3dfx History und Voodoo 5: Retro-Special mit Insider-Infos und brandneuen Benchmarks

Während kein Zweifel daran besteht, dass 3dfx als Wegbereiter flüssiger 3D-Welten am PC fungierte, streiten sich Zeitzeugen immer noch darüber, welche Faktoren den raschen Fall des Pioniers wirklich verursacht haben, beziehungsweise wie sich das hätte verhindern lassen. Keine Sorge, dies ist keiner der allseits bekannten "Früher war alles besser"-Artikel, der die Goldgräberzeiten der 3D-Beschleuniger besingt - all das wurde auch von uns zur Genüge durchgekaut. Dieses Retro-Special soll Ihren Horizont erweitern, und zwar mit Informationen, die es in dieser Form niemals gab. Auf Sie warten ganz besondere, völlig neue Messwerte, welche wir mithilfe langer Recherche und zusammen mit der verbliebenen 3dfx-Community erstellt haben. Doch zunächst ist ein Rückblick von Nöten, welcher den Kontext erklärt und speziell junge Leser in das Thema finden lässt.

Ein wichtiger Hinweis für Heftabonnenten: Der vorliegende Artikel entspricht einer erweiterten Version dessen, was Sie in der PCGH 03/2017 gelesen haben. Neben einer Wagenladung neuen Textes haben wir auch die Benchmarks erweitert und, als besonderen Service für die 3dfx-Fans aus aller Welt, eine englische Variante des Artikels erstellt. PC Games Hardware wünscht viel Vergnügen!

Millennium-Probleme

Alles kam anders als geplant. Im November 1999 präsentierte 3dfx auf der Comdex in Las Vegas - eine mit der heutigen CES vergleichbare Messe - mit Monaten Verspätung den VSA-100-Prozessor inklusive der darauf basierenden Produkte Voodoo 4 4500, Voodoo 5 5000/5500 und Voodoo 5 6000. Das sah gut aus, war jedoch nur eine hübsche Marketing-Fassade - 3dfx hatte zu diesem Zeitpunkt weder lauffähiges Silizium, noch eine Idee davon, was bei der Voodoo Scalable Architecture (VSA alias "Napalm") noch alles schiefgehen würde. Der damalige Plan lautete, die ersten drei, für den Massenmarkt gedachten Produkte im ersten Quartal 2000 zu veröffentlichen und zwei Monate später mit dem Quad-Chip-Schlachtschiff Voodoo 5 6000 zu komplettieren.

Die Geschichte lehrt uns, dass das nicht ansatzweise klappte. Die Voodoo 5 5500 startete im Frühjahr 2000 ohne die V4 und wurde zu allem Überfluss wegen spät entdeckter Probleme zurückgerufen. Im Juni war es dann soweit - viele Monate nach der initialen Planung. Die epische Verspätung führte dazu, dass die V5 5500 in einen völlig anderen Markt mit anderen Konkurrenten hineingeboren wurde als vorgesehen. 1999 hätte sich die 3dfx-Karte mit der ersten Geforce (256) duellieren müssen - ein Kampf, aus dem Nvidia nur mit gebrochenen Rippen herausgekommen wäre. Mitte 2000 hatte Nvidia jedoch bereits die Geforce 2 GTS mit fast verdoppelter Rohleistung sowie den Preis-Leistungs-Knaller GF2 MX veröffentlicht und stand kurz davor, mit der GF2 Ultra ein Ausrufezeichen hinter das Portfolio zu setzen.

Doch da war noch die Voodoo 5 6000. Sie besaß auch Mitte 2000 das Potenzial, die Leistungskrone abzuholen. Wir sprechen hier übrigens von einer 600-Dollar-Grafikkarte, während die GF2 Ultra ab 500 Dollar startete. Wie sich die Zeiten ändern - Nvidias aktuelles Topmodell Titan V kostet in den Staaten 2.999 Dollar, die GTX 1080 immerhin 699. Der V5 6000 wurde ihr ambitioniertes Vier-Chip-Design zum Verhängnis, sie schaffte es trotz größter Anstrengung nicht auf den Markt. Die später anhand der Prototypen durchgeführten Tests - auch jener von PC Games Hardware - bewiesen, dass die Voodoo 5 6000 bis 2001 die mächtigste Grafikkarte für 32 Bit Farbtiefe, hohe Auflösungen und Kantenglättung gewesen wäre, jedoch auf einen starken Hauptprozessor angewiesen ist.
Quelle: PC Games Hardware 3dfx Voodoo 5 6000: Die Kraft der vier Herzen ging niemals in Serie.

