GeForce 8系列

GeForce 8系列，代号G80，是NVIDIA的第八代GeForce显示晶片。在7900 GTX发布后八个月，NVIDIA于2006年11月推出GeForce 8800 GTX，它是建基于G80核心。G80是全球首款支援DirectX 10的显示晶片，核心的架构和技术比前代GeForce 7系列显示晶片有很大的不同。纵使它是为DirectX 10而设计，但由于架构的改进，G80在DirectX 9环境下仍可以发挥出强大的效能。
DirectX 10的改进.
虽然DirectX受人欢迎，但是DirectX 9的规格始终为游戏开发者带来限制。在图形API诞生前，当时的程式开发者能利用指令来控制显示卡。但不同的架构就需要不同的指令，这就造成兼容性问题。为此，业界为了统一规格，就发展出最普遍的DirectX和OpenGL两种规格。纵使API能解决兼容性问题，但是衍生出新的问题。在3D环境中，所有东西都以物件方式存在，而物件的运算则顺序由程式、API和驱动程式之间传输。而CPU必须参与这个过程。物件愈多，CPU负荷愈重。所以物件数量不能过多，但画面质素就不能大幅提升。
新的DirectX 10则解决了这个问题。当物件第一次运算时，CPU会参与这个过程，但到了第二次时，CPU不会再参与这个过程。物件数量就能大幅提升，画质就能相应提高。
除了以上措施能减低CPU负担，DirectX 10亦新增了两个减低CPU负担的功能。
纹理阵列.
以往，多纹理转换动作使用大量CPU资源。DirectX 10的纹理阵列功能能解决这个问题。在每个纹理阵列中，最多可以保存512个同样大小的纹理。纹理的最高解像度由DirectX 9的4096x4096提升至8192x8192。每一个Shader能使用128个纹理，为上一代DirectX 9的8倍。Render Targets由4个增加到8个。所以在DirectX 10中，物件有更多细节，更富真实感。
绘制断言.
在一个3D场景中，物件会遮住其他物件，不会在画面显示。预早侦测出不会在画面显示的物件，能减少不必要的运算，增加资源。虽然以往的显示核心已拥有这个功能，但始终有些物件不会被预早侦测。程式设计者会采用绘制断言这个技术，将物件制作成方块，当方块不能在前景中显示，就可以省下该物件的运算。过往这个过程需要CPU介入，但在DirectX 10中，显示核心完全负责这个过程，增加CPU资源。
Shader Model 4.0.
DirectX 10采用Shader Model 4.0版本，进一步减少资源限制。例如Register的资源不足问题。
以下为减少资源限制的措施的列表：
Higher Level Shading Lanagage(HLSL).
它在DirectX 9中首次出现。在DirectX 10中，会采用HLSL 10版本。亦新增纹理阵列功能（请参考上面）。
改进列表：
HDR.
DirectX 10支援两种新的HDR模式。第一种采用11-Bit红色和绿色、10-Bit蓝色。另一种采用5-Bit共享运算，另加每一种颜色以9-Bit作尾数运算。新的HDR模式能增加资源使用效率。DirectX 10亦支援FP32，提高HDR质素。G80提供全新的128bit精度的HDR运算，并可与抗锯齿技术同时运作，让HDR+AA不再是ATI的专利。
Geometry Shader（几何著色引擎）.
DirectX 10首次加入Geometry Shader，功用是将点、线、及三角连接起来，以为此过程由顶点著色器负责。它能有效提升模板阴影特效、动态立方体贴图和位移贴图的执行效率。它能减少CPU的负担，增加系统资源。当顶点著色引擎产生出一组顶点数据后，随后的几何著色引擎能将数据化成最高1024个顶点，即是将数据顶点数据增多。几何著色引擎亦可将多余的顶点数据除去，增加显示核心的运算效率。
几何著色引擎能使位移贴图技术配合镶嵌图形技术。位移贴图十分常见，通常用于非即时3D渲染中。位移贴图的原理是首先建构一个简单的平面模型，然后增加顶点数量。显示核心会根据一张灰阶纹理，去将该平面模型立体化。而镶嵌图形技术则会把一个模型镶嵌更多多边形，增加细节。
上一代的DirectX 9并不可以完好的支援镶嵌图形技术。DirectX 10的几何著色引擎就解决了这个问题。位移贴图技术和镶嵌图形技术可一同进行运算，物件表面更真实。
此外，几何著色引擎的运算结果能直接传送到显示记忆体中，不用通过像素著色引擎，提升效率。将来，显示核心能集中处理物理运算。
产品架构.
