Serie Radeon R300

El chip adoptó una arquitectura que consta de 8 pipelines de píxeles, cada uno con 1 unidad de mapeo de texturas (un diseño 8x1). Si bien esto difería de los chips anteriores que usaban 2 (o 3 para la Radeon original) unidades de textura por pipeline, esto no significaba que la R300 no pudiera realizar el texturizado múltiple con la misma eficiencia que los chips anteriores. Sus unidades de textura podían realizar una nueva operación de bucle que les permitía muestrear hasta 16 texturas por pasada de geometría. Las texturas pueden ser cualquier combinación de una, dos o tres dimensiones con filtrado bilineal , trilineal o anisotrópico. Esto era parte de la nueva especificación DirectX 9, junto con sombreadores de píxeles y sombreadores de vértices Shader Model 2.0+ basados ​​en punto flotante más flexibles . Equipada con 4 unidades de sombreado de vértices, la R300 poseía más del doble de capacidad de procesamiento de geometría que la Radeon 8500 anterior y la GeForce4 Ti 4600 , además del conjunto de características más amplio que ofrecía en comparación con los sombreadores DirectX 8.

ATI demostró parte de lo que era capaz con el sombreador de píxeles PS2.0 con su demostración Rendering with Natural Light . La demostración fue una implementación en tiempo real del artículo del reconocido investigador de gráficos 3D Paul Debevec sobre el tema de la renderización de alto rango dinámico . ^{[ 1 ]} Una limitación notable es que todos los chips de la generación R300 fueron diseñados para una precisión máxima de punto flotante de 96 bits, o FP24 , en lugar del máximo de 128 bits FP32 de DirectX 9. DirectX 9.0 especificó FP24 como un nivel mínimo para cumplir con la especificación de precisión completa. Esta compensación en la precisión ofreció la mejor combinación de uso de transistores y calidad de imagen para el proceso de fabricación en ese momento. Sí causó una pérdida de calidad generalmente imperceptible a simple vista cuando se realiza una mezcla intensa. Los chips Radeon de ATI no superaron FP24 hasta R520 .

La R300 fue la primera placa en aprovechar realmente un bus de memoria de 256 bits. Matrox había lanzado su Parhelia 512 varios meses antes, pero esta placa no mostró grandes mejoras con su bus de 256 bits. ATI, sin embargo, no solo había duplicado su bus a 256 bits, sino que también había integrado un controlador de memoria de barra cruzada avanzado, algo similar a la tecnología de memoria de NVIDIA . Utilizando cuatro controladores de memoria individuales de 64 bits con balanceo de carga, la implementación de memoria de ATI era bastante capaz de lograr una alta eficiencia de ancho de banda al mantener una granularidad adecuada de las transacciones de memoria y, por lo tanto, superar las limitaciones de latencia de la memoria. "R300" también recibió el último refinamiento de la innovadora tecnología HyperZ de ATI para ahorrar ancho de banda de memoria y tasa de relleno, HyperZ III . Las exigencias de la arquitectura 8x1 requerían más ancho de banda que los diseños de bus de 128 bits de la generación anterior debido a que tenían el doble de tasa de relleno de texturas y píxeles.

La Radeon 9700 introdujo el esquema de antialiasing con corrección gamma de muestreo múltiple de ATI . El chip ofrecía muestreo disperso en modos que incluían 2×, 4× y 6×. El muestreo múltiple ofrecía un rendimiento muy superior al método de supermuestreo de las Radeon anteriores, y una calidad de imagen superior en comparación con las ofertas de NVIDIA de la época. El antialiasing era, por primera vez, una opción totalmente utilizable incluso en los títulos más nuevos y exigentes del momento. La R300 también ofrecía filtrado anisotrópico avanzado que suponía una pérdida de rendimiento mucho menor que la solución anisotrópica de la GeForce4 y otras tarjetas de la competencia, a la vez que ofrecía una calidad significativamente mejorada con respecto a la implementación de filtrado anisotrópico de la Radeon 8500, que dependía en gran medida del ángulo.

