NVIDIA GeForce 400

GeForce 400系列[2] 是NVIDIA的第十二代GeForce显示芯片。采用TSMC的40nm制程，高端型号将首次采用GDDR5显示内存，中低端产品会采用新型SDDR3显示内存。

NVIDIA GeForce 400系列
发布日期2010年3月
代号Fermi：
GF100
GF104（改进版为GF114）
GF106（改进版为GF116）
GF108（改进版GF119
Tesla：
GT218
制造工艺40纳米
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

该系列产品在最初准备发表时，人们曾认为将命名为GeForce 300系列，但在2010年2月初，NVIDIA通过在Twitter和Facebook的官方帐户发出消息，下一代Fermi内核的首发两款产品将被命名为GeForce 400系列，分别为GTX 470和GTX 480。而GeForce 300系列将使用在OEM市场，就像之前的GeForce 100系列。

由于NVIDIA需要针对DirectX 11而重新设计显示内核，所以GTX 480的推出时程比对手AMD慢了不少。后者只是在旧有显示内核，加上对新Shader Model指令的支持，并没有针对DirectX 11而优化[3]。

架构介绍

顶级产品GTX 480拥有30亿个晶体管，原设计有512个流处理器（CUDA内核），基于良品率的考虑关闭了32个而只有480个CUDA内核被激活，但数量仍然是GTX 280的两倍多，支持GDDR5显示内存，完整支持DirectX 11标准。GTX 480拥有NVIDIA称之为PolyMorph引擎的技术，在单颗GPU上有16个的镶嵌绘图引擎，可运行全球首款可扩充的几何管线。GTX 480还拥有32倍反锯齿模式，3D Vision Surround技术，支持三屏3D显示输出（GTX 200系列也同样支持该技术）[4]。

新的显示内核特别针对几何性能而设计。近几年，显示内核的渲染效果有了大幅增长，但几何性能只以几个倍数的幅度而增加。

模块化

在DirectX 11时代，为进一步加强通用可程序化能力，NVIDIA将GPU划分为多个GPC模块，每个模块实际上除了没有独立的显示内存控制器、二级缓存以外，几乎是一颗完整的小型GPU。在GPC内部，内置光栅单元、SM（流式多处理器）数组/单元，SM单元中包含了一个指令缓存、Warp调度器和分派单元各两个、寄存器、32个/48个流处理器（CUDA内核）、16个加载/存储单元、4个特殊功能单元、一级缓存、4个纹理单元、纹理缓存以及一个负责曲面细分的PolyMorph引擎。[5]

通过对GPC单元或SM数组的增加删减，性能会随之成近乎线性的增减，籍此可以快速产生多个不同的GPU产品线。顶级产品GeForce GTX 480上，显示内核代号『GF100』，共计4组GPC单元，每组4个SM阵列，每个SM阵列32个流处理器，但其中一组SM阵列被关闭。中高端产品GeForce GTX 460，内核代号『GF104』，拥有2组GPC单元，每组4个SM阵列，但每个SM阵列中有48个流处理器，同样有一个SM阵列被关闭。[6]

Tessellation

Tessellation技术已经被编入为DirectX 11标准。对手AMD则在Radeon 8500时代已经支持相关技术。但当时的Tessellation级别不能够被有效控制，容易造成图像失真。现时，Tessellation技术已经可以完全被编程。额外的顶点可以通过不同的算法而添加。

Direct Compute 11

Direct Compute可以加强图形特效。例如不同对象的半透明效果，景深效果。

光栅化引擎

以往的显示内核只有一个光栅化引擎。而GTX 480则拥有4个，增强抗锯齿性能。

PolyMorph引擎

由于应用了Tessellation技术，场景中的多边形数量可能会大幅增加。PolyMorph引擎则用来增强多多边形场景的几何性能。

流处理器

亦即是NVIDIA所称的CUDA内核。GTX 480用的CUDA内核是NVIDIA所标示的第三代版本。所有指令都被打散为1D指令。增加CUDA内核的使用率。在浮点处理方面，GTX 480用的是IEEE754-2008标准。数据只在输出时四舍五入。以往的做法是每一个步骤都要四舍五入，误差会累积。整数指令精度方面，支持32比特，而对手AMD则只支持24比特。在运行殊函数运算时，AMD的显示内核使用流处理器仍计算。而NVIDIA的显示内核则采用专用的组件。

