NVIDIA Geforce 8400gs


[IT搜购网 原创] 2019-08-21 09:25:38 编辑:

ATI(AMD)和NVIDIA每一代显卡都以高端、主流产品争锋对抗3D加速技术的外部表象占据了DIY玩家、PC普通用户的视线,然而对于整个PC行业的图形市场来说,此处的硝烟并不是战争主体。初入此道的电脑玩家都会很惊讶为什么不出品显卡的Intel是PC图形市场占有率的绝对霸主,没错,这就是因为两家3D技术大鳄必须要面对的入门级显卡市场——它目前被IGP(芯片组整合显卡)型产品牢牢占据。

NVIDIA Geforce 8400 GS

最近几年低端显卡对阵IGP时可以说是节节溃败。作为独立型显卡,它具有明显更高的成本:单独的PCB、GPU、内存并需要更贵的支持独立显卡的芯片组支持;但另一方面,早先的低端显卡无法提供IGP不能替代的特性:无论是3D加速、2D输出还是视频回放。而本文主角,正是一种最新的低端独立显卡,它将以怎样的姿态和绝技去进入现今的显卡市场,正是笔者接下来试图测试和分析的,至少从表面来看,它将有一些机会,这来自和两个方面。

 

NVIDIA今天向行业正式发布的Geforce 8400 GS事实上在2个月之前的Geforce 8600 / 8500系列问世时就已经准备就绪,并稍后向OEM市场供货。只是当时ATI对应产品还未完全明朗,NVIDIA在那之前还对这款产品是否应该在零售市场上立足心存犹豫。现在Geforce 8400 GS已经以标准零售产品形式出现在我们面前,它是NVIDIA第一代DirectX 10级别显卡的最低档型号。

NVIDIA Geforce 8 中 档 至 入 门 级 显 卡 规 格 表
显卡型号 Geforce 8600 GTS Geforce 8600 GT Geforce 8500 GT Geforce 8400 GS
核心代号 G84 - 400 G84 - 300 G86 - 300 G86 - 213
制造工艺 80nm 80nm 80nm 80nm
核心晶体管数目 2.89亿 2.89亿 2.10亿 2.10亿
DirectX 版本支持 DirectX 10 DirectX 10 DirectX 10 DirectX 10
着色器数量 1D *32 1D *32 1D *16 1D *16
光栅处理器数量 8 8 4 4
核心频率 675MHz 540MHz 460MHz 460MHz
着色器频率 1458MHz 1242MHz 918MHz 918MHz
内存频率 2016MHz 1400MHz 800MHz 800MHz
内存位宽 128bit 128bit 128bit 64bit
内存类型 GDDR3 GDDR3 GDDR2 GDDR2
内存容量 256MB 256MB 256MB 128MB
256MB
视频加速相关 PureVideo HD PureVideo HD PureVideo HD PureVideo HD
HDCP 标配 非标配 非标配 标配
信号输出规格 Duallink DVI *2 Duallink DVI *2 Duallink DVI *1 Singlelink DVI *1
产品价格定位 199美元 149美元 89美元 45美元
55美元

仍然用一张表格来首先明确这款产品在Geforce 8产品梯队中的位置。笔者在这里建议那些对Geforce 8系列产品特性和性能不甚了解的读者去参考本站文章《统一渲染时代来临 Geforce 8全军测试》,以便获得本文一些观点和论述的知识背景,来更好的理解产品。当然,我们这里也会尽量全面的来介绍Geforce 8400 GS的方方面面,即使您不去回顾历史,应该也能读懂下文。

GF8400提供基础DX10 3D加速能力

GF8400提供基础DX10 3D加速能力

● Geforce 8400 GS基本状况

Geforce 8400 GS是NVIDIA最新提供的最廉价的DirectX 10独立显卡,在GPU一端,它提供和Geforce 8500 GT的相当的着色器规模,但内存带宽减半。甚至只有Geforce 8500 GT定价一半产品策略已经显示出Geforce 8400 GS的3D能力并不是重点。这款显卡将接替Geforce 7300 LE,发热、功耗表现非常出色,仅用轻量级的散热装置就能够长期稳定运行。Geforce 8400 GS最大亮点是新版本的PureVideo HD,在这一部分和比它昂贵三倍的Geforce 8600 GTS没有任何区别,却比高端的Geforce 8800系列还好。

