本页使用了标题或全文手工转换

NVIDIA GeForce 8

维基百科,自由的百科全书
跳转至: 导航搜索
NVIDIA GeForce 8系列
GeForce newlogo.png
GeForce 標誌
代號 G80
G84
G86
G92(D8P)
G98(D8M)
發佈日期 2006年11月
制作工艺 80奈米/65奈米
低端GPU 8100,8200,8300,8400
中端GPU 8500,8600
高端GPU 8700,8800
DirectX版本 DirectX 10,Shader Model 4
OpenGL版本 OpenGL 3.3
前代产品 NVIDIA GeForce 7
后继产品 NVIDIA GeForce 9

GeForce 8系列,代號G80,是NVIDIA的第八代GeForce顯示晶片。在7900 GTX发布后八个月,NVIDIA於2006年11月推出GeForce 8800 GTX,它是建基於G80核心。G80是全球首款支援DirectX 10的顯示晶片,核心的架构和技术比前代GeForce 7系列顯示晶片有很大的不同。縱使它是為DirectX 10而設計,但由於架構的改進,G80在DirectX 9环境下仍可以發揮出強大的效能。

DirectX 10的改進[编辑]

虽然DirectX受人歡迎,但是DirectX 9的規格始終為遊戲開發者帶來限制。在圖形API誕生前,當時的程式開發者能利用指令來控制顯示卡。但不同的架構就需要不同的指令,這就造成兼容性問題。為此,業界為了統一規格,就發展出最普遍的DirectX和OpenGL兩種規格。縱使API能解決兼容性問題,但是衍生出新的問題。在3D環境中,所有東西都以物件方式存在,而物件的運算則順序由程式、API和驅動程式之間傳輸。而CPU必須參與這個過程。物件愈多,CPU負荷愈重。所以物件數量不能過多,但畫面質素就不能大幅提升。 新的DirectX 10則解決了這個問題。當物件第一次運算時,CPU會參與這個過程,但到了第二次時,CPU不會再參與這個過程。物件數量就能大幅提升,畫質就能相應提高。

除了以上措施能減低CPU負擔,DirectX 10亦新增了兩個減低CPU負擔的功能。

NVIDIA GeForce 8800 Ultra
NVIDIA GeForce 8800 Ultra PCB

纹理阵列[编辑]

以往,多紋理轉換動作使用大量CPU資源。DirectX 10的纹理阵列功能能解決這個問題。在每个纹理阵列中,最多可以保存512個同样大小的纹理。纹理的最高解像度由DirectX 9的4096x4096提升至8192x8192。每一個Shader能使用128個纹理,為上一代DirectX 9的8倍。Render Targets由4個增加到8個。所以在DirectX 10中,物件有更多細節,更富真實感。

繪製斷言[编辑]

在一個3D場景中,物件會遮住其他物件,不會在畫面顯示。預早偵測出不會在畫面顯示的物件,能減少不必要的運算,增加資源。雖然以往的顯示核心已擁有這個功能,但始終有些物件不會被預早偵測。程式設計者會採用繪製斷言這個技術,將物件製作成方塊,當方塊不能在前景中顯示,就可以省下該物件的運算。過往這個過程需要CPU介入,但在DirectX 10中,顯示核心完全負責這個過程,增加CPU資源。

Shader Model 4.0[编辑]

DirectX 10採用Shader Model 4.0版本,進一步減少資源限制。例如Register的資源不足問題。

以下為減少資源限制的措施的列表:

  • Temporary Registers Buffers : 4096
  • Constant Registers Buffers : 65536

Higher Level Shading Lanagage(HLSL)[编辑]

它在DirectX 9中首次出現。在DirectX 10中,會採用HLSL 10版本。亦新增纹理阵列功能(請參考上面)。

改进列表:

