จาก NV1 ถึง Pascal – สืบประวัติการ์ดจอ Nvidia ฉบับย่อ ตั้งแต่ต้นจนจบ ตอนที่ 1(เครดิต ExtreamPC)
หลังจากที่มีเสียงเรียกร้อง อยากอ่านประวัติของการ์ดจอทั้งค่ายแดงและเขียว วันนี้ผมจึงนำบทความประวัติการ์ดจอ Nvidia มาให้อ่านกันนะครับ ถ้าพร้อมแล้ว ลุยกันเล้ย!
1. NV1 Nvidia เข้าสู่ตลาดการ์ดจอ
Nvidia ได้ก่อตั้งขึ้นในปี 1993 และเริ่มการผลิตการ์ดจอตัวแรกขึ้น โดยใช้เวลาในการพัฒนาเกือบ 2 ปี จนได้เป็นชิป NV1ซึ่งเจ้าตัวนี้สามารถทำงานแสดงผลกราฟิกได้ทั้ง 2 มิติ และ 3 มิติ รวมถึงมีหน่วยประมวลผลเสียงด้วย หลังจากนั้น Sega ได้นำชิป NV1 มาใช้งานกับคอนโซล Saturn ซึ่งช่วยขยับขยายให้ชิปตัวนี้ เข้าสู่ตลาดชิปประมวลผลกราฟิกสำหรับเครื่อง Desktop ด้วย
ซึ่งการ์ดจอที่ใช้ใน Desktop นั้น จะมีส่วนเชื่อมต่อกับสล็อต PCI แบบธรรมดา ด้วยแบนด์วิดธ์ 133 MHz ตัวการ์ดจอใช้แรม EDO ที่มีสัญญาณนาฬิกา 75 MHz พร้อมรองรับการทำงานกับจอความละเอียดสูงสุดที่ 1600×1200 อย่างไรก็ตามชิปรุ่นนี้ดัง แต่ไม่เปรี้ยง เพราะมันแพงกว่าเจ้าอื่น แถมหน่วยประมวลผลเสียงยังทำงานได้ช้า
2. NV3 Riva 128
บางคนอาจสงสัยว่า ชิป NV2 หายไปไหน? หลังจากที่ NV1 ออกมาแล้ว Nvidia มีเป้าหมายที่จะทำ NV2 ให้กับ Sega แต่ไปๆ มาๆ Sega หันไปใช้ชิป PowerVR กับเครื่อง Dreamcaster ทำให้ NV2 ถูกยกเลิก เลยมีเจ้า NV3 ออกมาแทนที่ ซึ่ง NV3 นั้น ได้ใช้การสร้างวัตถุพื้นฐานแบบ Polygon (จากเดิมเป็นแบบ Quadrilaterals) ส่งผลให้การ์ดจอ Riva 128 ที่ใช้ชิป NV3 สามารเรนเดอร์ภาพได้เร็ว แต่ข้อเสียคือความละเอียดภาพมันลดลง
การ์ดจอที่ใช้ชิป NV3 มีอยู่ด้วยกัน 2 รุ่น คือ Riva 128 และ Riva 128ZX โดยทั้ง 2 ใช้ SDRAM 100MHz ทำงานบนบัส 128-bit ทำให้การ์ดจอมีแบนด์วิดธ์ 1.6 GB/s แต่รุ่น Riva 128ZX จะมีปริมาณแรม 8 MB และสัญญาณนาฬิกา 250 MHz ซึ่งสูงกว่า Riva 128 ที่มีแรม 4 MB และสัญญาณนาฬิกา 206 MHz แม้การ์ดทั้ง 2 ตัวจะได้รับความนิยม แต่ก็ยังแรงไม่เท่ากับคู่แข่งอย่าง 3dfx
3. NV4 แผนวางระเบิดลูกใหญ่
