1999 - 2009 - Nvidia(英偉達)迎來十周年生日

Win7之家（ afsion.com.cn）：1999 - 2009 - Nvidia(英偉達)迎來十周年生日

 十年前——1999年8月。在NVIDIA憑借TNT以及后續(xù)的TNT2成功的戰(zhàn)勝了當時不可一世的3DFX VOODOO之后，又推出了一款當時并不被大家所重視的產(chǎn)品，而這款產(chǎn)品卻標志著顯卡的地位走向了一個新的高度，顯卡歷史從此翻開了新的一頁。

這款產(chǎn)品就是NVIDIA的第一款GPU圖形核心——GeForce 256。在那個Direct7時代，多邊形轉換和光照處理全部是由CPU負責的，大量復雜運算對CPU造成了極大的負擔，而GeForce 256卻可以硬件支持這兩項技術，大大減輕了CPU的負擔。

Geforce 256具有了目前GPU的大部分初步特征，并擁有當時驚人的4條象素管線（雖然放在現(xiàn)在看不算什么）。因此Geforce 256的紋理處理性能是之前TNT2的兩倍，同時這也是第一個使用DDR顯存的顯卡。這款顯卡的出現(xiàn)也標志著NVIDIA正式進入了Geforce時代。這篇文章就是以Geforce 256為開端，深度回顧NVIDIA如何坎坷的走過了這10年的漫長時間。

轉眼到了2000年5月，NVIDIA發(fā)布了代號為NV15的新一代圖形核心，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（Giga texels/sec三個單詞的開頭縮寫）。

這款產(chǎn)品完整支持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)。此外GeForce2 GTS在多媒體性能也有很大的提高，尤其在DVD壓縮方面使用了當時最為先進的Enhance Motion CompensATIon硬件解壓縮技術，使得DVD的品質(zhì)與速度得到了相當大的提升。

同年為了阻擊ATI的Radeon256，NVIDIA推出了GeForce2 GTS的超頻版本——GeForce2 Ultra，其核心頻率達到了驚人的250MHz。GeForce 2 Ultra的峰值像素填充率更是達到了1GB/s，而其紋理填充率高到2GB/s，完勝ATI的Radeon256。

一年過去了，到了2001年秋，NVIDIA推出了GeForce Titanium系列顯卡，首批發(fā)布的產(chǎn)品為GeForce2 Ti，這款產(chǎn)品和GeForce2 Pro的規(guī)格完全一樣，只是在對核心工藝有所改進，相應的PCB（尤其在PWM部分）有所簡化，使其成本價格降低了20美元左右，從而更加貼近消費者。

另外NVIDIA還針對低端市場推出了一代經(jīng)典產(chǎn)品GeForce 2 MX，Geforce2 MX和之前的TNT2一樣具有兩條像素管線，但頻率大大提高，因此材質(zhì)填充速度也比Geforce 256快很多。

同時GeForce2 MX系列也是NVIDIA第一款支持雙頭技術的顯卡，可以讓一塊顯卡同時驅動兩個獨立的顯示器。并且這個系列的顯卡還支持蘋果平臺，并作為Apple Power Macintosh G4的缺省高擋圖形方案。GeForce2 MX系列主要包括GeForce2 MX、GeForce2 MX200、GeForce2 MX400。

在這一年還發(fā)生了一件震驚顯卡行業(yè)的大事：NVIDIA以一億一千二百萬美元的價格正式收購了3D加速卡的鼻祖——3DFX，顯卡市場從此由三國鼎立演變?yōu)镹VIDIA與ATI兩雄爭霸的局勢。

2001年微軟正式推出了劃時代的DirectX8.0，將可編程的著色管線概念正式引入到 GPU。NVIDIA也在這個時候正式發(fā)布Geforce 3，核心代號為NV20。從這個系列開始可編程的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也是這個時期唯一完全可以支持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(zhì)的區(qū)別。

在2001年的下半年，ATI遲遲推出了Radeon 8500，而NVIDIA又做出了快速響應將GeForce 3系列細分為GeForce 3 Ti200和GeForce 3 Ti500，其中GeForce3 TI500擁有系列中最高的頻率，達到240/250MHz，用來直接對抗Radeon 8500。

雖然NVIDIA推出了GeForce 3 Ti500用來對抗ATI的Radeon 8500，但結果并未取得完全勝利，只和其打成平手。NVIDIA為了鞏固自己的地位，在2002年2月，NVIDIA發(fā)布了研發(fā)代號為NV25的 GeForce4 Ti系列顯卡，這款產(chǎn)品是DirectX8中最強勁的GPU圖形處理器。

