GF104 核心

接下來要談的是中高階的部分,NVIDIA 針對中高階市場推出的 Fermi 核心代號為 GF104,比起 GF100 還要晚了四個月才推出,而且與以往的做法不同,GF104 並不是單純從 GF100 削減組件數量而來的產物,實際上在架構編排 (特別是 SM 模組內的配置方面),GF104 與 GF100 之間有著蠻明顯的不同 (雖然下面這張架構圖看起來很像半顆 GF100,但其實中間的方塊數量比例上是不一樣的),並且引入了一些 Z 軸壓縮、材質過濾功能方面的性能優化。

GF104 核心只由兩組 GPC 組成,每組 GPC 當中同樣包含了四個 SM 模組,當我們把目光拉近聚焦到 GF104 核心的 SM 模組上時,其實可以很容易發現 GF104 核心內的 SM 模組所包含的元件數量與密度其實是有大幅成長的,下圖左邊出現的是 GF100 當中的 SM 模組編排,由兩組 Warp 排程器、兩組指令分配單元、32 個 CUDA Core、16 組 Load/Store 單元、4 組特殊功能單元與四組材質單元所組成。

而在 GF104 核心當中的 SM 模組實際上規模擴增了將近一倍,CUDA Core 的數量增加為 48 個,特殊功能單元的數量直接翻倍為 8 個,Load/Store 單元、指令分派單元與材質單元的數量也都增加了一倍之多,記憶體頻寬的部分則是小砍為 256-bit,因此 GF104 核心的性能其實遠遠超過 GF100 的一半,實際上 GF104 相較於 GF100 而言被閹割的比較嚴重的部分其實是負責曲面細分等任務的 PolyMorph Engine,但這應該是 NVIDIA 考慮到當時大量採用曲面細分技術的遊戲仍不多,中階玩家使用到大量相關功能的機率不高的結果。

使用 GF104 核心的產品其實不算多,基本上只有 GTX 460 與 GTX 460 SE 兩款,而 GF100 上所遇到的良率問題基本上在 GF104 上也都有出現,因此 GF104 也與 GF100 一樣並不存在真正的完整核心版本,以 GTX 460 為例,實際上僅開啟了七組 SP 模組 (336 個 CUDA Core、56 個 TMU 與 32 或 24 組 ROP),運作時脈設定則介於 GTX 470 與 GTX 480 之間。

至於 GTX 460 SE 的部分則是以 GTX 460 為基礎進一步閹割到只剩下六組 SM 模組的版本 (288 個 CUDA Core、48 個 TMU 與 32 組 ROP),運作時脈設定基本上與 GTX 460 一致。

值得注意的是 GTX 460 的衍伸版本很多,甚至有採用我接下來才要介紹的 GF114 核心的版本,當中比較特別的是記憶體容量為 768 MB 的 GTX 460 記憶體控制器被多閹割了一組,因此記憶體通道寬度只剩下 192-bit,總頻寬就比 GTX 460 SE 還要來的小了 (同時也影響了 L2 快取的大小,大多數 GTX 460 的 L2 快取有 512 KB,但在這個版本則只剩下 384 KB)。

GF114 核心

接下來要介紹的則是作為 GF104 核心接班人的 GF114 核心,基本上 GF114 與 GF104 之間的關係與 GF100 和 GF110 之間的關係是一樣的,同樣是在電晶體與電路設計上進行優化與良率提升之後的版本,因此基於 GF114 核心也與 GF110 核心一樣有功能全開版本的完整版核心產品推出,而且與 GF110 一樣,GF114 的時脈也拉得比 GF104 要來得更高。

採用 GF114 核心的產品主要出現在 GeForce 500 系列 (除了剛剛有特別提到的 GTX 460 在 2011 年之後有出現換裝只具備 7 組 SM 模組之 GF114 核心的版本與之後 GeForce 600 系列中的一款中低階產品之外) 作為中階產品推出,然而其中只有 GTX 560 Ti (後期產品,前期以採用 GF110 閹割版為主,時脈設定為 822/1645/4008 MHz + 256-bit GDDR5) 有使用完整版的 GF114 核心。

而比較常見的則是較低一階的 GTX 560,採用閹割掉一組 SM 模組的 GF114 核心 (具備 384 個 CUDA Core、56 組 TMU 與 32 組 ROP,810/1620/4008 MHz),而後來 NVIDIA 又追加推出了更低一階的 GTX 560 SE,進一步再閹割了一組 SM 模組 (因此只剩下 288 個 CUDA Core、48 組 TMU 與 24 組 ROP,736/1472/3828 MHz,記憶體通道寬度也隨之縮減為 192-bit),站長還有印象當時似乎出現了不少搭載 GTX 560 SE 卻打著「高效遊戲機」招牌的品牌電腦。

而之後 NVIDIA 在 2012 年發布的 GeForce 600 系列當中再次使用 GF114 核心 (只剩 6 組 SM 模組的版本),並將其命名為 GT 645 發售,規格上與 GTX 560 SE 很接近但時脈設定略高了一些。