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风雨17年!NVIDIA GeForce显卡辉煌之路
2016-07-28 17:28:13  出处:超能网   编辑:上方文Q   点击可以复制本篇文章的标题和链接
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NVIDIA显卡产品线主要分为GeForce和Quadro两大系列。1999年,GeForce产品线首次亮相,产品线覆盖桌面与移动领域。今天我们主要围绕NVIDIA的GeForce系列显卡放映历史回放。

在微软刚发布Direct 3D多边形3D图形标准前后的一段时间,NVIDIA初代产品NV1、NV2是基于Quadratic Texture Maps(二次曲面贴图)实现的3D效果,主要在应用于世嘉家用游戏机,但由于市场竞争激烈,加上微软Direct 3D标准逐渐成为市场主流所需,初代产品以失败告终。

接下来的RIVA系列,NVIDIA吸取了初代产品沉重的教训,以Direct 3D和OpenGL API为核心研发芯片,NVIDIA在倒悬之危阶段过后完美打了一场翻身仗。

NVIDIA凭借着这一仗,顺势在1999年建立了GeForce产品线,为垄断图形芯片半壁江山奠下基础。

2016年的今天,GeForce产品线已经延续了17年了,本文时间旅车将从GeForce显卡开端出发,让我们一起来回顾下这段属于NVIDIA的时光吧!

风雨17年!NVIDIA GeForce显卡辉煌之路
1995年的NVIDIA LOGO

1999年GeForce显卡定义GPU:GeForce 256

1999年,NVIDIA首创定义GPU词汇,发布第一款GeForce产品——GeForce 256显卡。

GeForce 256继前代RIVA TNT2显卡最大的改变是率先增加T&L引擎的支持,由于显卡采用T&L引擎能够分担处理器运算负载,对于支持T&L引擎第一人称射击(Quake)这种具有革命意义的电子游戏来说,GeForce 256的效能可以完全发挥出来,而其他3dfx、S3 Graphics等厂商而言,通通望尘莫及,而唯一能与之抗衡的,只有一年后才出现的ATI Radeon 256显卡。

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GeForce 256 DDR SDRAM版本

GeForce 256核心采用0.22微米(RIVA TNT2 Model 64)旧制程工艺,拥有四条渲染管线,每一条管线包括四个像素单元,一个材质单元,并提供SDRAM和DDR SDRAM两种不同显存级别的配置选择,GeForce 256芯片同时支持Direct3D 7.0、T&L以及OpenGL1.2先进的图形技术,以至成为当时生命周期最长的产品。

2000年GeForce系列第二代:GeForce 2 GTS

GeForce第二代产品主要分为低端的GeForce 2 MX系列、中高端的GeForce 2 GTS、以及首款移动端的GeForce 2 GO系列,从这一代开始,GeForce系列划分出来多种型号有了更明确的等级阶梯,从而更满足各层面的消费群体。

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GeForce 2 GTS

在GeForce 256的基础上,NVIDIA对GeForce 2 GTS身上额外增加了第二个TMU,渲染管线依然是四条,核心频率几乎翻倍(达到200Mhz),但是在显存带宽上稍显不足,在Direct3D游戏表现上不如OpenGL的。

面向更高端的市场,GeForce 2 Ultra是GTS版本核心和显存频率增强版,而面对一般消费者,推出GeForce 2 MX版本。

MX版本是在GTS版本基础上调整,第一是保留原本架构的情况下,移除渲染管线,第二是在显存类型和位宽做调整,因为GeForce 2 MX的效能和价位非常适应市场需求,还一直延续到了GeForce 4 MX版本。

2001年全球第一款支持DX8的显卡:GeForce 3

NVIDIA在2001年初率先公布支持DirectX 8的GeForce 3显卡,最大的改进是带来了Pixel Shader、Vertex Shader、FSAA(全景反锯齿效果)等技术。

硬件规格上,GeForce 3没有与GeForce 2 GTS拉开太大的差距,优势全体现在了DirectX 8先进的API技术上,另外GeForce 3支持可编程的T&L引擎,对于很多游戏开发者来说是非常有利的。

