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成就3D图形霸业！NVIDIA历代显卡回顾 发布日期：2007年04月28日 作者：吴庆 编辑：孙敏杰 1995年11月6日，从3DFX发布首款具有3D加速功能的VOODOO芯片开始，电脑图形核心正式进入了3D时代。在此之后，众多的3D显示产品设计、制造厂商投入到了这个全新的领域中，不过经过多年来激烈的市场竞争的洗礼，时至今日，NVIDIA与ATI的两强争霸成为了桌面独立图形领域竞争的主旋律。而当年也曾叱诧一时的许多名字，如SGI、SIS、TRIDENT、3DFX、等都已成为了历史，不禁让人唏嘘不已。一代枭雄“野人”S3被VIA收购，3D时代昙花一现的TRIDENT被SIS收购（改名XGI图形部门），曾经不可一世的3DFX被NVIDIA收购，XGI被ATI收购，最后ATI被AMD所收购（依然是ATI图形部门）能够在激烈的市场竞争中成功的生存并发展壮大，显然不是一件简单的事情，那么NVIDIA与ATI多年来得成功经验，也值得我们去探讨与总结。 去年在ATI被AMD收购之后，也就是在ATI 21周岁生日那天，我们曾对这位图形巨人的全系列显示产品进行了全方位回顾与介绍。接下来本文就通过对NVIDIA产品的总结及回顾，让读者对这些年来图形芯片市场的竞争有个全面的了解。 显卡经典回顾文章：风风雨雨21载！ATI经典显示芯片回顾 市占率稳居榜首！Intel显示芯片回顾 1993年NVIDIA诞生，年轻的NVIDIA后来者居上： NVIDIA成立于1993年1月，总部位于美国加州圣克拉拉，目前已成为在全球拥有超过3,600名员工，股票市值超过100亿美元！其图形产品广泛应用于包括个人数字媒体PC、商用PC、专业工作站、数字内容创建系统、笔记本电脑、军用导航系统和视频游戏控制台等在内的多个领域。NVIDIA总部 同时我们也看到，NVIDIA“并不是一个人战斗”NVIDIA一直以来采用的都是芯片授权开放政策，在NVIDIA在自身发展的同时，也实现了与自己的合作伙伴共同发展。随着NVIDIA的发展壮大，合作伙伴的规模越来越大，也逐渐形成了一套AIC（AddinCards亲密合作伙伴）制度。这无疑使得NVIDIA整体阵营实现了一个良性的发展，得以在激烈市场竞争中立于不败之地。编者注：鸣谢NVIDIA的老牌AIC合作伙伴映众（Inno3D）独家提供全线NVIDIA显卡；并感谢NVIDIA亚太区邓培智先生提供相关技术支持。 文章导航：第2页 NVIDIA的处女作：NV1声卡显卡二合一 NV2胎死腹中，但获得世嘉资金支援第3页 NV3Riva 128，发力DirectX，首次大获成功第4页雷管引爆TNT系列，打垮3DFXNV4TNT震撼发布，雷管引爆性能NV5TNT2，性能翻倍，奠定NVIDIA王朝NV6NV5工艺改进版，TNT2 Pro/M64/Vanta狂扫中低端第5页 硬件T&L，首款GPU诞生，GeForce的时代来临第6页 纹理填充率过亿，GeForce 2 GTS的纪念意义第7页高端低端泾渭分明，GeForce 2 Ti/MX诞生细分产品线，高端GeForce 2 Ti出世一代经典GeForce 2 MX横扫地段第8页DX8时代遭遇强敌，两强争霸格局已成 首款DX8显卡，GeForce 3发布 对抗8500，GeForce 3细分为Ti 500/200第9页为了王位！GeForce 4 Ti打垮8500第10页不可磨灭的经典，GeForce 4MX系列无敌了第11页最具争议的作品GeForce FX系列第12页备受指责的FX5800衍生物FX5600和FX5200第13页亡羊补牢之作NV35，FX5900 重新审视NV30的失败之处 亡羊补牢、为时不晚FX5900扭转败局第14页FX5900、FX5700苦苦支撑，经典产品为数不少第15页GeForce 6系列问世，NVIDIA一雪前耻 NVIDIA陷入苦战，需要强力产品扭转局面卧薪尝胆！GeForce 6系列问世，NVIDIA一雪前耻第16页既叫好又叫坐 6800经典产品介绍 第17页 NV大举反攻，GF6收复失地第18页6600/6200产品及TruboCache技术详细介绍第19页 让对手疲于奔命GeForce 7800发布 6800压倒性优势战胜X800 不给对手喘息机会，GeForce 7提前面世第20页 性能并不是唯一，7900从成本、功耗、发热方面胜出 NV攻其不备，ATI措手不及 性能并不是唯一，G71从成本、功耗、发热方面胜出 完美演绎性价比，7600/7300又是一代经典第21页 DX9末代的较量 R580确实强大，双核7950GX2出世 RV570遭遇强敌，难过7950GT一关第22页 未来游戏发展趋势及GPU通用计算简介 算术操作比例提高 GPU并行处理能力性能空前第23页 DX10提前降临！