從平民到皇帝 NVIDIA產品14年發展回顧

AGP時代抓住機遇 Riva系帝國初成

AGP時代抓住機遇 Riva系帝國初成

　　● 1998年 Riva128的鋒芒殺氣

　　97年，AGP作為PC平臺顯卡接口出現在主板上，它專為應付對帶寬需求越來越高的3D加速卡，這項技術變革對所有的圖形硬體廠商都是一個機會，也是一個挑戰。NVIDIA終於找到了快速上升的機會，它推出了晶片代號為NV3的AGP 3D加速卡，著名的Riva128！

ASUS Riva128

　　Riva128是當時市場上唯一一款真正具有3D加速能力的2D+3D  AGP顯卡，相對於當時主流遊戲應用的PCI Voodoo純3D加速+2D顯卡的組合模式，Riva128更簡單、更便宜，更具規模化成產降低成本的優勢。雖然3dfx的Voodoo憑藉著當時先入為主的遊戲廠商支持和更快的實際速度在玩家群中更有影響力，但Riva128的出現給Voodoo帶來了很大的威脅，並成為出貨量方面的贏家，Diamond、Hercules及STB等一系老牌顯卡勁旅生產了大量基於Riva128的顯卡供給OEM和零售市場，NVIDIA積累了自己的第一桶金，後勁越來越足。1997年冬季結束時，這款產品的改進版Riva128ZX問世，它提升了本地內存容量，並支持AGP 2X。

　　Riva128ZX相對Riva128來說，並沒有特別重大的改進，nVIDIA只是在告訴大家它有能力在6個月內對產品進行更新換代。新的晶片依然由臺灣的TSMC來生產。從那個時候起TSMC就一直是NVIDIA放在第一位置的晶片製造合作廠商。

　　● 1999年 Riva TNT2再接再厲

　　之後的Riva TNT曾在前期公關宣傳上做足文章，NVIDIA宣稱它將會Voodoo 2 SLI的終結者，但最後的結果是僅比Voodoo Banshee快一點而已，超越Voodoo 2 SLI成為笑談。產生如此後果的原因是Riva TNT晶片的0.35微米工藝限制和核心頻率的提升，從初始設計的125MHz最終減低到90MHz出貨。

DIAMOND Riva TNT2

　　1999年2月，nVIDIA對外終於發布了這一時期的終結者Riva TNT2，它是Riva TNT的改進版，可以工作在較高的頻率同時還支持一些新的特徵：32MB本地內存及AGP 4X等。nVIDIA直接將Voodoo 3作為競爭對手。Riva TNT2及後續的高頻各個版本成功拿下了NVIDA第一個3D性能王冠，配合它的還有因非常成熟的雷管驅動程序，NVIDIA產品從開始就專注於OpenGL API支持，這意味著它們在當時高高在上的Quake3系列遊戲中表現極佳，贏得大量玩家的擁戴。

　　Riva TNT2的另一個重要意義是NVIDIA學會了更好的規劃產品線，覆蓋更全面的市場，99年當年夏天，更多版本的TNT2顯卡在市場銷售了，包括Riva TNT2 ULTRA、TNT2標準版、TNT2 M64、TNT2 VANTA問世，Voodoo3及ATI的Rage 128系列已經在所有領域被徹底打垮。

向GPU邁進 Geforce革了傳統圖形晶片的命

向GPU邁進 Geforce革了傳統圖形晶片的命

　　● 硬體光影與變換！Geforce 256

　　Riva TNT2的下一代是NV10，它除了具有TNT2的高頻高速特徵之外，更革命性的引入具有轉換和光照處理幾何引擎（T&L），它分擔CPU在3D計算中的幾何運算工作，讓顯示晶片不在只是像素填充機和三角形生成器，硬體T&L間接改善遊戲流暢程度，並遠遠領先於同期其他產品的設計思路。1999年8月，Geforce 256問世，NVIDIA捨棄了幫自己打下江山的Riva品牌，新啟用的Geforce強調力量並沿用至今，並衍生出驅動品牌Forceware及晶片組品牌nForce！

　　Geforce 256的真實水平和發布前的預熱相符，但它的核心頻率也相對較低，只有120MHz，在當時強調填充率的遊戲編程環境下有時相對高頻版Riva TNT2的領先距離並不大，不過硬體T&L技術仍然表現出了它的價值，Geforce 256相對於它的頻率水平可以說是相當快，尤其是配置DDR SDRAM本地內存的版本。

