NVIDIAGeForce显卡诞生24年了，今天来聊聊它的历

　　前言
　　在GeForce系列之前，NV1是NVIDIA创立后的初代产品，它基于二次曲面贴图的方式实现3D效果，主要应用在世嘉游戏机上而不是电脑平台，后来微软Direct3D这种多边形成像标准成为主流，NVIDIA为此投入大量研发成本，凭借着RIVA系列大展拳脚，尤其是1998年发布的RIVATNT，这时候NVIDIA就开始初步奠定图形处理器市场地位了。
　　GeForce系列LOGO至今换了三次
　　紧接着NVIDIA顺势在1999年正式创立了GeForce产品线，从此绿色军团长征之路正式开启，1999年至今已经有24年的老历史了，本文我们就来聊聊每一代GeForce显卡那些令人惊叹的发展历程，希望能勾起大家折腾搞机的美好回忆吧！
　　（部分参考资料来源于百度百科：https：baike。baidu。comitemGeforce？fromModulelemmasearchbox）正式定义GPU词汇、支持硬件TL引擎：GeForce256（1999年）
　　NVIDIA于1999年8月正式发布第一个GeForce产品GeForce256，GPU这个词汇也是由它的诞生伴随而来，它采用了0。22微米制程打造，拥有四条渲染流水线，达到2300万个晶体管，分为SDRAM和DDRSDRAM两种版本，DDR带宽性能基本是SDRAM的两倍，在高分辨率中优势明显。
　　图为GeForce256
　　而真正让GeForce256大放光彩的是它支持硬件TL引擎，TL功能实现的坐标转换和光源处理，此前和CPU运算有着巨大的关联，而TL引擎加入GPU后，相当于释放了CPU大量的运算压力，TL引擎对于游戏应用特别友好，加上NVIDIA在GeForce系列以前就很注重驱动程序研发，以至于GeForce256的生命周期甚至延续到了GeForce4时代。第二代开始划分产品线：GeForce2、MX和GO系列（20002001年）
　　GeForce第二代产品是分为面向主流GeForce2MX系列、中高端的GeForce2（GTS、PRO、Ti、Ultra）系列以及全球首款独立移动图形处理器GeForce2GO系列，此时GeForce系列已经有基本完整的产品线雏形了，能满足不同消费群体。
　　图为GeForce2MX400
　　GeForce2GTS是GeForce第二代的首款产品，和前代GeForce256相比，额外增加了第二组TMU，核心频率也大幅度增加至200Mhz，加上第二代硬件TL引擎支持，游戏性能比前辈更出色，GeForce2PRO、Ti和Ultra版本主要是在核心和显存频率方面做加法。而GeForce2MX在原有架构上重新规划渲染流水线和频率，成为当时NVIDIA最主流的产品。全球首款支持DirectX8的GPU：GeForce3（2001年）
　　GeForce3是第三代GeForce产品了，虽然还是采用42条渲染流水线，但是其晶体管数是前代的两倍以上，而GeForce3最大的优势是率先支持DirectX8和可编程TL引擎，DirectX8拥有全新的顶点着色单元、像素着色单元、全景反锯齿效果等特性，可编程TL本身也有利于游戏开发。
　　图为GeForce3
　　本代产品主要分为GeForce3、GeForce3Ti200和GeForce3Ti500，GeForce3Ti200相对GeForce3核心、显存频率以及PCB供电有所调整，但制程工艺有所提升，是作为主流版本进入市场的，而GeForce3Ti500规格则是结合两者优势进行规格定位，面向是高端市场，这时候甚至出现了8层PCB的高阶用料产品。Ti后缀的经典巅峰之作：GeForce4Ti和GeForce4MX系列（2002年）
　　第四代GeForce实际上是在第三代基础架构上进行改良，增加额外的顶点着色引擎，支持Accuview高效反锯齿技术，更高的核心和显存频率，显示存储器控制器有算法改进，GeForce4桌面端主要分为GeForce4Ti系列和GeForce4MX系列。
　　图为GeForce4Ti4200
