王者歸來！NVIDIA歷代旗艦級顯卡回顧
測試標題王者歸來！NVIDIA歷代旗艦級顯卡回顧
2010年03月16日 00:20 作者：蔣尚文 編輯：蔣尚文 文章出處：泡泡網(wǎng)原創(chuàng)
泡泡網(wǎng)顯卡頻道3月16日 兩軍交戰(zhàn)，陣前能斬落敵方武將于馬下，則士氣大振，已然勝了一半。而在PC領域，處理器和顯卡等核心產(chǎn)品線的戰(zhàn)場上也是同樣的道理，旗艦級顯卡作為各自最強3D圖形性能的代表，肩負著展示技術、樹立形象、打擊競爭的特殊使命。
NVIDIA和AMD兩大巨頭之間每一次優(yōu)異產(chǎn)品的對決都可以用驚天地、涕鬼神來形容！對于消費者來說，新旗艦的性能總能給人驚喜，更讓人激動的是那些首次應用的新技術和特效：革命性的架構往往就是從旗艦顯卡開始！
在兩大圖形巨頭日漸白熱化的競爭中，半年更新、一年換代早已成為顯卡領域的“摩爾定律”。而每當新王者登基、改朝換代之時，我們也會于第一時間為大家獻上詳細的評測文章。歲月如斯，顯卡已經(jīng)伴我們走過十余載，每每想起TNT時代的時光，曾經(jīng)的感動就涌上心頭，今天我們就來緬懷一下昔日的王者，重新尋找落寞的皇族！
在Riva 128面世之前，NVIDIA還只是一家默默無聞的小公司，處女作NV1是款聲卡顯卡二合一的產(chǎn)品，未能得到眾廠商認可；NV2胎死腹中；而NV3則依靠對微軟Windows系統(tǒng)的完美支持以及Direct3D標準的壯大一舉成名，稱為當時圖形霸主3DFX的強力競爭對手！
● Windows 95和Direct3D開辟電腦圖形新戰(zhàn)場
Windows 95的震撼力遠大于如今的Windows 7
1995年8月，微軟發(fā)布了Windows95操作系統(tǒng)，憑借嶄新的圖形交互式界面設計，很快席卷了全球個人電腦市場。在PC領域，微軟的成功是空前的，幾乎沒有遇到任何可以匹敵的對手。微軟的Windows95操作系統(tǒng)憑借接近90%（PC OS）的市場占有率，直接代動了相關硬件產(chǎn)品的需求，也使得全球的硬件軟件廠商都不得不向其靠攏。由于微軟的Windows95采用圖形交互式界面（GDI），對于顯示芯片有了更高的要求，這也正式揭開了電腦圖形市場的龍爭虎斗！
在之前的1995年2月，微軟收購英國Rendermorphics公司，利用其所有的RealityLab 2.0技術制定了Direct3D標準，整合在其WINDOWS操作系統(tǒng)中，對PC圖形芯片市場產(chǎn)生了巨大影響。
● NV3＝Riva 128，首次大獲成功：
此時的NVIDIA總結了前2款芯片的經(jīng)驗教訓，在經(jīng)過細致的市場分析之后，將研發(fā)的方向定位于市場前景廣闊的PC圖形芯片市場，并且決定加入對DirectX的支持。這無疑是個非常明智的選擇，在當時由于3DFX的GLIDE的成功，各家顯示芯片公司紛紛效仿，也想推出自己的3D API，例如，3dfx有GLIDE、PowerVR的PowerSGL、ATI的3DCIF，無疑使得微軟Direct 3D的推廣十分緩慢，NVIDIA此時選擇旗幟鮮明的站到了Direct 3D的一邊，這種做法也受到了微軟的賞識，從而有了一個堅強的后盾。
另外，當時在3D FPS游戲市場，獨領風騷的是ID SOFRWARE的QUAKE系列，而其程序設計師JOHN CARMARK明確的拒絕了3DFX采用GLIDE的建議，而是基于公開的OPENGL API開發(fā)，這無疑也是NVIDIA得以崛起的另一個因素。而且，經(jīng)過時間的考驗，至今這兩家公司仍然保持了非常好的關系。后來在Quake3的硬件加速問題上，John Carmack甚至拒絕提供任何形式的MiniGL加速，而要求所有圖形卡運行在OpenGL ICD環(huán)境下，使得3DFX相當難堪。
RIVA 128（NV3）
接著，為配合研發(fā)方向的轉變，NVIDIA聘請了David Kirk（NVIDIA首席科學家，現(xiàn)已當選美國國家工程院院士），并將其任命為技術總監(jiān)。1997年，NV3終于面世，被命名為RIVA 128。它也是第一個提供硬件三角形引擎的128 bit圖形芯片，雖然RIVA 128的圖像質量比不上3dfx Voodoo，但是憑借100M/秒的像素填充率和對OPENGL的良好支持，RIVA 128在非GLIDE API的游戲中完全超過了Voodoo，迅速贏得了消費者和一些OEM廠商的青睞。
Diamond Viper 330（RIVA 128）
Riva128支持AGP 1x規(guī)范，可以配合Intel的LX芯片組主板使用。1997年底，Dell、Gateway等廠商相繼使用了RIVA 128顯卡。零售市場上，Diamond、STB、ASUS、ELSA和Canopus等也都相繼推出了基于此芯片的產(chǎn)品。不到一年，Riva 128的出貨量就突破100萬顆，NVIDIA終于憑借NV3打了個翻身仗。
總的來看，Riva 128取得成功的因素是多方面的，本身的處理性能固然很重要，但是1998年游戲軟件方面的發(fā)展變化也很關鍵：
首先，年初ID開放了QUAKE2引擎的授權，包括VALVE在內的游戲軟件開發(fā)商在3月份就獲得了QUAKE2引擎的源代碼，并用于游戲的開發(fā)，使得QUAKE2引擎的3D游戲名作諸如《異教徒》、《半條命》等大量上市，Riva 128良好的OpenGL性能得到了充分的發(fā)揮。
第二，3DFX的GLIDE API失去了過去在游戲開發(fā)領域的統(tǒng)治地位，最著名的兩個例子就當時稱得上是風靡世界的古墓麗影2和優(yōu)品飛車3，這兩個過去本來是GLIDE的御用游戲，都加入了對D3D的支持，Riva 128等非VOODOO顯卡也可以通過D3D接口很完美的運行游戲。
當時主要3D顯卡規(guī)格對比
半年后，NVIDIA又發(fā)布了Riva 128ZX，并為它提供了完整的OpenGL支持，在Win95/98和WinNT4.0下都有完整的OpenGL ICD驅動程序。同時，Riva 128ZX還解決了Riva 128的一些BUG，顯存也增至8MB，效能改善比較明顯。
● NV4＝TNT震撼發(fā)布，雷管引爆性能
1998年10月，NVIDIA發(fā)布了TNT，TNT是TwiN Texel的縮寫。核心架構為2條32bit象素流水線的渲染體系，每條象素流水線有1個TMU，在每個時鐘周期內并行處理兩個紋理。這樣工作在90MHz的RivaTNT最大填充率能達到180M Texels/sec。同時Riva TNT還首次擁有24bit Z緩沖（Z－Buffer）以及8位的stencil buffer。
TNT的設計目標是要達到Voodoo2兩倍的性能，不過由于0.25微米制程在當時沒有完善，NVIDIA只好采用了0.35微米制程，使得RivaTNT只能工作在90MHz下。不過即便如此，RivaTNT還是擊敗了Voodoo2，成為當時速度最快的3D加速卡。超過Voodoo2兩倍性能的任務也就交給了后面的TNT2來完成。
