Чип

GeForce 900: начало эпохи DirectX 12

GeForce 1000

GeForce 2000: трассировка лучей и DLSS

GeForce 3000

GeForce 4000: технология DLSS 3

GeForce 900: начало эпохи DirectX 12

Основой серии GeForce 900 стала архитектура Maxwell, но первыми ее получили карты предыдущей линейки — GTX750 и GTX750 Ti. Из-за задержек с новым техпроцессом NVIDIA пришлось использовать «старые» 28 нм для производства чипов нового поколения. Поэтому сначала было решено обкатать новую архитектуру на бюджетном чипе GM107.

С точки зрения графических возможностей, первое поколение Maxwell почти не отличается от Kepler. Однако внутреннее устройство чипов значительно переработано. Это позволило добиться увеличения производительности при снижении энергопотребления.

GM107 состоит из одного GPC, внутри которого пять SM. В каждом из них движок Polymorph Engine третьего поколения и 128 SP, поделенных на четыре раздела. У каждого из разделов свой планировщик, буфер инструкций и регистровый файл. Блоки, обслуживающие меньшее количество SP, гораздо проще и занимают меньше места на чипе — именно поэтому такое разделение эффективнее. Чип использует более быстрый тайловый рендеринг, который заключается в разбиении кадра на плитки. Это потребовало значительного увеличения кэша второго уровня.

ГП содержит 16 ROP и 40 TMU, а также 640 SP, производительность которых повысилась примерно на треть по сравнению с Kepler. GTX750 Ti имеет полный чип, GTX750 — урезанный. Карты оснащаются 1 или 2 ГБ 128-битной GDDR5 с полосой пропускания до 86 ГБ/c, но новая архитектура распоряжается ею эффективнее прошлой.

В сентябре 2014 года были выпущены GTX980 и GTX970 на базе архитектуры Maxwell второго поколения. Она принесла поддержку DirectX 12.1 и ряда новых технологий для эффективной работы в VR. Основой карт стал чип GM204, увеличивший потолок частот до 1.2 ГГц при невысоком энергопотреблении — не более 165 Вт.

GM204 имеет четыре GPC, в каждом из которых четыре SM. Полный чип содержит 64 ROP, 128 TMU и 2048 SP. Используется 256-битная шина, пропускная способность которой достигает 224 ГБ/c. Флагманская GTX980 имела полную версию ГП и 4 ГБ памяти. В GTX970 была отключена часть блоков, а шина поделена на 224-битный и 32-битный сегменты, вследствие чего 512 МБ памяти из общего объема в 4 ГБ работали медленнее.

AMD к этому времени подтянула производительность серии R9 290 драйверами, и лишь в июне 2015 года представила «новых» противников картам NVIDIA: R9 390 и R9 390X — переименованные модели старой серии с увеличенным до 8 ГБ объемом памяти. Впрочем, и сами GTX970 и 980 на тот момент недалеко ушли от GTX780 и 780 Ti. Производительности даже прошлых флагманов с лихвой хватало для большинства игровых проектов, за редкими исключениями.

В январе 2015 года увидела свет GTX960. Ее основой стал чип GM206, представляющий собой «половинку» от GM204 со 128-битной шиной. Карта выпускалась в двух вариантах — с 2 и 4 ГБ памяти GDDR5. Спустя полгода была выпущена GTX950 с 2 ГБ памяти, которая растеряла четверть SM от полного чипа.

В марте 2015 года был выпущен новый король 3D-графики — GTX Titan X. Он построен на чипе GM200. Внутреннее строение по сравнению с GM204 не изменилось, но вместо четырех GPC стало шесть. Кратно возросло количество всех блоков — у новинки 96 ROP, 192 TMU, 3072 SP и 384-битная шина памяти с пропускной способностью в 336 ГБ/c.

Объем памяти GTX Titan X достиг 12 ГБ, а энергопотребление — 250 Вт. Спустя три месяца NVIDIA выпускает GTX980 Ti с 6 ГБ памяти, но более доступную по цене. В ее основе — все тот же GM200, но слегка урезанный по блокам. AMD отвечает на это новой моделью R9 Fury X с 4 ГБ памяти. Производительность обоих решений оказывается близка, но из-за малого объема памяти флагман AMD вскоре сдаст свои позиции.

GeForce 1000

Новая серия карт получила архитектуру Pascal. Она достаточно схожа с Maxwell, но принесла ощутимый рост производительности за счет техпроцесса 16 нм, который помог увеличить количество блоков чипа и достичь более высоких частот. Pascal получила поддержку асинхронных вычислений DirectX 12 и ряд оптимизаций для повышения производительности в VR-режиме.

Первой картой стала GTX1080, выпущенная в мае 2016 года. В ее основе чип GP104, в составе которого четыре GPC. Внутри каждого из них пять кластеров текстурной обработки (TPC), которые содержат по одному SM и блоку Polymorph Engine четвертого поколения. Сами мультипроцессоры кардинальных изменений не получили: как и в случае с Maxwell, они имеют 128 SP, которые поделены на четыре раздела.

Полный GP104 содержит 64 ROP, 160 TMU и 2560 SP. Подсистема памяти 256-битная. Теперь ее формируют восемь 32-битных каналов, а не четыре 64-битных, что позволило использовать новую GDDR5X. Объем памяти составил 8 ГБ, а пропускная способность возросла до 320 ГБ/c. Технология GPU Boost была обновлена до версии 3.0, которая более эффективно увеличивает частоту в зависимости от напряжения. Частота ГП в бусте превысила планку в 1700 МГц. По сравнению с предшественником карта стала быстрее на две трети при чуть более высоком TDP — 180 Вт.

Следом чип GP104 получила и GTX1070, но количество активных SP в ней сократили на четверть. Карта имеет 8 ГБ обычной GDDR5. GTX1070 Ti появилась в 2017 году. Она отличается от предшественницы гораздо менее урезанным чипом. Чуть раньше нее появились запоздалые конкуренты от AMD — карты Vega 64 и Vega 56. При паритете по производительности они обладали более высоким энергопотреблением.

В июле 2016 года свет увидела GTX1060, ставшая популярной картой среднего ценового сегмента. В ее основу лег чип GP106 с 1280 SP и 192-битной шиной памяти. Версия карты с 6 ГБ GDDR5 использует полную версию ГП, а версия с 3 ГБ — урезанную по блокам. Позже появились GTX1060, основанные на отбраковке старшего чипа GP104.

Топовым решением этого поколения стал чип GP102, который превышал возможности GP104 ровно в полтора раза. В его арсенале шесть GPC, 96 ROP, 240 TMU, 3840 SP и 384-битная память GDDR5X. В августе 2016 года был выпущен Titan X Pascal со слегка урезанным чипом и 12 ГБ памяти. В апреле 2017 года появилось еще две карты на основе GP104: Tital XP c полным чипом, и «гражданская» GTX1080 Ti, у которой, помимо чипа, сократили шину памяти и ее объем — до 352 бит и 11 ГБ, соответственно. AMD нечего было противопоставить этой карте вплоть до 2019 года, когда были выпущены Radeon VII и RX5700XT.

Октябрь 2016 года принес новинки на бюджетном чипе GP107, который получил 768 SP и 128-битную шину памяти. Полным чипом оснащалась GTX1050 Ti, урезанным — обычная GTX1050. Кроме этого, карты отличались разным объемом памяти: 4 ГБ у старшей модели, 2 ГБ у младшей. Спустя полтора года линейку дополнила GTX1050 с 3 ГБ памяти. У нее полный чип, но урезанная до 96 бит шина.

В мае 2017 года свет увидела младшая карта новой линейки — GT1030. В ее основу лег чип GP108, «половинка» от GP107 с 64-битной шиной памяти. Изначально использовалась GDDR5, но позже появился второй вид карты с DDR4.

GeForce 2000: трассировка лучей и DLSS

История карт NVIDIA RTX начинается с архитектуры Turing. GeForce 2000 стали первыми картами с поддержкой трассировки лучей и DirectX 12 Ultimate. Для этого потребовалось внести множество изменений во внутреннее устройство ГП, включая новые блоки трассировки лучей и тензорные ядра.