纹理单元

纹理单元的数量有所下降。NVIDIA声称会通过提高单元效率，来弥补纹理单元数目的减少。纹理单元亦已经集成到流处理器中，减少了延迟。

光栅单元

重新设计光栅单元，以追赶对手的抗锯齿性能。而CSAA的精度亦有所提升，达到32x。

通用计算

首次支持C++和ECC。

产品介绍
GTX 480的显示内核
NVIDIA公版GTX 480显卡
台湾同德推出的GTX 460显卡
影驰出品的GeForce GTX 460
  • 桌面平台
    • GeForce 405[7] - 采用GT218内核，后期更新为GF119，拥有16个CUDA内核，内核频率520MHz，采用1580MHz GDDR3显示内存，仅供OEM使用。
    • GeForce GT 420[8] - 2010年9月5日推出。采用GF108内核，拥有48个CUDA内核，内核频率700MHz，采用900MHz GDDR3显示内存。只供OEM使用。
    • GeForce GT 430[9] - 2010年9月13日推出。采用GF108内核，拥有96个CUDA内核，采用900MHz GDDR3或800MHz GDDR5显示内存，OEM版本最高达到2GB[10]。
    • GeForce GT 440[11] - 2010年10月17日推出。采用GF106内核，拥有144个CUDA内核，采用高于GTS 450的192位GDDR5，显示内存容量有1.5GB与3GB两种，仅供OEM市场，其竞争对手是AMD的HD 5600系列。之后，NVIDIA于2011年2月1日推出零售版本[12]，不同于OEM版本，采用GF108内核，拥有96个CUDA内核，用来取代上代产品GT 240。
    • GeForce GTS 450[13] - 2010年9月13日推出。采用GF106内核（2011年初改用GF116），拥有192个CUDA内核，采用128位GDDR5（一个64比特的内存控制器被关闭），显示内存容量有1GB与2GB两种，定位于129美元以下市场，其性能在竞争对手HD 5770之下。OEM版本采用192位GDDR5，显示内存容量1.5GB[14]。
    • GeForce GTX 460[15] - 2010年7月12日推出。采用GF104内核。在多个媒体评测中，其SLI性能已经超过单卡GTX 480。内存有768MB/192-bit、1GB/256-bit、2GB/256-bit三种版本，后者仅供OEM，并且内存频率降为1700MHz[16]。GeForce GTX 460 v2为2011年7月推出的更新版本，采用GF114内核，时脉亦较高。全部版本均没有打开全部流处理器（CUDA内核），只激活了其中336个，亦即关闭了其中一组SM单元48个流处理器，但也有极少部分流处理器全部打开工程样品流入零售市场，后来也有部分厂商的GeForce GTX 460显卡可以通过刷写GeForce GTX 560 Ti来打开全部流处理器。
    • GeForce GTX 460 Second Edition[15] - 2010年11月15日推出。早期名称是GTS 455。SE的名称与早期的MX 440 SE等类似，是在GTX 460基础上继续屏蔽了部分处理单元。
    • GeForce GTX 465[17] - 2010年6月1日推出。显示内核与GTX 470相同，是其“阉割”版本。拥有352个CUDA内核即11个流处理器模块，采用1GB 256-bit GDDR5显示内存。基于这个特性，部分拥有10片显示内存颗粒的GTX 465可以硬刷BIOS成为GTX 470，但实际GTX 465是屏蔽了部分有问题的显示内核，强制打开被屏蔽的内核可能会出现花屏，死机等现象[18]。
    • GeForce GTX 470[19] - 2010年3月26日推出。该系列首款产品，GTX 470有448个运作于607MHz的CUDA内核，1215MHz的着色器时脉与1.25GB的GDDR5内存，内核TDP则是215W。与HD 5850相比之下GTX 470比前者几乎都快上10%的性能，发布价位则是349美元，GTX 480与GTX 470都是NVIDIA第一张支持Direct3D 11的显卡。
    • GeForce GTX 480[20] - 2010年3月26日推出。该系列首款产品，目前GeForce 400系列中最高端的版本，它拥有480个运作在700MHz的CUDA内核、1.4GHz的着色器时脉与1.5GB的GDDR5内存，内核TDP为250W。与Radeon HD 5870相比GTX 480比前者几乎都快上10 - 30%的性能，发布价位是499美元。GF100内核的完整优化版本GF110于2010年11月8日推出，命名为GeForce GTX 580。
  • 行动平台
    • GeForce 410M - 2011年1月5日推出，内核采用GF108M的改进版本GF119M，代号N12M-GS。
    • GeForce GT 415M - 2010年9月3日推出，采用GF108M内核，代号N11P-GV。
    • GeForce GT 420M - 2010年9月3日推出，采用GF108M内核，代号N11P-GE。
    • GeForce GT 425M - 2010年8月15日推出，采用GF108M内核，代号N11P-GS。
    • GeForce GT 435M - 2010年9月3日推出，采用GF108M内核，代号N11P-GT。
    • GeForce GT 445M - 2010年9月3日推出，采用GF106M内核，代号N11E-GE。
    • GeForce GTX 460M[21] - 2010年9月3日推出，采用GF106M内核，代号N11E-GS。内置192个CUDA内核，时脉为675MHz，流处理器时脉为1350MHz，支持192-bit带宽的1.5GB GDDR5内存。
    • GeForce GTX 470M[22] - 2010年9月3日推出，采用GF104M内核，代号N11E-GT。内置288个CUDA内核，时脉为550MHz，流处理器时脉为1100MHz，支持192-bit带宽的1.5GB GDDR5内存。
    • GeForce GTX 480M[23] - 2010年5月25日推出，采用GF100M内核，代号N11E-GTX，NVIDIA首款DirectX 11行动显示内核。同时还发表了NVIDIA Verde笔记型电脑驱动程序。GTX 480M内置352个CUDA内核，时脉为425MHz，流处理器时脉为850MHz，单精确度浮点性为897GFlops，并支持256-bit带宽的2GB GDDR5内存，其功耗约为100W。影像输出部份GTX 480M支持DisplayPort、HDMI 1.4等接口。
    • GeForce GTX 485M[24] - 2011年1月5日推出，采用改进的GF114M内核，代号N12E-GTX。GTX 485M内置完整的384个CUDA内核，时脉为575MHz，流处理器时脉为1150MHz，支持256-bit带宽的2GB GDDR5内存，其功耗约为100W。相比GTX 480M其计算能力提升48%、带宽提升25%。

相关条目

参考文献
  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）.
  7. geforce.com: GeForce 405 OEM （页面存档备份，存于）
  8. nvidia.com: GeForce GT 420 （页面存档备份，存于）
  9. nvidia.com GeForce GT 430 （页面存档备份，存于）
  10. nvidia.com: GeForce GT 430 OEM （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. 驱动之家: GTX 465变身记 索泰GTX 465极速版破解实战 （页面存档备份，存于）
  19. nvidia.com: GeForce GTX 470 （页面存档备份，存于）
  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）
  22. nvidia.com: GeForce GTX 470M （页面存档备份，存于）
  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）

外部链接
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