ในปี 1998 Nvidia ได้ออกการ์ดจอ Riva TNT ซึ่งในชิป NV4 ชิปตัวนี้จะคล้ายกับ NV3 คือรองรับการประมวลผลภาพ 2 มิติ และ 3 มิติ และยังรองรับการแสดงผลแบบ 32 บิต “True Color” บน SDR SDRAM 16 MB ในช่วงนั้น สล็อต AGP เริ่มได้รับความนิยมมากขึ้น แต่เมนบอร์ดที่ใช้สล็อตนี้ยังมีน้อย Riva TNT จึงส่วนเชื่อมต่อเป็น PCI และมีสินค้าที่ออกมาสำหรับสล็อต AGP บ้างเล็กน้อย
ในช่วงนั้น 3dfx ได้ปล่อย Voodoo2 ออกมาด้วย แต่มันค่อนข้างแพง แถมยังรองรับการแสดงผล 16 บิต และถ้าจะแสดงผลภาพ 2 มิติ จะต้องใช้การ์ดแยกอีกที ทำให้มันไม่ค่อยคุ้ม สู้ซื้อ Riva TNT ตัวเดียวไม่ได้ อย่างไรก็ตาม ช่วงแรก Nvidia พยายามดันสัญญาณนาฬิกาชิปและแรมให้สูงขึ้น แต่พบปัญหาว่ามันร้อนมาก จนกระทั่งได้ออกไดรเวอร์ตัวใหม่ จึงสามารถแก้ปัญหานี้ได้ แถมประสิทธิภาพพุ่งกระฉูดเลยทีเดียว
4. NV5 ระเบิดอีกลูก
ในปี 1999 Nvidia ได้ปล่อยการ์ดจอ Riva TNT2 ที่ใช้ชิป NV5 ซึ่งถอดแบบมาจาก NV4 แต่มีประสิทธิภาพในการเรนเดอร์เพิ่มขึ้น 10-15% และรองรับการเชื่อมต่อกับสล็อต AGP 4X ซึ่งช่วยเพิ่มขนาดแบนด์วิดธ์ อีกทั้งตัวการ์ดยังมีแรมเพิ่มขึ้นถึง 32 MB ด้วยกระบวนการผลิตขนาด 250 นาโนเมตร ทำให้ชิปมีความเร็วสัญญาณนาฬิกาพุ่งขึ้นถึง 175 MHz การ์ด Riva TNT2 ขึ้นเป็นอันดับ 1 ในสมัยนั้น และไม่มีคู่แข่งค่ายไหนที่สามารถทำประสิทธิภาพได้ดีเท่า
5. NV10 เริ่มตำนาน Geforce
ในปี 1999 Nvidia ได้เปิดตัว Geforce 256 ที่ใช้ชิป NV10 ซึ่งตอนนั้นผู้คนมักเรียกการ์ดจอว่า Graphics accelerators หรือ Video card แต่ Nvidia กลับเรียก Geforce 256 ว่า GPU (Graphics processing unit) ซึ่งการ์ดตัวนี้ได้มีการเพิ่มฟีเจอร์พิเศษต่างๆ ลงไปอีกมากมาย เช่น T&L (Transform and Lighting) processing ทำให้การ์ดจอสามารถทำการคำนวณ และประมวลผลเรื่องแสงและรูปทรงเองได้ ลดการทำงานของซีพียูในส่วนนี้ไป แถมยังทำงานได้ดีกว่าด้วยซีพียูด้วยซ้ำ (แรงกว่า Pentium III 550 MHz ถึง 5 เท่าเชียวนะ)
การออกแบบ Geforce 256 จะต่างจาก Riva TNT2 ที่มีการใช้ Pixel pipline 4 ส่วน ทำให้มันเร็วกว่าถึง 50% แถมมีแรม (DDR SDRAM) เพิ่มขึ้นอยู่ระหว่าง 32-64 MB พร้อมด้วยสถาปัตยกรรมขนาด 220 นาโนเมตร ทำให้มันมีสัญญาณนาฬิกาอยู่ที่ 120 MHz ครับ
