NVIDIA_GeForce_5

GeForce 5（官方統稱為 GeForce FX 系列）是由 NVIDIA 研發設計的第五代 GeForce 顯示核心產品，分為兩大系列：

* **GeForce FX**（核心代號 NV3x）在 2002 年 11 月 18 日的 COMDEX 展上發佈。GeForce FX 5800 Ultra 與 FX 5800 是全世界首款支援 DDR2 視訊記憶體的顯示卡。它使用了當時許多超前的技術，其採用 CineFX 2.0 引擎，首次支援 CG 高階程式語言，亦完全支援 Direct 9.0。NV30 晶片是全新設計的，與 NV25 極少有相似之處，而電晶體數量是上一代 NV25/NV28 的兩倍。2003 年 3 月 19 日，NVIDIA 發表該系列的移動版 **GeForce FX Go**，最初發表有五款產品 FX Go 5700、FX Go 5650、FX Go 5600、FX Go 5200、FX Go 5100，同年 9 月發表了建基於 NV3x 系列的 Personal Cinema FX 數位娛樂解決方案。
* **GeForce PCX**（核心代號 NV3xPCX）在 2004 年 2 月 17 日的 IDF2004 上正式發布。是業界第一套全系列支援 PCI-E 介面的 GPU。但 GeForce PCX 只是 GeForce FX 系列顯示卡配合 HSI 橋接晶片，將原本為 AGP 介面而設計的顯式卡，僅用該橋接晶片轉接至 PCI-E 插槽，效能瓶頸依舊存在，所以 GeForce PCX 只是理論上支援 PCI-E，完全不能發揮 PCI-E 應有效果。GeForce PCX 名副其實是過渡產品。

核心以 TSMC0.13 微米製程製造。與前代 0.15 微米製程相比，新的製程可使電晶體縮小 25% 且快上 25%。但 NV30 結構複雜，導致成品率較低。而 128 位元的視訊記憶體頻寬嚴重跟制了其效能，由於核心頻率高，所以發熱量也高。而必須採用更強的散熱風扇。然而該散熱風扇噪音過高，且需多佔用一條 PCI 槽，成為該產品所詬病的缺點。GeForce 5 後期型號眾多，定位有部分重疊。

## GeForce FX

NVIDIA 於 2002 年 11 月 18 日發佈 GeForce FX，由於其採用當時領先的 0.13 微米製程（臺積電代工）及 GDDR2 顯示記憶體（三星製造）的成品率太低，NVIDIA 臨時改進了 NV25 核心使其支援 AGP 8X，稱為 NV28 核心，即 Ti 4600 更新為 Ti 4800 來臨時應對競爭對手的 Radeon 9700 Pro，但終究是上一代產品，效能完全不敵競爭對手，使 ATi 罕有的取得了之前從未獲得過的效能之王。GeForce FX 正式上市前的這段時間 NVIDIA 陷入了這種難堪的局面，只能通過優化驅動來減小與 ATi 產品的差距。

GeForce FX 正式開始上市是在 2003 年 3 月份，首批有兩個型號，FX 5800 Ultra 與 FX 5800。前者負責取代上代的 Ti 4800，頻率達到核心 500MHz / 顯示記憶體 1000MHz，是當時市面上頻率最高的顯示卡，首次超前使用三星剛剛開始量產的 GDDR2 作為顯存，時脈雖比 DDR 高，但功秏也提高，時間延遲亦変得嚴重。所以就算使用了新技術，只有 128 Bit 位寬，完全不能發揮 NV30 應有的效能，在與競爭對手 Radeon 9700 Pro 對比的多個媒體評測中只是勉強取得了勝利，但為此付出的代價相當大，即使 NV30 支援分頻技術，但由於採用兩倍於上代產品的電晶體製造，它的運行溫度很高，消耗了兩倍於同等 ATi 顯示卡的電能。FX 5800 Ultra 採用史無前例的佔據兩個 PCI 槽的 FX Flow 散熱系統的噪音也相當高。FX 5800 Ultra 的效能王座只坐了不到一個月，ATi 在 FX 5800 Ultra 發佈不久迅速推出了 Radeon 9800 Pro 予以還擊，且效能比 FX 5800 Ultra 來得更高。現時 FX 5800 Ultra 被認為是 NVIDIA 公司自成立以來除 NV1 外第二失敗的產品。低一個檔次的 FX 5800 頻率稍低，負責取代上代的 Ti 4800 SE，散熱器則為普通風扇，噪音稍小，但同樣需要占用 2 個 PCI 槽。