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GeForce 3

GeForce 3系列在同一年发布了多款不同级别的产品,其中10月份发布的GeForce 3 Ti 200相对GeForce 3削减了核心和显存频率,在供电部分也做了部分调整,相应地为了降级产品的成本,而在面向高端市场,GeForce 3 Ti 500独当一面,凭着0.15微米制程工艺,采用8层PCB板优良的电气性能,达到了更高的效能的高度。

从RIVA TNT时代,NVIDIA早就意识到驱动程序的重要性,到GeForce 3时代,“雷管”驱动相对其他厂商来讲,已经比较成熟了,从GeForce 3 Ti 500与Radeon 8500的对决中,即使Radeon 8500显卡理论效能会更高,但是单单凭借着“雷管”驱动的优异支持,NVIDIA在那一段时间内都有很大优势。

2002年Ti代号的辉煌时代:GeForce 4 Ti 4200

GeForce 4(核心代号NV25)系列在GeForce 3(核心代号NV20)的基础架构上做微调与改进,GeForce 4桌面显卡主要分成定位高端市场的Ti系列与定位低端的MX系列。NVIDIA的目标很明确,就是为了取代GeForce 3系列应对Radeon 8500所带来的冲击力。

GeForce 4发布后较长一段时间内,NVIDIA一直处于优势风头,直到ATI发布首款支持Direct X9.0的Radeon 9700显卡。

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GeForce 4 Ti 4200 AGP 8X

GeForce 4 Ti系列显卡作为消费级主流产品于2002年亮相,它有着4*2优异架构得以延续,新一代的T&L引擎,以及支持Accuview高效率反锯齿技术。

由于GeForce 4 Ti 4200/4400/4600系列的显卡架构都是NV25核心代号,采用的都是同一个完整的架构,区别只是在供电部分以及用料上,所以许多厂商推出GeForce 4 Ti 4200的超频版都能轻松达到4600的性能,GeForce 4 Ti 4200可谓是NVIDIA历史上性价比最高的显卡。

2003年不尽人意的FX系列:GeForce FX 5800、FX 5900

在GeForce 4 Ti系列抢占一大波风头的一段时间内,对手ATI一直沉默未发,直到发布支持DirectX 9.0的Radeon 9700,DirectX 9.0所带来的浮点高精度,高效能的纹理效果,对游戏画面带来剧变是非常震撼的。

为了应对Radeon 9700,NVIDIA在其发布几个月后上市FX 5800(同样完整支持DirectX 9.0)系列显卡,采用三星刚刚量产的GDDR2更高带宽的显存,但是所带来的严重散热和功耗问题注定是个失败的产品。

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GeForce FX 5900

为了改变FX 5800系列的所带来的负面市场影响,以及应对ATI来势汹汹的Radeon 9800 Pro,NVIDIA这次选择了技术更成熟DDR显存,发布核心代号为NV35的FX 5900系列,在内存带宽、以及图形质量优化等方面做改进,同时改进了散热和功耗问题,NVIDIA的努力改进使得FX高端系列在市场上可以和ATI Radeon 9800系列足以抗衡。

值得一提的是,定位稍低的FX 5200系列,因为它是当时同级别中唯一支持DirectX 9的型号,所以在消费级市场中也能获得不错的反响,这种情况直到Radeon 9550上市才弥补了ATI显卡在低端入门市场上的空缺。

2400年性能与技术跃进:GeForce 6800

NVIDIA经历过上一代FX高端一系列问题之后,NVIDIA痛改前非,为了应付ATI的Radeon X800系列,NVIDIA推出GeForce 6系列第一个型号是GeForce 6800 Ultra高端显卡。

从GeForce 2系列一直到GeForce FX高端系列,都是4*2的渲染管线架构,效能固然高,但是不能带来剧变。

GeForce 6800 Ultra作为面向高端市场的显卡,渲染管线首次突破性增长到16条,采用GDDR3显存频率达到1.1GHz,内存带宽达到35.2GB/s,性能相对上代旗舰GeForce FX 5950 Ultra提升巨大。