　　GeForce4MX系列主攻的是OEM市场，凭借着性价比和兼容性占据一席之位，而GeForce4Ti主要成员有GeForce4Ti4200、GeForce4Ti4400和GeForce4Ti4600，因为它们都是采用同一个完整的NV25结构，区别之处只有供电用料、频率等方面，大量厂商推出的GeForce4Ti4200出厂超频版，性能已经等同于跨等级的GeForce4Ti4600，截至今天为止，GeForce4Ti4200依然是历史进程中性价比最高的显卡。超前技术大汇集：GeForceFX系列（20022004年）
　　第五代GeForce主要分为FX和PCX系列，FX的命名只在这一代出现过，这阶段的亮点是超前技术大汇集，全系列完全支持DirectX9。0标准，Direct9。0的游戏画面是剧变程度尤其是纹理效果，FX5800和FX5800Ultra还采用了三星刚量产的GDDR2显存，频率要比DDR高一倍之多，提供更高的带宽，不过代价是发热量不低。与此同时还出现了率先支持PCIE的多款型号，也就是PCX系列。
　　图为GeForceFX5200Ultra
　　除了新技术的探路之举，为了应对市场的响应，NVIDIA也选择更成熟的DDR显存技术，发布FX5900、FX5600、FX5200等型号，其中值得一提的是，FX5200在当时是同级别里面是唯一支持DirectX9。0型号，致使它的销量一路攀升，在相当长的一段时间里，和上一代GeForce4MX系列大规模占据主流消费市场。性能大跃进和SLI技术支持：GeForce6系列（20042006年）
　　这一代率先亮相最高端的GeForce6800Ultra，带来了16条渲染流水线和6组顶点着色的质变规格，同时还采用了当时最新的GDDR3显存，频率突破轻松1GHz，性能相比上代FX旗舰显卡增长两倍以上，这是GeForce系列性能跃进最为夸张的一代产品之一。
　　图为GeForce6800UltraPCIE
　　除了性能以外，GeForce6还增加支持ShaderModel3。0着色、IntelliSample3。0抗锯齿、PureVideo视频处理等技术，而随着PCIE平台逐渐占据半壁江山，NVIDIA重新优化并推出3dfx（2000年已被NVIDIA收购）曾经引以为傲的SLI技术，SLI技术能将两张同形号的GeForce6显卡串联在一起，协调分配工作实现11的性能，最值得一提的是，得益于NVIDIA强大驱动优化以至于全系GeForce6独显都可用，可玩性非常高。首款双芯单卡面世：GeForce7系列（20052006年）
　　GeForce发展到第七代产品，全系列已经是原生支持PCIE，AGP从此完全淘汰。此时制程工艺来到微米和纳米交接时间段，NVIDIA并没有全系一概使用纳米级制程工艺，首当其冲的GeForce7800（G70）系列则是使用更为成熟0。11微米，到了中后期阶段的型号才使用80、90纳米，非常理性稳妥的策略。
　　图为GeForce7800GTX
　　NVIDIASLI技术在上一代GeForce6系列中大获成功，因此NVIDIA把新想法放在了GeForce7旗舰产品上，诞生出GeForce7900GX2怪兽级产品，它支持QuadSLI技术也就是两颗核心放在一张显卡上，理论计算性能爆炸性增长，后期还推出了GeForce7950GX2，是前者改进版本，同为两颗G71核心，但是功耗和发热大幅减少。流处理器统一管理的全新架构：GeForce8系列（20072008年）
　　第八代GeForce产品采用全新的架构设计，即流处理器接管渲染流水线和像素着色器，结合全新DirectX10合并渲染流程的方式，使统一的流处理器能处理多方面的数据，运算效率会显著提升，而且DirectX10本身也带来新的HDR、几何着色引擎技术、ShaderModel4。0支持。
　　图为GeForce8800GTS
　　GeForce8500、GeForce8600和GeForce8800系列分别代表着GeForce8家族主流、中端和高端旗舰三种定位，其中GeForce8800核心代号为G80的型号，还划分成为GTX、GTS和Ultra三个版本来投放市场，G80核心拥有的晶体管数量是上一代G70两倍之多，加上采用革命性的架构和DirectX10技术，代表着当时的绝对性能级，而且最强版本GeForce8800Ultra还支持最多三路SLI！GeForce8基础架构上进一步改进：GeForce9系列（2008年）