FX 5800 系列顯示卡採用第二代 CineFX 引擎，支援 Intellisample 技術，ForceWare 統一軟體環境。提供了 FP16 和 FP32 精度模式。這兩種模式前一種意味著低精度彩現（和競爭對手相對而言），另一種是低效能模式。32 位元支援也使得電晶體數量大幅增加。著色效能通常也只有競爭對手 ATi 產品的一半或是更低。作為相容微軟 DirectX 標準上享有盛譽的 NVIDIA，為此次誤判微軟下一代規範，付出了沉痛的代價。

NVIDIA 開始掩飾 GeForce FX 的缺點。這個時候備受關注的「FX Only」演示程式 Dawn 發佈了。但是當這個程式被破解之後，人們發現在 Radeon 9700 顯示卡上運行的速度甚至更快。隨後，NVIDIA 在驅動上進行了更多的修改和「優化」，但是 NVIDIA 的穩定和高效驅動的傳奇已經不在了。後期，NVIDIA 通過對指令的重新排序部分地縮小了效能差距，但是著色效能依舊較弱，而且對特定硬體指令十分敏感。NVIDIA 於是尋求微軟的合作，更新 DirectX 規範，依此可以生成對 GeForce FX 架構優化的指令代碼。

在 2003 年 3 月，NVIDIA 還發佈了代號 NV31 的 FX 5600 Ultra 與 FX 5600，代號 NV34 的 FX 5200 Ultra 與 FX 5200 四款顯示卡，定位於中階與主流市場，對手是 ATi 的 Radeon 9600 與 Radeon 9200，其中 NV31 與 NV30 的基本特性完全相同，同為 CineFX 引擎，支援 Intellisample 技術，但其採用了 128 位元的 DDR 顯示記憶體，顯核及記憶體頻率均有所降低，擁有四條像素管線。稍後 NVIDIA 又針對 OEM 市場發佈 FX 5600 簡化版，其 PCB 用料簡化，頻率降低（不同國家地區有不同的三種名稱：FX 5600 SE/XT/LE）。FX 5600 Ultra 的效能不足以撼動 Radeon 9600 Pro，所以在 5 月份 NVIDIA 推出了新版 FX 5600 系列，核心採用覆晶技術，提升了 50MHz 的頻率達到 400MHz，顯示記憶體亦提升到 800MHz，與此同時之前的 FX 5600 簡化版開始走入零售市場。NV34 則不支援 Intellisample 技術，像素管線同為四條。FX 5200 除了支援 DirectX 9 與上代產品相比毫無優勢，其效能比 GeForce4 MX 440 SE 還要低，並不足以流暢運行遊戲。競爭對手 ATi 在當時沒有支援 DirectX 9 的同級別低階產品，造成 FX 5200 相當暢銷，在 2003 年至 2004 年期間佔據了整個低階市場，後期更推出了 FX 5200 簡化版，直到 2004 年 ATi 發佈 Radeon 9550。FX 5200 Ultra 效能比 FX 5200 稍強，但它的公版設計是採用與 FX 5600 Ultra 相同的 PCB，不利於降低成本，所以市場上相當少見。NVIDIA 在 OEM 市場還有 FX 5100，它的頻率相比 FX 5200 有所降低，當然效能一樣很低。

為了應對 Radeon 9800 Pro，NVIDIA 在 NV30 推出兩個月後迅速推出了核心代號 NV35 的 FX 5900 Ultra 與 FX 5900 來取代。由此導致 FX 5800 Ultra 與 FX 5800 的壽命相當短，不久就停產。這次 NVIDIA 迅速吸取了之前的教訓，重新採用技術成熟的 256 位元 DDR 顯示記憶體。NV35 同時還改進了之前的技術，CineFX 升級為 CineFX 2.0，主要是改進了浮點 Pixel Shader 的運算能力，改善了各項異性過濾的圖像品質等。Intellisample 升級為 Intellisample HTC，它增加了色彩、進階紋理和 Z 軸壓縮演算法來提升圖像品質，另外 1：4 的無失真壓縮技術也在 256 位視訊記憶體頻寬的幫助下得到了很好的發揮。它還加入了 UltraShadow 技術用來加速 Volumetric Shadow 的速度，它允許程式設計師約束光源使物體的陰影在一個特定的範圍內，這樣就加速了陰影的計算速度。而之前的產品可以通過軟體類比來實現該技術，但效能會有所降低。NV35 相比 NV30 在記憶體頻寬、反鋸齒填充率、圖形最佳化功能上分別有所提升和改進。FX 5900 Ultra 和 FX 5900 的散熱系統相比 FX 5800 Ultra 小了許多，由於發熱量的降低，使其不用採用 FX Flow 的大型散熱系統，噪音也沒有之前這麼嚴重，它同樣支援分頻技術，在 2D 下的頻率降低以節約電能。縱使有如此多的改進，FX 5900 Ultra 在與 9800 Pro 的較量中還是勉強取得了勝利。

