برای اولین بار:نوستالژی مرور کارت گرافیک های انویدیا از ابتدا تا کنون

شرکت “انویدیا” بزرگترین تولید کننده طراح و عرضه کننده پردازنده های گرافیکی (GPU) در جهان است. این شرکت، در سال 1993 میلادی، به وسیله ” Jen-Hsun Huang ” تاسیس شد.وی همچنین مدیر عامل فعلی انویدیا است.سبد محصولات انویدیا شامل پردازنده‌های گرافیکی، پردازنده‌های ارتباطات بی سیم، تراشه‌های کامپیوتر شخصی (هسته مادربورد – منطقی)،شتاب دهنده های گرافیکی،سامانه های هوش مصنوعی و یادگیری و نرم‌افزارهای پخش رسانه‌های دیجیتالی است.

در سال 1993 و پس از پایه گذاری این شرکت،انویدیا به سرعت کار بر روی اولین محصول خود را آغاز کرده و در نهایت در سال 1995 سخت افزاری با نام NV1 را معرفی کرد.NV1 یک پردازنده ویدوئی بود که قادر به پردازش صدا نیز بود.در پی تصمیم “سگا” به افزودن این محصول به کنسول های خود،انویدیا با خبر خوش عرضه اولین شتاب دهنده گرافیکی خود مواجه شد.NV1 دارای مشکلات بسیاری بود.به عنوان مثال این محصول از ابتدایی ترین اصول هندسی استفاده کرده و رابط های نرم افزاری آن کار را برای توسعه دهندگان مشکل می کرد.1600×1200 پیکسل دقت قابل ارائه این محصول بود.نسخه دسکتاپ و اینترفیس PCI از NV1 دارای پهنای باند 133 مگابایت بود و حداکثر از عمق رنگ 16 بیت و آن هم در شرایط خاص بهره می برد.جالب است بدانید که NV1 به هیچ وجه یک محصول موفق نبود و عملکرد آن رضایت بخش نبود.اما به لطف سگا موفق به ماندن در بازار شد.کمی بعد انویدیا به سرعت کار بر روی شتاب دهنده NV2 را آغاز کرد.قرار بر این بود که کنسول های جدید سگا به NV2 مجهز شوند.اما بنا به اختلافات پیش آمده مابین آنها،تصمیم سگا مبنی از استفاده از NV2 عوض شد.

سخت افزار بعدی انویدیا،Riva 128 بود که با نام NV3 نیز شناخته می شود.این محصول در سال 1997 تولید و روانه بازار شد.این محصول به طور قابل توجهی موفق تر از دو شتاب دهنده پیشین بود.نقشه برداری از بافت های چند ضلعی و به طور کلی خلق تصاویر از طریق سامانه های چند ضلعی،بسیاری از محدودیت های پیشین را از میان برداشت.انویدیا از نوعی تکنیک جالب توجه در این محصول استفاده کرده بود که سرعت رندر بافت ها را بسیار بالا می برد با این حال کیفیت تصاویر در اولیت دوم بوده و گاها از کیفیت مناسبی برخوردار نبودند.نسخه دوم این تراشه با نام Riva 128ZX نیز به خط تولید راه یافت.نسخه ZX محصولی با توان بیشتر بود و هر دو محصول از حافظه های SDRAM در فرکانس 100 مگاهرتز برخوردار بودند.حداکثر پهنای باند در این محصولات به 1.6 گیگابایت در ثانیه می رسید و هر دو قادر به رندر 3D و 2D بودند.شاید جالب باشد اگر بدانید که این دو کارت گرافیک اولین محصولاتی بودند که با کتابخانه DirectX هماهنگ بودند. Riva 128ZX با سرعت 250 مگاهرتز به نسبت Riva 128 با کلاک 206 مگاهرتز سریعتر بود.این نسل از کارت گرافیک های انویدیا بسیار حائز اهمیت هستند چرا که به آرامی کاربران را به سوی کامپیوترها کشانده و کنسول های اولیه دیگر یکه تاز نبودند.

