管線從1根到24根！12年N卡歷程全回顧
我們知道，影響顯卡3D性能的除了核心頻率、顯存頻率外，最重要的就是管線的多寡了，管線越多性能就越好。NVIDIA在這12年當(dāng)中，顯卡的管線數(shù)量一直在不斷的增長著，從最初的RIVA 128開始就已經(jīng)有管線的設(shè)計(jì)了，不過只有可憐的1條。當(dāng)然，這和當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)工藝及生產(chǎn)成本是有關(guān)系的。而現(xiàn)在，NVIDIA最新的GeForce 7800GTX顯卡已經(jīng)具備24條管線了，性能也早已是RIVA 128不知多少倍了。
NVIDIA第五代產(chǎn)品 GeForce FX
由于筆者接觸電腦比較晚，大概是1997年吧，那時(shí)候僅僅處于親眼見過和摸過電腦，對(duì)電腦的指示簡直就是一無所知，就連碰一下鍵盤或機(jī)箱殼都以為可能把電腦弄壞。更別提什么聲卡啊顯卡的。筆者真正明白電腦有CPU、顯卡、聲卡、硬盤等設(shè)備的時(shí)候已經(jīng)是1999年的事情了。不過那時(shí)候，對(duì)顯卡的認(rèn)識(shí)絕沒有到“管線級(jí)別”，僅僅停留在人云亦云的水平。一是平時(shí)并不怎么關(guān)注電腦配件及技術(shù)，二是當(dāng)時(shí)對(duì)顯卡管線的宣傳也并不多。
而在筆者真正明白管線對(duì)于顯卡之重要性的時(shí)候已經(jīng)到了2003年了，因?yàn)楫?dāng)時(shí)有許多廠商推出了可通過破解管線數(shù)量，讓低端卡一躍成為高端卡的產(chǎn)品，比如R9800SE，這使顯卡的性價(jià)比能有不小的增長。
管線作為影響顯卡性能至關(guān)重要的組成部分，它的過去我們又了解多少呢？它的發(fā)展歷程又是怎樣的呢？下面，就讓我們通過NVIDIA來了解管線在顯卡發(fā)展中的演變過程。
為了便于大家理解，在回顧之前，我們還是來簡單了解一下管線是如何影響性能的。管線在顯卡中分為兩種，一種是頂點(diǎn)管線，一種是像素渲染管線。它們是處于生成3D圖形的過程中的兩個(gè)階段。一般來說每個(gè)像素渲染管線最起碼都會(huì)包含一個(gè)紋理處理單元，但NVIDIA早期的高端作品都是單條管線具備2個(gè)紋理單元，這樣有利于提高多重紋理處理的速度。
7800GTX架構(gòu)圖
在引擎相同的情況下，管線越多，管線越多則說明同時(shí)“干活”的“人”越多，從而加快渲染速度，體現(xiàn)在感覺上就是，3D游戲或者播放3D實(shí)時(shí)動(dòng)畫就越流暢。
在粗略的了解了管線作用之后，我們就一起來通過NV回顧一下管線的演變過程。
NV3是NVIDIA的第一代具備管線概念的顯示芯片，基于它的顯卡產(chǎn)品被命名為RIVA 128，但這一代產(chǎn)品并沒有GPU的概念，其數(shù)據(jù)是通過CPU來處理的。以現(xiàn)在的3D顯卡來看，它的性能根本就無法讓人接受，但是要知道，它當(dāng)時(shí)可是和VOODOO1的強(qiáng)勁對(duì)手哦。
基于NV3核心的RIVA 128ZX顯卡
另外，基于NV3的顯卡還有一款，名為RIVA 128 ZX，管線數(shù)和其他參數(shù)幾乎一樣，唯一的區(qū)別就是RIVA 128 ZX具備8MB顯存，而RIVA 128則只有4MB顯存。
NV3的詳細(xì)參數(shù)：
名稱 | 架構(gòu) | 制造工藝 | 晶體管數(shù)目 | DirectX支持 |
RIVA 128 (4MB) | NV3 | NA | 3.5 Million | NA |
頂點(diǎn)管線 | VS版本 | 像素管線 | PS版本 | 核心頻率 |
1 | - | 1 x 1 | - | 100 MHz |
填充率 | 顯存位寬 | 顯存類型 | 顯存速度 | 顯存帶寬 |
100 MTexels/s | 128-bits | SDR | 100 MHz | 1.60 GB/s |
基于NV4核心的TNT顯卡
應(yīng)該說TNT是NVIDIA崛起的功臣了，當(dāng)年由于具備與VOODOO 2相媲美的性能，但價(jià)格卻比VOODOO 2要便宜近半的價(jià)格，在家用3D游戲應(yīng)用市場迅速打出了一片天地。不過，TNT仍然存在較多問題，所以NVIDIA在不到半年的時(shí)間里就推出了它的繼任者TNT2。
基于NV5核心的TNT2 Ultra顯卡