Plan vs. Realität - 0:1

Quelle: PC Games Hardware 3dfx Napalm Data Book: 200 Megapixel pro Sekunde entsprechen 200 MHz. Die gab es in Serie niemals. An anderer Stelle ist zu lesen, dass 2,5 Volt für 200 MHz anvisiert waren. Auch die Voodoo 5 5000, als lohnenswertes Upgrade für PCI-Rechner gedacht, verließ niemals den Prototypenstatus. Die mit nur einem VSA-100-Chip bestückte V4 4500 konnte indessen nur in Spielen mit 3dfx-Glide-Schnittstelle den Anschluss an die Geforce 2 MX halten. Wie viel bei der VSA-100-Entwicklung unplanmäßig verlaufen sein muss, wird nach weiterer Recherche deutlich. So gab 3dfx Ende 1999 an, dass die V4 4500 - wie die Voodoo 3 - mit Passivkühlung auskommen würde. Praxistests mit V3-Kühlern haben ergeben, dass der VSA-100 wesentlich heißer wird als sein Vorgänger und das daher unmöglich ist. Ein Tauchgang im Napalm Data Book offenbart, was 3dfx ursprünglich im Sinn hatte: 200 MHz Taktfrequenz bei 2,5 Volt Kernspannung. Daraus wurden desaströse 167 MHz bei 2,9 Volt - nicht einmal die vage angekündigten 183 MHz, bei der V3 3500 erreicht, wurden in Serie gefertigt.

Hardware-T&L: Henne oder Ei?

Das Hype-Thema Hardware-T&L verschlimmerte 3dfx' Lage weiter. 1999 mit der ersten Geforce eingeführt und 2000 von Atis Radeon erweitert, warf der Mangel einer dedizierten Geometrieeinheit kein gutes Licht auf die VSA-Serie - auch das wäre vor der Jahrtausendwende anders gewesen. Damals wegen der dünnen Spiele-Basis ein Fest der Spekulationen, sind wir mit diesem Artikel in der Lage, die Diskussion um T&L mit zahlreichen Fakten anzureichern. Für die jüngeren Leser: Das Kürzel T&L (seltener: TnL) steht für Transform, Clipping and Lighting und beschreibt in diesem Kontext dedizierte Rechenwerke innerhalb des Grafikchips. Es gilt, die notwendigen Polygone im Screenspace zu verschieben, deren Sichtbarkeit/Verdeckung zu prüfen und sie zu beleuchten. Dies war zuvor eine sehr FPU-lastige Aufgabe des Hauptprozessors (Gleitkomma-Berechnungen). Im Gegensatz zu CPU-T&L funktioniert GPU-T&L in Direct 3D erst nach expliziter Implementation durch Spiele-Entwickler. Diese kam 2000 allmählich ins Rollen. T&L-lose Grafikkarten - wie alle Voodoos - sind klassisch auf den Prozessor angewiesen, bevor sie mit der Rasterisierung beginnen können, und finden sich daher öfter im CPU-Limit wieder. Mit steigender Auflösung egalisiert sich dieser Nachteil, da GPU-Füllrate und -Speicherdurchsatz limitieren. Erst 3dfx' Nachfolge-Generation Rampage alias Specter ("Schreckgespenst") sollte im Jahr 2001 Hardware-Transformation einführen.

Voodoo meets 2017: Idee und Umsetzung

Wir könnten mit der Geschichtsstunde ganze Sonderhefte füllen, nun ist es jedoch an der Zeit für den Radschlag in die Gegenwart - zumindest teilweise. Wir haben großen Aufwand betrieben, um brandneue Benchmarks klassischer Grafikkarten anzufertigen, die deren Potenzial vollständig zeigen. Die Frage nach dem Sinn, gut 17 Jahre alte Grafikkarten erneut und mit größerem Aufwand als damals zu testen, möchten wir nicht nur mit "Weil wir's können!" beantworten, es steckt mehr dahinter. Zum einen ist es Neugier, wie sich die Machtverhältnisse entwickeln. Wie erwähnt, startete im Jahr 2000 langsam der Umbruch von klassischer CPU-Polygonberechnung zur GPU-Transformation. Während damals nur spekuliert und orakelt werden konnte, haben wir schließlich die Antwort auf die Frage: Lässt sich dieser Nachteil mithilfe einer sehr starken CPU ausgleichen?

Selbstverständllich ist T&L nur eine Disziplin, welcher sich die Probanden stellen müssen. Hi-Res-Gaming und die damals gefürchtete 32-Bit-Farbtiefe werden ebenfalls thematisiert. Besonderes Augenmerk gilt unserem Ehrengast und Aufhänger der ganzen Aktion, einer Voodoo 5 5500 AGP mit verdoppelter Speicherkapazität und hohem Taktpotenzial. Technisch versierte 3dfx-Fans haben Mittel und Wege gefunden, die altehrwürdige Hardware aufzumöbeln. Unser Proband stemmt bis zu 210 MHz Taktfrequenz, 26 Prozent mehr als Standardkarten. Sie erinnern sich: 200 MHz wurden von 3dfx angepeilt. Die Benchmarks geben Aufschluss darüber, ob das Taktplus etwas an der Grundaussage ändert, dass die Geforce 2 GTS das schnellere Produkt ist. Darüber hinaus zeigt das Experiment das Skalierungsverhalten der 3dfx-SLI-Architektur mit steigendem Takt.
Quelle: PC Games Hardware Voodoo 5 @ 128 MiB: Vorderseite. Der Platine fehlen Leitungen, um die doppeltkapazitiven SDR-SDRAM-Chips anzubinden, daher wurden diese manuell mittels Draht verlegt. Keine handelsübliche VSA-100-Grafikkarte stemmt 200 MHz Taktfrequenz, das stabile Limit bewegt sich zwischen 175 und 185 MHz. Um deutlicher vom Standardtakt wegzukommen, welcher für Kern und Speicher 166,67 MHz beträgt, haben wir auf eine modifizierte Voodoo 5 5500 AGP zurückgegriffen. Die Durchführung übernahm ein treuer 3dfx-Fan und Sammler: Oscar Barea, in 3dfx-Kreisen als "osckhar" bekannt. Er hat es sich nicht nur zur Aufgabe gemacht, alle möglichen 3dfx-Prototypen zu sammeln und auf seiner Website zu präsentieren, sondern diese auch zu verbessern. Interessenten finden das Interview mit Oscar Barea unter dem Fazit dieses Artikels.