در سالهای 1997 تا 1999 انویدیا در دو جاده متفاوت اما موازی حرکت می کرد.این کمپانی به خوبی آگاه بود که تولید کارت گرافیک و شتاب دهنده ها،بدون توجه به رابط ها نرم افزاری،توسعه دهنده و استاندارد های جامع بی نتیجه است.در سال 1998 انویدیا RIVA TNT را با کد رمز NV4 معرفی کرد. Voodoo2 3dfx تنها رقیب آنها در بازار بود اما بنا به دلایل بسیاری بازی را به انویدیا واگذار کرد. Voodoo2 3dfx نسبتا گران بود و تنها قادر به رندر 2D بود.این در حالی بود که حداکثر عمق رنگ در آن به 16 بیت می رسید اما TNT های جدید دارای عمق رنگ 32 بیتی بوده و حافظه اختصاصی آنها به 16 مگابایت رسیده بود.انویدیا از تراشه های حافظه SDR SDRAM استفاده کرده و عملکرد آنها به طور چشمگیری افزایش یافت.زمزمه های اسلات AGP از آن سالها آغاز شد و انویدیا به طور مرتب در حال بروزرسانی درایوهای خود بود.با عرضه TNT انویدیا متوجه مشکل حرارتی این تراشه ها در فرکانس های بالا و عدم پایداری،انویدیا را مجبور به پایین نگاه داشتن فرکانس کرد.با این حال مهندسان انویدیا تسلیم نشده و این کاهش پرفورمنس را از طریق درایور جبران کردند. به طور کلی Riva TNT با توجه به عملکرد و ویژگی های آن بسیار موفق بود.بسیاری از متخصصان معتقدند که TNT ها و کد NV4 موفق ترین محصولات دهه 90 میلادی هستند.تولید عمق رنگ 32 بیتی موجب افزایش چشمگیر کیفیت بصری در رندرها شد.این دو محصول از DirectX 6 پشتیبانی می کردند.

در سال 1999 انویدیا موفق به عرضه Riva TNT 2 شد.این محصول که با کد NV5 تولید شد،از همان معماری TNT بهره می برد اما یک موتور رندر جدید در آن پیاده سازی شده بود.این موتور پردازش ها را بین 10 الی 17 درصد بهبود بخشیده بود. رقیب اصلی Riva TNT2 تنها 3dfx Vodoo3 بود.این محصول از اسلات AGP 4X پشتیبانی می کرد.همه چیز دست به دست هم داده بود تا یک اسلات توسعه نوین برای نصب کارت گرافیک ها در نظر گرفته شود.تلاش های انویدیا در این زمینه نیز ستودنی است.TNT2 با تلاش های انویدیا در زمینه افزایش پهنای باند همراه بود.فرکانس TNT2 به 175 مگاهرتز می رسید.این کارت گرافیک دارای 32 مگابایت حافظه اختصاصی بود که دو برابر نسخه اولیه (TNT) شده بود.افزایش عملکرد TNT 2 دلایلی روشن داشت؛افزایش فرکانس هسته با کنترل دما،استفاده از موتور رندر جدید و بهینه شده،بروزرسانی درایور و دو برابر کردن حافظه اختصاصی ویدئویی که به اختصار (VRAM) نیز نامیده می شود.این کارت گرافیک نیز از DirectX 6 پشتیبانی می کرد.

در اواخر سال 1999 انویدیا به طور رسمی کارت گرافیک GeForce 256 را با کد NV10 معرفی کرد و این سرآغازی بر نام گذاری GeForce بود که تا کنون نیز ادامه دارد.تا این زمان بسیاری از دستورات پردازشی همچنان به CPU سپرده می شد اما انویدیا GeForce 256 از نام شتاب دهنده گرافیکی فاصله گرفت و نام کارت گرافیک را به طور کامل در رابطه با آن به کار برد.ویژگی های جدید این سخت افزار شامل T&L یا (Transform and Lighting) بود که به GPU اجازه می داد با افزایش توانایی های پردازشی خود این محاسبات از CPU گرفته و خود انجام دهد.توان پردازش گرافیکی GeForce 256 از پردازنده های پنتیوم زمان خود با سنجش کلاک 550 مگاهرتز،نزدیک به 5 برابر بیشتر بود.کاهش لیتوگرافی انویدیا از معماری 250 نانومتری به 220 نانومتر،تاثیر بسزایی در افزایش توانایی های این محصول داشت.هسته در فرکانس 120 مگاهرتز فعالیت کرده و پشتیبانی از DirectX 7 نیز به آن اضافه شد.انویدیا برای اولین بار از تراشه های حافظه DDR SDRAM در GeForce 256 استفاده کرده و تراشه های قدیمی به تاریخ پیوستند.این کارت گرافیک دارای 64 مگابایت حافظه اختصاصی بود. GeForce 256 نیز سود بسیار زیادی را عاید انودیا کرد.

پس از عرضه کارت گرافیک GeForce 256،در سالهای بعد انویدیا موفق به عرضه خانواده GeForce 2 با پشتیبانی از DirectX 7 و اپن‌جی‌ال ۱ شد.در کارت گرافیک های GeForce 2 شاهد استفاده از لیتوگرافی 180 نانومتری بودیم.انویدیا 3 تراشه مختلف با نام های NV11،NV15 و NV16 را در این دسته معرفی کرد.انویدیا موفق به دوبرابر کردن واحدهای پردازش بافت-متصل شد.هر 3 پردازنده گرافیکی از یک معماری بهره می بردند اما NV11 دارای دو خط پیکسلی بود و NV16 و NV15 نیز دارای 4 خط لوله پیکسلی بودند.NV16 دارای بیشترین فرکانس در بین آنها بود.تمامی کارت گرافیک های این خانواده از DDR و SDR پشتیبانی می کردند.

