NV1: Nvidiaが市場に参入
デスクトップカードは、133MB/秒の帯域幅を持つ一般的なPCIインターフェースを採用していました。カードは最大75MHzのクロックで動作するEDOメモリを使用でき、グラフィックアクセラレータは最大1600x1200の解像度と16ビットカラーに対応していました。セガサターンとデスクトップ市場での販売が相まって、Nvidiaは事業を維持することができましたが、NV1は特に成功したとは言えませんでした。グラフィックスとオーディオの性能は物足りず、様々なハードウェアコンポーネントが他のグラフィックアクセラレータと比較して高価でした。
Nvidia は NV1 の後継として NV2 の開発を開始しましたが、セガとの一連の意見の相違の後、セガは Dreamcast コンソール内で PowerVR テクノロジを使用することを選択し、NV2 はキャンセルされました。
詳細: 最高のグラフィックカード
詳細: デスクトップ GPU パフォーマンス階層表
NV3: リヴァ128
Riva 128（別名NV3）は1997年に発売され、より大きな成功を収めました。最も基本的な幾何学的プリミティブとして四辺形を採用していたものが、より一般的なポリゴンへと変更されたのです。これにより、ゲームへのRiva 128のサポートが容易になりました。GPUはポリゴンテクスチャマッピングも採用しましたが、結果はまちまちでした。これによりGPUはフレームのレンダリング速度を向上しましたが、画質は低下しました。
GPUには、Riva 128とRiva 128ZXという2つの主要なバリエーションがありました。Riva 128ZXグラフィックスアクセラレータは、NvidiaがRAMDAC周波数を引き上げることを可能にした、より高品質なビニングチップを採用していました。両モデルとも、128ビットバス経由でアクセスする100MHzクロックのSDRAMメモリを搭載し、GPUの帯域幅は1.6GB/秒でした。ただし、Riva 128ZXチップのVRAMは8MBで、Riva 128の4MBよりも大きくなっています。また、Riva 128ZXは250MHzという、Riva 128の206MHzよりも高いクロック速度で動作しました。
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これらの GPU は、Nvidia の主要な競合他社である 3dfx の代替品よりもクロックが低かったものの、2D と 3D の両方のグラフィック アクセラレーションが可能であったため、かなり人気がありました。
NV4: 爆弾投下計画
1998年、Nvidiaはこれまでで最も爆発的な人気を博したグラフィックカード、Riva TNT（コードネーム「NV4」）を発表しました。NV3と同様に、NV4は2Dと3Dの両方のグラフィックスをレンダリングすることができました。NV3から32ビット「True Color」のサポート、RAMの16MB SDR SDRAMへの拡張、そしてパフォーマンスの向上を実現しました。AGPスロットは普及しつつありましたが、多くのシステムに搭載されていなかったため、NvidiaはNV4を主にPCIグラフィックアクセラレータとして販売し、AGP対応カードは比較的少数しか生産しませんでした。Riva TNT以降、Nvidiaは互換性とパフォーマンスを向上させるため、ドライバの定期的なアップデートに力を入れました。
発売当時、3dfxのVoodoo2はパフォーマンスの頂点に立っていましたが、比較的高価で、16ビットカラーに制限されていました。また、Voodoo2は別途2Dビデオカードが必要だったため、所有コストがさらに高くなっていました。1990年代には別途2Dビデオカードが必要なのは一般的でしたが、Riva TNTは2Dと3Dの両方のビデオを処理できたため、Voodoo2よりもかなり手頃な価格でした。
Nvidiaは、Voodoo2から性能の王座を奪おうと、Riva TNTを125MHzのクロックで出荷する計画でしたが、コアが過熱し、十分な安定性が得られませんでした。そのため、Nvidiaは90MHz、RAMは110MHzのクロックで出荷せざるを得なくなり、結果としてRiva TNTはVodoo2よりも低速になってしまいました。Riva TNTは当時としては十分な性能を備えており、Nvidiaの「Detonator」ドライバのリリース後、性能が大幅に向上し、さらに競争力を高めました。
Riva TNTは、そのパフォーマンスと機能の多さから、総じて非常に成功を収めました。NVIDIAによるドライバーサポートの強化も顧客獲得に貢献しました。1990年代のドライバー管理がどれほど大変だったかは、誰もが知っているでしょう。
NV5: もう一つの爆発
1999年、NvidiaはRiva TNT2（コードネーム「NV5」）で再びパフォーマンスの王座を狙った。Riva TNT2はアーキテクチャ的には初代Riva TNTと類似していたが、改良されたレンダリングエンジンのおかげで、同じクロック速度で前モデルよりも約10～17%高速に動作した。Nvidiaはまた、AGP 4Xスロットのサポートを追加し、カードの帯域幅を拡大した。また、VRAM容量を32MBに倍増させた。おそらく最も重要な改良点は250nmプロセスへの移行であり、これによりNvidiaはRiva TNT2のクロック速度を最大175MHzまで引き上げることができた。
Riva TNT2の主な競合製品は3dfx Vodoo3でした。この2つの製品は長年にわたり激しい競争を繰り広げてきましたが、パフォーマンスや機能の面で明確な勝利を収めることはできませんでした。
NV10: GeForce Luke を使用しましょう!
