前言
在GeForce系列之前,NV1是NVIDIA創立後的初代產品,它基於二次曲面貼圖的方式實現3D效果,主要應用在世嘉遊戲機上而不是電腦平臺,後來微軟Direct 3D這種多邊形成像標準成爲主流,NVIDIA爲此投入大量研發成本,憑藉着RIVA系列大展拳腳,尤其是1998年發佈的RIVA TNT,這時候NVIDIA就開始初步奠定圖形處理器市場地位了。
GeForce系列LOGO至今換了三次
緊接着NVIDIA順勢在1999年正式創立了GeForce產品線,從此綠色軍團長征之路正式開啓,1999年至今已經有24年的老歷史了,本文我們就來聊聊每一代GeForce顯卡那些令人驚歎的發展歷程,希望能勾起大家折騰搞機的美好回憶吧!
正式定義GPU詞彙、支持硬件T&L引擎:GeForce 256(1999年)
NVIDIA於1999年8月正式發佈第一個GeForce產品——GeForce 256,GPU這個詞彙也是由它的誕生伴隨而來,它採用了0.22微米制程打造,擁有四條渲染流水線,達到2300萬個晶體管,分爲SDRAM和DDR SDRAM兩種版本,DDR帶寬性能基本是SDRAM的兩倍,在高分辨率中優勢明顯。
圖爲GeForce 256
而真正讓GeForce 256大方光彩的是它支持硬件T&L引擎,T&L功能實現的座標轉換和光源處理,此前和CPU運算有着巨大的關聯,而T&L引擎加入GPU後,相當於釋放了CPU大量的運算壓力,T&L引擎對於遊戲應用特別友好,加上NVIDIA在GeForce系列以前就很注重驅動程序研發,以至於GeForce 256的生命週期甚至延續到了GeForce 4時代。
第二代開始劃分產品線:GeForce 2、MX和GO系列(2000~2001年)
GeForce第二代產品是分爲面向主流GeForce 2 MX系列、中高端的GeForce 2(GTS、PRO、Ti、Ultra)系列以及全球首款獨立移動圖形處理器GeForce 2 GO系列,此時GeForce系列已經有基本完整的產品線雛形了,能滿足不同消費羣體。
圖爲GeForce 2 MX400
GeForce 2 GTS是GeForce第二代的首款產品,和前代GeForce 256相比,額外增加了第二組TMU,核心頻率也大幅度增加至200Mhz,加上第二代硬件T&L引擎支持,遊戲性能比前輩更出色,GeForce 2 PRO、Ti和Ultra版本主要是在覈心和顯存頻率方面做加法。而GeForce 2 MX在原有架構上重新規劃渲染流水線和頻率,成爲當時NVIDIA最主流的產品。
全球首款支持DirectX 8的GPU:GeForce 3(2001年)
GeForce 3是第三代GeForce產品了,雖然還是採用4*2條渲染流水線,但是其晶體管數是前代的兩倍以上,而GeForce 3最大的優勢是率先支持DirectX 8和可編程T&L引擎,DirectX 8擁有全新的頂點着色單元、像素着色單元、全景反鋸齒效果等特性,可編程T&L本身也有利於遊戲開發。
圖爲GeForce 3
本代產品主要分爲GeForce 3、GeForce3 Ti 200和GeForce3 Ti 500,GeForce3 Ti 200相對GeForce 3核心、顯存頻率以及PCB供電有所調整,但製程工藝有所提升,是作爲主流版本進入市場的,而GeForce3 Ti 500規格則是結合兩者優勢進行規格定位,面向是高端市場,這時候甚至出現了8層PCB的高階用料產品。
Ti後綴的經典巔峯之作:GeForce 4 Ti和GeForce 4 MX系列(2002年)
第四代GeForce實際上是在第三代基礎架構上進行改良,增加額外的頂點着色引擎,支持Accuview高效反鋸齒技術,更高的核心和顯存頻率,顯示存儲器控制器有算法改進,GeForce 4桌面端主要分爲GeForce4 Ti系列和GeForce4 MX系列。
圖爲GeForce 4 Ti 4200
GeForce4 MX系列主攻的是OEM市場,憑藉着性價比和兼容性佔據一席之位,而GeForce4 Ti主要成員有GeForce 4 Ti 4200、GeForce 4 Ti 4400和GeForce 4 Ti 4600,因爲它們都是採用同一個完整的NV25結構,區別之處只有供電用料、頻率等方面,大量廠商推出的GeForce 4 Ti 4200出廠超頻版,性能已經等同於跨等級的GeForce 4 Ti 4600,截至今天爲止,GeForce 4 Ti 4200依然是歷史進程中性價比最高的顯卡。