　　GeForce9系列大部分型号都是在GeForce8基础上进行改进，GeForce9系进化到55纳米和65纳米两种主要制程工艺，比较有权重和话题性的是GeForce9600GT和GeForce9600GSO，更具性价比取代的是GeForce8800GT和GeForce8800GS，GT和GSO其实两者规格很相似，后期都是采用G94核心，只不过流处理器数量不一样，而9600GT系列还推出了节能版，也就是不需要外接电源供电。
　　图为GeForce9800GX2
　　除了GeForce9800GTX，GeForce9800系列更多只是调整制程工艺，也就是提升一定频率来提升性能，而GeForce9800GTX也是家族中生命周期最长的成员，经历过后期制程工艺升级变成GTX，到了GeForce200还在进一步衍生。还有一件捍卫家族荣誉的事情上一代GeForce8系列并没有双芯单卡，GeForce9800GX2的诞生，又打破了最强计算性能的记录。全新命名、CUDA架构引入：GeForce200系列（20082009年）
　　第十代GeForce系列产品迎来了全新的命名方式，不同阶级的GPU使用GTX、GTS、GT以及G为前缀命名，2XX则为后缀命名，GeForceGTX200家族中代号GT200核心型号，采用了全新的第二代流处理器统一架构，应用范围不再局限于传统图形处理而是兼顾并行计算，由此CUDA的概念就引入了，事实证明NVIDIA的做法是非常有远见的，CUDA加速本身是闭源的，但它发展到今天做到了广泛被应用到各个领域。
　　图为GeForceGTX280
　　GeForceGTX200系列是以GeForceGTX260这个型号进行划分明确的阶级，在它以下的型号，在前期阶段其实不少是GeForce9改良过后的新产物，比如通过提高频率、显存容量的方式进行，而后期采用了更好的制程工艺进一步改善。而包括GeForceGTX260以上的型号，都是全新的GT200核心，比较特别的型号是GeForceGTX260和GeForceGTX295，它们俩都经历过第二次改版，尤其是GeForceGTX295第二版，双芯单卡首次从双PCB变成单PCB，散热效率大幅度提升。迎来全新DirectX11时代：GeForce400系列（20102011年）
　　时间节点来到了DirectX11时代，NVIDIA针对DirectX11花了大量研发时间成本，终于在2010年3月后手推出新一代旗舰GeForceGTX470GTX480，使之完整支持DirectX11，特别是GTX480拥有高达30亿个晶体管和480个CUDA核心，采用最先进的GDDR5显存，并支持C编程和ECC纠错技术。
　　图为GeForceGTX480
　　值得一提的是，DirectX11有着Tessellation、DirectCompute11、ShaderModel5。0等技术支持，运行效率和质量相比DirectX10大大提升，加上GF100核心本来就是针对性优化，GeForceGTX470GTX480一出市场自然就呈现压倒性的优势，当然堆规格的代价就是更高的功耗和发热。GTX地位奠定、完整版Fermi核心：GeForce500系列（20102012年）
　　GeForce500系列继续沿用上一代TSMC40nm制程工艺，而对于旗舰GTX580来说，这一代才是真正的Fermi大核心，流处理器数量拥有完整512个，并且得益于工艺成熟，核心和显存频率还有进一步提升，功耗和温度也得到一个均衡性调节，而GTX590则是新一代的单PCB双芯显卡，实际上可以看作是青春版GTX580组建双路SLI，因为都是GF110核心代号，只不过相应调节了一些频率。
　　图为GeForceGTX560Ti
　　从这一代开始，GeForceGTX系列也开始占据主导地位，遍布主流到旗舰型号，同时一个中高端型号必须提一提那就是GeForceGTX560Ti，它合理的CUDA核心分配和超高的核心频率潜力，在当时的中高端同级产品中优势很大，它的Ti后缀意味着致敬了GeForce4Ti系列的辉煌历史，后来因为有了不错的市场相应，甚至推出了更高流处理器规格的版本。全新Kepler架构、战术核弹诞生：GeForce600系列（2012年）
　　GeForce600这一代采用了全新28nm制程工艺和Kepler架构，伴随而来的是ApdativeVSync（自适应垂直同步）技术、单卡多屏显示技术、基于硬件TXAA抗锯齿、专门处理转码的NVENC单元、支持PCIE3。0等新特性，而对于GeForce600工作模式最重要的变化是引入GPUBoost动态超频技术，它会根据设定的TDP和运行功耗进行动态频率调整。
