平静背后的波澜 2007年度显卡回顾
平静背后的波澜 显卡走过2007
2007年，看似显卡界最为平静的一年！2007年不是一个性能年，NVIDIA没有发布真正意思上革命性的产品，AMD也放弃了性能制高点的争夺，这个被视为超越“摩尔定律”的行业在这一年中没有给我们带来太多的惊喜。然而在这个看似平静的湖面背后，又包含了多少惊心动魄的故事……
●看似平静的背后
一 功耗之争
更高的性能总是伴随着更高的产品功耗，这在电脑界始终是一对不可调和的矛盾。当人们发现原来Intel酷睿2处理器提出的“每瓦特性能”并不是一句空话的时候，之后的ATX12V 2.2规范则正式让我们意识到显卡已经成为了电脑中最为耗电的部件。2007年也就自然的成为了NVIDIA与AMD功耗之战最为激烈的一年：从NVIDIA的GeForece 8800GTX到GeForece 8800Ultra，从AMD的Radeon HD2900XT到Radeon HD3870，无不印证了这一点。因为NVIDIA和AMD已经意识到显卡的功耗问题，已经到了与CPU一样被玩家所关注的地步。
二 高清革命
2007年是一个高清年，NVIDIA与AMD在这个第二战场上厮杀惨烈，双方的中低端产品无一例外的祭出了这一卖点，唇枪舌战也从来没有停止过。其实，这是场概念的炒作也好，是NVIDIA及AMD为自己的产品3D性能没有达到玩家预期而赠送的附加值也好，总之这种通过牺牲部分晶体管而换来的高清性能得到了大部分人的认可。
三 DirectX 10的崛起
究竟谁才是首款DirectX 10游戏？我们到现在也没有完全达成共识，因为每个人心中的DirectX 10标准不一样。这个被太多人所期待的次世代特效究竟是惊喜还是失望，每个人的看法都不一样——我们接触到的第一款DirectX 10游戏是AMD R600测试指南中所附带的《狂野西部》，而外界第一个正是提供DEMO下载确是《失落的星球》，第一款让玩家感觉到视觉震撼的是《生化骑兵》，而将DirectX 10特效发挥的淋漓尽致的则是《孤岛危机》！
crysis
●2007，我们从哪里讲起……
2007年，我们将要从哪里讲起，这是一个很难选择的开始。很多人认为市场是检验一款产品成功与否的唯一标准，但是技术上的成功与否也是评价产品不可或缺的标准，虽然这两者往往是和谐一致的，但是仍不能排除一些特殊的例子，因此，我们的故事就这样开始了！
被神话的3:1架构 硬件背离软件
●一年前的伏笔
2005年10月5日，AMD发布了首款支持DirectX 9.0C的产品——R520，不过我们更多关注的则是同期发布的中端产品RV530。因为RV530提出了像素着色单元与纹理处理单元之比为3：1的概念，但是由于当时的游戏并未针对3：1架构进行优化，因此3：1架构产品在当时的优势无法完全发挥。
Radeon X1600XT
3：1的依据是在进入DirectX 9时代之后，像素着色单元的使用率明显高于纹理单元，也就是说在实际游戏中像素像素着色单元数量越多游戏运行就会越流畅。其实两家的分歧从NV30与R300时期就已经开始显露，NV30的像素：纹理为1：2，而R300为1：1，另外RV530的“单通道纹理技术”（Fetch-4）比传统的纹理拾取技术可以提高4倍拾取速度，不过进行纹理过滤操作时仍然不敌NV7×系列。
进入2007年，虽然NVIDIA已经发布首款DirectX 10产品G80，不过当时并没有DirectX 10游戏面市，因此G80发布的意义在当时看来也只是一款最高性能的DirectX 9显卡。也正因为如此，NVIDIA与AMD的DirectX 9产品展开了轰轰烈烈的中低端市场争夺战。随着《极品飞车10》、《彩虹六号》、《细胞分裂4》的发布，ATI的3：1架构在蛰伏了一年之后力终于爆发，同档次产品的性能甚至超越NVIDIA性能达一倍以上，AMD铺天盖地的3：1架构宣传也使得其产品更加深入人心。
非公版Radeon X1950GT
例如在《极品飞车10》中，其像素处理与纹理处理之比已经达到了10：1，因此拥有36个像素着色单元Radeon X1950GT在游戏中远远超过了GeForce 7900GS，这段时间也是NVIDIA继NV30之后最难熬的日子。
●高端彻底陷落
当AMD在中低端踌躇满志之时，NVIDIA GeForce 8800GTS 320M的发布正式结束了AMD Radeon X1950XTX的高端形象，从此AMD也彻底放弃了旗舰产品的市场争夺。因此GeForce 8800GTS 320MB对于NVIDIA的市场意义要远远大于GeForce 8800GTX。
不像高端的高端 8800GTS 320MB
