Serie Radeon R400

La GPU R420 , desarrollada por ATI Technologies , fue la base de las tarjetas gráficas de tercera generación compatibles con DirectX 9.0 y OpenGL 2.0 . Utilizada inicialmente en la Radeon X800, la R420 se fabricó mediante un proceso de fotolitografía de baja constante dieléctrica (low- K ) de 0,13 micrómetros (130 nm ) y empleaba memoria GDDR-3 . El chip fue diseñado para tarjetas gráficas AGP .

El soporte de controladores para este núcleo se interrumpió a partir de Catalyst 9.4 y, como resultado, no existe soporte oficial para Windows 7 para ninguno de los productos X700 - X850. ^{[ 1 ]}

En cuanto a las características DirectX compatibles, el R420 (nombre en clave Loki ) era muy similar al R300 . Básicamente, el R420 adopta un enfoque de "cuanto más amplio, mejor" para la arquitectura anterior, con algunos pequeños ajustes para mejorarla de diversas maneras. El chip venía equipado con más del doble de recursos de procesamiento de píxeles y vértices en comparación con el R360 de la Radeon 9800 XT (una evolución menor del R350), con 16 pipelines de píxeles DirectX 9.0b y 16 ROPs. No sería descabellado considerar el X800 XT como un par de núcleos Radeon 9800 conectados entre sí y funcionando con una velocidad de reloj aproximadamente un 30 % mayor.

El diseño del R420 era una disposición de 4 "quads" (4 pipelines por quad). Esta organización interna permitió a ATI desactivar los "quads" defectuosos y vender chips con 12, 8 o incluso 4 pipelines de píxeles, una evolución de la técnica utilizada con Radeon 9500/9700 y 9800SE/9800. La separación en "quads" también permitió a ATI diseñar un sistema para optimizar la eficiencia del chip en general. Denominado "sistema de despacho de quads", la pantalla se divide en mosaicos y el trabajo se distribuye uniformemente entre los "quads" separados para optimizar su rendimiento. Así es como los chips de la serie R300 también realizaban sus tareas, pero el R420 lo perfeccionó al permitir tamaños de mosaico programables para controlar el flujo de trabajo con mayor precisión. Aparentemente, al reducir los tamaños de los mosaicos, ATI pudo optimizar para diferentes tamaños de triángulos.

Cuando ATI duplicó el número de pipelines de píxeles, también aumentó el número de motores de sombreado de vértices de 4 a 6. Esto cambió la proporción de sombreadores de píxeles/vértices de 2:1 (en R300) a 8:3, lo que demuestra que ATI creía que la carga de trabajo en los juegos a partir de 2004 estaba más orientada al sombreado de píxeles y al texturizado que a la geometría. El mapeo de normales y paralaje estaba reemplazando la complejidad geométrica pura para el detalle del modelo, por lo que sin duda eso fue parte del razonamiento. Curiosamente, la tarjeta principal X700 (RV410) tenía 6 sombreadores de vértices a pesar de estar equipada con solo 2 quads. Como tal, este chip fue obviamente diseñado para una carga de geometría más pesada que la de texturizado, tal vez adaptado para un rol como chip FireGL . RV410 también superó significativamente a la GeForce 6600GT de NVIDIA (3 sombreadores de vértices) en rendimiento de geometría. Gracias a los 6 sombreadores de vértices de las R420 y RV410, combinados con velocidades de reloj superiores a las de la generación anterior, ATI logró duplicar con creces la capacidad de procesamiento geométrico de la 9800XT.

Aunque los chips basados ​​en R420 son fundamentalmente similares a los núcleos basados ​​en R300, ATI modificó y mejoró las unidades de sombreado de píxeles para ofrecer mayor flexibilidad. Una nueva versión del sombreador de píxeles (PS2.b) permitió una flexibilidad ligeramente mayor en los programas de sombreado que la versión PS2.0 estándar, pero aún no alcanzaba todas las capacidades de PS3.0. Esta nueva revisión de PS2.0 aumentó el número máximo de instrucciones y registros disponibles para los programas de sombreado de píxeles. ^{[ 2 ]}

