2024-02-09
100次浏览 发布时间:2024-07-20 09:31:21 编辑: 中号硬核玩家
在GeForce系列之前,NV1是NVIDIA创立后的初代产品,它基于二次曲面贴图的方式实现3D效果,主要应用在世嘉游戏机上而不是电脑平台,后来微软Direct 3D这种多边形成像标准成为主流,NVIDIA为此投入大量研发成本,凭借着RIVA系列大展拳脚,尤其是1998年发布的RIVA TNT,这时候NVIDIA就开始初步奠定图形处理器市场地位了。
GeForce系列LOGO至今换了三次
紧接着NVIDIA顺势在1999年正式创立了GeForce产品线,从此绿色军团长征之路正式开启,1999年至今已经有24年的老历史了,本文我们就来聊聊每一代GeForce显卡那些令人惊叹的发展历程,希望能勾起大家折腾搞机的美好回忆吧!
(部分参考资料来源于百度百科: NVIDIA于1999年8月正式发布第一个GeForce产品——GeForce 256,GPU这个词汇也是由它的诞生伴随而来,它采用了0.22微米制程打造,拥有四条渲染流水线,达到2300万个晶体管,分为SDRAM和DDR SDRAM两种版本,DDR带宽性能基本是SDRAM的两倍,在高分辨率中优势明显。 图为GeForce 256 而真正让GeForce 256大放光彩的是它支持硬件T&L引擎,T&L功能实现的坐标转换和光源处理,此前和CPU运算有着巨大的关联,而T&L引擎加入GPU后,相当于释放了CPU大量的运算压力,T&L引擎对于游戏应用特别友好,加上NVIDIA在GeForce系列以前就很注重驱动程序研发,以至于GeForce 256的生命周期甚至延续到了GeForce 4时代。 GeForce第二代产品是分为面向主流GeForce 2 MX系列、中高端的GeForce 2(GTS、PRO、Ti、Ultra)系列以及全球首款独立移动图形处理器GeForce 2 GO系列,此时GeForce系列已经有基本完整的产品线雏形了,能满足不同消费群体。 图为GeForce 2 MX400 GeForce 2 GTS是GeForce第二代的首款产品,和前代GeForce 256相比,额外增加了第二组TMU,核心频率也大幅度增加至200Mhz,加上第二代硬件T&L引擎支持,游戏性能比前辈更出色,GeForce 2 PRO、Ti和Ultra版本主要是在核心和显存频率方面做加法。而GeForce 2 MX在原有架构上重新规划渲染流水线和频率,成为当时NVIDIA最主流的产品。 GeForce 3是第三代GeForce产品了,虽然还是采用4*2条渲染流水线,但是其晶体管数是前代的两倍以上,而GeForce 3最大的优势是率先支持DirectX 8和可编程T&L引擎,DirectX 8拥有全新的顶点着色单元、像素着色单元、全景反锯齿效果等特性,可编程T&L本身也有利于游戏开发。 图为GeForce 3 本代产品主要分为GeForce 3、GeForce3 Ti 200和GeForce3 Ti 500,GeForce3 Ti 200相对GeForce 3核心、显存频率以及PCB供电有所调整,但制程工艺有所提升,是作为主流版本进入市场的,而GeForce3 Ti 500规格则是结合两者优势进行规格定位,面向是高端市场,这时候甚至出现了8层PCB的高阶用料产品。 第四代GeForce实际上是在第三代基础架构上进行改良,增加额外的顶点着色引擎,支持Accuview高效反锯齿技术,更高的核心和显存频率,显示存储器控制器有算法改进,GeForce 4桌面端主要分为GeForce4 Ti系列和GeForce4 MX系列。 图为GeForce 4 Ti 4200 GeForce4 MX系列主攻的是OEM市场,凭借着性价比和兼容性占据一席之位,而GeForce4 Ti主要成员有GeForce 4 Ti 4200、GeForce 4 Ti 4400和GeForce 4 Ti 4600,因为它们都是采用同一个完整的NV25结构,区别之处只有供电用料、频率等方面,大量厂商推出的GeForce 4 Ti 4200出厂超频版,性能已经等同于跨等级的GeForce 4 Ti 4600,截至今天为止,GeForce 4 Ti 4200依然是历史进程中性价比最高的显卡。 第五代GeForce主要分为FX和PCX系列,FX的命名只在这一代出现过,这阶段的亮点是超前技术大汇集,全系列完全支持DirectX 9.0标准,Direct 9.0的游戏画面是剧变程度尤其是纹理效果,FX 5800和FX 5800 Ultra还采用了三星刚量产的GDDR2显存,频率要比DDR高一倍之多,提供更高的带宽,不过代价是发热量不低。