NVIDIA_GeForce_400

**GeForce 400 系列** 是 NVIDIA 的第十二代 GeForce 顯示晶片。採用 TSMC 的 40nm 製程，高階型號將首次採用 GDDR5 顯示記憶體，中低階產品會採用新型 SDDR3 顯示記憶體。

該系列產品在最初準備發表時，人們曾認為將命名為 GeForce 300 系列，但在 2010 年 2 月初，nVIDIA 通過在 Twitter 和 Facebook 的官方帳戶發出訊息，下一代 Fermi 核心的首發兩款產品將被命名為 **GeForce 400** 系列，分別為 GTX 470 和 GTX 480。而 GeForce 300 系列將使用在 OEM 市場，就像之前的 GeForce 100 系列。

由於 NVIDIA 需要針對 DirectX 11 而重新設計顯示核心，所以 GTX 480 的推出時程比對手 AMD 慢了不少。後者只是在舊有顯示核心，加上對新 Shader Model 指令的支援，並沒有針對 DirectX 11 而優化。

## 架構介紹

頂級產品 GTX 480 擁有 30 億個電晶體，原設計有 512 個流處理器（CUDA 核心），基於良品率的考慮關閉了 32 個而只有 480 個 CUDA 核心被啟用，但數量仍然是 GTX 280 的兩倍多，支援 GDDR5 顯示記憶體，完整支援 DirectX 11 標準。GTX 480 擁有 NVIDIA 稱之為 PolyMorph 引擎的技術，在單顆 GPU 上有 16 個的鑲嵌繪圖引擎，可執行全球首款可擴充的幾何管線。GTX 480 還擁有 32 倍反鋸齒模式，3D Vision Surround 技術，支援三屏 3D 顯示輸出（GTX 200 系列也同樣支援該技術）。

新的顯示核心特別針對幾何效能而設計。近幾年，顯示核心的彩現效果有了大幅增長，但幾何效能只以幾個倍數的幅度而增加。

### 模組化

在 DirectX 11 時代，為進一步加強通用可程式化能力，NVIDIA 將 GPU 劃分為多個 GPC 模組，每個模組實際上除了沒有獨立的顯示記憶體控制器、二級快取以外，幾乎是一顆完整的小型 GPU。在 GPC 內部，內建光柵單元、SM（串流多處理器）陣列 / 單元，SM 單元中包含了一個指令快取、Warp 排程器和分派單元各兩個、暫存器、32 個 / 48 個流處理器（CUDA 核心）、16 個載入 / 儲存單元、4 個特殊功能單元、一級快取、4 個紋理單元、紋理快取以及一個負責曲面細分的 PolyMorph 引擎。

透過對 GPC 單元或 SM 陣列的增加刪減，效能會隨之成近乎線性的增減，籍此可以快速產生多個不同的 GPU 產品線。頂級產品 GeForce GTX 480 上，顯示核心代號『GF100』，共計 4 組 GPC 單元，每組 4 個 SM 陣列，每個 SM 陣列 32 個流處理器，但其中一組 SM 陣列被關閉。中高端產品 GeForce GTX 460，核心代號『GF104』，擁有 2 組 GPC 單元，每組 4 個 SM 陣列，但每個 SM 陣列中有 48 個流處理器，同樣有一個 SM 陣列被關閉。

### Tessellation

Tessellation 技術已經被編入為 DirectX 11 標準。對手 AMD 則在 Radeon 8500 時代已經支援相關技術。但當時的 Tessellation 級別不能夠被有效控制，容易造成圖像失真。現時，Tessellation 技術已經可以完全被編程。額外的頂點可以透過不同的演算法而新增。