Zur Modifikation: Mittels Reflow-Maschine wurde eine handelsübliche Voodoo 5 5500 AGP zunächst um ihre beiden Grafikchips und 8 × 8 MiByte SDR-SDRAM erleichtert. Stattdessen kommen potentere Komponenten zum Einsatz. Die Revision 320 des VSA-100 wird auch auf der Voodoo 5 6000 verwendet und erlaubt höhere Frequenzen als ihre Vorgänger. Unsere Chips stammen aus der Kalenderwoche 40 des Jahres 2000. Der neue RAM besteht aus 8 × 16 (128 MiB), ergo 64 MiB pro Chip - mehr kann der VSA-100 nicht adressieren. Da der Platine Leiterbahnen zum Betrieb von 16-MiB-Chips fehlen, wurden diese mithilfe von Draht installiert und zum Grafikchip verlegt. Zu guter Letzt sorgt ein Widerstand bei der Spannungsversorgung dafür, dass die Kerne mit 3,1 Volt arbeiten (Standard: 2,9). Um all das zu kühlen, haben wir die schwachbrüstigen Standardkühler gegen zwei Titan CUV2AB ausgetauscht.

Was die verdoppelte Speichermenge auf 64 MiByte pro Chip angeht, hatte 3dfx tatsächlich Pläne in Form der V4 4800 und V5 5800, weshalb wir unsere Mod-Karte "V5 5900" getauft haben. Für wann diese Modelle geplant waren, ist unklar. Spannender und weitgehend unter dem Radar der Öffentlichkeit geblieben ist, dass 3dfx in den letzten Tagen auch an "Daytona" gearbeitet hat. Dahinter steckt ein Shrink des VSA-100 von 250 auf 180 nm Strukturbreite mit Unterstützung für DDR-RAM. Die äußerst raren Prototypen der Voodoo 4-2 4200 werden laut Sammlern nur handwarm - ohne Kühler! - und sollten 3dfx' Lowcost-/OEM-Grafikkarten des Jahres 2001 werden - möglicherweise auch mit 64 MiByte.

Voodoo meets 2017: Der Test-PC

Der eigens für Retro-Benchmarks zusammengestellte PC zeigt die Leistung der 2000er-Grafikkarten ohne Prozessorlimit, da er ungefähr die dreifache Leistung zeitgenössischer High-End-CPUs erreicht. Mit dieser Kraft im Rücken geben sich alle anderen, bisher unbeachteten Flaschenhälse zu erkennen. Auch Sie werden angesichts so mancher Ergebnisse staunen, versprochen!
Quelle: PC Games Hardware Der Benchmark-PC ist auch optisch sehr nah an der Jahrtausendwende – das Midi-Gehäuse stammt von einem Aldi-PC des Jahres 1998. Die übertaktete Infrastruktur ist von 2004. Es ist nicht leicht, den ultimativen Voodoo-Rechner zusammenzustellen. Während viele 3dfx-Fans auf zeitgenössische Prozessoren wie den Pentium 3 schwören, streben andere nach höchster Leistung. Das Hauptproblem bilden die limitierten AGP-Fähigkeiten der 3dfx-Chips: Die V4 4500 und seltene V5-Karten mit AGP4×-Kerbe ausgenommen, benötigen Voodoo-AGP-Karten 3,3 Volt Signalspannung. Damit fallen AGP-3.0-Chipsätze wie der Nvidia nForce 2/3 oder VIA KT600 aus dem Raster. Noch schwieriger wird es, wenn ein V5-6000-Prototyp verwendet werden soll. Diese Grafikkarte ist eine echte Diva und funktioniert nur in einem Bruchteil der potenziell tauglichen Boards, teilweise besteht sogar Defektgefahr. Doch die 3dfx-Community hat Kompatibilitätslisten erstellt, auf die wir zurückgegriffen haben. Das Asrock M266A Rev. 3.0 kombiniert all unsere Wünsche: Es eignet sich in Kombination mit dem CT-479-Adapter zum Betrieb des mächtigen Pentium M mit Dothan-Kern (2M L2-Cache). Wir greifen auf den PM 765 zurück, da er den höchsten Multiplikator aller PM-CPUs besitzt. Nach einigen Tests landen wir bei 130 MHz FSB-Takt, was mit einem 20er-Multi satte 2,6 GHz ergibt. Ein Pentium 3 Tualatin müsste für vergleichbare Leistung mit mindestens 3,5 GHz laufen. AGP-4×-taugliche Grafikkarten können während der Benchmarks auf das volle Feature-Spektrum des Chipsatzes zurückgreifen.