　　图为GeForceGTX690
　　GPUBoost动态超频技术支持包括GeForceGTX660之后中高端型号，GeForceGTX660和GTX660Ti是当时最受欢迎的游戏显卡，尤其是GTX660Ti因为采用和GeForceGTX670相同代号的GK104核心，在主流分辨率游戏中表现绝佳。而定位双芯单卡旗舰的GeForce690是一款被玩家戏称为战术核显卡，因为它采用了两颗基本完整的GK104核心（单颗GPU在Boost、显存、流处理器频率无限接近GTX680，其他规格完全一致），属于真正的双芯卡王，此称号并非浪得虚名。第二代Kepler架构、四路泰坦梗：GeForce700和Titan系列（20122014年）
　　第十五代GeForce图形处理器率先带来的是TITAN系列，属于首款无数字编号特别纪念意义，代表着最强性能单卡地位，初代GeForceTITAN采用了全新GK110核心，拥有71亿个晶体管和2688个CUDA核心，加上着重优化了SMX单元，它的单双精度的浮点性能达到了历史巅峰高度，还让玩家整出四路泰坦的品牌效应，GeForceGTXTITANZ则是第二个被称为战术核的显卡，因为它也是双芯设计。
　　图为GeForceGTXTitanZ
　　而真正属于游戏玩家的GeForce700系列，则划分成GK104和GK110两种核心产品，GTX760和770属于GK104核心，也就是上代Kepler架构的改进版，而应用到GK110核心的是旗舰级GTX780和GTX780Ti，对比通用计算王者的TITAN系列，作为GeForce700系列最明显的变化是大幅调整了双精度浮点运算性能，当然次旗舰GTX780它调整的规格要更多一些，比采用非完整的GK110核心、更少的CUDA流处理器等。而GeForce700家族还有两个特殊型号GeForceGTX750与GTX750Ti，它们采用第一代Maxwell架构，归宿于GeForce700系列以便弥补主流级空缺。28nm工艺下的超高能效比：GeForce900系列（20142015年）
　　GeForce900系列依然采用600系列时代的28nm工艺，这种情况下想提升性能同时控制功耗并不易，第一代Maxwell架构主要是通过改进SMX单元提升效能，定位较低的GM107核心轻松达到效果，而采用第二代Maxwell架构的GeForce900系列，方式更为全面，通过控制核心面积增加SM和多边形单元、提高CUDA核心效率等途径进行。
　　图为GeForceGTX980
　　GeForce900系列还全面支持DirectX12（支持多核心、多线程优化）、NVIDIAGSync、DSR动态分辨率等技术，加之凭借着Maxwell架构高能效比，像GeForceGTX980、970这两员大将在竞争市场中，是长时间占据绝对优势地位的，新一代GTXTITANX和最终旗舰GTX980TI更是一唱一和，即便两者是不一样的GM200核心，但规格除了显存容量账面差距大以外，实际游戏性能差距可以忽略不计，可以说是等同于上一代GTXTitanBlack和GTX780Ti的关系。迎来全新16nm工艺、GTX1060成为经典：GeForce10系列（20162018年）
　　28nm制程工艺一直从GeForce600系列用到GeForce900系列，GeForce10这一代终于迎来了全新的16nm制程，新工艺和Pascal新架构加持下，首发的GTX1080型号（GP104），核心面积降低的同时晶体管提升至72亿，核心频率大幅度提升，GPUBoost动态加速后轻松突破2GHz，除此之外，Pascal新架构还带来GDDR5X显存、异步运算和VR方面的改进。
　　图为GeForceGTX10603GB
　　GP102大核心旗舰GTX1080Ti，它并不是和TitanX来较劲，而是做到了真正的分工明确（游戏和通用计算的王者宝座），削减的硬件规模很小，通过提升核心频率来弥补小差距，这其实和前两代的做法是一样的。GeForce10系列甜点级型号GTX10606GB更是一代销量神话，在Steam硬件调查数据库中保持了长达6年的占用率第一，直至2022年末才被GTX1650超越，因为销量绝佳，GTX1060在后期也形成了3GB、5GB、6GB和6GBGDDR5X四种版本。实时光线追踪革命时代：GeForce20系列（20192020年）