而且NVIDIA也注意到優(yōu)良的驅動程序對充分發(fā)揮顯示芯片性能的重要性，并為RIVA TNT編寫了全新的驅動，并命名為“雷管”（Detonator）。
憑借出色的3D性能，德國的ELSA 、美國的Canopus等四家顯卡生產(chǎn)商宣布加入NVIDIA陣營，著名的CreATIve公司也在第一時間推出了基于TNT顯示芯片的產(chǎn)品。9月，NVIDIA被《個人電腦雜志》評為最有影響力的顯示芯片生產(chǎn)商，而TNT被Mercury研究公司評為速度最快的顯示芯片。同時，NVIDIA還被OpenGL架構委員會吸納為新成員，成為第一個加入OPGL ARB的專業(yè)顯示芯片設計公司。
● NV5＝TNT2，性能翻倍，奠定NVIDIA王朝
1999年4月，核心代號為NV5的RivaTNT2發(fā)布了，由于采用了0.25 微米制程，TNT2標準版的頻率提高到125MHz，頻率的提升以及核心內部的優(yōu)化，RivaTNT2的性能有了一個較大的飛躍，性能在當時無人可及。后期RivaTNT2還采用了0.22微米制程，頻率進一步提升。
名稱
RIVA TNT
RIVA TNT2
架構
NV4
NV5
制造工藝
0.35 Micron
0.25 Micron
晶體管數(shù)目
7 Million
15 Million
DirectX支持
6
6
頂點管線
1
1
VS版本
-
-
像素管線
2 x 1
2 x 1
PS版本
-
-
核心頻率
90 MHz
125 MHz
填充率
180 MTexels/s
250 MTexels/s
顯存位寬
128-bits
128/64-bits
顯存類型
SDR
SDR
顯存速度
110 MHz
150 MHz
顯存帶寬
1.76 GB/s
2.40/1.00 GB/s
從TNT2開始NVIDIA對產(chǎn)品進行了市場化細分，在高中低端，面向多種不同的用戶，TNT2芯片衍生出TNT2 Vanta、TNT2 M64、TNT2、TNT2 Pro、TNT2 Ultra等不同的型號產(chǎn)品，搭配不同顯存的容量，產(chǎn)品線覆蓋了大部分的市場。
TNT2 Ultra
TNT2 Ultra是系列最高端產(chǎn)品，也是NVIDIA第一次使用Ultra后綴命名高端產(chǎn)品，TNT2 Ultra只是從NV6核心中挑選出的品質優(yōu)秀的芯片，并搭配了速度最快的顯存，其核心/顯存頻率高達150/183MHz，后期更是提高到175/200MHz，性能上超過了3DFX的VOODOO3 3500以及MATROX的G400 Max，而且支持的特效也很全面（比G400少一個EBM環(huán)境凹凸貼圖），成為當時性能之王。當然TNT2 Ultra的售價也很高，當時麗臺、華碩、創(chuàng)新等一線品牌TNT2 Ultra的國內上市售價高達2300元（1999年5月）。
TNT2標準版是高端系列的普及型產(chǎn)品，也是TNT2 Ultra的降頻版，核心/顯存頻率為125/150MHz，但是由于TNT2采用0.25微米工藝，核心普遍可以工作在150MHz左右，所以也造就了良好的超頻能力，于是眾多游戲發(fā)燒友更傾向于購買TNT2標準版版超頻至TNT2 Ultra來使用，記得當時甚至還有不少玩家超到了165/200MHz的水平，性能也是也達到了一個新的高度。價格上TNT2標準版也更有優(yōu)勢，32MB顯存的TNT2國內上市售價為1500-1750元左右，16MB的TNT2 Pro則在1350-1500左右。
● NV6＝NV5工藝改進版，TNT2 Pro/M64/Vanta誕生
后期隨著制程的進步，NV6也使用了0.22微米工藝，并被命名為TNT2 PRO，也被用于部分TNT2 Ultra。由于使用0.22微米制程后，TNT2 PRO的成本、功耗有、發(fā)熱有明顯下降，超頻能力更強，性價比進一步提高。除了高中端的TNT2標準版外，NVIDIA同時也利用0.22微米工藝的NV6芯片，推出了針對中低端用戶的TNT2 Vanta和TNT2 M64。
1999年8月，伴隨著微軟DirectX 7.0的發(fā)布，引入基于圖形核心的多邊形轉換與光源處理（Transform and Lighting），而且10月上市QUAKE3引擎也采用了這種技術。
● 硬件T&L，首款GPU誕生，GeForce的時代來臨
傳統(tǒng)3D圖形管線
在Direct7時代,多邊形轉換和光照處理是由CPU負責的，大量復雜的數(shù)學運算對CPU造成了極大的負擔，而GeForce 256可以支持硬件Transform and Lighting，也成為了第一個GPU圖形核心。
GeForce 256是被作為一個圖形處理單元(GPU)來設計的，GPU是一個單芯片處理器。它有完整的轉換、光照、三角形設置和渲染引擎(分別為:Transform、Lighting、Setup、Rendering)等四種3D處理引擎，一些以前必須由CPU來完成的圖形運算工作現(xiàn)在可以由GeForce256 GPU芯片獨立完成，大多數(shù)情況下具有完整的傳輸和光照相引擎的GPU運算速度比CPU快2-4倍，同時也有效地減輕了CPU的浮點運算負擔，減少了對CPU的依賴性。
NV10圖形核心，為0.22微米工藝制造，集成了2300萬個晶體管，在當時已經(jīng)超過了PentiumIII的數(shù)量，本應采用0.18微米的制造工藝，不過為了盡早搶占市場，仍然采用了0.22微米，如此大量的晶體管數(shù)量芯片的發(fā)熱和功耗也是不小的問題，NVID1A公司只好將其核心頻率定為120MHz，不過憑借創(chuàng)紀錄的有4條象素管線，峰值像素填充率達到480M/s，遠高于TNT2 Ultra。
GeForce 256 DDR
GeForce 256 DDR的顯存頻率為300MHz，帶寬由SDRAM的2.66 GHz提升至4.8 GHz，也達到了當時PC圖形卡的巔峰，使得GeForce 256像素填充能力進一步爆發(fā)，在高分辨率下、32BIT渲染環(huán)境中表現(xiàn)趨于完美。由于當時DDR顯存售價也是十分的昂貴，所以GeForce 256 DDR的售價也是高達到2500元以上。
GeForce 256 SDR
GeForce 256 SDR版的售價上有不小的優(yōu)勢，在國內的售價至少比GeForce 256 DDR要便宜500元。其顯存頻率為200MHz，帶寬2.4GB/S，這樣對NV10核心的性能有了不小的限制，高分辨率、32為色深下的性能下降很大，幾乎和TNT2 Ultra相近，但由于成本下降不少因此銷量也不錯。
● GeForce 2代，您知道GTS的含義嗎？
2000年5月，研發(fā)代號為NV15的新一代圖形核心問世，由于其紋理填充率達到了創(chuàng)紀錄1.6Giga texels/sec，也是第一個紋理填充率過億的GPU，所以NVIDIA將其命名為GeForce2 GTS以紀念其特殊的歷史含義。
