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NVIDIA GeForce 800

NVIDIA GeForce 800系列，是英伟达研发的图形处理器产品系列，用于手提电脑平台。此代显示核心将采用新的Maxwell微架构（晶片代号将以‘GM’开头），以苏格兰理论物理学家詹姆士·克拉克·麦克斯韦的名字命名。2014年初悄然发表的行动型显示核心GeForce 820M，尽管列入GeForce 800系列，但仍采用GeForce 500系列‘Fermi’架构的GF117显示核心，因此仅仅是旧型号显示核心更名而已。[1][2]首款基于Maxwell微架构的显示核心实际为GeForce 700系列上的GeForce GTX 750以及750 Ti。[3][4][5]后来，NVIDIA也陆续发布移动平台的GeForce 800M系列的其他型号，除GeForce 830M、840M、GTX 850M以及GTX 860M的部分批量以外，其余的均使用旧有显示核心。NVIDIA宣布新一代Maxwell核心的首发两款产品将被命名为NVIDIA GeForce 900系列，分别为GTX 970和GTX 980。[6][7]而预计GeForce 800系列将使用在OEM市场，就像之前的GeForce 100和GeForce 300系列。

NVIDIA GeForce 800系列
发布日期2014年
代号Fermi (28nm)
GF117
Kepler(28nm)
GK104
Maxwell (28nm/20nm)
GM107
GM108
显卡
入门GPU移动平台：820M、830M、840M
中端GPU移动平台：GTX 850M、GTX 860M
高端GPU移动平台：GTX 870M、GTX 880M
API支持
Direct3DDirect3D 12
Shader Model 5.0
OpenGLOpenGL 4.4
OpenCLOpenCL 1.2
历史
前代产品GeForce 700系列
后继产品GeForce 900系列

概观

用于GeForce 800系列上的‘Maxwell’显示核心架构，是用于GeForce 600以及700系列‘Kepler’显示核心架构的下一代，将首次在显示核心上内建ARM架构的CPU核心。[8][9]NVIDIA的CEO黄仁勋称，这样做使得GPU更加独立于主CPU[10]。NVIDIA称‘Maxwell’显示核心架构对比‘Kepler’架构，会有更高的图形处理性能、更简化的可编程性以及更好的能效比。[11]

2010年9月NVIDIA宣布下一代显示核心架构‘Maxwell’。[12]首款基于‘Maxwell’架构的消费级显示核心的产品将于2014年早期发卖。[13]稍后将有基于‘Maxwell’显示核心的NVIDIA Tesla运算卡以及NVIDIA Quadro专业图形卡。最后会有供手持式装置使用的基于该架构的NVIDIA Tegra系统单片机出现。[11]

架构特性

初期，Maxwell架构显示核心，仍采用台积电的28nm制程，核心规模也较为有限。首代Maxwell显示核心有GM107和GM108，均面向消费级市场，相比Kepler而言仅是多了一些Kepler架构所没有的附加功能特性，性能、功耗及能效比上与Kepler相去不远。这些新增的特性主要有：

  • NVENC性能的加强。NVENC是NVIDIA开发的视频解码器，在初代Maxwell显示核心上的性能为1.5倍到2倍于Kepler显示核心，在6到8倍的回放速率使仍能实时解码。[14]
  • PureVideo性能加强。NVIDIA提升了Maxwell的视频解码缓存和存储器存取效率，称在Pure Video E功能集视频解码时，比以往的有8到10倍性能提升。然而，H.265硬件解码的支持度仍然不完整，需要软件以及硬件共同执行。[14]
  • 新增一个电源模式‘GC5’。当显示核心进行视频解码作业时，会进入一个新的‘GC5’电源模式，只保留视频解码所需的电路单元的电力供应，节省电力。[14]

显示内存

GM107的L2缓存，由GK107的256KB，大幅增加到2MB，大大降低对显示内存的带宽需求。相应地，NVIDIA仅为GM107的使用128位的存储器控制器位宽，而GM107的性能与kepler的192位元存储器位宽的GK106不相上下，除此以外，减少了存储器位宽，还会节省电能。[14]

