Wildcat II 极速野猫 朱云 abs3d.yeah.net 2001年 9期 3Dlabs公司于2月13日宣布推出世界上最快的3D图形加速卡Wildcat Ⅱ 5110，同时展示的惊人测试数据，不但在专业3D领域创造了新的世界纪录，连主要面向游戏应用的主流3D行业也感到了震动。虽然在我们这些PC爱好者当中，很少有人能够有机会一试Wildcat Ⅱ 5110的威力，但是研究顶级的专业显示卡，我们就能看到未来主流显示卡的影子。很可能不久我们也能用上功能这么强大的3D显示卡，还可能就是明年初。 　　#1 Wildcat Ⅱ功能一览 　　 Wildcat Ⅱ 5110是3Dlabs的新旗舰系列Wildcat Ⅱ的第一项产品，脱胎自被收购下来的Intergraph公司的Wildcat系列产品。Wildcat Ⅱ 5110虽然是芯片组产品，但内部包括了两条完整的3D图形处理流水线，每条拥有一个全新、优化的几何加速器（相当于专业化的T&L引擎）和一个光栅化引擎（相当于专业化的多纹理渲染结构）；它的显示内存分成独立的帧缓存和纹理缓存，共计144MB；为目前最强大的Pentium 4 CPU做了彻底优化，使用了AGP Pro 4×接口；完整支持OpenGL 1.2的所有功能，包括3D体积纹理贴图、全屏反锯齿等等；有了多条3D图形处理流水线，当然能够外接多台显示器，标准的配置是VGA+DVI-I。 　　 如果查阅老一代的Wildcat 说明书，你就会发现Wildcat Ⅱ在功能上只有很少的变化，但是它的优点就是──快！Wildcat Ⅱ 5110的性能是Wildcat Ⅱ 4110的约两倍，但是价位却相近。我们先看看OPC最近推出的Viewperf 6.1.2专业版OpenGL性能测试软件的结果，正是Wildcat Ⅱ 5110创造了这些世界纪录：（^09030101a^） 　　 其中配合Wildcat Ⅱ 5110和FireGL 2的是1.5GHz的Pentium 4，Quadro 2 Pro用的则是1.4GHz的，至于我自己的TNT2 Pro加上超频900MHz的Celeron Ⅱ测出的成绩，是为了让我们一眼就能看出近年来3D显示芯片的进步有多么大。而Wildcat Ⅱ尽管只有3.32亿像素/秒的填充率，竟能在所有的项目中全部夺魁，确实令人惊讶。 　　 Wildcat Ⅱ面向5个大类（几乎就是全部）的专业用户：机械CAD、可视化科学计算、医学成像、视觉模拟和可视化建筑设计。将在今年秋天上市的Wildcat Ⅱ 5110暂时不会有零售版本，因为这类顶级显示卡只有装在一流的工作站上才能发挥优势，3Dlabs的主要合作伙伴包括Compaq、Dell、富士通、富士通-西门子和IBM，连自己生产VISUALIZE fx系列高档专业3D卡的HP也选用了5110，可见Wildcat Ⅱ目前的“无敌”地位。 　　#1 Wildcat Ⅱ架构详解 　　 ParaScale并行架构是所有Wildcat 显示卡的基石，正是由于有了这种模块化的架构支撑起从几何处理到光栅化的全部3D流程的硬件加速，Wildcat 产品才能实现性能的成倍增长，也就是说从1991年最初的Wildcat 到现在的Wildcat Ⅱ 5110，3D性能已经翻了两番，兼容性却始终如一。 　　 ParaScale的精髓在于模块化和并行化，灵活配置的Wildcat 和Wildcat Ⅱ芯片组既功能强大、又伸缩自如。Wildcat I/Ⅱ显示卡主要由3片ASIC类型的IC构成：总线接口芯片，使用了DirectBurst专利技术，可以将3D图形子系统同系统总线无缝连接，不论通过AGP还是PCI总线均没有问题；几何加速器芯片，Wildcat 的单个芯片就能达到3.2G FLOPS的浮点运算能力，内部集成了950万晶体管；光栅化引擎芯片，包括了三角形设置、纹理处理和所有的像素级操作，同时集成了10bit的RAMDAC（可以达到30位的总色彩精度），另外完全分开的帧缓存和纹理缓存可以独立存取，大大提高了显示内存的带宽及其利用效率。 　　 