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2012-03-22 20:51 出处：PConline原创作者：阿乐责任编辑：zhangqingle

NVIDIA“开普勒”显卡的前世今生

　　说到“开普勒”的由来，时间要回到2006年底GeForce 8800GTX发布的时代，从那时开始，NVIDIA就喜欢用著名科学家的名字作为自己显卡“架构”的代号，从Tesla（特斯拉）、Fermi（费米）、Kepler（开普勒）到Maxwell（麦克斯韦）。

　　每一个代号代表一次重大的产品更新，2012年是“开普勒”新架构显卡，到2013-2014年，就会迎来下一代的“麦克斯韦”。所以，要追溯“开普勒”显卡的前世，就必须从Tesla（代号也叫G80）说起，因为从那时起，游戏显卡开始不单单只是游戏显卡了，还支持通用计算。

NVIDIA近年来的架构变化
发布年份	产品系列	核心代号	核心命名
2006.11	GeForce 8	G8x	Tesla（特斯拉）
2008.02	GeForce 9	G9x	Tesla（特斯拉）
2009.01	GeForce 100	G9x	Tesla（特斯拉）
2008.06	GeForce 200	G2xx	Tesla（特斯拉）
2009.11	GeForce 300	G21x	Tesla（特斯拉）
2010.03	GeForce 400	GF10x	Fermi（费米）
2010.11	GeForce 500	GF11x	Fermi（费米）
2012.03	GeForce 600	GK10x	Kepler（开普勒）

GPU通用运算迈出的第一步：G80 Tesla架构

　　那是2006年，DX10时代开始，GPU设计开始转向统一渲染架构，显卡架构上相比以前有了翻天覆地的变化，GPU流处理器成为新的性能标杆，也宣告游戏显卡进入通用计算的时代。这场战斗，NVIDIA首先推出了G80架构（Telsa）的GeForce 8系列显卡，首次支持CUDA技术，可进行通用计算。

　　在DX10统一渲染架构下，显卡抛弃了以前传统的渲染管线，取而代之的是统一的流处理器。2006年11月，NVIDIA推出了完全基于DX10 API开发的图形处理器架构——G80，之后的旗舰产品是GeForce 8800 Ultra。

　　相信很多人都听说过“孤岛危机”这款游戏，作为首批支持DX10的游戏大作之一，“孤岛危机”为玩家带来了以前想都不敢想的物理特效，G80完全基于DX10 API开发，自然也能全面支持各种绚丽的DX10特效；当然，对于NVIDIA来说，G80的诞生还有更加深远的意义。

CRYSIS
DX10为玩家带来了绚丽的游戏画面

　　从G80开始，游戏显卡不只是为了玩游戏，还能支持通用计算。所谓通用计算的大体流程就是：待处理的数据→转换成图形数据→GPU处理→处理后的图形数据→转换成所需数据。简单点说就是把数据转换为GPU能够“看懂”的图形数据，利用GPU强大的浮点运算能力减轻CPU的负担。DX10的出现大大降低了通用计算的实现难度，而CUDA的出现则解决了应用层面的问题。

G80开启NV的CUDA与通用计算时代：

通用计算就是让GPU帮CPU处理数据

　　随着G80的发布，NVIDIA借机提出了经过多年筹划的CUDA通用计算架构。CUDA架构是第一个面向GPU的软硬件结合通用处理解决方案，它的指令集架构能够让开发人员绕开传统的图形API而直接访问GPU硬件，还包含了一个全新的C语言编译器，开发人员可以用常见的C语言来为GPU编写程序，编程效率成倍提高。有了CUDA，我们就能轻松享受到GPU通用计算带来的各种硬件加速功能，在某些计算密集型领域，GPU通用计算能带来数十甚至上百倍的运算性能提升。

CUDA
CUDA横空出世

　　反观AMD-ATI（那时候ATI还未完全并入AMD,ATI品牌依然存在），只是在旧有架构上进行升级，称之为“超标量体系”，通用计算并未引起AMD-ATI足够重视。在DX10的第一个回合较量里，对比AMD-ATI当时的HD2000系列，NVIDIA取得了全面胜利。

　　后来AMD改进版的HD3000也无力回天，应对NVIDIA经典的G92系列，8800GT、9800GT等仍处于下风，AMD-ATI显得相当被动。

通用计算性能大幅强化，第二代TESLA架构

　　2008年，NVIDIA将Tesla架构升级到GT200核心，即第二代Tesla架构，和上代的G80/G92相比，几乎所有的微架构都作了调整，并大幅扩充规模，NVIDIA的目标很明确——进军高性能计算领域，走通用计算的道路。桌面平台的代表产品是NVIDIA GTX 280。

GT200时期的代表作——NVIDIA GTX 280

我国自行研制的超级计算机“天河一号”采用了TESLA核心

　　在硬件规格上GTX280几乎上上一代旗舰GeForce 8800 Ultra的两倍，在大幅度强化通用计算能力的同时，游戏性能的提升也是显而易见的，有数据显示，GTX280的游戏性能比8800Ultra高出50%

　　另一方面，由于理念不同，AMD并没有把注意力放在通用计算上，走的道路和DX9时代相似——主打“游戏显卡”概念，RV770-RV870都是通过扩充流处理器来提高运算能力，此时AMD也意识到通用计算的重要性，推广自家的Stream通用计算技术。

HD4870
AMD的HD4800系列曾经辉煌过

　　这一举措让AMD的HD4800大获成功！同时NVIDIA的GTX200系列显卡高功耗的弊端开始显露，性价比完全被HD4800压制。幸好后来有55nm技术补救，让NVIDIA在2009年上半年挽回劣势。但是NVIDIA没有吸取教训，下面的“费米”功耗问题到达了顶峰。>>