從總體上看，GeForce4 Ti是在GeForce3的加強優(yōu)化版本，核心增加了一個頂點單元，同時頻率也比GeForce3有了很大的提升。這次NVIDIA從一開始就已經(jīng)對其細 分為4600、4400、4200三個系列，其中的GeForce 4 Ti 4200性價比最高，性價比最高，深深受消費者喜愛。

而GeForce Ti 4600是系列的最高端，其使用了加長型PCB，用料極為豪華，并使用了當時最快的3NS的GDDR顯存。頻率更是達到驚人的300/300MHz。其當時的售價更是非常昂貴，達到了300美元以上。

在低端部分，NVIDIA推出了核心代號為NV18的GeForce 4 MX440，從核心編號上看GeForce 4 MX定位于GeForce 2 MX的升級產(chǎn)品，和TI系列相比晶體管數(shù)量由5700萬縮減為了2900萬，在速度上只和之前的GeForce 2 GTS差不多，但可以支持DirectX8.0。

到了DirectX9.0時代，NVIDIA開始遇到問題，受XBOX合同的影響微軟在 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。

在這種大背景下，又經(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，首款GeForce FX系列產(chǎn)品——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。但這款產(chǎn)品在DirectX 9下浮點處理能力嚴重不足。

NVIDIA直到2003年10月24日又亡羊補牢發(fā)布了NV30的改進版本——NV38， 將其命名為GeForce FX 5950 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。雖然性能有所提高但還是未能挽回慘敗的 局面。進入2004年后，由于DirectX 9的普及速度被加快，使得GeForce FX系列浮點處理能力不足的缺陷完全暴露了出來。

直到2004年4月13日，歷時18個月，NVIDIA發(fā)布了新一代NV40圖形核心，并正 式名稱命名為GeForce 6800Ultra，NV40使用了空前的2.22億個晶體管，具有創(chuàng)紀錄的16條完整像素管線，其無與倫比的性能也使NVIDIA也重新成為圖形顯示技 術的領先者。

從今天眼光來看，NV40絕對是一款不記代價的復仇之作。其最大的特點可以用“加倍”來形 容，整體上講，NV40的晶體管為2.22個，是對手上一代R300的2倍。內(nèi)部架構方面，像素著色器單元、ROP單元、TMU單元，也是對手的兩倍。而 且NV40還率先提供了對DriectX 9.0C中SM3.0技術的完整支持。

之后NVIDIA在Computex2004展會上又推出了首款PCI-E的產(chǎn)品——基于 NV45的6800Ultra。之前3DFX的另一項關鍵技術——SLI，也在這款產(chǎn)品上煥發(fā)出了新的生機。這款產(chǎn)品也可以看做NVIDIA的轉折點，標 志著其顯卡在ATI之前率先進入了多卡時代。

在渡過了2004年中后期在市場上的困難時期后，吸取了GeForce FX系列的經(jīng)驗教訓的NVIDIA也變得更加成熟，同時已經(jīng)在技術上取得領先優(yōu)勢的NVIDIA并不給對手以喘息的機會，在2005年6月22日，在美國 舊金山舉行的GeForce LAN 2.0大會上正式發(fā)布新一代圖形芯片G70。

G70為臺積電0.11微米工藝制造，由于管線數(shù)達到空前的24條，其內(nèi)部集成了3.02個億晶體管，核心面積超過300平方毫米，也是當時業(yè)內(nèi)最復雜圖形核心。但是由于制程的改進，其功耗可以略低于NV40。

2006年3月9日，在CeBIT2006展會上NVIDIA正式推出了G70的繼任者 G71圖形核心。當時G71核心發(fā)布后，也使很多人都感到驚訝，因為新發(fā)布的頂級核心在晶體管數(shù)量上反而低于其前任，這在歷史上恐怕還是第一次，這也反映 出了NVIDIA的魄力與對局勢的準確把握。

作為NV新一代旗艦級核心，G71擁有2.78億個晶體管，較G70下降10%，而且由于采 用了成熟的90nm工藝，核心面積僅有196mm2，使得制造成本顯著下降，良品率更高。同時可以在降低功耗、發(fā)熱的同時，大幅度提高核心的運行頻 率，7900GTX（650MHz）的核心頻率比7800GTX（430MHz）高出了220MHz，提升達50%，兩代頂級顯卡的頻率差距如此之大，在 歷史上恐怕也不多見。