8800领先ATI长达半年第24页 NVIDIA DX10产品线部署完毕，全文总结与展望 1993年1月，NVIDIA总裁兼首席执行官Jen-Hsun Huang(黄仁勋)与IBM专业图形适配器的技术师Curtis Priem以及Sun Microsystems的资深高级工程师Chris Malachowsky一起成了NVIDIA公司，开始了新的创业。NVIDIA总裁兼首席执行官Jen-Hsun Huang(黄仁勋) 当时，NVIDIA的缔造者黄仁勋先生经过细致、认真的市场调查，还咨询过Bay Area公司的图形芯片业分析师Jon Peddie，最后决定正式进入当时甚至还没有形成市场的独立3D图形芯片行业。 NVIDIA的处女作：NV1声卡显卡二合一 1995年5月， 在SGS-Thomson Microelectronics（ST Micro）的帮助下，发布了第一款3D图形加速芯片NV1，并为著名的Diamond EDGE3D所采用。Diamond EDGE3D NVIDIA选择的3D实现方式是几家电视游戏机公司使用的forward-rendered quads技术与二次方程纹理映射（Quadratic Texture Maps，一种派生自NURBS：nonuniform rational B-splines 的算法）。而且，当时很多的3D加速卡都用到大量的小多边形来生成图形的曲线部分，由于每个多边形都包含了若干的顶点，大量的顶点处理提高了CPU的计算强度。 而NV1采用了一种更聪明的办法，通俗的说就是把正方形自身的边线弯曲化后再组合起来，所以整体减少了多边形的用量，也将低了计算强度。二次曲面技术可以提高很好的成像质量，但是当时这一技术并未被广泛采用。另外一个版本的NV1 NV1还整合了一个具有350MIPS的音频处理核心，具有32路并行音频通道。音频部分支持相位抖动，很适合游戏中的特效表现（怪兽的呼吸声、枪声）。另外，音频部分具有一个DMA引擎，可以通过PCI或者VL-Bus接口直接从主存中读取数据，避免了占有显卡的存储器。在研发期间，多边形还没有成为3D应用程序的标准。不过，当时的3D游戏程序不少都是基于3DFX的GLIDE API开发，S3 Graphics ViRGE, Matrox Mystique, ATI Rage,和Rendition Verite V1000等显卡也都支持多边形技术，而微软在Windows 95系统中引入了以多边形填充为基础的Direct3D API，由于NV1并不支持上述两种API，而且不支持MPEG-1解码功能，所以NV1并未被PC市场所接受。 同时，正像NVIDIA副总裁Chris指出的那样，个人电脑市场的趋势是将显卡、声卡和游戏手柄等功能分开。然而，NV1采用的集成设计，虽然提高了产品成本，但技术上背道而驰缺乏竞争力。不过，即便NV1并不成功，但是由于其提供了诸如二次纹理映射功等功能，NVIDIA逐渐树立起技术派先驱的形象。 虽然在市场上吃了闭门羹，但是在游戏机市场，尤其是当时与任天堂双雄并立的日本家用游戏机巨头世嘉SEGA，在其新一代游戏机土星上使用了orward-rendered quads技术，这些游戏也使得NV1逐渐有了用武之地，而且SEGA也作了不少努力将土星平台的游戏移植到PC平台，如铁甲飞龙和VR战士。因此NVIDIA和SEGA也建立紧密的合作关系。 NV2胎死腹中，但获得世嘉资金支援 就在NVIDIA因为NV1而陷入财政危机的时候，SEGA给NVIDIA送来了700万美元的定金，用于下一代游戏机显示芯片的开发。但是当时SEGA发现QTM有所缺陷，而且日本的游戏开发人员也开始逐渐接受了多边形成像技术，所以SEGA也希望NV2能有所进步，并派图形设计工程师小组到NVIDIA协助开发。 但是NVIDIA则固执的坚持使用QTM技术，这也使SEGA十分失望。为了给新主机一个更好的开发环境，SEGA同时也开始与在PC游戏领域风头正劲的3DFX接触，甚至在1997年2月同SEGA秘密签署了合同，采用Banshee的onBoard版本。当然由于NEC在中间的作用，最终SEGA采用了NEC/Videologic的产品，即PowerVR（Imagination Technologies 的子公司）的图形芯片，NV2也被SEGA所弃用，最终不了了之。 1995年8月，微软发布了Windows95操作系统，凭借崭新的图形交互式界面设计，很快席卷了全球个人电脑市场。在PC领域，微软的成功是空前的，几乎没有遇到任何可以匹敌的对手。微软的Windows95操作系统凭借接近90%（PC OS）的市场占有率，直接代动了相关硬件产品的需求,也使得全球的硬件软件厂商都不得不向其靠拢。由于微软的Windows95采用图形交互式界面（GDI），对于显示芯片有了更高的要求，这也使个人电脑市场的大幕正式揭开了！