SMM

Kepler时代，CUDA核心/流处理器数组被NVIDIA称作SMX，而Maxwell的设计，则改称SMM。SMM数组中，各数组是分离独立的，因此数组中的4个调度引擎控制各自所属的FP32 CUDA核心、加载/存储单元以及特殊功能单元，不像Kepler那样一个调度引擎需要共享资源。不过，纹理单元以及FP64 CUDA核心则仍然是共享的。[14]SMM提供比SMX更细粒度的资源分配，当负载并非为共享资源优化时节省电力。NVIDIA称128个CUDA核心的SMM可以达到192个CUDA核心的SMX的90%的性能。[14]

通用运算

相比GK110/GK208支持CUDA 3.5，GM107可以支持CUDA 5.0通用运算库。在GK110/GK208上现身的动态并发以及HyperQ，基于Maxwell架构的显示核心会全面支持。Maxwell架构为32位整数的原子操作提供原生共享存储器，支持32位和64位的数据比较和交换（compare-and-swap，CAS），可实现其它形式的原子操作功能。

API

Maxwell架构全面支持DirectX 12。[15]

继任架构

接替‘Maxwell’显示核心架构的，是NVIDIA于2013年3月宣布的代号‘Volta’的显示核心架构。[16]2014年，这个构想的架构被定名为‘Pascal’[17][18] ‘Pascal’将实现片上堆栈式动态随机存储器（DRAM），或称‘片上显示内存’，统一存储器架构以及NVLink。[19][17]

产品介绍

桌面型平台

首款基于Maxwell架构的显示核心是GM107，但它却被划入GeForce 700系列，是为GeForce GTX 750和GTX 750 Ti，均使用28纳米制程，[14]它们均于2014年2月18日发布。GeForce GTX 750和GTX 750 Ti的TDP分别仅为55瓦和60瓦，这样使得它们都能直接从PCIe插槽中获取足够的电能而无需辅助供电连接端口。[14]第二款基于Maxwell架构的显示核心GM204被划入GeForce 900系列，是为GeForce GTX 970和GTX 980，它们均于2014年9月19日发布。

移动平台

GeForce 800M的首发产品是GeForce 820M[20] - 使用‘Fermi’显示核心架构的GF117显示核心，仅支持PCI-E 2.0，但支持DirectX 11.2、OpenGL 4.4、OpenCL 1.1、FXAA以及Optimus双显示核心切换，搭载DDR3显示内存。其后发布的GeForce 830M、840M使用规格较低，但基于Maxwell架构的GM108显示核心。GeForce GTX 850M以及GTX 860M后来推出的批量，采用GM107显示核心。GeForce GTX 860M早期版本、870M以及880M均使用GK104核心，但各型号的核心配置不一。

晶片规格

主条目：NVIDIA显示核心列表

GeForce 800系列本代仅供手提电脑使用，而同架构的台式电脑用图形处理器产品，则为GeForce 900系列以及GeForce GTX 750/750Ti。