Первой картой серии стала RTX2080, выпущенная в сентябре 2018 года. Она построена на 12 нм чипе TU104, содержащем шесть GPC. В каждом из них четыре кластера TPC. Внутри TPC — блок Polymorph Engine и два SM, поделенные на четыре раздела с собственными блоками управления.

Число SP, выполняющих операции с плавающей запятой (FP32), в одном мультипроцессоре сокращено до 64. Компанию им составляют 64 блока целочисленных операций (INT32). За счет этого SM может производить оба вида расчетов одновременно, тогда как в прошлых архитектурах за раз можно было выполнять лишь одну из операций.

В каждой части SM имеются два тензорных ядра второго поколения. Они обеспечивают шумоподавление при трассировке лучей, а также работу новой технологии масштабирования DLSS (а позже — и DLSS 2). Один SM содержит 64 SP, 8 тензорных ядер и блок RT для трассировки лучей.

Полный чип TU104 содержит 64 ROP, 192 TMU и 3072 SP. Компанию им составляют 48 блоков RT и 384 тензорных ядра. Ширина и организация шины памяти не изменилась с прошлого поколения, но вместо GDDR5X стала применяться GDDR6, увеличившая пропускную способность в полтора раза — до 448 ГБ/c.

RTX2080 имеет немного урезанный по блокам чип. В 2019 году на базе TU104 были выпущены еще две видеокарты: RTX2070 Ti и RTX2080 Super. Первая имеет ГП с еще большим количеством отключенных блоков, а вторая — полную версию чипа. Объединяет все карты одинаковая память — 8 ГБ 256-битной GDDR6.

Конкурент от AMD и в этот раз появился с опозданием — лишь летом 2019 года. Но, в отличие от прошлой задержки, противостояния не получилось: RX5700XT была медленнее RTX2080, не поддерживала трассировку лучей и технологию DLSS. Однако и ее стоимость была куда скромнее.

Трассировкой лучей заинтересовались многие разработчики игр. Первой игрой с ее поддержкой стала Battlefield V, но в ней технология используется лишь для отражений. Metro Exodus, ставшая второй игрой с поддержкой трассировки, использует ее для освещения, в результате чего картинка преображается куда больше.

Через неделю после RTX2080 была представлена топовая карта семейства — RTX2080 Ti на чипе TU102. Этот ГП содержит ровно в полтора раза больше блоков, чем TU104, и имеет 384-битную шину памяти. В основу RTX2080 Ti лег слегка урезанный чип с 352-битной шиной и 11 ГБ памяти.

Полный чип и 12 ГБ памяти спустя три месяца получила карта Titan RTX. Она же стала последней картой серии Titan. Карты на основе TU102 и TU104 получили поддержку NVLink — новой технологии объединения ГП, которая пришла на смену SLI.

Спустя месяц после старших карт свет увидела RTX2070. Ее «сердце» — младший TU106, который получил 2304 SP и 256-битную шину памяти. В январе 2019 года урезанная версия TU106 стала основой RTX2060. Она получила 192-битную шину и 6 ГБ памяти, в отличие 8 ГБ у старшей модели. Выпущенной спустя полгода RTX2060 Super сократили количество отключенных блоков, вернули полную шину и 8 ГБ памяти.

Производство чипов с блоками трассировки лучей и тензорными ядрами было достаточно дорого из-за крупных кристаллов. Поэтому NVIDIA решила исключить их из ГП для бюджетных карт: результатом стали чипы TU116 и TU117. Карты Turing без поддержки трассировки лучей вошли в серию GeForce 16xx.

ГП TU116 имеет получил 1536 SP вкупе с 192-битной шиной. Первой картой на основе полного чипа стала GTX1660 Ti, выпущенная в феврале 2019 года. За ней последовала обычная GTX1660 с частью отключенных блоков и памятью GDDR5. В октябре свет увидела GTX1660 Super, отличающаяся от обычной версии памятью GDDR6. Последней картой стала GTX1650 Super, которая получила еще более урезанный чип, 128-битную шину и всего 4 ГБ памяти против 6 ГБ у старших «сестер».

Младший TU117 имеет 896 SP и 128-битную шину. Полная версия чипа использовалась в GTX1650, у которой также есть две версии — с памятью GDDR5 и GDDR6. Урезанный чип попал в GTX1630. Обе карты имеют 4 ГБ памяти.

GeForce 3000

Линейка GeForce 3000 построена на архитектуре Ampere, которая основана на предшествующей Turing, но имеет пару важных отличий для достижения более высокой производительности. Несмотря на более современный техпроцесс 8 нм, частоты выросли ненамного. Модели новой линейки поддерживают интерфейс PCI-E 4.0, в очередной раз удваивающий пропускную способность между картами и системой.

В сентябре 2020 года были представлены RTX3080 и RTX3090, в основу которых лег чип GA102. У него семь GPC, в каждом из которых по шесть блоков TPC. Внутри каждого GPC два мультипроцессора, которые подверглись переработке. В их составе блок RT второго поколения, который ускорился вдвое, и 128 SP двух видов: одна половина работает над вычислениями с плавающей запятой (FP32), а другая дополнительно поддерживает и целочисленные (INT32).

Таким образом, в одном SM теперь вдвое больше блоков, работающих с вычислениями FP32. Учитывая большее количество SM в чипе, вычислительная мощность GA102 в два с половиной раза превосходит таковую у TU102. Тензорные ядра третьего поколения стали вдвое быстрее, но теперь их вдвое меньше — по одному в каждой части SM. Ядра получили оптимизации, ускоряющие их работу в определенных режимах.

GA102 содержит 112 ROP, 336 TMU, 10752 SP, а также 84 RT-блока и 336 тензорных ядер. Чип имеет 384-битную шину. К ней подключается память GDDR6X, достигающая пропускной способности в 1 ТБ/c.

Первая версия RTX3080 получила урезанную версию GA102 с 320-битной шиной и 10 ГБ памяти. Старшая RTX 3090 оснащается менее урезанным чипом, полной шиной и 24 ГБ памяти — эта карта призвана занять место Titan.

Спустя полтора года на базе GA102 появляются еще три видеокарты: обновленная RTX3080 с 12 ГБ памяти и полной шиной, RTX3080 Ti с таким же объемом и менее урезанным чипом, и RTX 3090 Ti — обновление RTX3090 со всеми активными блоками в чипе. Пара RTX3090 единственная из новых карт получила поддержку NVLink. Карты на GA102 способны потреблять свыше 350 Вт.

AMD спустя два месяца ответила новой серией RX6000. Топовые RX6800XT и RX6900XT обладают сравнимой производительностью с RTX3080 и RTX3090, за исключением трассировки лучей, в которой продукты AMD медленнее. К тому же, преимуществом карт NVIDIA была технология DLSS 2, тогда как AMD полагалась на менее качественную технологию масштабирования FSR. Но, как и обычно, карты AMD были дешевле, а недостаток в виде отсутствия DLSS 2 год спустя компенсировало появление сравнимой по качеству FSR 2.

Вслед за «большим» Ampere был выпущен более скромный GA104. Шина памяти сокращена до 256 бит, а количество SP — до 6144. В конце 2020 года носителем урезанного чипа стали RTX3070 и RTX3060 Ti с 8 ГБ памяти GDDR6. Спустя полгода свет увидела RTX3070 Ti на базе полного чипа и с более быстрой GDDR6X, а в 2022 году с такой памятью появилась и разновидность RTX3060 Ti.

В феврале 2021 выходит RTX3060 с 12 ГБ памяти. В ее основе слегка урезанная версия чипа GA106, имеющего 3840 SP и 192-битную шину памяти. В 2022 году чип становится основой еще двух карт: RTX3050 и RTX3060 с 8 ГБ памяти. У обеих 128-битная шина, а в RTX3050 чип «пострадал» еще больше — активными остались всего две трети блоков. К тому же, младшая карта получила урезанный интерфейс PCI-E 4.0 x8.

В конце 2022 года был выпущен младший GA107. Чип имеет две трети блоков GA106, и предназначен для очередной версии RTX3050.

