NVIDIA GeForce

概要

　同社のグラフィックスアクセラレータ製品は『GeForce』シリーズをベースに、ノートパソコン向けに『GeForce M（第7世代まではGeForce Go）』シリーズ、ワークステーション向けにOpenGL処理性能を向上させた『Quadro』シリーズ、そしてHPC向けに倍精度浮動小数点演算性能の強化やECC機構などを搭載した『Tesla』シリーズを展開している。また、モバイル向けにARMベースのCPUとGeForceベースのGPUを搭載した統合型プロセッサ『Tegra』シリーズを展開している。

　対応する主なリアルタイム3DグラフィックスAPIはDirectX (Direct3D) とOpenGLだが、主にDirectXに最適化されている。

　汎用性や柔軟性を増したDirectX 10世代の統合型シェーダーアーキテクチャ (Unified Shader Architecture) を搭載したGeForce 8シリーズ (G80) が発表された2006年以降、NVIDIAはGeForceシリーズのGPUやそれから派生・発展させたチップを使った汎用コンピューティング（GPGPU）のための統合開発環境技術（英: Compute Unified Device Architecture、CUDA）の開発に注力している。
・Windows 10に搭載されるDirectX 12に関しては、Fermiアーキテクチャ以降においてAPIレベルでサポートされる。機能レベル (Feature Level) に関しては、GeForce GTX 900シリーズなどのMaxwell第2世代以降でFeature Level 12_0および12_1をフルサポートするが、それ以前のFermi～Maxwell第1世代でフルサポートされるのはFeature Level 11_0すなわちDirectX 11.0までの機能となる。詳しくはen:Direct3Dおよびen:Feature levels in Direct3Dを参照のこと。

・GeForce 8シリーズ以降は、CUDA 、物理演算のハードウェアアクセラレーションを可能にするPhysX、OpenCLやDirectComputeといったGPGPU APIにも対応している。

・OpenGLに関しては、Fermiアーキテクチャ以降の382.96ドライバー以降でOpenGL 4.6に対応している。それ以前のGeForce 8シリーズからTeslaアーキテクチャまではOpenGL 3.3までの対応となる。

・OpenCLに関しては。Keplerアーキテクチャ以降の350.12ドライバー以降でOpenCL 1.2に対応している。それ以前のGeForce 8シリーズからFermiアーキテクチャまではOpenCL 1.1までの対応となる。

・DSR(Dynamic Super Resolution)に関しては、Fermiアーキテクチャ以降の344.48ドライバー以降で対応している。

・ステレオ立体視を可能にする3D Visionに関しては、GeForce 8シリーズ以降の上位製品とFermiアーキテクチャ以降で対応している。

・Vulkanに関しては、Keplerアーキテクチャ以降でVulkan 1.1に対応している。

命名規則

GeForceシリーズは、その名称からビデオチップの大まかな相対性能を知ることができる。

なお同数同指標の製品でもベンダーによって性能には差違があるので、導入の際には確認が必要である。

GeForce FX Series

GeForce FX Series（ジーフォース・エフエックス・シリーズ）は、GeForceシリーズの第五世代製品である。発表は2002年の11月である。

第5世代でありながらGeForce5でなくGeForce FXとなっているのは、買収した3dfxの技術が導入されていることによる。ただし、NVIDIAのドライバダウンロードサイトでは、GeForce 5 FXという表記になっている。
VLIWのプログラマブルシェーダーを搭載し、DirectX 9に対応。NVIDIA拡張として、DirectX 9.0aとOpenGL 1.5に対応する。

特徴的なデザインとして、ピクセルシェーダーは非常に高いクロックで駆動する1基のみであり、シェーダーの演算結果を出力するROPも全モデルで4本しかない（当時の表現で4ピクセルパイプ）、という点が挙げられる。高速な1機のピクセルシェーダーの演算結果を、4本のROPに順次流し込むというデザインは、シェーダーユニットの動作やバスアクセスタイミングが、全て同時に行われるわけではない点に着目している（CPUでのスーパーパイプライン処理に類似する）。したがって、最上位の5900系から最下位の5200まで、ピクセルパイプとしては全て4本である。最上位のFX 5900/5800系列は、仮想8パイプ相当と公称されているが、この数値が達成されるのは、カラー・Z圧縮が最大限に効いた場合である。

