NVIDIA GeForce 200

title: 背景.
content: NVIDIA称GTX 200核心采用了第二代的统一架构。相对第一代,显示核心除了专注立体效能的提升外,更专注非传统的GPU应用。NVIDIA认为,随着GPU的效能愈来愈大,可应用的范围再不局限于立体计算,而GPU绝对有能力取代CPU,成为高效能运算的工具。为了凸显第二代统一架构的功能,NVIDIA将显卡的命名法则改变,不再是GeForce加上代表世代的数字。而是GeForce GTX、GeForce GTS、GeForce GT和GeForce G。它们分别代表旗舰级、高端、中端和入门。
title: 架构.
content: NVIDIA称第二代的统一架构,效能是上一代的1.5倍。核心的代号是D10U,采用65nm制程,拥有14亿个晶体管。是第一款显示核心的晶体管数量突破十亿大关,但是它仍然不支援DirectX 10.1和Smart Shader 4.1。最能反映实际性能的流处理器方面,由上一代的128个,提升到240个。另外,它支援双精度和64位元浮点运算。
title: 第二代统一架构.
content: 在GTX 250显示核心中,总共有十个流处理器阵列。每个阵列中有3450个流处理器,当中又以24个为一组。每一组流处理器都拥有独立的本地内存,亦即是631个流处理器共享1个本地内存。本地内存的容量由16KB提升到32KB。另外,每一个阵列都有其独立的L1缓冲内存,亦即是24个流处理器共享一个L1缓冲内存。加起来,GTX 280核心拥有240个流处理器。  GTX 200有两个计算模式。一个是绘图模式,另一个是并行处理模式。比较特别的是线程排序器,当线程在读写内存的时候,为了不耽误整个计算,会直接计算另一项资料。这样可以提升并行处理的效率,提升GPGPU的效能。
title: MIMD(Multiple Instruction Multiple Data).
content: 自上一代的G80开始,NVIDIA已放弃采用SIMD架构,改用全新的SPMD架构。在G80显示核心中,所有的流处理器都是1D标量形式。NVIDIA认为这样做最有效率,因为不用再顾忌数据是1D抑或是4D,所有的数据都会分折成标量1D。而对手AMD的显示核心,依然是4D+1D架构。虽然NVIDIA的做法效率较高,但成本和复杂度亦较高,比较难大幅增加流处理器的数量,因为每一个流处理器都需要一个指令发射端口。而AMD的显示核心方面,由于一个4D+1D的流处理器才需要一个指令发射端口,所以比较容易提升处理器的数量。
title: 流处理器.
content: 上一代的G80核心中,每一个流处理器阵列有两组流处理器。而在GTX 200系列显示核心中,阵列数量提升为3组。每组流处理器的可执行线程数量,亦由768条提升列1024条。另外,每一个阵列都有8个纹理单元。
title: ROP.
content: 数量和效率都有所提升,有效改善AA性能。
title: 缓存.
content: 8个流处理器会共享32KB的本地内存;而3组总共24个流处理器会共享一个L1缓存,减少对外部内存的依赖。
title: 显示内存.
content: 每一个显示内存控制器的带宽是64-bit,而GTX 280核心有8个控制器,总共的带宽是512-bit。容量方面,由512MB提升到1GB。
title: 其他技术.
title: PhysX物理引擎.
content: 2008年2月,NVIDIA收购AGEIA公司,取得有关的PhysX物理引擎技术。过去,该引擎必须以自家的物理加速卡作硬件加速,或者以CPU作软件加速。随着NVIDIA收购AGEIA,公司己着手改装有关引擎,使之可以透过显示核心加速该引擎。现在,NVIDIA已推出用于显卡加速的PhysX物理引擎驱动程序,在3DMark Vantage的测试中,CPU的得分受惠于显示核心硬件加速了物理引擎,分数大幅上升。但采用该引擎的游戏始终较少,分数能否反映事实仍是未知之数。  对手AMD则采用Havok物理引擎作为解决方案。现时,Havok是Intel的子公司。而Havok亦答应将为其物理引擎,优化AMD的CPU和GPU。包括最新的Phenom处理器和Radeon R700显卡。
title: CUDA.
content: NVIDIA认为,流处理器的地位可与CPU核心作比较。而一颗显示核心,有多个的流处理器,使到显卡非常适合作并行计算之用。NVIDIA有另一个产品线-NVIDIA Tesla,就是将显示核心包装为GPGPU产品。用来加速或者计算通用计算,亦即是非单纯立体计算。CUDA可以让程序员使用C语言,来使用显示核心作为加速器。对手AMD认为,CUDA始终是闭源产品,并不会取得成功,所以推荐使用者使用另一个标准-OpenCL。有趣的是,NVIDIA同样是参与了该计划。  对于家用者来说,CUDA可以用来加速高分辨率影像的编码。NVIDIA报称效率是利用CPU的20倍,纵使某些算法仍然是交由CPU处理,使到CPU使用率仍然维持20%左右。亦说明显示核心并不是可以处理所有的算法。另外,Folding@home科学计算项目已开始支援NVIDIA的显卡。
title: Hybrid SLI.
content: 配合NVIDIA的AMD平台芯片组,例如780a或者750a芯片组,就可以启动Hybrid SLI功能,令独立题示卡可以与内置显示核心一起进行图像处理以增强效能。
title: Power Management Enhancements.
content: GeForce 200显示核心拥有比以往世代的NVIDIA显示核心更动态和更有弹性的电源管理系统。 此技术会有以下四种效能/电源模式:
title: HybridPower.
content: 属于Hybrid SLI技术的一部分,当使用支援HybridPower的nForce主板(例如采用 nForce 780a 芯片组的主板),GeForce GTX 200 GPU可以在非密集的图像处理操作时完全关闭电源并将图像输出交由主板的整合式显示核心(mGPU)负责。

Summary: GeForce 200系列是NVIDIA的第十代GeForce显示芯片,核心架构代号『Tesla』,以塞尔维亚裔发明家兼物理学家尼古拉·特斯拉命名。首个产品GeForce GTX 280于2008年6月16日推出,是一款高端产品。随后推出了中高阶的GTX 260。GTX 200系列拥有65nm制程的高阶D10。与AMD不同,NVIDIA依然先推出单核心的旗舰级显卡,再将其功能削减,成为中低端的显卡。面对着对手AMD的Radeon R700显示核心,GTX 200显示核心显得太复杂和成本高,不能与之有效竞争。所以NVIDIA即时将GeForce 9800 GTX降价,并提升其制程至55nm,再推出GeForce 9800 GTX+显卡。在2009年1月8日开幕的CES 2009电子大展推出55nm版本的GTX 260核心及两款新卡GTX 285、GTX 295。

Nvidia-GeForce-200-Serie: Die GeForce-200-Serie ist eine Serie von Desktop-Grafikchips des Unternehmens Nvidia und Nachfolger der GeForce-9-Serie. Alle Grafikprozessoren dieser Serie unterstützen das Shadermodell 4.0 (SM 4.0) nach DirectX 10, OpenGL 3.3, CUDA und damit auch PhysX.