nVIDIA系列显示芯片大写真

如果问一位电脑发烧友，谁是当今3D显示芯片界的霸主时，他一定会毫不犹豫地回答：“当然是nVIDIA”！的确，现在nVIDIA确实是风光无限，凭借其强大的产品研发能力和众多厂商的鼎力相助，目前采用这一系列显示芯片的显卡牢牢地占据了电子市场的大半壁江山，成为名副其实的显示芯片“大哥大”；不过，nVIDIA的发展道路并不是一帆风顺的，它也曾经历过挫折和失败，本文就是通过介绍nVIDIA的系列产品，来向各位介绍一下这家富有传奇色彩的公司是如何一步一步地走向成功的。 　　Riva 128——一炮打响的精心之作 　　毫不夸张地说，nVIDIA就是靠着Riva 128而一举成名的；之所以这么说，是因为在发布这款产品之前，你根本不可能在主流图形显示芯片领域中找到这家公司的大名。NVIDIA在Riva 128上可以说是倾注了大量的心血。远在Matrox、S3等主流显示芯片厂商考虑在其产品中实现3D加速功能以前，nVIDIA就想用一款代号为NV1的显示芯片把3D技术引入寻常百姓家；这款显示芯片所采用的是比现在的平面多边形技术更为先进的曲面多边形技术，只是由于太过超前而未获成功；经过痛定思痛之后，nVIDIA再接再厉，推出了使自己一夜成名的精心之作——Riva 128。 　　Riva 128采用0.35微米工艺制造，工作频率可以达到100MHz，支持先进的SGRAM显存，这些在当时是很了不起的：不要忘了，同期流行的VOODOO的工作频率也才不过是50MHz，支持的显存则是老旧的EDO！Riva 128的过人之处还在于它可以真正支持AGP（加速图形端口）技术，虽说只是AGP 1x，但在当时可是十分先进的，足以最大限度地发挥其板载4MB显存的最大潜力。 　　不过Riva 128也并不是十全十美的，它的不足之处也有一些，其中最致命的是不支持MIP贴图，从而使游戏画质显得惨不忍睹；这种情况虽在其加强板——Riva 128ZX中有所改进，但由于板载的4MB显存无论如何也显得过小，因此Riva 128ZX在性能上提高不大。 　　尽管Riva 128在很多方面都走在了其主要的竞争对手——VOODOO的前面，不过它还是未能撼动3dfx的王者地位，主要原因在于，当时VOODOO的独门绝活——Glide实在是太优秀了，获得了软件厂商（主要是游戏厂商）的广泛支持，为其做过优化的应用软件不计其数，而Riva 128则显得有些“孤苦伶仃”，颇像怀才不遇的千里马。 　　Riva TNT——走向辉煌的第一步 　　作为nVIDIA的新一代产品，Riva TNT于1998年8月问世。它采用了很多当时最先进的技术，号称是第三代图形显示芯片，其中最吸引人的地方是像VOODOO2一样集成了两条渲染流水线，从而实现了单周期多重纹理技术；Riva TNT的问世对图形加速芯片界的影响是很大的，这一点从3dfx迅速做出的强烈反应——控告nVIDIA侵犯其专利中就可以略见一斑。 　　Riva TNT可以说是当之无愧的“VOODOO2杀手”，它的问世使得3dfx公司从此胆战心惊、寝食难安、屁滚尿流……Riva TNT其他的优势还有很多，例如完全支持32位真彩渲染（尽管在速度上还不尽如人意，但单凭这一点就足以让VOODOO2感到汗颜）、支持AGP 2x、支持单时钟周期凹凸贴图、各向异性过滤、32位Z缓冲等，使得Riva TNT无论是在速度还是在画质上都全面超越了VOODOO2；不过单就画质一项来看，Riva TNT做得还不是最好，与当时另一家主要竞争对手——Matrox的G200相比，差距还是很大的，毕竟Matrox拥有出色的VCQ技术；如果再看一看对游戏的兼容性方面，Riva TNT还是VOODOO Banshee的手下败将——毕竟后者拥有Glide接口，而当时的很多游戏还是以3dfx的API来开发，对D3D的兼容性较差；业正因为有了这样一把保护伞，3dfx才勉勉强强地在摇摇欲坠的王位上支撑了下来（奇迹呀奇迹）。 　　由于受到当时生厂技术条件的限制，nVIDIA在采用0.25微米新的制造工艺时遇到了麻烦，使得成品率一直居低不上，相应地制造成本则一直居高不下，这样一直不上不下也不是办法，于是Riva TNT不得不转而采用0.35微米工艺制造，这使得它的运行速度只能达到90NHz，而不是nVIDIA在画大饼时所说的125MHz！