●GeForce 8800GTS 320MB发布
同样的6亿8千万晶体管，同样的完整支持DirectX 10特效，同样的96组超标量处理单元，同样的320Bit位宽，在性能几乎没有任何折扣的情况下，GeForce 8800GTS 320MB的价格却比640MB版本低1000元。GeForce 8800GTS 320MB的目标不是640MB的GeForce 8800GTS，而是AMD当时的旗舰AMD Radeon X1950XTX。
GeForce 8800GTS 320MB
在各大媒体的测试中，GeForce 8800GTS 320MB在80%的测试项目中均领先于Radeon X1950XTX，这个不像高端的产品第一次带来了平民级的顶级游戏享受，同时也验证了NVIDIA的Multi-Threading并发处理设计的成功，这也是后来R600虽然拥有320个流处理器单元但却无法完全支配永久的痛。
●显存容量再一次被重视
虽然GeForce 8800GTS 320MB的性能非常的出众，但是也面临着高分辨率下打开抗锯齿之后性能急剧下降的问题。因为在1920×1200分辨率下同时打开HDR与AA，只有320MB本地显存容量的GeForce 8800GTS无法完美的运行当时高端的DirectX 9游戏。因为当每个像素在抗锯齿采样之时，虽然画面只是渲染一次，但是像素内若干个采样点的深度值及色彩都会被保存，这就为本地显存的容量提出了考验，如果再加入HDR效果，320MB的容量已经无法再容纳纹理和其他数据，此时就需要调用外部的系统内存来储存数据。
然而PCI Express 1.0的带宽只有8GB/s，不及GeForce 8800GTS本地带宽的1/15，所以PCI Express 1.0的带宽也就成为了系统的瓶颈。可见要解决这一矛盾有两种做法，一种是提升本地显存容量，第二就是提升PCI Express的带宽，在当时没有PCI Express 2.0的情况下，显存容量自然也就引起了人们的重视，同时也为PCI Express 2.0的发布埋下了伏笔。
高清的春天史上首款硬解卡G84/86
●失望还是惊喜
4月17日，我们迎来了史上第一款100%硬件解码高清视频的显卡——G84/86，从此高清的春天也正式的到来了！
100%硬件解码H.264格式高清
G84/86系列拥有一个新的视频处理引擎——NEW VP（Video processor），NEW VP可以提供更加先进的加速功能改进整体回放质量。另外加入的bitstream处理器(BSP)允许G84/86完解H.264的bitstream操作。之前的G7×系列够完成除了Bitstream处理和InverseTransform之外的其它操作，包括对CPU要求较高的DeBlocking操作。但播放以H.264编码的高清影片时，即使CPU被PureVideo HD从DeBlocking解放出来，Bitstream处理仍对CPU是处理能力是个严重的考验。而Bitstream处理器(BSP)则完全接手这部分工作。不过遗憾的是对于VC-1格式的Bit流处理Bitstream处理器(BSP)则无能为力。
GeForce 8600GTS
世上没有绝对的完美，尽管G84/86的高清解码能力给我们带来了惊喜，不过其3D游戏性能却非常令人失望。因为在这之前，Radeon X1950GT已经压的GeForce 7900GS喘不过气来，人们对NVIDIA DirectX 10中端的游戏性能期望实在太大，然而这个G80阉割了1/4流处理器单元的产品规格上实在无法让我们感到满意，在当时DirectX 10游戏数量为零的时候，G84的游戏性能DirectX 9甚至不如GeForce 7900GS，而售价却居高不下。
尽管NVIDIA一再强调G84是用来接替GeForce 7600GT的产品，但是其售价却在GeForce 7900GS之上，这时我们也似乎隐约意识到了垄断的可怕性，没有AMD“督促”的NVIDIA产品定价似乎有点离谱。尽管后来大量的DirectX 10游戏的DirectX 9版本，G84都超越了GeForce 7900GS及Radeon X1950GT，不过在当时看来，G84确实不能算是一款深入民心的产品，G86也面临着同样的问题。
●NVIDIA的DirectX 10时代
一切真的太快，当我们还没有来得急与G7×说再见的时候，G7×系列仿佛一夜之间就从我们的实现中消失，随之而来的G84/86的全面铺货。新老产品的交接总是需要几个月的时间，但是NVIDIA这次似乎没有给G7×系列任何的清仓机会，这在显卡史上并不多见。其中的原因我们也不想过多去揣测，总之NVIDIA的DirectX 10时代到来了……
