NVIDIA GeForce 5

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NVIDIA GeForce 5 系列
GeForce FX Series logo.png
代號 NV30、NV31、NV34
NV35、NV36、NV38
發佈日期 2002年11月18日
制作工艺 130奈米
低端GPU 5100、5200、5300、5500
中端GPU 5600、5700、5750
高端GPU 5800、5900、5950
DirectX版本 DirectX 9.0a/b、Shader Model 2.0a
OpenGL版本 OpenGL 2.0
前代产品 NVIDIA GeForce 4
后继产品 NVIDIA GeForce 6

GeForce 5(官方統稱為GeForce FX系列)是由nVIDIA研發設計的第五代GeForce顯示核心產品,分為兩大系列:

  • GeForce FX(核心代號NV3x)在2002年11月18日的COMDEX展上發佈。GeForce FX 5800 Ultra與FX 5800是全世界首款支持DDR2显存的顯示卡。它使用了當時許多超前的技術,其采用CineFX 2.0引擎,首次支持CG高级编程语言,亦完全支持Direct 9.0。NV30晶片是全新設計的,與NV25極少有相似之處,而晶体管数量是上一代NV25/NV28的两倍。2003年3月19日,NVIDIA發表該系列的移動版GeForce FX Go,最初發表有五款產品FX Go 5700、FX Go 5650、FX Go 5600、FX Go 5200、FX Go 5100,同年9月發表了建基於NV3x系列的Personal Cinema FX數位娛樂解決方案。
  • GeForce PCX(核心代號NV3xPCX)在2004年2月17日的IDF2004上正式发布。是業界第一套全系列支援PCI-E介面的GPU。但GeForce PCX只是GeForce FX系列显示卡配合HSI桥接芯片,將原本為AGP介面而設計的顯式卡,僅用該橋接晶片轉接至PCI-E插槽,性能瓶頸依舊存在,所以GeForce PCX只是理論上支援PCI-E,完全不能發揮PCI-E應有效果。GeForce PCX名副其實是過渡產品。

核心以TSMC0.13微米製程製造。與前代0.15微米製程相比,新的製程可使電晶體縮小25%且快上25%。但NV30结构复杂,导致成品率较低。而128位的显存頻宽严重跟制了其性能,由於核心頻率高,所以发热量也高。而必須采用更強的散熱風扇。然而該散熱風扇噪音過高,且需多佔用一條PCI槽,成為該產品所诟病的缺點。GeForce 5後期型號眾多,定位有部分重疊。

GeForce FX[编辑]

NVIDIA於2002年11月18日發佈GeForce FX,由於其採用當時領先的0.13微米製程(臺積電代工)及GDDR2顯示記憶體(三星製造)的成品率太低,NVIDIA臨時改進了NV25核心使其支援AGP 8X,稱為NV28核心,即Ti 4600更新為Ti 4800來臨時應對競爭對手的Radeon 9700 Pro,但終究是上一代產品,效能完全不敵競爭對手,使ATi罕有的取得了之前從未獲得過的效能之王。GeForce FX正式上市前的這段時間NVIDIA陷入了這種難堪的局面,只能通過優化驅動來減小與ATi產品的差距。

GeForce FX正式開始上市是在2003年3月份,首批有兩個型號,FX 5800 Ultra與FX 5800。前者負責取代上代的Ti 4800,頻率達到核心500MHz/顯示記憶體1000MHz,是當時市面上頻率最高的顯示卡,首次超前使用三星剛剛開始量產的GDDR2作為顯存,時脈雖比DDR高,但功秏也提高,时间延迟亦変得嚴重。所以就算使用了新技術,只有128 Bit位寬,完全不能發揮NV30应有的效能,在與競爭對手Radeon 9700 Pro對比的多個媒體評測中只是勉強取得了勝利,但為此付出的代價相當大,即使NV30支援分頻技術,但由於採用兩倍於上代產品的晶體管製造,它的運行溫度很高,消耗了兩倍於同等ATi顯卡的電能。FX 5800 Ultra採用史無前例的佔據兩個PCI槽的FX Flow散熱系統的噪音也相當高。FX 5800 Ultra的效能王座只坐了不到一個月,ATi在FX 5800 Ultra發佈不久迅速推出了Radeon 9800 Pro予以還擊,且效能比FX 5800 Ultra來得更高。現時FX 5800 Ultra被認為是NVIDIA公司自成立以來除NV1外第二失敗的產品。低一個檔次的FX 5800頻率稍低,負責取代上代的Ti 4800 SE,散熱器則為普通風扇,噪音稍小,但同樣需要占用2個PCI槽。