毫无疑问，由此产生的直接后果，就是Riva TNT的技术指标比预期的要低，在使用高主频的奔腾II时已经成为系统的瓶颈；不过话又说回来，正是因为有了这样一次令人难堪的经历，才使得Riva TNT的后继产品——Riva TNT2的超频性能十分出色，真可谓“塞翁失马，焉知非福”！ 　　与nVIDIA的其他产品相比，Riva TNT更像是一款半成品，主要原因就在于前面提过的生产工艺问题上；正因为如此，这款显示芯片还大有潜力可挖，例如最新的“雷管”驱动程序，就可以使Riva TNT的性能提高30%左右！这样一来，Riva TNT的寿命还将延续下去，比起短命的VOODOO2来说要幸运多了。 　　Riva TNT2——成就霸业的致命武器 　　与Riva TNT一样，Riva TNT2的推出也有明显的针对性——它的敌人就是3dfx的VOODOO3。对于nVIDIA来说，3dfx这次可以说是帮了他们的大忙：VOODOO3实在太不成气候了，不支持AGP技术、不支持32位真彩渲染、不支持大纹理贴图，简直一无是处！反过来再看脱胎换骨的TNT2，由于采用了0.25微米的制造工艺，它的运行主频很高，标准版的达到了125MHz，而高端的TNT2 Ultra则提升到了150MHz，所对应的显存工作频率则是150/183MHz，而且超频的余地很大（是不是在效仿Intel？）。TNT2不仅是工作频率有了大幅的提高，而且在内部设计上也进行了改进，明显地提升了在真彩模式下的3D性能；同时，TNT2最大可支持32MB显存，还在专业OpenGL应用中表现出了很大的潜力，这么多的优点集于一身，使得TNT2在与VOODOO3的较量中占据了明显的优势：由于微软连续推出了DirectX 6.1和7.0，D3D接口变得越来越完善，各大游戏开发商也渐渐转向用D3D API来开发新游戏，3dfx以往的保护伞——Glide在失去了越来越多游戏厂商的支持后也变成了一文不值的救命稻草，VOODOO3的处境真是狼狈不堪。 　　Riva TNT2问世的时候，市场上已经刮起了低价电脑的风潮，主流显示芯片也开始出现向高端、低段两极分化的迹象。有鉴于此，nVIDIA迅速推出了TNT2 Vanta与TNT2 M64两款简化版本，旨在冲击以i740、Savage4为领头羊的低段市场。这两款显示芯片都以Riva TNT2核心为基础进行了简化，以求有效地降低成本；这两款芯片都采用64位的内存接口，是TNT2的一半；此外，还略去了LCD平板显示器接口和视频输出这些并不常用的功能。TNT2 M64最大可支持32MB显存，性能介于Riva TNT与Riva TNT2之间；而TNT2 Vanta只支持8MB显存，性能还不如Riva TNT。 　　GeForce256——昙花一现的超级杀手 　　说起GeForce256，它在发烧友心目中的地位可是非比一般。这款超级显示芯片拥有革命性的技术突破，它的发布标志着nVIDIA已经彻底地打败了3dfx，从而真正成为了当之无愧的显示芯片界霸主。GeForce256在1999年正式发布， 属于第五代3D图形加速卡。它的命名可是大有讲究的，与其本身所具有的工作特性密切相关：Ge是英文“几何”的缩写，Force含有“力量”之意，而256则是指它是一款256位的图形加速芯片。GeForce256比上一代显示芯片有了长足的进步，其最大像素填充率为4.8亿个/秒，三角形生成速度为1500万个/秒，支持带快写机制的AGP 4x技术，内部采用4条并行的128位渲染管道，可以在一个时钟周期内完成4个纹理的处理，在相同时钟频率下比TNT2的填充速度提高了两倍；核心技术就是硬件T&L技术负责几何转换和光源计算。与Riva TNT2相比，GeForce256不仅提高了数据传输能力和处理速度，而且对于高分辨率、32位真彩色下的游戏效果的表现更好。 　　GeForce256最大的特点，就是新增了对GPU的支持。所谓的GPU，就是图形处理器，有了它的支持，就可以大大减轻CPU的负担，使其可以腾出更多时间去处理其他的运算；不过，GeForce256的GPU并不能够代替CPU的大部分工作，不过有了GPU，就使得采用GeForce256作为显示芯片的显卡可以与档次较低的CPU相配合，而在性能上的损失不至于太多；同时，GeForce256的立方体环境贴图技术也可凭借GPU的能力进行硬件加速，在一定程度上也减轻了CPU的负担。 　　