  • 1 统一渲染器/流处理器数量 : 纹理映射单元数量 : 渲染输出单元数量
  • 2 像素填充率的估算：ROP的数量乘以基准核心时钟频率（时脉单位Hz），单位像素数每秒（P/s）
  • 3 纹理填充率的估算：TMU的数量乘以基准核心时钟频率（时脉单位Hz），单位纹理数每秒（T/s）
  • 4 全系列可支持Direct3D 12，但功能层级会是更低的Feture Level 11_0
  • 5 单精度浮点数处理性能的估算，由着色器时脉乘以CUDA核心/流处理器数量和每时钟周期CUDA核心/流处理器指令数；双精度浮点数处理性能的估算：核心代号“GMxxx”的为单精度浮点数的1/32，核心代号“GKxxx”的为单精度浮点数的1/24
  • 6 时脉资料与实际使用的可能有差别，核心代号“GFxxx”的核心时脉分为两部分：CUDA核心时脉/着色器时脉
型号 推出年分 晶片代号 制程
(纳米) 		晶体管数
(百万个) 		晶粒面积
(平方毫米) 		总线接口 核心配置
SPs:TMUs:ROPs1 		时脉配置 填充率 显示内存配置 API支持（版本）4 运算性能
（GFLOPS） 		热设计功耗
(W)
默认
(MHz)6 		加速
(MHz) 		存储器
(MT/s) 		像素
(GP/s)2 		材质
(GT/s)3 		容量
(MiB) 		总线类型 总线宽度
(位元) 		带宽
(GB/s) 		DirectX OpenGL OpenCL Vulkan 单精度浮点数5 双精度浮点数5
GeForce 800M[21][22] 2014年3月17日 GF117 28 585 116 PCIe 2.0 x8 48:8:8
（1 SM） 		738/1476 N/A 1800 1.476 5.9 2048 DDR3 64 14.4 11.0 4.5 1.1 未知 141.7 未知 15
GeForce 810M (GF117)[23] 2014年3月24日 GF117 28 585 116 PCIe 2.0 x16 48:8:8
(1 SM) 		738/1476 N/A 1800 1.576 5.9 1024
2048 		DDR3 64 16 11.0 4.4 1.1 未知 141.7 未知 15
GeForce 810M (GK107)[24] 2015年3月21日 GK107 28 1270 118 PCIe 3.0 x16 384:32:16
(2 SMX) 		810 未知 1800 6.48 25.92 1024
2048 		DDR3 128 28 11.2 4.5 1.2 未知 622.1 未知 45
GeForce 820M (GF117)[20][25] 2013年11月27日 GF117 28 585 116 PCIe 2.0 x16 96:16:4
(2 SM) 		625/1250～775/1550 N/A 1800 2.5～3.1 10～12.4 1024
2048 		DDR3 64 14.4 11.0 4.4 1.1 未知 240～297.6 未知 15
GeForce 820M (GK107)[26] 2015年3月21日 GK107 28 1270 118 PCIe 3.0 x16 384:32:16
(2 SMX) 		810 未知 1800 6.48 25.92 1024
2048 		DDR3 128 28 11.2 4.5 1.2 未知 622.1 未知 45
GeForce 825M[27] 2014年3月12日 GK208 28 未知 87 PCIe 3.0 x16 384:32:16
(2 SMX) 		850 未知 1800 6.8 27.20 1024
2048 		DDR3 64 14.4 12.0 4.5 1.2 1.0 652.8 未知 33
GeForce 830M[28] 2014年3月12日 GM108 28 未知 未知 PCIe 3.0/2.0 x16 256:16:8
(2 SMM) 		1082 1150 1800 8.66 17.31 2048 DDR3 64 14.4 12.0 4.5 1.2 1.0 554 未知 33
GeForce 840M [29] 2014年3月12日 GM108 28 未知 未知 PCIe 3.0/2.0 x16 384:24:8
(3 SMM) 		1029 1124 2000 8.2 24.7 1024
2048 		DDR3 64 16.02 12.0 4.5 1.2 1.0 790.3 未知 33
GeForce 845M (GM107)[30] 2015年2月7日 GM107 28 1870 148 PCIe 3.0 x16 512:32:16
(4 SMM) 		863 未知 2000 13.81 27.62 1024
2048 		DDR3 64 16 12.0 4.5 1.2 1.0 883.7 未知 45
GeForce 845M (GM108)[31] 2015年8月26日 GM108 28 未知 未知 PCIe 3.0 x16 384:24:8
(3 SMM) 		1071 1176 5000 17.14 34.3 1024
2048 		GDDR5 64 40 12.0 4.5 1.2 1.0 822.5 未知 33
GeForce GTX 850M[32] 2014年3月14日 GM107 28 1870 148 PCIe 3.0 x16 640:40:16
(5 SMM) 		936 未知 5000 14.4 36.1 2048 GDDR5
DDR3 		128 80
32 		12.0 4.5 1.2 1.0 1198.1 未知 45
GeForce GTX 860M (GK104)[33][34] 2014年3月10日 GK104 28 3540 294 PCIe 3.0 x16 1152:96:16
(6 SMX) 		797 915 5000 19.13 76.5 2048 GDDR5 128 80 12.0 4.5 1.2 1.0 1836.3 未知 75
GeForce GTX 860M (GM107)[33][35] 2015年2月5日 GM107 28 1870 148 PCIe 3.0 x16 640:40:16
(5 SMM) 		1020 1085 5000 16.32 41.2 2048 GDDR5 128 80 12.0 4.5 1.2 1.0 1317.1 未知 75
GeForce GTX 870M[36] 2014年3月12日 GK104 28 3540 294 PCIe 3.0 x16 1344:112:32
(7 SMX) 		941 967 5000 30.1 105.4 3072 GDDR5 192 120 12.0 4.5 1.2 1.0 2529.4 未知 100
GeForce GTX 880M[37] 2014年3月12日 GK104 28 3540 294 PCIe 3.0 x16 1536:128:32
(8 SMX) 		954 993 5000 30.53 122.1 4096
8192 		GDDR5 256 160 12.0 4.5 1.2 1.0 2930.7 未知 122