FX 5800系列顯卡採用第二代CineFX引擎,支援Intellisample技術,ForceWare統一軟體環境。提供了FP16和FP32精度模式。這兩種模式前一種意味著低精度渲染(和競爭對手相對而言),另一種是低性能模式。32位元支援也使得電晶體數量大幅增加。著色性能通常也只有競爭對手ATi產品的一半或是更低。作為相容微軟DirectX標準上享有盛譽的NVIDIA,為此次誤判微軟下一代規範,付出了沉痛的代價。

NVIDIA開始掩飾GeForce FX的缺點。這個時候備受關注的“FX Only”演示程式Dawn發佈了。但是當這個程式被破解之後,人們發現在Radeon 9700顯卡上運行的速度甚至更快[1]。隨後,NVIDIA在驅動上進行了更多的修改和“優化”,但是NVIDIA的穩定和高效驅動的傳奇已經不在了。後期,NVIDIA通過對指令的重新排序部分地縮小了性能差距,但是著色性能依舊較弱,而且對特定硬體指令十分敏感。NVIDIA於是尋求微軟的合作,更新DirectX規範,依此可以生成對GeForce FX架構優化的指令代碼。

在2003年3月,NVIDIA還發佈了代號NV31的FX 5600 Ultra與FX 5600,代號NV34的FX 5200 Ultra與FX 5200四款顯示卡[2],定位於中階與主流市場,對手是ATi的Radeon 9600與Radeon 9200,其中NV31與NV30的基本特性完全相同,同為CineFX引擎,支援Intellisample技術,但其採用了128位元的DDR顯示記憶體,顯核及記憶體頻率均有所降低,擁有四條像素管線。稍後NVIDIA又針對OEM市場發佈FX 5600簡化版,其PCB用料簡化,頻率降低(不同國家地區有不同的三種名稱:FX 5600 SE/XT/LE)。FX 5600 Ultra的效能不足以撼動Radeon 9600 Pro,所以在5月份NVIDIA推出了新版FX 5600系列,核心採用覆晶技術,提升了50MHz的頻率達到400MHz,顯示記憶體亦提升到800MHz,與此同時之前的FX 5600簡化版開始走入零售市場。NV34則不支援Intellisample技術,像素管線同為四條。FX 5200除了支援DirectX 9與上代產品相比毫無優勢,其效能比GeForce4 MX 440 SE還要低,並不足以流暢運行遊戲。競爭對手ATi在當時沒有支援DirectX 9的同級別低階產品,造成FX 5200相當暢銷,在2003年至2004年期間佔據了整個低階市場,後期更推出了FX 5200簡化版,直到2004年ATi發佈Radeon 9550。FX 5200 Ultra效能比FX 5200稍強,但它的公版設計是採用與FX 5600 Ultra相同的PCB,不利於降低成本,所以市場上相當少見。NVIDIA在OEM市場還有FX 5100,它的頻率相比FX 5200有所降低,當然效能一樣很低。

為了應對Radeon 9800 Pro,NVIDIA在NV30推出兩個月後迅速推出了核心代號NV35的FX 5900 Ultra與FX 5900來取代。由此導致FX 5800 Ultra與FX 5800的壽命相當短,不久就停產。這次NVIDIA迅速吸取了之前的教訓,重新採用技術成熟的256位元DDR顯示記憶體。NV35同時還改進了之前的技術,CineFX升級為CineFX 2.0,主要是改进了浮点Pixel Shader的运算能力,改善了各项异性过滤的图像质量等。Intellisample升級為Intellisample HTC,它增加了色彩、高级纹理和Z轴压缩算法来提升图像质量,另外1:4的无损压缩技术也在256位显存带宽的帮助下得到了很好的发挥。它還加入了UltraShadow技术用来加速Volumetric Shadow的速度,它允许程序员约束光源使物体的阴影在一个特定的范围内,这样就加速了阴影的计算速度。而之前的產品可以通過軟體模擬來實現該技術,但效能會有所降低。NV35相比NV30在内存带宽、反锯齿填充率、图形优化功能上分别有所提升和改进。FX 5900 Ultra和FX 5900的散熱系統相比FX 5800 Ultra小了許多,由於發熱量的降低,使其不用採用FX Flow的大型散熱系統,噪音也沒有之前這麼嚴重,它同樣支援分頻技術,在2D下的頻率降低以節約電能。縱使有如此多的改進,FX 5900 Ultra在與9800 Pro的較量中還是勉強取得了勝利。