Ursprünglich wollten wir mit diesem Artikel auch die Benchmarkwerte der Voodoo 5 6000 ergänzen, doch leider verträgt sich unser Napalm-Flaggschiff doch nicht mit der Hauptplatine, Freezes sind an der Tagesordnung - die Karte ist und bleibt eine Diva. Wir werden weiter an Lösungsmöglichkeiten arbeiten, doch bis dahin bleibt die V5 6000 außen vor.

Tests von 1999 bis 2005

Bei den Benchmarks vermengen wir die damals populären Timedemos mit modernen Fraps-Messungen - inklusive Frametime-Verläufen, die anno 2000 noch niemand anfertigte. Timedemos sind, so beliebt sie damals waren, nur Replays des Spielgeschehens und somit nicht 100-prozentig praxisnah - sie sind aber der einzige Weg, auch Low-Level-Schnittstellen wie 3dfx-Glide 1:1 mit Direct 3D und Open GL zu vergleichen. Die meisten Benchmarks basieren auf speziell für diesen Test evaluierten Szenen sowohl zeitgenössischer als auch wesentlich neuerer Spiele. Wir haben die Titel zum Wohle der Übersicht mit ihrem Erscheinungsjahr versehen und chronologisch sortiert. Alle Spiele ab 2001 erschienen nach den Testkarten, ebenso das verwendete Betriebssystem Windows XP sowie die herangezogenen Treiber; wir verwenden die jeweils letzten von AMD und Nvidia veröffentlichten Versionen. Bei 3dfx ist die Situation eine andere: Die Firma schloss ein Dreivierteljahr vor dem Erscheinen von Windows XP ihre Pforten und hat demzufolge niemals passende Treiber veröffentlicht. Dass XP dennoch die beste Wahl zum Spielen neuerer Titel auf einer Voodoo-Grafikkarte darstellt, ist einzig und allein Fans zu verdanken - allen voran dem Briten "SFFT", welcher bis Ende 2011 am gleichnamigen Treiber feilte. Die Basis dafür bildet der ins Internet gelangte Quellcode des 3dfx'schen Windows-2000-Treibers.

Was die Probanden angeht, versammeln wir das Who-is-who des Jahres 2000 - plus die schnellste 3dfx-Karte des Jahres 1999, die V3 3500. Anders als heute ging es vor 17 Jahren nicht um "Radeon gegen Geforce", sondern "Voodoo gegen Geforce", wobei die Rivalen ihre Schlagkraft gegenüber den Vorjahren getauscht haben. Ati, heute die Grafiksparte von AMD, hatte damals trotz der fortschrittlichen Radeon noch niemand als vollwertige Alternative auf dem Radar. Das sollte sich mit dem Ausscheiden 3dfx' ändern - spätestens der R300-Chip, welcher vor 15 Jahren erschien, besiegelte Atis Platz als "neues 3dfx". Wir zollen dieser Entwicklung Tribut und haben die erste Radeon mitgetestet. Vergleichende Benchmarks einer Kyro-2-Grafikkarte stehen nach wie vor auf der Agenda ("When it's done"). Alle relevanten Grafikkarten in der Übersicht:

Bemerkungen: Ursprünglich peilte 3dfx für den VSA-100 (Codename "Napalm") 200 MHz Taktfrequenz bei 2,5 Volt Kernspannung an - final wurden daraus 166,67 MHz bei 2,9 Volt

Benchmarks: Einstellungen ...

Im Jahr 2000 sahen die Pixel anders aus. Während wir heute von Ultra-HD- und HDR-Wiedergabe schwärmen, blickte ein Großteil der Spieler damals noch auf einen Röhrenbildschirm und spielte mit 16 Bit Farbtiefe. 32 Bit war, trotz des 1998 von Nvidia losgetretenen Rummels, ein sehr teurer Spaß, in der Regel brach die Bildrate in derselben Auflösung um 30 bis 50 Prozent ein - und wenn nicht, herrschte schlicht ein CPU-Limit vor. In den meisten Spielen stand der optische Gewinn in keinem vertretbaren Verhältnis dazu, vor allem für 3dfx-Nutzer, die dank des 22-Bit-Filters weniger von Rundungsfehler-Artefakten geplagt wurden als andere.

1.600 × 1.200 mit 32 Bit Farbtiefe war das Ultra HD der Jahrtausendwende: Nur die schnellsten Grafikkarten erreichen spielbare Bildraten. Wir garnieren diese Pixel-Königsklasse mit den Auflösungen 1.024 × 768 sowie - für High-Fps-Gamer - 640 × 480 mit je nach Spiel sinnvoller Farbtiefe. In ein paar Fällen mussten wir aufgrund nicht wählbarer Auflösungen oder vorherrschender Framelimits etwas von den gesteckten Standards abweichen. Das gilt auch für die Taktrate der modifizierten V5 5500: Je nach Spiel sind 205 oder 210 MHz nutzbar - Sie sehen jeweils das stabile Maximum unserer Testkarte.

... und Ergebnisse

Beachten Sie, dass Sie bei jedem der folgenden Spiele drei Auflösungen im Drop-Down-Menü auf der linken Seite der Benchmarks wählen können. Einzig bei Flatout, welches sehr anspruchsvoll für die Probanden ist, haben wir auf noch forderndere Einstellungen verzichtet (nur zwei Auflösungen). Nun wünschen wir zunächst viel Spaß beim Schmökern - dynamische Benchmarks für Retro-Karten gab es noch nie -, die Analyse der Ergebnisse folgt anschließend.