GeForce256确实是一款出色的显示芯片，不过它的缺点也很多。首先，对于GeForce256这样比奔腾III处理器内部所集成的晶体管还要多的多的图形加速芯片来说，0.18微米工艺的制造工艺是基本的要求；不过可能是nVIDIA急于想抢占市场的原因吧，GeForce256采用了和Riva TNT2一样的0.25微米制造工艺，可想而知，它的发热量一定大得惊人，因此它的时钟频率并未达到设计时的要求（甚至比Riva TNT2还低）——这一点就和眼高手低的Riva TNT一模一样；这样看来，GeForce256虽然强大，但它的角色只是急先锋，更确切地说，GeForce256只是一款不太成熟的过渡产品，真正的主力就是后面要谈到的…… 　　GeForce 2 GTS——倚天既出，谁与争锋？ 　　说起GeForce 2 GTS，我想大家一定直流口水吧，这款显示芯片现在可是大红大紫的新贵，不过与其前身GeForce256相比，GeForce 2 GTS并没有什么给我们带来什么新东西，实际上它只不过是GeForce256的成熟改进版本，就像Coppermine奔腾III与老的Katmai奔腾III一样。GeForce 2 GTS相比于GeForce256最大的改进，就是采用了0.18微米的制造工艺，内核变得更小、更精良，同时发热量也显著降低，因此内核的运行速度高达200MHz，远远高出GeForce256的120MHz；与此同时，它所集成的晶体管数目也由GeForce256的2200-2300万增加到了2500万，以支持改进与增强的功能。GeForce 2 GTS改进了T&L引擎并做了优化，因此三角形生成速度也明显提高，已经达到了2500万/秒；由于拥有4条在一个时钟周期内可以各自完成2个纹理处理的渲染引擎，GeForce 2 GTS在每个时钟周期内可以完成8个纹理的处理，从而使它的渲染速度达到了1600M/秒；即使是在单纹理填充游戏中，GeForce 2 GTS的渲染速度也有800M/秒，远高于GeForce256的480M/秒。GeForce 2 GTS还有一点很值得一提，那就是它可以支持硬件FSAA（全场景反锯齿）功能，可以使图像看上去更为圆润、逼真。 　　GeForce 2 GTS的性能和其价格一样突出，因此要想成为市场中的主流产品恐怕在短时间内难以如愿。有鉴于此，nVIDIA公司又推出了GeForce 2 GTS的简化版本——GeForce 2 MX，以迎合普通用户的需求，扩大市场份额，抢占中低端市场。 　　作为GeForce 2 GTS的简化版本，GeForce 2 MX除了拥有GeForce 2 GTS引以为豪的单像素shading、立方体环境映射、材质压缩以及硬件全屏幕反锯齿等功能以外，还拥有DVC和双显示功能。所谓的DVC，就是一种可以让电脑显示更加锐利、明亮和清晰的技术；双显示功能则类似于Matrox G400的双头显示功能，可以通过单个显示芯片提供对两个显示屏幕的支持。GeForce 2 MX的核心运行频率为175MHz，渲染流水线有2条，只有GeForce 2 GTS的一半，因此像素填充率比GeForce 2 GTS整整低了一半还多，甚至比GeForce256还低，不过由于GeForce 2 MX的每条流水线像GeForce 2 GTS一样，可以在一个时钟周期内处理两个纹理单元，再加上其核心运行频率高出GeForce256不少，所以纹理填充能力还是比GeForce 256强出不少。GeForce 2 MX的显存带宽只有GeForce 2 GTS的一半，与GeForce256相当，这样低的显存带宽会严重影响到GeForce 2 MX性能的发挥，这一点很像66MHz外频对赛扬处理器的影响，让人“有劲使不出来”。 　　总起来说，GeForce 2 GTS与GeForce 2 MX分别主攻高端和主流的显示芯片市场，这样的定位与其所具有的功能是很相符的；凭借相对低廉的售价，GeForce 2 MX会很快取代目前市场中的GeForce 256、Riva TNT2系列显卡，而GeForce 2 GTS也会在高端站稳脚跟，成为nVIDIA笑傲江湖的倚天长剑。 (摘自 赛迪网 文/雅鼠)