GeForce 8 系列，代號 G80，是 NVIDIA 的第八代 GeForce 顯示晶片。在 7900 GTX 發布後八個月，NVIDIA 於 2006 年 11 月推出 GeForce 8800 GTX，它是建基於 G80 核心。G80 是全球首款支援 DirectX 10 的顯示晶片，核心的架構和技術比前代 GeForce 7 系列顯示晶片有很大的不同。縱使它是為 DirectX 10 而設計，但由於架構的改進，G80 在 DirectX 9 環境下仍可以發揮出強大的效能。



DirectX 10 的改進

雖然 DirectX 受人歡迎，但是 DirectX 9 的規格始終為遊戲開發者帶來限制。在圖形 API 誕生前，當時的程式開發者能利用指令來控制顯示卡。但不同的架構就需要不同的指令，這就造成相容性問題。為此，業界為了統一規格，就發展出最普遍的 DirectX 和 OpenGL 兩種規格。縱使 API 能解決相容性問題，但是衍生出新的問題。在 3D 環境中，所有東西都以物件方式存在，而物件的運算則順序由程式、API 和驅動程式之間傳輸。而 CPU 必須參與這個過程。物件愈多，CPU 負荷愈重。所以物件數量不能過多，但畫面品質就不能大幅提升。
新的 DirectX 10 則解決了這個問題。當物件第一次運算時，CPU 會參與這個過程，但到了第二次時，CPU 不會再參與這個過程。物件數量就能大幅提升，畫質就能相應提高。

除了以上措施能減低 CPU 負擔，DirectX 10 亦新增了兩個減低 CPU 負擔的功能。

紋理陣列

以往，多紋理轉換動作使用大量 CPU 資源。DirectX 10 的紋理陣列功能能解決這個問題。在每個紋理陣列中，最多可以儲存 512 個同樣大小的紋理。紋理的最高解析度由 DirectX 9 的 4096x4096 提升至 8192x8192。每一個 Shader 能使用 128 個紋理，為上一代 DirectX 9 的 8 倍。Render Targets 由 4 個增加到 8 個。所以在 DirectX 10 中，物件有更多細節，更富真實感。

繪製斷言

在一個 3D 場景中，物件會遮住其他物件，不會在畫面顯示。預早偵測出不會在畫面顯示的物件，能減少不必要的運算，增加資源。雖然以往的顯示核心已擁有這個功能，但始終有些物件不會被預早偵測。程式設計者會採用繪製斷言這個技術，將物件製作成方塊，當方塊不能在前景中顯示，就可以省下該物件的運算。過往這個過程需要 CPU 介入，但在 DirectX 10 中，顯示核心完全負責這個過程，增加 CPU 資源。

Shader Model 4.0

DirectX 10 採用 Shader Model 4.0 版本，進一步減少資源限制。例如 Register 的資源不足問題。

以下為減少資源限制的措施的列表：


* Temporary Registers Buffers : 4096

* Constant Registers Buffers : 65536

Higher Level Shading Lanagage(HLSL)

它在 DirectX 9 中首次出現。在 DirectX 10 中，會採用 HLSL 10 版本。亦新增紋理陣列功能（請參考上面）。

改進列表：


* 常數快取：彩現過程中需要很多常數，來定義各樣的參數，例如身件的位置，光線的顏色，觀察者的位置等等。在彩現過程中，常數會不斷被更新。更新時就需要到常數快取。DirectX 10 的常數快取容量是 DirectX 9 的 16 倍，而且架構更有效率。

* Views：以往在頂點著色器的快取無法被像素著色器利用，反之亦然。這就限制了很多資源的利用。DirectX 10 就解決了這個問題。當資源被著色器建立後，就成為資料塊，並且用 Views 結構標示出來。這樣資源就可以以不同方式利用得到。例如圖形資料被像素著色器處理成紋理資料，頂點著色器能將紋理資料處理成幾何資料。這樣資源就能夠被靈活運用。

