32 MiB de las tarjetas G400 y usó ambos tipos de RAM. Los modelos más lentos están equipados con  SDRAM de 166 MHz, mientras que el más rápido (G400 MAX) usa  SGRAM de 200 MHz. La G400 MAX tenía el mayor ancho de banda de memoria de cualquier tarjeta antes del lanzamiento de la versión equipada con DDR de la NVIDIA GeForce 256 .

Quizás la característica más destacada de la G400 sea su capacidad para controlar dos monitores independientes y mostrar un único escritorio. Esta función, conocida como "DualHead", supuso una ventaja decisiva para Matrox sobre sus competidores en aquel momento. La capacidad DualHead no solo permitía ampliar el escritorio, sino también clonarlo (dos pantallas mostrando lo mismo) y un modo especial "DVDMAX" que proyectaba superposiciones de vídeo en el segundo monitor. Los galardonados controladores de pantalla y el panel de control Powerdesk de Matrox integraban DualHead de forma muy flexible y funcional, alcanzando renombre mundial por su eficacia. Sin embargo, contrariamente a lo que sugiere el nombre del modo de vídeo, la G400 no admite la aceleración completa por hardware de la decodificación de DVD. Si bien la G400 ofrece soporte parcial para el proceso de decodificación de vídeo de DVD, no realiza la transformada discreta del coseno inversa ( IDCT) ni la compensación de movimiento por hardware (los dos pasos más exigentes del proceso).

El chip G400 admite, a nivel de hardware, un método de detalle de superficie basado en texturas llamado Environment Mapped Bump Mapping (EMBM). EMBM fue creado por BitBoys Oy y licenciado a Matrox. Varios competidores, como las GeForce 256 a GeForce 2 de NVIDIA , no lo admitían, ya que solo admitían el más simple Dot-3 BM, pero sí estaba disponible en la ATI Radeon (R100) (posteriormente renombrada como Radeon 7200) . Debido a esta falta de soporte generalizado en la industria y a su impacto en el limitado hardware gráfico de la época, EMBM tuvo un uso limitado durante la época del G400. Solo unos pocos juegos admitían esta función, como Dungeon Keeper 2 y Millennium Soldier: Expendable . EMBM requiere hardware especializado dentro del chip para sus cálculos o una canalización gráfica más flexible y programable, como los aceleradores DirectX 8.0 posteriores, como la GeForce 3 y la Radeon 8500 .

El sistema de renderizado de la G400 utiliza lo que Matrox denominó "Vibrant Color Quality 2" (VCQ2), una funcionalidad en la que todos los cálculos 3D internos se realizan con una precisión de 32 bits . El objetivo era evitar el tramado y otros artefactos causados ​​por una precisión insuficiente en los cálculos. El resultado fueron los modos de color de 16 y 32 bits de mejor calidad disponibles en ese momento.

Matrox era conocida por la calidad de su salida de vídeo analógica en tarjetas anteriores, y la G400 no es una excepción. La G400 fue la referencia en calidad de señal durante varios años, superando significativamente a algunos competidores (en particular, a las tarjetas NVIDIA anteriores a la GeForce4 ). Mientras que muchas tarjetas se veían perjudicadas por una salida borrosa, especialmente a medida que aumentaban la resolución y la frecuencia de actualización , las tarjetas Matrox ofrecían imágenes muy nítidas y claras.

La G400 es la primera placa Matrox compatible con AGP 4X. La mayoría de las placas G400 (REV. A) solo admiten el modo 2X, pero existen revisiones posteriores (REV. B) que son totalmente compatibles con 4X y funcionan a mayor velocidad si la placa base también lo permite.

La G400 era conocida por su gran dependencia de la CPU del sistema anfitrión para un alto rendimiento 3D. Esto se debía tanto a su arquitectura como a los controladores deficientes que utilizó durante gran parte de su vida útil (especialmente OpenGL ICD). En cuanto a su hardware, el motor de configuración de triángulos de la G400, irónicamente llamado "Warp Engine", era algo más lento que los de las tarjetas de la competencia. Sin embargo, el Warp Engine era programable, lo que teóricamente mejoraba la flexibilidad del chip. Desafortunadamente, Matrox nunca describió en detalle la funcionalidad de este componente, por lo que se sabe poco sobre él.

