时光解码GPU革命飞跃:ATI与NVIDIA巅峰对决那些年我们追过的显卡

1999年的显卡市场，3dfx体验了产品被竞争对手全面碾压的绝望，3dfx已经无力阻止NVIDIA崛起的步伐。面对这个不利局面。英伟达发布了GeForce256更给了3DFX致命的一击—GeForce256采用了全新设计的架构，是首款支持硬件几何和光影(T&L)转换的显示芯片，NVIDIA也是在此时引入了GPU的概念，迅速在游戏市场占据了主导地位。

s3购买了DiamondMultimedia（帝盟）后，Savage2000诞生了，其显卡核心频率为125MHz，显存频率为166MHz，0.18微米制程技术，具有128bit的显存带宽，但是不支持业界流行的T&L技术，逐渐被后续的图形产品所取代。从2000年的显卡市场是一个分水岭，群雄割据到三分天下：NVIDIA、ATI(AMD)、INTEL。

GeForce256发布后不久，3dfx破产，s3苟延残喘，ATI成为NVIDIA的主要竞争对手。ATI拿出绝佳的武器首款Radeon显卡Radeon256，这也算A卡真正被人熟知的开端。两款显卡同时支持微软多媒体编程接口API，DirectX7，至此微软的DirectX接口在显卡市场一统江湖，成为了游戏行业的标杆。DirectX提供丰富的API和组件，不仅在游戏开发中得到广泛应用，还被用于3D图形引擎的设计与实现，以及视频采集与处理系统的开发。

NVIDIA核心代号为NV10的GeForce256系列显卡使用了一个新的加速图形接口（AGP)而不是pci总线接口，完全支持提出的DirectX7，还配备了32MB的DDR（双倍数据速率）内存。并在硬件中提供了新的图形功能。如多纹理、凹凸贴图、硬件集合变化。

GeForce256真正实现了硬件T&L（Transforming以及Lighting）光影转换技术在图形加速卡中，T&L的最大功能是处理图形的整体角度旋转以及光源阴影等三维效果。

NVIDIA率先将硬件T&L整合到GPU中，解放了cpu运行T&L延迟与数据吞吐量，提升cpu的运算效率。

2000年4月，ATI显卡首次以全新的品牌名称“Radeon”，ATI Radeon256后来改名Radeon7200显卡除了先进的3D性能之外，支持双显示器显示，还拥有优秀的视频回放能力和良好的画面品质，所以至仍有A卡看电影、N卡玩游戏的说法。

ATI Radeon256显卡核心代号为R100，采用了0.18微米工艺制造，拥3000万个晶体管，并配备了两条着色管线，每条管线有3个光栅处理器。Radeon256是ATI首次支持DirectX7和DirectX8部分特性的显卡。

首个核心频率达到200+MHz的图形芯片

第一个支持128M DDR内存，频率为200MHz.

第一个硬件支持3D阴影

第一个有所有DX7的贴图效果

第一个采用最先进的DX8像素模糊效果

第一个采用3D纹理贴图支持新的卷技术　　

第一个PC图形芯片包括了板载硬件HDTV解码功能

在游戏性能上NVIDIA还是领先一筹，ATI为了追赶NVIDIA的步伐，还设计了一款Radeon256 MAXX双核心显卡，只停留在工程样品阶段上属于曙光女神计划的延续，显卡交火技术初露端倪，也为crossfire交火埋下了伏笔。ATI的疯狂改造，依然只是NVIDIA的追随者，后期虽然互有胜负，但也相爱相杀，几十年的显卡江湖开启了你追我赶的态势。

当前显卡市场上两强各自的产品线，NVIDIA的GeForce系列和AMD（ATI）的Radeon系列都经历了二十多代的产品迭代；GeForce256和Radeon256作为这两个产品线的初代显卡是图形显卡的先驱者，推动了3D图形硬件加速技术的普及和发展。

就在ATI发布Radeon256DDR显示核心48小时后，也就是同年4月26日，英伟达也发布了其新一代显示核心——NV15并正式命名为GeForce2GTS。其首次采用了0.18微米工艺制程，由台积电制造晶体管数目已经增加到了2500万，也成为了核心频率首次超过200MHz的英伟达GPU。

