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掀起Geforce4的盖头来——技术篇(上)

【原创】阅读 人次
2002年02月08日09:29

【文章简介】
  终于等到了这一天 (美国时间2月6日/北京时间2月6日中午), NV发布了万众瞩目的NV17/NV25图形处理器, 一时间,网上评测报告如滔滔江水连绵不绝, 论坛里口水如黄河泛滥一发而不可收拾... (4397 字)

8外设
<其他

 



终于等到了这一天(美国时间2月6日/北京时间2月6日中午),NV发布了万众瞩目的NV17/NV25图形处理器,一时间,网上评测报告如滔滔江水连绵不绝,论坛里口水如黄河泛滥一发而不可收拾,却始终无法按捺住大家兴奋的心情,这是为什么呢?

OK,原来是长期的好奇心突然释放所造成的必然结果——都怪霸道的nVidia事先把消息捂得太紧了!要说nVidia,可是个地道的垄断狂,喜欢以暴力手段对“合作伙伴”进行血腥镇压,有一线厂商曾经如此坦白:“NV17和NV25样卡早就做出来了,就是不能给你们(媒体),不然,nVidia知道后可了不得,虽然照样会给我们提供芯片,但是将(比竞争对手)晚上一两个礼拜……”啧啧,什么叫××,一切尽在不言中。
有压迫必有反抗,网上被撤下的或真或假的信息、报道、新闻也有几大箩筐了(小熊自然是属于受气包之一:),但直到今天,我们终于可以开口说话了……

前言:蓦然回首,往事如烟

在硬件产品中,最让人激动人心的就是显卡,所以每年年初新品发布时,热闹程度不逊于任何一个节日,这个节日是全球所有硬件发烧友共同的节日!记得去年nVidia于10月1日推出对抗ATI Radeon8500/7500的居然是各方面毫无新意的“Titanium”——一个令人失望的产品系列,我心中就有一个强烈的愿望:如果Nvidia再不拿出象样的东东,那么我将终身不买N卡!
顿时电闪雷鸣,NV终极恐怖召唤兽现身,咆哮道:“哪个说的?”



哇塞,我好怕怕……不过,有人告诉我,只要念一句咒语,这只怪兽将告诉我很多相当有趣的故事哦!

看着它龇牙咧嘴的样子,我不慌不忙祭出神奇的咒语:“马兰花,马兰花,风吹雨打都不怕,勤劳的小熊在说话,请你现在就开花”……(此话由nVidia芯片的一线伙伴微星、华硕、爱尔莎、耕宇、旌宇联合授权,申请专利,仿冒必究!)嘿嘿,怪兽立马变得像小猫一般温顺,乖乖地听我的话了……

当然啦,趁此机会我怎能不占点小便宜,且让nVidia小猫咪把新显卡的详细规格告诉我:

一、显卡规格全知全晓

最硬的指标:

本次nVidia发布的新品分面向高端的NV25与面向主流消费市场的NV17两款,两者架构决不相同,如下表所示:

表一:架构区别一览表

Geforce4 Ti:
芯片型号 Geforce3 Ti200 Geforce3 Ti500 Geforce4 Ti4200 Geforce4 Ti4400 Geforce4 Ti4600
主芯片 NV20 NV20 NV25 NV25 NV25 Ultra
晶体管(Transistors)  5700万 5700万 6300万 6300万 6300万
制造工艺(Process) 0.15μm 0.15μm 0.15μm* 0.15μm* 0.15μm*
芯片频率 175MHz 240MHz 225MHz 275MHz 300MHz
显存频率 400MHz 500MHz 500MHz 550MHz 650MHz
显存位数 128bit 128bit 128bit 128bit 128bit
显存带宽 6.4GB/s 8.0GB/s 8.0GB/s 8.8GB/s 10.4GB/s
渲染管道(Pixel  Pipelines) 4 4 4 4 4
纹理单元 2 2 2 2 2
像素填充速率 700Mpixels/s 960Mpixels/s 900Mpixels/s 1100Mpixels/s 1200Mpixels/s
纹理填充速率 1400Mtexels/s 1920Mtexels/s 1800Mtexels/s 2200Mtexels/s 2400Mpixels/s
多边形处理能力 40M/s 60M/s 75M/s 85M/s 100M/s
DirectX8.1支持 Y Y Y Y Y
可编程顶点着色器(Vertex Shader)  1.1 1.1 1.1 1.1 1.1
可编程像素着色器(Pixel Shader) 1.3  1.3 1.3 1.3 1.3
nfiniteFX无限渲染特效引擎 第一代 第一代 第二代 第二代 第二代
FSAA (Quincunx五点梅花阵列采样)
FSAA