1999年後半、NvidiaはGeForce 256（コードネーム「NV10」）を発表しました。GeForce 256以前は、ほぼすべてのビデオカードは「グラフィックアクセラレータ」または単に「ビデオカード」と呼ばれていましたが、NvidiaはGeForce 256を「GPU」と呼ぶことにしました。このカードには、ハードウェアT&L（Transform and Lighting）処理など、いくつかの新機能が搭載されており、通常はCPUに委ねられていた計算をGPUで実行できるようになりました。T&Lエンジンはこのタスク専用に設計された固定機能ハードウェアであったため、そのスループットは当時のハイエンドPentium IIIプロセッサ（クロック周波数550MHz）の約5倍でした。
Riva TNT2との設計の違いは、ピクセルパイプラインが2つではなく4つ搭載されている点です。Riva TNT2のクロック速度には及ばないものの、パイプラインの追加により、前世代機よりも約50%高速なパフォーマンスを実現しました。また、このGPUはNVIDIA社製として初めて32MBから64MBのDDR SDRAMを搭載し、パフォーマンス向上に貢献しました。GPUのトランジスタは220nmに微細化され、コア自体は120MHzで動作し、RAMは150MHzから166MHzで動作しました。
GeForce 256 は、Nvidia が初めてビデオ アクセラレーション ハードウェアを搭載したモデルでもありますが、MPEG-2 コンテンツのモーション アクセラレーションに限定されていました。
NV11、NV15、NV16: GeForce2
NvidiaはNV10 GeForce 256の後継機としてGeForce2を発表しました。GeForce2のアーキテクチャは前モデルと類似していましたが、180nmトランジスタでダイをさらに微細化することで、各ピクセルパイプラインに接続されるTMUの数を倍増させることができました。GeForce2ブランドのカードには、NV11、NV15、NV16というコードネームの3つの異なるコアが搭載されていました。これらのコアはすべて同じアーキテクチャを採用していましたが、NV11はピクセルパイプラインを2つしか持たないのに対し、NV15とNV16は4つも備えており、NV16はNV15よりも高いクロックレートで動作しました。
GeForce2は、マルチモニター構成をサポートした最初のNvidia製品ラインナップでもありました。GeForce2 GPUは、SDRメモリとDDRメモリの両方で提供されました。
NV20: GeForce3
2001年、NVIDIA初のDirectX 8対応カードとして、GeForce3（コードネーム「NV20」）が登場しました。コアには150nmプロセスで製造された6,000万個のトランジスタが搭載され、最大250MHzのクロック速度を実現しました。NVIDIAはGeForce3に「Lightspeed Memory Architecture」（LMA）と呼ばれる新しいメモリサブシステムを導入しました。これはZバッファを圧縮し、メモリの限られた帯域幅への全体的な負荷を軽減するように設計されています。また、「Quincunx」と呼ばれる特殊なアルゴリズムを用いてFSAAを高速化するようにも設計されていました。全体的なパフォーマンスはGeForce2よりも優れていましたが、GPUの複雑さから製造コストがかなり高く、結果としてGeForce2と比較して価格も高くなりました。
NV2A: NvidiaとXbox
2001年、NVIDIAはMicrosoftの初代Xboxの主要コンポーネントとして、再び家庭用ゲーム機市場に参入しました。Xboxは当時の最新PCに搭載されているものとほぼ同一のハードウェアを搭載し、NVIDIAが設計したGPUは基本的にGeForce3を改良したものに過ぎませんでした。NV20 GPUと同様に、Xboxに搭載されたNV2Aには、それぞれ2つのTMUを備えた4つのピクセルパイプラインが搭載されていました。NVIDIAはまた、MCPX（または「SoundStorm」）として知られるXboxのオーディオハードウェアも開発しました。
NV17: GeForce4（パート1）
NVIDIAは2002年、異なるアーキテクチャに基づく複数のGPUを発表し、市場を揺るがし始めました。これらはすべてGeForce4としてブランド化されました。GeForce4スタックのローエンドにはNV17がありました。これは基本的にNV11 GeForce2のダイをベースに、150nmトランジスタを使用して微細化され、クロック周波数は250～300MHzでした。NV20に比べて設計が大幅に簡素化されたため、NVIDIAはモバイル市場とデスクトップ市場の両方に展開できる手頃な価格の製品となりました。
Nvidiaはその後、NV17コアの2つのリビジョン、NV18とNV19をリリースしました。NV18はAGP 8Xにアップグレードされたバスを搭載し、NV19は基本的にNV18チップをベースにx16リンクをサポートするPCIeブリッジを搭載していました。これらのチップのDDRメモリのクロック周波数は166MHzから667MHzの間で設定されていました。
NV25: GeForce4（パート2）
NV17が市場の下位半分をカバーしたことを受けて、NvidiaはハイエンドをカバーするNV25を発売しました。NV25はGeForce3のアーキテクチャを改良したもので、基本的に同じリソースを搭載し、4つのピクセルパイプライン、8つのTMU、4つのROPを備えています。ただし、NV25は頂点シェーダーの数が2倍（1つから2つに増加）となり、最新のLMA-IIシステムを搭載しました。NV25には合計6,300万個のトランジスタが搭載されており、GeForce3よりわずか300万個多いだけです。GeForce4 NV25はクロック速度でもGeForce3を上回り、225～300MHzの範囲でした。128MBのDDRメモリのクロック周波数は500～650MHzでした。
DirectX 7タイトルにおけるNV25のベンチマークテストでは、GeForce3と比較して約10%という控えめなパフォーマンス向上が見られました。しかし、頂点シェーダーを活用したDirectX 8ゲームでは、NV25のパフォーマンス優位性が38%にまで拡大しました。
Nvidiaは後にNV25チップの改良版であるNV28をリリースしました。前のスライドで述べたNV18と同様に、NV28はAGP 8Xをサポートしている点のみがNV25と異なります。
詳細: ワークステーション グラフィック カードはゲームをどの程度快適にプレイできるでしょうか?
NV30：FX 5000（パート1）
2002年、ゲーム業界はMicrosoftのDirectX 9 APIの登場を歓迎しました。これは、数年間にわたり最も広く使用され、影響力のあるゲームAPIの一つでした。ATIとNvidiaは両社ともDX9準拠のハードウェア開発に奔走し、新しいGPUはPixel Shader 2.0をサポートする必要がありました。ATIは2002年8月に初のDX9対応カードを発売し、Nvidiaに先んじて市場に参入しましたが、2002年末にはNvidiaがFX 5000シリーズを発売しました。
NvidiaはDX 9カードをATIより遅れて発売しましたが、ゲーム開発者の関心を引くためにいくつかの追加機能を搭載していました。主な違いは、Nvidia独自の社内リビジョンであるPixel Shader 2.0Aを採用していたことです。Pixel Shader 2.0Aは、MicrosoftのPixel Shader 2.0に比べて、無制限の依存テクスチャ、命令スロット数の大幅な増加、命令予測ハードウェア、より高度なグラデーション効果のサポートなど、多くの改良点を備えていました。Pixel Shader 2.0Aには、MicrosoftのPixel Shader 3.0の一部となるいくつかの改良点が含まれていました。
130nmトランジスタを採用したNV30は、400～500MHzで動作し、800MHzまたは1000MHzで動作する128ビットバスを介して、128MBまたは256MBのDDR2 RAMにアクセスできました。NV30自体は、2つの頂点シェーダ、8つのTMU、4つのROPを備えた4パイプライン設計を引き続き採用していました。NVIDIAはその後、4つのピクセルパイプラインと1つの頂点シェーダ、4つのTMU、4つのROPを備え、より安価なDDRメモリを使用できるローエンドモデルをリリースしました。
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マイケル・ジャスティン・アレン・セクストンは、Tom's Hardware USの寄稿ライターです。CPUとマザーボードを専門に、ハードウェアコンポーネントのニュースを執筆しています。
