在GeForce系列之前，NV1是NVIDIA創(chuàng)立后的初代產(chǎn)品，它基于二次曲面貼圖的方式實現(xiàn)3D效果，主要應(yīng)用在世嘉游戲機上而不是電腦平臺，后來微軟Direct 3D這種多邊形成像標(biāo)準成為主流，NVIDIA為此投入大量研發(fā)成本，憑借著RIVA系列大展拳腳，尤其是1998年發(fā)布的RIVA TNT，這時候NVIDIA就開始初步奠定圖形處理器市場地位。 緊接著NVIDIA順勢在1999年正式創(chuàng)立了GeForce產(chǎn)品線，從此綠色軍團長征之路正式開啟，1999年至今已經(jīng)有24年的老歷史了，本文我們就來聊聊每一代GeForce顯卡那些令人驚嘆的發(fā)展歷程。 NVIDIA于1999年8月正式發(fā)布第一個GeForce產(chǎn)品——GeForce 256，GPU這個詞匯也是由它的誕生伴隨而來，它采用了0.22微米制程打造，擁有四條渲染流水線，達到2300萬個晶體管，分為SDRAM和DDR SDRAM兩種版本，DDR帶寬性能基本是SDRAM的兩倍，在高分辨率中優(yōu)勢明顯。 而真正讓GeForce 256大方光彩的是它支持硬件T&L引擎，T&L功能實現(xiàn)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和光源處理，此前和CPU運算有著巨大的關(guān)聯(lián)，而T&L引擎加入GPU后，相當(dāng)于釋放了CPU大量的運算壓力，T&L引擎對于游戲應(yīng)用特別友好，加上NVIDIA在GeForce系列以前就很注重驅(qū)動程序研發(fā)，以至于GeForce 256的生命周期甚至延續(xù)到了GeForce 4時代。 GeForce第二代產(chǎn)品是分為面向主流GeForce 2 MX系列、中高端的GeForce 2（GTS、PRO、Ti、Ultra）系列以及全球首款獨立移動圖形處理器GeForce 2 GO系列，此時GeForce系列已經(jīng)有基本完整的產(chǎn)品線雛形了，能滿足不同消費群體。 GeForce 2 GTS是GeForce第二代的首款產(chǎn)品，和前代GeForce 256相比，額外增加了第二組TMU，核心頻率也大幅度增加至200Mhz，加上第二代硬件T&L引擎支持，游戲性能比前輩更出色，GeForce 2 PRO、Ti和Ultra版本主要是在核心和顯存頻率方面做加法。而GeForce 2 MX在原有架構(gòu)上重新規(guī)劃渲染流水線和頻率，成為當(dāng)時NVIDIA最主流的產(chǎn)品。 GeForce 3是第三代GeForce產(chǎn)品了，雖然還是采用4*2條渲染流水線，但是其晶體管數(shù)是前代的兩倍以上，而GeForce 3最大的優(yōu)勢是率先支持DirectX 8和可編程T&L引擎，DirectX 8擁有全新的頂點著色單元、像素著色單元、全景反鋸齒效果等特性，可編程T&L本身也有利于游戲開發(fā)。 本代產(chǎn)品主要分為GeForce 3、GeForce3 Ti 200和GeForce3 Ti 500，GeForce3 Ti 200相對GeForce 3核心、顯存頻率以及PCB供電有所調(diào)整，但制程工藝有所提升，是作為主流版本進入市場的，而GeForce3 Ti 500規(guī)格則是結(jié)合兩者優(yōu)勢進行規(guī)格定位，面向是高端市場，這時候甚至出現(xiàn)了8層PCB的高階用料產(chǎn)品。 第四代GeForce實際上是在第三代基礎(chǔ)架構(gòu)上進行改良，增加額外的頂點著色引擎，支持Accuview高效反鋸齒技術(shù)，更高的核心和顯存頻率，顯示存儲器控制器有算法改進，GeForce 4桌面端主要分為GeForce4 Ti系列和GeForce4 MX系列。 GeForce4 MX系列主攻的是OEM市場，憑借著性價比和兼容性占據(jù)一席之位，而GeForce4 Ti主要成員有GeForce 4 Ti 4200、GeForce 4 Ti 4400和GeForce 4 Ti 4600，因為它們都是采用同一個完整的NV25結(jié)構(gòu)，區(qū)別之處只有供電用料、頻率等方面，大量廠商推出的GeForce 4 Ti 4200出廠超頻版，性能已經(jīng)等同于跨等級的GeForce 4 Ti 4600，截至今天為止，GeForce 4 Ti 4200依然是歷史進程中性價比最高的顯卡。 