* Integer and Bitwise Instructions：不用將浮點數據轉換成整數數據就能直接進行整數演算法，GPGPU 的處理能力就能提高。

* Switch Statement：支援轉換陳述，簡易著色編程的線路計算。

HDR

DirectX 10 支援兩種新的 HDR 模式。第一種採用 11-Bit 紅色和綠色、10-Bit 藍色。另一種採用 5-Bit 共享運算，另加每一種顔色以 9-Bit 作尾數運算。新的 HDR 模式能增加資源使用效率。DirectX 10 亦支援 FP32，提高 HDR 品質。G80 提供全新的 128bit 精度的 HDR 運算，並可與抗鋸齒技術同時運作，讓 HDR+AA 不再是 ATI 的專利。

Geometry Shader（幾何著色引擎）

DirectX 10 首次加入 Geometry Shader，功用是將點、線、及三角連接起來，以為此過程由頂點著色器負責。它能有效提升模板陰影特效、動態立方體貼圖和位移貼圖的執行效率。它能減少 CPU 的負擔，增加系統資源。當頂點著色引擎產生出一組頂點數據後，隨後的幾何著色引擎能將數據化成最高 1024 個頂點，即是將數據頂點數據增多。幾何著色引擎亦可將多餘的頂點數據除去，增加顯示核心的運算效率。

幾何著色引擎能使位移貼圖技術配合鑲嵌圖形技術。位移貼圖十分常見，通常用於非即時 3D 彩現中。位移貼圖的原理是首先建構一個簡單的平面模型，然後增加頂點數量。顯示核心會根據一張灰階紋理，去將該平面模型立體化。而鑲嵌圖形技術則會把一個模型鑲嵌更多多邊形，增加細節。

上一代的 DirectX 9 並不可以完好的支援鑲嵌圖形技術。DirectX 10 的幾何著色引擎就解決了這個問題。位移貼圖技術和鑲嵌圖形技術可一同進行運算，物件表面更真實。

此外，幾何著色引擎的運算結果能直接傳送到顯示記憶體中，不用通過像素著色引擎，提升效率。將來，顯示核心能集中處理物理運算。

其它 DirectX 10 的改進


* Alpha to coverage：複雜的幾何圖形通常會被透明多邊形代替，例如樹葉和鐵絲網這些重複性很高的物件。想像一塊平面，標示透明和不透明地方後，彩現後就成為鐵絲網。但透明和不透明的連接地方會有很多鋸齒，雖然利用 Alpha 彩現可以解決問題，但效能損失十分大。Alpha to coverage 能減少效能損失。

* 陰影帖圖過濾：減少陰影的鋸齒，使之更柔和。

* Access to Multi-sampling Sub-Samples：可以存取 MSAA 的子樣本，並控制它。



產品架構

GeForce 8 採用統一管線結構。傳統顯示核心的架構分為頂點著色引擎和像素著色引擎。當頂點著色引擎負荷很重時，像素著色引擎可能閒置著，反之亦然。這就造成顯示核心運算能力不被充分發揮，浪費資源。DirectX 10 將頂點著色、幾何著色和像素著色合併成一個彩現流程。所以每一個統一流處理器都能處理頂點、幾何和像素數據，不會有閒置問題，效率顯著提升。

G80 顯示核心擁有 128 個流處理器，每 16 個為一組，每一組有 8 個材質過濾單元和 4 個材質定址單元，每一組流處理器都擁有 L1 和 l2 緩衝記憶體。G80 可同時執行過千個執行緒，NVIDIA 稱之為 GigaThread 技術。某程度上，NVIDIA 參考了 ATI 的設計，使其顯示核心能進行異類運算工作，例如物理運算和影像編碼。

