NVIDIA GeForce
GeForce(ジーフォース)は、NVIDIA社が設計開発しているGraphics Processing Unit (GPU) のブランド名である。
同社の「RIVA」シリーズの後継製品にあたり、1999年に発表されたGeForce 256を最初に、競合するアドバンスト・マイクロ・デバイセズ (AMD) のRadeonと共にパーソナルコンピュータにおけるグラフィックス・テクノロジーを先導している。2022年6月現在の主力は、GeForce GTX 16シリーズとGeForce RTX 30シリーズである。
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(900シリーズまで、7シリーズまでは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) 、Vulkan及び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(Compute Unified Device Architecture、CUDA)の開発に注力している。
GeForce 8シリーズ以降は、CUDAのほか、OpenCLやDirectComputeといったGPGPU APIにも対応している。また、物理演算ライブラリPhysXのハードウェアアクセラレーションにも対応している。
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Fermiに関しては、Kepler、MaxwellとともにDirectX 12対応することが当初アナウンスされたものの、最終的に2017年6月27日にリリースしたドライバー384.76以降での対応となった。。機能レベル (Feature Level) に関しては、TuringアーキテクチャのRTXモデルとAmpereアーキテクチャ以降かつ451.48ドライバー以降でFeature Level 12_2 (DirectX 12 Ultimate) をフルサポートするが、Maxwell第2世代からPascalアーキテクチャまでとTuringアーキテクチャのGTX/MXモデルではFeature Level 12_1、それ以前のFermiアーキテクチャからMaxwell第1世代ではFeature Level 11_0すなわちDirectX 11.0までの機能となる。詳しくはDirect3DおよびFeature levels in Direct3Dを参照のこと。
Vulkanに関しては、Maxwellアーキテクチャ以降でVulkan 1.3に、KeplerアーキテクチャはVulkan 1.2に対応している。
OpenGLに関しては、Fermiアーキテクチャ以降の387.92ドライバー以降でOpenGL 4.6に対応している。それ以前のTeslaアーキテクチャではOpenGL 3.3までの対応となる。
OpenCLに関しては、Maxwellアーキテクチャ以降の465.89ドライバー以降でOpenCL 3.0に対応している。それ以前のKeplerアーキテクチャでは350.12ドライバー以降でOpenCL 1.2まで、Teslaアーキテクチャから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。GTX 16シリーズを除くTuringアーキテクチャ以降の511.23ドライバー以降では、Tensorコアを利用したAI処理により高画質化したDLDSR (Deep Learning Dynamic Super Resolution)にも対応している。
Image Scalingに関しては、Maxwellアーキテクチャ以降の496.76ドライバー以降で対応している。Keplerアーキテクチャ以降の441.08ドライバー以降ではImage Sharpeningに対応していた。
3D Visionに関しては、Teslaアーキテクチャ以降の上位製品とFermiアーキテクチャ以降Turingアーキテクチャ(SUPER, 1650, 1630を除く)までで対応していたが、425.31ドライバーを最後にサポートが終了している。GeForce 3D Visionでは、リフレッシュレート120Hz以上のディスプレイと左右眼の視野を交互に遮断する専用メガネを用いて3D立体視を可能としていた。
VR Readyに関しては、Maxwell第2アーキテクチャ以降の上位製品で対応している。左右眼用にそれぞれディスプレイを組み込んだHMDを用いVRを可能としている。