● G86-213 GPU成本优势和功能

NVIDIA G86-213是Geforce 8500 GT上G86-300的衍生型,内部着色器规模和设计和G86-300完全相同:内含16个通用标量着色器,着色器/ROP以接近2:1的比例频率异步。但用于实现Gefprce 8400 GS产品的G86-213在内存控制器位宽上是64bit,只有G86-300的一半,这使其将在Geforce 8500 GT本身并不充裕的3D加速能力上进一步弱化,但显著降低GPU和PCB相关的制造成本。

G86-300和G86-213的尺寸比较

可以看到,G86-213的芯片核心面积和G86-300的相同,但封装基板因为内存控制器规格减半需求pin脚数降低而大大缩小。这使得G86-213不再和G84 GPU pin-to-pin兼容,不再需要昂贵的、支持128bit位宽内存连接的PCB,转向和G72上代64bit内存控制器的GPU pin-to-pin兼容,不但降低了GPU封装成本、PCB制造成本,还省去了PCB上的研发费用。可以说NVIDIA在这款产品的成本控制上下足了功夫。

G86亦由台基电(TSMC)使用80nm工艺制造,内含晶体管数目为2.10亿个,它和G86-300的另一个区别是内置的TDMS只支持一个Single-Link规格的DVI输出,数字输出最大分辨率支持到1920*1200,刚好能满足1080p高清视频的应用,但低于G86-300的Dual-Link规格2560*1600。G86-213能够直接配置在PCI-Express上,标准模式是16lanes宽度的单个连接。

● G8X GPU 3D加速特性回顾

Geforce 8系列显卡的GPU设计均以系列中最强的G80为蓝本进行简化,就全规格产品G80-300来说,它拥有128个通用标量着色器(被NVIDIA称作SP:Streaming Processor)、可以维持最多4096个线程的GigaThread逻辑、24个光栅处理器(Raster Opteration)以及384bit位宽的内存控制器。

G80是PC平台上首个全面支持DirectX 10的GPU,它使用完全符合ShaderModel4.0需求的统一渲染架构,并在渲染后端的ROP设计上也完全符合DirectX 10的渲染输出精度要求,如128bit(RGBA每通道32bit)浮点精度的HDR。G86在基础特性上完全继承了G80的优势,包括全功能GigaThread逻辑和3D特性,缩减的只是规模。

G80 GPU体系架构示意图

G80 GPU的128个通用标量着色器分成16组,每组着色器联合着一组均衡配置的纹理过滤、纹理地址单元和对应的L1/L2 Cache一起工作。这样一个着色器组是模块化设计的,并且脱离于后端的ROP和内存控制器。制造简化型Geforce 8系列GPU的工作就是基于这个基本的着色器组展开。G86 GPU实际上就是16SPs、改用80nm工艺制造的G80,G80能够支持的特效,G84和G86也能实现,它们的区别仅仅是运行速度。

比较G86-213和全规格G80的硬件规格(考虑进频率影响),G86-213大约只有G80的10%,Geforce 8400 GS在3D应用的运行速度上无疑是没法和Geforce 8800相比的。这种GPU的特点在于用极低的成本实现不凡的高清硬件解码能力。

全功能高清视频解码:PureVideo HD

全功能高清视频解码:PureVideo HD

G86-213支持强化高清内容回放能力的最新版本PureVideo HD,在这个方面上它和G84、G86-300没有任何区别,并且在显卡实现的HDCP相关特性上,Geforce 8400 GS还强过Geforce 8600 GT和Geforce 8500 GT。