Windows 95的震撼力远大于如今的Vista 在之前的1995年2月，微软收购英国Rendermorphics公司，利用其所有的RealityLab 2.0技术制定了Direct3D标准，整合在其WINDOWS操作系统中，对PC图形芯片市场产生了巨大影响。 NV3Riva 128，首次大获成功： 此时的NVIDIA总结了前2款芯片的经验教训，在经过细致的市场分析之后，将研发的方向定位于市场前景广阔的PC图形芯片市场，并且决定加入对DirectX的支持。这无疑是个非常明智的选择，在当时由于3DFX的GLIDE的成功，各家显示芯片公司纷纷效仿，也想推出自己的3D API，例如，3dfx有GLIDE、PowerVR的PowerSGL、ATI的3DCIF，无疑使得微软Direct 3D的推广十分缓慢，NVIDIA此时选择旗帜鲜明的站到了Direct 3D的一边，这种做法也受到了微软的赏识，从而有了一个坚强的后盾。 另外，当时在3D FPS游戏市场，独领风骚的是ID SOFRWARE的QUAKE系列，而其程序设计师JOHN CARMARK明确的拒绝了3DFX采用GLIDE的建议，而是基于公开的OPENGL API开发，这无疑也是NVIDIA得以崛起的另一个因素。而且，经过时间的考验，至今这两家公司仍然保持了非常好的关系。后来在Quake3的硬件加速问题上，John Carmack甚至拒绝提供任何形式的MiniGL加速，而要求所有图形卡运行在OpenGL ICD环境下，使得3DFX相当难堪。NV3RIVA 128 接着，为配合研发方向的转变，NVIDIA聘请了David Kirk（NVIDIA首席科学家，现已当选美国国家工程院院士），并将其任命为技术总监。1997年，NV3终于面世，被命名为RIVA 128。它也是第一个提供硬件三角形引擎的128 bit图形芯片，虽然RIVA 128的图像质量比不上3dfx Voodoo，但是凭借100M/秒的像素填充率和对OPENGL的良好支持，RIVA 128在非GLIDE API的游戏中完全超过了Voodoo，迅速赢得了消费者和一些OEM厂商的青睐。RIVA 128显卡 Riva128支持AGP 1x规范，可以配合Intel的LX芯片组主板使用。1997年底，Dell、Gateway等厂商相继使用了RIVA 128显卡。零售市场上，Diamond、STB、ASUS、ELSA和Canopus等也都相继推出了基于此芯片的产品。不到一年，Riva 128的出货量就突破100万颗，NVIDIA终于凭借NV3打了个翻身仗。 总的来看，Riva 128取得成功的因素是多方面的，本身的处理性能固然很重要，但是1998年游戏软件方面的发展变化也很关键： 首先，年初ID开放了QUAKE2引擎的授权，包括VALVE在内的游戏软件开发商在3月份就获得了QUAKE2引擎的源代码，并用于游戏的开发，使得QUAKE2引擎的3D游戏名作诸如异教徒、半条命等大量上市，Riva 128良好的OpenGL性能得到了充分的发挥。 第二，3DFX的GLIDE API失去了过去在游戏开发领域的统治地位，最著名的两个例子就当时称得上是风靡世界的古墓丽影2和极品飞车3，这两个过去本来是GLIDE的御用游戏，都加入了对D3D的支持，Riva 128等非VOODOO显卡也可以通过D3D接口很完美的运行游戏。当时主要3D显卡规格对比 半年后，NVIDIA又发布了Riva 128ZX，并为它提供了完整的OpenGL支持，在Win95/98和WinNT4.0下都有完整的OpenGL ICD驱动程序。同时，Riva 128ZX还解决了Riva 128的一些BUG，显存也增至8MB，效能改善比较明显。 NV4TNT震撼发布，雷管引爆性能 1998年10月，NVIDIA发布了TNT，TNT是TwiN Texel的缩写。核心架构为2条32bit象素流水线的渲染体系，每条象素流水线有1个TMU，在每个时钟周期内并行处理两个纹理。这样工作在90MHz的RivaTNT最大填充率能达到180M Texels/sec。同时Riva TNT还首次拥有24bit Z缓冲（ZBuffer）以及8位的stencil buffer。 TNT的设计目标是要达到Voodoo2两倍的性能，不过由于0.25微米制程在当时没有完善，NVIDIA只好采用了0.35微米制程，使得RivaTNT只能工作在90MHz下。不过即便如此，RivaTNT还是击败了Voodoo2，成为当时速度最快的3D加速卡。超过Voodoo2两倍性能的任务也就交给了后面的TNT2来完成。 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。9月，NVIDIA被个人电脑杂志评为最有影响力的显示芯片生产商，而TNT被Mercury研究公司评为速度最快的显示芯片。