對手不久又改進其Radeon 9800 Pro產品,於10月中旬發佈了Radeon 9800 XT,NVIDIA為了應對馬上在10月下旬又推出了代號NV38的FX 5950 Ultra[3],它採用更先進的製造工藝,使其能獲得更高的頻率,NV38顯示卡只改進了PCB供電設計,其他特性與NV35完全相同,它在與Radeon 9800 XT較量中勢均力敵,但效能依然偏弱,只在少數項目中取得領先。與NV38一同發佈的還有代號NV36的FX 5700 Ultra[4]與FX 5700以及簡化版的FX 5900(性質與FX 5600簡化版相同),它的對手是ATi的Radeon 9600 XT,NV36交由IBM代工,亦是NVIDIA與IBM的第一次合作。FX 5700 Ultra是FX 5900 Ultra的中階版本,它擁有FX 5900 Ultra所支援的所有特性,唯一不同的是頻率有所降低並採用了DDR2記憶體,它的效能壓倒了9600 XT。2004年3月NVIDIA發佈了FX 5700的簡化版來取代之前的FX 5600簡化版,對手是Radeon 9600 SE,同時還發佈了代號同為NV34的FX 5500[5],它在FX 5200的基礎上提升了頻率,但效能不足以超過FX 5200 Ultra,FX 5500是以較低的成本獲得了接近FX 5200 Ultra的效能。2004年5月NVIDIA將FX 5700系列改用最新的GDDR3顯示記憶體,頻率達到1GHz,其效能甚至超過了簡化版的FX 5900。2004年9月1日NVIDIA將OEM市場上的FX 5700 VE拿到零售市場上來彌補FX 5700簡化版的缺貨,同時針對中國大陸市場推出了FX 5900 ZT,它採用與FX 5900一樣的設計,但它的頻率稍低,完全可以通過超頻達到FX 5900的效能。

GeForce PCX[编辑]

2004年2月推出的GeForce PCX[6]只是通過HSI橋接晶片[7]來支援PCI-E介面,非原生支援。5系列只有三款產品,早期發表的GeForce PCX 5950改為GeForce PCX 5900推出,採用FX 5900 XT(NV35)核心,GeForce PCX 5750採用FX 5700(NV36)核心,GeForce PCX 5300採用FX 5200(NV34)核心。GeForce PCX 4300[8]則是採用NV18核心的上代產品。競爭對手ATi曾諷刺NVIDIA「有路何需搭橋」,但最終也迫於市場壓力推出了單向橋接晶片Rialto

產品規格[编辑]

NVIDIA GeForce FX 5800 Ultra
NVIDIA GeForce FX 5950 Ultra
  • CineFX2.0渲染引擎:
    • 提供了对于DirectX9.0的支持
    • 支持2.0版本的像素着色器和顶点着色器
    • 高精密图形显处理能力,支持128bit的浮点精度(FP32)
    • 每个PASS最高支持16次帖图
    • Intellisample HCT:
    • 2X/4X/4XS QuinCunx 6XS/8X多采样全屏抗锯齿模式
    • 4:1的Z轴以及色彩压缩能力
    • 快速Z轴清除功能
    • 2X/4X/6X/8X的异性材质过滤
  • UltraShadow Technology:
    • 第一代阴影加速技术,支持Shadow Volume渲染技术
    • 提供双倍的Z-Buffer渲染速度
    • 提供双倍的Stencil Buffer渲染速度
  • Advanced Display options:
    • nView多媒体控制桌面系统
    • 支持数字控制系统
    • GPU内部整合TV-Encoder
    • 内部整合MPEG2解码器

相關條目[编辑]

参考資料[编辑]

外部連結[编辑]