### Direct Compute 11

Direct Compute 可以加強圖形特效。例如不同物件的半透明效果，景深效果。

### 光柵化引擎

以往的顯示核心只有一個光柵化引擎。而 GTX 480 則擁有 4 個，增強抗鋸齒效能。

### PolyMorph 引擎

由於應用了 Tessellation 技術，場景中的多邊形數量可能會大幅增加。PolyMorph 引擎則用來增強多多邊形場景的幾何效能。

### 流處理器

亦即是 NVIDIA 所稱的 CUDA 核心。GTX 480 用的 CUDA 核心是 NVIDIA 所標示的第三代版本。所有指令都被打散為 1D 指令。增加 CUDA 核心的使用率。在浮點處理方面，GTX 480 用的是 IEEE754-2008 標準。數據只在輸出時四捨五入。以往的做法是每一個步驟都要四捨五入，誤差會累積。整數指令精度方面，支援 32 位元，而對手 AMD 則只支援 24 位元。在執行殊函式運算時，AMD 的顯示核心使用流處理器仍計算。而 NVIDIA 的顯示核心則採用專用的元件。

### 紋理單元

紋理單元的數量有所下降。NVIDIA 聲稱會透過提高單元效率，來彌補紋理單元數目的減少。紋理單元亦已經整合到流處理器中，減少了延遲。

### 光柵單元

重新設計光柵單元，以追趕對手的抗鋸齒效能。而 CSAA 的精度亦有所提升，達到 32x。

### 通用計算

首次支援 C++ 和 ECC。

## 產品介紹

* 桌面平臺
  * GeForce 405 - 採用 GT218 核心，後期更新為 GF119，擁有 16 個 CUDA 核心，核心頻率 520MHz，採用 1580MHz GDDR3 顯示記憶體，僅供 OEM 使用。
  * GeForce GT 420 - 2010 年 9 月 5 日推出。採用 GF108 核心，擁有 48 個 CUDA 核心，核心頻率 700MHz，採用 900MHz GDDR3 顯示記憶體。只供 OEM 使用。
  * GeForce GT 430 - 2010 年 9 月 13 日推出。採用 GF108 核心，擁有 96 個 CUDA 核心，採用 900MHz GDDR3 或 800MHz GDDR5 顯示記憶體，OEM 版本最高達到 2GB。
  * GeForce GT 440 - 2010 年 10 月 17 日推出。採用 GF106 核心，擁有 144 個 CUDA 核心，採用高於 GTS 450 的 192 位 GDDR5，顯示記憶體容量有 1.5GB 與 3GB 兩種，僅供 OEM 市場，其競爭對手是 AMD 的 HD 5600 系列。之後，NVIDIA 於 2011 年 2 月 1 日推出零售版本，不同於 OEM 版本，採用 GF108 核心，擁有 96 個 CUDA 核心，用來取代上代產品 GT 240。
  * GeForce GTS 450 - 2010 年 9 月 13 日推出。採用 GF106 核心（2011 年初改用 GF116），擁有 192 個 CUDA 核心，採用 128 位元 GDDR5（一個 64 位元的記憶體控制器被關閉），顯示記憶體容量有 1GB 與 2GB 兩種，定位於 129 美元以下市場，其效能在競爭對手 HD 5770 之下。OEM 版本採用 192 位 GDDR5，顯示記憶體容量 1.5GB。
  * GeForce GTX 460 - 2010 年 7 月 12 日推出。採用 GF104 核心。在多個媒體評測中，其 SLI 效能已經超過單卡 GTX 480。記憶體有 768MB/192-bit、1GB/256-bit、2GB/256-bit 三種版本，後者僅供 OEM，並且記憶體頻率降為 1700MHz。GeForce GTX 460 v2 為 2011 年 7 月推出的更新版本，採用 GF114 核心，時脈亦較高。全部版本均沒有開啟全部流處理器（CUDA 核心），只啟用了其中 336 個，亦即關閉了其中一組 SM 單元 48 個流處理器，但也有極少部分流處理器全部開啟工程樣品流入零售市場，後來也有部分廠商的 GeForce GTX 460 顯示卡可以透過刷寫 GeForce GTX 560 Ti 來開啟全部流處理器。
  * GeForce GTX 460 Second Edition - 2010 年 11 月 15 日推出。早期名稱是 GTS 455。SE 的名稱與早期的 MX 440 SE 等類似，是在 GTX 460 基礎上繼續封鎖了部分處理單元。