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GeForce 6800 Ultra

GeForce 6系列除了本身性能的提高之外,还有多项技术支持和改进。

SLI(Scalable Link Interface)技术最早是由曾经独大的显卡厂商3dfx推出,SLI技术可以将两张显卡桥接起来工作从而获得翻倍的性能提升,3dfx的Voodoo2显卡曾经借助SLI技术在业界上获得无以伦比的声誉,但是在90年代末3dfx走下坡路以至最后被NVIDIA收购吞并。N

VIDIA凭借着新的PCI-E接口开创了出应用范围广、工作效能高的SLI模式,并且GeForce 6全型号都支持该项技术。

另外GeForce 6系列支持PureVideo技术,轻松减低处理器的资源占用,利用显卡处理高解析视频。

2005-2006年首款消费级双芯单卡:GeForce 7800GT、GeForce 7950 GX2

NVIDIA曾经在NV30时代因为过早使用GDDR2显存,良品率低导致在其在高端市场错失了许多机会。

NVIDIA在第七代图形处理器早期的GeForce 7800(G70)系列中,全部采用的是0.11微米工艺制程,而对手ATI Radeon X1800(R520)系列采用刚刚起步的90纳米工艺制程,90纳米的R520在晶体管数量上输给了G70,但是因为90纳米制程带来更良好的电气性能,R520能工作在更高的工作频率。

总体来说性能上两者可以说是不相仲伯,各有千秋,但是却能看出两家显卡厂商在新旧工艺制程的选择时的想法。

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GeForce 7950 GX2

在GeForce 6系列时代,NVIDIA SLI技术支持从前期只支持高端显卡,到后来覆盖全型号的支持,NVIDIA对这项技术的宣传是非常到位的。

7系旗舰卡GeForce 7950 GX2支持Quad SLI技术,两颗G71核心所提供5.56亿晶体管,理论计算能力固然高,但是在更多实际中的使用场景中,并没有达到预期的期望,因为在缺失驱动程序和应用程序的完善下,性能不能完全发挥出来,但是对手ATI高端的X1950XTX显卡采用80纳米制程、更高带宽的GDDR4显存,在架构技术上的领先获得的高端消费市场响应相比NVIDIA要更好。

2007年革命性架构的诞生:GeForce 8800 GTX

2006年下半年,ATI因为财政问题被AMD收购,
而在上一代NVIDIA GeForce 7系列,在和对手ATI在市场上虽然平起平坐,但是在图形架构和技术上落后于对方,因此NVIDIA在发布拥有统一渲染架构的G80,流处理器统一管理渲染管线和像素着色器,G80完全支持DirectX 10,同时带来HDR(高动态范围光照)的MSAA和CSAA抗锯齿,画质也进一步得到显著的提升。

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GeForce 8800 GTX

因为ATI被收购缘故,整合新的图形处理器部门(AMD-ATI)的HD 2900新系列显卡相比NVIDIA G80上市延迟了半年。由于DirectX 10的应用程序在AMD HD 2900新系列上市之前并不普及,所以NVIDIA实际上在这段时间也没有占据太多便宜。

GeForce 8800系列分为Ultra、GTX和GTS三个版本同时来对抗,因为G80革命性的架构和技术代表着最高性能,HD 2900系列就算是采用多项新技术也无法占据绝对的优势,但是在同等价位上还是有一点优势的。

2008年GeForce 8系列架构完美改进:GeForce 9600GT

由于GeForce 8800 Ultra/GTX系列长期占据高端显卡市场,AMD-ATI在推出HD 2900系列也无力挽回的局面下,ATI在新的RV670核心上,两颗RV670核心整合变成HD 3870X2显卡,在性能上足以超过GeForce 8800 Ultra昔日霸主。

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GeForce 9600GT

GeForce 9600GT基于GeForce 8800GT基础上改进,在工艺制程上依旧采用65纳米TSMC,流处理器方面作了削减只有64个,ROPS依然保留16个,功耗相对降低。

GeForce 9600GT相比GeForce 8800GT具有更好的性价比,而在性能、功耗方面的优势远远大于对手HD 3850,同时在高效率的SLI模式下,两张9600GT显卡在各方面领先HD 3870X2,从中端到高端市场,NVIDIA对自己产品系列,在市场作出了正确的引导战略。