در سال 2001 کمپانی انویدیا خانواده GeForce3 را معرفی کرد.این کارت گرافیک ها با کد NV20 روانه بازار شدند. پشتیبانی ازDirectX 8.0 shaders و OpenGL 1.2 جزو مهمترین ویژگی های این محصولات بودند.هسته اصلی دارای 60 میلیون ترانزیستور بود و فرآیند تولید آن بر اساس لیتوگرافی 150 نانومتری بود.کلاک هسته در این محصول به 250 مگاهرتز می رسید و انویدیا برای اولین از یک زیرساخت جدید در این محصولات بهره برد که به لطف آن پهنای باند حافظه به طور چشمگیری افزایش یافت.انویدیا به معرفی فناوری Lightspeed Memory Architecture به اختصار LMA پرداخت.مهندسان این کمپانی که از زمان معرفی GeForce 2 در فکر ارتقاء یک تکنیک فشرده سازی با نام Z-buffer بودند،موفق به پیاده سازی آن گشتند.این طراحی باهدف سرعت بخشیدن به FSSA و با استفاده از یک الگوریتم خاص به نام Quincunx تکمیل می شد.

انویدیا یکبار دیگر و در سال 2001 شانس خود در زمینه “کنسول” های بازی را محک زده و با Xbox وارد همکاری شد.این کنسول از کارت گرافیک GeForce3 با کد NV2A بهره می برد.اما انویدیا دست به تغییراتی در این تراشه زده و آن را برای این هدف به خوبی آماده کرد.همچنین انویدیا عهده دار فناوری های SoundStorm و MCPX در این کنسول بود.

در سال 2002 انویدیا شروع به ایجاد یک تغییر شگرف کرد.اولین سری محصولات آن پس از این تغییر شامل خانواده GeForce4 بود که از چند معماری مختلف تشکیل می شد.این خانواده از DirectX 8.1 پشتیبانی می کرد. GeForce4 NV17 از جمله مهمترین این محصولات بود که بین 250 الی 300 مگاهرتز فعالیت می کرد.150 میلیون ترانزیستور در آن به کار رفت و انویدیا در تلاش برای تولید یک کارت گرافیک ارزان قیمت بود تا بدین وسیله در بازار نوت بوک نیز نقشی بر عهده داشته باشد.علاوه بر NV17 خوش قیمت،تراشه های NV18 و NV19 نیز به بازار عرضه شدند.سیلیکون و به عبارت بهتر کارت گرافیک تولید شده بر اساس NV19 و NV18 از اسلات AGP 8X پشتیبانی می کردند و حافظه های DDR در آنها از فرکانس 166 الی 667 مگاهرتز پشتیبانی می کردند.

کمی بعد انویدیا پارت دوم از کارت گرافیک های GeForce4 را با تراشه NV25 آغاز کرد. NV25 به عنوان یک بهبود بر معماری GeForce3 توسعه داده شد،و اساسا همان منابع با چهار خط لوله پیکسلی،هشت واحد پردازش بافت، و چهار واحد ROP بود.NV25 مجبور به افزایش واحد های “سایه زن” شد و نسخه به روز شده سیستم LMA-II نیز در آن اعمال گشت.این تراشه تنها 25 میلیون ترانزیستور بیشتر از GeForce3 داشت و دارای 128 مگابایت حافظه اختصاصی از نوع DDR بود که در فرکانس 500 الی 650 مگاهرتز فعالیت می کردند.

در سال 2002 دنیای بازی از ورود مایکروسافت DirectX 9 API استقبال کرد.این API بسیار با نفوذ بود و مهم بود و برای سالها در تخت سلطنت بود. ATI و Nvidia هر دو از DX9 پشتیبانی کردند و در آگوست سال 2002 اولین کارت گرافیک های انویدیا که از DX9 پشتیبانی می کردند روانه بازار شدند.تراشه NV30 مهمتریت قسمت داستان بود و معماری آن در لیتوگرافی 130 نانومتری انجام گرفت.128 الی 256 مگابایت حافظه گرافیکی در آن موجود بود و فرکانس کاری آن به 500 مگاهرتز می رسید.انویدیا از حافظه های DDR2 در این نسل استفاده کرد.8 واحد پردازش بافت و 4 واحد ROP در آن به کار رفته بود.یک باس 128 بیتی برای آن فراهم شده بود. ادعای عرضه افکت‌های سینمایی و سایه زن پیکسل 2.0A از جمله دیگر ویژگی های آن بود.