(Accuview AA)

4缓存架构
光速显存架构(Lightspeed memory Architecture)  第一代 第一代 第二代 第二代 第二代
VPE功能(Video Processing Engine)

* Geforce4 Ti的制造工艺指TSMC(台积电)增强型0.15工艺,此工艺就像生产Geforce2 Ti(增强型.18制程)一样能在维持一定良品率的情况下大幅度提高集成电路芯片产品的工作频率。(技术实现关键在于两点:散热与抗高频干扰)

Geforce4 MX:

芯片型号 Geforce2 MX400 Geforce2 Ti Geforce4 MX420 Geforce4 MX440 Geforce4 MX460
主芯片 NV11 NV15 NV17S NV17 NV17 Pro
晶体管(Transistors)  2500万 2500万 6300万 6300万 6300万
制造工艺(Process) 0.18μm 0.18μm* 0.15μm* 0.15μm* 0.15μm*
芯片频率 200MHz 250MHz 250MHz 270MHz 300MHz
显存频率 166MHz 400MHz 166MHz 400MHz 550MHz
显存位数 128bitSDRAM 128bitDDR 128bitDDR 128bitDDR 128bitDDR
显存带宽 2.7GB/s 6.4GB/s 2.7GB/s 6.4GB/s 8.8GB/s
渲染管道(Pixel  Pipelines) 2 4 2 2 2
纹理单元 2 2 2 2 2
像素填充速率 400Mpixels/s 1000Mpixels/s 500Mpixels/s 540Mpixels/s 600Mpixels/s
纹理填充速率 800Mtexels/s 2000Mtexels/s 1000Mtexels/s 1080Mtexels/s 1200Mpixels/s
多边形处理能力 25M/s 31M/s 31M/s 33.48M/s 38M/s
DirectX8.1支持 N N 部分 部分 部分
可编程顶点着色器(Vertex Shader) N N 1.1 1.1 1.1
可编程像素着色器(Pixel Shader) N N N N N
nfiniteFX无限渲染特效引擎
FSAA (Quincunx五点梅花阵列采样)
FSAA

(Accuview AA)

4缓存架构
光速显存架构(Lightspeed memory Architecture) 第二代 第二代 第二代
VPE(Video Processing Engine)

最酷的硬件:

表二:硬件区别一览表:

芯片型号 Geforce4 Ti4200 Geforce2 Ti4400 Geforce2 Ti4600 Geforce4 MX420 Geforce4 MX440 Geforce4 MX460
主芯片 NV25 NV25 NV25 Ultra NV17S NV17 NV17 Pro
PCB板设计 八层 八层 八层 六层 六层 八层
PCB编号 P83(V16-10) P83(V16-10) P83(V16-10) P71(V15-10) P75(V15-20) P75(V15-20)
RAMDAC 350MHz×2

精度10bit

350MHz×2

精度10bit

350MHz×2

精度10bit

350MHz×2

精度10bit

350MHz×2

精度10bit

350MHz×2

精度10bit

双头输出 nView内置 nView内置 nView内置 nView内置 nView内置 nView内置
电源PWM芯片 SC1175 SC1175 SC1175 ISL6528CB ISL6528CB ISL6528CB
显存类型(建议) 8M×16-3.8ns或更高DDR 8M×16-3.3ns DDR 8M×16-2.8ns DDR 4M×16-5ns SDRAM 4M×32-4ns DDR 4M×32-3.3ns DDR
显存封装 Micro-BGA Micro-BGA Micro-BGA 普通 Micro-BGA Micro-BGA
参考售价 $199 $299 $399 $99 $149 $179

看了上述的表格后,不知大家感想如果?个人觉得,NV25相当于增强核心的NV20,而NV17则成为介于两者之间的混血儿。
下面我们来总结一下GeForce 4核心的特性:(其中Geforce4相对于Geforce3改进的功能用不同色彩表示, 蓝色表示Geforce 4 Ti独有的功能,绿色表示Geforce 4 MX独有的功能,红色表示两者共同有的新功能)

· 0.15增强型制造工艺 

· 6300万个晶体管 

· 高核心频率


· 4条渲染流水管线(Geforce4 MX是2个!)

· 每个流水管道同时处理4个像素 

· 每象素可以由4个材质构成(但需要两个时钟周期才能处理完毕)

· 两个VertexShaders处理单元 

· 128位显存接口,256位图形核心

· 支持Micro-BGA封装DDR(SDRAM/SGRAM)显存 

· 最高支持128MB显存(Geforce4 MX是64M!)