GeForce2 GTS 采用了更先進的0.18微米制程，核心頻率200MHz，也具有4條象素管線，和GeForce256不同的是，每管線采用了兩個紋理映射單元，這一經(jīng)典的4x2架構一直延續(xù)GeForce4才結束。
NV15采用了第二代的T&L引擎(2nd GenerATIon Transform and lighting) ，支持立方體環(huán)境映(Cube environment mapping) 、頂點混合(Vertex blending)、 材質保護(Protective textures) 、材質壓縮(Texture compression）、逐象素著色控制（Per-Pixel Shading Control）， 核心還具有多結構圖形Single Pass處理、 硬體反鋸齒(Anti-Aliasing)效果處理 、各異向性過濾(Anisotropic)處理。
值得注意的是，在GeForce2 GTS 上，NVIDIA Shading Rasterizer(NSR)技術被正式引入。NSR讓處理器每次可對單一像素進行七項運算，包括：基本貼圖、單像素曲面映射(bump mapping)、單像素diffuse lighting、單像素specular lighting、顏色煙霧效果、ambient light、以及Alpha transperency。過去，GPU對Vertex（即三角形的三點）上的像素進行運算，再以平均值來決定整個三角形的光影和bump mapping（凹凸映射）等效果。而NV15可以對三角形上的每個像素(Per-Pixel Shading )進行運算，因此光影效果更加細致和準確。
Geforce2架構圖
另外，相比GeForce 256，GeForce 2 GTS另一個進步是采用單周期雙紋理處理技術，不僅擁有4條像素渲染管線，而且每管線每周期可以處理兩個紋理貼圖，當時游戲畫面的提高基本上都是通過大量的多邊形、更復雜的貼圖來實現(xiàn)的，QUAKE3引擎以DirectX 7來說都是如此，所以強大的紋理貼圖對提高游戲速度很有幫助。三角形生成率為2500萬個/秒。
GeForce 2 GTS 的另一個革新在于其首次采用了0.18微米工藝制程，由TSMC制造的GeForce2 GTS(0.18微米,564 PBGA 封裝)中，晶體管數(shù)目已經(jīng)增加到了2500萬，采用0.22微米GeForce256的晶體管數(shù)目為2200萬到2300萬。而相對于功耗18w 的GeForce256，GeForce2 GTS的耗電量僅僅10w左右，功耗大幅度下降。而且制造工藝的革新讓GeForce2 GTS成為了核心頻率首次超過200MHz的GPU。
由于完整支持DirectX 7.0與OpenGL 1.2 ICD，所以不僅在3D游戲的表現(xiàn)超越了所有的同級顯卡，在工作站級3D應用設計上也有不俗的表現(xiàn)。GeForce2 GTS在多媒體性能也有一定的提高，可以連接更多的周邊設備。 DVD壓縮方面使用新一代Enhance Motion CompensATIon硬件解壓縮，使得 DVD的品質與速度都非常不錯。
視頻功能強大
2000年10月，在ATI正式發(fā)布Radeon256后，NVIDIA推出了GeForce 2 Ultra，依然牢牢控制著顯示性能的制高點。
GeForce 2 Ultra
GeForce 2 Ultra相比GeForce 2 GTS有著更高的顯存及核心頻率。其核心頻率為250 MHz，所以GeForce 2 Ultra的峰值像素填充率達到了1GB/s，而其紋理填充率高到2GB/s，后來的GeForce3 Ti 500甚至也沒能超過這個高度，也遙遙領先于其競爭對手Radeon 256。
● DX8時代，考驗像素和頂點能力
2001年以后，由于NVIDIA已經(jīng)完成了對3DFX的收購，顯卡市場演變?yōu)镹VIDIA與ATI兩雄爭霸的局勢。
而在此時，微軟正式推出了劃時代的DIRECTX8 ，將可編程的著色管線概念正式引入到GPU,新的shaders（光影處理器）數(shù)據(jù)處理方式也是DirectX 8中最具意義的創(chuàng)新。Shader采用了新的數(shù)據(jù)處理程序模型，這與舊有的預定義模型是不同的。這種模型中，數(shù)據(jù)是透過virtual machine以一個類似于帶有特殊匯編指令集的pre-arranged（事先安排好）程序進行處理的，程序員可以直接對其進行編程。
憑借可編程幾何管線和可編程像素管線，使用者可以自由的控制幾何和像素的代碼設計。這對于圖形開發(fā)者是空前的，他們可以通過基本的著色器，利用開發(fā)工具，產(chǎn)生全新的，極具創(chuàng)造力的效果。也正是可編程管線的引入，為GPU發(fā)展翻開了新的篇章，GPU開始向SIMD處理器方向發(fā)展，憑借強大的并行處理性能，使得GPU開始用有了部分流式處理器特征。
● 首款DX8顯卡，GeForce 3發(fā)布
2001年初，NVIDIA正式發(fā)布Geforce 3 ，代號NV20。從Geforce 3開始，可編程的nFiniteFX SHADER引擎正式被引入，完整實現(xiàn)了對Pixel shaders和Vertex shaders 處理單元的硬件支持，Geforce 3也是2001年上半年唯一完全可以支持DirectX8.0的GPU。
Geforce 3默認核心頻率為200MHz，擁有4條管線，每管線2個TMU(紋理貼圖單元)，這和Geforce 2是一樣的，所不同的是Geforce 3還擁有一個Vertex shaders 單元，以及4個Pixel shaders單元，這也是和Geforce 2質的區(qū)別。
GeForce 3 Ti
NVIDIA在Geforce3還在采用了第一代的“光速顯存架構”（Light Speed Memory Architecture）采用了一系列新技術來充分利用顯存提供的帶寬。光速顯存架構采用的第一個技術是“顯存交錯控制”技術，由芯片內核集成的專門的顯存控制單元來完成。光速顯存架構另一個技術是“無損Z壓縮算法”，在不降低畫質的前提下大大降低了Z-緩存數(shù)據(jù)對顯存帶寬的占用。除此之外，Geforce3中還加入了一個被稱之為Z軸吸收選擇（Z-Occlusion Culling）的技術來達到隱面消除技術（HSR）的效果以盡量減少不必要的資源消耗。
不過Geforce 3上市后在當時大部分DX7以及QUAKE3游戲的主流分辨率中，GeForce 3并沒有能完全超過GeForce 2 ULTRA，確實出乎所有人意料。但由于首次使用交錯內存結構，超高的內存效率使得GeForce 3在高分辨率下還是有很強的優(yōu)勢。此后隨時間的推著移，大量DIRECTX8的游戲上市，人們才意識到在畫面Geforce 3特效方面帶來的革新與震撼。