超前技術大彙集:GeForce FX系列(2002~2004年)
第五代GeForce主要分爲FX和PCX系列,FX的命名只在這一代出現過,這階段的亮點是超前技術大彙集,全系列完全支持DirectX 9.0標準,Direct 9.0的遊戲畫面是劇變程度尤其是紋理效果,FX 5800和FX 5800 Ultra還採用了三星剛量產的GDDR2顯存,頻率要比DDR高一倍之多,提供更高的帶寬,不過代價是發熱量不低。與此同時還出現了率先支持PCI-E的多款型號,也就是PCX系列。
圖爲GeForce FX 5200 Ultra
除了新技術的探路之舉,爲了應對市場的響應,NVIDIA也選擇更成熟的DDR顯存技術,發佈FX 5900、FX 5600、FX 5200等型號,其中值得一提的是,FX 5200在當時是同級別裏面是唯一支持DirectX 9.0型號,致使它的銷量一路攀升,在相當長的一段時間裏,和上一代GeForce 4 MX系列大規模佔據主流消費市場。
性能大躍進和SLI技術支持:GeForce 6系列(2004~2006年)
這一代率先亮相最高端的GeForce 6800 Ultra,帶來了16條渲染流水線和6組頂點着色的質變規格,同時還採用了當時最新的GDDR3顯存,頻率突破輕鬆1GHz,性能相比上代FX旗艦顯卡增長兩倍以上,這是GeForce系列性能躍進最爲誇張的一代產品之一。
圖爲GeForce 6800 Ultra PCIE
除了性能以外,GeForce 6還增加支持Shader Model 3.0着色、IntelliSample 3.0抗鋸齒、PureVideo視頻處理等技術,而隨着PCI-E平臺逐漸佔據半壁江山,NVIDIA重新優化並推出3dfx(2000年已被NVIDIA收購)曾經引以爲傲的SLI技術,SLI技術能將兩張同形號的GeForce 6顯卡串聯在一起,協調分配工作實現1+1的性能, 最值得一提的是,得益於NVIDIA強大驅動優化以至於全系GeForce 6獨顯都可用,可玩性非常高。
首款雙芯單卡面世:GeForce 7系列(2005~2006年)
GeForce發展到第七代產品,全系列已經是原生支持PCI-E,AGP從此完全淘汰。此時製程工藝來到微米和納米交接時間段,NVIDIA並沒有全系一概使用納米級製程工藝,首當其衝的GeForce 7800(G70)系列則是使用更爲成熟0.11微米,到了中後期階段的型號才使用80、90納米,非常理性穩妥的策略。
圖爲GeForce 7800 GTX
NVIDIA SLI技術在上一代GeForce 6系列中大獲成功,因此NVIDIA把新想法放在了GeForce 7旗艦產品上,誕生出GeForce 7900 GX2怪獸級產品,它支持Quad SLI技術也就是兩顆核心放在一張顯卡上,理論計算性能爆炸性增長,後期還推出了GeForce 7950 GX2,是前者改進版本,同爲兩顆G71核心,但是功耗和發熱大幅減少。
流處理器統一管理的全新架構:GeForce 8系列(2007~2008年)
第八代GeForce產品採用全新的架構設計,即流處理器接管渲染流水線和像素着色器,結合全新DirectX 10合併渲染流程的方式,使統一的流處理器能處理多方面的數據,運算效率會顯著提升,而且DirectX 10本身也帶來新的HDR、幾何着色引擎技術、Shader Model 4.0支持。
圖爲GeForce 8800 GTS
GeForce 8500、GeForce 8600和GeForce 8800系列分別代表着GeForce 8家族主流、中端和高端旗艦三種定位,其中GeForce 8800核心代號爲G80的型號,還劃分成爲GTX、GTS和Ultra三個版本來投放市場,G80核心擁有的晶體管數量是上一代G70兩倍之多,加上採用革命性的架構和DirectX 10技術,代表着當時的絕對性能級,而且最強版本GeForce 8800 Ultra還支持最多三路SLI!
