NVIDIA GeForce2 Ultra

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I. Présentation

NVIDIA règne depuis quelques mois sur le monde de la 3D. On peut même dire depuis plus d'un an puisque les puces TNT ont véritablement mis cette société sur le devant de la scène.
Leur solution a été de toujours mettre au point une puce qui puisse traiter le maximum d'informations en perdant le moins de temps possible. Pour cela, on a pu voir apparaître des variantes de plus en plus puissante (TNT2 puis TNT2 Ultra, GeForce256 SDR suivie d'une GeForce256 DDR). Aujourd'hui, il en est toujours de même puisque NVIDIA sort une nouvelle puce, la GeForce2 Ultra (et un cahier des charges qui va avec) dérivée de la GeForce2 GTS.
Mais il ne faut pas croire qu'une GeForce2 Ultra est simplement une GeForce2 GTS overclockée, loin de là !
En effet, les ingénieurs de NVIDIA ont eu à leur disposition de nouvelles technologies qui permettent d'améliorer encore le core sans toutefois le graver plus finement. Mais le résultat est là : elle tourne à 250Mhz contre 200Mhz pour une GeForce2 GTS.
Bien sûr, une telle puissante sans une mémoire adéquate serait du pur gâchis, et on peut dire que les choses n'ont pas été faites à moitié puisque les 64Mo de mémoire recommandée sont cadencés à 230Mhz et fonctionnent en mode DDR (Double Data Rate), ce qui équivaut à de la SDRAM 460Mhz !!!

• GPU gravé en 0.18µm
• 2nde génération du GeForce équipée du Giga Texel Shading
• T&L hardware
• GPU cadencé à 250Mhz
• 64Mo de DDR SGRAM cadencée à 230Mhz (équivalent à de la 460Mhz pour de la SDRAM classique)
• AGP 2X et 4X
• 1000Millions de pixels/s et 2000Millions de texels/s
• 4 Pixels avec Dual Texturing (donc 8 texels) par cycle d´horloge.
• Shading Rasterizer (ombrage d'un point)
• FSAA Full Scene Anti Aliasing (déjà géré par la GeForce256)

Pour que cela soit plus clair voilà un petit tableau récapitulatif :

Exemple de Per Pixel Shading avec une GeForce2 GTS ou Ultra (l'image de gauche ne l'utilise pas alors que celle de droite si) :

II. L'installation

Pour les tests, j'ai monté cette petite bombe dans un PC équipé d'une carte mère ABIT VT6X4 supportant l'AGP 4X. Toutefois, dès que la carte était solicitée, l'ordinateur givrait. Après avoir désactivé dans le bios l'AGP 4X (en passant donc en mode 2X), la carte n'a plus posé aucun souci.
Cela n'est pas aussi négatif qu'on pourrait le croire : cela peut très bien venir du modèle d'essai de NVIDIA, comme de la carte mère ou même des pilotes VIA (version 4.25a). De toute façon, avec ou sans l'AGP 4X, cette carte offre des performances pour le moins surréalistes et en rapport avec les 64Mo embarqués et les 250Mhz du GPU.
De plus, afin de normaliser les tests, la carte a été testée avec les derniers pilotes certifiés NVIDIA, les Detonator3.
Il vous sera alors possible de comparer les résultats avec ceux obtenus avec d'autres cartes à base de puce NVIDIA.
Enfin, il faut signaler que cette carte est particulièrement bien équipée côté dissipation thermique : en plus du combiné radiateur/ventilateur, on a droit à des radiateurs solidement fixés sur les puces mémoire. Cela doit permettre à n'importe quelle machine de pouvoir intégrer cette carte sans avoir de soucis du côté de la température du boîtier.

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III. Les pilotes

Tous ceux qui ont des cartes à base de puces NVIDIA connaissent bien ces panneaux, car il faut le souligner les Detonator3 sont compatibles avec toutes les puces "récentes", de la TNT à la dernière GeForce2 Ultra.

Le plus intéressant ici est le réglage de l'Anti Aliasing ainsi que la de la VSync (synchronisation verticale de l'image avec la fréquence de rafraîchissement du moniteur). Pour le reste, les options n'ont pas une influence déterminante (ou dans une moindre mesure) sur les performances.

Voici les réglages en D3D et en ce qui concerne le FSAA, on verra plus loin quel est son intérêt.