● 100% GPU解码的期望

720p以上的高清视频能提供前所未有的细致入微画面,如果完全基于目前的恒码率MPEG2格式编码,1080p电影码率超过23Mbps,视频文件所需存储空间巨大,因此用于实现尽量高的压缩比,并保持良好画面质量的更先进编码格式不断涌现。之中最流行并被DVD标准制定组织DVD Forum认可的VC-1(微软WMVx的纯算法版)和H.264。而用户在播放使用这些编码的高清视频的时候,就需要对进行过复杂编码后的视频进行实时解码,如果没有专门的解码器硬件支持,这个软件解码的过程对于CPU是一个非常严峻的考验,因为运算量非常巨大。

两种标准的高清发行格式都需要强力硬件解码的支持

目前超过25Mbps码率的H.264编码高清视频就很难在主流CPU平台上顺畅播放,100%的CPU负载并带来画面迟滞是所有视频爱好者的噩梦,如果不是使用超频至3GHz以上的Core 2处理器,最好的选择还是拥有额外的解码硬件。

● 最新PureVideo HD特性

NVIDIA的GPU在NV4x一代开始便引入辅助高清解码技术的PureVideo HD,并在06年初增加了对H.264编码格式视频的解码支持。PureVideo HD已经能有效缓解CPU的压力,只是解码过程仍然需要CPU很高的参与度,不能彻底释放CPU负载。PureVideo HD最新版本现在在NVIDIA G84和G86 GPU上被引入,它的最大改进是:高清视频解码可以100%交由GPU计算!CPU彻底解放。

G7X和G80 GPU的PureVideo HD特性依靠内部的VP(VideoProcessor)提供,在对高清视频进行解码时,能够完成除了Bitstream处理和InverseTransform之外的其它操作,包括对CPU能力要求不低的De-Blocking操作。但以H,264编码的高码率影片播放时,即使CPU被PureVideo HD从De-Blocking解放出来,Bitstream处理仍旧给CPU沉重的压力。

G84、G86 GPU内的视频解码逻辑得到大幅加强

G84、G86 GPU在内部设计上大大增强了视频解码逻辑,除了VP版本更新并加强了性能之外,还新增了针对H.264解码的BSP(Bitstream Processor)引擎,解决原来G7X和G80 GPU的PureVideo HD仍需CPU进行Bitstream处理的问题,彻底接手高清视频解码的所有工作。

无PureVideo HD和两个版本PureVideo HD的H.264解码对比

以G84、G86 GPU为核心的Geforce 8600 / 8500 / Geforce 8400系列显卡,能够基本不需CPU计算能力的支持,就流畅播放高码率H.264压缩格式的高清视频,BSP支持CABAC/CAVLC两种方式的Bitstream处理,即使使用的是低速CPU,CPU占用率也可以保持在40%以下,系统响应度和播放顺畅度都能够保证。

Geforce 8600 / 8500 / Geforce 8400对MPEG2、VC1及H,264均能提供最优的支持。VP+BSP的协同工作目前已经在InterVideo WinDVD和Cyberlink PowerDVD的最新版本中实现。

● HDCP功能Geforce 8400 GS标配

Geforce 8400 GS的一大亮点是标配HDCP硬件,这一部分仅在Geforce 8600 GTS以上的Geforce 8上具备,而Geforce 8600 GT和Geforce 8500 GT均为选配,NVIDIA在最低端的Geforce 8400 GS上把HDCP列为标配,产品设计方向一目了然。

富士康Geforce 8400 GS上的HDCP key ROM

HDCP是High-bandwidth Digital Content Protection的缩写,意为高清数字内容保护。HDCP技术是由好莱坞与半导体界巨人Intel合作发开,它可以实际运用在显卡、DVD播放机等传输端,以及显示器、电视机、投影机的接收端之间。想在计算机上播放有版权的高清节目,不论是HDTV、蓝光还是HD DVD碟片,都要求显示器和显卡支持HDCP协议。

在显卡端,实现HDCP需要卡上安装有存放了HDCP Licence安全密钥的Atmel AT88SC 0808C Crypto ROM。PCB背面和显卡BIOS ROM芯片临近的即是这枚Atmel AT88SC。显卡支持HDCP配置的意义在于,未来所有发行载体的高清视频内容均会被加入HDCP,如果显卡不支持这个功能,显示输出的内容将被降低分辨率水平甚至是不能输出信号。