　　GeForce20系列的RTX新命名代表着新一场革命，这一代最大的亮点是全系RTX显卡搭载了RTCore单元，实现了实时光线追踪的支持，这是一场改变游戏界的革命，而其TensorCore单元不仅是用于辅助光追（DLSS技术），而且对于深度学习领域应用广泛。除此之外，新一代图灵架构和12nm制程工艺，还带来了VRS可变着色、全新设计的RTXSM单元、GDDR6显存等新特性。
　　图为GeForceRTX2080Ti
　　GeForce20系不同阶层的显卡会采用不同的GPU核心，因为它们结构跟以往大有不同，基础频率和Boost频率差值很大要比上一代大很多，借助GPUBoost4。0频率还能进一步往上探。GeForce20系列还首次出现Super后缀的型号，属于在原款基础上进一步微调的图灵架构，而针对主流级市场，NVIDIA推出以图灵架构创造的GTX16系，最大的区别不仅是核心规格，也削减了硬件光线追踪的功能，目的是为了取代GeForce10系列中端以下的型号。4K光追游戏时代来临：GeForce30系列（20202021年）
　　GeForce20系列的出现，无可否认是一场光追革命，实现了从0到1的质变飞跃，而GeForce30系列最重要的任务就是把它普及开来，GeForce30系列基于安培架构和8nm制程工艺打造，采用了第二代RTCore和第三代TensorCore，有了更强的AI算力DLSS发展到2。0版本，画面质量和效率得到了很大提升，让中端显卡也能畅游，这才是普及的意义。
　　图为GeForceRTX3090
　　除此之外，GeForce30系列伴随而来的还有NVIDIAReflex技术、AV1解码、GDDR6X显存、整合INT32FP32单元的ALU等新特性，该系列并没有出现TitanRTX第二代产品，旗舰型号RTX3090和RTX3090Ti更多认为是它的替代者，偏向重度创作用途，而本代定位次旗舰的RTX3080Ti，和历代GeForce系列一样，是服务于发烧级游戏玩家。DLSS3全面升级、旗舰产品实现翻倍提升：GeForce40系列（2022年）
　　最后回到我们所在经历的GeForce40系列，采用了全新Ada架构和TSMC4N制程工艺，AD102旗舰核心的GPC单元从上一代旗舰的7组增加至11组，对应CUDA、RT和Tensor核心数量也在暴增，L2缓存比以前足足大了10倍以上，4N制程先进工艺也使其Boost频率达到2520Mhz，比上代旗舰足足高了600800Mhz，对比上代旗舰实现翻倍提升是常态，尤其是在重度创作和光追游戏领域。
　　图为GeForceRTX4090
　　除了RTX4090旗舰产品以外，目前GeForce40家族还有RTX4080和RTX4070Ti两个成员，三者联合瓜分高端消费级显卡市场，除了接下来更亲民的型号，对于旗舰产品来说，可能还存在更高定位的型号，因为目前RTX4090（AD102核心）在规模上还不是完全体，而在RTX4090旗舰和RTX4080次旗舰之间，性能跨度也是相当大，完全可以划分更多新型号。
　　GeForce40系列这一代正处于光线追踪游戏的上升发展期，主要是体现在两个方面，一方面是光线追踪游戏伴随GeForce20系列已经诞生四年之久，光追游戏开发逐步进入成熟期，而且是未来的大趋势方向，目前支持RTX光追游戏达到几百个以上，绝大部分都拥有DLSS加持。
　　另一方面GeForce40系列还带来更全面的DLSS3技术，属于画质、帧率以及延迟提升的整套解决方案，尤其通过几乎无损的补帧方式，轻松做到了普遍翻倍性能提升，而在后续更多的全景光线追踪的游戏中，DLSS3还能进一步发挥更强的实力。
　　GeForce40系列还给我们带来全新NVENC编码器，支持AV1编码这种未来面向主流的格式，而且支持两个编码器协同工作，大幅度缩短视频导出时间，除此之外供电接口设计，全系GeForce40开始使用12VHPWR这种便捷、先进类型。
　　还有一方面非常值得一提，那就是其TSMC4N制程工艺，从前两代图灵架构到现今的Ada架构，核心面积一直是在做减法的，而晶体管数量一直稳步大幅度增长，自然能耗比是飞跃性提升，举个形象的例子就很好了解，这代旗舰RTX4090和上代旗舰RTX3090Ti同样功耗为450W，但是RTX4090可以做到几乎翻倍的性能提升。