GeForce 4000: технология DLSS 3

Карты этой серии основаны на архитектуре Ada Lovelace, в которой сразу видны «корни» Ampere. Перенос на техпроцесс 5 нм позволил разместить в чипах больше блоков, а также поднять их частоты. Первая карта серии была выпущена в октябре 2022 года. Ей стала RTX4090, основанная на чипе AD102.

AD102 по внутреннему устройству достаточно схож с GA102. Главное отличие — 12 GPC против семи у предшественника. Остальные уровни организации SP не претерпели изменений.

Отличия — внутри. Тензорные процессоры относятся к четвертому поколению, а блок трассировки — к третьему. Его работа вновь ускорилась вдвое, и теперь выполняется эффективнее благодаря двум новым блокам: движку микрокарты непрозрачности и движку смещенной микросетки.

Еще одной новинкой стал обновленный движок ускорения оптического потока. Благодаря ему ГП получил поддержку нового вида масштабирования DLSS 3. К тому же, значительно возрос размер кэша L2. При этом подсистема памяти не изменилась: все те же 24 ГБ 384-битной GDDR6X с пропускной способностью в районе 1 ТБ/c.

Полный AD102 имеет 192 ROP, 576 TMU и 18432 SP. У ГП 144 RT-блока и 576 тензорных ядер. В RTX4090 часть блоков отключена, но вкупе с возросшей на треть частотой чипа, рост производительности по сравнению с предшественницей достиг двукратного. При этом значительно возросло TDP карты. Оно достигло 450 Вт, что потребовало установки нового разъема 12VHPWR для подвода питания.

RTX4080 получила собственный чип AD103. Он имеет 10240 SP и 256-битную шину памяти, но в карте также отключена часть блоков. Модель имеет 16 ГБ памяти GDDR6X. В декабре 2022 года AMD запускает новую линейку RX7000, топовой моделью которой становится RX7900XTX. Карта противопоставляется RTX4080, что соответствует действительности — RTX4080 и RX7900XTX близки друг другу, не учитывая трассировку лучей, которая у AMD все так же медленнее.

Впрочем, RX7900XTX стоит дешевле — ведь модель NVIDIA с индексом xx80 впервые получила четырехзначный долларовый ценник. Однако у RTX4080 есть козырь в виде DLSS 3: с ее распространением разрыв производительности в новых играх может стать намного выше, пока свет не увидит конкурентная технология FSR3.

Январь 2023 года принес с собой RTX4070 Ti — первую карту на AD104. В составе чипа 7680 SP и 192-битная шина памяти. Спустя три месяца появилась и обычная RTX4070. Она, в отличие от старшей модели, использует неполный чип c четвертью отключенных блоков. Обе карты оснащаются 12 ГБ GDDR6X.

Запущенная в мае 2023 года RTX4060Ti основывается на ГП AD106. Он имеет 4608 SP и 128-битную шину памяти, но в карте используется слегка урезанная версия чипа. В отличие от старших «сестер», здесь используется обычная GDDR6 объемом 8 или 16 ГБ. К тому же, чип ограничен интерфейсом PCI-E 4.0 x8, как это уже было в случае с RTX3050.

В конце июня готовится к запуску обычная RTX4060 на другом чипе — AD107. Как и у AD106, у него 128-битная шина памяти и интерфейс PCI-E 4.0 x8, но в полтора раза меньше SP. RTX4060 получит полную версию чипа, а версия с частью отключенных блоков найдет применение в будущей RTX4050.

Nvidia представила новые графические адаптеры в рамках стратегии развития AI PC. Три новые модели выпущены в рамках линейки GeForce RTX™ 40 SUPER Series, это GeForce RTX 4080 SUPER, GeForce RTX 4070 Ti SUPER и GeForce RTX 4070 SUPER. В начале января на выставке CES в Лас-Вегасе компания сообщила о том, что новые технологии помогут геймерам, дизайнерам и другим категориям пользователей эффективнее использовать возможности искусственного интеллекта на персональных компьютерах, не прибегая к помощи облачных сервисов.

Характеристики

Итак, для начала таблица всех известных на текущий момент моделей RTX 40 вышедших и не очень:

Блоки ядра и RT

Интересная ситуация в новом поколении видеокарт NVIDIA оказалось и с блоками ядра. После изучения и сопоставления этих данных, некоторые даже называли единственной новой картой RTX 4090. И вот почему:

Если сравнить количество блоков в старых и новых видеокартах, мы увидим, что и тут «не все так однозначно». Идеально показывает себя RTX 4090, только у нее неоспоримое и весомое преимущество над предшественницей (причем, как обычной RTX 3090 так и RTX 3090 Ti) более 50% в любом из типов блоков. Новая мощная карта RTX 4080 показала незначительное преимущество блоков над RTX 3080, а все прочие устройства в линейке были наделены меньшим числом блоков, хотя бы в одной из дисциплин.

На общем фоне, хуже всего себя показали RTX 4060 Ti и RTX 4060, в которых оказалось на 11-15% меньше блоков, чем у карт предыдущего поколения. Некоторые даже ждали, что они окажутся медленнее серий прошлого поколения. Разумеется, этого не могло произойти, количество блоков компенсировалось изменениями в частотах и новой архитектурой.

Компания NVIDIA остановила производство почти всех графических процессоров из линейки GeForce RTX 40, за исключением RTX 4050 и 4060.

NVIDIA полностью закрыла производственную линию видеочипа AD106, утверждают источники. Компания перераспределила все свои мощности на выпуск графических процессоров для видеокарт из линейки RTX 50. Производственная линия чипов AD107 для RTX 4050 и 4060 временно продолжает работать.

CES 2025 в Лас-Вегасе NVIDIA представила новые видеокарты серии GeForce RTX 50

NVIDIA официально представила свою новую флагманскую видеокарту GeForce RTX 5090, которая стала первым потребительским ускорителем с 32 ГБ памяти GDDR7 и частотой 30 ГГц. В основе устройства лежит GPU GB202-300-A1 с 21 760 ядрами CUDA и TBP 575 Вт. Видеокарта поддерживает PCIe Gen 5.0 и DisplayPort 2.1b UHBR20 (8K 165 Гц).

Согласно данным NVIDIA, GeForce RTX 5090 в два раза быстрее GeForce RTX 4090 при использовании DLSS 4 в таких играх, как Cyberpunk 2077, Alan Wake 2 и Black Myth Wukong. В Far Cry 6, даже без DLSS, производительность увеличивается на 30–40%. Технология DLSS 4, основанная на Tensor Core, снижает задержку и улучшает качество изображения, а DLSS Multi Frame Generation позволяет генерировать до трёх дополнительных кадров на каждый честно отрендеренный кадр, увеличивая FPS до 8 раз.

Обновление DLSS 4 включает крупнейшие изменения в ИИ-моделях с момента выхода DLSS 2.0 в 2020 году. Новые функции, такие как DLSS Ray Reconstruction, суперразрешение DLSS и DLAA, основаны на архитектуре «трансформеров», подобной GPT и Gemini. Это значительно улучшает стабильность и детализацию, снижая количество ореолов.

GeForce RTX 5090 отличается компактным размером: Founders Edition занимает два слота и имеет длину 304 мм. Её стоимость составила $2000. GeForce RTX 5080 построена на GPU GB203-400-A1 с 10 752 ядрами CUDA и 16 ГБ памяти GDDR7. Пропускная способность памяти составляет 960 ГБ/с, TBP — 360 Вт, а цена — 1000 долларов, что на 200 долларов меньше цены GeForce RTX 4080 на старте продаж.

GeForce RTX 5070 Ti оснащена 16 ГБ памяти GDDR7 и 8960 ядрами CUDA, её стоимость 750 долларов. Эта модель построена на урезанном GPU GB203 с пропускной способностью памяти 896 ГБ/с и максимальной частотой GPU 2,45 ГГц. Производительность, с учётом DLSS, в два раза выше, чем у GeForce RTX 4070 Ti.

GeForce RTX 5070, самая доступная видеокарта в линейке, стоит 550 долларов. Она построена на GPU GB205 с 6144 ядрами CUDA и 12 ГБ памяти GDDR7 с частотой 28 ГГц и шириной шины памяти 192 бита. TBP составляет 250 Вт. NVIDIA утверждает, что GeForce RTX 5070 быстрее RTX 4090 при использовании DLSS 4.