El 14 de marzo de 2008, AMD publicó la Referencia de Registro 3D para R3xx. ^{[ 2 ]}

La arquitectura de la Radeon 9700 era muy eficiente y mucho más avanzada en comparación con sus competidoras de 2002. En condiciones normales, la Radeon 9700 Pro superaba a la GeForce4 Ti 4600, la tarjeta de gama alta anterior, entre un 4 % y un 101 %, y hasta un 278 % cuando se activaban el suavizado de bordes (AA) y/o el filtrado anisotrópico (AF). ^{[ 3 ]} En aquel momento, esto era bastante especial y dio lugar a la amplia aceptación del AA y el AF como características realmente útiles. ^{[ 4 ]}

Además de la arquitectura avanzada, los analistas también destacaron el cambio de estrategia de ATI. La 9700 sería el segundo chip de ATI (después del 8500) que se enviaría a fabricantes externos en lugar de que ATI produjera todas sus tarjetas gráficas, aunque seguiría fabricando tarjetas con sus chips de gama más alta. Esto liberó recursos de ingeniería que se canalizaron hacia mejoras en los controladores , y la 9700 tuvo un rendimiento excepcional en su lanzamiento gracias a ello. El director técnico de id Software, John Carmack, hizo que la Radeon 9700 ejecutara la demostración de Doom 3 en el E3 . ^{[ 5 ]}

Las mejoras en rendimiento y calidad que ofreció la GPU R300 se consideran entre las más importantes en la historia de los gráficos 3D, junto con los logros de GeForce 256 y Voodoo Graphics . Además, la respuesta de NVIDIA con la GeForce FX 5800 llegó tarde al mercado y resultó poco impresionante, especialmente al usar sombreado de píxeles. La R300 se convertiría en una de las GPU con mayor vida útil de la historia, permitiendo un rendimiento jugable en juegos nuevos al menos 3 años después de su lanzamiento. ^{[ 6 ]}

A principios de 2003, las tarjetas 9700 fueron reemplazadas por las 9800 (o R350). Estas eran R300 con velocidades de reloj más altas y mejoras en las unidades de sombreado y el controlador de memoria que mejoraron el rendimiento del antialiasing. Fueron diseñadas para mantener un liderazgo de rendimiento sobre la recién lanzada GeForce FX 5800 Ultra, lo cual logró sin dificultad. La 9800 aún se mantenía firme frente a la revisada FX 5900, principalmente (y significativamente) en tareas que involucraban sombreado de píxeles SM2.0 pesado. Otro punto a favor de la 9800 era que seguía siendo una tarjeta de una sola ranura, en comparación con los requisitos de doble ranura de la FX 5800 y la FX 5900. Una versión posterior de la 9800 Pro con 256 MB de memoria usaba GDDR2 . Las otras dos variantes eran la 9800, que era simplemente una 9800 Pro con menor frecuencia de reloj, y la 9800 SE, que tenía la mitad de las unidades de procesamiento de píxeles desactivadas (aunque a veces se podían volver a activar). Las especificaciones oficiales de ATI dictan un bus de memoria de 256 bits para la 9800 SE, pero la mayoría de los fabricantes usaban un bus de 128 bits. Normalmente, la 9800 SE con bus de memoria de 256 bits se denominaba "9800 SE Ultra" o "9800 SE Golden Version". 