第五代GeForce主要分為FX和PCX系列，F(xiàn)X的命名只在這一代出現(xiàn)過，這階段的亮點是超前技術(shù)大匯集，全系列完全支持DirectX 9.0標(biāo)準，Direct 9.0的游戲畫面是劇變程度尤其是紋理效果，F(xiàn)X 5800和FX 5800 Ultra還采用了三星剛量產(chǎn)的GDDR2顯存，頻率要比DDR高一倍之多，提供更高的帶寬，不過代價是發(fā)熱量不低。與此同時還出現(xiàn)了率先支持PCI-E的多款型號，也就是PCX系列。 除了新技術(shù)的探路之舉，為了應(yīng)對市場的響應(yīng)，NVIDIA也選擇更成熟的DDR顯存技術(shù)，發(fā)布FX 5900、FX 5600、FX 5200等型號，其中值得一提的是，F(xiàn)X 5200在當(dāng)時是同級別里面是唯一支持DirectX 9.0型號，致使它的銷量一路攀升，在相當(dāng)長的一段時間里，和上一代GeForce 4 MX系列大規(guī)模占據(jù)主流消費市場。 這一代率先亮相最高端的GeForce 6800 Ultra，帶來了16條渲染流水線和6組頂點著色的質(zhì)變規(guī)格，同時還采用了當(dāng)時最新的GDDR3顯存，頻率突破輕松1GHz，性能相比上代FX旗艦顯卡增長兩倍以上，這是GeForce系列性能躍進最為夸張的一代產(chǎn)品之一。 除了性能以外，GeForce 6還增加支持Shader Model 3.0著色、IntelliSample 3.0抗鋸齒、PureVideo視頻處理等技術(shù)，而隨著PCI-E平臺逐漸占據(jù)半壁江山，NVIDIA重新優(yōu)化并推出3dfx（2000年已被NVIDIA收購）曾經(jīng)引以為傲的SLI技術(shù)，SLI技術(shù)能將兩張同形號的GeForce 6顯卡串聯(lián)在一起，協(xié)調(diào)分配工作實現(xiàn)1+1的性能， 最值得一提的是，得益于NVIDIA強大驅(qū)動優(yōu)化以至于全系GeForce 6獨顯都可用，可玩性非常高。 GeForce發(fā)展到第七代產(chǎn)品，全系列已經(jīng)是原生支持PCI-E，AGP從此完全淘汰。此時制程工藝來到微米和納米交接時間段，NVIDIA并沒有全系一概使用納米級制程工藝，首當(dāng)其沖的GeForce 7800（G70）系列則是使用更為成熟0.11微米，到了中后期階段的型號才使用80、90納米，非常理性穩(wěn)妥的策略。 NVIDIA SLI技術(shù)在上一代GeForce 6系列中大獲成功，因此NVIDIA把新想法放在了GeForce 7旗艦產(chǎn)品上，誕生出GeForce 7900 GX2怪獸級產(chǎn)品，它支持Quad SLI技術(shù)也就是兩顆核心放在一張顯卡上，理論計算性能爆炸性增長，后期還推出了GeForce 7950 GX2，是前者改進版本，同為兩顆G71核心，但是功耗和發(fā)熱大幅減少。 第八代GeForce產(chǎn)品采用全新的架構(gòu)設(shè)計，即流處理器接管渲染流水線和像素著色器，結(jié)合全新DirectX 10合并渲染流程的方式，使統(tǒng)一的流處理器能處理多方面的數(shù)據(jù)，運算效率會顯著提升，而且DirectX 10本身也帶來新的HDR、幾何著色引擎技術(shù)、Shader Model 4.0支持。 GeForce 8500、GeForce 8600和GeForce 8800系列分別代表著GeForce 8家族主流、中端和高端旗艦三種定位，其中GeForce 8800核心代號為G80的型號，還劃分成為GTX、GTS和Ultra三個版本來投放市場，G80核心擁有的晶體管數(shù)量是上一代G70兩倍之多，加上采用革命性的架構(gòu)和DirectX 10技術(shù)，代表著當(dāng)時的絕對性能級，而且最強版本GeForce 8800 Ultra還支持最多三路SLI！ GeForce 9系列大部分型號都是在GeForce 8基礎(chǔ)上進行改進，GeForce 9系進化到55納米和65納米兩種主要制程工藝，比較有權(quán)重和話題性的是GeForce 9600 GT和GeForce 9600 GSO，更具性價比取代的是GeForce 8800 GT和GeForce 8800 GS，GT和GSO其實兩者規(guī)格很相似，后期都是采用G94核心，只不過流處理器數(shù)量不一樣，而9600 GT系列還推出了節(jié)能版，也就是不需要外接電源供電。 