Ces pilotes semblent très bien se comporter avec une GeForce2 Ultra, mis-à-part une reconnaissance de la mémoire comme de la 458Mhz (au lieu de 460, mais à ce niveau c'est négligeable). Bien sûr on peut toujours télécharger de nouveaux pilotes, même avec une connexion RTC (téléphone classique) puisque généralement ils pèsent moins de 2Mo.
De plus, nombre de constructeurs arrangent les pilotes pour apporter un support personnalisé (surtout du côté des sorties TV et DVI).

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IV. Les tests

La seule donnée variable de ces tests est la fréquence de fonctionnement du processeur qui varie de 550Mhz à 825Mhz en passant par 733Mhz.
Les résultats sont pour le moins "troublants" puisque d'un côté, on a une forte dépendance CPU en Direct3D mais d'un autre côté, en OpenGL, les résultats sont "normalisés" par le T&L de la GeForce2 Ultra.

Pour 3DMark2000 version 1.1 :

• 16bits, texture format 16bits, Z-buffer 16bits, Frame buffer triple et D3D hardware T&L et D3D SSE T&L
• 32bits, texture format 32bits, Z-buffer 24bits, Frame buffer triple et D3D hardware T&L et D3D SSE T&L

Pour Quake3 version 1.11 :

• 32bits, color depth 32bits, lighting lightmap, texture détail en HQ, quality 32bits trilinear
• 32bits, color depth 32bits, lighting lightmap, texture détail au maximum, quality 32bits trilinear

Avec un processeur "puissant" (825Mhz)

J'ai utilisé comme d'habitude Quake3 et 3DMark2000. Voici les caractéristiques du PC utilisé :

• Pentium3-550E@825 bus à 150Mhz, mémoire à 150Mhz
• ABIT VT6X4
• 128Mo de SDRAM PC133 Cas3
• AGP 2X (pilote VIA 4en1 4.25a)
• Windows 98SE Français
• Detonator3 (6.18)
• SoundBlaster PCI64

Avec un processeur moyen de gamme supérieur (733Mhz)

Voici les caractéristiques du PC utilisé :

• Pentium3-550E@733 bus à 133Mhz, mémoire à 133Mhz
• ABIT VT6X4
• 128Mo de SDRAM PC133 Cas3
• AGP 2X (pilote VIA 4en1 4.25a)
• Windows 98SE Français
• Detonator3 (6.18)
• SoundBlaster PCI64

Avec un processeur moyen de gamme inférieur (550Mhz)

Voici les caractéristiques du PC utilisé :

• Pentium3-550E@550 bus à 100Mhz, mémoire à 100Mhz
• ABIT VT6X4
• 128Mo de SDRAM PC133 Cas3
• AGP 2X (pilote VIA 4en1 4.25a)
• Windows 98SE Français
• Detonator3 (6.18)
• SoundBlaster PCI64

Commentaires sur les performances

Elles sont tout simplement époustouflantes. Bien sûr, les moyens techniques ici mis en oeuvre laissaient présager tout cela, mais on peut enfin jouer à Quake3 Arena en 1600x1200x32, même avec un CPU moyen comme un Pentium3-550Mhz ! On peut dire merci au T&L et aux 64Mo de mémoire DDR cadencée à 460Mhz.
Parce que pour ce qui est des performances sous Direct3D, le bilan est plus mitigé. Il s'agit certainement de la seule carte qui arrive à faire face en hautes résolutions à un processeur aussi puissant (overclocké certes), la bande passante mémoire ne limitant aucunement (ou très peu) le potentiel aussi bien en T&L (il suffit de regarder la colonne de gauche) qu'en mode T&L software avec accélération SSE (instructions multimédias des Pentium3 et Celeron2). Cela se traduit dans les jeux, aussi gourmands soient-ils, par une fluidité remarquable, aussi bien avec Unreal Tournament qu'avec Need For Speed 5.
Maintenant, on s'aperçoit clairement que cette carte ne s'accomode pas d'un trop faible processeur si ce n'est pour jouer en hautes résolutions avec les jeux actuels, mais pour le 1600x1200x32, il faut au moins un 700Mhz. Par contre, dès que les jeux utilisant le T&L sortiront, cette carte (tout comme ses petites soeurs) pourra servir d'upgrade pour des "petites" configurations.

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VI. L'overcloking

C'est certainement ce qu'attendent le plus les Hardcore Gamers qui vont dépenser près de 4000F dans un petit bijou. Même si la carte fournie n'était d'aucune manière représentative d'une carte à venir sur le marché, elle permet de mesurer un potentiel puisqu'elle est destinée justement à valider le design de référence.