GeForce2 Ultra牢牢控制着显示性能的制高点，也遥遥领先于其竞争对手Radeon256，也是英伟达开始走向显卡霸主之位的基础。直到2000年末将彻底收购崩塌的“3dfx”。在收购3dfx后，英伟达融合了其的技术，从而打造出了更好的显卡，不断更新迭代，一直到今天。

ATI随后发布的Radeon7500实际上只是Rage128的核心但是还是一款不错的入门级产品。2000年10月30日，ATI发布了MobilityM4，它是业界第一个为移动平台提供的AGP4X图形组件。

2001年，微软发布了包含全新ShaderModel（优化渲染引擎模式）1.0标准的DirectX8.0，由于遵循这一接口标准的GPU具备顶点和像素的可编程性，微软开始引领图形硬件标准，图形显卡领域呈现英伟达、ATI（后被AMD收购）双寡头。

Shader Model被引入到显卡技术当中，真正意义上的技术革命。Shader Model（在3D图形领域常被简称SM）就是“优化渲染引擎模式”。事实上，Shader（着色器）是一段能够针对3D对象进行操作、并被GPU所执行的程序。通过这些程序，程序员就能够获得绝大部分想要的3D图形效果。

在2001年nVIDIA陆续推出了更快的GeForce3以及Ti系列显卡，Geforce3 Ti500，Geforce3 Ti200和Geforce3 MX分别定位于高中低三线市场。虽然和GeForce2 Ultra相比性能的提升不是很大，但是GeForce3 Ti系列是第一个支持DirectX8的GPU图形加速器支持可编程着色器，这是图形处理技术的一个重要开端。

在2001下半年，ATI做出了一个令人欣喜的举动，那就是开放了显卡芯片的授权。自己的新一代显卡R200为核心的Radeon8500采用了0.15微米的制造工艺，核心频率275MHz显存频率550MHz，采用DDR显存，依靠改良的Hyper-ZII技术，使内存带宽高达12GB/s！新一代的Smartshader引擎，超越GF3首度支持DX8.1的全部特性，Radeon8500成为了全球首块完整支持DX8.1的图形芯片。入门级产品LE型号，高端产品XT型号。Radeon8500系列显卡采用了很多令人眩目的技术如第二代HyperZ，双头显示技术等。

Radeon8500仍然无法令ATI打败NVIDIA称王，主要的问题就出在驱动上，由于驱动拉胯在很多的游戏中不能完美地运行，仍然不能撼动GF3 Ti500的市场位置。Radeon 8500在某些游戏中的实际性能甚至只有GeForce3 Ti 500的一半，尽管3DMark 2001跑分倒是很高。Radeon8500在此时也诞生了大量的衍生产品，他们包括9000、9100、9200、9250等等。

2002年显卡的发布在业界提出了8X8概念。所谓8X8，就是8.1与AGP8X的同时支持，其中AGP8X随着芯片组厂商的支持，不久后成为了显卡的标准接口，而DircetX8.1对VertexShader与PixelShader的支持是2002年主流游戏卡的基本特点。

2002年4月矽统科技推出全新绘图芯片组Xabre（代号为SiS330）是全球第一款AGP8X的GPU，由SiS的多媒体事业部设计，由于驱动程序的问题，显卡厂商对于sis推出GPU的显卡有忧虑，不愿发售，短暂的回归显卡市场，Xabre系列显卡卒，享年1岁。2002年还有Trident、Matrox、威盛等老牌厂商推出的产品，都被两大厂商diss的体无完肤。

AGP插槽作为intel专门为显卡开发的专用接口，专门为了解放臃肿的pci总线而制定的。经过十年的发展AGP8X作为最后的一个版本，被PCI-E总线所取代。图形显卡的带宽随着技术的发展，AGP插槽的带宽不足以支持高于2.1GB/S的带宽，总线带宽缺乏，图形卡不能100%发挥功率。如AGP插槽不支持外接电源供电 ，只支持单向通信，而不能双向通信不支持sli、crossfire显卡交火技术等等原因而被淘汰。

AGP8X作为AGP并行接口总线，数据传输频宽达到32bit，但总线速度达到了史无前例的66MHz×8=533MHz，在数据传输带宽上也就达到了2.1GB/S的高度。

