NVIDIA_GeForce_600

**GeForce 600 系列**是 NVIDIA 的第十四代 GeForce 顯示晶片。GeForce 600 首次發佈於 2011 年 12 月 6 日，型號是 GeForce 610M、GeForce GT 630M、GeForce GT 635M，均為上一代 Fermi 架構的移動版 GPU。真正全新一代 Kepler 架構的產品於 2012 年 3 月 22 日正式發表，命名為 GeForce GTX 680，競爭對手為 AMD Radeon HD 7970。在發表的同時 NVIDIA 宣佈更換沿用 6 年之久的 GeForce Logo，著力於打造全新的 GeForce 品牌形象。

## 架構介紹

克卜勒架構以約翰內斯・克卜勒命名，本身實際基於 Fermi 設計，核心由費米的流處理器群改為 SMX，其中同樣以 CUDA 核心、升級後的 PolyMorph 2.0 和 Texture Units 等組成，而每組 CUDA 核心的數量大幅增加，如 GK104 的 CUDA 核心數量為每組 192，上代 GF110 為每組 32 個，數量是其 6 倍。GK104 核心以兩組 SMX 構成一個 GPC 單元，核心共有四組 GPC 單元和四組 Raster 引擎，之間共享有 768KB L2 快取，GK104 核心內含四組 64bit 記憶體控制器，共支援 256bit 記憶體，比上代 GF110 的 384bit 低。但 GDDR5 顯示記憶體的頻率提升，可以彌補有關減少。同時克卜勒架構核心支援 GPU Boost 動態超頻技術，通過 PCB 內建的晶片與 BIOS 控制，會根據 GPU 的 TDP 與實際運作功耗之間的差異來進行動態超頻。其他的特性還包括採用臺積電 28nm 製程工藝，支援 PCI-E 3.0，支援全新的反鋸齒技術 TXAA 及垂直同步技術 Adaptive VSync。克卜勒架構實現了單卡三屏輸出（上一代產品只能以 SLI 方式進行），通過一個 HDMI 與兩個 DVI 進行輸出，同時還可以通過 DisplayPort 輸出，組成 3+1 顯示器模式。

### SMX

相對於以往的 Streaming Mulit-processor，新的 SMX 中 CUDA 處理器的數量由 32 個大幅提升為 192 個。最終結果就是採用較少的控制單元，去控制更多的 CUDA 核心。事實上，新架構為了提升 CUDA 處理器的數量而作出的改良，是會降低整個架構的效率。但是，新的驅動程式已開始支援軟體預解碼，取代過往的硬體條件檢查，電晶體的數量可以減少，但效率依然有所提升。

### SIMT

對手 AMD Radeon HD 7000 顯示核心，硬性規定 16 個流處理器為一組，而使一個 GCN 陣列支援 4 個執行緒。而 NVIDIA 的 SIMT 方面，執行緒可以自由分配。即是控制元件會根據負載，而決定一個執行緒由多少個 CUDA 核心負責。整個過程是動態的，但也考驗了驅動程式和不同應用對之的優化程度。除了被稱為 CUDA 核心的流處理器數目有所上升之外，每個 SMX 中有 32 個特殊功能單元，用作正弦、餘弦等計算。每個 SMX 中，並列執行緒排程器亦提升至 4 個，用作排程 CUDA 核心。指令分派單元則雙倍提升至 8 個，用作根據並列執行緒排程器，將數據分配給不同 CUDA 核心。載入 / 儲存單元有 32 個，用作提取緩衝記憶體或顯示記憶體中的數據。紋理單元有 32 個，用作處理紋理和陰影。

CUDA 核心的頻率再不是核心頻率的雙倍，而是相同。NVIDIA 聲稱是因應功率而作出改變。但也有意見是因為元件跟不上更高的頻率。

### Bindless Textures

可以突破 DirectX 11 的限制，每個 shader 可以讀取得紋理數量，由最多 128 個提升至可以超過一百萬個。現時只支援 OpenGL，將來可以透過 NVAPI 支援 DirectX。

### Polymorph Engine 2.0

每個 SMX 中的 Polymorph Engine 只有 8 個，比 GTX580 時的 16 個少。但曲面細分單元的運作頻率和效率都有所提升，所以 GTX680 對曲面細分效能比 GTX580 的高。

### GPU Boost

顯示核心可以動態超頻，提升效能。硬體電路系統會作出監控，確保功率不會超過額定值。

### Apdative VSync

垂直同步更新原意是 FPS 跟顯示器更新率同步，減少畫面撕裂效果。不過當 FPS 比較低的時候，開啟垂直同步更新會造成更新率瞬間降低。為了解決問題，NVIDIA 引入了自適應垂直同步更新。當遊戲應用低過某個 FPS 的時候，垂直同步更新將會被關閉。

