理清GeForce的脉络

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迷失小牛

大家还记得在1996、1997年3Dfx最辉煌的时候吗？当时显卡芯片市场的品牌多得让人眼花缭乱，3Dfx、S3、SIS、Matrox、ATI、Trident、3Dlabs等都是当时鼎鼎有名的显卡芯片生产厂家。而今天显卡市场的王者NVIDIA在当时还是一个做OEM的无名小卒，以显示卡芯片NV1的推出为起点，NVIDIA开始进入零售显卡芯片市场。随着随后推出的Riva128、TNT、TNT2系列的一炮打响，NVIDIA逐渐从无人知晓走向了名扬四海。从Riva128、TNT到后来的TNT2、GeForce256以及今天的GeForce2系列、GeForce3系列、GeForce4系列，NVIDIA每一步棋都走得稳妥而又极具竞争力。而GeForce的战线如此之长，提到其中某一系列的产品，往往会令你含糊不清。本期专题，我们就来帮大家理清GeForce的脉络并助大家把自己的GeForce显卡性能发挥到极限。
今天，NVIDIA公司已经成为了显卡芯片业界不可动摇的王者，它推出的每一款显卡芯片都堪称精品之作，让我们从头来回顾一下NVIDIA公司的产品发展史吧！在回顾之前，我们先看一下NVIDIA的产品布局图(如（图1）)，然后随着这个布局图走进NVIDIA的世界。

1.GeForce256

1998年2月，NVIDIA推出了创时代的芯片Riva 128，这款芯片将AGP显卡的概念真正带入到电脑业界中，它表明了NVIDIA称雄显卡业界的决心。1999年4月，在沉寂了近半年后，NVIDIA公司一举推出了性能强劲的TNT2系列显卡，以此为起点，NVIDIA开始在市场上遥遥领先，到1999年末，NVIDIA已经占有了80%的显示卡零售市场。
1999年8月31日，NVIDIA公司再度出击，推出了采用绘图处理单元(GPU)设计的GeForce256显示芯片。由GPU提供的转换、光投影、设定与成像，以及独特的256位成像引擎，GeForce256提供了每秒1500万个多边形与每秒4.8亿个像素的效能(见（图2）)。这款显示芯片的性能极为出色，使市面上的所有对手一败涂地。从这款显卡的出色表现中，我们清楚地看到了NVIDIA强大的实力。但是这款显卡也存在一个很大的缺点，价格太高，采用GeForce256显示芯片的显卡价格首次突破了2000元大关，随后各大电脑厂商又推出了基于这款芯片的DDR版本显卡，采用了性能更为出色的DDR显存，采用了DDR显存的显卡虽然在性能上又再度有所提高，但是近3000元的价格让越来越多的人望而却步。

2.GeForce2系列

当S3公司的SAVAGE2000刚刚露出水面，3DFX公司正式宣布VOODOO5的时候，NVIDIA即公布了下一代产品NV15，也就是今天我们看到的GeForce2 GTS显卡，这款显卡的性能比GeForce256还有近50%的提高，但是在价格上还是不能很好地控制，所以虽然人们清楚地知道这款显卡是最快最好的，但是市场上的销售主流仍然是TNT2系列显卡。在各厂家纷纷推出GeForce2 GTS显卡和基于DDR显存的GTS版本显卡后，NVIDIA公司的地位得以更好的巩固，慢慢成为了显卡业界的无冕之王。
GeForce2家族包括 GeForce2 Ti、GeForce2 Pro、GeForce2 GTS、GeForce2 MX。GeForce2是世界上第一个能够实时处理对每一个单一像素做改变的绘图处理器家族，结合NVIDIA 的第二代坐标转换与光投影架构， GeForce2 家族的绘图处理器 (GPU) 可以达到每秒 3100 万个三角形的处理能力，足以构成令人震撼的真实3D场景。

(1)GeForce2 GTS

GeForce2 GTS的出现，给各个电脑爱好者以莫大的惊喜，它除了保留GeForce256的先进性能以外，GeForce2 GTS增加了S3TC、FSAA和硬件动态MPEG-2动态补偿的功能。很多显示芯片的对手，在这个时候面对NVIDIA几乎已经毫无还手之力了。GeForce2 GTS增加的新功能加上对DirectX8的强有力的支持，NVIDIA的显示卡江山更显光明。