Creative Geforce 256 SDR

　　Geforce 256顯卡的出色表現，NVIDIA強大的技術實力得到全面釋放，這塊顯卡是真正的全面領先型產品，而不是靠16bit色和32bit色的區域優勢或者是單純依賴特定的3D API支持，正是Geforce 256，也宣告了其他廠商只能作為追趕者的角色，ATI甚至亂了陣腳推出Rage MAXX這樣的雙晶片短命怪物。

　　● 攀上巔峰 Geforce 2 GTS

　　從今天的角度看，才能發現2000年時S3、3dfx兩家公司的產品已經是最後一搏，它們是S3 Savage 2000和Voodoo 5。可惜NVIDIA即迅速推出了NV15，也就是Geforce2 GTS顯卡，徹底壓制了所有競爭者（當時ATI在緩慢的研發R200）。

Canopus Geforce 2 GTS

　　Geforce2 GTS顯卡的3D性能是Geforce 256的150%以上，標配DDR SDRAM類型的本地內存，以32MB容量為標配，它在技術上和Geforce 256同出一脈，類似於之前的Riva TNT2相對於Riva TNT。後續發布的Geforce 2 Ultra則繼續鞏固了NVIDIA在3D加速上的王者地位，更晚些時候的Geforce 2 PRO則把這款產品逐漸推入主流，對抗後期之秀Radeon LE。

　　 2000年中期，nVIDIA公司還推出了在Geforce2 GTS的簡化版本Geforce2 MX系列顯卡雄踞底端。

　　● Shader初體驗 Geforce 3

　　進入DirectX 8時代，微軟的D3D成為了3D遊戲的主流API，從這個版本開始，引入了著色器概念（Shader），Geforce 3是第一款支持DirectX 8完整特性的3D加速卡，NVIDIA此時已經徹底擊敗並收購了3dfx，浮現出來的新對手是老牌加拿大廠商ATI。ATI在OEM市場擁有非常豐富的經驗和資源，在零售型產品開發上也具有雄厚實力，之後的幾個年頭，它一直力圖和NVIDIA抗衡以平分天下，並在短暫的時間裡實現過這個目標。

Hercules Geforce 3

　　核心代號為NV20的Geforce 3擁有全新的PixelShader和VertexShader硬體邏輯，真正支持像素和頂點的可編程，這是硬體T&L之後PC圖形技術的又一重大飛躍，3D娛樂的視覺體驗也因此向接近真實邁進了一大步，波光粼粼的水面是那個時期用於演示Shader能力的典型DEMO，相比之下DirectX 7繪製的水面效果就單調得多。NV20還加入了一系列的先進技術，例如光速顯存交錯尋址控制器（lightspeed crossbar memory controller）、Z軸無損壓縮（Z-compression）和Z軸遮擋篩選（Z-occlusion culling）等，主要用於改善內存帶寬。Geforce 3在大約半年不到的時間內，主宰了高端市場，直到遲了半代的ATI Radeon 8500的出現，但Geforce 3 Ti500仍然能夠和Radeon 8500戰平。

Geforce 4盛極一時和FX一代的迷茫

Geforce 4盛極一時和FX一代的迷茫

　　● 銷量之王 Geforce 4 MX440

　　面對同樣DirectX 8級別、支持PixelShader與VertexShader並還融入特色TRUFORM、SMARTSHADER、SMOOTHVISION及HYPER-Z II等新技術的Radeon 8500，先手的Geforce 3無法形成壓制，Geforce 4 Ti迅速出現接替前者成為無可爭辯的DX8顯卡性能之王。但Geforce 4系列真正銷量最大的卻是核心架構和Geforce 2類似，仍處於DirectX 7時代水平的Geforce 4 MX440及後來的Geforce 4 MX4000。