  • 常數缓存:渲染過程中需要很多常數,来定义各样的参数[1],例如身件的位置,光线的颜色,觀察者的位置等等。在渲染過程中,常數會不斷被更新。更新時就需要到常數缓存。DirectX 10的常數缓存容量是DirectX 9的16倍,而且架构更有效率。
  • Views:以往在頂點著色器的缓存無法被像素著色器利用,反之亦然。这就限制了很多资源的利用。DirectX 10就解決了這個問題。当资源被著色器建立後,就成為数据块,並且用Views结构标示出來。這樣资源就可以以不同方式利用得到。例如图形数据被像素著色器处理成纹理数据,頂點著色器能將纹理数据处理成几何数据[2]。這樣资源就能夠被靈活運用。
  • Integer and Bitwise Instructions:不用將浮点數據转换成整数數據就能直接进行整数算法,GPGPU的处理能力就能提高。
  • Switch Statement:支持转换陈述,簡易著色编程的线路计算。

HDR[编辑]

DirectX 10支援兩種新的HDR模式。第一種採用11-Bit紅色和綠色、10-Bit藍色。另一種採用5-Bit共享運算,另加每一種顔色以9-Bit作尾數運算。新的HDR模式能增加資源使用效率。DirectX 10亦支援FP32,提高HDR質素。G80提供全新的128bit精度的HDR運算,並可與抗鋸齒技術同時運作,讓HDR+AA不再是ATI的專利。

Geometry Shader(幾何著色引擎)[编辑]

DirectX 10首次加入Geometry Shader,功用是將點、線、及三角連接起來,以為此過程由頂點著色器負責。它能有效提升模板陰影特效、動態立方體貼圖和位移貼圖的執行效率。它能減少CPU的負擔,增加系統資源。當頂點著色引擎產生出一組頂點數據後,隨後的幾何著色引擎能將數據化成最高1024個頂點,即是將數據頂點數據增多。幾何著色引擎亦可將多餘的頂點數據除去,增加顯示核心的運算效率。

幾何著色引擎能使位移貼圖技術配合鑲嵌圖形技術。位移貼圖十分常見,通常用於非即時3D渲染中。位移貼圖的原理是首先建構一個簡單的平面模型,然後增加頂點數量。顯示核心會根據一張灰階紋理,去將該平面模型立體化。而鑲嵌圖形技術則會把一個模型鑲嵌更多多邊形,增加細節。

上一代的DirectX 9並不可以完好的支援鑲嵌圖形技術。DirectX 10的幾何著色引擎就解決了這個問題。位移貼圖技術和鑲嵌圖形技術可一同進行運算,物件表面更真實。

此外,幾何著色引擎的運算結果能直接傳送到顯示記憶體中,不用通過像素著色引擎,提升效率。將來,顯示核心能集中處理物理運算。

其它DirectX 10的改进[编辑]

  • Alpha to coverage:复杂的几何图形通常会被透明多边形代替,例如树叶和鐵絲網這些重复性很高的物件。想像一塊平面,標示透明和不透明地方後,渲染後就成為鐵絲網。但透明和不透明的连接地方會有很多锯齿,雖然利用Alpha渲染可以解决問題,但性能损失十分大。Alpha to coverage能減少性能损失。
  • 阴影帖图过滤:減少阴影的锯齿,使之更柔和。
  • Access to Multi-sampling Sub-Samples:可以存取MSAA的子样本,並控制它。

產品架構[编辑]

NVIDIA G80 GPU
NVIDIA NVIO-1-A3 RAMDAC

GeForce 8採用統一管線結構。傳統顯示核心的架構分為頂點著色引擎和像素著色引擎。當頂點著色引擎負荷很重時,像素著色引擎可能閒置著,反之亦然。這就造成顯示核心運算能力不被充分發揮,浪費資源。DirectX 10將頂點著色、幾何著色和像素著色合併成一個渲染流程。所以每一個統一流处理器都能處理頂點、幾何和像素數據,不會有閒置問題,效率顯著提升。