同时，NVIDIA还被OpenGL架构委员会吸纳为新成员，成为第一个加入OPGL ARB的专业显示芯片设计公司。 NV5TNT2，性能翻倍，奠定NVIDIA王朝 1999年4月，核心代号为NV5的RivaTNT2发布了，由于采用了0.25 微米制程，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，RivaTNT2的性能有了一个较大的飞跃，性能在当时无人可及。后期RivaTNT2还采用了0.22微米制程，频率进一步提升。 名称RIVA TNTRIVA TNT2 架构NV4NV5制造工艺0.35 Micron0.25 Micron晶体管数目7 Million15 MillionDirectX支持66顶点管线11VS版本-像素管线2 x 12 x 1PS版本-核心频率90 MHz125 MHz填充率180 MTexels/s250 MTexels/s显存位宽128-bits128/64-bits显存类型SDRSDR显存速度110 MHz150 MHz显存带宽1.76 GB/s2.40/1.00 GB/s 从TNT2开始NVIDIA对产品进行了市场化细分，在高中低端，面向多种不同的用户，TNT2芯片衍生出TNT2 Vanta、TNT2 M64、TNT2、TNT2 Pro、TNT2 Ultra等不同的型号产品，搭配不同显存的容量，产品线覆盖了大部分的市场。Inno3D TNT2 Ultra TNT2 Ultra是系列最高端产品，也是NVIDIA第一次使用Ultra后缀命名高端产品，TNT2 Ultra只是从NV6核心中挑选出的品质优秀的芯片，并搭配了速度最快的显存，其核心/显存频率高达150/183MHz，后期更是提高到175/200MHz，性能上超过了3DFX的VOODOO3 3500以及MATROX的G400 Max，而且支持的特效也很全面（比G400少一个EBM环境凹凸贴图），成为当时性能之王。当然TNT2 Ultra的售价也很高，当时丽台、华硕、创新等一线品牌TNT2 Ultra的国内上市售价高达2300元（1999年5月）。 TNT2标准版是高端系列的普及型产品，也是TNT2 Ultra的降频版，核心/显存频率为125/150MHz，但是由于TNT2采用0.25微米工艺，核心普遍可以工作在150MHz左右，所以也造就了良好的超频能力，于是众多游戏发烧友更倾向于购买TNT2标准版版超频至TNT2 Ultra来使用，记得当时甚至还有不少玩家超到了165/200MHz的水平，性能也是也达到了一个新的高度。价格上TNT2标准版也更有优势，32MB显存的TNT2国内上市售价为1500-1750元左右，16MB的TNT2 Pro则在1350-1500左右。 NV6NV5工艺改进版，TNT2 Pro/M64/Vanta诞生后期随着制程的进步，NV6也使用了0.22微米工艺，并被命名为TNT2 PRO，也被用于部分TNT2 Ultra。由于使用0.22微米制程后，TNT2 PRO的成本、功耗有、发热有明显下降，超频能力更强，性价比进一步提高。除了高中端的TNT2标准版外，NVIDIA同时也利用0.22微米工艺的NV6芯片，推出了针对中低端用户的TNT2 Vanta和TNT2 M64。Inno3D TNT2 M64 TNT2 M64是NVIDIA在中端的力作，针对125美元以下的主流市场，对手为S3 Savage 4 Pro。为了降低成本，其显存接口从128bit降到了64bit，显存带宽为1GB/s，其他方面和相差不大，最大也可以支持32MB显存容量，AGP4X规范。性能上M64介于TNT2 VANTA和TNT2 Pro之间，只是在高分辨率及32BIT色深下的性能下降不少。其在国内的上市价格也在1000元以下， TNT2 M64也成为中端市场曝光率最高的显卡，凭借出色雷管驱动程序，M64也战胜了Savage 4 Pro。整个TNT2家族在1999年几乎抢占了80%的独立3D显卡市场。使得NVIDIA不仅在技术上，在市场上也领先于3dfx。TNT Vanta规格和M64相同，频率降至100/125MHz，主要面向OEM市场 TNT Vanta是系列的入门级产品，针对OEM市场，相比TNT2 M64核心/显存频率降到了100/125 MHz，有8/16MB两个版本。价格也更低廉，价格在600元以内。由于性能不俗且价格优势明显，后期采用了0.22微米工艺NV6芯片的产品竞争力更强。NVIDIA第一次进军OEM市场便取得了非常好的成绩，也使在这一领域经营多年的ATI感受到了相当的压力，凭借RAGE系列出色的DVD解压能力，总算保住了一定的市场份额。 1999年8月，伴随着微软DirectX7.0的发布，引入基于图形核心的多边形转换与光源处理（Transform and Lighting），而且10月上市QUAKE3引擎也采用了这种技术。 