● 對抗8500，GeForce 3細分為Ti 500/200
GeForce 3上市后，伴隨著新一代DirectX8的游戲引起了不小的轟動，市場反響也很不錯，，但是300多美元的售價阻礙了GeForce 3的普及。2001年秋，NVIDIA又對市場進行了細分，由GeForce 3派生出面向中端的GeForce 3 Ti 200和具有最優(yōu)異性能、直接對抗Radeon 8500的GeForce 3 Ti 500。
耕升GeForce3 Ti500
GeForce3 Ti200相對于標準版的GeForce 3，核心/顯存頻率從200/230 MHz降至175/200 MHz，這樣在性能上與GeForce 3標準版拉開了一定的距離，而且較低的運行頻率提高了使得對良品率的要求不再苛刻，同時供電電路的精簡也使板卡廠商降低生產(chǎn)成本。過低的默認頻率也給了GeForce3 Ti200相當大的超頻潛力，從而成為當時2000元左右最具性價比的高端產(chǎn)品。由于硬件上可以完整支持DirectX8，在這個價位上優(yōu)勢明顯，所以迫使對手ATI把僅支持DirectX7的Radeon 7500從上市初的1999元降到了1500以內。根據(jù)當年測試表明，Inno3D GeForce3 Ti200顯卡憑借出色的品質很容易通過超頻達到GeForce 3標準版的200/230 MHz頻率下，受到游戲玩家的追捧。
GeForce3 TI500擁有系列中最高的頻率，達到240/250 MHz。GeForce3 Ti500使用8層PCB以及更奢華的作工用料來確保高頻率下的穩(wěn)定運行，價格因此也居高不下，當時售價為3000人民幣左右。 面對晶體管數(shù)量更多、頻率高于自己Radeon 8500，GeForce3 TI500得益于優(yōu)秀的驅動支持，在于Radeon 8500對抗中絲毫不落下風，但功耗方面卻更具優(yōu)勢，成為當時高端游戲顯卡的首選 。
由于競爭對手ATI在2001年秋發(fā)布了的Radeon 8500，也是在高端市場上第一次略微領先了NVIDIA。雖然憑借出色的驅動支持，TI500在游戲中仍然有一定的優(yōu)勢，但是即使這樣，Radeon 8500和TI500的勢均力敵的態(tài)勢，還是給了NVIDIA一定的壓力。
● 為了王位！GeForce 4 Ti發(fā)布
GeForce4 Ti 4600 128MB DDR 128bit, 300/650 MHz
于是，2002年2月，NVIDIA發(fā)布了研發(fā)代號為NV25的GeForce4 Ti系列顯卡，也是DirectX 8時代下最強勁的GPU圖形處理器。GeForce4 Ti芯片內部包含的晶體管數(shù)量高達6千3百萬，為改良的TSMC 0.15微米工藝生產(chǎn)，采用了新的PBGA封裝，運行頻率達到了300MHz。核心集成的6300萬個晶體管相當于Athlon CPU的2倍，發(fā)熱也不小，所以GeForce4 Ti系列顯卡上都配備了散熱風扇。
NV25擁有4條素管線，每管線2個TMU(紋理貼圖單元)，這和前兩代產(chǎn)品是一樣的，所不同的是Geforce 4還擁有2個Vertex shaders單元，以及4個Pixel shader單元。
● 生不逢時的鈦極4800：
2002年底，市場正式開始從AGP4X向AGP8X過渡，NV也順應時勢的推出了GF4 TI4200/4800-8X，除了接口帶寬升級之外，頻率也略有提升，性能更上一層樓。
但在此時，微軟的DirectX 9 API標準已經(jīng)成型，ATI率先發(fā)布首款DX9顯卡Radeon 9700/9500，不但性能上完全超越了GeForce Ti 4000系列，而且支持新的圖形標準，這對NVIDIA造成了不小的壓力。而此時NVIDIA全新架構的GeForce FX系列正面臨制造工藝和技術方面的難題，屢次延期導致產(chǎn)品線青黃不接。
所以說GeForce 4 Ti 4000系列雖然性能不錯，而且性價比很高，但生不逢時！
● 最具爭議的作品——GeForce FX系列
GeForce FX看上去很美好
眾所周知，從DirectX 6時代確立優(yōu)勢地位以來，經(jīng)過DirectX 7、8兩代的發(fā)展，伴隨著與微軟的良好合作，NVIDIA成為了桌面PC獨立顯示核心的霸主，市場占有率成倍提升。在收購了3DFX以后，NVIDIA又通過GeForce 3、4兩代產(chǎn)品在市場占有率方面擊敗了另一個對手ATI，而且，通過雄厚的技術實力，其每半年更新一代的做法也令對手疲于奔命。隨著GeForce 4的成功，NVIDIA也處于歷史上的最巔峰時期，產(chǎn)品不僅局限于PC顯示核心，更延伸到主版芯片組，電視游戲機領域。
后來，在NVIDIA為微軟提供XBOX硬件解決方案的過程中，隨著制造工藝的進步，硬件產(chǎn)品的制造成本是逐漸下降的，但是NVIDIA與微軟的合同中并未考慮這一點，等到微軟意識到這一點后，希望修改合同中的部分內容，但卻遭到了NVIDIA的拒絕……
DX9第一代產(chǎn)品讓NVIDIA一敗涂地
作為回應，DirectX 9規(guī)范的制定過程中，竟然沒有考慮任何NVIDIA的意見。在參考了ATI的部分提議后，微軟將24BIT渲染精度、著重于Shader并行處理性能等作為DirectX 9的主要特點。除此之外，在年底發(fā)布的3DMARK03中，微軟的影響也是顯而易見，NVIDIA這時再也按耐不住，對3DMARK的開發(fā)公司Futuremark進行了公開的指責。
NVIDIA忙碌于芯片組的研發(fā)
再來看NVIDIA自身方面，2001年秋到2002年底也是其歷史上最忙碌的一段時間。除了半年一次的GPU升級之外，NVIDIA還要根據(jù)合同為微軟開發(fā)XBOX用SoundStorm音頻處理芯片以及XBOX的主板。而且在主版芯片組領域，NVIDIA的壓力更大，在經(jīng)歷了NForce遭受冷遇的開局后，無疑對雄心勃勃的NVIDIA打擊不小。所以在NForce2上，NVIDIA傾盡全力，誓要在AMD平臺與VIA一較高下。攤子鋪的過開，也使NVIDIA開發(fā)資源變得分散。
綜上所述，在這種大背景下，經(jīng)過數(shù)次延期修改，并打破了NVIDIA過去半年發(fā)布一款核心的規(guī)律之后，NV30問世了。由于采用了3DFX的反鋸齒技術，NVIDIA將其正式命名為GeForce FX 5800 Ultra，并于2003年初上市。
NV30像素管線部分采用了成熟的4X2架構，為當時領先的0.13微米制程制造，核心集成的晶體管數(shù)達到創(chuàng)紀錄的1.25億個，由于較高的默認頻率，所以其功耗、與發(fā)熱非常之大，為此NVIDIA使用了稱為名為“FX Flow”的散熱系統(tǒng)，包含一個銅制散熱片、熱管和換氣裝置。