GeForce 8采用统一管线结构。传统显示核心的架构分为顶点著色引擎和像素著色引擎。当顶点著色引擎负荷很重时，像素著色引擎可能闲置著，反之亦然。这就造成显示核心运算能力不被充分发挥，浪费资源。DirectX 10将顶点著色、几何著色和像素著色合并成一个渲染流程。所以每一个统一流处理器都能处理顶点、几何和像素数据，不会有闲置问题，效率显著提升。
G80显示核心拥有128个流处理器，每16个为一组，每一组有8个材质过滤单元和4个材质寻址单元，每一组流处理器都拥有L1和l2缓冲记忆体。G80可同时执行过千个执行绪，NVIDIA称之为GigaThread技术。某程度上，NVIDIA参考了ATI的设计，使其显示核心能进行异类运算工作，例如物理运算和影像编码。
物理运算方面，G80已作出强化，NVIDIA称之为Quantum Effects技术，效率比CPU高很多。
NVIDIA终于加入Early-Z技术，它的目的与绘制断言相似，但原理不一样。现先介绍一下Z缓存技术，通过测试像素深度和缓存数据比较，可测量到每一个像素的最后位置。若像素被其他像素遮挡住，被遮挡住的像素的数据则会被去掉。但很多无用的像素数据没有去掉，依然通过像素流水线，造成资源浪费。基于以往的技术限制，要预先侦测无用像素数据，必需通过整条像素流水线。Early-Z技术能解决这个问题。像素数据在进入像素著色器前，会预先被侦测，若果是无用的数据，就不用通过像素单位，省下资源。理论上，支援Early-Z技术的8800GTX比7900 GTX快4倍去筛选无用的像素数据。
G80可并行计算材质数据，而不用像以往的显示核心般，存有等待时间。
Lumenex 引擎.
G80的强化画质引擎称为Lumenex，它支援Anti-Aliasing（反锯齿技术）、High Dynamic Range和Anisotropic Filtering（各向异性过滤）。反锯齿方面，将同时利用覆盖采样和几何采样。这个新模式称为Coverage Sample Anti-aliasing(CSAA)，程度分为8x、8xQ、16x和16xQ。其中的Q版本画质较高。CSAA 16x的画质比常规反锯齿4x好，但是性能趺幅相近。纵使CSAA 16x影像质素高，但当游戏采用大量模板阴影时，会影响到CSAA运算效率。
各向异性过滤方面，G80加入了Angular LOD控制，能有效加强锐利度。
影像输出方面，G80支援10-Bit（十亿种色彩）影像输出，比上一代的8-Bit（一干六百万种色彩）影像输出质素大幅提升。但比ATI迟了一代。
第二代PureVideo HD.
GeForce 8800系列显示卡都支援HDCP（High-bandwidth Digital Content Protection）。HDCP会保护HDTV、Blu-Ray及HD-DVD的影像内容，防止非法拷贝。不支援HDCP的显示卡，解像度会强行由1080p降至540p。
暂时只有8800GT和8800GTS(G92,512MB)高阶显示卡支援新一代PureVideo HD技术，首次支援高清影讯杂讯消除和边缘强化技术。在HQV影像测试中，取得128分高分，为现时最佳成绩。它除了支援720p、1080i及1080p等解像度外，并支援H.264 、VC-1、WMV-HD及MPEG-HD硬件解码。
而G84和G86所支援的PureVideo HD技术更强，将所有影像解码工作交由显示核心（VP2）负责，大幅降低CPU占用率。亦新加入BitStream Processor，能够完全硬体解码H.264及部分硬体解码VC-1的影片。最后，加入了AES128运算引擎，就能硬体解码AACS，由于Windows Vista的关系，这种解码方式将被频繁使用，硬体解码就变得必要。
产品型号.
桌面平台.
GeForce 8100.
是整合于MCP78S晶片组中的显示核心，有16个流处理器，核心频率为500 MHz，不支援PureVideo功能。
GeForce 8200.
同GeForce 8100一样是整合于MCP78S晶片组中的显示核心，规格相同，但支援PureVideo功能。
GeForce 8300.
