GeForce 600系列是NVIDIA的第十四代GeForce显示芯片。GeForce 600首次发布于2011年12月6日,型号是GeForce 610M、GeForce GT 630M、GeForce GT 635M,均为上一代Fermi架构的移动版GPU。真正全新一代Kepler架构的产品于2012年3月22日正式发表,命名为GeForce GTX 680,竞争对手为AMD Radeon HD 7970。在发表的同时NVIDIA宣布更换沿用6年之久的GeForce Logo,着力于打造全新的GeForce品牌形象。
开普勒架构以约翰内斯·开普勒命名,本身实际基于Fermi设计,核心由费米的流处理器群改为SMX,其中同样以CUDA核心、升级后的PolyMorph 2.0和Texture Units等组成,而每组CUDA核心的数量大幅增加,如GK104的CUDA核心数量为每组192,上代GF110为每组32个,数量是其6倍。GK104核心以两组SMX构成一个GPC单元,核心共有四组GPC单元和四组Raster引擎,之间共享有768KB L2缓存,GK104核心内含四组64bit存储器控制器,共支持256bit存储器,比上代GF110的384bit低。但GDDR5显示存储器的频率提升,可以弥补有关减少。同时开普勒架构核心支持GPU Boost动态超频技术,通过PCB内置的芯片与BIOS控制,会根据GPU的TDP与实际运作功耗之间的差异来进行动态超频。其他的特性还包括采用台积电28nm制程工艺,支持PCI-E 3.0,支持全新的反锯齿技术TXAA及垂直同步技术Adaptive VSync。开普勒架构实现了单卡三屏输出(上一代产品只能以SLI方式进行),通过一个HDMI与两个DVI进行输出,同时还可以通过DisplayPort输出,组成3+1显示器模式。
相对于以往的Streaming Mulit-processor,新的SMX中CUDA处理器的数量由32个大幅提升为192个。最终结果就是采用较少的控制单元,去控制更多的CUDA核心。事实上,新架构为了提升CUDA处理器的数量而作出的改良,是会降低整个架构的效率。但是,新的驱动程序已开始支持软件预解码,取代过往的硬件条件检查,晶体管的数量可以减少,但效率依然有所提升。
对手AMD Radeon HD 7000显示核心,硬性规定16个流处理器为一组,而使一个GCN数组支持4个线程。而NVIDIA的SIMT方面,线程可以自由分配。即是控制组件会根据负载,而决定一个线程由多少个CUDA核心负责。整个过程是动态的,但也考验了驱动程序和不同应用对之的优化程度。除了被称为CUDA核心的流处理器数目有所上升之外,每个SMX中有32个特殊功能单元,用作正弦、余弦等计算。每个SMX中,并行线程调度器亦提升至4个,用作调度CUDA核心。指令分派单元则双倍提升至8个,用作根据并行线程调度器,将数据分配给不同CUDA核心。加载/存储单元有32个,用作提取缓冲存储器或显示存储器中的数据。纹理单元有32个,用作处理纹理和阴影。
CUDA核心的频率再不是核心频率的双倍,而是相同。NVIDIA声称是因应功率而作出改变。但也有意见是因为组件跟不上更高的频率。
可以突破DirectX 11的限制,每个shader可以读获取纹理数量,由最多128个提升至可以超过一百万个。现时只支持OpenGL,将来可以透过NVAPI支持DirectX。
每个SMX中的Polymorph Engine只有8个,比GTX580时的16个少。但曲面细分单元的运作频率和效率都有所提升,所以GTX680对曲面细分性能比GTX580的高。
显示核心可以动态超频,提升性能。硬件电路系统会作出监控,确保功率不会超过额定值。
垂直同步更新原意是FPS跟显示器更新率同步,减少画面撕裂效果。不过当FPS比较低的时候,开启垂直同步更新会造成更新率瞬间降低。为了解决问题,NVIDIA引入了自适应垂直同步更新。当游戏应用低过某个FPS的时候,垂直同步更新将会被关闭。
FXAA用意不是解决锯齿问题,但可以提升图像质量,效率比传统的MSAA提升60%。而TXAA是一种全新的,基于硬件的抗锯齿技术。透过GTX680中的HDR处理单元,矫正颜色。
为了追赶对手AMD的Eyefinity技术,GTX680支持四屏显示技术,也可配合自家的3D Vision Surround技术。相比对手,NVIDIA的多屏显示技术不需要使用DisplayPort接口。
新增专门H.264硬件转码单元。在处理H.264数据时,不用再依靠CUDA核心。
首次支持Direct3D 11.1,相较于前代GeForce400/500支持的Direct3D 11,Direct 3D11.1是增量升级。然而实际上GeForce 600对Direct 3D11.1的支持并不完全,有4个Direct3D11.1的硬件特性并没有予以支持。NVIDIA认为,这些新增的特性完全可透过驱动程序来支持,无需在硬件电路上大做文章。
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GeForce 600M系列,是面向笔记本电脑平台的显示核心。