6. NV11/15/16 Geforce 2
หลังจากความสำเร็จของ Geforce 256 Nvidia จึงได้ดำเนินการออก Geforce 2 ตามมาติดๆ โดยมีสถาปัตยกรรมคล้ายๆ กับรุ่นพี่ แต่มี TMU (Texture mapping unit) เพิ่มขึ้นถึง 2 เท่า โดยติดอยู่กับ Pixel pipeline แต่ละส่วน รวมถึงการใช้ทรานซิสเตอร์ขนาด 180 นาโนเมตร ช่วยให้ชิปมีประสิทธิภาพสูงขึ้น สำหรับ Geforce 2 นั้น จะแบ่งออกเป็น 3 กลุ่ม โดยใช้ชิปต่างกันคือ NV11, NV15, และ NV16 โดยทั้ง 3 จะใช้สถาปัตยกรรม แต่แตกต่างที่โครงสร้างภายใน คือ NV11 มี 2 pixel pipeline ส่วน NV15 และ 16 มี 4 ส่วน และ NV16 เป็นชิปที่มีสัญญาณนาฬิกาสูงสุดครับ
นอกจากนี้ Geforce 2 ยังเป็นการ์ดจอรุ่นแรกของ Nvidia ที่สนับสนุนการต่อหลายจอภาพ รวมถึงมีการออกรุ่นที่ใช้แรม SDR และ DDR เพื่อเป็นตัวเลือกให้ผู้ใช้ครับ
7. NV20 Geforce 3
ในปี 2001 Nvidia ได้เปิดตัว Geforce 3 ซึ่งรองรับ DirectX 8 โดยที่ชิปจะมีทรานซิสเตอร์อยู่ 60 ล้านตัว บนสถาปัตยกรรมขนาด 150 นาโนเมตร ทำให้สามารถดันสัญญาณนาฬิกาได้สูงถึง 250 MHz นอกจากนี้ Nvidia ยังได้นำเสนอระบบการควบคุมหน่วยความจำ ที่เรียกว่า Lightspeed Memory Architecture” (LMA) ที่ Nvidia ออกแบบมาเพื่อลดปัญหาเรื่อง Memory bandwidth อีกทั้งยังถูกออกแบบมาเพื่อเร่ง FSAA ให้มีประสิทธิภาพดีขึ้น โดยใช้อัลกอริธึมพิเศษที่เรียกว่า “Quincunx” สำหรับประสิทธิภาพโดยรวมของ Geforce 3 นั้น ดีกว่า Geforce 2 ทุกด้าน ทว่า ด้วยการออกแบบที่ซับซ้อน ทำให้ราคามันสูงลิ่วเลยล่ะ
8. NV2A Nvidia กับ Xbox
Nvidia ย้อนกลับมาสู่บ้านหลังเก่าในตลาดคอนโซลอีกครั้ง โดยครั้งนี้ได้ร่วมมือกับ Microsoft เพื่อทำการ์ดจอให้กับเครื่อง Xbox ซึ่งในสมัยนั้น Xbox รุ่นแรกได้ใช้ฮาร์ดแวร์ที่ทันสมัยที่สุด ที่คุณจะหาได้ในคอมพิวเตอร์หรูๆ สักเครื่องหนึ่งเลยล่ะ แน่นอนว่าการ์ดจอก็ได้ใช้ Geforce 3 ที่มีการปรับแต่ง โดยมี Pixel pipeline 4 ส่วน และ TMU 2 ชุดต่อ 1 pipeline นอกจากนี้ Nvidia ยังได้ออกแบบระบบเสียงและฮาร์ดแวร์ควบคุมเสียง ให้กับ Xbox ด้วย โดยใช้ชื่อว่า MCPX หรือ “SoundStorm”
9. NV17 Geforce 4 ตอนแรก