看似没有惊喜的旗舰 GF8800Ultra发布
在AMD新一代DirectX 10产品发布的前10天，NVIDIA发布了2007年的旗舰产品GeForce 8800Ultra。也许很多人会认为这只是NVIDIA狙击R600仓促发布的GeForce 8800GTX超频产品，然而人们却发现GeForce 8800Ultra的性能提升与频率提升不成比例，可见GeForce 8800Ultra在内部作出了一些改进。其实，在我看来GeForce 8800Ultra发布的意义远不止于此。
这是一张G84/86发布前NVIDIA公布GPU浮点运算性能图，我们可以看到G80的浮点能力为345GFlops，然而之前NVIDIA一直对外宣称G80拥有518GFlops的浮点运算能力（后NVIDIA指出G80在做通用计算时可以达到这个峰值），当时NVIDIA宣称G80每个Stream processors都能做mad+mul，所以FLOPS为3flops*128SP*1350MHz=518GFlops。不过通过各种测试表明，G80驱动数次更新后SP始终无法打开co-issue特性，mul的操作并不存在，浮点性能缩水了1/3 。而在G84/86中，NVIDIA已经解决了co-issue的问题，而576GFlops浮点运算能力说明了GeForce 8800Ultra已经打开了此功能，50%的浮点运算能力会有10%左右的游戏性能提升，这也就是了GeForce 8800Ultra性能提升与频率提升不成比例的原因。
●功耗降低
GeForce 8800Ultra功耗对比
正如本文开头所述，当GPU厂商意识到功耗问题严重性的时候，便纷纷开始行动了。GeForce 8800Ultra打破往常高端产品忽视功耗问题的传统，虽然最大功耗之比GeForce 8800GTX降低了2W，但是这种意识是非常只值得肯定的，因为相同核心提高频率之后功耗反而降低没有这样先例，可见NVIDIA在GeForce 8800Ultra功耗问题所作出的努力。这在近几年高端显卡功耗问题上有着里程碑式的的意义。
Ruby的迷人微笑 320个SPU怪兽R600
●迷人的微笑
新版Ruby的微笑更加迷人
“新版Ruby拥有200,000个多边形，128个动作牵引，而相对的老版Ruby则分别只有80,000个及4个，这和R600所拥有的可编程tessellator功能是分不开的！”AMD绘图产品事业部门资深总裁David Wang在R600媒体会时如是说。
可编程tessellator、第二代统一渲染架构、512Bit显存位宽、FP32格式HDR+AA、可编程CFAA、14层PCB设计、内建HD Audio音效芯片等等这些构成了AMD首款DirectX 10旗舰产品。R600创造了多个业内第一，然而这样一个优秀的核心最终却没有得到市场的认可，究其原因是因为它来的太晚了。
随之而来的是R600 320个Stream Processing Units与G80 128个Stream Processing之间不断的口水战，因为人们发现这个在SP单元规格上远超于G80的R600实际游戏表现却差强人意。其实现在总结起来也不外乎两点，其一就是R600的流处理器单元过多导致其线程支配器无法完全支配如此数量的SP单元，另外就是底层基于超大指令字（WLIW）设计的SPU过分依赖于驱动和软件，“The way its meant to be played”大军肯为R600做优化的游戏实在太少。功耗也是R600面临的一大难题，超过200W的功耗同样创造了业内之最，这也将是AMD下一代产品首先要解决的问题。
●值得肯定的产品
也许是之前人们对R600的期望过高，因此R600总是不会让所有人满意，不是R600性能不济，而是因为R600不够优秀。但是R600在技术上创新还是值得我们肯定的，诸如可编程tessellator的引入来实现无限量的三角形龟裂；由Shader单元来处理CFAA实在真正意义上的可编程抗锯齿等等，这都为实现更次世代的特效奠定了基础。如果AMD面对的不是一支“The way its meant to be played”大军，不是一个拥有出色兼容性测试、驱动研发团队的NVIDIA，R600会更好。Ruby笑的更迷人了，然而AMD呢……
高清卡概念形成 GeForce 8400GS
●只为高清