2009年全新的GeForce系列:GeForce GTX 280

NVIDIA在发售基于G80核心系列多款显卡长达1年半后,终于迎来了全新的GeForce GTX 200系列显卡,同时在这一代开始,显卡的命名方式也发生了改变,便有了代表不同级别的GTX、GTS、GT以及G的命名。

该系列首款高端显卡卡是GeForce GTX 280,采用65纳米工艺制程,拥有240个流处理器,支持双精度浮点运算,同时内存带宽高达142GB/s,强大的规格在高端市场中足以稳固住NVIDIA的地位。

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GeForce GTX 280

NVIDIA一直是以产品升级快、GPU主导未来的理念引导着市场,GeForce GTX 200系列是一个拥有图形处理和并行计算的结构体系,CUDA基础架构的引入,同时PhysX物理引擎的支持,NVIDIA的理念得以传承延续对于NVIDIA本身和消费而言,是未来计算机核心发展憧憬的方向。

2010年革命性的DX11时代:GeForce GTX 480

AMD早在2009年9月份抢先发布了支持DirectX 11的旗舰显卡Radeon HD 5800系列显卡,Radeon HD 5800系列带着全新的DirectX 11和过硬的规格冲击着GeForce GTX 200系列的地位。

这种情况一直持续了半年之久,NVIDIA终于发布新一代旗舰GeForce GTX 470/480显卡,其强大的性能迅速抢占市场,但由于完整的GF100核心所带来的高功耗与热量也是令人发指。

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GeForce GTX 480

DirectX 10的代表作游戏《Crysis》堪称硬件杀手,画面强大但是因为DirectX 10运行效率差导致旗舰显卡也无法流畅运行。DirectX 11有着Tessellation、DirectCompute 11等技术在提高画面质量的同时,运行效率也在提高。

GF100核心虽然来得迟,但因为NVIDIA对DirectX 11重新优化设计,所以相比HD 5800系列在DirectX 11上具有压倒性的优势。

2011年Fermi核心重新整合:GeForce GTX 580、560 Ti

在上一代GTX 480因为良品率较低没有采用完整的Fermi核心,原本设计的512个流处理器因此被削减。在GF110核心的GeForce GTX 580中,流处理器是完整的512个,GF110在纹理采样与算法上作优化。

而相对GF100核心,在GeForce GTX 580工作频率更高的情况下,功耗和温度也得到了均衡,在性能上超越了对手AMD Radeon 6970。

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GeForce GTX 580

在进入DX11时代的第二个年头,NVIDIA为了弥补中高端显卡市场的空缺,正式推出,它采用的是全新的GF114架构,GF114和GF104一样,并不是一味在旗舰核心上作削减,而是从CUDA核心和SM单元作优化调整,从而使得GeForce GTX 560 Ti更贴合市场定位,它不仅是对GeForce 4 Ti辉煌历史的致敬,而且实际上在中高端显卡市场中获得不错的响应。

2012年全新的Kepler架构:GeForce GTX 680

在经历了Radeon HD 6970的低迷时代后,AMD重振旗鼓发布全新CGN架构的Radeon HD 7970显卡,而NVIDIA在3个月之后推出第一代Kepler架构的,采用全新的台积电28纳米工艺制程,同时不再使用Shaderf分频模式,增加CUDA数量的同时,同频运行的模式带来的功耗相对比Shaderf模式要低,GeForce GTX 680刚面市的时候,无论是游戏性能、功耗以及价格方面,优势都要比Radeon HD 7970要大。

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GeForce GTX 680

从这一代显卡开始,加入了GPU Boost动态加速,GPU Boost根据TDP范围值进行提高核心频率或者降至标准频率,同时适用于超频状态。

另外NVIDIA随着Kepler架构推出新的TXAA抗锯齿,相比MSAA(多重采样抗锯齿),画面更出色以及效能会更高,同时为了解决帧数过低打开垂直同步时候造成的帧数暴降,NVIDIA加入Apdative VSync(自适应垂直同步)技术。

2013年第二代Kepler架构:GeForce GTX Titan、780Ti

第一代Kepler架构的GeForce GTX 680作为旗舰显卡在各方面表现都不错,NVIDIA推出大核心GK110,并命名为GeForce GTX Titan,首次没有采用数字编号的命名方式,NVIDIA对Titan的定义就是代表着最高性能的GeForce显卡。