ParaScale架构不但具有分离的几何和光栅化部分，而且可以将多条3D流水线（多套Wildcat 芯片组）合而为一，结果是线性增长的处理能力：2套芯片组是2×（2倍速）、4套就是4×（4倍速），而且合并处理能力的工作完全由硬件和驱动程序来完成，对于应用软件和用户来说除了成倍增长的速度，完全没有其他变化。另外多条3D流水线既可以完成同一个显示任务，也可以被分派处理同一个软件甚至不同软件输出的不同图像。ParaScale架构还有一个最重要的优点就是可编程性，不论是几何部分还是光栅化部分，都是由执行“微代码”的准通用型内核构成，这同当今的CPU架构类似，只不过是由驱动程序来完成普通指令向“微代码”的转换过程。可编程型3D流水线的优点不言而喻，Wildcat可以完全支持各种图形API，从目前最新的OpenGL 1.2到未来微软的DirectX、OpenGL二合一的Fahrenheit都没有问题。相对于3Dlabs自身的Gamma G2几何芯片和Glint R3/Permedia 3光栅化芯片的硬连线结构，Wildcat 系列的主要优势就在于此，连NVIDIA近期的主要目标也就是实现3D显示芯片的完全可编程化，也就无怪乎3Dlabs会斥巨资买下Intergraph，并把Wildcat 作为自己旗舰产品的商标。 　　 Wildcat不但率先在Windows NT工作站上引入硬件几何加速、达到了100万三角形/秒的处理速度，而且连FSAA（全屏反锯齿）、3D体积纹理、像素级的3D效果、硬件Occlusion Culling（剪除不可见图形，类似于主流芯片的HSR隐面去除）以及32位的纹理、Z-buffer和渲染输出也都是Wildcat在NT平台上的“第一”。其中3D纹理和HSR是比较先进的技术，还需要一段时间才能在主流3D应用中实用化，而最引人注目的是SuperScene全屏反锯齿功能。 　　 SuperScene采用的是在较高分辨率下渲染，再将结果通过多点混合生成较低分辨率下的反锯齿图像，这与NVIDIA、ATI采用的超取样方法完全一致。为了进一步提高SuperScene水平，Wildcat的内部硬件采用了多种独特的技术：首先每个像素所作的多个取样（通常多达4×4=16个，这也是专业水准高于主流标准的表现）；其次为了让这个多边形看起来不是那么“平板”，需要对各个取样点的坐标做些细微调整；最后为了节省取样渲染过程中需要的“巨量”内存空间，动态内存分配功能可以根据需要只存储那些必不可少的数据（往往处于那些色彩变化剧烈的边缘部分），因此即使16×的FSAA也只需要3～4倍的存储容量，既加快了速度、又降低了成本──这些技术让Wildcat得以在中低价位的NT工作站上实现10万美元级工作站都难以企及的16×取样、真正专业级的SuperScale全屏反锯齿功能。看起来这些专利技术同3dfx抖动取样FSAA算法有几分“神似”。其实不仅是FSAA，主流3D显示芯片在不少3D功能上“偷工减料、不求上进”，要赶上专业3D芯片组的精度和深度，还有很长的路要走，主流3D必然从速度至上转变到质量/速度并举的发展轨道上来。 　　#1 Wildcat Ⅱ带来什么 　　 3Dlabs推销Wildcat Ⅱ 5110时的口号就是：速度+质量+功能=生产力，无疑在保证一流图形质量和完备3D功能的前提下，速度的成倍提高直接等同于工作效率的大幅上升。在价位不变的情况下，Wildcat Ⅱ无疑是专业人士梦寐以求的超级“摇钱树”。 　　 以NVIDIA为代表的主流厂家则一方面向专业厂家学习尖端技术、参照发展方向，另一方面凭借巨大的市场实力试图攻占专业市场。本来NVIDIA的Quadro2 Pro性能接近于FireGL 2的水平，算是“准一流”的专业芯片。如今Wildcat Ⅱ 5110一出，其他显示卡都只能退居“二线“；等NV20GL（可能称作Quadro3，因为NV20是GeForce3嘛）现身时，Wildcat Ⅱ还可以推出“2×”的6110之类予以还击（毕竟成本在专业领域不是主要问题）……在这场竞争中NVIDIA的优势仅仅是产品升级速度快、价格低廉。也许某一天主流3D显示卡从亦步亦趋转变成用于超越专业产品，到那时才是NVIDIA、ATI等公司开拓3D未来、改写3D历史的关键时刻。