Quelle: PC Games Hardware Frametimes Voodoo 5 & Co. in Max Payne 2 & UT2004 (1:1 aus der PCGH 03/2017 entnommen)

Benchmark-Analyse

Das große Spektrum an Spielen und die dramatisch veränderten Anforderungen im Laufe der Jahre fördert spannende Ergebnisse zutage. Für den Anfang wichtig zu wissen: Eine Voodoo 5 5500 bietet exakt die doppelte Rohleistung einer V4 4500 und sollte daher auch immer doppelt so schnell sein. Ist das nicht der Fall, regieren andere Limits - welche das sind, erläutern wir sogleich. Die V5 6000 stellt indessen 2,2× so viel Leistung zur Verfügung wie die V5 5500 und deklassiert daher auch unsere 210-MHz-Version.

Fangen wir bei der 3dfx-Spielwiese (1999-2000) an. Hier erblicken wir die höchsten Bildraten und eine gute Vorstellung der Voodoo 5. Die übertaktete Karte skaliert ab 1.024 × 768 fast immer linear mit ihrer Rohleistung, teilweise ist sie sogar (reproduzierbar) 27 Prozent schneller als die Referenzkarte. Vorteile durch 64 MiByte pro GPU stellen sich keine ein, die Geforce 2 GTS stellt mit diesem Takt jedoch kein Problem mehr dar. Die V4 4500 könnte indessen ebenfalls 200+ MHz vertragen, um sich abseits von Glide-Spielen mit der GF2 MX anzulegen. Apropos: Spiele auf Basis der Unreal-Engine zeigen eindrucksvoll, was hardwarenahe Programmierung, damals mittels 3dfx-Glide-Schnittstelle, schon damals brachte. Vulkan und Direct X 12 wandeln auf diesem Pfad.

Quelle: PC Games Hardware Benchmarkszene Giants: So hübsch waren Spiele im Jahr 2001. Wir testen es manuell via Savegame. Sacrifice, der erste ernsthafte Showcase für Hardware-T&L, zeichnet ein völlig anderes Bild. In 640 × 480 sind alle Voodoos gleich schnell, was zunächst nach einem CPU-Limit aussieht. Ergänzende Tests haben ergeben, dass es sich faktisch um ein AGP-Limit handelt. Ursächlich dafür ist die SLI-Verschaltung der Voodoo-5-Karten: Damit zwei oder vier VSA-100-Prozessoren zusammenarbeiten können, müssen sie miteinander kommunizieren. Der Datenpfad zwischen ihnen nutzt das PCI66-Protokoll, was AGP1× entspricht. Das heißt, obwohl eine Voodoo 5 AGP in Richtung Mainboard mit AGP2× arbeitet, steht intern nur die halbe Transferrate zur Verfügung. Die Konsequenzen sind plausibel: Die mächtige CPU kann die Polygondaten zwar schnell genug vorbereiten, diese bleiben jedoch "in" der (Voodoo-)Grafikkarte stecken. GPUs mit HW-T&L umgehen diesen Flaschenhals, da sie die anfallende Arbeit innerhalb des Kerns erledigen und dort vorhalten (Vertex Cache).

Dungeon Siege 2, das neueste Spiel im Test, setzt dem Geschehen die Krone auf: Die Voodoo 4 4500 ist schneller als jede Voodoo 5!Das noch heute sehenswerte Giants benötigt sowohl Polygonpower als auch Speichertransferrate für die zum Test verwendete 32-Bit-Farbtiefe - die Achillesferse der Geforce-2-Chips -, sodass die übertaktete Voodoo 5 mit steigender Auflösung Boden gutmacht. Ähnlich sieht es beim Evergreen Max Payne 2 aus dem Jahr 2003 aus, wo die Voodoo-5-Grafikkarten unerwartet flink rechnen. Hier kommt die V5 128M OC der sündteuren Geforce 2 Ultra gefährlich nahe und profitiert in 1.600 × 1.200 sogar von ihrem Speicher-Upgrade. Eine weitere Überraschung tut sich in UT2004 auf: Zwar sind die Voodoo-Chips bei den Min-Fps vollständig Interface-limitiert (erneut), schlagen sich ansonsten aber stark. Wir vermuten, dass die Engine ein sehr hohes Datenaufkommen verursacht, sodass die Geforce-2-Chips an ihrer Bandbreite verhungern. Wir werden bei Gelegenheit eine Geforce 3 durch den Parcours scheuchen, welche wesentlich effizienter mit ihrer Speichertransferrate umgeht.

Dungeon Siege 2, das neueste Spiel im Test, setzt dem Geschehen die Krone auf: Die Voodoo 4 4500 ist inklusive 1.024 × 768 schneller als jede Voodoo 5! Das verdankt sie ihrer Fähigkeit, mit echtem AGP4× umzugehen; sie kann als einzige Voodoo-Grafikkarte mit den schnell von der CPU aufbereiteten Polygonen etwas anfangen. Das Spiel ist derart auf Hardware-TnL getrimmt, dass weder die Geforce 2 GTS noch die Radeon DDR erreichbar sind - spielbar ist's auf den Voodoos trotzdem.

