Перейти к содержанию

GeForce

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Image
GeForce RTX 3090 Founders Edition.

GeForce — бренд семейства графических процессоров и чипсетов материнских плат компании NVIDIA, ориентированного на потребительский рынок. Графические процессоры GeForce используются преимущественно в видеоадаптерах для персональных и переносных компьютеров,1 поколение вышло в 1999 году.

История

[править | править код]

История семейства графических процессоров GeForce (название которых было сложено из слов geometry (англ. геометрия) и force (англ. сила) и содержит игру слов за счёт созвучия с g-force (англ. ускорение свободного падения)) началась в 1999 году с выходом GeForce 256 на чипе NV10[1]. Компания позиционировала его как первый графический процессор — впервые все блоки обработки графики были размещены в одном кристалле. Главным нововведением стал блок T&L, который ввёл аппаратную поддержку трансформации вершин 3D объектов (изменения положения и масштаба), отсечений (clipping) и освещения: ранее эти задачи выполнялись на центральном процессоре[2]. В целом на потребительском рынке технология получила распространение позднее, а в 1999 году наработки были использованы в профессиональных видеокартах Quadro. GeForce 256 поддерживала OpenGL 1.3 и стала первой картой с полной поддержкой Direct3D 7. В 2000 году компания выпустила усовершенствованный чип NV15 на более тонком техпроцессе и с увеличенной на 40 % производительностью, большим числом конвейеров обработки данных и улучшенным T&L, а также упрощённые NV11 и NV16, работавшие на более высокой тактовой частоте. Основанные на них карты выходили под брендом GeForce 2. Тогда же выпущен графический процессор GeForce Go[нем.] со сниженным энергопотреблением, предназначенный для использования в ноутбуках. В это время в конкуренцию вступила канадская компания ATI, представившая чипы R100 и R200 и мобильный чип RV200. Рыночный успех Nvidia и ATI подорвал позиции 3dfx Interactive, которая в попытке превзойти конкурентов вложилась в разработку провальной многопроцессорной Voodoo 5[англ.] 6000, что вкупе с плохими продажами Voodoo 4 подорвало финансовую устойчивость компании и привело к её банкротству. В результате Nvidia приобрела большую часть активов 3dfx, и в её штат перешло большинство инженеров конкурента[3][4][5][6].

В 2001 году выпущен чип NV20, в котором внедрена технология LMA (Lightspeed Memory Architecture) — большое число контроллеров памяти с уменьшенной пропускной способностью. Среди новшеств также были более быстрая память SDRAM, поддержка пиксельных и вершинных шейдеров, поддержка MSAA-сглаживания и работа с Direct3D 8. На этом чипе были основаны карты линейки GeForce 3, а также графический процессор игровой консоли Xbox от Microsoft. В начале 2002 года компания представила линейку GeForce 4. Бюджетные карты в этой линейке были основаны на чипсетах NV17, NV18 и NV19, по сути являвшихся модификациями NV11, и имели большой коммерческий успех. Позднее фирма выпустила более мощные карты на чипе NV25 — усовершенствованной версии NV20. В ответ на разработки Nvidia компания ATI представила флагманский процессор R300, в котором благодаря удвоению числа всех вычислительных модулей добилась превосходства в производительности над GeForce 4. В конце 2002 года компания выпустила процессор NV30, который использовала в 5-м поколении GeForce — GeForce FX. Несмотря на то что Nvidia отстала от ATI в выпуске DX9-совместимого процессора, компания сравнялась с конкурентом за счёт новых технологий — поддержки шейдерной модели версии 2.0a, новых алгоритмов сглаживания и фильтрации, интерфейса PCI Express и памяти формата DDR2[7]. Спустя несколько месяцев после NV30 вышел NV35, который получил дополнительный блок вершинных шейдеров, усовершенствованные блоки пиксельных шейдеров, более широкую шину памяти и технологию визуализации теней UltraShadow[8]. В последовавшем 2005 году представлен чип NV40 и 6-е поколение GeForce, флагманская модель которого за счёт новых технологий почти вдвое превзошла по производительности модели 5-го поколения. GeForce 6 получил поддержку DirectX 9.0c и шейдерной модели версии 3, аппаратную поддержку декодирования видео в форматах H.264, VC-1, WMV и MPEG-2, а также возможность параллельного использования нескольких карт через программно-аппаратную связку SLI. Бюджетные карты GeForce 6 были основаны на чипе NV43, упрощённой и недорогой в производстве версии NV40[4][6][9].