Teslaアーキテクチャに対しては、2016年12月14日付の342.01ドライバーを最後にサポートが終了している。
32bit版のWindows 7/8/8.1/10に対してと、Fermiアーキテクチャに対しては、共に2018年3月27日付の391.35ドライバーを最後にサポートが終了している。
KeplerアーキテクチャのノートPC向け製品に対しては、2019年4月11日付の425.31ドライバーを最後にサポートが終了している。
64bit版のWindows 7/8/8.1に対してと、KeplerアーキテクチャのデスクトップPC向け製品に対しては、共にR470ブランチの2021年9月20日付の472.12ドライバーを最後として、2024年9月までは脆弱性修正を含む「Security Update Driver」が提供される。
NVIDIA TITAN VとGeForce 16/20シリーズ以降に対しては、32bit版のOS(Windows 7/8/8.1/10、Linux、FreeBSD)向けと、64bit版のWindows 8/8.1向けドライバーは提供されない。GeForce 40シリーズ以降に対しては、64bit版のWindows 7向けドライバーは提供されない。
GeForce 10シリーズ以降では、ゲーム向けに最適化された「Game Ready Driver」の他に、クリエイティブアプリケーション向けに最適化された「Studio Driver」も提供されている。
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。
2008年6月17日発表のGeForce 200シリーズより命名規則が一新され、2009年3月に発表されたリネーム製品であるGeForce 100シリーズにも導入されている。これまでの命名規則では最後に置かれていたモデル内のクラスを表すアルファベットの代わりに、シリーズ内のクラスを表すアルファベットを前に置き、続く3 - 4桁の数字の内、上位から百の位まででシリーズを、末尾2桁と数値05相当の"Ti"付加によってシリーズ内の性能指標(モデル)を表している。
GeForce 500シリーズからは性能向上に伴い従来のGTSクラスに該当する製品がGTXクラスに吸収された。GeForce 700シリーズからGeForce 20シリーズまでは、従来シリーズでの性能指標95, 90(デュアルチップ)に相当する製品として、命名規則の異なるTITAN(TITAN Zを除きシングルチップ)が存在する。GeForce 30シリーズ以降は性能指標90のモデルもシングルチップである。GeForce 20シリーズからはGTXクラスの上位モデルを置き換える形でRTXクラスも販売され、上位モデルの置き換えが進んだことからGeForce 16シリーズでは例外的に性能指標30のモデルもGTXクラスとされている。
「GTX 260」ならば、200シリーズのミドルレンジモデルとなる。
GeForce4 TiシリーズからGeForce 9シリーズまでは、千の位でシリーズを、百と十の位でシリーズ内の性能指標 (モデル) を、末尾のアルファベットでモデル内のクラスを表している。
「9800 GTX」ならば、9シリーズのハイエンドクラスの最上位モデルとなる。
GeForce 256は、NVIDIAが開発したGeForceシリーズ初の製品である。1999年8月31日発表。開発コードネームは NV10。DirectX 7とOpenGL 1.2に対応する。
同社のビデオチップ製品 RIVA シリーズの後継製品で、DirectX 7に対応。これまでCPU (Central Processing Unit) でソフトウェア的に行なっていたT&L (Transform & Lighting、物体の座標変換と陰影計算) 処理を実行する機能(ハードウェアT&L)を備えており、NVIDIAはGeForce 256を指して GPU (Graphics Processing Unit) という用語を提唱した。以後、業界全体でジオメトリエンジン搭載のグラフィックアクセラレータをGPUと呼ぶようになった。この製品では、最大128 MBまでのビデオメモリ容量、SDR(Single Data Rate、シングルデータレート)のSDRAMやSGRAM(グラフィクス機能を追加したSDRAM)に対応していたが、後にDDR(Double-Data-Rate、ダブルデータレート)に対応した。前世代のハイエンドRIVA TNT2 Ultraと比較すると、コアクロックやメモリクロックは低下しているものの、Riva TNT2の2倍の4パイプラインのレンダリングエンジン、二基のジオメトリエンジンを搭載しており、性能が大幅に向上した。また、チップの集積トランジスタ数は2,300万、3D計算能力は50 Gflops、製造プロセスが0.22 μmとなっている。