硬件T&L，首款GPU诞生，GeForce的时代来临传统3D图形管线 在Direct7时代,多边形转换和光照处理是由CPU负责的，大量复杂的数学运算对CPU造成了极大的负担，而GeForce 256可以支持硬件Transform and Lighting，也成为了第一个GPU图形核心。 GeForce 256是被作为一个图形处理单元(GPU)来设计的，GPU是一个单芯片处理器。它有完整的转换、光照、三角形设置和渲染引擎(分别为:Transform、Lighting、Setup、Rendering)等四种3D处理引擎，一些以前必须由CPU来完成的图形运算工作现在可以由GeForce256 GPU芯片独立完成，大多数情况下具有完整的传输和光照相引擎的GPU运算速度比CPU快2-4倍，同时也有效地减轻了CPU的浮点运算负担，减少了对CPU的依赖性。 NV10图形核心，为0.22微米工艺制造，集成了2300万个晶体管，在当时已经超过了PentiumIII的数量，本应采用0.18微米的制造工艺，不过为了尽早抢占市场，仍然采用了0.22微米，如此大量的晶体管数量芯片的发热和功耗也是不小的问题，NVID1A公司只好将其核心频率定为120MHz，不过凭借创纪录的有4条象素管线，峰值像素填充率达到480M/s，远高于TNT2 Ultra。 Geforce 256具有了现代GPU的大部分的初步特征，核心采用了256位渲染引擎，具有4条象素管线，每管线一个纹理映射单元，它也是第一个使用DDR显存的PC显卡。Geforce 256核心频率为120MHz，三角形生成率为1500万个/秒，峰值像素填充率达到480 M/s，并使用了四纹理（Quad Texel）引擎，相同频率下，Geforce 256的纹理处理性能是TNT2的两倍。特效方面，支持立方体环境映(Cube environment mapping）以及顶点混合、纹理压缩和凹凸映射贴图等。视频方面，为了加强为MPEG-2视频回放性能，NV10中加入了硬件动态补偿功能。GeForce 256 DDR GeForce 256 DDR的显存频率为300MHz，带宽由SDRAM的2.66 GHz提升至4.8 GHz，也达到了当时PC图形卡的巅峰，使得GeForce 256像素填充能力进一步爆发，在高分辨率下、32BIT渲染环境中表现趋于完美。由于当时DDR显存售价也是十分的昂贵，所以GeForce 256 DDR的售价也是高达到2500元以上。GeForce 256 SDR GeForce 256 SDR版的售价上有不小的优势，在国内的售价至少比GeForce 256 DDR要便宜500元。其显存频率为200MHz，带宽2.4GB/S，这样对NV10核心的性能有了不小的限制，高分辨率、32为色深下的性能下降很大，几乎和TNT2 Ultra相近，但由于成本下降不少因此销量也不错。 GeForce 2代，您知道GTS的含义吗？ 2000年5月，研发代号为NV15的新一代图形核心问世，由于其纹理填充率达到了创纪录1.6Giga texels/sec，也是第一个纹理填充率过亿的GPU，所以NVIDIA将其命名为GeForce2 GTS以纪念其特殊的历史含义。 GeForce2 GTS 采用了更先进的0.18微米制程，核心频率200MHz，也具有4条象素管线，和GeForce256不同的是，每管线采用了两个纹理映射单元，这一经典的4x2架构一直延续GeForce4才结束。 NV15采用了第二代的T&L引擎(2nd Generation Transform and lighting) ，支持立方体环境映(Cube environment mapping) 、顶点混合(Vertex blending)、 材质保护(Protective textures) 、材质压缩(Texture compression）、逐象素着色控制（Per-Pixel Shading Control）， 核心还具有多结构图形Single Pass处理、 硬体反锯齿(Anti-Aliasing)效果处理 、各异向性过滤(Anisotropic)处理。 GeForce2上也首开了PC图形核心通用计算的先河，凭借其强大的多纹理处理性能，结合纹理环境参数和纹理函数可以实现一些很灵活的应用。它具有Texture Shader以及Register Combiner单元，有一定的数值计算能力。开发人员可以利用Texture Shader的依赖纹理进行数据访问，用Register Combiner进行计算。GeForce2被用于求解数学上的扩散方程，成为GPU通用计算的最早应用。规格一览 值得注意的是，在GeForce2 GTS 上，NVIDIA Shading Rasterizer(NSR)技术被正式引入。