UVD、HDMI和HDCP这是我们在R600发布时得知的RV630/RV610显卡支持高清技术。NVIDIA G86/84系列虽然支持支持自己的高清解码技术PureVidoe HD，不过G84/86核心HDMI与HDCP并不是标配，NVIDIA为了在即将到来的与RV630/610之战中获得更多的筹码，于是发布这款完全以高清为卖点的G84-216核心产品——GeForce 8400GS。
HDCP Key Atmel AT88SC
据NVIDIA表示，支持HDMI的G86核心成本与没有HDMI的产品相差无几，所以8400GS将HDCP支持作为了GeForce 8400GS的标配，由于GeForce 8400GS仅支持64Bit位宽，GPU用于连接显存的针脚可以减少一半，因此NVIDIA采用了小型封装，刀版设计更有利于HTPC机箱。
●感谢NVIDIA
GeForce 8400GS除了担负着狙击同样拥有64Bit位宽的RV610之外，更是NVIDIA高清概念炒作的延续。因为在当时，整个世界在谈论不是显卡的游戏性能，而是支持何种标准的高清技术，只要与高清沾边的东西就会受到大家的关注，3D性能似乎已经不再重要。在2007年轰轰烈烈的高清革命中，是NVIDIA让我们知道了游戏不是显卡的全部，而GeForce 8400GS就是NVIDIA将高清概念深入人心最浓墨重彩的一笔。
最成功的中低端产品 RV630/610
●为市场而生
在AMD正式发布RV630/610系列的前一个星期，NVIDIA大幅度调整G84/86的售价，其中最高降幅达原价格的1/4。到底RV630/610什么特殊之处另NVIDIA如此严阵以待？
公版Radeon HD 2600XT
在见到公版Radeon HD 2600XT的时候，我想很多人都会感到失望，因为一向以完美而著称的公版卡似乎失去了往日的风采。AMD最初为Radeon HD 2600XT设计了两种供电方案，一种是造价昂贵的PWM数字供电，另一种就是传统的模拟供电，最终AMD选择了后者。这是因为RV630/610是为市场而生的产品，对于AMD来说，他不再是技术实力的展示，而是一款真正站在消费者角度而作出取舍的产品。
正因为如此，RV630/610的价格定位出乎我们的意料，Radeon HD 2600XT对阵GeForce 8600GT，Radeon HD 2600XT对阵GeForce 8500GT，Radeon HD 2400XT对战GeForce 8400GS，这是近几年图形界罕见的田忌赛马游戏。由于产品定位合理，加上启亨、同德等OEM大厂的支持，RV630/610系列在与G84/86的对抗中打了一个漂亮的翻身仗，即使上市时间落后竞争产品2个月，仍然占据了市场的半壁江山，在我看来RV630/610可以说是2007年最为成功的产品。
●最完美的高清显卡
其实第一个提出100%硬件解码高清的不是NVIDIA的G84/86系列，而是RV630/610，不过因为发布时间一拖再拖而使NVIDIA取得头香。但是即使是支持了HDMI、HDCP的G84系列，无法100%硬件解码VC-1格式仍是其硬伤，而RV630/610在高清方面几乎就是完美的。
关于RV630/610系列播放VC-1加载字幕时无法开启UVD的遗憾，近期也已经解决。
如果我们用R600的纹理比例来来衡量RV630系列的话，那么就可以说RV630的纹理单元被加强了，因为RV630拥有3/8的R600流处理器单元，但是却拥有600 1/2规格的纹理单元，在数量上与G84相同。不过RV630的后期输入模块只有一个，因此在打开抗锯齿时性能会下降的比较明显。
传说中的G92 本年度最大的谜团
当AMD也布置好自己的Direct X10产品线的时候，在新品的发布上就处于了一个平静期。在这段时间内，随着DirectX 10游戏的大量发布，NVIDIA与AMD开始了一场游戏战与市场价格战。由于面市的DirectX 10游戏多为“The way its meant to be played”产品，因此NVIDIA在测试中占有绝对的优势，不过AMD的高性价比策略使产品在市场上点名率并不输于NVIDIA。
10月底，传说中的G92终于和我们见面了！在G92真身曝光之前，谣传定位高端的有之，定位中端的有之；G92被命名为GeForce 8700GTS的有之，被命名为GeForce 9800GTX的有之；96SP单元的有之，64SP单元的亦有之。
充满太多猜测的G92是一款以高性价比姿态入市的产品，NVIDIA希望将其打造成第二个Ti 4200。对于G80 GeForce 8800GTS，NVIDIA采用了增加管线减少位宽的形式来规划G92，GeForce 8800GT拥有112个流处理单元，G92版GeForce 8800GT拥有128个流处理单元，两者位宽同为256Bit。反映到性能上两者分别超越了G80版的GeForce 8800GTS与GeForce 8800GTX，2007年的年末，旗舰产品依然风平浪静。
