NVIDIA GeForce 400

GeForce 400系列[2] 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，中低端產品會采用新型SDDR3顯示記憶體。

NVIDIA GeForce 400系列
发布日期2010年3月
代号Fermi：
GF100
GF104（改進版為GF114）
GF106（改進版為GF116）
GF108（改進版GF119
Tesla：
GT218
制造工艺40奈米
显示卡
入门GPU桌面平台：405, GT420, GT430, GT440
移动平台：410M, GT415M, GT420M, GT425M
中端GPU桌面平台：GTS450, GTX460, GTX460 Second Edition, GTX465
移动平台：GT435M, GT445M
高端GPU桌面平台：GTX470, GTX480
移动平台：GTX460M, GTX470M, GTX480M, GTX485M
API支持
OpenGLOpenGL 4.2 4.6[1]
OpenCLOpenCL 1.1
历史
前代产品NVIDIA GeForce 200和NVIDIA GeForce 300
后继产品NVIDIA GeForce 500

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的官方帳戶發出消息，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指令的支持，並沒有針對DirectX 11而優化[3]。

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个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）[4]。

新的顯示核心特別針對幾何性能而設計。近幾年，顯示核心的渲染效果有了大幅增長，但幾何性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（流式多處理器）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、寄存器、32個/48個流處理器（CUDA核心）、16個載入/存儲單元、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。[5]

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阵列，每個SM阵列32個流處理器，但其中一組SM阵列被關閉。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阵列，但每個SM阵列中有48個流處理器，同樣有一個SM阵列被關閉。[6]

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。

光栅化引擎

以往的顯示核心只有一個光栅化引擎。而GTX 480則擁有4個，增強抗锯齿性能。

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性能。

流处理器

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标准。數據只在輸出時四舍五入。以往的做法是每一個步驟都要四舍五入，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。在執行殊函数运算时，AMD的顯示核心使用流处理器仍計算。而NVIDIA的顯示核心則採用專用的元件。

纹理单元

纹理单元的數量有所下降。NVIDIA聲稱會透過提高單元效率，來彌補纹理单元數目的減少。纹理单元亦已經集成到流处理器中，減少了延遲。

光栅单元

重新設計光栅单元，以追趕對手的抗锯齿效能。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
GTX 480的顯示核心
NVIDIA公版GTX 480顯示卡
台灣同德推出的GTX 460顯示卡
影馳出品的GeForce GTX 460
  • 桌面平臺
    • GeForce 405[7] - 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[8] - 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[9] - 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[10]。
    • GeForce GT 440[11] - 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[12]，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[13] - 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[14]。
    • GeForce GTX 460[15] - 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[16]。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[15] - 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基礎上繼續屏蔽了部分處理單元。
    • GeForce GTX 465[17] - 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是屏蔽了部分有問題的顯示核心，強制打開被屏蔽的核心可能會出現花屏，死機等現象[18]。
    • GeForce GTX 470[19] - 2010年3月26日推出。該系列首款产品，GTX 470有448个運作於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%的性能，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[20] - 2010年3月26日推出。該系列首款产品，目前GeForce 400系列中最高階的版本，它擁有480个運作在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%的性能，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[21] - 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[22] - 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[23] - 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[24] - 2011年1月5日推出，採用改进的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其计算能力提升48%、带宽提升25%。

相關條目

參考文獻
  1. . [2020-02-05]. （原始内容存档于2020-02-02）.
  2. . [2010-02-03]. （原始内容存档于2009-11-18）.
  3. . [2012-03-26]. （原始内容存档于2010-09-23）.
  4. . [2010-03-31]. （原始内容存档于2010-05-28）.
  5. . [2013-02-25]. （原始内容存档于2010-08-20）.
  6. . [2013-02-25]. （原始内容存档于2011-08-30）.
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  8. nvidia.com: GeForce GT 420 （页面存档备份，存于）
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  16. nvidia.com: GeForce GTX 460 OEM （页面存档备份，存于）
  17. nvidia.com: GeForce GTX 465 （页面存档备份，存于）
  18. 驅動之家: GTX 465变身记 索泰GTX 465极速版破解实战 （页面存档备份，存于）
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  20. nvidia.com: GeForce GTX 480 （页面存档备份，存于）
  21. nvidia.com: GeForce GTX 460M （页面存档备份，存于）
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  23. nvidia.com: GeForce GTX 480M （页面存档备份，存于）
  24. nvidia.com: GeForce GTX 485M （页面存档备份，存于）

外部連結
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