2002年英伟达发布GeForce4Ti系列和GeForce4MX系列显卡。

2002年英伟达发布了NV25的GeForce4 ti系列显卡，它在GeForce3（NV20）的基础构架上进行了微调和改进，但由于采用了150纳米工艺，NV25的速度有了显著提升。

GeForce4 MX系列显卡代号为nv17原本是面向低端市场的产品与GeForce2MX采用了相同的架构，但运行频率更快，因此整体表现并不令人满意。由于价格便宜，在diy市场受到了许多中低端用户的喜欢，尤其是GeForce4 MX440-8x在主流市场非常受欢迎，性价比突出是许多家庭和办公用户的首选显卡。

2002年7月ATI发行了第一款支持DirectX9的旗舰显卡Radeon9700pro，它采用了R300芯片，制程为150nm，首款DX9图形芯片，256Bit的显存位宽，集成了1.1亿枚晶体管，成为了首款晶体管破亿的显卡芯片，也是第二款支持AGP8X总线的显卡。后来基于R300芯片发布9500Pro和9500牢牢的控制住了中低端市场。

ATI对DirectX9的支持使其与Nvidia的GeForce4Ti系列相比脱颖而出，后者不支持DX9的硬件。2004年ATI首次在显卡市场上超越NVIDIA处于领先地位。

DirectX9对于显卡厂商重要性是毋庸置疑的，其开创的应用接口成为以后版本的基本框架。显著的提高了图形渲染的效果能够更复杂的提升显示效果，而且DirectX9允许更高数量级的数据传输，应用程序更流畅，其向下兼容性也得到了广泛推广，同时还兼容声音，输入设备和网卡等其他部分的协同工作。DirectX9 在图形开发的历程中承上启下的作用。Directx开发的初衷是为了弥补windows3.x系统对于图像、声音处理能力的不足，而发展至今已经成为对系统有决定性影响的接口，使得显卡3D技术日线成熟。

2002年11月18日，Comdex2002上，NVIDIA发布了研发代号NV30的GeForceFX 5800系列，“FX”代表NVIDIA收购3DFX之后的首款作品。这款产品拥有当时最大的功耗，最夸张的散热器设计，多项半导体行业领先技术，却因为一些细节方面导致了GeForceFX的全盘皆输。最高端的GeForce FX 5800 Ultra采130nm工艺制造，时钟频率为500MHz（时钟和内存，有效频率为1GHz）。它在128位接口上使用128MB GDDR2 显存。它在DirectX 8游戏中表现良好，但在某些DX9游戏中表现不佳，对用户来说ATI Radeon 9700 Pro是一个更好的选择。GeForce FX 5800 Ultra更像是临时拼凑的大杂烩，虽然参数各方面领先，但是实际应用上却并不理想。直到NVIDIA推出，GeForce FX 5900 Ultra才稳住局面，与ati打的有来有回。

2003年，Radeon9700Pro之后推出了Radeon9800Pro采用R350核心的R没有太大的改动，不过它的频率更高、性能比Radeon9700系列更强。虽然GeForce FX 5900 Ultra搭配上了256bit的显存，性能提升了不少，性价比方面无法与高频的Radeon 9800抗衡，昂贵的价格阻碍了5900系列的市场占有率。

2004年4月，ATI在控制高端市场的基础上，为我们带来了一款意想不到的中端经典显卡——Radeon 9550基于RV350制造，在所支持特效方面也完全与该系列最高端的Radeon9600XT相同。当年可以魔改的9550可以开启隐藏buff，比如刷bios，超频等，臣服在9550脚下的显卡包括Radeon 9600系列、Radeon 9500系列，包括Geforce FX 5200系列、Geforce FX 5600系列、Geforce FX 5500系列、Geforce FX 5700等。Radeon 9550的成功至今让ATI自己都无法复制，成为了AGP显卡最为经典的一款产品，也代表着DIY产业的巅峰。

2004年4月，在投入史上最大的一笔研发经费后（10亿美元以及500多位研发人员），NVIDIA终于发布了新一代NV40显卡GeForce6800 Ultra，一款完全支持DirectX9.0c的显卡，最重要的是SLI双卡互连技术。NV40还引入了第三代的CineFX 3.0引擎，首款完全符合Direct 9.0C的Vertex Shader3.0和Pixel Shader3.0规范。Shader Model（在3D图形领域常被简称SM）就是“优化渲染引擎模式”可以大大提高可用于编程着色器时简化执行程序，从而获得更好的3d图画效果。