GeForce 8基礎架構上進一步改進:GeForce 9系列(2008年)
GeForce 9系列大部分型號都是在GeForce 8基礎上進行改進,GeForce 9系進化到55納米和65納米兩種主要製程工藝,比較有權重和話題性的是GeForce 9600 GT和GeForce 9600 GSO,更具性價比取代的是GeForce 8800 GT和GeForce 8800 GS,GT和GSO其實兩者規格很相似,後期都是採用G94核心,只不過流處理器數量不一樣,而9600 GT系列還推出了節能版,也就是不需要外接電源供電。
圖爲GeForce 9800 GX2
除了GeForce 9800 GTX,GeForce 9800系列更多隻是調整製程工藝,也就是提升一定頻率來提升性能,而GeForce 9800 GTX也是家族中生命週期最長的成員,經歷過後期製程工藝升級變成GTX+,到了GeForce 200還在進一步衍生。還有一件捍衛家族榮譽的事情——上一代GeForce 8系列並沒有雙芯單卡,GeForce 9800 GX2的誕生,又打破了最強計算性能的記錄。
全新命名、CUDA架構引入:GeForce 200系列(2008~2009年)
第十代GeForce系列產品迎來了全新的命名方式,不同階級的GPU使用GTX、GTS、GT以及G爲前綴命名,2XX則爲後綴命名,GeForce GTX 200家族中代號GT200核心型號,採用了全新的第二代流處理器統一架構,應用範圍不再侷限於傳統圖形處理而是兼顧並行計算,由此CUDA的概念就引入了,事實證明NVIDIA的做法是非常有遠見的,CUDA加速本身是閉源的,但它發展到今天做到了廣泛被應用到各個領域。
圖爲GeForce GTX 280
GeForce GTX 200系列是以GeForce GTX 260這個型號進行劃分明確的階級,在它以下的型號,在前期階段其實不少是GeForce 9改良過後的新產物,比如通過提高頻率、顯存容量的方式進行,而後期採用了更好的製程工藝進一步改善。而包括GeForce GTX 260以上的型號,都是全新的GT200核心,比較特別的型號是GeForce GTX 260和GeForce GTX 295,它們倆都經歷過第二次改版,尤其是GeForce GTX 295第二版,雙芯單卡首次從雙PCB變成單PCB,散熱效率大幅度提升。
迎來全新DirectX 11時代:GeForce 400系列(2010~2011年)
時間節點來到了DirectX 11時代,NVIDIA針對DirectX 11花了大量研發時間成本,終於在2010年3月後手推出新一代旗艦GeForce GTX 470/GTX 480,使之完整支持DirectX 11,特別是GTX 480擁有高達30億個晶體管和480個CUDA核心,採用最先進的GDDR5顯存,並支持C++編程和ECC糾錯技術。
圖爲GeForce GTX 480
值得一提的是,DirectX 11有着Tessellation、DirectCompute 11、Shader Model 5.0等技術支持,運行效率和質量相比DirectX 10大大提升,加上GF100核心本來就是針對性優化,GeForce GTX 470/GTX 480一出市場自然就呈現壓倒性的優勢,當然堆規格的代價就是更高的功耗和發熱。
GTX地位奠定、完整版Fermi核心:GeForce 500系列(2010~2012年)
GeForce 500系列繼續沿用上一代TSMC 40nm製程工藝,而對於旗艦GTX 580來說,這一代纔是真正的Fermi大核心,流處理器數量擁有完整512個,並且得益於工藝成熟,核心和顯存頻率還有進一步提升,功耗和溫度也得到一個均衡性調節,而GTX 590則是新一代的單PCB雙芯顯卡,實際上可以看作是青春版GTX 580組建雙路SLI,因爲都是GF110核心代號,只不過相應調節了一些頻率。
圖爲GeForce GTX 560 Ti
從這一代開始,GeForce GTX系列也開始佔據主導地位,遍佈主流到旗艦型號,同時一箇中高端型號必須提一提——那就是GeForce GTX 560 Ti,它合理的CUDA核心分配和超高的核心頻率潛力,在當時的中高端同級產品中優勢很大,它的Ti後綴意味着致敬了GeForce4 Ti系列的輝煌歷史,後來因爲有了不錯的市場相應,甚至推出了更高流處理器規格的版本。
全新Kepler架構、戰術核彈誕生:GeForce 600系列(2012年)