對手不久又改進其 Radeon 9800 Pro 產品，於 10 月中旬發佈了 Radeon 9800 XT，NVIDIA 為了應對馬上在 10 月下旬又推出了代號 NV38 的 FX 5950 Ultra，它採用更先進的製造工藝，使其能獲得更高的頻率，NV38 顯示卡只改進了 PCB 供電設計，其他特性與 NV35 完全相同，它在與 Radeon 9800 XT 較量中勢均力敵，但效能依然偏弱，只在少數項目中取得領先。與 NV38 一同發佈的還有代號 NV36 的 FX 5700 Ultra 與 FX 5700 以及簡化版的 FX 5900（性質與 FX 5600 簡化版相同），它的對手是 ATi 的 Radeon 9600 XT，NV36 交由 IBM 代工，亦是 NVIDIA 與 IBM 的第一次合作。FX 5700 Ultra 是 FX 5900 Ultra 的中階版本，它擁有 FX 5900 Ultra 所支援的所有特性，唯一不同的是頻率有所降低並採用了 DDR2 記憶體，它的效能壓倒了 9600 XT。2004 年 3 月 NVIDIA 發佈了 FX 5700 的簡化版來取代之前的 FX 5600 簡化版，對手是 Radeon 9600 SE，同時還發佈了代號同為 NV34 的 FX 5500，它在 FX 5200 的基礎上提升了頻率，但效能不足以超過 FX 5200 Ultra，FX 5500 是以較低的成本獲得了接近 FX 5200 Ultra 的效能。2004 年 5 月 NVIDIA 將 FX 5700 系列改用最新的 GDDR3 顯示記憶體，頻率達到 1GHz，其效能甚至超過了簡化版的 FX 5900。2004 年 9 月 1 日 NVIDIA 將 OEM 市場上的 FX 5700 VE 拿到零售市場上來彌補 FX 5700 簡化版的缺貨，同時針對中國大陸市場推出了 FX 5900 ZT，它採用與 FX 5900 一樣的設計，但它的頻率稍低，完全可以通過超頻達到 FX 5900 的效能。

## GeForce PCX

2004 年 2 月推出的 GeForce PCX 只是通過 HSI 橋接晶片來支援 PCI-E 介面，非原生支援。5 系列只有三款產品，早期發表的 GeForce PCX 5950 改為 GeForce PCX 5900 推出，採用 FX 5900 XT（NV35）核心，GeForce PCX 5750 採用 FX 5700（NV36）核心，GeForce PCX 5300 採用 FX 5200（NV34）核心。GeForce PCX 4300 則是採用 NV18 核心的上代產品。競爭對手 ATi 曾諷刺 NVIDIA「有路何需搭橋」，但最終也迫於市場壓力推出了單向橋接晶片 Rialto。

## 產品規格

* CineFX2.0 彩現引擎：
  * 提供了對於 DirectX9.0 的支援
  * 支援 2.0 版本的像素著色器和頂點著色器
  * 高精密圖形顯處理能力，支援 128bit 的浮點精度（FP32）
  * 每個 PASS 最高支援 16 次帖圖
  * Intellisample HCT：
  * 2X/4X/4XS QuinCunx 6XS/8X 多採樣全螢幕抗鋸齒模式
  * 4:1 的 Z 軸以及色彩壓縮能力
  * 快速 Z 軸清除功能
  * 2X/4X/6X/8X 的異性材質過濾
* UltraShadow Technology：
  * 第一代陰影加速技術，支援 Shadow Volume 彩現技術
  * 提供雙倍的 Z-Buffer 彩現速度
  * 提供雙倍的 Stencil Buffer 彩現速度
* Advanced Display options：
  * nView 多媒體控制桌面系統
  * 支援數字控制系統
  * GPU 內部整合 TV-Encoder
  * 內部整合 MPEG2 解碼器

## 相關條目

* GeForce 5 系列規格列表
* GeForce FX Go 系列規格列表
* Quadro FX
* Radeon R300

## 參考資料

## 外部連結

* NVIDIA GeForce FX（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* NVIDIA GeForce PCX（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* NVIDIA GeForce FX Go（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）