Stillstehende 3dfx-Treiberentwicklung

Was wir nicht wissen, ist, inwiefern sich die stillstehende Voodoo-Treiberentwicklung auf die Performance der neueren Spiele auswirkt. Zwar haben SFFT und weitere Tüftler Verbesserungen implementiert, die jahrelange Arbeit eines Treiber-Teams ersetzt das jedoch nicht. Interessant sind in diesem Kontext die Experimente der letzten offiziellen Beta-Treiber. Das 3dfx-Softwareteam hat mit "Geometry Assist" einen Schalter zur T&L-Beschleunigung eingebaut, welcher entsprechenden Applikationen Hardware-T&L vorgaukelt und den damals populären 3DMark-Versionen 2000 und 2001 etwas höhere Bildraten entlockt - wie genau, ist unklar. Möglicherweise hätte 3dfx einen Weg gefunden, diesen Kniff auch auf einige Spiele auszuweiten und somit das omnipräsente Prozessorlimit zu verschieben. In der unvollendeten Version ist das Feature jedoch instabil.

Daneben hielt mit "Hidden Surface Removal" (HSR) ein weiterer experimenteller Schalter Einzug in die letzten 3dfx-Treiber, welcher (unter Glide und OpenGL) ein modernes GPU-Feature in Software zu imitieren versucht: Eine Tiefenprüfung klärt, welche Polygone im finalen Bild von anderen verdeckt werden (Overdraw), und verwirft diese vorzeitig. Natürlich kann diese Funktion nicht dafür sorgen, dass wirklich nur die sichtbaren Polygone berechnet werden, wie das unter anderem Tile-based Deferred Renderer im Stile der Kyro tun. Diese naheliegende Idee sollte erst mit der Nach-Nachfolgearchitektur auf Basis der zugekauften Gigapixel-Technologie in Hardware gegossen werden, also vermutlich im Zeitraum 2003/2004. Das in mehreren Aggressivitätsstufen konfigurierbare Software-HSR erwies sich in zeitgenössischen Tests als vielversprechend, allerdings schossen die hohen Stufen regelmäßig über das Ziel hinaus, sodass Teile des Levels fehlten und die Bildrate unruhig wurde. Die niedrigen Stufen liefen jedoch gut und konnten tatsächlich die Bildrate steigern, ohne dass man den "Cheat" sah. Bedauerlicherweise werden wir nie erfahren, wie HSR und Geometry Assist in gereifter Form ausgesehen hätten.

AGP gegen PCI

Das ausgeprägte AGP-Limit der Voodoo-Grafikkarten war im Jahr 2000 keineswegs absehbar, wenngleich zeitgenössische Tests Kritik an der unvollständigen AGP-Implementierung übten. Im Rückblick besonders interessant ist, dass damalige Benchmarks nur minimale Unterschiede zwischen AGP- und ansonsten baugleichen PCI-Grafikkarten wie der V3 3000 oder V5 5500 aufzeigten. Das lag zum einen an den anspruchsärmeren Spielen (geringere Daten- und vor allem Polygonmengen), zum anderen jedoch an vorherrschenden Prozessorlimits. Der Flaschenhals PCI wurde somit maskiert - Zeit, sich die Machtverhältnisse ohne externe Limits anzusehen.

Bemerkungen: Die VSA-100-Chips der Voodoo-5-Karten kommunizieren intern mit AGP1×-Geschwindigkeit - ein enger Flaschenhals.

Unser im Grunde stark unausbalanciertes Testsystem erzeugt derart viel Druck von unten, dass in jedem Fall die Grafikkarte respektive ihre Schnittstelle limitiert. Während sich bei den Spielen des Jahres 1999 (Descent 3 & Expendable) die Unterschiede zwischen Voodoo 5 AGP und Voodoo 5 PCI in Grenzen halten, tun sich bei den deutlich polygonlastigeren und weitgehend auf HTnL getrimmten Titeln des Jahres 2000 bereits Abgründe auf. In Alice ist die V5 5500 AGP bis zu 25 Prozent schneller als die gleichtaktende PCI-Version. Steigende Auflösung lässt den Abstand naturgemäß schrumpfen, in diesem Fall ist die AGP-Karte aber selbst in 1200p noch neun Prozent schneller unterwegs. In FAKK2, das ebenfalls die Quake-3-Engine nutzt, aber auf Detailtexturen verzichtet, beträgt die Differenz höchstens 22 Prozent, während es in NFS Porsche fünf Prozent und in dem hierzulande indizierten Unreal-Engine-Titel sogar satte 30 Prozent sind.

In Sacrifice rendert eine V5 AGP bis zu 54 Prozent mehr Bilder pro Sekunde als ihre PCI-Schwester.Doch das Jahr 2000 war nur das Vorspiel. Die erwähnten Probleme, welche eine V5 5500 AGP hinter eine V4 4500 AGP4× zurückfallen lassen, sind nichtig, wenn man die V5 PCI zum Vergleich heranzieht. In Sacrifice rendert eine V5 AGP bis zu 54 Prozent mehr Bilder pro Sekunde als ihre PCI-Schwester, in Max Payne 2 rund 36 Prozent, in Dungeon Siege rund 41 Prozent, in UT2004 rund 52 Prozent und in Flatout sogar 57 Prozent. Diese Werte bestätigen und erweitern ältere Tests, wie hier bei Voodooalert: AGP vs. PCI: Voodoo4 4500 und PCI-Overclocking - Voodoo5. Wer kann, sollte folglich von Overclocking des Steckplatzes Gebrauch machen. Je nach Hauptplatine und Hardware-Konstellation lassen sich hier gigantische Gewinne einfahren. Achtung, beim Einsatz einer V5 6000 wird dringend von einer AGP-Übertaktung abgeraten!