В плане производительности при работе с искусственным интеллектом, GeForce RTX 5090 предоставляет 3352 триллионов операций в секунду (3352 AI TOPS), а GeForce RTX 5080 — 1801 AI TOPS. Модели RTX 5070 Ti и RTX 5070 предлагают 1406 AI TOPS и 988 AI TOPS соответственно.

На этом история развития графики NVIDIA заканчивается. Более чем за 30-летнюю историю компании сменилось более 20 поколений графических процессоров, каждое из которых радовало увеличенной производительностью и приносило какие-то новшества. Этого игроки будут ждать и от следующих поколений RTX........!

СПАСИБО ВСЕМ КТО ДОЧИТАЛ ДО КОНЦА!!!

GeForce 8000: DirectX 10 и универсальные шейдеры

GeForce 9000

GeForce 200

GeForce 400: DirectX 11 и тесселяция

GeForce 500

GeForce 600

GeForce 700

GeForce 8000: DirectX 10 и универсальные шейдеры

В ноябре 2006 года были выпущены первые видеокарты новой 8000 серии — GeForce 8800GTS и 8800GTX. Их сердцем стал чип G80, первенец новой архитектуры Tesla с поддержкой DirectX 10 и шейдеров версии 4.0.

Графическая архитектура была кардинально переработана. G80 состоит из восьми вычислительных блоков, именуемых кластерами текстурной обработки (TPC). Внутри TPC два потоковых мультипроцессора (SM), в каждом из которых два TMU и восемь универсальных скалярных шейдерных процессоров (SP). Равномерно распределяет работу между блоками диспетчер потоков Thread Engine. Помимо работы с графикой, поддерживаются расчеты с помощью нового API СUDA, разработанного NVIDIA.

Растровые блоки сгруппированы по четыре, и привязаны к 64-битному контроллеру памяти. У G80 шесть таких контроллеров. Таким образом, он обладает 384-битной шиной памяти, 24 ROP, 32 TMU и 128 SP. Для сравнения: в современном флагмане RTX4090 - 16384 SP, ровно в 128 раз больше. Шейдерные процессоры в новой архитектуре работают на собственной частоте. Она более чем вдвое превышает частоту ядра и масштабируется вместе с ней. Флагманская карта получила 768 МБ памяти GDDR3 с пропускной способностью 86 ГБ/c.

G80 обеспечивал качественную анизотропную фильтрацию с меньшим штрафом производительности, и поддерживал новые режимы сглаживания — MSAA 8x и CSAA. Тепловыделение чипа достигло 150 Вт. Для запаса по разгону модели оснащались двумя разъемами дополнительного питания 6-pin. Появилась поддержка 3-Way SLI, позволяющего объединить три новые карты в тандем.

В апреле 2007 года выпущено еще два чипа для младших карт серии. Первый — G84 с 32 SP, ставший основой серии GeForce 8600. Второй — G86 с 16 SP, предназначенный для карт 8500GT и 8400GS. Серия GeForce 8600 оснащалась двумя видами памяти: GDDR3 и DDR2. Более бюджетные карты использовали только DDR2. Обе линейки карт имели 256 или 512 МБ памяти.

Карты на флагманском G80 опережали конкурирующую серию Radeon HD 2900, но были очень дороги. G84 был лишь четвертинкой от старшего чипа, и не мог обеспечить хорошей скорости в DirectX 10. Серии требовались не слишком дорогие, но производительные карты, которые стали бы массовыми. В недрах NVIDIA уже кипела разработка еще одного чипа, который решил эту проблему. Встречайте — G92.

В основу G92 лег чип G80 с переносом на 65 нм техпроцесс и серией доработок. Конфигурация памяти была упрощена: осталось четыре 64-битных контроллера из шести. Таким образом, количество ROP сократилось до 16, а шина памяти стала 256-битной. Количество TMU было увеличено до 64 штук. G92 получил поддержку шины PCI-E 2.0, которая удваивает скорость «общения» карты с системой.

Первая модель 8800GT на основе нового ГП, слегка урезанного по блокам, была выпущена в октябре 2007 года. Спустя два месяца увидела свет 8800GTS 512 на полной версии чипа G92. Новые карты пользовались популярностью за счет высокой производительности: первая приближалась к 8800GTX, а вторая часто обгоняла ее. В январе 2008 года успешный чип лег в основу новой младшей карты серии 8800 — 8800GS.

GeForce 9000

GeForce 8800 на чипе G92 имели большой успех, но разрыв в производительности между ними и «середнячками» GeForce 8600 был очень большим. Эту ошибку исправила первая карта новой серии — GeForce 9600GT, основой которой стал чип G94. В его арсенале 16 ROP и 256-битная шина памяти, как и у G92, но вдвое меньшее количество SP и TMU. Невысокая цена вкупе с хорошей производительностью сделали карту не менее популярной, чем ее предшественники высокого класса.

Среди одночиповых решений NVIDIA лидировала, и ей некуда было торопиться. Конкурирующая серия Radeon HD3800 была медленнее, но выпуск двухчиповой 3870X2 в январе 2008 года подорвал позиции лидера. Поэтому в марте была представлена первая двухчиповая карта на архитектуре Tesla — 9800GX2. По сути, модель представляла собой пару объединенных 8800GTS 512 с пониженными частотами. Tепловыделение такого «бутерброда» составило 197 Вт.

Позже чип G92 стал основой карт других карт серии GeForce 9800, а также модели 9600GSO. ГП G94 лег в основу 9600GSO 512 и 9600GS. Основная часть моделей имела 512 МБ или 1 ГБ памяти GDDR3, а модели со 192-битной шиной — 768 МБ.

Для бюджетного сегмента был выпущен новый чип G96, представляющий собой «половинку» от G94 со 128-битной шиной памяти. Он использовался в моделях 9500GT и 9400GT, у которых встречались варианты как c памятью GDDR3, так и с DDR2.

В конце 2008 года NVIDIA перенесла удачные чипы G92 и G94 на более тонкий техпроцесс 55 нм. Обновленные версии заменили старые чипы в картах линеек GeForce 9600 и 9800, снизив их энергопотребление.

GeForce 200

В июне 2008 года, параллельно с расширением графической линейки GeForce 9000, NVIDIA представляет флагманские видеокарты следующего поколения — GTX260 и GTX280.

Чип GT200, используемый в картах, основан на архитектуре Tesla с некоторыми доработками. Шейдерным процессорам добавлена возможность одновременного исполнения двух инструкций, а части из них — поддержка вычислений FP64. ГП получил ускоренный темп работы с геометрическими шейдерами и увеличенное количество одновременно обрабатываемых потоков. Алгоритмы сжатия памяти стали более эффективными.

Строение чипа претерпело некоторые изменения. Теперь в каждом TPC не два, а три SM. Количество TPC увеличено с 8 до 10, вследствие чего полный чип имеет 32 ROP, 80 TMU и 240 SP. Восемь 64-битных контроллеров составляют 512-битную шину памяти GDDR3, которая в топовой карте имела пропускную способность свыше 140 ГБ/c. GT200 был крайне горяч и прожорлив, умудряясь потреблять до 236 Вт. Для его питания понадобилась комбинация из двух коннекторов — 6-pin и 8-pin.

ATI Radeon серии HD4000 были куда успешнее предшественников. Старшая HD4870 могла конкурировать с GTX260 при меньшем энергопотреблении, а двухчиповая HD4870X2 не оставляла камня на камне от GTX280 в играх, оптимизированных под CrossFire.

В конце 2008 года NVIDIA перенесла GT200 на техпроцесс 55 нм, тем самым немного остудив его горячий нрав. Эта версия нашла применение в обновленных моделях GTX260 216, GTX 275, GTX285, а также GTX295 — нового двухчипового короля графики, ставшего ответом на HD4870X2. Все карты на чипе GT200, за исключением GTX280 и GTX285 с 1ГБ, обладают нестандартным объемом памяти 896 МБ — это следствие урезанной до 448 бит шины памяти.