GeForce FX 5800 Ultra使用Flip-Chip封裝設計，頻率提高到了驚人的500MHz。BGA和Flip-Chip封裝方式的芯片，可以直接和插槽接觸，縮短布線距離，同時也提高了信噪比，可以適應更高頻率，并降低功耗。
Flip-Chip BGA
核心渲染架構方面，NV30首次引入了CineFX著色引擎。其中的Cine是CinemATIc（電影般的）的縮寫，而FX則表示其部分技術源自3DFX。CineFX的意思就是指新一代核心可以渲染出電影般的視覺效。
CineFX引擎
SHADER規(guī)格對比
。
高度靈活的CG語言
讓人想入非非的渲染效果
DDR-II SDRAM
雖然在2002年11月18日NV30就已經(jīng)發(fā)布，但是由于0.13微米制程等因素的延誤，直到2003年2月，GeForce FX 5800 Ultra才正式上市，而且由于當時0.13微米工藝并不完善以及較高的核心頻率，導致NV30芯片發(fā)熱量極大，必須采用“FX Flow"散熱系統(tǒng)。為了保證核心以及DDRII顯存在高達500MHz的頻率下穩(wěn)定工作，NVIDIA不等不比較獨特的采用12層PCB設計，同時供電電路的做工用料也是非常豪華，再加上DDRII顯存在當時的價格也是十分昂貴，這些因素使得GeForce FX 5800 Ultra的成本異常之高且功耗也十分巨大。所以其上市售價也接近500美元，十分驚人。由于上市時間的延誤以及核心自身的不成熟，GeForce FX 5800系列的輝煌也只持續(xù)了不到3個月，就被下一代的GeForce FX 5900所替代。
● 重新審視NV30的失敗之處：
另外，NV30在寄存器設計（數(shù)量及調用方式）、指令存儲方式（讀寫至顯存）等方面也有缺陷。NV30的寄存器數(shù)量較少，不能滿足實際程序的需要。而且，用微軟的HLSL語言所編寫的pixel shader2.0代碼可以說NV30的“天敵”，這些shader代碼會使用大量的臨時寄存器，并且將材質指令打包成塊，但是NV30所采用的顯存是DDR-SDRAM，不具備塊操作能力。同時，NV30材質數(shù)據(jù)的讀取效率低下，導致核心的cache命中率有所下降，對顯存帶寬的消耗進一步加大。
寄存器調用
同時，由于NV30是VILW（超長指令，可同時包含標量和SIMD指令）設計類型的處理器，對顯卡驅動的shader編譯器效率有較高的要求。排列順序恰當?shù)膕hader代碼可以大幅度提升核心的處理能力。NVIDIA也和微軟合作開發(fā)了"Shader Model 2.0A"，可以為NV30產(chǎn)生更優(yōu)化的代碼。在早期的一些游戲中，這種優(yōu)化還是起到了一定的作用。但對于后期Shader運算任務更為繁重的游戲則效果不大。
shader代碼
● 亡羊補牢之作——NV35，F(xiàn)X5900
新的NV35采用了CineFX2.0引擎，和第1代CineFX相比，NVIDIA對Piexl Shader做出了一定的改進，在保留FX12 combiner的同時增加了兩個可進行浮點運算的miniALU，雖然miniALU的功能有限，但是還是使得NV35的浮點運算能力提高了一倍。
UltraShadow技術
CineFX 2.0引擎引的另一個改進是引入了UltraShadow的技術。UltraShadow也可以說是為IDSoftware的新一代DOOM3引擎量身打造的，因為DOOM3引擎大量采用了體積陰影技術（Volumetric Shadow），Shadow Volume可以更加精確的表現(xiàn)動態(tài)光影效果的場景，但由于陰影體積引入了額外的頂點和面，也加大了光影計算的強度。而Ultra Shadow可以簡化光影計算的過程，它允許程序員定義場景中一個區(qū)域，將物體的陰影計算限定在一個特定范圍內，從而加速陰影的計算速度。此外，UltraShadow技術還允許程序員在一些關鍵的區(qū)域對陰影進行調整，從而創(chuàng)造出可與真實情況媲美的優(yōu)秀視覺效果。Ultra Shadow還能利用Intellisample HTC技術以確保陰影邊緣的
平滑，提高了最終輸出的效果。
GeForce FX 5900 Ultra
由于NV30核心是采用128bit位寬的顯存控制器，GeForce FX5800Ultra即使搭配很高工作頻率的DDR II顯存，在付出了更大發(fā)熱量和更高成本的代價下，顯存帶寬（16Gb/s）仍然低于采用256bit DDR I規(guī)格顯存的Radeon 9700 Pro。所以在NV35也采用了256bit顯存控制器，不但可以提升是顯存帶寬，利用普通的DDR顯存代替DDR II還可以減少顯卡的成本，而且頻率降低后的發(fā)熱量也小的多。最終，GeForce FX 5900 Ultra搭配的850MHz DDR-I顯存可以提供的帶寬高達27.2GB/s。
三款FX Ultra版顯卡，5800、5900和5950
直到2003年10月24日，NVIDIA在全球正式發(fā)布其代號NV38和NV36的全新一代圖形芯片，分別將其命名為GeForce FX 5950 Ultra以及GeForce FX 5700 Ultra。NV38采用了更為成熟的0.13mm的生產(chǎn)工藝，有利于產(chǎn)能的擴大以及芯片頻率的提高、功耗的下降。FX 5950 Ultra 的工作頻率由FX 5900Ultra的450MHz/850MHz提高到475MHz/950MHz。
顯然由于市場競爭的激烈態(tài)勢，GeForce FX 5700 Ultra才是這次發(fā)布的重頭戲。GeForce FX 5700芯片的開發(fā)代號為NV36，目的是替代GeForce FX 5600和GeForce FX 5600 Ultra。NV36內部集成了8200萬個晶體管，雖然同樣為4X1架構，具有4條像素管線及每管線一個TMU單元，由于繼承了NV35的Cine FX2.0體系架構和Ultra Shadow陰影加速技術，頂點處理能力、特別是浮點性能比NV31提高了200%--300%。顯存方面和NV31相同，使用了兩個64-BIT顯存控制器支持128-BIT的顯存位寬。
在經(jīng)歷了GeForce FX系列慘痛的失敗后，NVIDIA痛定思痛、吸取教訓，要挽回在高端產(chǎn)品上的失利局面，僅靠架構已完全定型的NV3x系列作一定程度的增補顯然是很難實現(xiàn)的。實際上早在NV3x系列的時代，NV40的研發(fā)就一直在進行，并且進展很好。NVIDIA將更大的希望押寶在了這款具有劃時代意義的新產(chǎn)品上。
● GeForce 6800 Ultra
奇特的NV45核心其實就是NV40搭配BR02橋接芯片
采用NV40核心的GeForce 6800系列顯卡創(chuàng)造了很多項第一：
