DOOM3加速器！S3 S18 ChroMAT技術簡

前言：

　　S3回來了，起初的轉折是在S8，這次是S18，但是人們似乎已經習慣了NVIDIA和ATI兩分天下的態勢，并沒有想到S18的上市會帶來什么。在一次S18、X300和6200TC的評測中，我們發現S18有著驚人的表現。顯卡測試自然是3DMARK系列測試和游戲系列測試，S18在多項測試中成績超過了6200TC和X300，尤其是在Doom3測試中，之所以特別提到Doom3，是有原因的。游戲一向都是硬件技術升級助推器，Doom3號稱硬件殺手，自然也不例外。Doom3可以說是目前世界上所用技術最為先進的實時三維游戲之一，它把即時光影技術融入到了游戲中，完全由硬件光源提供光照，把以前需要數個小時才可以生成的光照一秒鐘渲染十幾次甚至幾十次，這幾乎是不可想象的。我們所要說的不是ID Software如何通過優秀的圖像引擎來做到這一點的，而是Doom3的即時光影技術無疑對顯卡提出了更高的要求，S18在這項測試中處于領先地位，意義就不言而喻了。

　　有了這樣的表現，S18就不得不讓人們另眼相看了，它采用8條流水線，400Mhz 核心頻率和375Mhz DDR1顯存頻率，功耗平均值為0.4－4.5W。而S18在Doom3中有著不俗的表現，很大程度上緣自ChroMAT技術。

<

ChroMAT技術簡介：

　　ChroMAT全稱是Chrome Memory Address Translation，是一種適當的存儲地址轉換技術，簡單地說，就是當出現顯存不足現象（small memory footprint）時，就會使用3D引擎去讀/寫系統內存。ChroMAT技術的產生是有著較為重要的意義，隨著游戲對硬件要求地提高，玩家所要花費的代價自然也就越大了，可是按照國內的消費觀念來看，低價格高性能的產品是最受歡迎的。如果產品規格過低，那么在性能上就不能滿足游戲的要求，最多只是一件用于宣傳的產品而已，而顯卡所能壓縮的成本極為有限。受制造工藝限制，板載顯示芯片的顯示效果和獨立顯卡的顯示效果還是有一定的差距，那么所能壓縮成本的就只能是顯存了。這樣就產生了內存共享技術，顯卡上只提供較小的顯存，用以存儲最常用數據，而當出現顯存不足的時候，就可以由顯存地址轉換到內存地址，因為內存也是系統中讀寫速度較快的存儲器，能夠滿足游戲對大容量顯存需要，而且在成本上比顯存也要低的多。

　　ChroMAT從根本上講是S3在市場運作方面所采用的一系列技術總稱，而這一系列技術是用來取代AGP-GRAT的，這就不能不說一說GART了。GART全稱是Graphics Address Remapping Table，譯為圖形地址再映射表，是內置于AGP顯卡芯片組中的硬件。

　　在AGP顯卡時代就有了類似ChroMAT的技術DIME，稱為直接執行內存，直接將系統的內存作為Texture材質的存放空間，這樣可以增加3D顯示卡所需的顯存，從而降低顯示卡的成本。其實現最主要的兩點是：建立顯示控制單元與系統之間的專用信息高速傳輸通道和采用DME（Direct Memory Execution，內存映射）技術利用電腦系統內存虛擬顯存，以擴大顯存可用容量。

　　被AGP顯示卡所使用的內存就稱為AGP Memory，而顯示卡的顯存是本身的Local Memory加上部分AGP內存，此外還有剩余的系統內存，可以做這三種分類，因此必須重新對內存的位址做一個定義，讓系統能夠去支配控制它們，因此有了GART。處理器線性虛擬地址由頁面機制轉換成物理地址，這些物理地址用來存取內存、局部幀緩沖和AGP存儲器，CPU用和圖形控制器同樣的地址存取局部幀緩沖和AGP存儲器。操作AGP存儲器時，而GRAT將圖形控制器和CPU所用的相鄰區域轉換到內存中幾個不同的、甚至可能是雜亂分布的頁面地址上，但是要安裝單獨的驅動程序。<