В 2009 году была представлена GTS250 на базе чипа G92, уже знакомого по предыдущим сериям. На моделях бюджетного ценового сегмента NVIDIA решила обкатать технологию производства 40 нм, выпустив три новых ГП: GT215, GT216 и GT218. Они получили слегка доработанную версию архитектуры Tesla с поддержкой DirectX 10.1 и шейдерной модели 4.1. Карты выпускались в двух вариантах — с 512 МБ и 1 ГБ памяти.

Старший чип GT215 с 96 SP лег в основу модели GT240, которая первой из карт компании получила версию с памятью GDDR5. Средний GT126 с 48 SP использовался в модели GT220. Оба чипа получили 128-битную шину памяти, в отличие от младшего ГП GT218 с шиной 64 бит. Он использовался в картах GeForce 205 и 210, и имеет всего 16 SP.

GeForce 400: DirectX 11 и тесселяция

Первые карты серии GeForce 400 с поддержкой DirectX 11, основными новшествами которого являются поддержка тесселяции и вычислений DirectCompute, были представлены в марте 2010 года. В их основу легла новая архитектура Fermi и уже обкатанный техпроцесс 40 нм. Конкуренты в этот раз выпустили новые карты быстрее — линейка Radeon HD5000 появилась на рынке на полгода раньше.

Дебютной новинкой стала карта GTX480 на чипе GF100. Он состоит из четырех вычислительных графических кластеров (GPC). В каждом из них находятся по четыре SM. Один SM содержит 32 SP и блок Polymorph Engine, предназначенный для работы тесселяции.

Полный GF100 имеет 48 ROP, 64 TMU и 512 SP. Шина имеет ширину в 384 бита, а в качестве памяти используется 1.5 ГБ GDDR5 с полосой пропускания 177 ГБ/c. Чип был очень сложным, трудно было добиться малого количества брака. Поэтому в топовой GTX480 использовалась урезанная версия GF100, TDP которого даже в таком виде достигло 250 Вт. ГП поддерживает технологию 4-way SLI, которая позволяет объединить силы сразу четырех карт.

Модель GTX470 вдобавок к еще более урезанному чипу получила меньшую ширину шины — 320 бит, из-за чего объем памяти составил нетипичные 1280 МБ. Младшая GTX465 получила 1ГБ 256-битной памяти, и растеряла львиную долю SP — их осталось всего две трети.

Карты на GF100 опережали предыдущее поколение до полутора раз, но стоили недешево, требовали мощного питания и хорошего охлаждения. В июле 2010 года была представлена GTX460: карта среднего ценового сегмента, получившая популярность. В ее основе чип GF104, получивший 384 SP и 256-битную шину. Он получил улучшения TMU, позволяющие обрабатывать текстуры FP16 вдвое быстрее.

GTX 460 имела две разновидности: с полной 256-битной шиной и урезанной до 192 бит. В первом случае объем памяти составил 1 ГБ, во втором — 768 МБ. Чип был немного урезан по блокам в обеих картах, но больше всего — в появившейся позже GTX460 SE.

По чистой производительности GeForce 400 были сравнимы с серией Radeon HD5000, но значительно опережали их при использовании тесселяции — соответствующий блок у карт ATI был слабее.

Осень 2010 года принесла с собой бюджетные новинки. Чип GF106 — половина от полного GF104, стал основой GTS450. Она имеет 1 ГБ 128-битной GDDR3 или GDDR5, хотя ГП поддерживает 192-битный интерфейс памяти.

GT440 получила две разновидности. Первая основана на урезанном по блокам GF106, но со 192-битной памятью GDDR3. Вторая — на чипе GF108, младшем в линейке. Он содержит всего 96 SP и обладает 128-битной шиной. Помимо GT440, этот же чип использует младшая GT430.

GeForce 500

Линейка GeForce 500 представляет собой обновление GeForce 400, и использует ту же архитектуру Fermi. Прирост производительности в этом поколении небольшой.

Чип GF110 пришел на смену GF100, повторяя его по устройству и количеству различных блоков. ГП получил удвоенный темп обработки текстур формата FP16, аналогично GF104 из прошлой линейки. К тому же, он научился более эффективно отбрасывать полигоны, невидимые в кадре. Благодаря отлаженному производству удалось повысить частоты и сохранить все блоки чипа активными во флагмане GTX580. Совокупность изменений ускорила карту на 15–20% по сравнению c GTX480.

GTX580 увидела свет в ноябре 2010 года. Как и предшественник, карта оснащалась 1.5 ГБ 384-битной GDDR5, хотя позже появились и варианты с 3 ГБ. Пропускная способность памяти возросла до 192 ГБ/c. GTX570 основана на том же чипе, но с частью отключенных блоков. Шину памяти урезали до 320 бит, а объем — до 1280 или 2560 МБ. Позже на основе еще более урезанного чипа были выпущены две модели GTX 560 Ti, отличающиеся различным количеством активных SP.

В январе 2011 года на сцену выходит GTX560 Ti на основе ГП GF114, являющегося ближайшим родственником GF104. Как и в случае с GTX580, старшая карта теперь имеет полный чип. Память 256-битная, аналогично предшественнику. Позже в продажу поступили GTX560 и GTX560SE, обладающие меньшим количеством активных SP, но сохранившие полную шину. Объем памяти всех моделей линейки — 1 или 2 ГБ.

Двухчиповая Radeon HD5970 конкурента в прошлом поколении осталась без ответа. В марте AMD, которая уже перестала использовать в названиях карт бренд ATI, запускает следующую «двухголовую» карту HD6990. На этот раз NVIDIA подготовила ответную меру: ей стала GTX590, представляющая собой склейку из двух GTX580 со сниженными частотами. TDP достиг внушительных 365 Вт, вследствие чего карта впервые потребовала двух дополнительных разъемов питания 8-pin.

Одновременно с GTX590 появилась GeForce GTX 550 Ti на базе наследника GF106 — чипа GF116. В отличие от предшественницы, она получила 1 ГБ 192-битной памяти. Это стало возможным благодаря микросхемам памяти с разной плотностью. Позже на базе того же чипа вышла GT545 с 1.5 ГБ GDDR3.

Младший чип получил название GF119. Имеющий всего 48 SP и 64-битную шину, он нашел пристанище в самой бюджетной карте серии — GT520.

GeForce 600

Первой картой новой серии стала GTX680, выпущенная в марте 2012. В ее основе лежит архитектура Kepler, которая получила внутреннюю реорганизацию и поддерживает часть возможностей DirectX 11.1/11.2.

В ГП архитектур Tesla и Fermi шейдеры работают на своей частоте не просто так: на старых техпроцессах было невозможно «впихнуть» в чип большое количество SP, вместо этого увеличивали их частоту. Чипы Kepler перешли на 28 нм техпроцесс, который позволил разместить больше SP на той же площади, а также преодолеть барьер частоты ядра в 1 ГГц. Поэтому от старой схемы отказались, приведя к единой частоты работы ядра и шейдеров.

Основой GTX680 стал чип GK104. У него четыре GPC, но мультипроцессоров в каждом не по четыре, а по два. Теперь они содержат в себе гораздо большее количество SP — 192. Блок тесселяции Polymorph Engine 2.0 стал быстрее. Полный чип содержит 32 ROP, 128 TMU и 1536 SP. ГП получил поддержку шины PCI-E 3.0, удваивающей скорость обмена данными между картой и системой.

Ширину шины сократили до 256 бит, но за счет более быстрой GDDR5 пропускная способность осталась на уровне GTX580. Появилась технология GPU Boost — теперь частота ядра не фиксированная, а динамическая, в зависимости от нагрузки на ГП и его энергопотребления. Последнее стало довольно скромным — 195 Вт.

Карта конкурировала с ранее представленной Radeon HD7970, обгоняя ее в старых проектах. А вот в новых все было не так однозначно: представительница AMD получила новую архитектуру GCN, в которой устранили слабые места прошлого поколения, и с каждой новой игрой разрыв между картами только сокращался.

Вскоре появилась GTX690 — двухчиповая карта с парой GK104 и TDP 300 Вт. За ней последовала GTX670 со слегка урезанным чипом. Младший вариант на GK104 — GTX660 Ti. Как и прочие карты на чипе, она имеет 2 ГБ памяти GDDR5, но отличается 192-битной шиной.