物理運算方面，G80 已作出強化，NVIDIA 稱之為 Quantum Effects 技術，效率比 CPU 高很多。

NVIDIA 終於加入 Early-Z 技術，它的目的與繪製斷言相似，但原理不一樣。現先介紹一下 Z 快取技術，通過測試像素深度和快取資料比較，可測量到每一個像素的最後位置。若像素被其他像素遮擋住，被遮擋住的像素的數據則會被去掉。但很多無用的像素數據沒有去掉，依然通過像素流水線，造成資源浪費。基於以往的技術限制，要預先偵測無用像素數據，必需通過整條像素流水線。Early-Z 技術能解決這個問題。像素數據在進入像素著色器前，會預先被偵測，若果是無用的數據，就不用通過像素單位，省下資源。理論上，支援 Early-Z 技術的 8800GTX 比 7900 GTX 快 4 倍去篩選無用的像素數據。

G80 可平行計算材質數據，而不用像以往的顯示核心般，存有等待時間。

Lumenex 引擎

G80 的強化畫質引擎稱為 Lumenex，它支援 Anti-Aliasing（反鋸齒技術）、High Dynamic Range 和 Anisotropic Filtering（各向異性過濾）。反鋸齒方面，將同時利用覆蓋採樣和幾何採樣。這個新模式稱為 Coverage Sample Anti-aliasing (CSAA)，程度分為 8x、8xQ、16x 和 16xQ。其中的 Q 版本畫質較高。CSAA 16x 的畫質比常規反鋸齒 4x 好，但是效能趺幅相近。縱使 CSAA 16x 影像品質高，但當遊戲採用大量模板陰影時，會影響到 CSAA 運算效率。

各向異性過濾方面，G80 加入了 Angular LOD 控制，能有效加強銳利度。

影像輸出方面，G80 支援 10-Bit（十億種色彩）影像輸出，比上一代的 8-Bit（一干六百萬種色彩）影像輸出品質大幅提升。但比 ATI 遲了一代。

第二代 PureVideo HD

GeForce 8800 系列顯示卡都支援 HDCP（High-bandwidth Digital Content Protection）。HDCP 會保護 HDTV、Blu-Ray 及 HD-DVD 的影像內容，防止非法拷貝。不支援 HDCP 的顯示卡，解析度會強行由 1080p 降至 540p。

暫時只有 8800GT 和 8800GTS (G92,512MB) 高階顯示卡支援新一代 PureVideo HD 技術，首次支援高畫質影訊雜訊消除和邊緣強化技術。在 HQV 影像測試中，取得 128 分高分，為現時最佳成績。它除了支援 720p、1080i 及 1080p 等解析度外，並支援 H.264 、VC-1、WMV-HD 及 MPEG-HD 硬體解碼。

而 G84 和 G86 所支援的 PureVideo HD 技術更強，將所有影像解碼工作交由顯示核心（VP2）負責，大幅降低 CPU 佔用率。亦新加入 BitStream Processor，能夠完全硬體解碼 H.264 及部分硬體解碼 VC-1 的影片。最後，加入了 AES128 運算引擎，就能硬體解碼 AACS，由於 Windows Vista 的關係，這種解碼方式將被頻繁使用，硬體解碼就變得必要。



產品型號

桌面平臺

GeForce 8100

是整合於 MCP78S 晶片組中的顯示核心，有 16 個流處理器，核心頻率為 500 MHz，不支援 PureVideo 功能。

GeForce 8200

同 GeForce 8100 一樣是整合於 MCP78S 晶片組中的顯示核心，規格相同，但支援 PureVideo 功能。

GeForce 8300

是 GeForce 8 系列的最低階獨立顯示卡。只會出現於 OEM 市場，並不會出現於零售市場。8300 GS 把記憶體頻寬降至 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 硬體解碼。之後，NVIDIA 推出了採用新核心的 8400 GS 顯示卡。核心代號是 G98，是繼 G92 後的第二款採用 65nm 工藝製造的顯示核心。核心由聯電生產，核心頻率是 567MHz。新的核心，已新增支援 VC-1 硬體解碼。所以，新的 8400 GS 已完整支援，H.264 和 VC-1 解碼。但是，HDCP Key Rom 仍然未整合到顯示核心中，須要另加晶片支援。HDMI 方面，音訊訊號須透過 SPIDF 輸入，顯示核心仍然不像 HD 系列顯示卡般，能直接處理音訊訊號。另外，新版本的 8400 GS 顯示核心只有 8 個流處理器，效能會比第一代差。