是GeForce 8系列的最低端独立显示卡。只会出现于OEM市场，并不会出现于零售市场。8300 GS把记忆体频宽降至64bit，更不支援PureVideo功能。
GeForce 8400系列.
起初8400 GS(G86)的PureVideo HD是不可以支援VC-1硬体解码。之后，NVIDIA推出了采用新核心的8400 GS显示卡。核心代号是G98，是继G92后的第二款采用65nm工艺制造的显示核心。核心由联电生产，核心频率是567MHz。新的核心，已新增支援VC-1硬体解码。所以，新的8400 GS已完整支援，H.264和VC-1解码。但是，HDCP Key Rom仍然未整合到显示核心中，须要另加晶片支援。HDMI方面，音频信号须透过SPIDF输入，显示核心仍然不像HD系列显示卡般，能直接处理音频信号。另外，新版本的8400 GS显示核心只有8个流处理器，效能会比第一代差。
在2008年初，第三版的8400GS推出。这次使用与8600GT一样的G84核心，流处理器数量与G86一样。厂商亦会使用较高速的显示记忆体。
GeForce 8500系列.
这个系列采用G86显示核心，定位是主流级。它拥有16个统一流处理器，8个Texture Filtering Unit，8个Texture Address Unit和 4个光栅操作单元。目前只有一款形号，就是GeForce 8500 GT。对于HDCP的支援，厂商可自由选择是否支援。显示记忆体方面，G86核心最高支援GDDR4记忆体，而记忆体频宽只有128bit，是高端G80的三分一。影像方面，支援第二代的PureVideo HD。
GeForce 8600系列.
这个系列采用G84显示核心，定位是中端。它拥有32个统一流处理器，16个Texture Filtering Unit，16个Texture Address Unit和 8个光栅操作单元。值得注意的是，在G80核心中，每个可编程运算单元有4个Texture Addressing Unit；而在G84和G86核心中，每个可编程运算单元有8个Texture Addressing Unit。所以G84和G86核心不是单纯的从G80简化而成。整个8600系列有两款显示卡形号，它们是Geforce 8600 GTS和8600 GT版本。当中的分别是GTS版本显示核心和记忆体的频率较高。还有，GTS版本是强制性支援HDCP，而GT版本则可有可无。显示记忆体方面，G84核心最高支援GDDR4记忆体，而记忆体频宽只有128bit，是高端G80的三分一。影像方面支援第二代的PureVideo HD。
GeForce 8800系列.
G80于2006年11月8日推出。高阶形号为GeForce 8800，核心拥有6亿8千1百万个电晶体，为上一代G70的两倍。现时有三个高阶形号，分别是Ultra、GTX和GTS版本。G80采用90奈米制程由TSMC代工。GTX版本会取代GeForce 7950 GX2，GTS版本则取代GeForce 7900 GTX。GeForce 8800 GTX (G80-300) 拥有128个统一流处理器，64个Texture Filtering Unit，32个Texture Address Unit和 24个光栅操作单元。核心频率是575MHz，但部份流处理器的频率是1.35GHz，运算效能高达519 gigaflops。G80最高支援384-Bit显示记忆体频宽，最高显示记忆体容量为768MB，预设显示记忆体频率是1.8GHz。 显示卡长10.5吋，功耗达185W，需要两组外接 6 pin 电源。
下一代G92核心的首张产品是8800 GT，2007年10月29日推出。核心以65奈米制程生产，热量更低，效能更高。显示记忆体方面，支援256-bit频宽。虽然频宽比旧有的320-bit少，但成本可以大幅下降，只需要8颗记忆体就可以实现。事实亦证明，256-bit的效能与320-bit不相伯仲。值得注意的是，在9800 GT推出后，有厂商的8800 GT显示卡只支援128-bit记忆体频宽，流处理器的数量亦由112下降到96个，效能比9600 GSO更差，NVIDIA表示对此并不知情。G92核心亦支援新的显示卡介面PCI-E 2.0。视频播放加速方面，是第一张NVIDIA的高端显示卡支援PureVideo HD技术。经过测试在预设频率下效能已更胜同厂产品8800 GTS 320MB及8800 GTS 640MB，以及ATI的HD 2900 XT 512MB及HD 2900 Pro 512MB。而采用G92核心的新板8800 GTS，流处理器的数量亦有所提升，由96个增加到128个。纹理拾取单元的数量亦倍增。