NSR让处理器每次可对单一像素进行七项运算，包括：基本贴图、单像素曲面映射(bump mapping)、单像素diffuse lighting、单像素specular lighting、颜色烟雾效果、ambient light、以及Alpha transperency。过去，GPU对Vertex（即三角形的三点）上的像素进行运算，再以平均值来决定整个三角形的光影和bump mapping（凹凸映射）等效果。而NV15可以对三角形上的每个像素(Per-Pixel Shading )进行运算，因此光影效果更加细致和准确。Geforce2架构图 另外，相比GeForce 256，GeForce 2 GTS另一个进步是采用单周期双纹理处理技术，不仅拥有4条像素渲染管线，而且每管线每周期可以处理两个纹理贴图，当时游戏画面的提高基本上都是通过大量的多边形、更复杂的贴图来实现的，QUAKE3引擎以DirectX 7来说都是如此，所以强大的纹理贴图对提高游戏速度很有帮助。三角形生成率为2500万个/秒。 GeForce2 GTS 的另一个革新在于其首次采用了0.18微米工艺制程，由TSMC制造的GeForce2 GTS(0.18微米,564 PBGA 封装)中，晶体管数目已经增加到了2500万，采用0.22微米GeForce256的晶体管数目为2200万到2300万。GeForce2 GTS的耗电量是GeForce256 18瓦特的一半，10瓦特左右，功耗大幅度下降。因此，GeForce2 GTS 也成为了核心频率首次超过200MHz的GPU。GeForce 2GTS 显卡 由于完整支持DirectX 7.0与OpenGL 1.2 ICD，所以不仅在3D游戏的表现超越了所有的同级显卡，在工作站级3D应用设计上也有不俗的表现。GeForce2 GTS在多媒体性能也有一定的提高，可以连接更多的周边设备。 DVD压缩方面使用新一代Enhance Motion Compensation硬件解压缩，使得 DVD的品质与速度都非常不错。视频功能强大 2000年10月，在ATI正式发布Radeon256后，NVIDIA推出了GeForce 2 Ultra，依然牢牢控制着显示性能的制高点。 GeForce 2 Ultra GeForce 2 Ultra相比GeForce 2 GTS有着更高的显存及核心频率。其核心频率为250 MHz，所以GeForce 2 Ultra的峰值像素填充率达到了1GB/s，而其纹理填充率高到2GB/s，后来的GeForce3 TI 500甚至也没能超过这个高度，也遥遥领先于其竞争对手Radeon256。 细分产品线，高端GeForce 2 Ti出世：2001年秋，NVIDIA又推出了GeForce2 Titanium以及低频率版本的GeForce2 Ti VX，也成为了GeForce Titanium系列的开端。GeForce2 Ti其实就是改进了部分线路设计的GeForce2 Pro显示卡，规格与后者完全一样，GeForce2 Ti采用了全新的简化PCB，并减少周边PWM元件的使用。不过，GeForce2 Ti 的核心频率依然保持在250MHz，显卡的性能并不会受到影响，但其成本价格却会降低20美元左右。 Inno3D GeForce 2 TI 细分产品线，低端一代经典GeForce 2 MX出世： 除了在高端领域独领风骚，在低端领域，NVIDIA也是大展拳脚，推出了支持硬件T&L的GeForce 2 MX，它是NV15芯片的简化版，面向中低端市场。Geforce2 MX具有两条像素管线和TNT2一样。虽然管道数减少，但是Geforce2 MX采用了源于NV15的部分特性，支持第二代硬件T&L。由于频率提高，材质填充速度也比Geforce 256的快。这让Geforce2 MX在中低分辨率下的性能并不逊于Geforce 256 SDR。Geforce2 MX可以支持64bit SDR/DDR SDRAM或者128bit SDR SDRAM，但去掉了对128bit DDR SDRAM的支持，对于只有2条像素管线的Geforce2 MX也确是没有必要。Geforce2 MX Geforce2 MX推出后，迅速成为了市场的宠儿，在对于性价比更为关注的国内尤其是如此，很多国内用户都是从Geforce2 MX开始领略了3D游戏的魅力。它在全球范围内显卡市场上的出货量也是屡创新高，一直持续到GeForce4 MX440。NVIDIA继续采取了细分市场的策略，把Geforce2 MX分化成频率、显存规格的不同而分为MX400、MX200、MX100等几种产品，专业应用方面也推出了Quadro2 MXR，Geforce2 MX系列，可以满足不同层次、多种领域的不同用户的需求。 GeForce2 MX 还不只是一个的精简版，芯片还增加了两个重要的特点。一是TwinView 技术，这一技术有点类似于Matrox 的双头技术，可以让一块显卡同时驱动两个独立的显示器。