· RAMDAC:350 MHz×2,支持双头输出(双CRT或者双DFP),TVOUT

· 最大支持分辨率:2048x1536@75Hz 

· 集成TMDS芯片,可以连接数字显示器,最高支持分辨率1280×1024 

· 外部总线接口: 完全支持AGP 2x/4x接口(包括SBA,DME和Fast Writes)和PCI 2.2接口) 

· nFiniteFX? 第二代多边形与动画运算引擎

· 第二代光速显存架构(LMA)

· 第二代T&L技术

· 完全硬件支持MS DirectX 8.1和OpenGL 1.3规范

· 完全硬件支持VertexShaders(顶点渲染)DX8 1.1版 

· 完全硬件支持PixelShaders(像素渲染)DX8 1.3版

· 支持大材质贴图,最高达4096×4096和32Bit的材质,32bitZ-buffer

· 支持阴影缓冲

· 支持立方环境映射(Cube environment mapping) 

· 支持材质投影(projective textures) 

· 硬件支持平滑面镶嵌

· 硬件支持以下凹凸映射:Embosing,Dot Product3和EMBM 

· 支持S3TC和全部的DXTC材质压缩格式 

· 支持简单剪辑功能 

· 支持Accuview Antialiasing?锯齿失真修正技术FSAA(全屏抗锯齿)功能

· 支持硬件Z缓冲压缩(Z-buffer compression),多级Z缓冲(hierarchical Z)和隐面消除(HSR)功能,均有所改进,比如四缓存架构

· 支持nView最佳显示适应性和用户控制性技术显示技术

· VPE(Video Processing Engine)MPEGII硬件解码性能

· 高清晰度视频处理单元


最好的分析:

其实,我们可以发现,相对于Ti500之类的旧Geforce3引擎,Geforce4 Ti等于一个增加了VertexShaders单元、在主频和显存带宽上全面加强的超级GPU,其架构与其说是重新设计,还不如说是重新优化。

优化的过程体现在:

1、调整的处理模式,配合改良的.15工艺使芯片能工作在较高频率,更安全,效率也更高(Geforce3架构无法工作在更高的主频下);

2、nFiniteFX? 第二代多边形与动画运算引擎,完全硬件支持PixelShaders(像素渲染)DX8 1.3版,第二代光速显存架构(LMA),全新的Accuview Antialiasing?抗锯齿功能保证了画质与速度的全方面提高;

3、功能性的扩展,比如强大的nView多屏显示技术和内置双RAMDAC支持双头输出,让nVidia第一次在功能上不弱于ATI。

Geforce 4 Ti唯一让人感到遗憾的是它的视频处理部分仍然沿袭了Geforce3的技术,让人感到不很爽快。
至于Geforce 4 MX呢?简直是Geforce2 Ti与部分Geforce4技术的混合产物。

1、核心与显存频率高,将大大提升GPU的处理能力,在侧重多变形的游戏中,Geforce4 MX具备一定的优势,在侧重像素填充的游戏中,Geforce2可能稍微领先。

2、第二代光速显存架构(LMA),全新的Accuview Antialiasing?抗锯齿功能保证了画质与速度有一定提高,这里要说明一下第二代光速显存架构,有了这个技术,即使是采用166MSDRAM的MX420也能在显存带宽上取得比MX400好得多的平衡负载能力,无疑使其在中低分辨率下玩不太复杂的Game奠定了良好基础。

3、功能方面除了和Geforce4重合部分外还有完全依赖硬件解码DVD的VPE功能,这对配置较低的朋友无疑是一大福音。

4、被阉割了两条渲染管线的手法我们在Geforce2时代已经见到过了,同时采用显存不同也人为区分了Geforce2 MX的消费对象——nVidia一贯如此,我们也无能为力。

5、不支持PixelShaders(可编程像素着色)功能无疑是MX系列的严重缺陷所在,主要是一些最新基于DircetX8的游戏(比如虚幻2)中Geforce4 MX会变得异常缓慢——除非作出重大的画质牺牲……所以说Geforce4 MX无论如何也不可能完全替代Geforce3 Ti200的地位。不过话又说回来了,如果新品上市能很快降下价格来的话,无疑是Geforce2 Ti的很好替代品,毕竟一些Geforce3或者Geforce4独有的新功能还是蛮不错的。(比如新的FSAA功能)

好了,在下篇中我们将继续探讨各种新技术究竟对显卡性能有何重大影响。

[未完待续]

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