真正讓NVIDIA擊敗VOODOO顯卡的自然是TNT2了。在TNT廣受好評(píng)的基礎(chǔ)上，改進(jìn)了引擎執(zhí)行效率、管線傳輸速度的TNT2發(fā)布了，NVIDIA再次成了人們談?wù)摰慕裹c(diǎn)，因?yàn)門NT2的性能表現(xiàn)已經(jīng)能夠超越當(dāng)時(shí)人人羨慕的VOODOOO3顯卡了，而且價(jià)格更低廉。強(qiáng)勁的性能，低廉的價(jià)格，這兩個(gè)征服市場的必要條件TNT2都具備了，其擊敗VOODOO自然是在情理之中的事情了。不過，此時(shí)的3DFX并未被NVIDIA逼上絕路，他們還有一定機(jī)會(huì)和實(shí)力，然而3DFX后面發(fā)生的事則徹底讓3DFX跌入萬劫不復(fù)的深淵。
NV4/5核心參數(shù)對(duì)比表
名稱 | RIVA TNT | RIVA TNT2 |
架構(gòu) | NV4 | NV5 |
制造工藝 | 0.35 Micron | 0.25 Micron |
晶體管數(shù)目 | 7 Million | 15 Million |
DirectX支持 | 6 | 6 |
頂點(diǎn)管線 | 1 | 1 |
VS版本 | - | - |
像素管線 | 2 x 1 | 2 x 1 |
PS版本 | - | - |
核心頻率 | 90 MHz | 125 MHz |
填充率 | 180 MTexels/s | 250 MTexels/s |
顯存位寬 | 128-bits | 128/64-bits |
顯存類型 | SDR | SDR |
顯存速度 | 110 MHz | 150 MHz |
顯存帶寬 | 1.76 GB/s | 2.40/1.00 GB/s |
基于NV10核心的GeForce 256顯卡
從NVIDIA第一款四管線產(chǎn)品推出至今，NVIDIA先后共推出了9款4管線的顯示核心，可謂非常豐富，但不同核心，在結(jié)構(gòu)上也有所不同，就像素渲染管道來看，有的是4x1，有的是2x2。4x1的意思是說，4條渲染管道，具備1個(gè)著色引擎，2x2是指2條像素渲染管道具備2個(gè)紋理單元，可同時(shí)處理兩個(gè)紋理像素，2x2和4x1結(jié)構(gòu)在效果上是差不多的，應(yīng)該說是變相的4管線產(chǎn)品。頂點(diǎn)管線也是因核心的不同而不同。
基于NV11核心的GeForce2 MX顯卡
其中采用4x1結(jié)構(gòu)的顯示核心最多，包括古老的NV10，第五代核心NV31、NV34、NV36和第六代核心NV44及NV44A。NV10對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品是GeForce 256；NV31對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品是GeForce FX 5600系列，NV34對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品是5200系列，NV36對(duì)應(yīng)的是GeForce 5700系列；NV44及NV44A所對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品分別是GeForce 6200和6200A系列。其中，基于NV10的頂點(diǎn)管線只有1個(gè)，NV31/34/36的頂點(diǎn)管線為2條，而GeForce 5700系列的頂點(diǎn)管線則為3條。
基于NV17核心的低端經(jīng)典——GeForce4 MX440
采用2x2結(jié)構(gòu)的顯示核心，有NV11/17/18三個(gè)核心，分別隸屬于GeForce2 MX和GeForce4 MX系列，是NVIDIA定位于低端的產(chǎn)品。NV11所對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品是基于GeForce 2 MX系列；而NV17/18所對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品都是GeForce4 MX系列，不過基于NV18的產(chǎn)品只有一款，就是GeForce4 MX4000。頂點(diǎn)管線方面，NV11/17/18都只具備1條。
4管線產(chǎn)品參數(shù)對(duì)照表
名稱 | 架構(gòu) | 制造工藝 | 晶體管數(shù)目 | VS版本 | PS版本 |
