Radeon R400 [ATI | 2004 ~ 2005]

R420 GPU는 ATI Technologies가 개발한 그래픽 칩셋으로, 회사의 3세대 DirectX 9.0/OpenGL 2.0 지원 그래픽 카드의 기초가 되었다. 최초로 Radeon X800에 사용된 R420은 0.13마이크로미터(130nm) 저-K 포토리소그래피 공정으로 제조되었으며, GDDR-3 메모리를 사용했다. 이 칩은 AGP 그래픽 카드용으로 설계되었다.

 

R420의 드라이버 지원은 Catalyst 9.4부터 중단되었으며, 그로 인해 X700에서 X850 제품군까지는 공식적으로 Windows 7을 지원하지 않는다.

R420은 DirectX 기능 면에서 R300과 매우 유사했으며, 이전 아키텍처에서 몇 가지 작은 수정이 가해져 성능이 향상되었다. R420은 Radeon 9800 XT의 R360보다 두 배 이상의 픽셀과 버텍스 처리 리소스를 제공하며, 16개의 DirectX 9.0b 픽셀 파이프라인과 16개의 ROP를 갖추고 있었다. X800 XT는 사실상 두 개의 Radeon 9800 코어를 연결하고 약 30% 높은 클럭 속도로 작동하는 형태로 볼 수 있다.

 

R420 설계는 4개의 "쿼드"로 구성되어 있었으며, 각 쿼드는 4개의 파이프라인을 가졌다. 이러한 구조는 ATI가 결함이 있는 "쿼드"를 비활성화하고, 12개, 8개, 4개의 픽셀 파이프라인을 갖춘 칩을 판매할 수 있게 했다. 또한, 쿼드 분할 방식은 전체 칩의 효율성을 최적화할 수 있는 시스템을 설계할 수 있게 해주었다. ATI는 "쿼드 디스패치 시스템"을 통해 화면을 타일로 나누고, 작업을 각 쿼드에 고르게 분배하여 처리 성능을 최적화했다. 이 시스템은 R300 시리즈에서 사용된 것과 비슷하지만, R420은 더 세밀하게 작업 흐름을 조절할 수 있도록 타일 크기를 프로그래밍할 수 있는 기능을 추가했다. 타일 크기를 줄이면 다른 삼각형 크기에 최적화할 수 있었다.

 

ATI는 픽셀 파이프라인 수를 두 배로 늘린 것 외에도 버텍스 셰이더 엔진을 4개에서 6개로 증가시켰다. 이에 따라 픽셀/버텍스 셰이더 비율은 2:1에서 8:3으로 바뀌었고, 이는 2004년 이후의 게임들이 텍스처링과 픽셀 셰이더 중심으로 진행될 것임을 예상한 결과였다. 과거의 기하학적 복잡성은 점차적으로 평면 맵과 패럴랙스 맵핑 같은 텍스처링 기법으로 대체되었으며, 이는 그 이유 중 하나일 것이다. 흥미롭게도 X700(차세대 RV410)은 6개의 버텍스 셰이더를 탑재했으나 2개의 쿼드만을 갖추고 있었고, 이는 기하학적 작업을 더 많이 처리할 수 있도록 설계된 것이었다. RV410은 6600GT보다 기하학적 처리에서 더 뛰어난 성능을 보여주었다. R420과 RV410의 6개의 버텍스 셰이더는 더 높은 클럭 속도와 결합되어 9800XT보다 기하학적 처리 능력을 두 배 이상 향상시켰다.

 

R420 기반 칩은 기본적으로 R300 기반 코어와 유사했지만, 픽셀 셰이더 유닛의 유연성을 높이기 위한 수정이 있었다. 새로운 픽셀 셰이더 버전인 PS2.b는 기존의 PS2.0보다 더 많은 셰이더 프로그램 유연성을 제공했으며, PS3.0의 기능은 지원하지 않았다. 이 새로운 버전은 픽셀 셰이더 프로그램에서 사용할 수 있는 명령어와 레지스터 수를 늘렸다.