В GeForce 8 поколения на базе чипа G80 компания значительно переработала архитектуру графического процессора, использовав в конвейерах обработки данных унифицированные шейдерные процессоры. Осенью 2006 года представлена новая архитектура Tesla[англ.], особенностью которой стал отказ от отдельных блоков для вершинных и пиксельных шейдеров, которые заменили унифицированные процессоры, способные выполнять любой тип шейдеров[10]. За счёт того, что универсальные вычислительные блоки могли выполнять разнообразные типы вычислений, в чипе G80 на архитектуре Tesla удалось решить проблему неравномерного распределения ресурсов. Процессор получил поддержку DirectX 10, работал с шейдерами 4-й версии и вдвое превосходил G70 в тестах производительности. В конце 2006 года ATI была поглощена AMD и стала её графическим подразделением. Выпущенный в начале 2007 года процессор R670 был решением среднего ценового уровня и также не соперничал по производительности с собственными «флагманами». Вместе с универсальными шейдерами компания представила программно-аппаратную архитектуру CUDA, позволяющую писать программы для графических процессоров на Си-подобном языке и перенести на видеокарту тяжёлые для процессоров массивно-параллельные вычисления. В GeForce 8 и 9 компания представила аппаратную поддержку общих вычислений с точностью 32 бита, а в десятом поколении, GeForce 200 на базе GT200 — с двойной точностью 64-бита[11]. Аппаратная многопоточность позволила перенести на видеокарту расчёты физики объектов на базе физического движка PhysX. Также весной 2009 года Nvidia выпустила линейку графических карт GeForce 100, ориентированную исключительно на OEM и основанную на дизайне GeForce 9, а осенью — ещё одну OEM-серию GeForce 300 на основе карт 200-й серии[4][9][12][13].

Image
Чип Nvidia GeForce 6600GT
Image
Видеокарта Gigabyte GV-NX66T128D с чипом Nvidia GeForce 6600GT

В 2010 году компания представила новую микроархитектуру Fermi и основанную на ней линейку карт GeForce 400. Флагманским процессором этого поколения стал GF100, имевший огромную производительность, но очень большой и сложный в производстве. В ходе разработки младших моделей графических процессоров этого семейства пересмотрена организация потоковых мультипроцессоров, что позволило уплотнить организацию чипа, сократить его площадь и себестоимость. В чипах семейства GeForce 500 компания сохранила архитектуру Fermi, но переработала её на уровне физического дизайна[англ.], использовав более медленные и энергоэффективные транзисторы в элементах процессора, не требующих высокой скорости работы, и более быстрые в критически значимых элементах. В результате при возросшей тактовой частоте карты GeForce 500 оказались заметно более энергоэффективными. Следующее поколение графических процессоров GeForce 600 было основано на новой архитектуре Kepler, было произведено по 28-нанометровому техпроцессу и включало втрое больше ядер CUDA, что обеспечило 30-процентный прирост производительности в играх. В основу следующего поколения GeForce 700 легли чипы, изначально разработанные для ускорителей вычислений Tesla, и флагманские карты этого поколения имели выдающуюся производительность, которая несколько омрачалась высокой ценой. Дальнейший прогресс графических процессоров был достигнут с переходом на архитектуру Maxwell, в которой компания переработала подсистему памяти и внедрила новые алгоритмы сжатия. Благодаря этому семейство карт GeForce 900 оказалось на треть энергоэффективнее предшественников. Поколение GeForce 10 было основано на новой микроархитектуре Pascal и выпускалось по более тонкому 16-нанометровому техпроцессу. Однако настоящим прорывом, по характеристике основателя и президента компании Дженсена Хуанга, стала новая микроархитектура Turing, анонсированная в 2018 году. В новых графических процессорах 20-й серии (GeForce RTX) компания первой в мире представила технологию аппаратного ускорения трассировки лучей в реальном времени на специализированных RT-ядрах и поддержку работы ИИ на основе тензорных ядер, что обеспечило огромный скачок в качестве работы со светом и отражениями в компьютерных играх. Как отметила компания, основанные на Turing карты семейства GeForce 20 получили прирост производительности в 40—60 % в играх, не имеющих оптимизации под новые технологии, и до 125 % в играх с поддержкой технологии Deep Learning Super Sampling в сравнении с предшествующим поколением GeForce 10[4][14][15][16].