　　內存地址轉換的實現有兩個比較關鍵的因素，那就是系統總線帶寬和地址轉換算法。AGP時代簡單的內存調用受AGP總線帶寬的限制，并沒有真正發展起來。PCI-E總線的出現可以說是一個契機，作為新一代連接內部芯片的I/O技術，PCI-E提供了8GBit/s的帶寬（4GB/s上行、4GB/s下行），為內存地址轉換提供了最好的支持。

　　在內存調用算法上則表現為用在S18上的ChroMAT技術，傳統的圖像處理流程包括幾何處理、頂點處理、紋理應用和光柵處理（ROP），這樣就需要建立ROP到系統內存的直接通道和連接像素管線到系統內存的直接通道，這樣GPU就有權直接訪問物理內存，而顯卡只需提供較少的顯存來緩存常用的前臺數據，當發現顯存不夠用的時候，就可以通過北橋訪問系統內存。

　　ChroMAT技術能夠使圖形引擎通過PCI-E總線對系統內存同時進行讀取和寫入的訪問，高級內存地址轉換表能夠訪問連續的內存，也可以訪問分散的內存，而不必一定要將內存頁面鎖定為連續的內存塊。在ChroMAT技術的支持下，GPU具有較高的優先級，可以通過PCI-E總線將內存作為本地視頻緩沖器的虛擬擴展，可以存儲紋理位圖、頂點緩沖和著色緩沖數據。ChroMAT技術首先確保不必固定內存共享容量，其次由顯存地址變換到內存地址，使用完畢之后馬上將占用的系統內存釋放掉，這樣就既可以共享內存以達到更大顯存的目的，又不會因長時間占用大量系統內存而降低性能。<

總結：

　　ChroMAT技術對于游戲產業的發展和S3顯卡本身的發展都有比較重要的意義。對于游戲來說，目前最為先進的實時三維游戲還是非Doom3莫數，我們就還以它為例。Doom3中最突出的就是實時的光影渲染，只有真正實時地控制開關和亮度的光照，配合陰影，才有可能把黑暗給人心理上的恐懼渲染到極點。只有在一個較小的范圍內采用大量高光的pixel lighting和硬陰影才會看上去感覺是真實的，因此Doom3中的游戲場景大多是在小范圍的黑暗環境或者用門格開的小房間，因為只有這樣才能保證游戲運行的流暢性。然而開門是不可避免的一個動作，在開門時，pixel lighting和硬陰影作用的范圍就要加大，這時候就需要更大的顯存來即時存取數據，在PCI-E總線的支持下，通過ChroMAT技術就可以通過將顯存地址轉換到內存地址，來確保游戲運行的流暢性。

　　另外內存成本比顯存成本要低，這是不可辯駁的事實，因此通過采用ChroMAT技術，就可以降低顯卡的成本，以此來提高性價比。2005年是PCI-E顯卡逐漸成熟的一年，S3自然也不會放棄這個機會，S3的PCI-E顯卡完全采用先進的原生PEG模式，產品覆蓋面較廣，包括中端的Gamma Chrome S19 (核心代號為Matrix)、中低端的GammaChrome S18(核心代號為Metropolis)及低端的Gamma Chrome S14(核心代號為Manhattan)，S18只是先頭部隊而已，我們在S14和S19的技術資料里已經看到了Zero Frame Buffer的字樣，也就是說可以在顯卡上不提供顯存，全部從內存共享，ChroMAT技術將得到進一步的發揮，S3顯卡的成本也可以繼續降低了。

　　ChroMAT這種地址轉換技術，帶寬是比較重要的因素，PCI-E理論傳輸速度可以達到上行4GB/s、下行4GB/s，但是Intel的9x5系列主板也只能達到上行3GB/s、下行1GB/s的速度，并不能達到8GB/s全雙工傳輸，VIA目前也沒有主板可以做到這一點，甚至最高端的K8T890 pro也不成，看來S18的ChroMAT技術在自己的主板上還不能發揮出真正的實力，但是其他芯片組廠商已經有可以實現8GB/s全雙工傳送了，這一點確實讓人感覺有些遺憾。<