NVIDIA为了GeForce 6的成功几乎用尽全部研发力量，而另一方ATI在架构上并没有太大变化的Radeon X800系列，像素管线翻倍提升至16条，基于对图形领域和游戏厂商开发能力的判断，ATI错误的认为DirectX9.0b将会持续很长时间，对手也不会支持新的图形API，所以的Radeon X800和上一代GPU核心一样没有支持最新的Shader Model 3.0规范，但是这次ATI赌输了，ATI用最快速度开发出了CrossFire技术，但它毕竟成了追逐者而不是领导者。

ATI始料未及的是GeForce 6系列完全按照DirectX 9.0c SM3.0的标准设计，而代号R420的X800系列仅支持DirectX 9.0b SM2.0b。同时6800和X800的时代正值AGP、PCI-E接口改朝换代时期，NVIDIA合理的通过使用桥接芯片兼顾了AGP/PCI-E平台。

如果是70 80后的硬件爱好者都知道显卡交火技术曾经风靡一时，英伟达和ATI作为宣传各自产品噱头曾经被大肆宣传，显卡交火技术被视为两大厂商非常看重的技术领域而被广大用户所关注。NVIDIA的交火技术叫做SLI。ATI的显卡交火技术叫做cossfire，crossfire时常让我想起游戏《穿越火线》的名字是不是来自ATI。

理想是丰满的，现实是残酷的。显卡交火系统并不能带来1+1>2的效应，相反不少的评测机构发现他只能提升单卡一点点的性能，有的测试1.5，有的测试出1.2诸如此种测试枚不胜举。对于个人用户来说很鸡肋，功耗和成本又高，得不偿失。

如数据中心、超级计算机和人工智能训练集群，将多显卡（数万块以上）互联非常普遍。对于这类用户来说所有的问题都不是问题，电源不是问题，功耗也不是问题，成本也不是问题，只要能大幅提升性能，所有的投入都是值得的。

2005年nVidia的Geforce 6200系列，6600系列，6800系列，与之对应的ATI的X300系列，X700系列，X800系列，让整个显示市场呈现百花齐放的局面。英伟达自2004年上半年发布了一系列面向中高端的产品，一直到2005年年末，除了推出了7系列的旗舰型号Geforce 7800GT和Geforce 7800GTX，其余时间都在布局中低端消费级型号。

NVIDIA GeForce 7800 GTX （G70）尽管制造复杂性增加，使得时钟速度的提高，超频潜力巨大。GeForce 7800GTX拥有24条渲染管线和8组顶点引擎，采用0.11微米制造工艺，内部集成3.02亿个晶体管，默认核心/显存频率为430MHz/1200MHz，三角形生成速度也比GeForce 6800 Ultra快了30%。

ATI的Radeon X800与GeForce 6800的竞争中处于不利局面主要是因为SM 3.0、SLI双卡互联和视频加速等技术方面的落后。X1000系列全面提高了SM3.0的执行效能，并且突破性的支持HDR AA技术，可以说在架构上已经领先于GeForce 7系列。

在2005年10月5日ATI发布代号为R520的RADEON X1800系列采用TSMC的90nm Low-K工艺生产，整合3.2亿个晶体管，是同期GPU芯片整合度最高的。RADEON X1800系列正式支持SM3.0规格，仅拥有16条像素管线、8条顶点管线，这不仅让人失望。X1800基R520核心高端的版本为X1800XT，其工作频率为625/1500MHz，低端一些的版本为X1800XL，工作频率为500/1000MHz。2006年，显卡逐渐进入到PCI-E总线时代。

2005年，ATI公司公布了有史以来最高的收入——略高于22亿美元。虽然ATI的净收入只有区区1700万美元，但在这个市场上唯一的竞争对手英伟达(Nvidia)的情况也好不到哪里去，尽管它的市场份额和利润都更大。而从2000年到2006年，A卡在ATI时期里可以说是比较辉煌的年代，虽然经历过低谷，但也曾有过像Radeon 9700的辉煌时代。2006年，AMD为弥补独立芯片组的欠缺，以54亿美元收购ATI。AMD也因此背负巨额外债。走过22年岁月的ATi也宣布着一个时代的过去。