### FXAA 和 TXAA

FXAA 用意不是解決鋸齒問題，但可以提升圖像品質，效率比傳統的 MSAA 提升 60%。而 TXAA 是一種全新的，基於硬體的抗鋸齒技術。透過 GTX680 中的 HDR 處理單元，矯正顏色。

### 四屏顯示技術

為了追趕對手 AMD 的 Eyefinity 技術，GTX680 支援四屏顯示技術，也可配合自家的 3D Vision Surround 技術。相比對手，NVIDIA 的多屏顯示技術不需要使用 DisplayPort 介面。

### NVENC

新增專門 H.264 硬體轉碼單元。在處理 H.264 數據時，不用再依靠 CUDA 核心。

### Direct3D 11.1

首次支援 Direct3D 11.1，相較於前代 GeForce400/500 支援的 Direct3D 11，Direct 3D11.1 是增量升級。然而實際上 GeForce 600 對 Direct 3D11.1 的支援並不完全，有 4 個 Direct3D11.1 的硬體特性並沒有予以支援。NVIDIA 認為，這些新增的特性完全可透過驅動程式來支援，無需在硬體電路上大做文章。

## 部分產品介紹

### 桌面平臺

* **GeForce GT 640** - 2012 年 4 月 25 日推出 OEM 版本。OEM 版本 GT 640 擁有 3 種規格：一種使用上一代的 GF116 核心，擁有 **144** 個 CUDA 核心，核心時脈 720Mhz，採用時脈為 1782Mhz 的 GDDR3 顯示記憶體，位寬 192 位元，容量 1.5GB/3GB，TDP 為 75W；其餘兩種使用 GK107 顯示核心，不同點在於核心時脈和使用的顯示記憶體，一種核心時脈為 797Mhz，採用位寬為 128 位元，時脈為 1782Mhz，容量 1GB/2GB 的 DDR3 顯示記憶體，其 TDP 為 50W，另一種核心時脈 950Mhz，採用位寬為 128 位元，時脈為 5000Mhz，容量 1GB/2GB 的 DDR5 顯示記憶體，TDP 為 70W。2012 年 6 月推出零售版。零售版 GT 640 擁有 2 種規格：兩種使用 GK107 顯示核心，不同點在於核心時脈和使用的顯示記憶體，一種核心時脈 797Mhz，採用位寬為 128 位元，時脈為 1782Mhz，容量 2GB 的 DDR3 顯示記憶體，TDP 為 50W，另一種核心時脈 1046Mhz，採用位寬為 64 位元，時脈為 5000Mhz，容量 1GB 的 DDR5 顯示記憶體，TDP 為 50W。
* **GeForce GT 645** 和 **GeForce GTX 645** - 前者於 2012 年 4 月 25 日推出，供 OEM 市場，GeForce GTX 560 SE 的更名版，晶片代號為 GF114-400-A1；在 2013 年 4 月 22 日 GT 645 被 GTX 650 的 OEM 版本：GTX 645 所取代，採用規格有所刪減，代號為 GK106 的顯示核心，**576** 個 CUDA 核心，核心時脈 823MHz，記憶體位寬 128 位元，容量 1GB 的 GDDR5 顯示記憶體。
* **GeForce GTX 650** - 2012 年 9 月 17 日發布。採用代號為 GK107 的顯示核心（GK107-450-A2）：**384** 個 CUDA 核心，核心時脈 1058MHz；GDDR5 顯示記憶體，容量 1GB、位寬 128 位元；採用單 6-Pin 輔助供電連接埠。
* **GeForce GTX 650 Ti** 和 **GeForce GTX 650 Ti Boost**，前者 2012 年 10 月 9 日發布，採用規格有所刪減，代號為 GK106 的顯示核心，**768** 個 CUDA 核心，核心時脈 928MHz，128 位元位寬的 GDDR5 顯示記憶體；後者於 2013 年 3 月 26 日發布，採用幾乎相同的核心，但核心時脈升至 980MHz，而且使用 192 位元位寬的 GDDR5 記憶體控制器，顯示記憶體容量 2GB。
* **GeForce GTX 660** - 2012 年 8 月 22 日發布。OEM 版本採用進一步「閹割」的代號為 GK104 的核心（GK104-200-KD-A2）：**1152** 個 CUDA 核心，核心時脈 823MHz～888MHz；零售版是全新的代號為 GK106 的顯示核心（GK106-400-A1）：960 個流處理器，核心時脈 980MHz；零售版和 OEM 版本均採用 GDDR5 顯示記憶體，位寬 192 位元，但 OEM 版的記憶體容量為 1.5GB 或 3GB，而零售版的容量則為 2GB；OEM 版本和零售版的的外接輔助供電均為單 6Pin 連接埠。
* **GeForce GTX 660 Ti** - 2012 年 8 月 19 日正式發布。GeForce GTX 660 Ti 採用規格和 GeForce GTX 670 相同的代號為 GK104 的核心（GK104-300-KD-A2），**1344** 個 CUDA 核心，供電設計也和 GTX 670 一致，依然是雙 6Pin 供電，記憶體容量一樣是 2GB/4GB GDDR5 但其位寬降至 192 位元，公版的 PCB 也和 GTX670 一致。
* **GeForce GTX 670** - 2012 年 5 月 10 日發布。GeForce GTX 670 採用規格小幅刪減的代號為 GK104 的顯示核心（GK104-325-A2），擁有 **1344** 個 CUDA 核心，112 個紋理單元，32 個 ROP 光柵單元，核心時脈為 900MHz，採用時脈為 5000Mhz 的 GDDR5 顯示記憶體，位寬 256 位元，容量 2GB/4GB，採用雙 6Pin 輔助供電，但公版的 PCB 則採用緊湊設計，使得公版 GTX 670 的電路板長度比公版 GTX 680 的短了 1/3。
* **GeForce GTX 680** - 2012 年 3 月 22 日推出。採用完整的，代號為 GK104 的顯示核心（GK104-400）。 GTX 680 公版顯示卡採用 P2002 PCB，有 **1536** 個 CUDA 核心，核心時脈 1006MHz，著色器時脈 2012MHz，記憶體時脈 6208MHz，容量為 2GB，TDP 為 195W，採用雙 6Pin 外接輔助供電。在多個媒體評測中效能超過競爭對手 AMD 的 Radeon HD 7970，但仍不敵 AMD 稍後推出的 Radeon HD 7970 GHz Edition。
* **GeForce GTX 690** - 2012 年 4 月 29 日推出。在 2012 年 5 月 1 日國際勞動節假期，已經有不少媒體收到了測試樣卡。GeForce GTX 690 採用 2 顆完整的代號為 GK104 的顯示核心（GK104-355-A2），**3072** 個 CUDA 核心，核心時脈 915MHz，4GB 容量的 512 位元位寬 GDDR5 顯示記憶體，外接雙 8Pin 輔助供電。2013 年，有硬體玩家發現，公版的 Geforce GTX 690 僅僅更變 PCB 背板上 GPU 晶片鄰近的幾顆電阻焊接位上的電阻有無或電阻阻值，即可變成 Quadro K5000 專業繪圖卡或是 Tesla K10 運算加速卡。而 GTX690 也被稱為「戰術核顯示卡」。