GeForce 256 | NV10 | 0.22 微米 | 2300萬 | TnL | - |
GeForce2 MX | NV11 | 0.18 微米 | 2000萬 | ||
GeForce4 MX | NV17 | 0.15 微米 | 2900萬 | 1.1 | |
GeForce4 MX4000 | NV18 | ||||
GeForce FX 5200/5500 | NV34 | 4500萬 | 2 | 2 | |
GeForce FX 5600 | NV31 | 0.13 微米 | 8000萬 | ||
GeForce FX 5700 | NV36 | 8200萬 | |||
GeForce 6200TC | NV44 | 0.11 微米 | 7700萬 | 3 | 3 |
GeForce 6200A | NV44A |
名稱 | DirectX | 頂點(diǎn)管線 | 像素管線 | 顯存位寬 |
GeForce 256 | 7 | 1 | 4 x 1 | 128bit |
GeForce FX 5200/5500 | 9 | 2 | 4 x 1 | 64/128bit |
GeForce FX 5600 | ||||
GeForce FX 5700 | 9 | 3 | ||
GeForce 6200TC | 9.0c | 3 | ||
GeForce 6200A | 64bit | |||
GeForce2 MX |
|
| 2 x 2 | 64/128bit |
GeForce4 MX | 7 | 1 | ||
GeForce4 MX4000 |
NV最早的8管線產(chǎn)品——GeForce2 Ti顯卡（基于NV15核心）
NVIDIA8管線的產(chǎn)品也比較豐富，與4管線一樣分為兩種結(jié)構(gòu)，一種是4x2，一種是8x1。4x2結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品比較老，包括NV15/20/25/28/30/35/38。NV15所對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品是GeForce2 GTS/Ti/Pro/Ultra四款當(dāng)時(shí)的高端產(chǎn)品，它們之間的差別只是核心頻率和顯存頻率的不同，管線數(shù)是一樣的。
基于NV25核心的經(jīng)典——GeFoce4 Ti4200顯卡
NV20對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品是GeForce3 Ti系列產(chǎn)品；NV25/28對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品都是GeForce4 Ti系列，其中NV28是為當(dāng)時(shí)的優(yōu)異顯卡GeForce4 Ti4800單獨(dú)設(shè)計(jì)的核心，不過與NV25相比，在特性上沒有區(qū)別，區(qū)別在于NV28能夠上到更高的頻率。
基于NV30的大家伙——GeForce FX5800顯卡（氣勢不比6800差）
NV30對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品是當(dāng)時(shí)為了和ATI Radeon 9700Pro抗衡的GeForce FX 5800系列顯卡；NV38對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品則是為了與Radeon 9800Pro抗衡的GeForce 5900系列顯卡。
基于NVIDIA首款8x1結(jié)構(gòu)的8管線核心——NV43的GeForce 6600GT顯卡
其中，NV15/20只具備1個(gè)頂點(diǎn)管線，NV25/28則具備2個(gè)頂點(diǎn)管線，NV35/38則具備3個(gè)頂點(diǎn)管線，基本上每升級(jí)一代產(chǎn)品，頂點(diǎn)管線都增加一個(gè)。
8x1結(jié)構(gòu)的核心，在NVIDIA第六代產(chǎn)品中才被采用，并且只有NV43一款核心。他所對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品是大家最為熟悉的了——GeForce 6600系列產(chǎn)品。從這款核心衍生的產(chǎn)品非常之多，既有PCI-E平臺(tái)的也有AGP平臺(tái)的，包括6600標(biāo)準(zhǔn)版，6600GE，6600GT三大系列。