与此同时还出现了率先支持PCI-E的多款型号,也就是PCX系列。 图为GeForce FX 5200 Ultra 除了新技术的探路之举,为了应对市场的响应,NVIDIA也选择更成熟的DDR显存技术,发布FX 5900、FX 5600、FX 5200等型号,其中值得一提的是,FX 5200在当时是同级别里面是唯一支持DirectX 9.0型号,致使它的销量一路攀升,在相当长的一段时间里,和上一代GeForce 4 MX系列大规模占据主流消费市场。 这一代率先亮相最高端的GeForce 6800 Ultra,带来了16条渲染流水线和6组顶点着色的质变规格,同时还采用了当时最新的GDDR3显存,频率突破轻松1GHz,性能相比上代FX旗舰显卡增长两倍以上,这是GeForce系列性能跃进最为夸张的一代产品之一。 图为GeForce 6800 Ultra PCIE 除了性能以外,GeForce 6还增加支持Shader Model 3.0着色、IntelliSample 3.0抗锯齿、PureVideo视频处理等技术,而随着PCI-E平台逐渐占据半壁江山,NVIDIA重新优化并推出3dfx(2000年已被NVIDIA收购)曾经引以为傲的SLI技术,SLI技术能将两张同形号的GeForce 6显卡串联在一起,协调分配工作实现1+1的性能, 最值得一提的是,得益于NVIDIA强大驱动优化以至于全系GeForce 6独显都可用,可玩性非常高。 GeForce发展到第七代产品,全系列已经是原生支持PCI-E,AGP从此完全淘汰。此时制程工艺来到微米和纳米交接时间段,NVIDIA并没有全系一概使用纳米级制程工艺,首当其冲的GeForce 7800(G70)系列则是使用更为成熟0.11微米,到了中后期阶段的型号才使用80、90纳米,非常理性稳妥的策略。 图为GeForce 7800 GTX NVIDIA SLI技术在上一代GeForce 6系列中大获成功,因此NVIDIA把新想法放在了GeForce 7旗舰产品上,诞生出GeForce 7900 GX2怪兽级产品,它支持Quad SLI技术也就是两颗核心放在一张显卡上,理论计算性能爆炸性增长,后期还推出了GeForce 7950 GX2,是前者改进版本,同为两颗G71核心,但是功耗和发热大幅减少。 第八代GeForce产品采用全新的架构设计,即流处理器接管渲染流水线和像素着色器,结合全新DirectX 10合并渲染流程的方式,使统一的流处理器能处理多方面的数据,运算效率会显著提升,而且DirectX 10本身也带来新的HDR、几何着色引擎技术、Shader Model 4.0支持。 图为GeForce 8800 GTS GeForce 8500、GeForce 8600和GeForce 8800系列分别代表着GeForce 8家族主流、中端和高端旗舰三种定位,其中GeForce 8800核心代号为G80的型号,还划分成为GTX、GTS和Ultra三个版本来投放市场,G80核心拥有的晶体管数量是上一代G70两倍之多,加上采用革命性的架构和DirectX 10技术,代表着当时的绝对性能级,而且最强版本GeForce 8800 Ultra还支持最多三路SLI! GeForce 9系列大部分型号都是在GeForce 8基础上进行改进,GeForce 9系进化到55纳米和65纳米两种主要制程工艺,比较有权重和话题性的是GeForce 9600 GT和GeForce 9600 GSO,更具性价比取代的是GeForce 8800 GT和GeForce 8800 GS,GT和GSO其实两者规格很相似,后期都是采用G94核心,只不过流处理器数量不一样,而9600 GT系列还推出了节能版,也就是不需要外接电源供电。 图为GeForce 9800 GX2 除了GeForce 9800 GTX,GeForce 9800系列更多只是调整制程工艺,也就是提升一定频率来提升性能,而GeForce 9800 GTX也是家族中生命周期最长的成员,经历过后期制程工艺升级变成GTX+,到了GeForce 200还在进一步衍生。还有一件捍卫家族荣誉的事情——上一代GeForce 8系列并没有双芯单卡,GeForce 9800 GX2的诞生,又打破了最强计算性能的记录。 第十代GeForce系列产品迎来了全新的命名方式,不同阶级的GPU使用GTX、GTS、GT以及G为前缀命名,2XX则为后缀命名,GeForce GTX 200家族中代号GT200核心型号,采用了全新的第二代流处理器统一架构,应用范围不再局限于传统图形处理而是兼顾并行计算,由此CUDA的概念就引入了,事实证明NVIDIA的做法是非常有远见的,CUDA加速本身是闭源的,但它发展到今天做到了广泛被应用到各个领域。 图为GeForce GTX 280 GeForce GTX 200系列是以GeForce GTX 260这个型号进行划分明确的阶级,在它以下的型号,在前期阶段其实不少是GeForce 9改良过后的新产物,比如通过提高频率、显存容量的方式进行,而后期采用了更好的制程工艺进一步改善。而包括GeForce GTX 260以上的型号,都是全新的GT200核心,比较特别的型号是GeForce GTX 260和GeForce GTX 295,它们俩都经历过第二次改版,尤其是GeForce GTX 295第二版,双芯单卡首次从双PCB变成单PCB,散热效率大幅度提升。 时间节点来到了DirectX 11时代,NVIDIA针对DirectX 11花了大量研发时间成本,终于在2010年3月后手推出新一代旗舰GeForce GTX 470/GTX 480,使之完整支持DirectX 11,特别是GTX 480拥有高达30亿个晶体管和480个CUDA核心,采用最先进的GDDR5显存,并支持C++编程和ECC纠错技术。 图为GeForce GTX 480 值得一提的是,DirectX 11有着Tessellation、DirectCompute 11、Shader Model 5.0等技术支持,运行效率和质量相比DirectX 10大大提升,加上GF100核心本来就是针对性优化,GeForce GTX 470/GTX 480一出市场自然就呈现压倒性的优势,当然堆规格的代价就是更高的功耗和发热。 GeForce 500系列继续沿用上一代TSMC 40nm制程工艺,而对于旗舰GTX 580来说,这一代才是真正的Fermi大核心,流处理器数量拥有完整512个,并且得益于工艺成熟,核心和显存频率还有进一步提升,功耗和温度也得到一个均衡性调节,而GTX 590则是新一代的单PCB双芯显卡,实际上可以看作是青春版GTX 580组建双路SLI,因为都是GF110核心代号,只不过相应调节了一些频率。 图为GeForce GTX 560 Ti 从这一代开始,GeForce GTX系列也开始占据主导地位,遍布主流到旗舰型号,同时一个中高端型号必须提一提——那就是GeForce GTX 560 Ti,它合理的CUDA核心分配和超高的核心频率潜力,在当时的中高端同级产品中优势很大,它的Ti后缀意味着致敬了GeForce4 Ti系列的辉煌历史,后来因为有了不错的市场相应,甚至推出了更高流处理器规格的版本。 GeForce 600这一代采用了全新28nm制程工艺和Kepler架构,伴随而来的是Apdative VSync(自适应垂直同步)技术、单卡多屏显示技术、基于硬件TXAA抗锯齿、专门处理转码的NVENC单元、支持PCI-E 3.0等新特性,而对于GeForce 600工作模式最重要的变化是——引入GPU Boost动态超频技术,它会根据设定的TDP和运行功耗进行动态频率调整。 图为GeForce GTX 690 GPU Boost动态超频技术支持包括GeForce GTX 660之后中高端型号,GeForce GTX 660和GTX 660 Ti是当时最受欢迎的游戏显卡,尤其是GTX 660 Ti因为采用和GeForce GTX 670相同代号的GK104核心,在主流分辨率游戏中表现绝佳。而定位双芯单卡旗舰的GeForce 690是一款被玩家戏称为“战术核”显卡,因为它采用了两颗基本完整的GK104核心(单颗GPU在Boost、显存、流处理器频率无限接近GTX 680,其他规格完全一致),属于真正的双芯卡王,此称号并非浪得虚名。 第十五代GeForce图形处理器率先带来的是TITAN系列,属于首款无数字编号特别纪念意义,代表着最强性能单卡地位,初代GeForce TITAN采用了全新GK110核心,拥有71亿个晶体管和2688个CUDA核心,加上着重优化了SMX单元,它的单/双精度的浮点性能达到了历史巅峰高度,还让玩家整出“四路泰坦”的品牌效应,GeForce GTX TITAN Z则是第二个被称为“战术核”的显卡,因为它也是双芯设计。 图为GeForce GTX Titan Z 而真正属于游戏玩家的GeForce 700系列,则划分成GK104和GK110两种核心产品,GTX 760和770属于GK104核心,也就是上代Kepler架构的改进版,而应用到GK110核心的是旗舰级GTX 780和GTX 780 Ti,对比通用计算王者的TITAN系列,作为GeForce 700系列最明显的变化是大幅调整了双精度浮点运算性能,当然次旗舰GTX 780它调整的规格要更多一些,比采用非完整的GK110核心、更少的CUDA流处理器等。而GeForce 700家族还有两个特殊型号——GeForce GTX 750与GTX 750 Ti,它们采用第一代Maxwell架构,归宿于GeForce 700系列以便弥补主流级空缺。 GeForce 900系列依然采用600系列时代的28nm工艺,这种情况下想提升性能同时控制功耗并不易,第一代Maxwell架构主要是通过改进SMX单元提升效能,定位较低的GM107核心轻松达到效果,而采用第二代Maxwell架构的GeForce 900系列,方式更为全面,通过控制核心面积增加SM和多边形单元、提高CUDA核心效率等途径进行。 图为GeForce GTX 980 GeForce 900系列还全面支持DirectX 12(支持多核心、多线程优化)、NVIDIA G-Sync、DSR动态分辨率等技术,加之凭借着Maxwell架构高能效比,像GeForce GTX 980、970这两员大将在竞争市场中,是长时间占据绝对优势地位的,新一代GTX TITAN X和最终旗舰GTX 980 TI更是一唱一和,即便两者是不一样的GM200核心,但规格除了显存容量账面差距大以外,实际游戏性能差距可以忽略不计,可以说是等同于上一代GTX Titan Black和GTX 780 Ti的关系。 28nm制程工艺一直从GeForce 600系列用到GeForce 900系列,GeForce 10这一代终于迎来了全新的16nm制程,新工艺和Pascal新架构加持下,首发的GTX 1080型号(GP104),核心面积降低的同时晶体管提升至72亿,核心频率大幅度提升,GPU Boost动态加速后轻松突破2GHz,除此之外,Pascal新架构还带来GDDR5X显存、异步运算和VR方面的改进。 图为GeForce GTX 1060 3GB GP102大核心旗舰GTX 1080 Ti,它并不是和Titan X来较劲,而是做到了真正的分工明确(游戏和通用计算的王者宝座),削减的硬件规模很小,通过提升核心频率来弥补小差距,这其实和前两代的做法是一样的。GeForce 10系列甜点级型号GTX 1060 6GB更是一代销量神话,在Steam硬件调查数据库中保持了长达6年的占用率第一,直至2022年末才被GTX 1650超越,因为销量绝佳,GTX 1060在后期也形成了3GB、5GB、6GB和6GB GDDR5X四种版本。 GeForce 20系列的RTX新命名代表着新一场革命,这一代最大的亮点是全系RTX显卡搭载了RT Core单元,实现了实时光线追踪的支持,这是一场改变游戏界的革命,而其Tensor Core单元不仅是用于辅助光追(DLSS技术),而且对于深度学习领域应用广泛。除此之外,新一代图灵架构和12nm制程工艺,还带来了VRS可变着色、全新设计的RTX SM单元、GDDR6显存等新特性。 图为GeForce RTX 2080 Ti GeForce 20系不同阶层的显卡会采用不同的GPU核心,因为它们结构跟以往大有不同,基础频率和Boost频率差值很大要比上一代大很多,借助GPU Boost 4.0频率还能进一步往上探。GeForce 20系列还首次出现Super后缀的型号,属于在原款基础上进一步微调的图灵架构,而针对主流级市场,NVIDIA推出以图灵架构创造的GTX 16系,最大的区别不仅是核心规格,也削减了硬件光线追踪的功能,目的是为了取代GeForce 10系列中端以下的型号。 GeForce 20系列的出现,无可否认是一场光追革命,实现了从0到1的质变飞跃,而GeForce 30系列最重要的任务就是把它普及开来,GeForce 30系列基于安培架构和8nm制程工艺打造,采用了第二代RT Core和第三代Tensor Core,有了更强的AI算力DLSS发展到2.0版本,画面质量和效率得到了很大提升,让中端显卡也能畅游,这才是普及的意义。 图为GeForce RTX 3090 除此之外,GeForce 30系列伴随而来的还有NVIDIA Reflex技术、AV1解码、GDDR6X显存、整合INT32 /FP32单元的ALU等新特性,该系列并没有出现Titan RTX第二代产品,旗舰型号RTX 3090和RTX 3090 Ti更多认为是它的替代者,偏向重度创作用途,而本代定位次旗舰的RTX 3080 Ti,和历代GeForce系列一样,是服务于发烧级游戏玩家。 最后回到我们所在经历的GeForce 40系列,采用了全新Ada架构和TSMC 4N制程工艺,AD102旗舰核心的GPC单元从上一代旗舰的7组增加至11组,对应CUDA、RT和Tensor核心数量也在暴增,L2缓存比以前足足大了10倍以上,4N制程先进工艺也使其Boost频率达到2520Mhz,比上代旗舰足足高了600~800Mhz,对比上代旗舰实现翻倍提升是常态,尤其是在重度创作和光追游戏领域。 图为GeForce RTX 4090 除了RTX 4090旗舰产品以外,目前GeForce 40家族还有RTX 4080和RTX 4070 Ti两个成员,三者联合瓜分高端消费级显卡市场,除了接下来更亲民的型号,对于旗舰产品来说,可能还存在更高定位的型号,因为目前RTX 4090(AD102核心)在规模上还不是完全体,而在RTX 4090旗舰和RTX 4080次旗舰之间,性能跨度也是相当大,完全可以划分更多新型号。 GeForce 40系列这一代正处于光线追踪游戏的上升发展期,主要是体现在两个方面,一方面是光线追踪游戏伴随GeForce 20系列已经诞生四年之久,光追游戏开发逐步进入成熟期,而且是未来的大趋势方向,目前支持RTX光追游戏达到几百个以上,绝大部分都拥有DLSS加持。 另一方面GeForce 40系列还带来更全面的DLSS 3技术,属于画质、帧率以及延迟提升的整套解决方案,尤其通过几乎无损的补帧方式,轻松做到了普遍翻倍性能提升,而在后续更多的全景光线追踪的游戏中,DLSS 3还能进一步发挥更强的实力。 GeForce 40系列还给我们带来全新NVENC编码器,支持AV1编码这种未来面向主流的格式,而且支持两个编码器协同工作,大幅度缩短视频导出时间,除此之外供电接口设计,全系GeForce 40开始使用12VHPWR这种便捷、先进类型。 还有一方面非常值得一提,那就是其TSMC 4N制程工艺,从前两代图灵架构到现今的Ada架构,核心面积一直是在做减法的,而晶体管数量一直稳步大幅度增长,自然能耗比是飞跃性提升,举个形象的例子就很好了解,这代旗舰RTX 4090和上代旗舰RTX 3090 Ti同样功耗为450W,但是RTX 4090可以做到几乎翻倍的性能提升。
https://static1.haohuo.net/uploads/images/1907207/1907207_error.html data-track="6">正式定义GPU词汇、支持硬件T&L引擎:GeForce 256(1999年)第二代开始划分产品线:GeForce 2、MX和GO系列(2000~2001年)
全球首款支持DirectX 8的GPU:GeForce 3(2001年)
Ti后缀的经典巅峰之作:GeForce 4 Ti和GeForce 4 MX系列(2002年)
超前技术大汇集:GeForce FX系列(2002~2004年)
性能大跃进和SLI技术支持:GeForce 6系列(2004~2006年)
首款双芯单卡面世:GeForce 7系列(2005~2006年)
流处理器统一管理的全新架构:GeForce 8系列(2007~2008年)
GeForce 8基础架构上进一步改进:GeForce 9系列(2008年)
全新命名、CUDA架构引入:GeForce 200系列(2008~2009年)
迎来全新DirectX 11时代:GeForce 400系列(2010~2011年)
GTX地位奠定、完整版Fermi核心:GeForce 500系列(2010~2012年)
全新Kepler架构、战术核弹诞生:GeForce 600系列(2012年)
第二代Kepler架构、四路泰坦梗:GeForce 700和Titan系列(2012~2014年)
28nm工艺下的超高能效比:GeForce 900系列(2014~2015年)
迎来全新16nm工艺、GTX 1060成为经典:GeForce 10系列(2016~2018年)
实时光线追踪革命时代:GeForce 20系列(2019~2020年)
4K光追游戏时代来临:GeForce 30系列(2020~2021年)
DLSS 3全面升级、旗舰产品实现翻倍提升:GeForce 40系列(2022年~)