## 晶片規格

### 桌上型平台顯示核心

* 1 統一彩現器 / 流處理器數量 : 紋理對映單元數量 : 彩現輸出單元數量
* 2 GeForce 605 是 GeForce 510 的更名產品。
* 3 GeForce GT 610 是 GeForce GT 520 的更名產品
* 4 GeForce GT 620 的 OEM 版本是 GeForce GT 520 的更名版本
* 5 GeForce GT 620 的零售版本是 GeForce GT 530 的更名版本
* 6 更新版 GeForce GT 630 DDR3 版本是 GeForce GT 440 DDR3 版本的更名版本
* 7 GeForce GT 630 GDDR5 版本是 GeForce GT 440 GDDR5 版本的更名版本
* 8 GeForce GT 640 OEM 版本是 GeForce GT 545 DDR3 版本的更名版本
* 9 GeForce GT 645 OEM 版本是 GeForce GTX 560 SE 的更名版本
* 10 畫素填充率的計算：ROP 的數量乘以基準核心時脈速率（時脈單位 Hz），單位畫素數每秒（P/s）。
* 11 紋理填充率的計算：TMU 的數量乘以基準核心時脈速率（時脈單位 Hz），單位紋理數每秒（T/s）。
* 12 GDDR5 視訊記憶體的資料傳輸時脈速率是其運作時脈的四倍，DDR3 記憶體的則為兩倍。

### 行動平台顯示核心

GeForce 600M 系列，是面向筆記型電腦平台的顯示核心。

* 1 統一彩現器 / 流處理器數量 : 紋理對映單元數量 : 彩現輸出單元數量

## 相關條目

* GeForce 600 系列規格列表
* GeForce 600 M 系列規格列表

## 參考鏈結

## 外部連結

* NVIDIA 主頁（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* NVIDIA Kepler Compute Architecture（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）