Gainward Geforce 4 MX440

　　Geforce 4 MX440技術成熟、產品廉價，ATI的Radeon 7500系列對其毫無辦法，甚至在DirectX 9產品問世許久後市場銷量最高的仍然是隔代老產品的Geforce 4 MX440，其成功可見一斑。這款產品在技術上法善可陳，成功的原因可歸結為成本控制、時機選擇和價格卡位準確，畢竟DirectX 8應用存在期較短，軟體還處於對Shader編程的摸索期，DX7級別遊戲仍舊是主流應用，而DirectX9又呼之欲出，Geforce 4 MX440在入門級系統顯現出來的高性價比還是非常明顯。此外，這個時期也是NVIDIA在驅動程序研發上最為強盛的階段。

　　● 銷量之王二世 Geforce FX 5200

　　和DirectX 9的完美契合及務實的硬體配置成就了ATI Radeon 9700一代產品的翻身一役，2002年底Radeon 9700無可爭議地坐上了顯卡性能王者的寶座，重塑ATI與nVIDIA決戰的信心，NVIDIA則遭受了自Riva TNT2成功以來首次如此嚴重的失敗：Geforce FX系列的核心架構偏離DirectX 9的應用方向，Geforce FX 5800孤芳自賞的使用準4*2模式管線和128bit GDDR2本地內存和Radeon 9700的標準8*1+256bit DDR本地內存抗衡，技術領先的形象遇到重創。

NVIDIA Geforce 5200

　　儘管Geforce FX 5800（NV30）及中端的FX5600並不算成功，但是面向入門級市場的Geforce FX 5200堪稱神奇，它簡直就是Geforce 4 MX440的復刻版本，成功拿下原本Geforce 4 MX440佔據的市場，牢牢佔據國內獨立型顯卡的最低配區域，甚至在5年後的今天，仍在市場中大量出貨。

　　Geforce FX 5200大幅度精簡於本身就並不快的Geforce FX 5800，在發布當時的3D加速能力就極為有限，5年後的今天它卻仍能活躍在DIY市場，這只能歸結於AGP產品的最後陣地+超低價格的解決方案了，畢竟在現在的標準看，Geforce FX 5200已經和一款2D顯卡無異。

借PCI-E新風 奪回王座與SLI重生

借PCI-E新風 奪回王座與SLI重生

　　● 王者回歸 Geforce 6800 Ultra

　　經過Geforce FX 5900對Radeon 9800的緩衝， 2004年4月，NVIDA重振旗鼓的NV40攜最新API DirectX 9.0c以及PCI Express總線殺到。2004年是PCI Express標準大普及的一年。i915P/i925X和nForce 4系列晶片組的迅速普及讓PCI Express有了廣闊的市場，NVIDIA再次抓住了機會，依靠Geforce 6800 Ultra奪回3D性能頭把交椅，ATI則顯露技術研發頹勢，Radeon X800系列沒能支持最新API，也不具備類似NVIDIA SLI這樣的雙卡並行加速能力。

　　Geforce 6800 Ultra是nVIDIA NV40產品線中的旗艦，採用0.13微米製造工藝，核心頻率為400MHz和350MHz。作為頂級的顯卡，內部的16條渲染管線、搭配256MB 256bit的GDDR3本地內存。這款顯卡完整支持Shader Model 3.0的DirectX 9.0c，內置CineFX 3.0引擎，64位紋理混合過濾、32bit象素著色渲染精度一應俱全，帶有第二代UltraShadow陰影渲染優化技術，此外還支持Color-compression（色彩壓縮）和Z-compression（Z壓縮）壓縮技術。NVIDIA深刻吸取了Geforce FX系列過於自我、冒進的技術路線，Geforce 6800的NV40和微軟D3D規格標準吻合度極高，其優秀的硬體架構得到了充分的發揮。

Leadtek Geforce 6800 Ultra

　　利用PCI Express總線構架起來的NVIDIA SLI技術在Geforce 6800 Ultra上被首次引入，這種多GPU並行技術能夠有效提升系統的3D加速能力，基本能實現單個顯卡175%以上的3D速度，借Voodoo SLI早年威名，用戶接受度非常高，即使後來ATI如法炮製了Crossfire技術，但仍不如SLI知名度高、應用廣泛。