1.性能之王，NV40核心擁有16條像素渲染管線和6條頂點著色單元，雖然對手的X800也是同樣的配置，但管線效率的不同導致ATI必須使用更新的工藝和更高的頻率才能勉強戰(zhàn)平6800Ultra。因此NVIDIA GeForce 6系列的旗艦產(chǎn)品只有6800Ultra這一款（只有NV40這一顆核心，分為AGP和橋接PCIE的兩個版本），而對手則有X800XT、X800 XT PE、X850XT等很多工藝的核心及很多版本，而且都未能完全擊敗6800Ultra。
2.首款支持DX9C標準的顯卡，而對手的Radeon X800系列僅支持DX9b，正所謂風水輪流轉，ATI經(jīng)歷了DX9初代輝煌之后，也嘗到了落后就要挨打的滋味；
3.率先推出支持PCI-E的顯卡，NVIDIA采用的是橋接技術，而ATI采用原生方案導致產(chǎn)品推出較晚，NVIDIA在PCI-E時代來臨之際搶得先機；
4.“失傳”多年的SLI雙卡互聯(lián)技術重出江湖，NVIDIA依靠SLI技術輕松將圖形性能翻倍，性能大幅領先與對競爭手，這也迫使ATI依靠第三方解決方案開發(fā)并不成熟的CrossFire技術。
SLI技術大顯神威，迫使ATI“連夜趕制”CrossFire技術
GeForce 6的成功徹底打亂了ATI的陣腳，以致于頻出昏招，產(chǎn)品線極為混亂，當初奚落NVIDIA的“有路不走何必搭橋”豪言壯語也食言了，正所謂三十年河東三十年河西。
● GeForce 7800GTX——半年內無競爭對手
在GeForce 6800Ultra大獲成功的基礎上，NVIDIA并沒有在NV40核心的基礎上改進高端產(chǎn)品，而是選擇了進一步提升核心規(guī)模，由此誕生了擁有24條像素渲染管線的G70核心，性能遙遙領先于競爭對手。
7800GTX（256MB）
既不支持DX9C、交火技術也不成熟、性能方面更無法相提并論，此時的ATI面對GeForce 7800GTX是毫無還手之力，在此后半年多的時間內，7800GTX穩(wěn)坐性能之王的寶座。而中低端產(chǎn)品6600系列也大獲成功，因此NVIDIA并不急于推出基于GeForce 7架構的主流產(chǎn)品。
7800GTX 512MB由于頻率大增發(fā)熱不小，因此散熱器改用雙槽熱管版本
終于在2005年底，ATI推出了首款DX9C產(chǎn)品X1800系列，但遺憾的是其R520核心依然只有16條像素渲染管線，即便依靠90nm工藝獲得了超高的頻率，但性能上還是無法完全擊敗7800GTX。不過未雨綢繆的NVIDIA也預留了一手，在X1800發(fā)布之后NVIDIA迅速推出了512MB顯存版本的7800GTX，在顯存容量翻倍的同時頻率也大幅提升，此時的X1800XT根本沒有任何取勝的機會。
● GeForce 7900GTX——避其鋒芒，乘虛而入：
在2005年GeForce 7800GTX稱霸圖形市場半年之后，來自48個像素單元R580核心X1900XTX的挑戰(zhàn)終于讓NVIDIA下決心推出醞釀已久的7900GTX。G71核心架構與G70沒有本質區(qū)別，可以把它看作是90nm工藝版的G70。但從G71核心上我們可以看到NVIDIA的另一種設計理念——與ATI R580完全相反的成本控制和功耗控制……
GeForce 7900GTX所用的G71核心同樣由臺積電90nm代工，核心僅有2.78億晶體管，比G70的3.02億還要少！除了核心工藝上的改進之外，其他方面7900GTX與7800GTX 512MB基本沒有區(qū)別，兩者的PCB、顯存、散熱器都完全相同：
7800GTX 512MB的頻率為550/1700MHz，7900GTX的頻率為650/1600MHz，核心提高顯存降低，結果就是7900GTX的性能與7800GTX 512MB相比并沒有質變，想要拿它來擊敗強大的X1900XTX是非常困難的。
不過當時來說大屏幕液晶顯示器并不普及，7900GTX的架構在中等分辨率下的傳統(tǒng)游戲中發(fā)揮還是比較出色，因此7900GTX也能勉強與X1900XTX戰(zhàn)成平手。但這并不意味著7900GTX的性能強，而是X1900XTX空有一身武藝未能發(fā)揮出來！
但隨著時間的推移，X1900XTX在眾多新游戲中發(fā)揮出了過人的優(yōu)勢，在高分辨率以及打開AA的情況下表現(xiàn)更加出色，X1900XTX卓越的性能給了NVIDIA不小的壓力，這就迫使NVIDIA不得不拿出并不成熟的雙核心顯卡7950GX2！
7900GTX的功耗優(yōu)勢很明顯
雖然7900GTX的性能沒有達到預期，但X1900XTX的缺點恰恰就是7900GTX的優(yōu)點，比如：成本和價格、功耗、發(fā)熱、噪音等，這些都要歸功于G71核心小巧的核心面積。X1900XTX雖然在性能上占據(jù)優(yōu)勢，但高功耗、高發(fā)熱、高噪音與7900GTX形成了鮮明的對比！此外，7900GTX的小兄弟——同為G71核心的7900GT可以說是如入無人之境，憑借高性價比、低功耗低發(fā)熱等優(yōu)勢迅速占領了中高端市場，束手無策的ATI只能寄希望于RV570來進行反擊！
● GeForce 7950GX2——雙拳出擊，誓奪王位：
48個像素單元的X1900XTX核心實力可不一般，24管線的7900GTX明顯不是對手，雖然它擁有功耗和成本上的優(yōu)勢，但旗艦產(chǎn)品代表的是性能與實力，NVIDIA不甘心就這么敗給X1900XTX。
于是經(jīng)過多方面的嘗試之后，在6月份NVIDIA終于亮出了殺手锏——雙核心、1GB顯存的7950GX2顯卡！得益于良好的兼容性和成熟的SLI技術，7950GX2在任何主板上都能發(fā)揮出真正實力，兩顆G71聯(lián)手就可以輕易的擊敗X1900XTX。
雙層PCB雙核心的7950GX2
在7950GX2顯卡身上，G71低成本、低發(fā)熱、低功耗的優(yōu)勢再次得到體現(xiàn)：兩顆G71加起來的核心面積同R580相當，雙PCB設計使用了兩塊8層PCB，其成本要低于一塊12層PCB，分離式供電模塊也不復雜。最終7950GX2的售價依然維持在5000多元的價格，在這類“超級顯卡”的陣營里 ，這樣的價格是極具競爭力的！
X1900XTX性能再強，也不可能是兩片7900的對手，在眾多測試中7950GX2毫無懸念的擊敗了X1900XTX，終于奪回了性能之王寶座！
7950GX2雖然實力強悍，但它也有很多無法回避的缺點，由于7950GX2擁有兩顆G71核心以及1GB顯存，以往N卡在功耗、發(fā)熱和噪音方面的優(yōu)勢不復存在，實際上7950GX2在這方面比起X1900XTX有過之而無不及！另一方面7950GX2是基于SLI技術的產(chǎn)物，一些新游戲、新特效無法有效的利用雙核心，7950GX2的性能自然比較差，所以7950GX2嚴重依賴于驅動的優(yōu)化！
雖然7950GX2奪回了單卡性能之王的稱號，而且兩片7950GX2能夠組建四核心Quad SLI，但NVIDIA的Quad SLI驅動一直都不夠成熟，直到被8800GTX所取代都沒能發(fā)布一款令人滿意的驅動，所以7950GX2雙卡還是不敵ATI CrossFire，ATI之后發(fā)布的X1950XTX就是針對7950GX2而來的！