在 2008 年初，第三版的 8400GS 推出。這次使用與 8600GT 一樣的 G84 核心，流處理器數量與 G86 一樣。廠商亦會使用較高速的顯示記憶體。

GeForce 8500 系列

這個系列採用 G86 顯示核心，定位是主流級。它擁有 16 個統一流處理器，8 個 Texture Filtering Unit，8 個 Texture Address Unit 和 4 個光柵操作單元。目前只有一款形號，就是 GeForce 8500 GT。對於 HDCP 的支援，廠商可自由選擇是否支援。顯示記憶體方面，G86 核心最高支援 GDDR4 記憶體，而記憶體頻寬只有 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

這個系列採用 G84 顯示核心，定位是中階。它擁有 32 個統一流處理器，16 個 Texture Filtering Unit，16 個 Texture Address Unit 和 8 個光柵操作單元。值得注意的是，在 G80 核心中，每個可編程運算單元有 4 個 Texture Addressing Unit；而在 G84 和 G86 核心中，每個可編程運算單元有 8 個 Texture Addressing Unit。所以 G84 和 G86 核心不是單純的從 G80 簡化而成。整個 8600 系列有兩款顯示卡形號，它們是 Geforce 8600 GTS 和 8600 GT 版本。當中的分別是 GTS 版本顯示核心和記憶體的頻率較高。還有，GTS 版本是強制性支援 HDCP，而 GT 版本則可有可無。顯示記憶體方面，G84 核心最高支援 GDDR4 記憶體，而記憶體頻寬只有 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 於 2006 年 11 月 8 日推出。高階形號為 GeForce 8800，核心擁有 6 億 8 千 1 百萬個電晶體，為上一代 G70 的兩倍。現時有三個高階形號，分別是 Ultra、GTX 和 GTS 版本。G80 採用 90 奈米製程由 TSMC 代工。GTX 版本會取代 GeForce 7950 GX2，GTS 版本則取代 GeForce 7900 GTX。GeForce 8800 GTX (G80-300) 擁有 128 個統一流處理器，64 個 Texture Filtering Unit，32 個 Texture Address Unit 和 24 個光柵操作單元。核心頻率是 575MHz，但部份流處理器的頻率是 1.35GHz，運算效能高達 519 gigaflops。G80 最高支援 384-Bit 顯示記憶體頻寬，最高顯示記憶體容量為 768MB，預設顯示記憶體頻率是 1.8GHz。 顯示卡長 10.5 吋，功耗達 185W，需要兩組外接 6 pin 電源。


* GeForce 8800 GTX 需採用 450W 電源供應器驅動，若只插入一個電源介面，顯示卡會降低核心頻率。縱使卡上擁有兩個 MIO 介面，但現時只需接上一個介面即可開啟 SLI 模式。顯示卡板上多了一顆晶片，名為 NVIO-1。它負責所有顯示輸出，包括類比和數位輸出。未來若追加新顯示輸出格式，例如 HDMI 和 VideoPort，就只需推出新的 NVIO 晶片，不需更改顯示核心設計。

* GeForce 8800GTS (G80-100) 是 G80 核心的平價版本，核心與 GTX 版本相同，規格差異請看下表。它擁有 96 個統一流處理器，48 個 Texture Filtering Unit、24 個 Textyre Address Unit 和 20 個光柵操作單元。顯示卡長 9 吋，功耗是 150W，需採用 400W 電源供應器驅動，只需一組外接電源。卡上擁有一個 MIO 介面。