G80顯示核心擁有128個流处理器,每16個為一組,每一組有8個材质过滤单元和4個材质寻址单元,每一組流处理器都擁有L1和l2緩衝記憶体。G80可同時執行過千個執行緒,nVIDIA稱之為GigaThread技術。某程度上,nVIDIA參考了ATI的設計,使其顯示核心能進行異類運算工作,例如物理運算和影像編碼。

物理運算方面,G80已作出強化,nVIDIA稱之為Quantum Effects技術,效率比CPU高很多。

nVIDIA終於加入Early-Z技術,它的目的與繪製斷言相似,但原理不一樣。現先介紹一下Z缓存技术,通过测试像素深度和缓存数据比较,可測量到每一个像素的最后位置。若像素被其他像素遮挡住,被遮挡住的像素的數據则會被去掉。但很多無用的像素數據沒有去掉,依然通過像素流水線,造成資源浪費。基於以往的技術限制,要預先偵測無用像素數據,必需通過整條像素流水線。Early-Z技術能解決這個問題。像素數據在進入像素著色器前,會預先被偵測,若果是無用的數據,就不用通過像素單位,省下資源。理論上,支援Early-Z技術的8800GTX比7900 GTX快4倍去篩選无用的像素數據。

G80可并行计算材质數據,而不用像以往的顯示核心般,存有等待時間。

Lumenex 引擎[编辑]

G80的強化畫質引擎稱為Lumenex,它支援Anti-Aliasing(反鋸齒技術)、High Dynamic Range和Anisotropic Filtering(各向异性过滤)。反鋸齒方面,將同時利用覆盖采样和几何採樣。這個新模式稱為Coverage Sample Anti-aliasing(CSAA),程度分為8x、8xQ、16x和16xQ。其中的Q版本畫質較高。CSAA 16x的画质比常规反锯齿4x好,但是性能趺幅相近。縱使CSAA 16x影像質素高,但當遊戲採用大量模板陰影時,會影響到CSAA運算效率。

各向异性过滤方面,G80加入了Angular LOD控制,能有效加强锐利度。

影像輸出方面,G80支援10-Bit(十億種色彩)影像輸出,比上一代的8-Bit(一干六百萬種色彩)影像輸出質素大幅提升。但比ATI遲了一代。

第二代PureVideo HD[编辑]

GeForce 8800系列顯示卡都支援HDCP(High-bandwidth Digital Content Protection)。HDCP會保護HDTVBlu-RayHD-DVD的影像內容,防止非法拷貝。不支援HDCP的顯示卡,解像度會強行由1080p降至540p。

暫時只有8800GT和8800GTS(G92,512MB)高階顯示卡支援新一代PureVideo HD技術,首次支援高清影訊雜訊消除和邊緣強化技術。在HQV影像測試中,取得128分高分,為現時最佳成績。它除了支援720p、1080i及1080p等解像度外,並支援H.264 、VC-1、WMV-HD及MPEG-HD硬件解碼。

而G84和G86所支援的PureVideo HD技術更強,將所有影像解碼工作交由顯示核心(VP2)負責,大幅降低CPU佔用率。亦新加入BitStream Processor,能夠完全硬體解碼H.264及部分硬體解碼VC-1的影片。最後,加入了AES128運算引擎,就能硬體解碼AACS,由於Windows Vista的關係,這種解碼方式將被頻繁使用,硬體解碼就變得必要。

產品型號[编辑]

桌面平臺[编辑]

GeForce 8100[编辑]

是整合於MCP78S晶片組中的顯示核心,有16個流處理器,核心頻率為500 MHz,不支援PureVideo功能。

GeForce 8200[编辑]

同GeForce 8100一樣是整合於MCP78S晶片組中的顯示核心,規格相同,但支援PureVideo功能。

GeForce 8300[编辑]