NVIDIA雖然依靠7950GX2重奪單卡性能之王的寶座，但在雙卡方面Quad SLI很難取得突破，而且陳舊的GF7架構無法支持HDR+AA，事實上7950GX2只是權宜之計。而全新架構的G80才是NVIDIA更新產(chǎn)品線，從根本上擊潰對手的重型武器，毫不夸張得說：GeForce 8800GTX的發(fā)布帶領NV進入了一個黃金時代！
● 2006年11月8日 GeForce 8800GTX（G80）——DX10 統(tǒng)一渲染架構
G80核心的橫空出世宣告了DX10時代的來臨，8800GTX先于微軟的Vista和DirectX 10發(fā)布，雖然當時沒有任何一款DX10游戲（半年后才陸續(xù)面市），但8800GTX強大的DX9C性能已經(jīng)給大家留下了深刻印象，雙核心的7950GX2在8800GTX面前無地自容。
8800GTX強大的實力源自于多方面：從規(guī)格不難看出，G80是相當恐怖的一款GPU，核心擁有6.81億個晶體管，是G71的2.5倍之多！這就奠定了G80龐大的渲染能力；其次顛覆傳統(tǒng)Shader架構的標量流處理器，最大限度的提升了核心的執(zhí)行效能；當然384Bit顯存位寬也充分保證了數(shù)據(jù)吞吐能力；革命意義的架構以及強大的性能足以人為之瘋狂！最后，由于發(fā)布時間很早，游戲開發(fā)商為NVIDIA新一代架構的鼎力優(yōu)化與支持，也成就了其強大的DX10游戲性能。
當然G80也并非完美：它依然使用臺積電90nm工藝制造，因此核心面積非常大，功耗以及發(fā)熱也是再創(chuàng)新高，
G80的廬山真面目
優(yōu)異顯卡自然是不惜成本、最高頻率的配置，8800GTX超長的體形表明了自己的與眾不同。8800GTX之所以這么長久是因為功耗太大使得供電模塊變得非常復雜。8800GTX使用了12顆16M×32Bit規(guī)格的顯存，組成了768MB 384Bit的配置，雖然沒有使用GDDR4顯存，但帶寬已是再創(chuàng)新高。
由于之前我們對G80的架構以及核心引擎都進行了非常詳細的分析與介紹，所以此處不再贅敘，感興趣的朋友請看“為王位而生 GeForce8800全面解析測試
● 2007年5月8日，GeForce 8800Ultra（G80）
在得知競爭對手將會與5月份發(fā)布R600核心的HD2900XT之后，NVIDIA適時地放出了基于G80核心的高頻版8800Ultra，當然這也是為了實現(xiàn)自家產(chǎn)品線半年更新的承諾。
嚴格來說8800Ultra并非全新產(chǎn)品，它只不過是將G80的制程從A2升級到A3，這樣良品率和沖擊高頻的能力會好些；顯存由1.0ns升級到0.8ns，另外散熱器風扇作了些改進，雖然PCB沒有任何變化，但是由于核心/流處理器/顯存頻率都提升不小，8800Ultra性能和GTX8800拉開了不小差距，順理成章的成為新一代旗艦顯卡。
● 2008年3月18日，GeForce 9800GX2（G92×2）
G80強大的性能讓GTX8800和8800Ultra難逢敵手，但是功耗也成倍增加，這一軟肋從根本上阻止了它的平民化，于是G92核心應用而生。作為G80的改良版，G92工藝從90nm進化到65nm使得它功耗、發(fā)熱、成本大幅下降。但是NVIDIA對于G92的定位并非旗艦，因此使用了256Bit顯存來進一步控制成本。雖然G92核心的紋理單元和高清單元比G80強很多，而且核心頻率大幅提高，但顯存位寬限制了它的性能表現(xiàn)，基于G92單核的9800GTX未能超越一年前的8800GTX。難道NV在高端不思進取么？當然不是，原來NVIDIA另有打算，當年雙G71核心的7950GX2靈魂附體，雙G92核心9800GX2震撼登場！
擁有7.54億晶體管的G92核心本身功耗發(fā)熱就不低（相對G80是好些），做成雙核心顯卡自然對供電和散熱提出了很高要求，所以9800GX2顯卡的結構和散熱系統(tǒng)都是比較獨特的復雜，全密封式設計完全就像是一塊板磚。
性能方面單顆G92可以達到接近于8800GTX的水平，雙核心性能提高80%，9800GX2自然完全超越8800Ultra成為毫無爭議新王者。雙核心本身的效率不容置疑，但其弊端就在于組建Quad SLI之后四核心效率不高，當年的7950GX2完勝X1950XTX，7950GX2 Quad SLI卻不敵X1950XTX CrossFire。好在DX10時代NVIDIA重新設定了渲染模式，在驅動優(yōu)化方面下了大功夫，隨著更多新游戲對多GPU系統(tǒng)提供優(yōu)化支持，9800GX2 Quad SLI系統(tǒng)的性能還是令人相當滿意的，四顆G92核心將3D圖形性能提升到了新的境界！
雖然NVIDIA和AMD的旗艦顯卡性能差距較大，但雙方的產(chǎn)品策略居然驚人的相似：G80和R600核心都是采用較老的成熟工藝，將晶體管堆到極限的產(chǎn)物，也就是通過暴力手段、不惜成本（512/384Bit）制造超強性能的顯卡；而G92和RV670則是采用新工藝、向成本（256Bit）妥協(xié)之后的產(chǎn)物，因為功耗發(fā)熱得到了有效控制，這就使得雙核心方案成為可能，雙方不約而同地發(fā)布了基于G92和RV670的雙核心顯卡及其3/4路并聯(lián)系統(tǒng)，在單GPU性能原地踏步的情況下，通過多核心并聯(lián)的方式大幅提升了3D性能上限，為發(fā)燒玩家提供了更強悍的解決方案。
然而四顆GPU已經(jīng)達到了電腦系統(tǒng)可以承受的極限，繼續(xù)提升3D性能又遇到了瓶頸，現(xiàn)在就必須重頭來過，想方設法繼續(xù)提升單GPU的實力。沉寂許久之后，新一代怪獸級GPU誕生了，它就是擁有14億晶體管的GT200！
● 8800GTX真正的接班人：GTX280
第一眼看到GTX280顯卡正面，感覺造型方面與9800GTX非常相似：全覆式的散熱器外殼將顯卡裹得嚴嚴實實，風扇位略顯凹陷，這種設計的好處就是組建SLI或3路SLI時，即便兩塊顯卡緊緊埃在一塊，風扇也能吸入空氣進行良好的散熱。
● GTX280的背面酷似9800GX2
顯卡背面也安裝了外殼，從這個角度看的話跟雙核心9800GX2的造型又有些相似，當然這只是表象而已，如果將散熱器和外殼拆掉的話，就可以發(fā)現(xiàn)GTX280顯卡實際上最像8800GTX/Ultra。
● GTX280的PCB最像8800GTX
可以看到，GTX280的核心安裝了保護蓋，輸出部分被單獨設計了一顆芯片安裝在了接口附近，還有供電模快的設計，這些都與8800GTX/Ultra的PCB設計方案如出一轍！看來GTX280才是8800GTX的正統(tǒng)接班人！