当時、最大のライバルであった3dfxに対し、事実上勝利した事を印象づけた製品でもある。
GeForce2 GTS(ジーフォース・ツー・ジーティーエス)は、GeForceシリーズの第二世代製品である。2000年4月25日発表。開発コードネームは NV15。
GeForce 256に改良を加え、テクセルフィルレートは1ギガテクセル毎秒を突破(GeForce 256の実に3倍以上を達成)。製品に与えられた GTS とは、ギガテクセルシェーダー (Giga Texel Shader) を意味している。後に、GeForce2 GTSのコア、メモリクロックを向上させた GeForce2 Ultra(ジーフォース・ツー・ウルトラ)、メモリクロックのみ向上させた GeForce2 Proが発売された。元々、NV15は設計段階からメモリクロック400 MHzに対応していたが、GeForce2 GTS発売時にはクロックが333 MHzのメモリしか調達できなかった為、スペック的に制限がかかっていた。製造プロセスは0.18 μm、集積トランジスタ数は2,500万となっている。
GeForce2 MX(ジーフォース・ツー・エムエックス)(コードネームNV11)は、GeForce2シリーズの廉価製品である。
GeForce 256の製造プロセスルールを0.18 μmに微細化したもの。パイプラインを2つ減らし、メモリバスを半分に抑える事によってコストを抑えている。性能的には前世代のハイエンドグラフィックスカードであるGeForce 256とほぼ同じであり、人気を集めた。派生としてGeForce2 MX 200とGeForce2 MX 400が発売された。GeForce2 MXの対応メモリは64か128bitのSDRメモリ、64bitのDDRメモリであるが、GeForce2 MX 200は64bitのSDRメモリのみ、GeForce2 MX 400は128bitのSDRメモリ、64bitのDDRメモリに対応している。
GeForce2 Ti(ジーフォース・ツー・チタニウム)は、GeForce3シリーズ発売後に、GeForce Titaniumシリーズとして発売された廉価製品である。
GeForce2 Ultraを置き換える製品であるが、スペックはメモリクロック以外は同一のものである。性能もメモリクロック低下分だけ落ちる。
GeForce3 Series(ジーフォース・スリー・シリーズ)は、GeForceシリーズの第三世代製品である。2001年の2月に発表された。開発コードネームは NV20。バーテックスシェーダー・ピクセルシェーダー nfiniteFX を搭載し、DirectX 8とOpenGL 1.5に対応する。
最初にGeForce3が発売され、その後GeForce Titaniumシリーズとして、GeForce3 Ti 500、GeForce3 Ti 200が発売された。これらはGeForce3のそれぞれ高クロック、低クロック版であり、オーバークロックすることで上位版とほぼ同じ性能となることから、GeForce3 Ti 200が人気を集めた。製造プロセスは0.15 μm、集積トランジスタ数は5,700万となっている。
マイクロソフトのゲーム機XboxにはGeForce3相当のGPUを統合したチップセットが採用されている。
GeForce4 Ti(ジーフォース・フォー・チタニウム)は、GeForceシリーズの第四世代製品である。2002年の2月に発表された。開発コードネームは NV25。
GeForce3を大幅に改良した製品であり、アンチエイリアス機能が強化された。人気オンラインゲーム (MMORPG)、ファイナルファンタジーXIをプレイするために、手頃な価格ながら十分な性能を有していたローエンド製品 GeForce4 Ti 4200 に人気が集中した。GeForce4 Ti 4800とGeForce4 Ti 4800 SEはそれぞれGeForce4 Ti 4600とGeForce4 Ti 4400をAGP 8Xに対応させた製品であり、仕様では変化していない。製造プロセスは0.15 μm、集積トランジスタ数は6,300万となっている。
GeForce4 MX(ジーフォース・フォー・エムエックス)は、GeForce4世代の廉価版製品である。開発コードネームは NV17。