　　● 雙軌並行 Geforce 6600

　　AGP和PCI Express兩種接口的產品都很流行，是Geforce 6中檔主力Geforce 6的最大市場特色。雖然早期上市的旗艦級Geforce 6800依然採用了AGP界面，但定位稍低，基於原生PCI Express總線晶片的Geforce 6600隨後就馬上出現在零售市場，使得PCI Express顯卡的普及有了飛躍。約1/4 NV40硬體規模的NV43核心GeForce 6600有兩種規格：Geforce 6600 GT和Geforce 6600標準版。其中GT版性能更強，其核心頻率達到500MHz，搭配GDDR3內存。而Geforce 6600標版頻率為300MHz，搭配GDDR2。

Chaintech Geforce 6600 GT

　　提前放棄了NV3X一代的Geforce FX中端顯卡，GeForce 6600得到了空前的支持，它是NVIDIA產品線中罕見的頻率限定寬鬆、內存搭配寬鬆產品，下遊製造商能動性很高，這種政策幾乎照搬了Radeon 9550的成功模式，事實證明這樣的思路確實很好。客觀而言，Geforce 6系列確是成功的產品，ATI的Radeon X700無法與之抗橫，NVIDIA
甚至在ATI發布的Crossfire技術後宣布Geforce 6600標準版可以驅動支持SLI技術，也有可能授權VIA的DualGFX晶片組支持SLI，對Geforce 6600的支持可謂空前。

　　● 核心系列更名 Geforce 7800 GTX

　　對DirectX 9.0c的支持上落後的ATI也在2005年末將自己的全線產品帶入了ShaderModel 3.0時代。但遙遙領先的NVIDIA已經在2005年的夏天強勢推出了自己的第二代DirectX 9.0c產品Geforce 7800 GTX，將在Geforce 6時代積累的優勢進一步擴大，從這一代產品開始，GPU晶片核心代號改名為Gxx，其中對應Geforce 7800 GTX即是G70。

Albatron Geforce 7800 GTX

　　從產品技術角度看，Geforce 7更像Geforce 6的終極改進版，其硬體特徵幾乎沒有發生變革，提升的是電晶體規模和GPU的計算能力。G70依然採用了成熟的110nm工藝，在NV40的基礎上增加了透明抗鋸齒能諸多新技術，強大的Geforce 7800GTX佔據了顯卡性能之王半年之久。

領先一代 NVIDIA的進行時和將來時

領先一代 NVIDIA的進行時和將來時

　　● 威力雙聯裝 Geforce 7950 GX2

　　 2006年3月，隨著Geforce 7900/7600系列顯卡問世，G7X系列顯示核心全部實現了90nm化。新的製造工藝使Geforce 7900/7600系列顯卡製造成本和功耗降低、頻率和性能提升。另外，Geforce 7900/7600都提供DualLink規格的DVI輸出、支持2560x1600高解析度顯示，PureVideo的高清加速能力還通過Forceware程序得到性能提升。

　　NVIDIA還推出了頂級位置的的Quad SLI技術，這種技術採用4枚GPU協同運作，最高能夠實現32倍抗鋸齒，提供了比雙GPU SLI更高的圖像質量和速度表現，為適應未來的高端超負荷運算奠定了基礎。對應此技術，
NVIDIA5月發布了當時世界上最快單顯卡的Geforce 7950 GX2。Geforce 7950 GX2顯卡包含兩個7900 GTX GPU，核心頻率為500MHz，每個核心512MB GDDR3 1.2GHz的本地內存配置。該卡設計極為精良，基於SLI技術但可以在非SLI主板上正常使用，還能夠使用兩塊Geforce 7950 GX2在支持SLI的主板上實現Quad SLI，搭建遠超競爭對手的超級3D加速平臺。

NVIDIA Geforce 7950 GX2

　　Geforce 7950 GX2是NVIDIA有史以來最華麗的技術能力演示，象徵意義大於實用意義。

　　● 統一渲染新時代 Geforce 8800 GTX

　　06年11月發布、完整支持DirectX 10、徹底統一渲染架構風格的Geforce 8800 GTX是自Geforce 256以來NVIDIA受到關注最高的革命性產品，這款產品領先3D API標準3個月，領先比自己慢的競爭對手半年上市，創下了NVIDIA旗艦級3D娛樂顯卡的銷售記錄。通過Geforce 8800 GTX，NVIDIA進入了一個近乎無對手的帝國時代，獨立於3D圖形硬體行業的巔峰。