Поколения

[править | править код]
Поколение Микроархитектура Дата анонса DirectX OpenGL OpenCL Vulkan
GeForce 256 Celsius[англ.] 31 августа 1999 7.0 1.2
GeForce 2 Celsius апрель 2000 7.0 1.2
GeForce 3 Kelvin[англ.] февраль 2001 8.0 1.3
GeForce 4 Kelvin февраль 2002 8.0 1.4
GeForce FX Rankine[англ.] 2003 9.0a 1.5/2.1
GeForce 6 Curie[англ.] апрель 2004 9.0c 2.1
GeForce 7 Curie июнь 2005 9.0c 2.1
GeForce 8 Tesla[англ.] ноябрь 2006 10.0 3.3
GeForce 9 Tesla февраль 2008 10.0 3.3
GeForce 100 Tesla январь 2009 10.0 3.3
GeForce 200 Tesla 2008—2009 10.1 3.3
GeForce 300 Tesla 2009—2010 10.1 3.3
GeForce 400 Fermi март 2010 11.0 4.5
GeForce 500 Fermi ноябрь 2010 11.0 4.5
GeForce 600 Kepler март 2012 11.1 4.5
GeForce 700 Fermi
Kepler
Maxwell		 май 2013 11.1 4.5
GeForce 800M Fermi
Kepler
Maxwell		 март 2014 11.1 4.5
GeForce 900 Maxwell сентябрь 2014 12.0 4.5 1.2
GeForce 10 Pascal май 2016 12.1 4.5 1.2 1.1
GeForce 16 Turing февраль 2019 12.1 4.6 1.2 1.2
GeForce 20 Turing август 2018 12.1 4.6 2.1 1.2
GeForce 30 Ampere сентябрь 2020 12.2 4.6 3.0 1.2
GeForce 40 Ada Lovelace сентябрь 2022 12.2 4.6 3.0 1.2
GeForce 50 Blackwell январь 2025 12.2 4.6 3.0 1.3

См. также

[править | править код]

Примечания

[править | править код]
  1. ↑ Графические процессоры Nvidia: история в картинках. Tom's Hardware (28 февраля 2010). Дата обращения: 18 декабря 2018. Архивировано 2 июня 2021 года.
  2. ↑ Кирилл Вишняков. Технология T&L (Трансформация и Освещение). 3D News (30 января 2002). Дата обращения: 18 декабря 2018. Архивировано 20 декабря 2018 года.
  3. ↑ История NVIDIA в видеокартах: 13 лет успеха. Tom's Hardware. Дата обращения: 18 декабря 2018. Архивировано из оригинала 31 декабря 2018 года.
  4. 1 2 3 4 Michael Justin Allen Sexton. The History Of NVIDIA GPUs. Tom's Hardware (6 мая 2017). Дата обращения: 18 декабря 2018.
  5. ↑ Егор Морозов. История видеокарт на стыке тысячелетий — банкротство 3dfx и начало противостояния ATI и Nvidia. iGuides (23 августа 2017). Дата обращения: 18 декабря 2018. Архивировано 20 декабря 2018 года.
  6. 1 2 Егор Морозов. История видеокарт начала нулевых: ATI vs Nvidia. iGuides (28 августа 2017). Дата обращения: 18 декабря 2018. Архивировано 21 декабря 2018 года.
  7. ↑ Ashu Rege. An Introduction to Modern GPU Architecture. NVIDIA. Дата обращения: 18 декабря 2018. Архивировано 17 мая 2018 года.
  8. ↑ Алексей Барковой, Андрей Воробьёв. NVIDIA GeForce FX 5900 Ultra 256MB. Ixbt.com (13 мая 2003). Дата обращения: 18 декабря 2018. Архивировано 20 декабря 2018 года.
  9. 1 2 Егор Морозов. История видеокарт середины нулевых. iGuides (4 сентября 2017). Дата обращения: 18 декабря 2018. Архивировано 20 декабря 2018 года.
  10. ↑ NVIDIA GeForce 8800 GTX – первый GPU с унифицированной архитектурой рендеринга. itc.ua (21 ноября 2006). Дата обращения: 18 декабря 2018. Архивировано 20 декабря 2018 года.
  11. ↑ Секреты невозможных вычислений на GPU. Habr (8 октября 2018). Дата обращения: 18 декабря 2018. Архивировано 21 декабря 2018 года.
  12. ↑ Егор Морозов. История дискретных видеокарт от середины нулевых до решений на архитектуре Fermi и GCN. iGuides (8 сентября 2017). Дата обращения: 18 декабря 2018. Архивировано 20 декабря 2018 года.
  13. ↑ Parm Mann. NVIDIA kicks off GeForce 300-series range with GeForce 310. Hexus (27 ноября 2009). Дата обращения: 18 декабря 2018. Архивировано 9 декабря 2018 года.
  14. ↑ Валерий Косихин. Двигатель истории. Обзор видеокарты GeForce RTX 2080 Ti: часть 1. 3D News (14 сентября 2018). Дата обращения: 18 декабря 2018. Архивировано 3 декабря 2018 года.
  15. ↑ Chris Angelini. Nvidia Shares RTX 2080 Test Results: 35 - 125% Faster Than GTX 1080. Tom's Hardware (22 августа 2018). Дата обращения: 18 декабря 2018. Архивировано 2 июня 2024 года.
  16. ↑ NVIDIA GeForce RTX 2080 на 40-50% быстрее GTX 1080. Global EasyCOM Internet Digest (23 августа 2018). Дата обращения: 18 декабря 2018. Архивировано 21 декабря 2018 года.
Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=GeForce&oldid=152771398