在取得了GeForce 6和GeForce 7的巨大成功之后，NVIDIA絲毫沒有松懈，再接再厲，領先ATI整整半年的時間，推出了首款支持DX10的顯卡——GeForce 8800GTX（G80)。從此顯卡的架構發(fā)生了根本性的改變。

從G80開始NVIDIA全部采用統(tǒng)一渲染架構，其架構中頂點的渲染管線的區(qū)別已經(jīng)不復存在，取而代之的是8組并行的陣列，每組陣列中有16個流處理器和8個紋理單元，這樣G80總共擁有128個流處理器和64個紋理單元。

G80的統(tǒng)一渲染架構基于龐大規(guī)模的流處理器來動態(tài)分配給各種操作。可以讓每個處理單元都參與運算，每個流處理器均能夠處理頂點、像素和幾何操作，從而達到提高GPU的利用效率。

GeForce 8800GTX配備了當時PC顯卡上最高的768MB GDDR3顯存，顯存為384bit位寬，頻率為900MHz帶寬更達到空前的86GB/s。作為新一代的旗艦產(chǎn)品，擁有當時最強大的硬件規(guī)格、最強悍的 3D渲染效能。并且顯卡上首次集成了兩個SLI金手指，可以組建更為強大的GeForce 8800GTX三卡SLI。

到了2007年底，NVIDIA推出了至今仍在服役的最為經(jīng)典的核心——G92，這款核心不僅在發(fā)布時就被很多人所注意，并且憑借其優(yōu)秀的架構在一上市就打敗了比其定位更為高端的8800GTS，甚至直到兩年后的今天也牢牢的占據(jù)著中端的位置。

G92系列最先發(fā)布的型號為8800GT，在規(guī)格上創(chuàng)下了很多個第一：NVIDIA首顆 65nm工藝的GPU、首次支持PCI Express 2.0帶寬翻倍、高端GPU第一次提供高清硬件加速技術等。核心擁有112個流處理器，規(guī)格/性能介于8800GTS和8800GTX之間，而設計功耗僅 105W，幾乎下降了一半。

而之后NVIDIA做出了倍受爭議的行為——為自己的G92核心的產(chǎn)品“換馬甲”。從一開始 的8800GTS（G92）更名為9800GTX、8800GS更名為9600GSO、到后來的8800GT更名為 9800GT，9800GTX/GTX+更名為GTS250等，被很多網(wǎng)友指責為“換湯不換藥”，但值得肯定的是G92歷經(jīng)3代依然“寶刀未老”并牢牢占 據(jù)新一代中端顯卡位置，可想其架構的優(yōu)越性。

時間轉眼又到了2008年，NVIDIA又為我們帶來了一個驚喜，發(fā)布了基于第二代統(tǒng)一渲染架構的GTX280，其性能大幅超過前任9800GTX，重新定義了高端顯卡的性能標準。這款產(chǎn)品和上代的G80/G92相比，幾乎所有的微架構都作了調(diào)整，并大幅擴充規(guī)模。

GT200系列中最高端的產(chǎn)品為GTX280，其采用了比較保守的65nm工藝，擁有的流處 理器數(shù)量幾乎是上一代的2倍——達到了驚人的240個。這款核心不僅僅在游戲的表現(xiàn)上非常突出，并且完美的支持PhysX物理加速技術，以及CUDA通用 計算技術，從而在圖形處理上大大提高了工作效率。

在今年一月份，NVIDIA又推出了GTX280的55nm版本，為了和之前的產(chǎn)品作出區(qū)別，將其命名為GTX285。這兩款產(chǎn)品的架構基本相同，但由于工藝的提升，GTX285的默認頻率更高，并且工作溫度更低，成為新一代的單核心王者。

以上我們已經(jīng)回顧了NVIDIA這十年來歷代顯卡的發(fā)展歷程，可以看出這其中并不是一帆風順 的，而是通過不斷的總結失敗的教訓，從而不斷的對產(chǎn)品進行改進，NVIDIA才取得了今天的霸主地位。10多年來，NVIDIA依靠自身的技術實力，創(chuàng)造 了一個又一個的成長奇跡，在對手紛紛倒下的同時實現(xiàn)了自身的空前發(fā)展，

另外NVIDIA的下一代GPU產(chǎn)品——GT300核心，將在11月發(fā)布。GT300將采用重新設計的構架，完全不同于GT200。將采用先進的40nm制造工藝，理論上發(fā)熱量大大降低，并首次搭配GDDR5顯存，相信這款產(chǎn)品將會給我們帶來更大的驚喜。

文/PCPOP