ASUS Geforce 8800 GTX

　　Geforce 8800 GTX使用的GPU為G80，它提供對ShaderModel 4.0、NVIDIA Quantum Effects物理處理技術的支持，NVIDIA Lumenex引擎的引入則實現了128位浮點高動態範圍光照和8倍多重取樣抗鋸齒效果。G80帶來前所未有的設計：統一Shader架構（Unified Shader）帶來強勁的性能，完全硬體支持DirectX10的各項先進特性，具備128個通用標量著色器的Geforce 8800 GTX具備萬億浮點處理能力（Teraflops of floating point），GigaThread邏輯支持數千個線程並行運行，有效調度所有著色器的均衡負載，最大化3D計算，對DX9和DX10級別的3D應用都有理論上趨於完美的適應性。Geforce 8800 GTX還支持384bit的內存位寬，搭配將近2GHz頻率的768MB本地內存，即使在30英寸LCD上遊戲也不會遭遇本地內存容量瓶頸。

　　Geforce 8800 Ultra出現後，Geforce 8800 Ultra已經不是最快速的3D加速卡，但他問世之初時的震撼仍然讓人無法忘卻，超上代旗艦100%的加速能力，風馳電掣的遊戲速度，甚至還有部分場合代替CPU的通用計算能力，NVIDIA已經在領先的道路上越走越遠。

　　● 平民高清+DX10 Geforce 8600 GT

　　ATI、NVIDIA雙雄並進的趨勢持續了7年之後，被AMD收購後的AMD-ATI在產品推出速度上顯現頹勢，相反NVIDIA則具有強悍的創新力和生命力。在領先競爭對手半年時間推出首款DircectX 10的頂級3D加速卡Geforce 8800之後，NVIDIA於4月17日又把Geforce 8產品線擴充完整，Geforce 8600和Geforce 8500兩個顯卡系列延伸到主流市場。

　　Geforce 8600 GT以靈活寬鬆的產品規格配置、合理的價格、均衡的DX9/DX10應用加速能力、新銳的高清硬體解碼邏輯已經成為新一代中端主流獨立顯卡的代表型產品，和競爭對手的Radeon HD 2600 PRO/XT相比，Geforce 8600 GT在相同檔次頻率設定下速度更快、驅動表現更穩定，市場可選餘地也更大。

　　Geforce 8600 GT使用的GPU為G84-300，由臺基電（TSMC）使用80nm工藝製造，G80革命性的可以維持最多4096個線程的GigaThread邏輯部分被完全保留，並且其內部還集成了G80不具備的新版Video Processor和H.264 BSP引擎，強化了高清視頻解碼能力。Geforce G84-300 GPU基本上是G80硬體指標的25%。它是一款32通用著色器的GPU，實際上它就是16SPs*2的配置。G84內的32個通用標量著色器頻率和ROP標準頻率的675MHz異步運行，比例大致在2.16:1，它的內存控制器僅為128bit位寬，遠較G80的384bit/320bit低。

 NVIDIA Geforce 8600 GT

　　NVIDIA的GPU在NV4x一代開始便引入輔助高清解碼技術的PureVideo HD，並在06年初增加了對H.264編碼格式視頻的解碼支持。PureVideo HD已經能有效緩解CPU的壓力，只是解碼過程仍然需要CPU很高的參與度，不能徹底釋放CPU負載。PureVideo HD最新版本現在在NVIDIA G84和G86 GPU上被引入，它的最大改進是：高清視頻解碼可以100%交由GPU計算！CPU徹底解放。

　　G7X和G80 GPU的PureVideo HD特性依靠內部的VP（VideoProcessor）提供，在對高清視頻進行解碼時，能夠完成除了Bitstream處理和InverseTransform之外的其它操作，包括對CPU能力要求不低的De-Blocking操作。但以H,264編碼的高碼率影片播放時，即使CPU被PureVideo HD從De-Blocking解放出來，Bitstream處理仍舊給CPU沉重的壓力。

　　G84 GPU在內部設計上大大增強了視頻解碼邏輯，除了VP版本更新並加強了性能之外，還新增了針對H.264解碼的BSP（Bitstream Processor）引擎，解決原來G7X和G80 GPU的PureVideo HD仍需CPU進行Bitstream處理的問題，徹底接手高清視頻解碼的所有工作。以G84GPU為核心的Geforce 8600系列顯卡，現在能夠基本不需CPU計算能力的支持，就能流暢播放高碼率H.264壓縮格式的高清視頻，BSP支持CABAC/CAVLC兩種方式的Bitstream處理，即使使用的是低速CPU，CPU佔用率也可以保持在40%以下，系統響應度和播放順暢度都能夠保證。