3dfx History: Fazit

Wir sind am Ende der Zeitreise angekommen, hinter uns liegen unzählige Benchmarks und so manche Überraschung. Doch was lernen wir aus all dem? Zum einen, dass im Leben nicht alles nach Plan verläuft. Nehmen wir mal an, 3dfx' Napalm-Grafikkarten (Voodoo 4/5) wären schon ein halbes Jahr früher mit höherem Takt und zusammen mit der V5 6000 erschienen. Mit Gewissheit wäre die Geschichte etwas anders verlaufen, denn die Überlegenheit Nvidias hätte sich nur auf eine Handvoll T&L-Spiele beschränkt. 3dfx hätte die Vorherrschaft unter Glide beibehalten und mit sinnvollen Funktionen wie Sparse-Grid-SSAA sowie dem 22-Bit-Postfilter punkten können. Diese Funktionen gab es auch in der Realität, allerdings mit weniger Rohleistung und somit nicht für jeden sinnvoll nutzbar.

Auch 2001 wäre ungleich spannender geworden, denn nach allem, was man von Rampage weiß, wäre die Speerspitze namens Specter 3000 vergleichbar stark geworden wie eines der Geforce-4-Topmodelle - und die erschienen erst 2002. Nvidias verspätete Geforce 3 wäre somit ein leichtes Ziel gewesen und auch Atis Radeon 8500 hätte Probleme bekommen. Gegen den im Herbst 2002 präsentierten R300 hätte jedoch auch 3dfx den Kürzeren gezogen, das ist relativ sicher. Unklar ist derweil, wie es um die SLI-Skalierung von Rampage gestanden hätte, denn in Zeiten der Hardware-Transformation kamen neue Herausforderungen auf Hard- und Software zu. Auch die Tage der proprietären Glide-API waren gezählt - Direct3D hatte sich aufgrund seiner Vielseitigkeit etabliert. An dieser Stelle holt uns wieder die Realität ein. Die ehemalige 3dfx-Führung gab in einem interessanten Interview des Jahres 2013 selbstkritisch zu, dass man gegen die mit aller Kraft aufstrebende Firma Nvidia früher oder später hätte kapitulieren müssen - es war früher, wie wir alle wissen.

Alles Weitere ist Geschichte. Wir hoffen, Sie hatten so viel Spaß mit der Zeitreise wie wir, als wir sie nach bestem Wissen und Gewissen zusammenstellten. In der Galerie haben wir für Interessenten zahlreiche ergänzende Bilder mit weiteren Informationsbrocken untergebracht. Feedback und Kritik zum Artikel sind selbstverständlich erwünscht!

Interview mit Oscar Barea alias "osckhar"

Quelle: www.3dfx.es Oscar Barea mit seinem Rampage (Specter 1000) Für diesen Artikel haben wir die Dienste eines emsigen 3dfx-Fans und -Modders in Anspruch genommen. Er stellte sich im Interview unseren Fragen. Bilder aus osckhars Labor finden Sie in der Bildergalerie.

➤ Hallo! Schön, dass du hier bist. Bitte stell dich unseren Lesern vor.
Oscar: Mein Name ist Oscar - respektive "osckhar" in der 3dfx-Welt - und ich komme aus Spanien. Ich bin ein leidenschaftlicher 3dfx-Fan und -Modder. Anfangs sammelte ich alle möglichen 3dfx-Grafikkarten, im Laufe der Zeit wandte ich den kommerziellen Voodoo-Karten jedoch den Rücken zu und widmete all meine Aufmerksamkeit den Prototypen. Ich hatte den Traum, mein eigenes Online-Museum voller 3dfx-Laborkarten zu erschaffen. Hier ist es: www.3Dfx.es

➤ Was hat deine 3dfx-Passion ausgelöst?
Oscar: Meine Leidenschaft wurde im Jahr 1999 durch einen TV-Werbespot für die Voodoo 3 geweckt. Als ich die grüne Box sah, verliebte ich mich sofort und kaufte meine erste V3 3000 AGP - ich habe sie immer noch! Als 3dfx dann die Tore schließen musste und Anfang 2001 die Prototypen der Voodoo 5 6000 auftauchten, war glasklar: Ich musste eine davon besitzen. Seit diesem Startschuss ist viel passiert und nun kann ich voller Stolz eine der größten 3dfx-Sammlungen der Welt vorweisen.