(2)GeForce2 Pro

GeForce2 Pro是NVIDIA对OEM厂商提供的解决方案，在零售市场很难发现其踪影。GeForce2 Pro采用了与GeForce2 GTS同样的内核，所以它具有与GeForce2 GTS相似的大多数技术特性。GeForce2 Pro是定位于性能在GeForce2 GTS之上，但性能和价格又低于GeForce2 Ultra，其核心频率仍然是200MHz。每秒的像素填充率为1.6GB/s。Pro显示芯片使用的200MHz DDR SDRAM。

(3)GeForce2 MX系列

由于GeForce2 GTS的高昂价格让很多爱好者望而却步，NVIDIA为了保证在低端市场的占有率，2000年6月正式推出了在GeForce2 GTS研发基础上改良的GeForce2 MX显示芯片，这款芯片的设计完全是把GeForce2 GTS作为设计基础进行改进，在核心速度不变的基础上减少了图形渲染流水线，只有GeForce2 GTS的一半，全速运行时的图像填充率最高也只有700Mtexel/Sec和350Mpixels/Sec。GeForce2 MX系列采用了当时最新的工艺和技术，但是价格却低得让人难以置信，1000元左右的价格以及和GeForce256 DDR版本相当的性能，使得这款显卡被称为迄今为止性价比最好的显卡。GeForce2 MX 特别整合了数字振动控制 (DVC)，使得所有的影像(包括 2D、3D 与视讯)更加明亮与清晰，甚至在数字平面屏幕上也是如此，并具有 TwinView 双重显示架构的弹性；另一个就是GeForce2 MX可以支持苹果机的平台，这个改进可以使很多MAC机的用户一样可以享受NVIDIA的3D显示技术带来的好处了。GeForce2 MX系列包括GeForce2 MX、GeForce2 MX200以及GeForce2 MX400(性能比较见（图3）)。

(4)GeForce2 Ultra

在发布了高性价比的MX芯片后，NVIDIA公司在2000年8月宣布了GeForce2 Ultra。GeForce2 Ultra是全球第一颗高达10亿贴图像素的GPU，它完全具备第二代坐标转换与光投影、实时单一像素遮影与NVIDIA Shading Rasterizer(NSR)，以及星状高画质视讯处理功能。GeForce2 Ultra 的零售版本的执行频率可达 250MHz，而有效内存频率则可达 460MHz。以此为基础，在GeForce2 MX和GeForce2 GTS Ultra的支撑下，NVIDIA的地位变得更加稳固，无冕之王已经变成了绝对的王者。

(5)GeForce2 Ti

GeForce2 Ti是 GeForce2 家族中最新的一员，它重新定义了一般电脑用户所使用的计算机处理图形的能力，使其达到每秒 10 亿个像素的绘制能力，并且具备了不可思议的每秒 6.4GB的传输带宽(GeForce2系列芯片的性能比较见（图4）)。

(6)GeForce2 Go 移动芯片

在2000年11月，NVIDIA推出了自己的第一款用在移动电脑上的产品──GeForce2 Go。它是基于GeForce2 MX设计而成的显示芯片，支持GeForce2 MX所支持的所有特性。为了适应笔记本电脑的所有特性，控制显示卡的发热量，它的核心速度要慢一些，所以图形填充率只有286Mpixels/s，纹理填充速度只有572Mtexels/s(GeForce2 Go系列芯片的性能比较见（图5）)。

3.GeForce3系列

对于NVIDIA来说，GeForce3不是GeForce2的简单升级或只是速度上的提升，它最大的改进是在画质上。以前的NVIDIA显卡速度非常快，但画质却很不如人意，游戏画面和视频播放都不太令大家满意，但是随着GeForce3的出现，表明NVIDIA终于在画质上下了很大的功夫。在GeForce3中有两项创新的设计，一项是完全可编程的“nfiniteFX”架构，一些以前在其他厂商的独家技术如“凹凸贴图”、顶点效果、抗锯齿等经NVIDIA改良后全部可以通过这个架构来实现；另一项技术则是光速存储结构，它极大地提高了显存的利用效率。
GeForce3 Ti 200与 GeForce3 Ti 500是GeForce3家族中最新的成员，它们在GeForce3的基础上提供了两个新的技术：shadow buffer 技术以及 3D 材质贴图。这些新的技术结合原有的 nfiniteFX 引擎和光速存储架构，将可以提供最引人注目的视觉效果以及最完整的图形体验。另外，GeForce3 Ti系列同时为 Microsoft(r) DirectX 8.1和SGITM OpenGL两个应用程序写有单独的API 的参考平台，同时它也被微软的游戏机Xbox所采用(性能比较见（图6）)。