是GeForce 8系列的最低端獨立顯示卡。只會出現於OEM市場,並不會出現於零售市場。8300 GS把記憶體頻寬降至64bit,更不支援PureVideo功能。

GeForce 8400系列[编辑]

起初8400 GS(G86)的PureVideo HD是不可以支援VC-1硬體解碼。之後,NVIDIA推出了採用新核心的8400 GS顯示卡。核心代號是G98,是繼G92後的第二款採用65nm工藝製造的顯示核心。核心由台联电生產,核心頻率是567MHz。新的核心,已新增支援VC-1硬體解碼。所以,新的8400 GS已完整支援,H.264和VC-1解碼。但是,HDCP Key Rom仍然未整合到顯示核心中,須要另加晶片支援。HDMI方面,音頻信號須透過SPIDF輸入,顯示核心仍然不像HD系列顯示卡般,能直接處理音頻信號。另外,新版本的8400 GS顯示核心只有8個流處理器,效能會比第一代差。

在2008年初,第三版的8400GS推出。這次使用與8600GT一樣的G84核心,流處理器數量與G86一樣。廠商亦會使用較高速的顯示記憶體。[3]

GeForce 8500系列[编辑]

這個系列採用G86顯示核心,定位是主流級。它擁有16個統一流處理器,8個Texture Filtering Unit,8個Texture Address Unit和 4個光柵操作單元。目前只有一款形號,就是GeForce 8500 GT。對於HDCP的支援,廠商可自由選擇是否支援。顯示記憶體方面,G86核心最高支援GDDR4記憶體,而記憶體頻寬只有128bit,是高端G80的三分一。影像方面,支援第二代的PureVideo HD。

GeForce 8600系列[编辑]

影馳出品的8600GT顯示卡

這個系列採用G84顯示核心,定位是中端。它擁有32個統一流處理器,16個Texture Filtering Unit,16個Texture Address Unit和 8個光柵操作單元。值得注意的是,在G80核心中,每個可編程運算單元有4個Texture Addressing Unit;而在G84和G86核心中,每個可編程運算單元有8個Texture Addressing Unit。所以G84和G86核心不是單純的從G80簡化而成。整個8600系列有兩款顯示卡形號,它們是Geforce 8600 GTS和8600 GT版本。當中的分別是GTS版本顯示核心和記憶體的頻率較高。還有,GTS版本是強制性支援HDCP,而GT版本則可有可無。顯示記憶體方面,G84核心最高支援GDDR4記憶體,而記憶體頻寬只有128bit,是高端G80的三分一。影像方面支援第二代的PureVideo HD。

GeForce 8800系列[编辑]

GeForce 8800 GTS顯示卡

G80於2006年11月8日推出。高階形號為GeForce 8800,核心擁有6億8千1百萬個電晶體,為上一代G70的兩倍。現時有三個高階形號,分別是Ultra、GTX和GTS版本。G80採用90奈米制程由TSMC代工。GTX版本會取代GeForce 7950 GX2,GTS版本則取代GeForce 7900 GTX。GeForce 8800 GTX (G80-300) 擁有128個統一流處理器,64個Texture Filtering Unit,32個Texture Address Unit和 24個光柵操作單元。核心頻率是575MHz,但部份流處理器的頻率是1.35GHz,運算效能高達519 gigaflops。G80最高支援384-Bit顯示記憶體頻寬,最高顯示記憶體容量為768MB,預設顯示記憶體頻率是1.8GHz。 顯示卡長10.5吋,功耗達185W,需要兩組外接 6 pin 電源。