➤ In der 3dfx-Gemeinde hast du dir auch als Modder einen Namen gemacht. Besitzt du ein Labor und spezielles Equipment dafür?
Oscar: Ich hatte einen Nebenjob in einer kleinen Firma, die auf Reflows/Reballing [Anmerkung der Redaktion: Mikrochip-Lötarbeiten] und Laptop-Reparaturen spezialisiert war. Dort sammelte ich Erfahrungen, die ich nach und nach bei meinen 3dfx-Karten anwendete. Ich wollte vor allem meine Voodoo 5 6000 ohne die Hilfe anderer reparieren. Was anfangs nur Freizeitspaß war, machte mich im Laufe der Zeit zu einem der erfahrensten Modder/Mechaniker für 3dfx-Karten (V5 6000, Daytona, Rampage). Ein paar Beispiele findet ihr hier. Was 3dfx-Mods grundsätzlich angeht, gebührt der Ruhm dem Nutzer "komponent". Er hat aufgezeigt, wie es geht. Ich würde sagen, dass er meine Inspiration war. Ich besitze ein Labor, das mit diversen Lötstationen ausgestattet ist (BGA Rework, Reballing mittels Infrarot oder Heißluft, spezielle SMD-Feinlötgeräte). Dieses ermöglicht es mir, meine Modding-Dienste über Ebay feilzubieten. Ihr wollt eine Speicher-Verdopplung für eure V4/5-Karten (optional mit geringerer Reaktionszeit), Jumper zur Selektion von 16/32/64/128 MiB oder eine Vmod auf bis zu 3,2 Volt? Kein Problem. Ich kann außerdem ältere VSA-100-Chips gegen die dritte Revision austauschen, welche auf der V5 6000 zum Einsatz kommt. Laut Hank Semenec [Anmerkung: Ex-3dfx-Ingenieur und Schöpfer des PCI-Reworks für die V5 6000] verkraften diese 200 MHz und mehr. Diese Modifikation inklusive Vmod habe ich auch für euch durchgeführt. Außerdem habe ich zahlreiche V5-6000-Karten von Sammlern aus Deutschland, Rumänien, Frankreich und Spanien wieder flottgemacht. Und falls ich's nicht richten kann, gibt's das Geld zurück. Daneben biete ich einen selbst gebauten AGP1×-auf-4×-Adapter (3,3 zu 1,5 Volt) an, der AGP-1.0-Karten wie die Voodoo 5 auf AGP4×-Platinen lauffähig macht [Anmerkung: natürlich mit 1×-Geschwindigkeit]. Eine weitere Option ist ein AGP-auf-PCI-Adapter.

➤ Hübsch! Arbeitest du gerade an etwas Speziellem?
Oscar: Ja, ich tüftle derzeit an einem PCIe-auf-AGP-Adapter, der hoffentlich bald fertig ist. Er wird es uns ermöglichen, eine Voodoo-AGP-Karte auf einem modernen Mainboard mit PCI-Express-Schnittstelle zu betreiben. Erwähnenswert ist außerdem der Wunsch eines italienischen Sammlers, die Speicherkapazität seiner V5 6000 von 128 (4 × 32) auf 256 MiB (4 × 64) zu verdoppeln. Diese Modifikation ist bereits durchgeführt und funktioniert, ich muss nur noch etwas Feintuning betreiben. Das ist die erste V5 6000 mit satten 256 MiB Speicher!

➤ Rampage, 3dfx' unvollendete DX8-Generation, ist ein unglaublich spannendes Thema. Gibt es Fortschritte beim Flottmachen der Prototypen?
Oscar: Oh ja, Rampage ist eine meiner Obsessionen. Viele Jahre lang verbrachte ich meine komplette Freizeit und zahllose Nächte damit, Ex-3dfx-Ingenieure zu kontaktieren, stets auf der Suche nach der Legende. Nun besitze ich sogar zwei funktionierende Prototypen des Specter 1000 [Anmerkung: 1× Rampage GPU, kein Sage-T&L-Chip], was mich mit Stolz und Freude erfüllt - siehe das Bild oben. Kurios und vor allem rückblickend bedauerlich ist, dass keiner der wenigen Rampage-Besitzer auf die Idee kam, mit den anderen ein Team zu bilden. Jeder arbeitete für sich, was den Prozess und Erkenntnisgewinn verlangsamte. Mittlerweile haben wir aber große Fortschritte gemacht. Zunächst haben wir den Speicher von 16 auf 32/64 MiB vergrößert und anschließend GPU, RAM und Timings beschleunigt [Anmerkung: Der frühe Prototyp ist weit von Serienausstattung und -takt entfernt]. Nun haben wir einen wirklich stabilen Treiber, der mit zahlreichen Spielen der 3dfx-Ära kompatibel ist. Derzeit liegt das Projekt jedoch auf Eis, da uns immer noch eine Dokumentation der Rampage-Register fehlt.

➤ Möchtest du uns sonst noch etwas mitteilen?
Oscar: Es gibt noch so viele Geschichten und Informationen! Wenn eure Leser interessiert sind, kann ich sehr gerne zahllose Fotos, Anekdoten und mehr liefern.

➤ Vielen Dank für das Interview, Oscar!
Quelle: www.3dfx.es Oscar's Lab #1

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3dfx History und Voodoo 5: Retro-Special mit Insider-Infos und brandneuen Benchmarks Himmelhoch jauchzend, zu Tode betrübt: Dieses geflügelte Wort beschreibt den Werdegang der Firma 3dfx treffend. Zwischen absoluter Marktdominanz in den Jahren 1996 bis 1998 und der Insolvenz Ende 2000 vergingen lediglich vier Jahre. PC Games Hardware hat keine Kosten und Mühen gescheut, um mit Ihnen auf eine spannende Zeitreise zu gehen.

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