GTX 660 появилась через полгода после выхода флагмана. В ее основу лег чип GK106 с 960 SP, а память представляли 2 ГБ 192-битной GDDR5. Чуть позже свет увидели две версии GTX650 Ti на том же чипе: обычная с урезанной до 128 бит шиной, и версия «Boost» с полной шиной памяти. Часть блоков в этих картах была отключена. К тому же, в отличие от старшей, они были доступны в двух версиях: с 1 и 2 ГБ памяти.

Младшим чипом GK107 оснащались две карты, GTX650 и GT640. Обе имели полную версию чипа с 384 SP, отличия в частотах и типе памяти: первая оснащалась GDDR5, вторая — GDDR3. Бюджетные карты GT630, GT620 и GT610 были построены на чипах архитектуры Fermi: GF108 и GF119.

GeForce 700

В феврале 2013 года была выпущена карта GTX Titan, с которой началась история GeForce 700, хотя номинально в эту линейку модель не входила.

GK110, ставший основой карты, построен на той же архитектуре Kepler. По сравнению с GK104, чип разросся «вширь». Новый ГП имеет пять GPC, в каждом из которых три SM. В каждом SM значительно возросло число блоков FP64, обычно используемых для неигровых вычислений — с 8 до 32.

Полный чип имеет 48 ROP, 240 TMU и 2880 SP. При этом количество активных блоков в карте было слегка сокращено. GK110 обладает 384-битной шиной памяти, которую у GTX Titan представляют 6 ГБ GDDR5. Ее пропускная способность достигла 288 ГБ/c. Технология GPU Boost была обновлена до версии 2.0, позволяющей эффективней повышать частоту с учетом температуры чипа. TDP карты достиг 288 Вт.

GTX Titan предназначался в первую очередь для неграфических вычислений, но на некоторое время получил статус самого быстрого игрового решения. Спустя три месяца NVIDIA выпустила первую игровую карту на чипе GK110 — GTX 780. Чтобы не составлять конкуренцию GTX Titan, чип был урезан еще сильнее, а cкорость вычислений FP64 ограничена. Карта получила 3 ГБ памяти, хотя иногда встречались и варианты с 6 ГБ.

Спустя год эту пару на посту сменили GTX Titan Black и GTX 780 Ti, обладающие чипами GK110 со всеми активными блоками. В мае 2014 NVIDIA представила двухчиповый GTX Titan Z, ставший кульминационной точкой развития архитектуры Kepler и последней картой компании с двумя ГП.

AMD ответила картами серии R9 290. Как и в случае с парой GTX680/HD7970, новая пара GTX780 Ti/R9 290X с переменным успехом «бодалась» друг с другом. Флагман NVIDIA на старте был быстрее и стоил дороже, но со временем карта AMD стала его обгонять.

Ступенькой ниже карт на GK110 расположились модели на уже знакомом нам GK104. GTX 680 «превратилась» в GTX770. GTX 760 получила на четверть урезанный чип, но за счет 256-битной шины памяти, хорошей производительности и гуманной цены карта стала очень популярным решением. Обе карты оснащались 2 или 4 ГБ памяти.

Февраль 2014 года принес с собой новинки: GTX750 и GTX750 Ti. В отличие от прочих решений GeForce 700, в них использовался новый ГП архитектуры Maxwell — GM107, подробнее о котором мы расскажем в третьей части истории.

Более бюджетные карты серии использовали как старые чипы GK107 и GF108, так и новый бюджетный чип архитектуры Kepler — GK208. Аналогично GK107, он имеет 384 SP, но обладает вдвое меньшим количеством растровых и текстурных блоков. Шина памяти сокращена до 64-битной, а интерфейс подключения к системе ограничен режимом PCI-E 2.0 x8. Полный чип лег в основу GT730, версия с половиной активных SP использовалась в GT720 и GT710.

С появлением ОС Windows 10 линейки видеокарт GeForce 400, 500, 600 и 700 получили частичную поддержку DirectX 12. Но полностью соответствуют функциям нового API только более современные поколения видеокарт, которые поддерживают его изначально.

ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ...

Компания Neuralink успешно имплантировала третий в мире мозговой имплант в мозг человека, как сообщил предприниматель и миллиардер Илон Маск в социальной сети. «У нас теперь три человека с чипами Neuralink, и все они чувствуют себя хорошо», — отметил Маск. Он также добавил, что компания планирует установить чипы Neuralink еще 20-30 людям.

Второй человек, который получил имплант от компании Маска, прошел процедуру в августе 2024 года. По словам миллиардера, операция прошла успешно, и в мозге этого пациента уже функционируют 400 электродов.

Первым пациентом с чипом Neuralink стал 29-летний Нолан Арбо, который был парализован ниже плеч. Он отметил, что теперь его возможности «гораздо больше, чем в начале эксперимента». После операции он смог не только управлять компьютером, но и играть в видеоигры «силой мысли».

Маск также предполагает, что в ближайшем будущем использование мозговых имплантов станет обычным явлением, и киберпанк может стать реальностью. «В будущем не будет телефонов, останутся только Neuralink и его аналоги», — считает он.

Тем временем в России наблюдается рост числа людей, которые вживляют небольшие чипы под кожу рук или устанавливают импланты под ногти, превращая их в «умные». Ситуация доходит до реального «hi-tech, low life», когда люди с риском для здоровья проводят небольшие операции на себе вместо обращения в специализированные медицинские центры в Москве и Санкт-Петербурге. Одним из самых известных энтузиастов и первопроходцев биохакерских имплантов является Влад Зайцев.

NVIDIA. Давний и бессменный лидер рынка дискретных графических процессоров. Рассмотрим, как появились и развивались видеокарты NVIDIA. Первая часть повествует о становлении графики компании в период до появления DirectX 10.

STG-2000: неоднозначный первенец

RIVA 128: совместимость с DirectX

RIVA TNT: мультитекстурирование

GeForce 256: аппаратная трансформация и освещение

GeForce 2

GeForce 3: шейдеры

GeForce 4

GeForce FX5000: ранний DirectX 9

GeForce 6000: DirectX 9.0c и HDR

GeForce 7000

STG-2000: неоднозначный первенец

NVIDIA была основана в 1993 году. Тогда происходил рост популярности трехмерных игр, который делал перспективным разработку 3D-ускорителей. Именно этим и занялась новая компания.

В течение двух лет NVIDIA разрабатывала свой первый продукт, и, наконец, представила его в мае 1995 года. Это была мультимедийная карта STG-2000 на базе чипа NV1. Плата имела разъем PCI и объединяла в себе 3D-ускоритель, блок работы с 2D-графикой и звуковую карту.

NV1 стал первым графическим чипом для IBM-PC совместимых компьютеров с поддержкой аппаратного текстурирования. Он имел по одному текстурному модулю (TMU), пиксельному конвейеру и растровому блоку (ROP). Чип производился по техпроцессу 500 нм и работал на частоте 12 МГц. В качестве памяти использовалось 2 или 4 МБ EDO RAM с пропускной способностью 600 МБ/c.

Особенностью NV1 стала работа с четырехугольными примитивами, аналогично приставке Sega Saturn. Несколько игр с этой приставки, такие как Virtua Fighter и Panzer Dragoon, были портированы на ПК и успешно работали на STG-2000.

Вскоре после выхода STG-2000 компания Microsoft представила API DirectX, работающий с треугольными полигонами. В итоге чип NV1 остался не у дел. NV2, разрабатываемый в недрах компании для приставки Sega Dreamcast, был отменен.

RIVA 128: совместимость с DirectX

В 1996 году NVIDIA приступила к работе над 3D-ускорителем, работающим с треугольными полигонами. В приоритете была максимальная совместимость с графическими API DirectX 5 и OpenGL 1.0. В основе ускорителя лежит доработанная архитектура прошлого чипа, получившая название Fahrenheit. Разработка увидела свет в августе 1997 года — тогда компания представила карту RIVA 128.

Сердцем модели стал чип NV3, выпускаемый по техпроцессу 350 нм. Как и предшественник, он имел по одному пиксельному конвейеру, ROP и TMU, но обладал гораздо более высокими частотами чипа и памяти — оба работали на 100 МГц. Память представляла SGRAM объемом 4 МБ. Ее полоса пропускания увеличилась до 1.6 ГБ/c благодаря 128-битной шине. Буфер кадра и текстуры могли храниться в системной ОЗУ. Чип NV3 одним из первых получил поддержку шины AGP 2x, но выпускались и PCI-карты.