ATI presentó Temporal Anti-Aliasing , una nueva tecnología de suavizado de bordes compatible con sus chips. Aprovechando los efectos de imagen a imagen de una velocidad de fotogramas superior a 60 fps , la GPU suaviza mejor los bordes con aliasing rotando el patrón de muestreo entre fotogramas. Una configuración de software 2X se volvía perceptiblemente equivalente a 4X. Desafortunadamente, requería que el sistema pudiera mantener al menos 60 fps, ya que de lo contrario, Temporal Anti-Aliasing causaría un parpadeo perceptible , dado que el usuario podría ver los patrones de AA alternados. Si no se podía mantener la velocidad de fotogramas, el controlador desactivaba Temporal AA. Sin embargo, en juegos donde se podía mantener este nivel de rendimiento, Temporal AA era una buena adición a las excelentes opciones de suavizado de bordes de ATI. Cabe destacar que "Temporal AA" de ATI era en realidad un filtro de tramado temporal para AA espacial, no un suavizado de bordes temporal propiamente dicho (que implica una mezcla controlada de las submuestras temporales de pantallas consecutivas).

Otra adición notable al núcleo fue un nuevo tipo de compresión de mapas normales , denominado " 3Dc ". De manera similar a como la compresión de texturas había sido parte de la especificación Direct3D durante años y se usaba para comprimir texturas regulares, la compresión de mapas normales compactaba este nuevo tipo de capa de detalle de superficie. Debido a que la compresión de texturas DirectX ( DXTC ) se basaba en bloques y no estaba diseñada para las diferentes propiedades de datos de un mapa normal, se necesitaba un nuevo método de compresión para evitar la pérdida de detalles y otros artefactos. 3Dc se basaba en un modo DXT5 modificado, que de hecho era una opción de reserva para el hardware que no admitía 3Dc. El software que hacía un uso intensivo del mapeo normal podía obtener un aumento significativo de velocidad gracias al ahorro en la tasa de relleno y el ancho de banda al usar 3Dc. ATI mostró muchas de las nuevas características de su chip en la demostración promocional en tiempo real llamada Ruby: The Doublecross .

La mayor parte del resto de la GPU era extremadamente similar a la R300. El controlador de memoria y las técnicas de optimización del ancho de banda de la memoria ( HyperZ ) eran idénticas.

R420 fue en realidad un proyecto secundario de cuarta generación para ATI, y el plan original R400, cuyo nombre en clave interno era "Crayola", fue descartado. ^{[ 3 ]} R400 habría sido más completo en cuanto a características, con soporte unificado para el modelo de sombreado Shader 3, entre otras mejoras, pero se cree que ATI consideró que R400 era innecesariamente complejo para las aplicaciones disponibles y potencialmente arriesgado de desarrollar con los procesos de fabricación de semiconductores disponibles en ese momento. ^{[ 4 ]} La arquitectura R400 se implementó entonces solo en el chip Xenos utilizado en la consola de videojuegos Xbox 360 , ^{[ 5 ]} y se convirtió en la base de la GPU móvil Qualcomm Adreno 200, inicialmente llamada AMD Z430. ^{[ 6 ]} En la línea Radeon, el soporte para las características de Direct3D 9.0c pasó a la siguiente generación basada en la arquitectura R500 , mientras que la cuarta generación se sirvió con el R420 derivado del R300.

Las primeras tarjetas de la serie Radeon X800 se basaban en el núcleo R420. La línea incluía la Radeon X800 XT Platinum Edition y la Radeon X800 Pro . La X800 XT PE venía con una frecuencia de 520  MHz para el núcleo y 560  MHz para la RAM, con 16 pipelines habilitados. La X800 Pro venía con una frecuencia de 475/450  MHz con un quad deshabilitado, dejando 12 pipelines de píxeles funcionales. En esencia, la X800 Pro está construida sobre núcleos R420 parcialmente defectuosos. También se lanzó una X800 Pro VIVO (Video-in-Video-out) que fue popular entre los entusiastas del overclocking porque el quad deshabilitado generalmente se podía habilitar, lo que resultaba en una X800 XT PE completamente funcional a un menor costo.