製品名ではGeForce4シリーズの一製品であるが、コードネームはGeForce2 MXのNV11に次ぐものであり、事実上GeForce2 MXの改良版といった位置づけの製品である。GeForce2 MXと比べ、コアクロックとメモリクロックが引き上げられ、メモリバス幅も最大128bitに拡張(一部64bitの製品もある)され、「Lightspeed Memory Architecture II」というGeForce4 Tiシリーズにも採用されているビデオメモリの帯域幅をより効率よく使うための機能を搭載しているため、GeForce2 MXより、およそ倍の性能になっている。また、製造プロセスが0.18 μmから0.15 μmに微細化した事により消費電力や発熱の低減もあった。しかし、GeForce4 Tiシリーズとは違い、DirectX 8の技術の一つであるプログラマブルシェーダーに対応しておらず、実質的にはDirectX 7世代のカードである。GeForce4 MXシリーズはAGP2.0(4X)対応であったが、AGP3.0(8X)対応のGeForce4 MX 440 AGP 8Xも販売された。また、メモリチップの容量の対応を増やした、 GeForce MX 4000という製品も発売された。この製品の命名規則は他のGeForce4 MXシリーズと異なっており、GeForce4 Tiシリーズの命名規則を当てはめたものと推察できる。
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 9.0aとOpenGL 2.1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シリーズ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150 nm (0.15 μm)、それ以外の製品では130 nm (0.13 μm)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 FX Series の製品
FX 5200
GeForce FXシリーズのローエンド向けモデル。開発コードネームは NV34。新世代GPUであるが、プログラマブルシェーダーを用いない場面での性能の面では前世代のGeForce 4 Ti 4200に劣る。
FX 5500
FX 5200の後継で、高クロック化されている。開発コードネームは NV34。
FX 5600
GeForce FXシリーズのメインストリーム向けモデル。開発コードネームは NV31。
FX 5700
FX 5600シリーズの後継モデル。実装されている付加機能の関係から、設計そのものは、FX 5900系を下敷きにしているとされる。開発コードネームは NV36。
FX 5800
GeForce FXシリーズの最初の製品でハイエンド向けモデル。開発コードネームは NV30。
これまでにない冷却機構 FX Flow(エフエックス・フロー)を搭載していたが、動作音の大きさから不評を買った(アメリカなどではダストバスターと呼ばれていた)。FX Flowは、拡張ブラケットスペースを2個占有し、シロッコファンを用いて機外より外気を吸入して機外に排出するというもの。ちなみに、FX 5900の発表会ではNVIDIAのスタッフ自らがFX 5800をドライヤー代わりに使ったり、FX 5800の熱をコーヒーやバーベキューに利用したりといった、自虐的なジョークビデオが流された。なお、FX 5900発表後は、NVIDIAのWebからも存在が抹消された。しかしその後、高性能グラフィックスカードで大型ファンを搭載した製品が大半を占めるようになっている。
FX 5900
FX 5800シリーズの後継モデル。開発コードネームは NV35。
FX Flowではなく、5900シリーズではコアクロックとメモリクロックを下げ、従来の冷却機構に戻している。ただし、GPUの設計がリファインされ、メモリバスの幅が2倍になった事もあり、トータルでの性能は変わらない(ベンチマークでは若干性能が改善されている)。しかし冷却に余裕を持たせる為に隣の拡張スロットにはみ出すような形状のものが多かった。
GeForce FX 5950
FX 5900の後継。実質的には、FX 5900の高クロック選別品。開発コードネームは NV38。
GeForce PCX
PCI Expressに対応したFXファミリ製品。PCX 5300はNV37、PCX 5750はNV39、PCX 5900はFX 5900と同じNV35チップを使用している。
GeForce 6 Series(ジーフォース・シックス・シリーズ)は、GeForceシリーズの第六世代製品群である。2004年4月14日発表。