除了GeForce 9800 GTX，GeForce 9800系列更多只是調(diào)整制程工藝，也就是提升一定頻率來提升性能，而GeForce 9800 GTX也是家族中生命周期最長的成員，經(jīng)歷過后期制程工藝升級變成GTX+，到了GeForce 200還在進一步衍生。還有一件捍衛(wèi)家族榮譽的事情——上一代GeForce 8系列并沒有雙芯單卡，GeForce 9800 GX2的誕生，又打破了最強計算性能的記錄。 第十代GeForce系列產(chǎn)品迎來了全新的命名方式，不同階級的GPU使用GTX、GTS、GT以及G為前綴命名，2XX則為后綴命名，GeForce GTX 200家族中代號GT200核心型號，采用了全新的第二代流處理器統(tǒng)一架構(gòu)，應(yīng)用范圍不再局限于傳統(tǒng)圖形處理而是兼顧并行計算，由此CUDA的概念就引入了，事實證明NVIDIA的做法是非常有遠見的，CUDA加速本身是閉源的，但它發(fā)展到今天做到了廣泛被應(yīng)用到各個領(lǐng)域。 GeForce GTX 200系列是以GeForce GTX 260這個型號進行劃分明確的階級，在它以下的型號，在前期階段其實不少是GeForce 9改良過后的新產(chǎn)物，比如通過提高頻率、顯存容量的方式進行，而后期采用了更好的制程工藝進一步改善。而包括GeForce GTX 260以上的型號，都是全新的GT200核心，比較特別的型號是GeForce GTX 260和GeForce GTX 295，它們倆都經(jīng)歷過第二次改版，尤其是GeForce GTX 295第二版，雙芯單卡首次從雙PCB變成單PCB，散熱效率大幅度提升。 時間節(jié)點來到了DirectX 11時代，NVIDIA針對DirectX 11花了大量研發(fā)時間成本，終于在2010年3月后手推出新一代旗艦GeForce GTX 470/GTX 480，使之完整支持DirectX 11，特別是GTX 480擁有高達30億個晶體管和480個CUDA核心，采用最先進的GDDR5顯存，并支持C++編程和ECC糾錯技術(shù)。 值得一提的是，DirectX 11有著Tessellation、DirectCompute 11、Shader Model 5.0等技術(shù)支持，運行效率和質(zhì)量相比DirectX 10大大提升，加上GF100核心本來就是針對性優(yōu)化，GeForce GTX 470/GTX 480一出市場自然就呈現(xiàn)壓倒性的優(yōu)勢，當(dāng)然堆規(guī)格的代價就是更高的功耗和發(fā)熱。 GeForce 500系列繼續(xù)沿用上一代TSMC 40nm制程工藝，而對于旗艦GTX 580來說，這一代才是真正的Fermi大核心，流處理器數(shù)量擁有完整512個，并且得益于工藝成熟，核心和顯存頻率還有進一步提升，功耗和溫度也得到一個均衡性調(diào)節(jié)，而GTX 590則是新一代的單PCB雙芯顯卡，實際上可以看作是青春版GTX 580組建雙路SLI，因為都是GF110核心代號，只不過相應(yīng)調(diào)節(jié)了一些頻率。 從這一代開始，GeForce GTX系列也開始占據(jù)主導(dǎo)地位，遍布主流到旗艦型號，同時一個中高端型號必須提一提——那就是GeForce GTX 560 Ti，它合理的CUDA核心分配和超高的核心頻率潛力，在當(dāng)時的中高端同級產(chǎn)品中優(yōu)勢很大，它的Ti后綴意味著致敬了GeForce4 Ti系列的輝煌歷史，后來因為有了不錯的市場相應(yīng)，甚至推出了更高流處理器規(guī)格的版本。 GeForce 600這一代采用了全新28nm制程工藝和Kepler架構(gòu)，伴隨而來的是Apdative VSync(自適應(yīng)垂直同步)技術(shù)、單卡多屏顯示技術(shù)、基于硬件TXAA抗鋸齒、專門處理轉(zhuǎn)碼的NVENC單元、支持PCI-E 3.0等新特性，而對于GeForce 600工作模式最重要的變化是——引入GPU Boost動態(tài)超頻技術(shù)，它會根據(jù)設(shè)定的TDP和運行功耗進行動態(tài)頻率調(diào)整。 