La carte ici testée est équipée pour subir les pires outrages : combiné radiateur/ventilateur efficace, dissipateurs sur les puces mémoire et surtout condensateurs impressionnants pour une carte graphique.
Après une intense utilisation on se rend compte que les dissipateurs mémoire ne sont pas du tout là pour faire de la figuration, la chaleur qui se propage sur la surface est assez élevée et indique bien que ces radiateurs sont efficaces ET que les puces mémoire chauffent beaucoup.

Après quelques hésitations (vu les fréquences originales, on se demande quelle règle appliquer : celle des 5%, des 10%, des pas de 5Mhz, ... ?), la carte est cadencée à 275Mhz pour le GPU et 500 (2x250) Mhz pour la mémoire au lieu des 250 et 460 (2x230) initiaux. La carte s'est révélée très stable à ces fréquences et pour mesurer les gains apportés par chaque partie, elle a également testée à 250/500Mhz.

Pour 3DMark2000 version 1.1 :

• 16bits, texture format 16bits, Z-buffer 16bits, Frame buffer triple et D3D hardware T&L et D3D SSE T&L
• 32bits, texture format 32bits, Z-buffer 24bits, Frame buffer triple et D3D hardware T&L et D3D SSE T&L

Pour Quake3 version 1.11 :

• 32bits, color depth 32bits, lighting lightmap, texture détail en HQ, quality 32bits trilinear
• 32bits, color depth 32bits, lighting lightmap, texture détail au maximum, quality 32bits trilinear

J'ai utilisé comme d'habitude Quake3 et 3DMark2000. Voici les caractéristiques du PC utilisé :

• Pentium3-550E@825 bus à 150Mhz, mémoire à 150Mhz
• ABIT VT6X4
• 128Mo de SDRAM PC133 Cas3
• AGP 2X (pilote VIA 4en1 4.25a)
• Windows 98SE Français
• Detonator3 (6.18)
• SoundBlaster PCI64

Les résultats entre parenthèses sont ceux obtenus avec la carte graphique non overclockée.

NVIDIA GeForce2 Ultra overclockée à 275/500 :

Les gains vont de 0% en 1024x768x16 avec les instructions SSE à près de 10% en 1600x1200x32bits avec une accélération T&L Hardware.
Il y a plusieurs explications possibles : soit l'architecture peut ne pas supporter cette augmentation (de respectivement 10 et 8.6% pour le GPU et la mémoire), soit, explication la plus probable, la configuration à base de Pentium3 825Mhz n'est pas assez puissante pour tirer la quintessence d'une telle carte. Toutefois, on peut tout de suite dire une chose, c'est que le processeur GeForce2 Ultra ne semble pas lesté par une mémoire pas assez performante, du moins avec des configurations relativement puissantes. Il en est peut-être tout autrement avec le dernier processeur nec plus ultra d'Intel ou d'AMD !

L'overclocking apporte un petit gain en hautes résolutions, mais en dessous du 1280x1024, le processeur ralentit vraiment cette carte. Mais on doit reconnaître que la mémoire DDR overclockée à 500Mhz permet à la puce, également overclockée, d'apporter un gain bien réel en 1600x1200 et 32bits même avec tous les détails au maximum. La démo Quaver, basée sur la carte la plus chargée en textures, est tout simplement parfaitement fluide dans cette résolution.

NVIDIA GeForce2 Ultra overclockée à 250/500 :

Les résultats semblent clairs : l'overclocking de la mémoire apporte un plus au GPU cadencé à "seulement" 250Mhz. Les amateurs de chiffres "ronds" seront ravis ! En effet, une GeForce2 Ultra 250/500 semble être la meilleure carte du marché. A cette vitesse, aucun jeu ne résiste, même en 1600x1200 et 32bits. Cerise sur le gâteau, le moteur T&L est toujours assez puissant et on peut donc se dire qu'il était aussi limité par la bande passante mémoire. Il faudrait toutefois voir si les résultats en très hautes résolutions ne seraient pas encore meilleurs avec un processeur à 1Ghz.

Surprise, en 1600x1200x32, les résulats sont tous quasi identiques si ce n'est meilleures : on peut donc en conclure qu'avec le GPU cadencé à 250Mhz, la mémoire DDR même overclockée à 500Mhz limite les performances.
Donc si vous achetez une carte à base de GeForce2 Ultra, rien ne sert d'overclocker le GPU, il faut d'abord penser à la mémoire (et mettre des ventilateurs sur les dissipateurs ?).