  * GeForce GTX 465 - 2010 年 6 月 1 日推出。顯示核心與 GTX 470 相同，是其「閹割」版本。擁有 352 個 CUDA 核心即 11 個流處理器模組，採用 1GB 256-bit GDDR5 顯示記憶體。基於這個特性，部分擁有 10 片顯示記憶體顆粒的 GTX 465 可以硬刷 BIOS 成為 GTX 470，但實際 GTX 465 是封鎖了部分有問題的顯示核心，強制打開被封鎖的核心可能會出現花屏，死機等現象。
  * GeForce GTX 470 - 2010 年 3 月 26 日推出。該系列首款產品，GTX 470 有 448 個運作於 607MHz 的 CUDA 核心，1215MHz 的著色器時脈與 1.25GB 的 GDDR5 記憶體，核心 TDP 則是 215W。與 HD 5850 相比之下 GTX 470 比前者幾乎都快上 10% 的效能，發布價位則是 349 美元，GTX 480 與 GTX 470 都是 NVIDIA 第一張支援 Direct3D 11 的顯示卡。
  * GeForce GTX 480 - 2010 年 3 月 26 日推出。該系列首款產品，目前 GeForce 400 系列中最高階的版本，它擁有 480 個運作在 700MHz 的 CUDA 核心、1.4GHz 的著色器時脈與 1.5GB 的 GDDR5 記憶體，核心 TDP 為 250W。與 Radeon HD 5870 相比 GTX 480 比前者幾乎都快上 10 - 30% 的效能，發布價位是 499 美元。GF100 核心的完整優化版本 GF110 於 2010 年 11 月 8 日推出，命名為 GeForce GTX 580。
* 行動平臺
  * GeForce 410M - 2011 年 1 月 5 日推出，核心採用 GF108M 的改進版本 GF119M，代號 N12M-GS。
  * GeForce GT 415M - 2010 年 9 月 3 日推出，採用 GF108M 核心，代號 N11P-GV。
  * GeForce GT 420M - 2010 年 9 月 3 日推出，採用 GF108M 核心，代號 N11P-GE。
  * GeForce GT 425M - 2010 年 8 月 15 日推出，採用 GF108M 核心，代號 N11P-GS。
  * GeForce GT 435M - 2010 年 9 月 3 日推出，採用 GF108M 核心，代號 N11P-GT。
  * GeForce GT 445M - 2010 年 9 月 3 日推出，採用 GF106M 核心，代號 N11E-GE。
  * GeForce GTX 460M - 2010 年 9 月 3 日推出，採用 GF106M 核心，代號 N11E-GS。內建 192 個 CUDA 核心，時脈為 675MHz，流處理器時脈為 1350MHz，支援 192-bit 頻寬的 1.5GB GDDR5 記憶體。
  * GeForce GTX 470M - 2010 年 9 月 3 日推出，採用 GF104M 核心，代號 N11E-GT。內建 288 個 CUDA 核心，時脈為 550MHz，流處理器時脈為 1100MHz，支援 192-bit 頻寬的 1.5GB GDDR5 記憶體。
  * GeForce GTX 480M - 2010 年 5 月 25 日推出，採用 GF100M 核心，代號 N11E-GTX，NVIDIA 首款 DirectX 11 行動顯示核心。同時還發表了 NVIDIA Verde 筆記型電腦驅動程式。GTX 480M 內建 352 個 CUDA 核心，時脈為 425MHz，流處理器時脈為 850MHz，單精確度浮點性為 897GFlops，並支援 256-bit 頻寬的 2GB GDDR5 記憶體，其功耗約為 100W。影像輸出部份 GTX 480M 支援 DisplayPort、HDMI 1.4 等介面。
  * GeForce GTX 485M - 2011 年 1 月 5 日推出，採用改進的 GF114M 核心，代號 N12E-GTX。GTX 485M 內建完整的 384 個 CUDA 核心，時脈為 575MHz，流處理器時脈為 1150MHz，支援 256-bit 頻寬的 2GB GDDR5 記憶體，其功耗約為 100W。相比 GTX 480M 其計算能力提升 48%、頻寬提升 25%。

## 相關條目

* GeForce 400 系列規格列表
* GeForce 400 M 系列規格列表
* Radeon R800

## 參考文獻

## 外部連結

* NVIDIA 主頁（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* Next Generation CUDA Architecture, Code Named Fermi（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）