GPU Boost動態(tài)超頻技術(shù)支持包括GeForce GTX 660之后中高端型號，GeForce GTX 660和GTX 660 Ti是當(dāng)時最受歡迎的游戲顯卡，尤其是GTX 660 Ti因為采用和GeForce GTX 670相同代號的GK104核心，在主流分辨率游戲中表現(xiàn)絕佳。而定位雙芯單卡旗艦的GeForce 690是一款被玩家戲稱為“戰(zhàn)術(shù)核”顯卡，因為它采用了兩顆基本完整的GK104核心（單顆GPU在Boost、顯存、流處理器頻率無限接近GTX 680，其他規(guī)格完全一致），屬于真正的雙芯卡王，此稱號并非浪得虛名。 第十五代GeForce圖形處理器率先帶來的是TITAN系列，屬于首款無數(shù)字編號特別紀念意義，代表著最強性能單卡地位，初代GeForce TITAN采用了全新GK110核心，擁有71億個晶體管和2688個CUDA核心，加上著重優(yōu)化了SMX單元，它的單/雙精度的浮點性能達到了歷史巔峰高度，還讓玩家整出“四路泰坦”的品牌效應(yīng)，GeForce GTX TITAN Z則是第二個被稱為“戰(zhàn)術(shù)核”的顯卡，因為它也是雙芯設(shè)計。 而真正屬于游戲玩家的GeForce 700系列，則劃分成GK104和GK110兩種核心產(chǎn)品，GTX 760和770屬于GK104核心，也就是上代Kepler架構(gòu)的改進版，而應(yīng)用到GK110核心的是旗艦級GTX 780和GTX 780 Ti，對比通用計算王者的TITAN系列，作為GeForce 700系列最明顯的變化是大幅調(diào)整了雙精度浮點運算性能，當(dāng)然次旗艦GTX 780它調(diào)整的規(guī)格要更多一些，比采用非完整的GK110核心、更少的CUDA流處理器等。而GeForce 700家族還有兩個特殊型號——GeForce GTX 750與GTX 750 Ti，它們采用第一代Maxwell架構(gòu)，歸宿于GeForce 700系列以便彌補主流級空缺。 GeForce 900系列依然采用600系列時代的28nm工藝，這種情況下想提升性能同時控制功耗并不易，第一代Maxwell架構(gòu)主要是通過改進SMX單元提升效能，定位較低的GM107核心輕松達到效果，而采用第二代Maxwell架構(gòu)的GeForce 900系列，方式更為全面，通過控制核心面積增加SM和多邊形單元、提高CUDA核心效率等途徑進行。 GeForce 900系列還全面支持DirectX 12（支持多核心、多線程優(yōu)化）、NVIDIA G-Sync、DSR動態(tài)分辨率等技術(shù)，加之憑借著Maxwell架構(gòu)高能效比，像GeForce GTX 980、970這兩員大將在競爭市場中，是長時間占據(jù)絕對優(yōu)勢地位的，新一代GTX TITAN X和最終旗艦GTX 980 TI更是一唱一和，即便兩者是不一樣的GM200核心，但規(guī)格除了顯存容量賬面差距大以外，實際游戲性能差距可以忽略不計，可以說是等同于上一代GTX Titan Black和GTX 780 Ti的關(guān)系。 28nm制程工藝一直從GeForce 600系列用到GeForce 900系列，GeForce 10這一代終于迎來了全新的16nm制程，新工藝和Pascal新架構(gòu)加持下，首發(fā)的GTX 1080型號（GP104），核心面積降低的同時晶體管提升至72億，核心頻率大幅度提升，GPU Boost動態(tài)加速后輕松突破2GHz，除此之外，Pascal新架構(gòu)還帶來GDDR5X顯存、異步運算和VR方面的改進。 GP102大核心旗艦GTX 1080 Ti，它并不是和Titan X來較勁，而是做到了真正的分工明確（游戲和通用計算的王者寶座），削減的硬件規(guī)模很小，通過提升核心頻率來彌補小差距，這其實和前兩代的做法是一樣的。GeForce 10系列甜點級型號GTX 1060 6GB更是一代銷量神話，在Steam硬件調(diào)查數(shù)據(jù)庫中保持了長達6年的占用率第一，直至2022年末才被GTX 1650超越，因為銷量絕佳，GTX 1060在后期也形成了3GB、5GB、6GB和6GB GDDR5X四種版本。 GeForce 20系列的RTX新命名代表著新一場革命，這一代最大的亮點是全系RTX顯卡搭載了RT Core單元，實現(xiàn)了實時光線追蹤的支持，這是一場改變游戲界的革命，而其Tensor Core單元不僅是用于輔助光追（DLSS技術(shù)），而且對于深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。