参见

参考资料

  1. ^ 马甲新境界：GeForce 800M震撼登场. mydrivers.com. [2014-02-10]. （原始内容存档于2014-02-20）. 
  2. ^ G92蝉联四代马甲：GeForce 800M显卡登场. pconline.com.cn. [2014-02-10]. （原始内容存档于2014-02-21）. 
  3. ^ Details on Nvidia's GeForce GTX 750 Ti, GTX 750 cards leak （页面存档备份，存于互联网档案馆） - techspot.com
  4. ^ GTX750Ti、GTX750长这样：规格也定了 （页面存档备份，存于互联网档案馆） - mydrivers.com
  5. ^ 新Maxwell显卡GTX750 Ti居然开放预定 （页面存档备份，存于互联网档案馆） - inpai.com
  6. ^ 抛弃GTX 800系列的命名方式 NVIDIA下月直接发布GTX 980/970. gamersky.com. [2014-09-06]. （原始内容存档于2014-09-06）. 
  7. ^ NVIDIA本月18日发GTX 980/970显卡. 网易. [2014-09-06]. （原始内容存档于2014-09-06）. 
  8. ^ Nvidia Maxwell to be first GPU with ARM CPU in 2013 （页面存档备份，存于互联网档案馆）, Guru3d.com
  9. ^ 存档副本. [2015-06-20]. （原始内容存档于2013-10-20）. 
  10. ^ Nvidia Maxwell Graphics Processors to Have Integrated ARM General-Purpose Cores. （页面存档备份，存于互联网档案馆）, xbitlabs.com （页面存档备份，存于互联网档案馆）
  11. ^ 11.0 11.1 Nvidia: Next-Generation Maxwell Architecture Will Break New Grounds.. （页面存档备份，存于互联网档案馆）, xbitlabs.com （页面存档备份，存于互联网档案馆）
  12. ^ NVIDIA reveals upcoming GPU architectures. （页面存档备份，存于互联网档案馆）, hexus.net （页面存档备份，存于互联网档案馆）
  13. ^ 存档副本. [2014-02-10]. （原始内容存档于2014-01-16）. 
  14. ^ 14.0 14.1 14.2 14.3 14.4 14.5 14.6 14.7 Smith, Ryan; T S, Ganesh. The NVIDIA GeForce GTX 750 Ti and GTX 750 Review: Maxwell Makes Its Move. AnandTech. 18 February 2014 [18 February 2014]. （原始内容存档于2014年2月18日）. 
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  21. ^ GeForce 800M | Specifications | GeForce. [2016-05-30]. （原始内容存档于2016-06-10）. 
  22. ^ GeForce 800M | Specifications | techpowerup.com. [2015-02-28]. （原始内容存档于2016-06-24）. 
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外部链接

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