また、DirectX 9.0では、実質的にATIがリファレンスデザインであり、これら、実数バッファ、MRT、テセレータと言った機能は、ATIのGPU自身でも実用には殆ど使われなかったが、実数フォーマットに関しては、FXでもハード的にサポートしているとコメントしつつ、対応ドライバを出す事は無かった。結局、対応したのは、後継製品のGeForce 6が発売された後であり、実数テクスチャのみ対応がなされた。この時期は、NVIDIAの対応が非常に消極的だったため、商品サイクル終了まで、FXは劣勢に立たされたままだった。

商品としては、殆ど良い点が無かったFXであるが、シェーダーリソースの動的な管理、ピクセルシェーダーでのテクスチャの扱いにほぼ制限が無い点、DirectX 10で正式に導入された指数付き整数フォーマット(ERGB)をサポートした、など技術的には見るべき点もあった。

この世代より、GPUの消費電力の増大とともにその冷却手段が課題となっていった。特に、ハイエンドモデル、さらに最初に発売される製品は製造プロセスルールが1世代古いものでハイエンドとして発売されることから、発熱は巨大なものとなっている。その多大な発熱を処理するため、高性能製品には大きな冷却機構を必要とするようになった。なお、5200、5500シリーズが150nm(0.15μm)、それ以外の製品では130nm(0.13μm)の製造プロセスで生産された。集積トランジスタ数は5200、5500が4,500万、5600、5700が8,000万、5800が1億2,500万、5900、5950が1億3,000万となっている。

Windows XP用のデバイスドライバは、バージョン175.19でサポートが終了した。Windows Vistaに関しては、当初は対応が予定されていたが、RTM版（6000以降）用のバージョン96.85のβドライバが存在するのみ。なお、このVista用βドライバは、パフォーマンスが非常に低く、また細かいバグが残っているが、FXファミリのサポートが終了した為に、更新予定は無い。

また、FXファミリの派生として、PCI Expressバスに対応したGeForce PCXシリーズも2004年2月18日に発表された。これは市場に出た初めてのPCI Express対応ビデオカードであるが、AGPネイティブ対応であるGeForce FXに、PCI Express high-speed interconnect(PCX HSI)と呼ばれるブリッジチップを載せる事でPCI Expressバスに対応したものであり、PCI Expressネイティブ対応はGeForce 6シリーズからになる。

GeForce 600 Series

GeForce 600 Series（ジーフォース・600・シリーズ）は、2012年3月22日に発表された、GeForceシリーズの第13世代製品群である。GeForce 500 Seriesからアーキテクチャの大幅な刷新をおこなった。NVIDIAはKeplerアーキテクチャをCUDAの転換点と位置付けており、電力あたりの性能（ワットパフォーマンス、Performance per Watt）に重きを置いた設計をおこなっている。
KeplerアーキテクチャではTesla～Fermi世代で採用されたシェーダクロック倍速機能を廃止し、FermiアーキテクチャではGF100コアとGF110コアで32基、その他のコアで48基のCUDAコアでSM(Streaming Multiprocessor)構成していたのに対し、Keplerアーキテクチャでは192基のCUDAコアでSMX(Streaming Multiprocessor eXtreme)を構成。またFermiプロッセッサに比べパイプラインの段数が大幅に減少しており、プロッセッサ内でハードウェア処理されていたスケジューリングの大半がソフトウェア処理に回った。パイプラインが浅くなったことによりラッチ回路が減少し消費電力を大幅に押し下げる結果となった。
なおGK104チップは汎用コンピューティング (GPGPU) 向けの機能をいくつか切り捨てており、特に倍精度浮動小数点の演算性能は単精度の1/24となっている。そのため、倍精度対応が必要とされる分野にはGK110チップが対応することになる。
そのほか、GeForce GTX 670およびGTX 680は、シャープの4K解像度ディスプレイPN-K321における3840x2160ドットの60Hz映像伝送に対応するグラフィックスカードとして、AMD Radeon HD 7750/HD 7970、AMD FirePro W600/W5000/W8000、NVIDIA GeForce GTX Titan/760、NVIDIA Quadro K600/K5000などとともにシャープ公式の動作検証がなされている。