Overclocking et FSAA

Pour tester l'utilité de l'overclocking en FSAA sous Direct3D, seules deux modes ont été retenus : le 2X2Special (le plus réaliste quant aux résultats) et le 4X4 (le plus "démoniaque" même si les résultats sont faussés).

Entre parenthèses apparaissent les performances quand la GeForce2 Ultra n'est pas overclockée.

J'ai utilisé comme d'habitude Quake3 et 3DMark2000. Voici les caractéristiques du PC utilisé :

• Pentium3-550E@825 bus à 150Mhz, mémoire à 150Mhz
• ANIT VT6X4
• 128Mo de SDRAM PC133 Cas3
• AGP 2X (pilote VIA 4en1 4.25a)
• Windows 98SE Français
• Detonator3 (6.18)
• SoundBlaster PCI64

NVIDIA GeForce2 Ultra overclockée à 275/500 :

Les résultats après overclocking ne sont pas plus cohérents qu'avant, on reste donc dans une même logique. Toutefois, on ne peut nier les réels gains obtenus grâce à l'augmentation des fréquences GPU et mémoire. Certes ils vont de presque rien à environ 10%, mais c'est toujours cela de pris, surtout en mode Hardwre T&L.
Il faut cependant noter que les résultats en 1024x768x16 et FSAA 2X2Special semblent les plus prometteurs puisque dans cette résolution et dans ce mode, les jeux seront parfaitements fluides, alors que ce ne sera pas automatiquement le cas en 32bits.
On peut donc réellement s'interroger sur la technique du super sampling.

Les résultats en FSAA et OpenGL sont tout à fait logiques et montrent bien l'influence de l'overclocking, surtout dans les hautes résolutions où les gains atteignent 10%. Toutefois, Quake3 n'est jouable qu'en 800x600x32 avec le FSAA activé. Mais comme on l'a déjà dit, cette option est très intéressante puisqu'elle peut permettre à un certain nombre de pouvoir jouer avec une qualité comparable à du 1600x1200x32 mais avec un écran "modeste" qui ne supporte pas cette résolution.

NVIDIA GeForce2 Ultra overclockée à 250/500 :

On remarque ici que les résultats sont très proches de ceux obtenus avec le GPU à 275Mhz, on peut alors se dire qu'il est plus efficace d'overclocker la mémoire que le GPU. A ce propos, beaucoup de rumeurs ont circulé sur le net disant que sur les cartes NVIDIA, la mémoire embarquée était de la 250Mhz (4ns). C'est tout à fait possible mais je ne l'ai pas vérifié (pour ne pas jouer sur les résultats en overclocking par la suite), parce que d'une part, la fréquence mémoire est fixée par le Bios de la carte graphique, donc on peut très bien avoir de la mémoire certifiée 250Mhz même si le Bios indique et ne la cadence qu'à 230Mhz.
Toutefois, il ne faut pas oublier qu'avant de dire du mal des GeForce2 Ultra, il faut d'abord voir ce que fourniront les différents constructeurs.

Encore une fois, on se rend compte que l'overcloking du GPU est inutile (ou presque), la mémoire, même cadencée à 500Mhz étant un véritable goulet d'étranglement. On se demande d'ailleurs comment vont faire les constructeurs pour améliorer les performances des futures cartes sans faire exploser les coûts. Bref, on peut espérer jusqu'à 10% de gain ce qui n'est pas négligeable, surtout à ce niveau de performances.

Bilan sur l'overclocking

Il est très avantageux, surtout pour ce qui concerne la mémoire. Cela apporte un plus indéniable ! Certes on pouvait déjà jouer à tout dans pratiquement toutes les conditions, mais les amateurs du 1600x1200x32 seront ravis d'obtenir 10% de performances supplémentaires.
Reste à savoir si le jeu en vaut la chandelle parce que même avec des dissipateurs thermiques sur les puces mémoire, il est certain que tous les constructeurs ne metteront pas de la mémoire de même qualité !

Pages d'origine archivées : /nvidia/articles/geforce2ultra-1.htm (2000) /nvidia/articles/geforce2ultra-2.htm (2000) /nvidia/articles/geforce2ultra-3.htm (2001) /nvidia/articles/geforce2ultra-5.shtm (2001)