 

ATI는 이 칩이 지원하는 새로운 안티앨리어싱 기술인 Temporal Anti-Aliasing을 발표했다. 이 기술은 60fps 이상의 프레임 속도를 유지하는 시스템에서 앨리어싱 경계를 더욱 부드럽게 만드는 데 도움을 주었으며, 두 배의 샘플링 패턴을 프레임 간에 회전시켜 2배 설정이 4배와 비슷한 효과를 낼 수 있었다. 하지만 60fps를 유지할 수 없는 경우에는 깜빡임 현상이 발생할 수 있었기 때문에, 성능이 이를 따라가지 못하면 Temporal AA는 비활성화되었다. 이 기술은 ATI의 우수한 안티앨리어싱 옵션에 큰 추가 기능이 되었다.

 

또한, R420은 새로운 종류의 노멀 맵 압축인 "3Dc"를 지원했다. 3Dc는 일반 텍스처 압축과 유사하게 노멀 맵을 압축할 수 있도록 설계되었으며, DXT5 모드를 수정한 방식으로 동작했다. 이는 노멀 맵의 데이터 특성에 맞게 최적화된 압축 방식으로, 노멀 맵을 많이 사용하는 소프트웨어에서 성능을 크게 향상시킬 수 있었다.

 

R420의 GPU 구조는 R300과 비슷하지만, 메모리 컨트롤러와 메모리 대역폭 최적화 기술인 HyperZ는 동일했다.

 

R420은 사실 ATI의 4세대 프로젝트의 두 번째 시도로, 원래의 R400 계획(내부 코드명: "Crayola")은 취소되었다. R400은 통합 셰이더 모델 3.0 지원 등 더 많은 기능을 갖춘 계획이었으나, ATI는 당시 사용할 수 있는 반도체 제조 공정에서 너무 복잡하고 위험할 수 있다고 판단했다. 결과적으로 R400 아키텍처는 Xbox 360의 Xenos 칩에만 사용되었고, 이는 Qualcomm의 Adreno 200 모바일 GPU의 기초가 되었다. Radeon 라인에서 Direct3D 9.0c 기능은 이후 R500 아키텍처로 넘어갔다.

 

 

 

R420 기반의 카드 중 초기 모델로는 Radeon X800 XT 플래티넘 에디션과 Radeon X800 Pro가 있었다. X800 XT PE는 520 MHz의 코어 클럭과 560 MHz의 메모리 속도를 갖췄으며, 16개의 파이프라인이 활성화된 모델이었다. X800 Pro는 475/450 MHz로, 하나의 쿼드가 비활성화되어 12개의 픽셀 파이프라인만 동작했다. X800 Pro VIVO는 오버클러커들 사이에서 인기가 있었으며, 비활성화된 쿼드를 활성화해 X800 XT PE로 변경할 수 있는 가능성이 있었다.

 

R420을 기반으로 한 또 다른 모델은 X700(RV410) 시리즈로, X600을 대체하기 위해 2004년 9월에 출시되었다. X700 Pro는 425 MHz의 코어 속도를 가졌으며, 0.11 마이크로미터 공정으로 제작되었다. RV410은 8개의 픽셀 파이프라인과 4개의 ROP를 갖추었으며, X800과 비교했을 때 더 적은 성능을 보였지만 비용 절감을 위한 설계였다.

 

R420의 후속 모델은 X850 시리즈로, X800과 X700 시리즈의 시장에서의 위치를 대체하고 성능을 더 높였다. X850 시리즈는 R480 코어를 기반으로 하여 X800보다 약간 높은 성능을 제공했다. 2005년에는 X800 GT와 X800 GTO 카드도 출시되었으며, 이들은 주로 성능 대비 가격이 우수하여 큰 인기를 끌었다. X800 GTO² 모델은 R480 기반으로 출시되었으며, BIOS 변경을 통해 16개의 파이프라인을 활성화시킬 수 있는 특별한 기능을 제공했다.