ในปี 2002 Nvidia ได้ออกแบบสถาปัตยกรรมชิปประมวลผลภาพขึ้นใหม่ โดยนำมาใช้ในการ์ดจอรุ่น Geforce ซึ่งมีแบ่งรุ่นปลีกย่อยอีกมากมาย สำหรับรุ่นที่มีราคาถูกสุดคือ NV17 สถาปัตยกรรมจะคล้ายกับ NV11 แต่ทรานซิสเตอร์ลดขนาดเหลือ 150 นาโนเมตร และมีสัญญาณนาฬิการะหว่าง 250-300 MHz ทำให้มันใกล้เคียงกับ NV 20 มาก แต่กลับมีราคาถูกกว่า และใช้ในเครื่อง Desktop ทั่วไป หรืออุปกรณ์พกพาได้
หลังจากนั้น Nvidia ได้นำ NV17 มาปรับปรุงใหม่ เป็น NV18 และ 19 โดยตัว NV18 จะมีการเพิ่มบัสการเชื่อมต่อให้รองรับ AGP 8X ในขณะที่ NV19 จะรองรับ PCI Express สำหรับแรมที่ใช้นั้น ทั้ง 2 จะเป็นแรม DDR ที่มีสัญญาณนาฬิกา 166-667 MHz
10. NV25 Geforce 4 ตอนสอง
หลังจากที่ NV17 ได้เข้ามาเจาะตลาดล่างเป็นที่เรียบร้อย Nvidia จึงได้ออกการ์ดจอที่ใช้ชิป NV25 เพื่อโปะตลาดบน โดยมีส่วนประกอบคล้ายกับ NV17 และ NV20 ใน Geforce 3 แต่มี Vertex shader มากกว่าเท่าตัว และจำนวนทรานซิสเตอร์ที่มากกว่าถึง 3 ล้านตัว ทำให้สัญญาณนาฬิกาพุ่งขึ้นอยู่ระหว่าง 225-300 MHz และแรมอีก 128 MB
จากผล benchmark ที่ทำการทดสอบบน DX7 API พบว่า Geforce 4 แรงกกว่า Geforce 3 เพียง 10% แต่เมื่อทดสอบบน DX8 มันแรงกว่า Geforce 3 ถึง 38% เลยนะ ในปีถัดมาได้มีการปรับปรุงชิป NV25 ได้เป็น NV28 ที่รองรับ AGP 8X
11. NV30 FX 5000 ตอนแรก
ในปี 2002 การมาถึงของ DirectX 9 ทำให้วงการเกมเมอร์ต้องปรับตัวกันอีกครั้ง เหล่าผู้ผลิตการ์ดจอยักษ์ใหญ่อย่าง ATi และ Nvidia ต้องงัดไม้เด็ดออกมา เพื่อขับพลังของการ์ดที่รองรับ DX9 ออกมาให้สุดๆ รวมถึงการรองรับ Pixel Shader 2.0 ในช่วงแรก ATi สามารถเอาชนะ Nvidia ไปได้ ด้วยการ์ดที่รองรับ DX9 ซึ่งทำออกมาก่อน แต่ปลายปี 2002 ถึงตาของ Nvidia ที่ได้ส่งการ์ดจอซีรี่ส์ FX 5000 ออกมา
แม้ว่าจะมาช้ากว่าค่ายแดง แต่ Nvidia ได้เปิดตัวการ์ดซีรี่ส์นี้ พร้อมกับ Pixel Shader 2.0A ซึ่งได้ปรังปรุงขึ้นเอง เพื่อให้การแสดงผลออกมาดีขึ้นกว่าเวอร์ชัน 2.0 ตัวเดิม (แถม Microsoft ยังเอาไปใช้ในการปรับปรุงใน Pixel Shader 3.0 ด้วยนะ)