使用GK110架构最早的显卡是NVIDIA Tesla /K20,K20X的单/双精度的浮点性能在当时达到了史上最高纪录。

GeForce GTX Titan的整体规格和NVIDIA Tesla K20X相似,拥有2688CUDA核心,优化了SMX单元,相对工作频率会更高,性能足以稳固最强单卡的地位。

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GeForce GTX Titan

而对于在当时显卡格局来讲,GeForce GTX Titan的性能是无人撼动的,但是定价7999元令很多消费者望尘莫及。直至AMD推出Hawaii核心的,性能能比肩GeForce GTX Titan,终结无人能敌的地位。

NVIDIA紧接着推出GK110完整核心架构的,拥有核心全部15组SMX单元,同时核心与显存频率也有提升,GK110核心改进均衡了功耗和温度,GeForce GTX 780Ti的推出再次助NVIDIA夺回显卡性能王者地位。

2014-2015年高效率的Maxwell架构:GeForce GTX 980、970

NVIDIA从Fermi到Kepler架构,一直在追求极致性能的同时,想办法降低显卡功耗。第一代Maxwell架构是定位稍低的GM107核心,改进了SMX单元,提高了每瓦性能。而第二代Maxwell架构核心是GM204,GM204合理控制核心面积的同时,增加了SM单元数量,架构效率提高了。

Maxwell架构的出现,即使使用28纳米工艺制程,性能提升幅度较大而功耗又能明显降低。

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GeForce GTX 980

NVIDIA推出GeForce GTX 980、970不仅是为了革新自己核心架构,而且能够在市场上继续打压AMD的R9 Radeon 290X/290显卡,NVIDIA足足领先了九个月的情况下,AMD终于推出R9 Radeon 390/390X显卡,在Hawaii基础上降低了功耗提高频率和显存容量,同时经过CGN通用架构的驱动不断优化,AMD才挽回了一定的局面。

2016年工艺和架构全面升级:GeForce GTX 1080

从GeForce 600系到GeForce 900系列显卡,一直采用的是台积电28nm制程工艺,今年5月份NVIDIA终于迎来采用新一代16nm FinFET制程工艺的Pascal架构,晶体管数量多达72亿,同时核心频率大幅度提升,玩家轻松超频就能突破2GHz。

虽说现今的Pascal架构采用的是GP104核心,而并非是GP100大核心,但是还是带来GDDR5X显存升级、异步运算改进、新的VR技术等提升。

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GeForce GTX 1080

NVIDIA目前采用Pascal架构的显卡已经有GeForce GTX 1080、GeForce GTX 1070和GeForce GTX 1060,三款显卡代表着从旗舰、高端、中高端三个级别。

反观AMD,目前今年只有唯一的新卡——采用Polaris架构的Radeon RX 480,定位与GeForce GTX 1060相符,但是在目前从各方面表现来看,Radeon RX 480是不如GeForce GTX 1060,这是客观的事实存在。

AMD今年的步伐可能更难前行了,只能期待下未来的Vega 10、Vega11的大核心了。

总结:绿色军团的步伐,跨度大而且速度快 

风雨17年!NVIDIA GeForce显卡辉煌之路
GeForce系列产品路线

NVIDIA在GeForce系列以前,曾经在显卡厂商百花齐放的时代翻滚打拼,生存并逐步壮大,才有了今天风靡全球的GeForce系列显卡和极度狂热的信仰N粉。

近几年来,GeForce系列显卡更新换代的速度更快了,而且每一代旗舰显卡面世都代表着当前游戏显卡的最高性能。

从NVIDIA的GeForce产品线诞生到现在,已经快走过17个年头了。这当中有许多值得回味的经典产品。或许你有着当年用着GeForce 256显卡玩着《Quake》时惊叹3D游戏所带来的震撼感受,又或许你有着经典的GeForce 4 Ti 4200显卡疯狂超频战三代的经历。

看完NVIDIA的GeForce历史后,如果觉得意犹未尽的话,无论你是一直以来忠实的N粉,还是已经逝去的N粉,都可以在下方评论区尽情分享你的GeForce故事!

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