Junto con la 9800, la serie 9600 (también conocida como RV350) se lanzó a principios de 2003, y aunque la 9600 PRO no superó en rendimiento a la 9500 PRO a la que se suponía que debía reemplazar, fue mucho más económica para ATI producirla mediante un  proceso de 130 nm (todas las tarjetas de ATI desde la 7500/8500 habían sido de 150  nm) y un diseño simplificado. El núcleo RV350 de la Radeon 9600 era básicamente una 9800 Pro cortada por la mitad, con exactamente la mitad de las mismas unidades funcionales, lo que la convertía en una arquitectura 4×1 con 2 sombreadores de vértices. También perdió parte de HyperZ III con la eliminación de la unidad de optimización jerárquica del búfer Z, al igual que la Radeon 9500. El uso de un  proceso de 130 nm también fue bueno para aumentar la velocidad del reloj del núcleo. La serie 9600, con una alta frecuencia de reloj predeterminada, demostró tener un considerable margen de mejora para los entusiastas del overclocking (alcanzando más de 500  MHz, frente a los 400  MHz del modelo Pro). Si bien la serie 9600 era menos potente que las series 9500 y 9500 Pro a las que reemplazó, logró mantener en gran medida la ventaja de la 9500 sobre la GeForce FX 5600 Ultra de NVIDIA, y representó la respuesta económica de ATI a la tarjeta gráfica de alto rendimiento GeForce4 Ti 4200, que durante mucho tiempo fue la opción preferida del mercado.

Durante el verano de 2003, se lanzó la Mobility Radeon 9600, basada en el núcleo RV350. Al ser el primer chip para portátiles en ofrecer sombreadores DirectX 9.0, disfrutó del mismo éxito que las anteriores Mobility Radeon. Originalmente, la Mobility Radeon 9600 iba a utilizar una tecnología de RAM llamada GDDR2-M . La empresa que desarrollaba esa memoria quebró y la RAM nunca llegó, por lo que ATI se vio obligada a utilizar la SDRAM DDR convencional. Sin duda, habría habido un ahorro en el consumo de energía y quizás mejoras en el rendimiento con GDDR2-M. En otoño de 2004, se lanzó una variante ligeramente más rápida, la Mobility Radeon 9700 (que seguía basada en el RV350, y no en el antiguo R300 de la Radeon 9700 de escritorio, a pesar de la similitud en el nombre).

Más adelante en 2003, se lanzaron tres nuevas tarjetas: la 9800 XT (R360), la 9600 XT (RV360) y la 9600 SE (RV350). La 9800 XT era ligeramente más rápida que la 9800 PRO, mientras que la 9600 XT competía bien con la recién lanzada GeForce FX 5700 Ultra. ^{[ 7 ]} El chip RV360 de la 9600 XT fue el primer chip gráfico de ATI que utilizó la fabricación de chips Low-K y permitió una frecuencia aún mayor del núcleo 9600 (500  MHz por defecto). La 9600 SE fue la respuesta de ATI a la GeForce FX 5200 Ultra de NVIDIA, logrando superar a la 5200 y además siendo más barata. A principios de 2004 apareció otra placa "RV350", la Radeon 9550, que era una Radeon 9600 con una frecuencia de reloj del núcleo inferior (aunque con la misma frecuencia de reloj de memoria y ancho de bus).

Cabe destacar que, en la generación basada en R300, toda la gama utilizaba soluciones de refrigeración de una sola ranura. No fue hasta la Radeon X850 XT Platinum Edition de la generación R420 , en diciembre de 2004, que ATI adoptó un diseño oficial de refrigeración de doble ranura. ^{[ 8 ]}

También en 2004, ATI lanzó las tarjetas Radeon X300 y X600. Estas se basaban en las GPU RV370 (  proceso de 110 nm) y RV380 ( proceso Low-K  de 130 nm ), respectivamente. Eran prácticamente idénticas a los chips utilizados en las Radeon 9550 y 9600, diferenciándose únicamente en que ofrecían PCI Express nativo . Estas tarjetas fueron muy populares entre Dell y otros fabricantes de equipos originales (OEM) para su venta en diversas configuraciones; conectores: DVI frente a DMS-59 ; altura de la tarjeta: altura completa frente a media altura.

Posteriormente se lanzó la Radeon X550, que utilizaba el mismo chip que la tarjeta gráfica Radeon X300 (RV370).

Estas GPU están integradas en la placa base o bien ocupan un módulo Mobile PCI Express (MXM) .