* GeForce 8800 Ultra (G80-450) 是新近推出的 GTX 升級版，Geforce 8800 Ultra 的 ASIC 版本由 8800 GTX 的 A2 版本升級到 A3 版本，但仍舊只有 128 個統一流處理器，64 個 Texture Filtering Unit，32 個 Texture Address Unit 和 24 個光柵操作單元。核心頻率提高至 612MHz，部份流處理器的頻率是 1.5GHz，運算效能高達 576 gigaflops。顯示記憶體容量與 GTX 同為 768MB，但因使用 - 0.8ns 記憶體顆粒，預設顯示記憶體頻率高達 2.16GHz。至於採用新製程的 G80-400 核心，就在耗電一環稍有進步。建議零售價與規格一樣驚人，達 829 美元。另外，它支援三路 SLI。

下一代 G92 核心的首張產品是 8800 GT，2007 年 10 月 29 日推出。核心以 65 奈米製程生產，熱量更低，效能更高。顯示記憶體方面，支援 256-bit 頻寬。雖然頻寬比舊有的 320-bit 少，但成本可以大幅下降，只需要 8 顆記憶體就可以實現。事實亦證明，256-bit 的效能與 320-bit 不相伯仲。值得注意的是，在 9800 GT 推出後，有廠商的 8800 GT 顯示卡只支援 128-bit 記憶體頻寬，流處理器的數量亦由 112 下降到 96 個，效能比 9600 GSO 更差，NVIDIA 表示對此並不知情。G92 核心亦支援新的顯示卡介面 PCI-E 2.0。影片播放加速方面，是第一張 NVIDIA 的高端顯示卡支援 PureVideo HD 技術。經過測試在預設頻率下效能已更勝同廠產品 8800 GTS 320MB 及 8800 GTS 640MB，以及 ATI 的 HD 2900 XT 512MB 及 HD 2900 Pro 512MB。而採用 G92 核心的新板 8800 GTS，流處理器的數量亦有所提升，由 96 個增加到 128 個。紋理拾取單元的數量亦倍增。

行動平臺


* GeForce 8200M G，是整合於 MCP77MV 和 MCP79MV 行動晶片組中的顯示核心，擁有 8 個流處理器，核心頻率 500 MHz。

* GeForce 8400M G，核心編號 G86M，擁有 8 個流處理器，核心頻率 400 Mhz，最大顯示記憶體 64MB。

* GeForce 8400M GS，核心編號 G86M，擁有 16 個流處理器，最大顯示記憶體 128MB，其他規格與 8400M G 相同。

* GeForce 8400M GT，核心編號 G86M，擁有 16 個流處理器，核心頻率 600 Mhz，最大顯示記憶體 256MB。

* GeForce 8600M GS，核心編號 G84M，擁有 16 個流處理器，其他規格與 8400M GT 相同。該顯示卡曾傳出散熱不良的問題，曾多次召回更換。下面核心代號相同的 8600M GT 和 8700M GT 也受牽連。

* GeForce 8600M GT，核心編號 G84M，擁有 32 個流處理器，核心頻率 475 Mhz，最大顯示記憶體 512MB。

* GeForce 8700M GT，核心編號 G84M，擁有 32 個流處理器，核心頻率 625 Mhz，其他規格與 8600M GT 相同。

* GeForce 8800M GTS，採用下一代 65 奈米顯示核心 G92M，擁有 64 個流處理器，核心頻率 500 Mhz，512 位元最大顯示記憶體頻寬。

* GeForce 8800M GTX，採用下一代 65 奈米顯示核心 G92M，擁有 96 個流處理器，核心頻率 500 Mhz，512 位元最大顯示記憶體頻寬。



參考條目


* GeForce 8 系列規格列表

* GeForce 8 M 系列規格列表

* Radeon R600



參考



外部連結


* NVIDIA 的 GeForce 8 系列（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）

* Guru 3d Review of Geforce 8（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）

* 中關村線上 - 離電影畫質有多遠？詳談 DX10 最新特效（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）