成就3D图形霸业！NVIDIA历代显卡回顾
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● NVIDIA陷入苦战，需要强力产品扭转局面
2003年第四季度，NVIDIA在图形核心市场的占有率首次被ATI以微弱优势所超过，这也说明GeForce FX系列显卡在与Radeon 9系列的较量中处于下风。不过在整个2003年，由于基于DirectX 9开发的游戏屈指可数，所以中高端市场上GeForce FX显卡的表现并不差，高端方面，除了GeForceFX5800输给了Radeon 9700以外，GeForce FX5900又很快收复了失地，并与Radeon 9800旗鼓相当。在整体利润最大的中端尤其是150美元左右的市场，NVIDIA囤积重兵，先后使用了GeForce4 Ti、GeForce FX5600、GeForce FX5700三款产品，而Radeon 9500、9600在当时没有DirectX 9游戏支持的情况下，并没有占得太大的便宜。
Q1''04又夺回了第二的位置
然而在低端100美元以下市场上，NVIDIA就很不好过了。主要是GeForce4 MX440、GeForce3 Ti200、GeForce FX5200完败给对手的Radeon 9000/9200。和MX440相比，Radeon 9000在成本相当的情况下有规格优势，而与GeForce FX5200相比，Radeon 9000除了成本、功耗的优势外，凭借优秀的着色器效率，在性能上也略微领先，低端市场对占有率影响更大，这就是ATI占有率得以反超的原因。
DX9游戏出现之后，FX系列的日子越来越不好过了 时间进入2004年后，DirectX 9的普及速度被加快，这显然是NVIDIA史料未及的，2004年3月，一大批基于DirectX 9的重量级游戏如FARCRY、PAINKILLER、INVISABLE WAR等纷纷上市，使得GeForce FX系列浮点处理能力不足的缺陷终于完全暴露了出来，这也直接影响到该系列显卡的销售，NVIDIA也进入了颇为艰难的一段时期，2004年第二季度利润额下滑了将近80％（收入额为510万美元，而一年前为2420万美元），当然这不光是与ATI竞争的结果，INTEL的整合芯片组的大规模普及也影响到独立图形核心领域。
● GeForce 6系列问世，NVIDIA一雪前耻！
不过在高端方面，新一代的NV40已是即将发布，NVIDIA绝地反击的大幕也将被拉开。
不过在高端方面，新一代的NV40已是即将发布，NVIDIA绝地反击的大幕也将被拉开。
2004年4月13日，历时18个月，前后投入了10亿美元研发费用后，NVIDIA发布了新一代NV40图形核心，并正式名称命名为GeForce 6800Ultra，NV40使用了空前的2.22亿个晶体管，具有创纪录的16条完整像素管线，其非常好的性能也使NVIDIA也重新成为图形显示技术的领先者。
从今天眼光来看，NV40绝对是一款不记代价的复仇之作。其最大的特点可以用“加倍”来形容，整体上讲，NV40的晶体管为2.22个，是对手上一代R300的2倍。内部架构方面，像素着色器单元、ROP单元、TMU单元，也是对手的两倍。而且NV40还率先提供了对DriectX 9.0C中SM3.0技术的完整支持。总之，就像当年R300对NV25一样，NVIDIA在NV40上悉数奉还。
NV40核心功能模块图NV40采用了0.13微米工艺制造，由于引入了SM3.0电路，其内部集成了2.22个亿晶体管，由于这已经是当时0.13微米工艺的极限，NVIDIA通过IBM合作，引入冗余电路技术，提高了NV40良品率。
NV40的核心架构 架构方面，NV40采用了第三代的CineFX 3.0引擎。CineFX 3.0完全符合DriectX 9.0C的Vertex Shader3.0和Piexl Shader3.0规范。同时，CineFX 3.0也完全支持OpenGL 1.5。开发环境方面，CineFX 3.0可以支持微软的HLSL（High-Level Shader Language）和NVIDIA自己的CG高级开发语言。
CineFX 3.0引擎在着色器单元部分的提高更大。首先在Vertex Shader方面，NV40完整支持Vertex Shader3.0，为了更好的利用动态条件分支的特性，顶点单元采用了MIMD的设计，每个单元由一个4D向量处理器和一个1D标量处理器及以及顶点纹理取样（Vertex Texture Fetch）单元构成，可进行指令的并行处理。
CineFX 3.0引擎在着色器单元部分的提高更大。首先在Vertex Shader方面，NV40完整支持Vertex Shader3.0，为了更好的利用动态条件分支的特性，顶点单元采用了MIMD的设计，每个单元由一个4D向量处理器和一个1D标量处理器及以及顶点纹理取样（Vertex Texture Fetch）单元构成，可进行指令的并行处理。
Vertex Shader结构NV40可以支持的Vertex Shader指令长度不再受到限制，开发人员可以根据自己的需要任意长度的顶点着色代码。顶点单元具有完整的程序流程控制的能力，程序员通过“if、else、then"等指令能够在各个分支中跳转，还可以方便的调用子程序，从而使着色程序执行效率显著提高，尤其对于取消指令长度后的着色程序更为有效。
Vertex Shader规格NV40的Vertex Shader还有一个特点就是可以支持顶点纹理拾取。它允许Vertex Shader像Pixel Shader一样从纹理中读取数据。在渲染过程中，程序把包含了有效顶点位置的网格（mesh）传入到vertex shader中，顶点纹理拾取就能将纹理转换为几何体。
另外，NV40还支持Vertex Texturing，可以在单个pass里完成4个纹理的查找操作。使用Vertex Texture后，在游戏中可以获得更真实的水面模拟效果等更高级的特效。过去，开发人员一般使用凹凸贴图模拟水面，但是与采用Vertex Texture和几何位移算法实现的效果比相差甚远。
超标量的Pixel Shader管线在Pixel Shader方面，NV40采用了超标量的设计，增加了一个完整运算功能的FP32 Shader Unit2，所以NV40的两个Shader Unit都具备完整的mini ALU以及浮点运算能力，而Shader Unit1还可以进行纹理定址至以及执行用于计算法线的nrm指令。NV40共有32个FP32 Shader Unit，峰值浮点计算性能可以达到76.8 GFlops。
Pixel Shader架构NV3X的Pixel Shader由于不具备co-issue能力，指令并行处理能力较低。有鉴于此，NV40中也提供了对co-issue的支持，并被命名为Dual-Issue,执行方式上也更灵活，不仅支持常见的3D+1D，还可进行了2D+2D的操作，使NV40的峰值Pixel Shader指令吞吐量达到了空前的25600 MIPS。另外，nVidia重新设计NV40的寄存器部分，还增加了寄存器的数量，VS3拥有32个，256个常数寄存器，Pixel Shader拥有10个interpolated寄存器、32个临时寄存器、224个常数寄存器,保证Shader具有充足的Register资源可以利用。
Dual-Issue另外，NV40的Pixel Shader也具有动态程序流程控制，完全支持子程序、循环和分支的程序流程，提供了循环计数寄存器和条件码的支持，还提供了一个新的back/face寄存器，不仅提高了编程的灵活性，还可以减少无效渲染。
Pixel Shader规格NV40的ROP单元也采用了全新的设计，支持16位浮点像素混合（FP BLENDING）功能，可实现优异FP精度的HDR效果(nVidia将其命名为HPDR，采用OpenEXR做为运算的缓存格式)。ROP单元还支持多渲染目标(Multiple Render Targets）技术，使光照可以在所有几何图形被渲染以后最后进行应用，不再需要进行多步的渲染。因而这种技术也可以被称为延期着色(Deferred Shading)。
ROP 结构NV40还引入了全新的 IntelliSample 3.0 抗锯齿技术。 其核心是一套旋转网格线（ Rotated-grid ）的抗锯齿采样算法，旋转栅格方式允许子像素更好地覆盖在水平方向和垂直方向上，能为多边形边缘提供更高的色彩精确性。
NV40也采用了第二代UltraShadow技术，UltraShadow II技术具有32 Z/stencil渲染能力，即在渲染stencil shadow volume等效于32管线。NVIDIA宣称UltraShadowII速比Ultra Shadow第一代高出四倍，可以提高显卡在Doom3中的性能表现。UltraShadowⅡ技术同样能和的IntelliSample 3.0 配合，确保阴影边缘能获得正确抗锯齿效果。
无效渲染大大减少另外，NV40在视频方面也是进步不小，提供了强大的视频编码、解码支持，能够实现MPEG-2(标准分辨率以及高清晰分辨率)、MPEG-4(DiVX)、WMV9(标准分辨率和高清晰分辨率)的硬件编码和硬件解码。内建的VP单元（Video Processor）还提供了自适应消除场交错现象、高品质的缩放、伽马纠正、噪点降低、WMV9/H.264的运动补偿和色块消除的硬件支持。
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