  • GeForce 8800 GTX需採用450W電源供應器驅動,若只插入一個電源接口,顯示卡會降低核心頻率。縱使卡上擁有兩個MIO接口,但現時只需接上一個接口即可開啟SLI模式。顯示卡板上多了一顆晶片,名為NVIO-1。它負責所有顯示輸出,包括模擬和數碼輸出。未來若追加新顯示輸出制式,例如HDMIVideoPort,就只需推出新的NVIO晶片,不需更改顯示核心設計。
  • GeForce 8800GTS (G80-100) 是G80核心的平價版本,核心與GTX版本相同,規格差異請看下表。它擁有96個統一流處理器,48個Texture Filtering Unit、24個Textyre Address Unit和20個光柵操作單元。顯示卡長9吋,功耗是150W,需採用400W電源供應器驅動,只需一組外接電源。卡上擁有一個MIO接口。
  • GeForce 8800 Ultra (G80-450) 是新近推出的GTX升級版,Geforce 8800 Ultra的ASIC版本由8800 GTX的A2版本升级到A3版本,但仍舊只有128個統一流處理器,64個Texture Filtering Unit,32個Texture Address Unit和24個光柵操作單元。核心頻率提高至612MHz,部份流處理器的頻率是1.5GHz,運算效能高達576 gigaflops。顯示記憶體容量與GTX同為 768MB,但因使用-0.8ns記憶體顆粒,預設顯示記憶體頻率高達2.16GHz。至於採用新製程的G80-400核心,就在耗電一環稍有進步。建議零售價與規格一樣驚人,達 829美元。另外,它支援三路SLI

下一代G92核心的首張產品是8800 GT,2007年10月29日推出。核心以65奈米製程生產,熱量更低,效能更高。顯示記憶體方面,支援256-bit頻寬。雖然頻寬比舊有的320-bit少,但成本可以大幅下降,只需要8顆記憶體就可以實現。事實亦證明,256-bit的效能與320-bit不相伯仲。值得注意的是,在9800 GT推出後,有廠商的8800 GT顯示卡只支援128-bit記憶體頻寬,流處理器的數量亦由112下降到96個,效能比9600 GSO更差,NVIDIA表示對此並不知情[4]。G92核心亦支援新的顯示卡介面PCI-E 2.0。視頻播放加速方面,是第一張NVIDIA的高端顯示卡支援PureVideo HD技術。經過測試在預設頻率下效能已更勝同廠產品8800 GTS 320MB及8800 GTS 640MB,以及ATI的HD 2900 XT 512MB及HD 2900 Pro 512MB。而採用G92核心的新板8800 GTS,流處理器的數量亦有所提升,由96個增加到128個。纹理拾取单元的數量亦倍增。

行動平臺[编辑]

  • GeForce 8200M G,是整合於MCP77MVMCP79MV行動晶片組中的顯示核心,擁有8個流處理器,核心頻率500 MHz。
  • GeForce 8400M G,核心編號G86M,擁有8個流處理器,核心頻率400 Mhz,最大顯示記憶體64MB。
  • GeForce 8400M GS,核心編號G86M,擁有16個流處理器,最大顯示記憶體128MB,其他規格與8400M G相同。
  • GeForce 8400M GT,核心編號G86M,擁有16個流處理器,核心頻率600 Mhz,最大顯示記憶體256MB。
  • GeForce 8600M GS,核心編號G84M,擁有16個流處理器,其他規格與8400M GT相同。該顯卡曾傳出散熱不良的問題,曾多次召回更換。下面核心代號相同的8600M GT和8700M GT也受牽連。
  • GeForce 8600M GT,核心編號G84M,擁有32個流處理器,核心頻率475 Mhz,最大顯示記憶體512MB。
  • GeForce 8700M GT,核心編號G84M,擁有32個流處理器,核心頻率625 Mhz,其他規格與8600M GT相同。
  • GeForce 8800M GTS,採用下一代65奈米顯示核心G92M,擁有64個流處理器,核心頻率500 Mhz,512位最大顯示記憶體頻寬。
  • GeForce 8800M GTX,採用下一代65奈米顯示核心G92M,擁有96個流處理器,核心頻率500 Mhz,512位最大顯示記憶體頻寬。

參考條目[编辑]

參考[编辑]

外部連結[编辑]