GeForce 600這一代採用了全新28nm製程工藝和Kepler架構,伴隨而來的是Apdative VSync(自適應垂直同步)技術、單卡多屏顯示技術、基於硬件TXAA抗鋸齒、專門處理轉碼的NVENC單元、支持PCI-E 3.0等新特性,而對於GeForce 600工作模式最重要的變化是——引入GPU Boost動態超頻技術,它會根據設定的TDP和運行功耗進行動態頻率調整。
圖爲GeForce GTX 690
GPU Boost動態超頻技術支持包括GeForce GTX 660之後中高端型號,GeForce GTX 660和GTX 660 Ti是當時最受歡迎的遊戲顯卡,尤其是GTX 660 Ti因爲採用和GeForce GTX 670相同代號的GK104核心,在主流分辨率遊戲中表現絕佳。而定位雙芯單卡旗艦的GeForce 690是一款被玩家戲稱爲“戰術核”顯卡,因爲它採用了兩顆基本完整的GK104核心(單顆GPU在Boost、顯存、流處理器頻率無限接近GTX 680,其他規格完全一致),屬於真正的雙芯卡王,此稱號並非浪得虛名。
第二代Kepler架構、四路泰坦梗:GeForce 700和Titan系列(2012~2014年)
第十五代GeForce圖形處理器率先帶來的是TITAN系列,屬於首款無數字編號特別紀念意義,代表着最強性能單卡地位,初代GeForce TITAN採用了全新GK110核心,擁有71億個晶體管和2688個CUDA核心,加上着重優化了SMX單元,它的單/雙精度的浮點性能達到了歷史巔峯高度,還讓玩家整出“四路泰坦”的品牌效應,GeForce GTX TITAN Z則是第二個被稱爲“戰術核”的顯卡,因爲它也是雙芯設計。
圖爲GeForce GTX Titan Z
而真正屬於遊戲玩家的GeForce 700系列,則劃分成GK104和GK110兩種核心產品,GTX 760和770屬於GK104核心,也就是上代Kepler架構的改進版,而應用到GK110核心的是旗艦級GTX 780和GTX 780 Ti,對比通用計算王者的TITAN系列,作爲GeForce 700系列最明顯的變化是大幅調整了雙精度浮點運算性能,當然次旗艦GTX 780它調整的規格要更多一些,比採用非完整的GK110核心、更少的CUDA流處理器等。而GeForce 700家族還有兩個特殊型號——GeForce GTX 750與GTX 750 Ti,它們採用第一代Maxwell架構,歸宿於GeForce 700系列以便彌補主流級空缺。
28nm工藝下的超高能效比:GeForce 900系列(2014~2015年)
GeForce 900系列依然採用600系列時代的28nm工藝,這種情況下想提升性能同時控制功耗並不易,第一代Maxwell架構主要是通過改進SMX單元提升效能,定位較低的GM107核心輕鬆達到效果,而採用第二代Maxwell架構的GeForce 900系列,方式更爲全面,通過控制核心面積增加SM和多邊形單元、提高CUDA核心效率等途徑進行。
圖爲GeForce GTX 980
GeForce 900系列還全面支持DirectX 12(支持多核心、多線程優化)、NVIDIA G-Sync、DSR動態分辨率等技術,加之憑藉着Maxwell架構高能效比,像GeForce GTX 980、970這兩員大將在競爭市場中,是長時間佔據絕對優勢地位的,新一代GTX TITAN X和最終旗艦GTX 980 TI更是一唱一和,即便兩者是不一樣的GM200核心,但規格除了顯存容量賬面差距大以外,實際遊戲性能差距可以忽略不計,可以說是等同於上一代GTX Titan Black和GTX 780 Ti的關係。
迎來全新16nm工藝、GTX 1060成爲經典:GeForce 10系列(2016~2018年)
28nm製程工藝一直從GeForce 600系列用到GeForce 900系列,GeForce 10這一代終於迎來了全新的16nm製程,新工藝和Pascal新架構加持下,首發的GTX 1080型號(GP104),核心面積降低的同時晶體管提升至72億,核心頻率大幅度提升,GPU Boost動態加速後輕鬆突破2GHz,除此之外,Pascal新架構還帶來GDDR5X顯存、異步運算和VR方面的改進。
圖爲GeForce GTX 1060 3GB
GP102大核心旗艦GTX 1080 Ti,它並不是和Titan X來較勁,而是做到了真正的分工明確(遊戲和通用計算的王者寶座),削減的硬件規模很小,通過提升核心頻率來彌補小差距,這其實和前兩代的做法是一樣的。GeForce 10系列甜點級型號GTX 1060 6GB更是一代銷量神話,在Steam硬件調查數據庫中保持了長達6年的佔用率第一,直至2022年末才被GTX 1650超越,因爲銷量絕佳,GTX 1060在後期也形成了3GB、5GB、6GB和6GB GDDR5X四種版本。