　　● 寫在最後

　　半年更新、一年換代是NVIDIA長期奉行的產品更新策略，正是這樣的趕超自我的驅動力讓NVIDIA在激烈的技術市場廝殺中勝出，回顧近年來NVIDIA高端產品的發展歷程，幾乎半年一次的新產品更替速度不僅讓競爭對手疲於應付，還有效的進行了優勝劣汰，讓懦弱者沉淪於歷史長河之底，讓勇敢者抵達光輝的彼岸。

從1993年說起 PC 3D圖形技術初始

從1993年說起 PC 3D圖形技術初始

　　● 產業巨變後回顧歷史

　　隨著06年底AMD收購ATI案塵埃落定，計算機圖形硬體戰爭的結果已經明晰：NVIDIA成為唯一的獨立圖形硬體廠商倖存者，正式登基為這個領域的皇帝，這正是十四年前黃仁勳在美國和Curtis Priem、Chris Malachowsky建立這家公司伊始時的目標—研製世界最先進的圖形加速晶片，成就一家偉大的技術公司。

　　半年多前的事件，使NVIDIA對ATI、Intel對AMD這兩對分別對抗的表面平行競爭狀態在它們暗流湧動的內部交錯衝撞下發生了巨變：Intel面對了更強大的追趕者，而NVIDIA似乎失去了角力的對象，建立在這三個企業之間的對壘與制衡會發生如何的變化，無疑是身處其中的我們所最關注的。半年後，NVIDIA仍保持了自身的高速發展，企業狀況良好，市場佔有率絕對領先，產品技術換代也比最快的競爭對手快半拍。面向未來固然是IT業最有用的視角，但筆者這裡想要做的是回顧歷史，回首這些年NVIDIA圖形硬體的變革史，這也幾乎是PC 3D娛樂技術的發展史，那麼我們就用14款代表型號的顯卡來串起這14個年頭。

以眼觀世界的NVIDIA

　　● 1995年 創新起步的NV1

　　1993年，NVIDIA公司成立在美國Santa Clara，第一款產品是2年後推出的以NV1圖形晶片為核心的多媒體解決方案，之所以這麼說是因為這張PCI總線的顯卡還集成了聲音功能甚至是遊戲機手柄連接。可以看到NVIDIA在3D圖形娛樂行業開始之初就表現出了不拘於傳統的風格，並相當有野心的想成為全方位的PC平臺娛樂霸主。可惜的是NV1方案並不成功，最為天真的做法是欲自立標準摒棄業內通用的3角形描繪3D建模而轉用四邊形，並且和OpenGL及D3D均不兼容，即使有聲名顯赫的Diamond選用了它出品了Diamond  Edge 3D系列顯示卡，但基本上沒有在行業內形成什麼影響。

Diamond  NV1

　　NVIDIA在NV1後繼續嘗試開發過NV2這款2D+3D整合的PCI總線圖形晶片，但因為資金和一些其他原因，它們都沒有以成品面貌出現在市場上，也許在我們現在的觀點看，多年時間無法推出成功產品的一家技術公司，怎樣能夠得到投資方的認可繼續燒錢在硬體研發上呢？不過NVIDIA做到了，這個階段NVIDIA無疑過的很艱難，但終究是挺了過來。

　　這一時期PC圖形硬體市場還屬戰國時代，以研發晶片為主的廠商包括ATI、3dfx、3Dlabs、Rendition、S3、Cirrus Logic、Trident等，其中的S3如日中天，其他廠商也都實力不弱，更有新貴3dfx已經抓住機遇成為PC 3D娛樂新的領袖。1995年，3dfx發布了公司創立以來的第一個產品Voodoo，並贏得了廣泛的歡迎，Rendition在稍微早些於3dfx的時候也發布了V1000晶片，而且已經被幾大顯卡廠家採用，銷售量最後直逼Voodoo，成為第二家受歡迎的產品。這一切對於還顯稚嫩的NVIDIA來說相當嚴峻，它需要在新產品上做出突破。