G92提出了新型的TRMS抗锯齿，其实就是TRMS的形式来TRSS画质，因为之前TRSS抗锯齿模式的性能开销过大，而新TRMS模式平均只比标准4xAA慢6%。另外在纹理方面G92也有所加强，GeForce 8800GT双线像素填充率达到了33.6 GigaTexel。G80核心每2组Shader阵列绑定8个纹理过滤单元（TF）和16个纹理寻址单元（TA），而G92则将纹理过滤单元（TF）的数量也提升到了16个。
●PCI Express 2.0与65nm工艺
PCI Express 带宽的优势在前文有过初步的解析，PCI Express 带宽的提升可以一定程度上解决本地显存不够的困境，然而即使是PCI Express 2.0的16GB/s传输速度相对于现在显卡内部早已过百GB的带宽来说还是微不足道；最新65nm工艺的采用同样为GPU功耗下降奠定了基础。
AMD的无冕之王 RV670 横空出世
●首款DirectX 10.1产品
如果不能研发出更强大的新品，那么修正老产品的不足也是一个不错的做法，其实AMD的RV670系列就是这么做的。55nm制造工艺解决了R600所带来的巨大功耗问题，I/O模块的优化解决了R600打开抗锯齿时性能下降明显的劣势；而旗舰级R600的320个SPU数量的保留，支持DirectX 10.1等新元素的加入造就了AMD新一代无冕之王，这就是RV670。
由于显存位宽只有256Bit，因此RV670的PCB层数采用与布线都比R600可以节省更多的成本，再加上55nm工艺的实现，使得RV670的定位又一次出乎我们的意料：Radeon HD3850定位在GeForce 8800GT与GeForce 8600GT之间，这是NVIDIA的真空地带；Radeon HD3870的价格定位也要低于GeForce 8800GT。
左：开启 右：关闭
DirectX 10.1是相对于DirectX 10的一次小幅度的更新，在功能和图形效果两方面有所改善，主要体现在Shader的可编程能力、抗锯齿操作、全局光影照明等。AMD在演示DOME中展示了全局光影照明细节，不过此技术能否应用到游戏当中仍旧是个未知数。
●CrossFireX
RV670作为AMD Spider平台的一部分，与RD790芯片组搭配所组成的CrossFireX 4卡系统结束了AMD一直追赶NVIDIA多卡互联技术的脚步，早于NVIDIA的3Way-SLI发布。有传言AMD下一代旗舰R680就是采用的CrossFireX技术将两颗RV670核心整合在一张PCB上以获得更好的性能，遗憾的是目前除了AMD官方公布的数据我们仍无法窥视CrossFireX的性能。
NV消灭高清遗憾 G98实现100%硬解VC1
从G84到G92，无法100%硬件解码VC-1格式的高清影片一直都是NVIDIA产品最大的痛楚，不过随着G98核心GeForce 8400GS的发布，2007年的年末NVIDIA终于解决了这一遗憾。
改进型BSP单元
改进型BSP单元全面接受原来由CPU负责的位流处理/熵解码，新建的VP3单元全面接受原来由VP2处理的后三步。NVIDIA终于在VC-1解码方面追赶上了AMD。NVIDIA 在G86核心的GeForce 8400GS时提出了准高清显卡的概念，而现在也同样由GeForce 8400GS彻底完善准高清显卡，只不过其核心换成了成本更为低廉的G98。
展望2008 两强争霸还是三国演义
如文章开篇所述，2007年显卡界的争斗总是隐藏在看似平静的水面下，没有令人兴奋旗舰发布，但却有中低端惨烈的厮杀；没有厂商们昔日的豪言壮语，但却有市场之上的兵不血刃。走过2007，不失望还是惊喜都已经是过往。寄希望于2008，但愿这2008年我们可以看到更令人感到兴奋的NVIDIA与AMD，还有即将加入独立显卡市场的Intel。
光线追踪效果
Larrabee
AMD将于明年推出R680与新一代旗舰R700，NVIDIA的D8E与G100也均在筹划之中，再加上Intel独立显卡“Larrabee”也将于明年年底面市，这些产品都是值得我们期待的。2008年也会有更多的新技术得到应用，比如光线追踪(Ray Tracing)、动态全局照明(Dynamic Global Illumination)、NVIDIA与AMD的混合SLI、AMD的NUMA等等……
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