การ์ดในซีรี่ส์ดังกล่าว ใช้สถาปัตยกรรมขนาด 130 นาโนเมตร ที่มีสัญญาณานาฬิการะหว่าง 400-500 MHz พร้อมด้วยแรมแบบ DDR2 128-256 MB มาพร้อมกับ 4 Pixel pipelines, 2 Vertex shaders, 8 TMUs และ 4 ROPs (Render output unit) ส่วนการ์ดระดับล่างจะมีการลดส่วนเหล่านี้ลงครึ่งหนึ่งครับ (เฉพาะ Pixel pipline ยังมี 4 ส่วนอยู่นะ) และใช้แรมแบบ DDR ธรรมดา เพื่อลดราคาการ์ด
12. NV35 FX 5000 ตอนสอง
แม้ว่า NV30 จะถูกใช้ใน FX 5000 ซึ่งเป็นการ์ดจอรุ่นเรือธงในขณะนั้น แต่ไม่กี่เดือนหลังจากนั้น Nvidia ได้ออกการ์ดที่มีแรงกว่าเดิม โดยประกอบไปด้วย Vertex Shader และใช้แรม DDR3 บนบัสสูงสุด 256 บิต
FX 5000 ถูกวิพากษ์วิจารณ์เป็นอย่างมากในช่วงนั้น เพราะแม้ว่ามันจะใช้ฟีเจอร์ใหม่ๆ แต่ก็ยังแรงสู้ ATi (AMD) ไม่ได้ แถมการ์ดจอก็ร้อนมากด้วย
13. NV40 Nvidia Geforce 6800
เพียง 1 ปี หลังจากที่ FX 5000 ได้ออกสู่ตลาด Nvidia ได้เปิดตัวการ์ดจอซีรี่ส์ 6000 โดยมีตัว Geforce 6800 Ultra เป็นรุ่นเรือธง ประกอบไปด้วยทรานซิสเตอร์จำนวน 220 ล้านตัว, Pixel superscalar pipeline 16 ส่วน (ในแต่ละส่วนจะมี 1 Pixel shader, TMU และ ROP), 6 Vertex shaders, รองรับ Pixel shader 3.0 และใช้ Floating-point precision 32 บิต สิ่งเหล่านี้ ทำให้ประสิทธิภาพของการ์ดจอสูงขึ้น นี่ยังไม่นับรวมถึงแรมแบบ GDDR3 512 MB ที่ทำงานบนบัส 256 บิตนะ ซึ่งแรมนี้ถือว่าออกแบบมาเพื่อใช้บนการ์ดจอ และในการ์ดนี้ก็ให้มาสูงกว่าการ์ดตัวเก่าอีกด้วย อย่างไรก็ตาม ขนาดของทรานซิสเตอร์ยังอยู่ที่ 130 นาโนเมตรครับ
การ์ดในซีรี่ส์ 6000 ได้รับความนิยมเป็นอย่างมาก ด้วยประสิทธิภาพที่ดีกว่าขึ้นกว่า FX 5000 ถึง 50% และการใช้พลังงานที่ประหยัดกว่าการ์ดรุ่นเก่าครับ
14. NV43 Geforce 6600
เมื่อมีการ์ดจอระดับ High-end แล้ว Nvidia ยังทำการตลาดในระดับกลาง โดยออกการ์ดจอระดับ Mid-range มา เป็นตัว Geforce 6600 ซึ่งใช้ชิป NV43 เจ้าการ์ดจอตัวนี้ จะมีส่วนประกอบภายในที่ลดสเปคลงครึ่งหนึ่งของ 6800 แต่ข้อได้เปรียบของมันคือ ใช้ทรานซิสเตอร์ขนาด 110 นาโนเมตร ทำให้ประหยัดพลังงานมากขึ้น และดันสัญญาณนาฬิกาให้สูงขึ้นอีกได้ ที่สำคัญคือราคามันถูกกว่ารุ่นเรือธงมากเลยล่ะ
x