スーパースカラーのプログラマブルシェーダーを搭載し、DirectX 9.0cとOpenGL 2.1に対応する。PCI ExpressとAGPの両方に対応するアーキテクチャ。シェーダーを動画再生支援に利用する PureVideo(ピュアビデオ)を搭載。PCI Express版のハイエンドモデルには2枚のビデオカードを特殊なブリッジコネクタで直結することで実現するマルチGPU技術 SLI(エスエルアイ)、ローエンドモデルにはメインメモリの一部をVRAMとして割り当て共有する TurboCache(ターボキャッシュ)が搭載されている。製造プロセスはNV43コア、NV44コアを採用した6200、6500、6600シリーズ、NV42コアを採用した6800 XTは110 nm、それ以外の6800シリーズは130 nmプロセスとなっている。集積トランジスタ数はNV40、NV45コアが2億2,200万、NV41、NV42コアが1億8,600万、NV43コアが1億4,600万、NV44コアが7,700万となっている。NVIDIAはGeForce 6シリーズのアーキテクチャ名をCineFX 3.0としている。
GeForce 6 Series の製品
6150/6100
AMD向けチップセット、GeForce 6100/nForce 400シリーズのノースブリッジ。GPU部は6200系のものを使用している。
GeForce6シリーズのローエンド向けモデル。それまでのGeForceローエンドチップに比べて3D描画性能が大きく底上げされており、前世代のミドルレンジ並みの性能を発揮する。NVIDIAの公式呼称はいずれも6200であるが、3種類のコアがある。
当初はローエンド専用モデルが開発されていなかったため、メインストリーム向けモデルである6600 (NV43) の機能を一部殺した廉価版のNV43Vコアを投入。PCI Expressネイティブコアであり、AGPにはブリッジで対応。メモリ最大容量は256 MB。
6200 TC
NV44コアを使用している。PCI Expressの双方向性を生かし、ビデオメモリを削減してメインメモリで代用することでシステム全体の価格を引き下げるターボキャッシュ(TC)技術を搭載した製品。PCI Express専用。メモリ最大容量は64 MB。
6200 A
AGP接続にブリッジを用いないAGPネイティブコアのNV44Aコアを使用している。AGP専用。
6200 TCの上位に当たるモデル。ターボキャッシュ(TC)技術を搭載している。コアは高速化された NV44を使用している。
GeForce 6シリーズのメインストリーム向けモデル。SLIに対応している。PCI Expressネイティブコアであり、AGPにはブリッジで対応。開発コードネームは NV43。
GeForce6シリーズのハイエンド向けモデル。SLIに対応している。UltraとGTとGTOの場合、開発コードネームは NV40及びにNV45(PCI-E用とAGP用)。い。AGPネイティブコアのAGP対応版、AGPネイティブコアとブリッジチップを並べて実装したPCI Express対応版、PCI Expressネイティブコアが混在する。因みにPCI Expressネイティブコアとされているが、6800系のコアはAGPネイティブコアのNV40に前述したPCX HSIを組み込み、ワンチップ化したものであり(フルスペックのNV45、機能制限したものがNV41、NV41を110 nmプロセスに移行させたものがNV42)、厳密にはPCI Expressネイティブコアではない。PCI-Eスロット対応版のみSLIに対応しており、メーカー独自派生商品として6800 GTを二つ搭載した製品が発売された。
GeForce 7 Series(ジーフォース・セブン・シリーズ)は、GeForceシリーズの第七世代製品群である。2005年6月22日発表。
GeForce 6シリーズをもとに大幅な改良を施され、ワットあたりの性能が向上した。また、この世代の開発途中から開発コードネームがNV+数字からG+数字に変更されている。製造プロセスは7600、7900シリーズ以降は90 nm、それ以外は110 nmとなっている。集積トランジスタ数はG70(7800シリーズ)は3億200万、G71(7900シリーズ)が2億7,800万、G73(7600シリーズ、7300GT)が1億7,700万、G72(7300、7200シリーズ)が1億1,200万。NVIDIAはGeForce 7シリーズのアーキテクチャ名をCineFX 4.0としている。DirectX 9.0cとOpenGL 2.1に対応する。
GeForce 7 Series の製品
7050PV / 7025