第二，就是它做了一些修改，可以支持 Macintosh平台。因此也被选中作为Apple Power Macintosh G4 的缺省高挡图形方案。 2000年9月，NVIDIA推出了以Geforce2 MX 为基础 的GeForce2 Go 登场。正式进军移动图形领域。GeForce 2MX 32MGeForce 2MX 200 GeForce 2 MX 400是GeForce 2 MX系列的最高端产品，GeForce 2 MX 400核心与GeForce 2 MX完全一样，只是频率由175/166 MHz提升至200/166 MHz。由于有了完整128bit的显存支持，其性能表现相当不俗，全面领先于GeForce 2 MX 。GeForce 2 MX 400 这是采用Low Profile设计Inno3D GeForce 2 MX 400 64m 64 bit显卡，专为小机箱及准系统设计。GeForce 2 MX 400 64M 2000年底，NVIDIA以一亿一千二百万美元的价格正式收购了竞争对手3DFX，成为当时轰动一时的新闻，也标志NVIDIA成为了PC独立显示核心领域的霸主。不过2000年还有一桩收购虽然默默无闻，但是对后来的影响更大并持续到今天，那就是ATI收购ARTX。 DX8时代，考验像素和顶点能力 2001年以后，由于NVIDIA已经完成了对3DFX的收购，显卡市场演变为NVIDIA与ATI两雄争霸的局势。 而在此时，微软正式推出了划时代的DIRECTX8 ，将可编程的着色管线概念正式引入到GPU,新的shaders（光影处理器）数据处理方式也是DirectX 8中最具意义的创新。Shader采用了新的数据处理程序模型，这与旧有的预定义模型是不同的。这种模型中，数据是透过virtual machine以一个类似于带有特殊汇编指令集的pre-arranged（事先安排好）程序进行处理的，程序员可以直接对其进行编程。 凭借可编程几何管线和可编程像素管线，使用者可以自由的控制几何和像素的代码设计。这对于图形开发者是空前的，他们可以通过基本的着色器，利用开发工具，产生全新的，极具创造力的效果。也正是可编程管线的引入，为GPU发展翻开了新的篇章，GPU开始向SIMD处理器方向发展，凭借强大的并行处理性能，使得GPU开始用有了部分流式处理器特征。 首款DX8显卡，GeForce 3发布 2001年初，NVIDIA正式发布Geforce 3 ，代号NV20。从Geforce 3开始，可编程的nFiniteFX SHADER引擎正式被引入，完整实现了对Pixel shaders和Vertex shaders 处理单元的硬件支持，Geforce 3也是2001年上半年唯一完全可以支持DirectX8.0的GPU。 Geforce 3默认核心频率为200MHz，拥有4条管线，每管线2个TMU(纹理贴图单元)，这和Geforce 2是一样的，所不同的是Geforce 3还拥有一个Vertex shaders 单元，以及4个Pixel shaders单元，这也是和Geforce 2质的区别。 Geforce 3 NVIDIA在Geforce3还在采用了第一代的“光速显存架构”（Light Speed Memory Architecture）采用了一系列新技术来充分利用显存提供的带宽。光速显存架构采用的第一个技术是“显存交错控制”技术，由芯片内核集成的专门的显存控制单元来完成。光速显存架构另一个技术是“无损Z压缩算法”，在不降低画质的前提下大大降低了Z-缓存数据对显存带宽的占用。除此之外，Geforce3中还加入了一个被称之为Z轴吸收选择（Z-Occlusion Culling）的技术来达到隐面消除技术（HSR）的效果以尽量减少不必要的资源消耗。 不过Geforce 3上市后在当时大部分DX7以及QUAKE3游戏的主流分辨率中，GeForce 3并没有能完全超过GeForce 2 ULTRA，确实出乎所有人意料。但由于首次使用交错内存结构，超高的内存效率使得GeForce 3在高分辨率下还是有很强的优势。此后随时间的推着移，大量DIRECTX8的游戏上市，人们才意识到在画面Geforce 3特效方面带来的革新与震撼。 对抗8500，GeForce 3细分为Ti 500/200 GeForce 3上市后，伴随着新一代DirectX8的游戏引起了不小的轰动，市场反响也很不错，但是300多美元的售价阻碍了GeForce 3的普及。2001年秋，NVIDIA又对市场进行了细分，由GeForce 3派生出面向中端的GeForce 3 Ti 200和具有最顶级性能、直接对抗Radeon 8500的GeForce 3 Ti 500。GeForce3 Ti200 GeForce3 Ti200相对于标准版的GeForce 3，核心/显存频率从200/230 MHz降至175/200 MHz，这样在性能上与GeForce 3标准版拉开了一定的距离，而且较低的运行频率提高了使得对良品率的要求不再苛刻，同时供电电路的精简也使板卡厂商降低生产成本。