RIVA 128 стала первым популярным продуктом компании благодаря совместимости с DirectX, неплохой производительности, а также сочетанию обработки 2D-изображения и 3D-ускорителя в одной карте — конкурирующая Voodoo Graphics от 3dfx Interactive для своей работы требовала дополнительной 2D-карты. Другой конкурент, ATI 3D Rage Pro, обладала сравнимой с RIVA 128 функциональностью, но часто была медленнее, и вдобавок не поддерживала OpenGL.

В феврале 1998 года NVIDIA выпускает обновленную RIVA 128 ZX. Объем памяти возрос до 8 МБ, а ее частота увеличилась на четверть.

RIVA TNT: мультитекстурирование

На фоне усиливающейся конкуренции со стороны Voodoo 2, NVIDIA понадобилось более производительное решение. Им стала RIVA TNT на базе чипа NV4, выпущенная в июне 1998 года. Модель получила поддержку мультитекстурирования, которое стало одним из главных нововведений DirectX 6 и OpenGL 1.2.

Конвейеров, ROP и TMU в NV4 стало по два. Чип научился работать с 32-битным цветом и 24-битным Z-буфером, в отличие от конкурирующей Voodoo 2, и получил более качественную фильтрацию текстур. Память представляли 8 или 16 МБ SDRAM. Модели все чаще стали оснащаться активным охлаждением, хотя чип еще мог обходиться и без него.

Voodoo 2 была популярнее и показывала более высокую производительность при использовании собственного API Glide, который к тому времени получил большое распространение в играх. Но Riva TNT привлекла внимание к DirectX и OpenGL. Единственная модель не способствовала популярности, поэтому в начале 1999 года NVIDIA решила расширить линейку новыми моделями RIVA TNT2.

Карты серии TNT2 основаны на чипе NV5. Новый техпроцесс 250 нм позволил повысить частоты до полутора раз. Чип получил поддержку шины AGP 4x, 32-битного буфера и текстур разрешением 2048х2048. Карты серии TNT2 оснащались 16 или 32 МБ памяти SDRAM. Для сравнения: у современной RTX4090 24 ГБ памяти. Или, по меркам 1998 года, 24576 МБ.

Бюджетные модели основывались на NV6, упрощенном варианте NV5 с 64-битной шиной. Самой быстрой картой с ним стала Riva TNT2 M64. Младшие модели со сниженными частотами получили названия Vanta и Vanta LT.

Главным конкурентом линейки TNT2 стала Voodoo 3. Несмотря на меньшие продажи и более низкую производительность, линейка RIVA TNT2 за счет разнообразия моделей нашла применение в компьютерах разных ценовых сегментов, тем самым поспособствовав популяризации 3D-игр.

GeForce 256: аппаратная трансформация и освещение

Развитие 3D-ускорителей в 90-е годы происходило бурно, но большую часть обработки графики все так же выполнял ЦП компьютера. В сентябре 1999 года Microsoft выпустила DirectX 7, который принес поддержку аппаратной трансформации и освещения (T&L) с помощью видеокарты.

В октябре 1999 года NVIDIA дает старт карте GeForce 256. В ее основе графическая архитектура Celsius. Чип NV10 имеет аппаратный блок T&L и четыре пиксельных конвейера, к каждому из которых привязано по одному ROP и TMU. 128-битная шина поддерживает два вида памяти — SDRAM и DDR. Пропускная способность модели с DDR была почти вдвое выше, чем у версии с SDRAM: 4.8 ГБ/c против 2.6 ГБ/c. Имелись версии с 32 и 64 МБ памяти.

На внедрение аппаратного T&L в игры потребовалось время, и на момент выхода дороговизна GeForce 256 не оправдывала чистого роста производительности без учета этой технологии. С оптимизированными играми в системах со слабым процессором карта могла значительно превосходить предшественников и конкурентов, но такое применение было маловероятно.

GeForce 2

В апреле 2000 года была выпущена первая карта серии GeForce 2 на базе чипа NV15, переведенного на техпроцесс 180 нм.

Новшеством по сравнению с NV10 стало два TMU на конвейер. TMU работают совместно с новым блоком Nvidia Shading Rasterizer, который смешивает текстуры для реализации эффектов мультитекстурирования. Таким образом, реализованы некоторые функции DirectX 8, хотя шейдеров у ГП еще нет. Используется память DDR. Ее полоса пропускания возросла до 7.3 ГБ/c.

В июне свет увидела бюджетная серия GeForce 2 MX. В ее основу лег чип NV11, получивший вдвое меньше блоков, чем NV15, но сохранивший 128-битную шину. Большинство карт серии оснащались памятью SDRAM, хотя существуют и варианты с 64-битной DDR.

С появлением GeForce 2 и первых Radeon от ATI, поддержка аппаратного T&L в играх стала распространяться все больше. Voodoo 4 и 5 появились позже, и уже не могли обогнать конкурентов по производительности при гораздо большей цене. В итоге, в конце 2000 года NVIDIA купила 3dfx Interactive, тем самым положив конец одному из конкурентов.

В отличие от прошлой линейки, карты серии GeForce 2 стали по-настоящему массовыми. Игры положительно откликались на удвоенное количество TMU, но производительность все чаще стала упираться в пропускную способность памяти.

GeForce 3: шейдеры

В феврале 2001 года была представлена GeForce 3. В ее основу лег чип NV20 на архитектуре Kelvin, производимый по 150 нм техпроцессу. Главным улучшением стала программируемая шейдерная архитектура с поддержкой DirectX 8.0.

Конфигурация NV20 схожа с предшественником: 4 ROP и 8 TMU. На каждый из четырех конвейеров приходится по пиксельному шейдеру. Еще один шейдер используется для обработки вершин, он совмещен с блоком T&L. 128-битная шина памяти стала использоваться более эффективно благодаря технологии сжатия Lightspeed Memory Architecture. GeForce 3 оснащаются 64 или 128 МБ памяти DDR.

NV20 получил поддержку сглаживаний MSAA и Quincunx, которые значительно быстрее доступного ранее SSAA. Работа анизотропной фильтрации улучшена, добавлена поддержка текстур разрешением 4096х4096. ГП поддерживает технологию RT-Patches, являющуюся одним из предков современной тесселяции, но так и не получившую распространения.

Производительность GeForce 3 в старых играх, не использовавших шейдеры, была на уровне или даже ниже прошлой линейки GeForce 2. Как и конкурирующий Radeon 8500 на чипе R200, карты стали раскрываться только с приходом игр с поддержкой DirectX 8. К тому времени компания выпустила следующее поколение карт, обладающее повышенной производительностью — GeForce 4.

GeForce 4

В феврале 2002 года были представлены GeForce 4 — новые представители архитектуры Kelvin, распространившие ее в массы. Чип NV25 схож с NV20, но имеет два вершинных шейдера, которые могли работать как сдвоенный блок T&L. Добавилась поддержка пиксельных шейдеров версии 1.3, требующаяся для совместимости с DirectX 8.0a. Сглаживание теперь отнимало меньше производительности. Ядру покорились 300 МГц частоты, а память ускорилась на четверть, хотя объем не изменился.

NV25 использовался в производительной линейке GeForce 4 Ti. В бюджетной линейке GeForce 4 MX использовался другой чип — NV17, который из-за отсутствия шейдеров ограничен DirectX 7. Он достаточно схож с NV11, использовавшимся в GeForce 2 MX, и немного быстрее него за счет частоты и поддержки технологии сжатия памяти.

В конце 2002 года появились модели на чипах NV28 и NV18. Они повторяли прежний ассортимент, но получили поддержку шины AGP 8x.

Ti-модели были дорогими, MX — дешевыми. Поэтому GeForce 4 MX пользовались популярностью. Но с появлением игр, которые задействовали шейдеры, их пользователи остались не у дел: в ранних проектах не отображались некоторые эффекты, а более поздние отказывались запускаться. Благо, после этой серии производитель избавился от подобной практики, и современные Ti-модели по функциональности не отличаются от обычных карт серии.