除此之外，新一代圖靈架構(gòu)和12nm制程工藝，還帶來了VRS可變著色、全新設(shè)計的RTX SM單元、GDDR6顯存等新特性。 GeForce 20系不同階層的顯卡會采用不同的GPU核心，因為它們結(jié)構(gòu)跟以往大有不同，基礎(chǔ)頻率和Boost頻率差值很大要比上一代大很多，借助GPU Boost 4.0頻率還能進一步往上探。GeForce 20系列還首次出現(xiàn)Super后綴的型號，屬于在原款基礎(chǔ)上進一步微調(diào)的圖靈架構(gòu)，而針對主流級市場，NVIDIA推出以圖靈架構(gòu)創(chuàng)造的GTX 16系，最大的區(qū)別不僅是核心規(guī)格，也削減了硬件光線追蹤的功能，目的是為了取代GeForce 10系列中端以下的型號。 GeForce 20系列的出現(xiàn)，無可否認是一場光追革命，實現(xiàn)了從0到1的質(zhì)變飛躍，而GeForce 30系列最重要的任務(wù)就是把它普及開來，GeForce 30系列基于安培架構(gòu)和8nm制程工藝打造，采用了第二代RT Core和第三代Tensor Core，有了更強的AI算力DLSS發(fā)展到2.0版本，畫面質(zhì)量和效率得到了很大提升，讓中端顯卡也能暢游，這才是普及的意義。 除此之外，GeForce 30系列伴隨而來的還有NVIDIA Reflex技術(shù)、AV1解碼、GDDR6X顯存、整合INT32 /FP32單元的ALU等新特性，該系列并沒有出現(xiàn)Titan RTX第二代產(chǎn)品，旗艦型號RTX 3090和RTX 3090 Ti更多認為是它的替代者，偏向重度創(chuàng)作用途，而本代定位次旗艦的RTX 3080 Ti，和歷代GeForce系列一樣，是服務(wù)于發(fā)燒級游戲玩家。 最后回到我們所在經(jīng)歷的GeForce 40系列，采用了全新Ada架構(gòu)和TSMC 4N制程工藝，AD102旗艦核心的GPC單元從上一代旗艦的7組增加至11組，對應(yīng)CUDA、RT和Tensor核心數(shù)量也在暴增，L2緩存比以前足足大了10倍以上，4N制程先進工藝也使其Boost頻率達到2520Mhz，比上代旗艦足足高了600~800Mhz，對比上代旗艦實現(xiàn)翻倍提升是常態(tài)，尤其是在重度創(chuàng)作和光追游戲領(lǐng)域。 除了RTX 4090旗艦產(chǎn)品以外，目前GeForce 40家族還有RTX 4080和RTX 4070 Ti兩個成員，三者聯(lián)合瓜分高端消費級顯卡市場，除了接下來更親民的型號，對于旗艦產(chǎn)品來說，可能還存在更高定位的型號，因為目前RTX 4090（AD102核心）在規(guī)模上還不是完全體，而在RTX 4090旗艦和RTX 4080次旗艦之間，性能跨度也是相當(dāng)大，完全可以劃分更多新型號。 GeForce 40系列這一代正處于光線追蹤游戲的上升發(fā)展期，主要是體現(xiàn)在兩個方面，一方面是光線追蹤游戲伴隨GeForce 20系列已經(jīng)誕生四年之久，光追游戲開發(fā)逐步進入成熟期，而且是未來的大趨勢方向，目前支持RTX光追游戲達到幾百個以上，絕大部分都擁有DLSS加持。 另一方面GeForce 40系列還帶來更全面的DLSS 3技術(shù)，屬于畫質(zhì)、幀率以及延遲提升的整套解決方案，尤其通過幾乎無損的補幀方式，輕松做到了普遍翻倍性能提升，而在后續(xù)更多的全景光線追蹤的游戲中，DLSS 3還能進一步發(fā)揮更強的實力。 GeForce 40系列還給我們帶來全新NVENC編碼器，支持AV1編碼這種未來面向主流的格式，而且支持兩個編碼器協(xié)同工作，大幅度縮短視頻導(dǎo)出時間，除此之外供電接口設(shè)計，全系GeForce 40開始使用12VHPWR這種便捷、先進類型。 還有一方面非常值得一提，那就是其TSMC 4N制程工藝，從前兩代圖靈架構(gòu)到現(xiàn)今的Ada架構(gòu)，核心面積一直是在做減法的，而晶體管數(shù)量一直穩(wěn)步大幅度增長，自然能耗比是飛躍性提升，舉個形象的例子就很好了解，這代旗艦RTX 4090和上代旗艦RTX 3090 Ti同樣功耗為450W，但是RTX 4090可以做到幾乎翻倍的性能提升。