اگر چه NV30 گل سرسبد FX 5000 بود،تنها چند ماه بعد انویدیا یک تراشه سریعتر با یک سایه زن اضافی و استفاده از حافظه های DDR3 را معرفی کرد.سری FX5000 به دلیل گرمای زیاد تراشه و مجبور شدن شرکای انویدیا به استفاده از خنک کننده های بزرگ و همچنین عملکرد ضعیفتر به نسبت محصولات مشابه ATI مورد انتقاد قرار گرفت.

انویدیا نا امید نشده بود و سری جدید کارت گرافیک های خود تحت عنوان GeForce 6800 یک سال بعد روانه بازار کرد. GeForce 6800 را می توان یکی از موفق ترین محصولات انویدیا دانست.انویدیا تمرکز خود را بر روی کاهش مصرف جریان خانواده گذاشت و گل سر سبد آنها NV40 بود.NV40 با 222 میلیون ترانزیستور،512 مگابایت حافظه DDR3،رابط حافظه 256 بیتی، Pixel Shader 3.0، پشتیبانی از DirectX 9.0c،پشتیبانی از OpenGL 2.0، بهبود یافتن ویژگی‌های سایه زنی، کمتر شدن مصرف برق و بالا رفتن ارتباط واسط-عملگر بود. سری 6000 بسیار موفق بود، به عنوان مثال FX 5950 Ultra در اکثر بازی ها توانی برابر با نصف 6000 داشت.با این حال این خانواده همچنان در معماری 130 نانومتری تولید شدند.

انویدیا جای پای خود را در بازار کارت گرافیک مستحکم کرده بود،کارت گرافیک های GeForce 6600 نیز از جمله محصولات موفق انویدیا در سالهای دور بودند.NV43 مهمتری قسمت از GeForce 6600 بودند.NV43 از لیتوکرافی 110 نانومتری استفاده می کرد و در دسته بندی سری 6 های جیفورس قرار داشت.انویدیا سعی در تولید فرآیند ارزان قیمت داشت و این محصولات تا 20% مرصف انرژی کمتری را ارائه می دادند.انویدیا تمرکز خود را بر افزایش کلاک هسته و کاهش مصرف انرژی گذاشته بود.

پس از سری 6 در نهایت انویدیا به سراغ سری 7 رفت.سری 7 پشتیبانی از Windows Display Driver Model) WDDM) را به همراه داشت.GTX7800 به عنوان گل سر سبد کارت گرافیک های جیفورس از سیلیکون G70 تولید شده و نام گذاری انویدیا برای اولین بار به کلی تغییر کرد.با این حال G70 همچنان از معماری 110 نانومتری مشابه NV43 استفاده می کرد.یک رابط حافظه 256 بیتی برای آن فراهم شده بود و در مجموع 24 خط لوله پیکسلی با 24 واحد TMU، هشت shader  و 16 واحد ROP در آن به خدمت گرفته شده بود.حافظه اختصاصی آن از نوع DDR3 بود و فرکانس آن 600 مگاهرتز بود.نسخه اولیه از این کارت گرافیک 256 مگابایت حافظه اختصاصی داشت و GTX7800 در زمان خود بسیار قدرتمند بود با این حال انویدیا کمی بعد نسخه 512 مگابایتی آن را نیز معرفی نمود.طراحی کنترلر جدید حافظه موجب به حداقل رساندن زمان تاخیر شده بود.نسخه جدید رابط حافظه 512 بیتی و هندل فرکانس حافظه تا 850 مگاهرتز را دارا بود. بهبود بخشیدن سایه زنی، Transparency Supersampling) TSAA) وTransparency Multisampling (TMAA) را به دیگر ویژگی های آن اضافه کنید.

موفقیت انویدیا با کارت گرافیک های GeForce 8000 ادامه یافت.GTX8800 گل سر سبد این خانواده از سیلیکون G80 بهره می برد.681 میلیون ترانزیستور در قلب آن به خدمت گرفته شده بودند و معماری انویدیا برای اولین به 80 نانومتر کاهش یافت. پشتیبانی از DirectX 9.0c، 9.0 EX و DirectX 10 در این محصولات میسر شد.یکپارچگی ساختار سایه زنی که شامل پیکسل، سایه‌های سه بعدی و هندسی(SM 4.0)، ویژگی پوششی نمونه برداری موتور درخشان کننده ضد شکستگی (CSAA)، میزان تأثیر تکنولوژی و…بود از جمله دیگر تغییرات این محصولات بود.سایه زن پیکسل 4.0 در GeForce 8000 مورد استفاده قرار گرفت و فرکانس 575 مگاهرتز در کنار یک رابط حافظه 384 بیتی برای آن در نظر گرفته شده بود.همچنین تعداد واحد پردازش بافت تا 64 عدد و واحد های ROP نیز تا 24 عدد افزایش یافت.

پایان قسمت اول ادامه دارد…