GTX280實力雖強，怎奈雙拳難敵四手，3D圖形性能寶座被HD4870X2無情的奪走。當時業(yè)界普遍認為此次NVIDIA根本沒有機會反敗為勝，因為龐大的GT200核心功耗發(fā)熱太大，加上512Bit顯存布線過于復雜，不可能使用兩顆GT200核心制造雙核心顯卡來與HD4870X2相抗衡，但NVIDIA卻做到了……
● 2009年01月 55nm王者GeForce GTX 295震撼發(fā)布
GTX280登上加冕還沒有多久，AMD就推出了雙核心的HD4870X2，將GTX280從性能寶座上逼了下來。雖然說用雙核心與單核心對陣并不公平，但是性能寶座的名頭卻無法改變。2009年01月，NVIDIA以牙還牙，推出了雙核心的GTX280顯卡——GTX295，目標很明確：讓HD4870X2下課！
GTX295和上一輩雙核心顯卡一樣，都采用了雙PCB雙核心的結構，下圖就是GTX295結構的立體圖。
從圖上可以看出，這個結構有點類似于三明治的結構，兩片PCB將碩大的散熱器夾在中間，結構看起來有一些怪異，但是但從兩顆核心之間來說，避免了兩顆核心距離太近引起的高溫。
同時從另一個方面來講，這樣的設計正好可以只是采用一個散熱器，就能滿足兩顆核心的散熱，散熱器的正反面都被兩片PCB僅僅夾住，核心與散熱器接觸的部分采用純銅材質，更加有利于導熱，而兩片PCB上的顯存也都有相應的散熱措施。這樣的設計有效利用了散熱器、顯卡的面積，同時也減小了顯卡的體重。但是，這樣的設計對于散熱器與顯卡PCB的工藝要求相當高，而且這也是純粹的專用散熱器，成本勢必高出很多。
和9800GX2類似，GTX295仍然是通過一個類似于SLI橋的排線讓兩顆核心進行數(shù)據(jù)交換，而將兩顆核心的數(shù)據(jù)進行運算、任務分配等都是由一顆橋接芯片來完成。
GTX295的兩張PCB一張為主PCB，另一張為副PCB，主PCB上包含一顆核心和一顆IO芯片、一顆橋接芯片，并且?guī)в蠸LI接口，用戶可以使用此SLI接口組建Quad SLI；而副PCB上則沒有橋接芯片，只有一顆核心和一個IO芯片。
● 性能強勁 功耗合理
在絕大多數(shù)游戲中，GTX295的性能表現(xiàn)都凌駕于HD4870X2之上，兩片GTX295組建的Quad SLI平臺性能也非常強悍，但是在部分游戲中還是因為驅動程序不完善，導致成績不正常。不過總體來說，因為驅動程序所導致的問題還是要比AMD的HD4870X2 Quad CrossFire少一些。實際上，對于這種多核心顯卡平臺，驅動程序是至關重要的。
在GTX295的身上，我們看到的不僅僅是當今最強大的單卡，也給我們帶來了更多的新技術，如文章前面介紹的通過一塊顯卡做3D渲染、一款顯卡做PhysX物理加速就是非常重要的一個方面。同時，64xQ FSAA與遮光屏蔽功能也同樣值得稱道。
另外，GTX295所采用的55nm工藝也讓顯卡的功耗大幅度下降。大家知道，GTX280的單卡設定功耗就高達236w，而雙核心的GTX295，設定功耗僅289w！
GTX295的發(fā)布，標志著NVIDIA再一次坐上了性能王者的寶座。此前NVIDIA被HD4800系列低價上市打個措手不及，不得已只能通過殺價來維持市占有率。中端市場，被HD4850、HD4870鉗制，而高端市場被HD4870X2奪走了“單卡之王”的稱號。雖然當時發(fā)燒友迫切希望NVIDIA推出雙芯GTX280領銜市場，但受限于工藝發(fā)熱等原因，遲遲不見蹤跡。而現(xiàn)在，隨著55nm工藝的成熟，那個熟悉的綠巨人NVIDIA又回來了，工藝進步帶來的熱量大幅下降，將發(fā)燒友的夢想——雙芯GTX280成為了現(xiàn)實。
如今GTX295這個怪獸已經(jīng)是老樹黃花，DX11時代來臨ATI搶得頭籌，HD5000系列風光無限，AMD已經(jīng)提前布陣好了全線DX11產(chǎn)品，就等NVIDIA前來應戰(zhàn)。可惜而NVIDIA方面的GF100依然是猶抱琵琶半遮面。GF100核心之所以延期這么久，一方面是因為NVIDIA遭遇了40nm新制程良率不足的困擾，另一方面GF100在核心架構方面的改進非常巨大，NVIDIA力圖打造一顆在DX11和GPU計算方面都趨于完美的核心。
● GF100架構改進要點預覽
如果說Cypress是“雙核心”設計的話，那么GF100的流處理器部分就是“四核心”設計，因為其raster units（光柵化引擎）是以GPC（線程處理器簇）為單位的，一式四份。而raster units的功能就是以流水線的方式執(zhí)行邊緣/三角形設定(Edge/Triangle Setup)、光柵化(Rasterization)、Z軸壓縮(Z-Culling)等操作。上頁我們介紹過Cypress的Rasterizer和Hierarchial-Z雙份的，而GF100則是四份的，雖然命名有所不同但功能是相同的 。
另外，GF100擁有更多的PolyMorph（多形體引擎），是以SM（流處理器）為單位分配的，擁有多達16組。多形體引擎則要負責頂點拾取(Vertex Fetch)、細分曲面(Tessellation)、視口轉換(Viewport Transform)、屬性設定(Attribute Setup)、流輸出(Stream Output)等五個方面的處理工作，DX11中最大的變化之一細分曲面單元(Tessellator)就在這里，因此GF100的理論Tessellation性能將會遠超Cypress，因為Cypress只有一個Tessellator單元。
至于流處理器核心部分，則是經(jīng)過了重新設計，與GT200/G92/G80相比是煥然一新，因此NVIDIA將其稱為CUDA核心而不再是流處理器。
GF100的512個CUDA核心都符合IEEE 754-2008浮點算法(Cypress也是如此)和完整的32位整數(shù)算法，而后者在過去只是模擬的，事實上僅能計算24-bit整數(shù)乘法；同時全面引入的還有積和熔加運算(Fused Multiply-Add/FMA)。此外雙精度浮點(FP64)性能大大提升，峰值執(zhí)行率可以達到單精度浮點(FP32)的1/2，而過去只有1/8，AMD從R600開始到現(xiàn)在的Cypress核心都是1/5，沒有做任何變化。
至于顯存控制器方面的改進，還有顯存ECC等外圍功能就不多做介紹了。總而言之，GF100核心是GPU自從進入DX10時代以來，架構變化最大的一次，在GPU圖形架構和并行計算架構方面都有了革命性的進步，因此備受玩家和業(yè)界期待。
GTX 480諜照
NVIDIA對于尚未發(fā)布的新品一直都比較低調，但整個業(yè)界還有玩家對于GF100都抱有很高的期望，因此不斷的有相關產(chǎn)品技術資料還有產(chǎn)品實物圖被曝光?，F(xiàn)在據(jù)可靠消息表明GF100架構的GTX480顯卡將在本月26日準時發(fā)布，屆時我們將會為大家獻上全方位的架構分析及性能評測，讓我們一同期待吧！■<
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