GPU(Graphics Processing Unit)概念如今已经深入人心,但放在25年前依靠CPU解决所有问题的年代,GPU概念被NVIDIA提出的时候会让大多数人觉得不可思议。而在这25年期间,GPU作为专门用于处理图形和图像计算的硬件,已经广泛应用于游戏、计算机图形、机器学习、科学计算等领域。大规模并行计算、图形渲染、复杂数学运算,以及当下流行的大模型和AI,都已经离不开GPU。
而一切的原点,都要从25年前,世界上真正意义的第一款GPU,NVIDIA GeForce 256说起。
GeForce 256的核心代号是NV10,在NVIDIA内部属于第五代核心设计。根据硬件规格的不同,会提供GeForce 256 SDR和GeForce 256 DDR两个版本,同时这也是第一款以GeForce命名的产品,用来代替此前名声大噪的NVIDIA RIVA TNT2。
相对RIVA TNT2,GeForce 256提升是非常明显的,包括增加Pixel Shader流水线的数目,支持MPEG-2硬件解码,更重要的是首次融入了硬件级的T&L引擎,当时市面上甚至没有几款游戏能够提供T&L技术对应的支持,与GeForce RTX首次推出RT Core类似,在后续不懈努力推广后得到广大开发团队认可,最终成为行业影响力很大的标准。没有错,25年前NVIDIA对前沿硬件技术融入就已经非常执着,这个风格一直延续到至今。
这里可以稍微做一点扩展,T&L引擎(Transform & Lighting)是从硬件层面确保三维模型能够正确地映射到二维屏幕上,而光照则增强了视觉效果,提升了场景的真实感。由于GPU拥有大规模并行计算的能力,可以更快的实现效果以及着色器编程,原本需要依赖CPU缓慢操作的视觉特效,最后被GPU轻松完成。
先发的两款具有划时代意义的游戏率先支持了T&L,分别是《雷神之锤 III竞技场》(Quake III Arena)和《虚幻竞技场》(Unreal Tournament),前者来自id software创始人,3D世界创世大神约翰·卡马克(John D. Carmack II),后者来自EPIC创始人蒂姆·斯维尼(Tim Sweeney),卡马克一句代码解决3D运算效率问题的段子一直流传至今,蒂姆·斯维尼前段时间怒怼苹果收费政策也仍然是行业佳话。
有意思的是,与两位大神怼天怼地的性格类似。在这25年中GPU一直不断尝试挑战CPU地位,而今GPU性能也已经成为PC中重要的参考点,想畅快的玩耍高画质的游戏,CPU配置可以差一点,但是GPU能买多好就买多好。
当年的GeForce 256采用0.22为微米制造工艺,拥有4条像素流水线,显存位宽256-bit。每一条像素流水线拥有4个图像单元,1个材质单元,每秒可以生成1500万个三角形,像素生成率则是每秒4亿8000万个,晶体管数量达到2300万个,已经超过了当年的奔腾3处理器。
GeForce 256推出凭借着强大的功能和速度,很快帮助NVIDIA成为行业霸主,同时让3dfx,Matrox和S3 Graphics加速成为时代的眼泪。事实上GeForce 256的优秀表现是软件与硬件相结合的结果,因为在GeForce 256发布后几个月,S3发布了Savage 2000 Diamond Viper II,同样内置硬件T&L引擎,价格还比GeForce 256便宜,但是驱动有大缺陷,导致T&L不能正常运行,S3也无法通过驱动更新修正。结果如我们所知,一年之后,能跟NVIDIA GeForce抗衡的,只剩下ATi,也就是今天AMD的Radeon了。
GeForce 256的成功显然没有让黄仁勋满足,作为创始人和顶级产品经理,他让NVIDIA在短时间内以GeForce 256为基础,推出了首款工作站GPU Quadro。Quadro会拥有一些GeForce没有的功能,但针对行业售价也会比GeForce 256贵很多,尝试在B2B领域不断开花结果同样也成为NVIDIA时至今日的风格。
GeForce 256(NV10)和后来推出的GeForce 2(NV15)都有很长的产品生命周期,原因在于它们能够很好的支持硬件T&L,这是所有竞争对手们都无法做到的。而后来发布的GeForce 4 MX(NV17)同样也是以GeForce 256为基础改进的产品,通过改进存储器带宽性能,让其入门级的GeForce 4 MX 440彻底打败了NVIDIA此前的旗舰产品GeForce 2 Ultra。
新一代入门产品秒杀上一代旗舰也几乎成为NVIDIA推陈出新时候的风格,比如GeForce GTX 1060,GeForce RTX 3060,面对上一代旗舰GPU从来都没有手软过,这也成为NVIDIA粉丝们在新品发布会之前,对新品性能无限畅享和期待的缘由。
如今GPU已经不再局限于游戏领域,AI已经成为下一轮技术升级的锚点,凭借着GPU在大规模并行计算架构上的优势,以及更多的新技术和新硬件融入GPU中,GPU从游戏的虚拟世界,走到了影响人们生活中方方面面的AI中。而这一点,在GeForce 256发布和GPU概念被提出的时候,可能也不会想到25年后的今天,会发生如此巨大的影响。