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成就3D图形霸业!NVIDIA历代显卡回顾

 NV大举反攻,GF6收复失地

    2004年4月份发布基于NV40的GeForce 6800ULTRA后,凭借16条超标量浮点像素渲染管线,NVIDIA成功夺回了失去已久显卡性能的王冠。而且由于NV40支持ShaderModel3.0以及FP HDR等业界领先的新技术,此前GeForce FX时期人们对NVIDIA技术实力的怀疑也被一扫而空。NV40作为NVIDIA技术实力的象征,在500美元左右的高端市场大举收复失地,获得了很多高端3D发烧玩家的青睐。
 
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    相比在高端市场的大获成功,但是在市场规模最大、整体利润更高的主流市场中,NVIDIA却面临着进入新世纪以来的最困难的一段时期。在250美元以内的中端市场,GeForce FX系列仍是市场上的主力。但是2004年开始,DirectX 9游戏的普及速度突然被加快,大量的DirectX 9游戏纷纷上市,使得GeForce FX的架构缺陷暴露的更彻底,因此GeForce FX系列显卡也在竞争中全面落败,NVIDIA的市场占有率也是逐步走低。因此,将新一代GeForce 6系列引入中端,也就成了NVIDIA的当务之急。不过中端产品除了性能外,对成本的要求较高,所以NVIDIA也决定等待0.11微米制造工艺的成熟,但这多少也延误了一些时间。

    终于,2004年8月13日,在QuakeCon2004上,NVIDIA正式了GeForce 6家族中的主流产品,GeForce 6600系列显卡。
 
    GeForce 6600的核心研发带号为NV43,其架构体系全面继承于NV40,NV43具有NV40的全部3D特性,同时视频功能也被加强。由于当时Intel 915/925系列芯片组已经大规模登陆市场,PCI Express接口已渐成主流,所以NV43也是NVIDIA首款采用原生PCI Express解决方案的核心。
 
    由于当时在200美元以下的中端PCI Express图形市场中,一直没有出色的显卡产品,几乎是个空白。而这部分市场伴随着Intel 915/925主板的普及规模越来越大,NV43的推出恰好符合了这部分用户的对高性能产品的渴望。而对手ATI虽然早就将高端产品全部转向PCI Express接口,但是产品价格都在300美元以上,而中端的RV410迟迟不见踪影,直到9月底才正式发布,性能处于下风且供货也不稳定,让GeForce 6600轻松占领了大部分市场,NVIDIA敏锐的市场洞察力体现的很充分。
 
    NV43为TSMC 0.11微米工艺制造,集成了1.43亿个晶体管。由于制程的改进并且引入了low-k 技术,NV43的频率可以轻松达到500MHz,同时成本以及功耗都控制在可以接受的范围内。
 
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low-k 工艺
 
   在核心架构方面,NV40不惜代价引入SM3.0电路对于核心成本的副作用也很明显,所以NV43上不等不进行了大幅度的精简,基本上缩减了一半处理单元。即便如此,NV43的晶体管数量还是达到了1.43亿,而对手RV410(X700)在顶点着色管线、ROP单元都2倍于NV43的情况下,晶体管数量仅为1.2亿个。
 
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 NV43架构图

    NV40中,16条像素着色管线以四个组成一组,每组称为一个“Quad",所以NV40中共有4组Quad单元。而在NV43上有两组Quad单元,所以共有8条像素着色管线(每管线一个TMU单元),和对手X700相同。NV43的顶点单元为3组。为了进一步控制成本,NVIDIA果断的缩减了ROP单元的数量,只保留了4个ROP单元(这也是NV43被认为使4X2架构的原因),仅为对手X700的一半,但是本身6600GT只支持128-bit显存位宽,且频率只有1GHz,如果采用8个ROP单元,受到显存带宽的制约很明显。即便只有四个ROP单元,充分发挥后,在象素填充能力上和X700差距并不大。事实也是6600凭借性能优异的Pixel Shader处理单元事实也是6600凭借性能优异的Pixel Shader处理单元(NV43的超标量PS管线为单周期4条指令并发,理论上是RV410的两倍),在与X700的竞争中以完胜而告终。
 
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SLI技术
    
   NV43核心的另一个特点就是率先实现了对SLI技术的支持。2004年下半年,PCI Express技术的逐渐普及,这是SLI技术得以重现的一个必备条件。SLI技术最早源自3dfx,全称是Scan Line Interleave ,基于PCI接口,随着AGP接口的普及逐渐被谈玩。而NVIDIA SLI(Scalable Link Interface)在很多方面都有较大的进步。首先,PCI Express可以提供60倍于PCI总线的总带宽。其次,3dfx SLI为隔行扫描,属于模拟应用,可能因为数模转换差异造成图像质量欠佳。NVIDIA SLI技术则是基于PCI Express技术,采用一种完全数字化的帧组合方法,对图像质量无任何影响,可提高几何性能,支持多种实现灵活伸缩性的算法,能够根据应用需要选用最有效的方法来实现灵活伸缩性。 
 
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