4.GeForce4系列

在推出GeForce3后，NVIDIA又推出了GeForce4 系列，它包括了GeForce4 Ti、GeForce4 MX、GeForce4 Go。
GeForce4 Ti是NVIDIA的最新旗舰级产品，但它从架构上来说并不算一个全新的产品，是在GeForce3的基础上发展升级而来的。它主要针对高性能图形市场，号称是目前最强劲的GPU图形处理器。GeForce4 Ti芯片内部包含的晶体管数量高达6300万，它仍使用0.15微米工艺生产，但采用了新的PBGA封装。GeForce4 Ti拥有nfiniteFX Ⅱ引擎和LightSpeed Memory Architecture Ⅱ(LMA Ⅱ)光速显存构架Ⅱ技术。在全屏反锯齿方面，GeForce4 Ti也采用了新的Accuview AA技术，通过此技术GeForce4 Ti在这方面的速度是GeForce3的2倍，它保证了高分辨率下的运行速度，取得了性能和画面品质之间的平衡。此外，为了保证在高分辨率下全屏反锯齿对显存容量的需求，GeForce4 Ti都配备了128MB的显存。
GeForce4 Ti系列共分为两种规格，由高到低依次为GeForce4 Ti 4600和GeForce4 Ti 4400，主要的不同点在于芯片以及显存的工作频(性能比较见（图7）)。

(1)GeForce4 Ti 4600

GeForce4 Ti 4600搭配128MB 的2.8纳秒DDR显存，核心/显存的工作频率为300MHz/325MHz。它支持DVI输出，属于GeForce4 Ti系列的高阶产品，是NVIDIA未来一段时间的最高级图形芯片。

(2)GeForce4 Ti 4400

GeForce4 Ti 4400搭配128MB 的3纳秒DDR显存，核心/显存的工作频率为275MHz/300MHz。它支持DVI输出，属于GeForce4 Ti系列中的相对低端产品。

(3)GeForce4 MX系列

NVIDIA推出的GeForce4 MX 主要针对主流市场，它将全面取代原来的GeForce2 MX系列。大家都知道GeForce2 MX系列最大的弱点就是那可怜的显存带宽，GeForce4 MX作为它的继任者，当然会在这方面大力改进。除了采用128-Bit的DDR显存倍增显存带宽外，GeForce4 MX还引入了LightSpeed Memory Architecture(LMA)光速显存构架Ⅱ技术，它包括了Z occlusion culling、Fast Z clear以及Auto precharge 等技术，可以有效减轻显存带宽的负担，增加显存的工作效率，从而达到提升显卡整体性能的目的。在改进画面质量方面，GeForce4 MX引入了比以往更先进的全屏抗锯齿技术Accuview AA。
GeForce4 MX系列共分为3种规格，由高到低依次为GeForce4 MX 460、GeForce4 MX 440和GeForce4 MX 420，主要的不同在于芯片和显存的工作频率以及显存的种类(性能比较见（图8）)。

5.Quadro2系列

NVIDIA在推出面向普通用户的显示芯片组的时候，也没有忘记对图形工作站的关注。Quadro系列就是NVIDIA面向图形工作站推出的显示芯片。
在2000年7月，NVIDIA发布了Quadro2 系列图形工作站显示芯片，Quadro2 Pro是世界上最快的图形工作站显示芯片，有6.4GB/s的带宽，64MB的统一帧缓冲，1.0G pixels/s 渲染能力和31Million的三角形/秒的几何处理能力，是专业图形工作者最好的选择。Quadro2 MXR比Pro档次低些，是专业图形工作站的高级显示版本。两个版本的Quadro2分别由GF2 GTS和GF2 MX改进而来。而Quadro2 Go是NVIDIA 造就的第一款用于移动图形工作站的显示芯片。NVIDIA Quadro2 Go 绘图处理器是传统桌上型工作站之外、第一个确实可用的笔记本电脑的选择(性能比较见（图10）)。