實時光線追蹤革命時代:GeForce 20系列(2019~2020年)
GeForce 20系列的RTX新命名代表着新一場革命,這一代最大的亮點是全系RTX顯卡搭載了RT Core單元,實現了實時光線追蹤的支持,這是一場改變遊戲界的革命,而其Tensor Core單元不僅是用於輔助光追(DLSS技術),而且對於深度學習領域應用廣泛。除此之外,新一代圖靈架構和12nm製程工藝,還帶來了VRS可變着色、全新設計的RTX SM單元、GDDR6顯存等新特性。
圖爲GeForce RTX 2080 Ti
GeForce 20系不同階層的顯卡會採用不同的GPU核心,因爲它們結構跟以往大有不同,基礎頻率和Boost頻率差值很大要比上一代大很多,藉助GPU Boost 4.0頻率還能進一步往上探。GeForce 20系列還首次出現Super後綴的型號,屬於在原款基礎上進一步微調的圖靈架構,而針對主流級市場,NVIDIA推出以圖靈架構創造的GTX 16系,最大的區別不僅是核心規格,也削減了硬件光線追蹤的功能,目的是爲了取代GeForce 10系列中端以下的型號。
4K光追遊戲時代來臨:GeForce 30系列(2020~2021年)
GeForce 20系列的出現,無可否認是一場光追革命,實現了從0到1的質變飛躍,而GeForce 30系列最重要的任務就是把它普及開來,GeForce 30系列基於安培架構和8nm製程工藝打造,採用了第二代RT Core和第三代Tensor Core,有了更強的AI算力DLSS發展到2.0版本,畫面質量和效率得到了很大提升,讓中端顯卡也能暢遊,這纔是普及的意義。
圖爲GeForce RTX 3090
除此之外,GeForce 30系列伴隨而來的還有NVIDIA Reflex技術、AV1解碼、GDDR6X顯存、整合INT32 /FP32單元的ALU等新特性,該系列並沒有出現Titan RTX第二代產品,旗艦型號RTX 3090和RTX 3090 Ti更多認爲是它的替代者,偏向重度創作用途,而本代定位次旗艦的RTX 3080 Ti,和歷代GeForce系列一樣,是服務於發燒級遊戲玩家。
DLSS 3全面升級、旗艦產品實現翻倍提升:GeForce 40系列(2022年~)
最後回到我們所在經歷的GeForce 40系列,採用了全新Ada架構和TSMC 4N製程工藝,AD102旗艦核心的GPC單元從上一代旗艦的7組增加至11組,對應CUDA、RT和Tensor核心數量也在暴增,L2緩存比以前足足大了10倍以上,4N製程先進工藝也使其Boost頻率達到2520Mhz,比上代旗艦足足高了600~800Mhz,對比上代旗艦實現翻倍提升是常態,尤其是在重度創作和光追遊戲領域。
圖爲GeForce RTX 4090
除了RTX 4090旗艦產品以外,目前GeForce 40家族還有RTX 4080和RTX 4070 Ti兩個成員,三者聯合瓜分高端消費級顯卡市場,除了接下來更親民的型號,對於旗艦產品來說,可能還存在更高定位的型號,因爲目前RTX 4090(AD102核心)在規模上還不是完全體,而在RTX 4090旗艦和RTX 4080次旗艦之間,性能跨度也是相當大,完全可以劃分更多新型號。
GeForce 40系列這一代正處於光線追蹤遊戲的上升發展期,主要是體現在兩個方面,一方面是光線追蹤遊戲伴隨GeForce 20系列已經誕生四年之久,光追遊戲開發逐步進入成熟期,而且是未來的大趨勢方向,目前支持RTX光追遊戲達到幾百個以上,絕大部分都擁有DLSS加持。
另一方面GeForce 40系列還帶來更全面的DLSS 3技術,屬於畫質、幀率以及延遲提升的整套解決方案,尤其通過幾乎無損的補幀方式,輕鬆做到了普遍翻倍性能提升,而在後續更多的全景光線追蹤的遊戲中,DLSS 3還能進一步發揮更強的實力。
GeForce 40系列還給我們帶來全新NVENC編碼器,支持AV1編碼這種未來面向主流的格式,而且支持兩個編碼器協同工作,大幅度縮短視頻導出時間,除此之外供電接口設計,全系GeForce 40開始使用12VHPWR這種便捷、先進類型。
還有一方面非常值得一提,那就是其TSMC 4N製程工藝,從前兩代圖靈架構到現今的Ada架構,核心面積一直是在做減法的,而晶體管數量一直穩步大幅度增長,自然能耗比是飛躍性提升,舉個形象的例子就很好了解,這代旗艦RTX 4090和上代旗艦RTX 3090 Ti同樣功耗爲450W,但是RTX 4090可以做到幾乎翻倍的性能提升。
更多遊戲資訊請關註:電玩幫遊戲資訊專區
電玩幫圖文攻略 www.vgover.com