Como se mencionó anteriormente, el G400 sufrió problemas de controladores en su lanzamiento. Si bien su rendimiento con Direct3D era admirable, su controlador cliente instalable (ICD) de OpenGL era muy deficiente. La situación era inquietantemente similar a la del antiguo G200, con su casi total falta de soporte fiable para OpenGL. Sin embargo, Matrox dejó muy claro su compromiso con el soporte de OpenGL, y el desarrollo progresó rápidamente. Inicialmente, el G400 se lanzó con un controlador envoltorio de OpenGL a Direct3D , al igual que el G200, que traducía las llamadas de OpenGL de una aplicación a Direct3D (una solución lenta y con errores). Finalmente, se lanzó un controlador nativo de OpenGL llamado "TurboGL", pero solo estaba diseñado para dar soporte a algunos juegos populares de la época (por ejemplo, Quake3 ). Este controlador fue un precursor de un controlador ICD de OpenGL completamente funcional, un desarrollo rápido para mejorar el rendimiento lo más rápido posible ofreciendo una solución provisional. Dado que TurboGL no era compatible con todas las aplicaciones OpenGL, era esencialmente un "Mini ICD", similar al que 3DFX había utilizado con sus placas Voodoo. TurboGL incluía compatibilidad con las entonces novedosas tecnologías SIMD de AMD e Intel , como SSE1 y 3DNow!. A mediados del año 2000, la G400 recibió un ICD OpenGL totalmente compatible que ofrecía un rendimiento adecuado en la mayoría del software compatible con OpenGL. La G400 recibió actualizaciones oficiales de controladores de forma continua hasta 2006.

Incluso con las dificultades iniciales de los controladores, la Matrox G400 era muy competitiva. El rendimiento en 2D y Direct3D era más que competitivo con la NVIDIA RIVA TNT2 , la 3dfx Voodoo3 y la ATI Rage 128 Pro . De hecho, antes del lanzamiento de la NVIDIA GeForce 256, que admitía la aceleración de transformación e iluminación de Direct3D 7.0 , la Millennium G400 MAX era una tarjeta Direct3D respetable, competitiva con la Voodoo3 3500 y la TNT2 Ultra. 3dfx tenía ventaja en algunos juegos con su API Glide de bajo consumo de recursos y NVIDIA fue, durante mucho tiempo, el rey de OpenGL.

Matrox dejó de dar soporte a la Marvel G400-TV prematuramente porque no había forma de hacerla completamente funcional en Windows 2000. El problema radicaba en el chip Zoran utilizado para la compresión de vídeo MJPEG por hardware en la tarjeta Marvel G400. Matrox intentó crear controladores estables durante varios meses, pero sin éxito. Un usuario de Matrox llamado Adis modificó los controladores originales para que la tarjeta funcionara en Windows 2000. ^{[ 1 ] [ 2 ]} El controlador se actualizó posteriormente para Windows XP y luego para Windows Server 2003. La captura de vídeo era posible, pero los controladores aún se basan en VfW . La captura MJPEG por hardware puede ser inestable, pero la compresión por software, utilizando un buen códec de vídeo, ofrece resultados mucho mejores. No hay controladores WDM disponibles para esta tarjeta.

En otoño de 2000, Matrox presentó el chip G450 (nombre en clave Condor) como sucesor de la línea G400. Al igual que el G250 lo fue del G200 , el G450 fue principalmente una reducción del tamaño del núcleo del G400, pasando del  proceso de fabricación de semiconductores de 250 nm a 180  nm. Al reducir el tamaño del núcleo, se disminuyen los costos, ya que se fabrican más chips por oblea en la fábrica, y Matrox puede dedicar tiempo a corregir errores anteriores en el núcleo y optimizar o agregar nuevas funcionalidades. Matrox configuró el núcleo del G450 a 125  MHz, al igual que el G400 estándar. Las pruebas de overclocking demostraron que el núcleo no podía alcanzar velocidades superiores a las del G400, a pesar de haber sido fabricado con un proceso más reciente. ^{[ 3 ]}

Quizás la mayor novedad del G450 fue que Matrox integró el segundo RAMDAC , anteriormente externo, para el conector del segundo monitor (DualHead), en el propio chip del G450. Sin embargo, las velocidades del RAMDAC seguían siendo diferentes: el principal funcionaba a unos excelentes 360  MHz, mientras que el secundario solo a 230 MHz. Esto significaba que el monitor principal podía alcanzar resoluciones y frecuencias de actualización  mucho mayores que el secundario. Esto era igual que en el G400. El G450 también tenía soporte nativo para la señalización TMDS y, por lo tanto, para DVI , pero este no era un conector estándar. Las placas se enviaban con conectores VGA analógicos duales .