У ATI не было адекватного ответа на топовые GeForce 4 Ti до июля 2002 года, когда была выпущена гораздо более быстрая Radeon 9700 Pro с поддержкой DirectX 9. Но спустя полгода NVIDIA ответила новой линейкой — GeForce FX5000.

GeForce FX5000: ранний DirectX 9

В январе 2003 года NVIDIA выпускает первые карты линейки GeForce FX5000, рассчитанные на работу с DirectX 9. В их основе новая архитектура Rankine.

Потребляемая мощность превысила возможности слота AGP, поэтому GeForce FX потребовали дополнительного питания с помощью разъема MOLEX. Появилось автоматическое управление вентилятором в зависимости от температуры ГП.

Первыми стали карты серии FX5800 на основе 130 нм чипа NV30. 4 ROP и 8 TMU соседствуют с четырьмя пиксельными и тремя вершинными шейдерами, которые переработаны для поддержки шейдерной модели 2.0a и управления потоком команд. К 128-битной шине подключалось 128 МБ памяти нового типа — GDDR2. Качество сглаживания и анизотропной фильтрации улучшилось. К тому же, они стали меньше влиять на производительность.

Карты серий FX5600 и FX5200 вышли спустя два месяца. В их основе — чипы NV31 и NV34. По сравнению со старшим NV30, у них вдвое меньше TMU. Младший NV31 имеет несколько упрощений в работе конвейеров. В отличие от старшей карты, здесь использовалась обычная память DDR объемом 64, 128 или 256 МБ.

Во второй половине 2003 года NVIDIA выпустила обновленные чипы NV35 и NV36, пришедшие на смену NV30 и NV31. Пиксельные процессоры получили усовершенствования, повышающие производительность. NV36 лег в основу карт серии FX5700, которые комплектовались памятью DDR, GDDR2 или GDDR3. NV35 использовал обычную DDR, но за счет 256-битной шины превосходил NV36 по пропускной способности памяти в два раза. Этот чип использовался в серии карт FX5900.

Выпущенный позже NV38 представлял копию NV35, оптимизированную для достижения высокой частоты. Его обладателем стала топовая FX 5950 Ultra. В начале 2004 года NVIDIA выпускает модели серии с интерфейсом PCI-E x16, который реализуется с помощью чипа-моста HSI. Эти карты получают новый суффикс «PCX».

Несмотря на поддержку DirectX 9, серия FX работала с ним достаточно медленно из-за малого количества шейдерных блоков. Конкурирующие Radeon на базе чипов серии R300 в этом плане были быстрее. Повышение производительности в новом API принесет следующая серия карт — GeForce 6000 на новой архитектуре Curie.

GeForce 6000: DirectX 9.0c и HDR

Первые карты нового семейства выпустили в мае 2004 года — за несколько месяцев до прихода DirectX 9.0c, поддержкой которого они могли похвастать. Обновленный DirectX принес рендеринг в расширенном динамическом диапазоне (HDR) и шейдеры версии 3.0.

Большинство моделей линейки выпускались со 128 или 256 МБ памяти, за исключением топовой 6800 Ultra, которая имела вариант с 512 МБ. Эти карты первыми получили поддержку технологии SLI, позволяющей объединять силы двух ГП для ускорения работы игр.

Шейдерные процессоры получили множество улучшений и изменения в организации. Каждый пиксельный шейдер содержит в себе два ALU, занимающихся вычислениями. По четыре шейдера и TMU сгруппированы в пулы квадов, которые работают с фрагментами изображения 2х2 пикселя. В дебютном чипе NV40 четыре пула — то есть, 16 шейдеров и 16 TMU.

Помимо этого, в чипе шесть вершинных шейдеров, а также 16 блоков ROP. Интерфейс памяти 256-битный. Он способен работать с DDR, DDR2 и GDDR3, пиковая пропускная способность которой достигла 35 ГБ/c. NV40 используется в серии видеокарт GeForce 6800.

Практически каждая модель серии имела два вида: с интерфейсами AGP 8x и PCI-E x16. Мост HSI, ранее распаиваемый на плате, интегрировали на подложку ГП. AGP-варианты получали дополнительное питание через разъемы MOLEX, а для PCI-E карт стал использоваться привычный и сегодня разъем питания 6-pin.

Чип NV40 получил несколько обновлений. В NV41 был интегрирован мост HSI для реализации PCI-E варианта. NV42 перенесли на более тонкие нормы 110 нм, как и младшие модели чипов. NV45 остался на техпроцессе 130 нм, но получил оптимизации для достижения более высоких частот. Конкурирующая серия Radeon X800 превосходила GeForce 6800 при использовании шейдеров версии 2.0, но более современные шейдеры версии 3.0 не поддерживала.

Старшие карты были хороши, но достаточно дороги. В августе 2004 года NVIDIA выпускает видеокарту среднего ценового сегмента, сразу же ставшую хитом — 6600GT. Несмотря на более простой чип NV43, содержащий лишь 4 ROP, половину шейдерных процессоров и TMU от полного NV40, карта показывала хорошую производительность. Свою роль в этом сыграла быстрая память GDDR3, хотя шина памяти у нового ГП была урезана до 128 бит.

На основе NV43 вышли и другие модели серий 6600 и 6200, в которых была заблокирована часть имеющихся блоков. В младшем чипе NV44 осталась лишь половина блоков от NV43, за исключением трех вершинных процессоров. Этот ГП использовался в картах серии GeForce 6200 и 6500.

GeForce 7000

Серия GeForce 7000 также основана на архитектуре Curie, но с некоторыми доработками Карты получили улучшения в поддержке сглаживания: стали доступны гамма-коррекция и Transparency AA, за счет комбинации методов сглаживающий полупрозрачные текстуры.

Первенец серии GeForce 7800 был выпущен в июне 2005 года. Чип G70 получил шесть пулов квадов, 24 TMU и столько же пиксельных шейдеров. В состав последних, помимо векторных ALU, вошли два небольших скалярных ALU для простых операций. Это дало прирост производительности при выполнении сложных шейдеров.

Вершинные шейдеры изменений не претерпели, но их количество увеличилось до восьми. Аналогично NV40, у G70 16 блоков ROP и 256-битная шина памяти. Карты GeForce 7800 оснащались 256 или 512 МБ памяти GDDR3, которая обеспечивала полосу пропускания до 54 ГБ/c. Интерфейс PCI-E x16 теперь был интегрирован в чип, а для реализации шины AGP применялся «развернутый» мост HSI.

Среди продуктов NVIDIA эта линейка карт последней получила AGP-модели. После этого по сей день все видеокарты для соединения с системой используют только интерфейс PCI-E, в том числе современные NVIDIA RTX. В марте 2006 года на смену G70 пришел G71. Он производился по более тонкому техпроцессу 90 нм, который снизил TDP и увеличил рабочие частоты. На основе G71 были выпущены карты серии GeForce 7900, в том числе первые двухчиповые модели компании — 7900GX2 и 7950GX2.

Одночиповые GeForce 7900 модели конкурировали с картами серии Radeon X1800 и X1900, которые где-то превосходили, а где-то наоборот уступали продукции NVIDIA. Связка двух карт этих серий в CrossFire противопоставлялась двухчиповым 7900GX2 и 7950GX2.

В отличие от топовых, карты среднего и младшего ценового сегмента серии GeForce 7000 имели 128 или 256 МБ памяти. Средний сегмент представлял G73 — «половинка» старшего чипа, не считая еще один вершинный шейдер. К 128-битной шине памяти подключалась память DDR2 или GDDR3. Полный чип стал основой серии GeForce 7600, а урезанная версия — модели 7300GT.

Младший G72 использовался в сериях GeForce 7300 и 7200. Его характеристики по сравнению с G73 урезали вдвое. Ширина шины памяти у разных моделей — 64 или 32 бита. В основе модели 7100GS — чип прошлого поколения NV44.

GeForce 7000 стала последней линейкой с отдельными пиксельными и вершинными шейдерами. Следующая линейка GeForce 8000 принесла универсальные шейдеры, которые и до сих пор используются в любой современной видеокарте

ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ...