科技年轮 | 核弹进化之路 NVIDIA旗舰进化史(上)

百家 作者:极客湾 2017-12-01 15:40:27 阅读:426

你是否还记得你的第一张显卡?是否还记得那些陪你一起度过美好时光的显卡?是否还怀念着那些显卡运行的经典游戏?


显卡就像是玩家的武器,没有一张好显卡,良好的游戏体验就更是无从谈起了。


从这周开始,科技年轮系列将会开始更新显卡相关的内容,这几周我们就先来聊聊两家GPU巨头的旗舰显卡。旗舰显卡往往是最能展示厂商技术实力的产品,它们在很大程度上决定了一整代显卡的表现,具有相当的代表性,从中可以一窥显卡的进化之路以及厂商在特定时期的产品思路。


1993年,NVIDIA诞生了,作为联合创始人的黄仁勋曾经在AMD、LSI Logic工作过十年,而在十年当中,黄仁勋结识了几位志同道合的朋友,后来他们决定创办一家属于自己的图形芯片公司。

 


前GeForce时代


NVIDIA的处女作是一款游戏机芯片——那时黄仁勋认为当时的PC对图形卡要求并不高,而游戏领域则如饥似渴。然而NV1在市场上却是一款失败的产品,因为NV1选择了当年已经不被看好的QTM成像技术,然而此时的业界潮流早已是多边形成像技术,最终还是当年的板卡老大——帝盟向老黄抛出了橄榄枝,推出了一款叫做“Edge 3D”的加速卡,当然最后还是以失败告终。


由于NV1的失败,NVIDIA元气大伤,然而借着世嘉新主机的东风,NVIDIA获得了700万美元的订金,然而NVIDIA并没有按照世嘉的要求开发,使得NV2也并没有被大量采购。然而这700万美元却成了NVIDIA的救命稻草。


连着两次失败让NVIDIA终于清醒了过来,随着Windows95的流行,这次NVIDIA做出了一个后来看起来最正确的决定——将Direct3D作为自己优先支持的API

,并开始了NV3的开发工作,而这款产品就是后来著名的Riva 128。



Riva 128推出于1997年,由于对Direct3D的良好支持,使得其在非Glide API游戏当中的表现相当出色,而且与当年的Voodoo卡不同,Riva 128自带2D输出功能,加上当年风靡全球的《古墓丽影2》、《极品飞车3》开始转向Direct3D阵营,使得Riva 128大获成功,NVIDIA也因此终于摆脱了财务危机。



接下来的Riva TNT也就是NV4击败了不可一世的3Dfx Voodoo 2,成为了当年最快的显卡,而且NVIDIA也注意到优良的驱动程序对充分发挥显示芯片性能的重要性,并为RIVA TNT编写了全新的驱动,并命名为“雷管”(Detonator)。


凭借出色的3D性能,德国的ELSA 、美国的Canopus等四家显卡生产商宣布加入NVIDIA阵营,著名的Creative公司也在第一时间推出了基于TNT显示芯片的产品。凭借着众多厂商的支持,NVIDIA成为了真正的新星,而良好的驱动也奠定了后来NVIDIA与ATI共同成为图形业界双雄的基础。



仅仅半年之后,NVIDIA便发布了NV5芯片,也就是大名鼎鼎的Riva TNT2。由于采用了0.25 微米制程,Riva TNT2标准版的频率提高到125MHz,频率的提升以及核心内部的优化,使得Riva TNT2的性能有了巨大飞跃,性能在当时无人能及。后期NVIDIA RivaTNT2还采用了0.22微米制程的NV6,频率更是得以进一步提升。



从NVIDIA Riva TNT2开始NVIDIA对产品进行了市场化细分(阉割),在高中低端,面向多种不同的用户,NVIDIA Riva TNT2芯片衍生出TNT2 Vanta、TNT2 M64、TNT2、TNT2Pro、TNT2 Ultra等不同的型号产品,真正建立了完整的产品线,也确立了当年显卡的标准。

 

 

GPU诞生


在3Dfx被TNT2打得一脸懵逼的时候,NVIDIA祭出了革命性的大杀器——GeForce 256。



这是第一款被称作“GPU”的芯片,也是“GeForce”这个品牌第一次出现在人们的面前。


它是第一款256bit的图形芯片,也是第一款集成了硬件T&L、动态光影、三角形设置、四像素渲染等一系列3D加速功能的图形核心。其一发布,便吸引了所有人的目光,从最初的SDRAM显存版本慢慢过渡到后期的DDR显存版本,后期版本性能甚至领先Voodoo 3 75%以上,除了ATI同时期的Radeon 256,GeForce已经不再有其他对手了。虽然因为其高昂的售价,销量并不是很高,但它真正奠定了NVIDIA在图形芯片领域的地位,令其品牌形象获得了大幅度的提升。



又过了几个月,在ATI发布Radeon256的两天之后,第二代GeForce也推出了,名为GeForce2 GTS的它支持DirectX 7.0 API,性能提升巨大,而其引入的全新架构更是一直沿用到了GeForce 4 MX系列,而后者则是一代中低端神卡,由于我们今天是讲旗舰显卡,因此就不再赘述。




另一方面,GeForce 2 GTS也开启了GPU通用计算的大门。在当时,GeForce 2 GTS曾被用于求解扩散方程,成为GPU通用计算的最早应用。

 

2001年2月22日,东京,苹果MacWorld大会上,乔布斯带来了Power Mac G4,GeForce 3完成了其首秀。而在五天之后,这款新旗舰显卡才作为主角发布。


GeForce 3核心代号为NV20,是第一款支持DX8.0的显卡。而其不仅吸引了苹果,也吸引了微软的关注——第一代XBOX的GPU也是基于NV20开发的。



不过ATI发布了Radeon 8500之后,大家发现GeForce 3并不能打得过Radeon 8500,于是GeForce 3第一次引入了“Ti“。NVIDIA发布了全新的GeForce 3 Ti系列显卡,其中包含Ti 500和Ti 200两个型号,然而事实上,其核心相较于GeForce 3并没有什么变化,仅仅是在驱动和BIOS上略加更改,Ti 200算是降频廉价版,而Ti 500则是官方超频版。而且Ti 500甚至可以改造成Quadro显卡,性价比更是大幅提升。



而接下来的GeForce 4系列则分成了两个系列,中高端的GeForce 4 Ti 4000系列基于GeForce 3架构开发,支持DX8.1,而低端的GeForce 4 MX系列则基于GeForce 2架构开发,只支持DX7.0。而这其中Ti 4200和MX440成为了最具代表性的产品,前者只要超超频就可以获得跟顶级Ti 4600完全相同的性能。想象一下,你买了一张1060,回去超了超频,结果1080Ti被你的1060斩于马下……


然而GeForce 4的风光并没能持续太久,NVIDIA终于在不久之后迎来了第一次低谷。



虽然Radeon 8500明显不敌GeForce4 Ti,然而接下来的R300系列显卡却打得GeForce 4 Ti毫无招架之力,9700 Pro的性能在某些情况下甚至可以领先GeForce 4 Ti达到将近100%,而且功耗也并不算大,而面对这种状况,NVIDIA祭出了他们的第一代巨无霸GPU——代号NV30的GeForce FX5800。



看到上面的对比图了吗?绿色的是5800Ultra,红色的是9700Pro。作为第一款双槽显卡,说它是核弹始祖也不为过,然而巨大的发热却没有带来与之相符的性能,更何况由于采用了GDDR2显存,仅仅是显存就有着28W的功耗,而且核心的发热也十分巨大,这使得其噪音也极其巨大。



后来NVIDIA进行了小幅度改进,推出了GeForce FX5900 Ultra和FX5950 Ultra,然而还是又热又慢,这一窘境直到下一代显卡的推出才得以彻底扭转,不知道是不是带了FX的产品都没有好运呢?



2004年4月,NVIDIA推出了代号为NV40的第六代GeForce。名为GeForce 6800的新旗舰第一次拥有了AGP和PCI-E两种版本,也是第一款支持DX9.0C的显卡,而DX9.0C则是直到目前都有游戏在应用的DX版本。



GeForce 6800的性能相较于FX系列可以说是天翻地覆的提升。在面对对手的9800XT的时候,6800在某些场景甚至可以达到翻倍的性能,而在面对自家的GeForce FX的时候就更不用说了。


而GeForce 6系列也第一次复活了SLI技术,这一曾经3Dfx的代表技术在GeForce 6上重新复活,成为了又一项对未来影响深远的技术。



而接下来的GeForce 7系列显卡则开启了新的核心代号命名规则。


7800GTX并没有的核心并不叫做NV50,而是叫做G70,其核心架构基于GeForce 6系列,只进行了小改,因此其性能并没有突飞猛进的提升,仅仅提升了30-40%的性能,也同样只支持DX9.0C,而且相较于对手的X1000系列缺少了HDR+AA的支持,因此性能方面其实并不占上风。



但GeForce 7系列首次采用了小核心战略,后期的G71核心不仅没有增加晶体管数目,反而有所减小,由于采用了新工艺制造,其核心面积仅有196平方毫米,这也就催生了NVIDIA第一张单卡双芯产品——7950GX2。



总的来说,GeForce 7系列是一代比较平淡的显卡,而真正的爆发则是在接下来的GeForce 8系列,一颗真正再一次改变一切的核弹——8800GTX终将到来。



这期的科技年轮就先到这里了,下一期飘哥会为你带来从8800GTX开始的NVIDIA核弹之路下篇。而关于8800GTX这张显卡,飘哥曾经专门写过一篇科技年轮聊过,感兴趣的朋友可以戳我来回顾一下。




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