La G450 se adaptó para usar una interfaz de memoria DDR SDRAM , en lugar de la antigua SDR SGRAM y SDRAM de velocidad de datos única (SDR) utilizada en la G400. Al hacerlo, pudieron cambiar a un bus de memoria de 64 bits y usar la memoria DDR para igualar el ancho de banda de memoria anterior al volver a configurar la RAM a 166  MHz. Un bus de 64 bits reduce la complejidad (y el costo) de la placa porque se necesitan menos pistas , y potencialmente el número de pines del procesador gráfico puede reducirse significativamente si el chip está diseñado solo para un bus de 64 bits. Sin embargo, la DDR tiene una latencia inherente mayor que la SDR con el mismo ancho de banda, por lo que el rendimiento disminuyó un poco. ^{[ 3 ]}

La nueva G450 también era compatible con AGP 4X, al igual que algunas placas G400 posteriores. Las capacidades 3D de la G450 eran idénticas a las de la G400. Desafortunadamente, debido a la misma frecuencia del núcleo y al menor ancho de banda de la memoria, la G450 era más lenta que la G400 en los juegos. ^{[ 4 ]}

El Marvel G450 eTV no solo tenía un sintonizador de TV, sino que también fue la plataforma de lanzamiento de la nueva mejora de doble pantalla eDualHead de Matrox . Añadió algunas funciones nuevas a DualHead que funcionaban con Internet Explorer para que las páginas se mostraran en ambas pantallas a la vez. ^{[ 5 ]}

El procesador MGA-G550 añadió una segunda canalización de píxeles, transformación e iluminación por hardware, y el HeadCasting Engine, una implementación por hardware de un sombreador de vértices para el skinning acelerado de la paleta de matrices. Esto se logra mejorando los 96 registros constantes especificados por DirectX 8.0 a un total de 256. A pesar de esta característica, no es accesible mediante el controlador DirectX. Matrox solo admite la función HeadCasting a través del software Matrox Digimask incluido, que nunca se popularizó. ^{[ 6 ]}

El 13 de julio de 2005, Matrox Graphics Inc. anunció la disponibilidad de Millennium G550 PCIe, la primera tarjeta gráfica PCI Express x1 del mundo . ^{[ 7 ]} La tarjeta utiliza el controlador puente Texas Instruments XIO2000 para lograr la compatibilidad con PCI Express. ^{[ 8 ]}

Los hallazgos en una versión de los controladores gráficos de Matrox (MGA64.sys v4.77.027) mencionaron una Matrox Millennium G800 que nunca se lanzó. ^{[ 9 ] [ 10 ]} La MGA-G800, con nombre en clave Condor 2, habría tenido un  núcleo de 200 MHz con  memoria DDR de 200 MHz (ancho de banda de 6,4 GB/s). El chip tenía 3 pipelines de píxeles con 3 unidades de textura cada uno. También estaba equipado con una unidad de transformación e iluminación de hardware capaz de procesar 20-30 millones de triángulos por segundo. Otras especulaciones incluían un controlador de memoria que podría admitir DDR SDRAM y DDR FC-RAM, compatibilidad con DirectX 8.0 y una versión más rápida que funcionaría a 250  MHz. Estas especificaciones recuerdan en cierto modo a Matrox Parhelia , ya que Parhelia es una GPU DirectX 8 de 4 pipelines con 4 unidades de textura por pipeline.

• Análisis de FiringSquad sobre la Matrox G400
• Último archivo de Wayback Machine de la Guía Matrox para EMBM (Mapeo de Protuberancias Mapeadas en el Entorno)
• Matrox Millennium G450 en Digit-Life.
• Análisis de la Matrox Millennium G450 en Firingsquad.
• Centro de recursos para usuarios de Matrox
• Análisis del G400 por Tom's Hardware