过低的默认频率也给了GeForce3 Ti200相当大的超频潜力，从而成为当时2000元左右最具性价比的高端产品。由于硬件上可以完整支持DirectX8，在这个价位上优势明显，所以迫使对手ATI把仅支持DirectX7的Radeon 7500从上市初的1999元降到了1500以内。根据当年测试表明，Inno3D GeForce3 Ti200显卡凭借出色的品质很容易通过超频达到GeForce 3标准版的200/230 MHz频率下，受到游戏玩家的追捧。GeForce3 TI500 GeForce3 TI500拥有系列中最高的频率，达到240/250 MHz。GeForce3 Ti500使用8层PCB以及更奢华的作工用料来确保高频率下的稳定运行，价格因此也居高不下，当时售价为3000人民币左右。 面对晶体管数量更多、频率高于自己Radeon 8500，GeForce3 TI500得益于优秀的驱动支持，在于Radeon 8500对抗中丝毫不落下风，但功耗方面却更具优势，成为当时高端游戏显卡的首选。 由于竞争对手ATI在2001年秋发布了的Radeon 8500，也是在高端市场上第一次略微领先了NVIDIA。虽然凭借出色的驱动支持，TI500在游戏中仍然有一定的优势，但是即使这样，Radeon 8500和TI500的势均力敌的态势，还是给了NVIDIA一定的压力。 为了王位！GeForce4 Ti发布NV25 于是，2002年2月，NVIDIA发布了研发代号为NV25的GeForce4 Ti系列显卡，也是DirectX 8时代下最强劲的GPU图形处理器。GeForce4 Ti芯片内部包含的晶体管数量高达6千3百万，为改良的TSMC 0.15微米工艺生产，采用了新的PBGA封装，运行频率达到了300MHz。核心集成的6300万个晶体管相当于Athlon CPU的2倍，发热也不小，所以GeForce4 Ti系列显卡上都配备了散热风扇。NV25核心内部 NV25拥有4条素管线，每管线2个TMU(纹理贴图单元)，这和前两代产品是一样的，所不同的是Geforce 4还拥有2个Vertex shaders单元，以及4个Pixel shader单元。 GeForce4 Ti采用了第二代nfiniteFX 引擎，它是从GeForce3时代开创的nFiniteFX引擎改进而来的，顶点SHADER单元增加到2个，像素着色单元的效率显著的提升。GeForce4 Ti也同时引入了第二代LightSpeed Memory Architecture II(LMA II)光速显存构架技术，在全屏反锯齿方面，GeForce4 Ti采用了新的Accuview AA技术。从总体上看，GeForce4 Ti也是从GeForce3的加强优化版本，核心增加了一个顶点单元，同时频率也比GeForce3有了很大的提升。 NVIDIA采用和以往相同的方法，通过运行频率的高低将高端的GeForce 4 Ti系列细分为4600、4400、4200三个系列，其中的GeForce 4 Ti 4200性价比最高，性价比最高，深深受消费者喜爱。其原本用于OEM市场，也是寿命最长的一款GeForce 4 Ti产品。 后来随着AGP8X规范的普及，NVIDIA推出了NV25的AGP8X版本NV28，核心频率和显存频率略有提升。NV28也有三个型号的产品：GeForce4 Ti4200-8X和GF4 TI4800SE和GF4 TI4800。GeForce4 Ti4200-8X和GF4 TI4800SE和GF4 TI4800可以看成是GeForce4 Ti4200、GeForce4 Ti4400、GeForce4 Ti4600的AGP8X版本。GeForce 4 Ti 4200 在2002年2月5日NV25和NV17发布后，分别对应高中低端市场的GeForce4 Ti4600、GeForce4 Ti4400与GeForce4 MX460、GeForce4 MX440、GeForce4 MX420都相继上市，只有GeForce4 Ti4200则一直没有露面。主要原因是价格定位在179美元左右的Ti4200和GeForce4 MX460、GeForce3 Ti200完全重叠，而且nVIDIA也正需要一段时间来消化自己的GeForce3 Ti200库存，GeForce4 Ti4200的推迟推出也就不足为怪了。也成为了有史以来性价比最高的显卡。 GeForce4 Ti4200又分为64MB和128MB两个版本。64M版本GeForce4 Ti4200会搭配64MB的3.5ns DDR SDRAM显存(频率500MHz)，128MB版本则搭配128MB钓4ns的DDR SDRAM显存(频率