La serie Radeon X700 (RV410) reemplazó a la X600 en septiembre de 2004. La X700 Pro funciona a  una frecuencia de reloj de 425 MHz y se fabrica con un proceso de 0,11 micrómetros. La RV410 utilizaba una arquitectura compuesta por 8 pipelines de píxeles conectados a 4 ROPs (similar a la GeForce 6 600), manteniendo los 6 sombreadores de vértices de la X800. El  proceso de 110 nm era un proceso de reducción de costes, diseñado no para altas frecuencias de reloj, sino para reducir el tamaño del chip manteniendo altos rendimientos. Se planeó la producción de una X700 XT , que fue analizada por varios sitios web de hardware, pero nunca se lanzó. Se creía que la X700 XT establecía un límite de frecuencia demasiado alto para que ATI la produjera de forma rentable. Además, la X700 XT no era suficientemente competitiva frente a la impresionante GeForce 6 600GT de nVidia. ATI, en su lugar, produjo una tarjeta de la serie X800 para competir.

La serie Radeon X800 "R430" de 110 nanómetros se presentó a finales de 2004 junto con las nuevas tarjetas X850 de ATI . La X800 se diseñó para reemplazar la posición que la X700 XT no logró alcanzar, con 12 pipelines y un bus de RAM de 256 bits. La tarjeta superó con creces a la 6600GT con un rendimiento similar al de la GeForce 6800. Un modelo cercano, la nueva X800 XL , se posicionó para destronar a la GeForce 6800 GT de NVIDIA con velocidades de memoria más altas y 16 pipelines completos para aumentar el rendimiento. El R430 no pudo alcanzar altas velocidades de reloj, ya que se diseñó principalmente para reducir el costo por GPU, por lo que aún se necesitaba un nuevo núcleo de gama alta. La nueva generación R4x0 de gama alta llegó con la serie X850, equipada con varias mejoras en el núcleo para un rendimiento ligeramente superior al de la serie X800 basada en el chipset "R420". La línea X850 basada en el chipset "R480" estaba disponible en 3 versiones: la X850 Pro , la X850 XT y la X850 XT Platinum Edition , y estaba fabricada con el fiable proceso de alto rendimiento de 130  nm Low-K .

En 2005, ATI tenía una gran cantidad de chips que "funcionaban", pero no lo suficientemente bien como para usarlos en las tarjetas de las series X800 o X850. Por lo tanto, se creó un nuevo modelo , la X800 GT . Esta utilizaba cualquier chip "R480" de la X850 o "R430" de la X800 XL que tuviera 2 quads funcionales y pudiera funcionar a 475  MHz. Estaban diseñadas para competir con la GeForce 6600GT, además de la anterior X800 basada en el chip "R430". ATI también lanzó la X800 GTO , una tarjeta de 12 pipelines (3 quads) que utilizaba chips "R480" o "R430" con una frecuencia de 400  MHz. Esta tarjeta tenía un rendimiento intermedio entre la X800 GT y la X800 XL. Era más rápida que la GeForce 6800 estándar, pero más lenta que la GeForce 6800 GT. Las elevadas ventas de esta tarjeta se debieron a su rendimiento relativamente alto, sumado a un precio solo ligeramente superior al de la X800 GT. La comunidad de overclocking descubrió que la GTO, basada en el chipset R480, podía alcanzar con frecuencia velocidades de reloj cercanas a las de la X850 XT.

Finalmente, otro SKU fue el X800 GTO² , también basado en R480. Fue fabricado por Sapphire Technology , al igual que el X800 GTO. Esta tarjeta generalmente venía con una configuración de 3 quads, como el X800 GTO. El GTO² era único en la serie GTx porque, con un cambio de BIOS , casi siempre se podía convertir en una tarjeta completa de 4 quads. ^{[ 7 ]} Algunas tarjetas X800 GTO² se enviaron con los 4 quads completos ya habilitados, pero de estas algunas eran R430 en lugar de R480 y no podían alcanzar velocidades de reloj similares a las del X850. Las últimas variaciones de la serie GTO fueron las placas GTO especiales con 16 pipelines habilitados oficialmente, como el X800 GTO-16 basado en "R430" de Powercolor .

• "Dentro del R420 de ATI (análisis arquitectónico)" por aths, 3DCenter.Org, 4 de mayo de 2004
• La X800 de ATI logra otro golpe maestro en la guerra del rendimiento gráfico : características, arquitectura y pruebas de rendimiento de la Radeon X800.
• La tarjeta gráfica Radeon X700 XT de ATI : un análisis en profundidad de la X700 XT, aún no lanzada al mercado.
• Base de datos de GPU de techPowerUp!