8管線產(chǎn)品參數(shù)對(duì)比表
名稱 | 架構(gòu) | 制造工藝 | 晶體管數(shù)目 | VS版本 | PS版本 |
GeForce2 Ti | NV15 | 0.15 微米 | 2500萬 | TnL | - |
GeForce3 Ti | NV20 | 5700萬 | 1.1 | 1.1 | |
GeForce4 Ti4600 | NV25 | 6300萬 | 1.3 | ||
GeForce4 Ti4800 | NV28 | 6300萬 | 1.3 | ||
GeForce FX 5800 | NV30 | 0.13 微米 | 12500萬 | 2 | 2 |
GeForce FX 5900 | NV35 | 13500萬 | 2 | ||
GeForce FX 5950 Ultra | NV38 | 13500萬 | 2 | 2 | |
GeForce 6600 | NV43 | 0.11 微米 | 14600萬 | 3 |
名稱 | DirectX | 頂點(diǎn)管線 | 像素管線 | 顯存位寬 |
GeForce2 Ti | 7 | 1 | 4 x 2 | 128bits |
GeForce3 Ti | 8 | 1 | 4 x 2 | |
GeForce4 Ti46/44/4200 | 8.1 | 2 | 4 x 2 | |
GeForce4 Ti4800 | ||||
GeForce FX 5800 | 9 | 3 | 4 x 2 | |
GeForce FX 5900 | 256bits | |||
GeForce FX 5950 Ultra | ||||
GeForce 6600 | 9.0c | 3 | 8 x 1 | 128bits |
基于NV40核心的昔日“擎天柱”——GeForce 6800Ultra顯卡
GeForce 6800GT/Ultra在特性上與GeForce 6800一樣，只是像素渲染管線比GeForce 6800多出了4條，達(dá)到了16條。GeForce 6800GT和GeForce 6800Ultra的核心是重新設(shè)計(jì)的，代號(hào)為NV40U。而且，6800GT/Ultra的頂點(diǎn)管線也達(dá)到了6條。
NV40部分參數(shù)
名稱 | 架構(gòu) | 制造工藝 | 晶體管數(shù)目 | DirectX支持 |
GeForce 6800GT/Ultra | NV40 | 0.13 微米 | 22200萬 | 9.0c |
頂點(diǎn)管線 | VS版本 | 像素管線 | PS版本 | 顯存位寬 |
6 | 3 | 6 | 3 | 256-bits |
名稱 | 架構(gòu) | 制造工藝 | 晶體管數(shù)目 | DirectX支持 |
GeForce 7800 GTX | G70 | 0.11 Micron | 302Million | 9.0c |
頂點(diǎn)管線 | VS版本 | 像素管線 | PS版本 | 核心頻率 |
8 |
| 24 |
| 430MHz |
填充率 | 顯存位寬 | 顯存類型 | 顯存速度 | 顯存帶寬 |
| 256-bits | GDDR3 | 1200MHz | 38.4GB/s |
基于G70核心的王者——GeForce7800GTX顯卡及參數(shù)表
基于G70核心的顯卡被NVIDIA正是命名為GeForce 7800，意味著這是NVIDIA自提出GPU概念以來的第七代顯卡產(chǎn)品。G70除了擁有24條像素渲染管線外，還具備多達(dá)8條頂點(diǎn)管線，性能相當(dāng)強(qiáng)勁。本站的測試表明，采用G70核心 GeForce 7800GTX顯卡在性能上超越了由兩片GeForce 6800 Ultra顯卡組成SLI系統(tǒng)。
盡管影響顯卡性能的不只是管線數(shù)量，還有核心/顯存頻率，以及核心之行效率等因素。但是，能起到?jīng)Q定性作用的就是管線了。
NVIDIA的形象代言人
以現(xiàn)在顯卡性能，一款8管線的顯卡已經(jīng)能夠滿足市面上所有3D游戲的應(yīng)用了，比如NVIDIA的6600GT顯卡就能流暢運(yùn)行DOOM3了。而4管線的顯卡運(yùn)行目前主流3D游戲也已經(jīng)足夠。
不過，這里需要說明的是，不同核心之間管線的處理能力是不同的，即便是管線相同，頻率相同，顯存也相同，他們的性能依然會(huì)有差別，比較只能在相同核心的不同產(chǎn)品之間進(jìn)行，例如6800和6800LE。<
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