显卡展示:富士康Geforce 8400 GS 128MB

显卡展示:富士康Geforce 8400 GS 128MB

● 基于NVIDIA官方样板设计的产品

Geforce 8400 GS可以配置成128MB或256MB容量的本地内存,目前还只有GDDR2的搭配方案。在ZOL评测中心收到的多块Geforce 8400 GS,富士康(FOXCONN)的产品和NVIDIA官方样板显卡最为接近,笔者就从这款产品入手对Geforce 8400 GS进行详细的剖析。

NVIDIA Geforce 8400 GS官方样板为low profile(半高卡)设计,PCB编号为P413,它成本低廉同时便于在2U厚度的Flex型机箱内配置,这类机箱在商用型PC和HDPC型PC中相当普及。P413 PCB正反两面各提供两个GDDR2芯片焊位,本身提供一个DVI和一个S端子输出接口,板载D-SUB模拟输出接口插针。

FOXCONN Geforce 8400 GS 128MB

零售市场上的Geforce 8400 GS都会配置成全高型档板,PCB上的D-SUB接口插针被转接成D-SUB接口输出,正如这款富士康产品的形式。

显卡背面状况

输出接口配置

GPU、内存供电电路元件

富士康产品的用料做工都很不错。P213 PCB上的GPU、内存供电电路元件集中在GPU和输出接口之间的位置,规模轻盈。

轻量级的GPU散热方案

富士康Geforce 8400 GS配置的散热器体积轻巧,其规模和主板上的芯片组散热器相仿。透明塑料的风扇部分看起来非常清爽,为普通的2pin电力接口,恒定转速运作。散热片使用铝材挤压工艺制造。

● PCB和核心硬件构成

6层板设计的P413在样式上和Geforce 7300 LE GDDR2版的PCB相似,它不提供SLI应用的MIO接口。下图是拆下散热器后的FOXCONN Geforce 8400 GS 128MB

P413 PCB

G86-213 GPU

富士康Geforce 8400 GS的BIOS默认核心频率为460MHz,着色器频920MHz,和NVIDIA官方规格完全一致,卡上的GPU工艺版本为A2。

hynix 2.5ns GDDR2芯片

显卡上搭载128MB容量的GDDR2本地内存,BIOS默认运行频率800MHz(DDR)。使用了hynix的2.5ns GDDR2芯片HY5PS561621A FP-25,16M*16bit组织形式,额定运行频率800MHz。

富士康Geforce 8400 G支持HDCP,前文已经详述,这里不再重复。

显卡展示:小影霸Geforce 8400 GS 256MB

显卡展示:小影霸Geforce 8400 GS 256MB

● 自行设计PCB的两款产品

小影霸(HASEE)是第一时间把Geforce 8400 GS产品送抵ZOL的厂商,他们不但提供了两款不同本地内存容量配置的产品,这两块显卡还使用了不同于NVIDIA官方样板的PCB设计。其中小影霸Geforce 8400 GS 128MB配置了4枚16M*16bit的内存芯片,小影霸Geforce 8400 GS 256MB则配置了枚32M*16bit的内存芯片。

在零售市场上,小影霸将仅销售256MB版本的Geforce 8400 GS。

小影霸Geforce 8400 GS 128MB / 256MB

两种不同容量的的hynix 2.5ns 16bit GDDR2芯片

128MB版本小影霸Geforce 8400 GS使用hynix的2.5ns GDDR2芯片HY5PS561621A FP-25,16M*16bit组织形式;256MB版本小影霸Geforce 8400 GS使用hynix的2.5ns GDDR2芯片HY5PS121621A FP-25,32M*16bit组织形式。两块显卡的BIOS默认内存运行频率也均为800MHz(DDR)。

● 以256MB版本进行分析

除了本地内存芯片选择不同外,小影霸的两块Geforce 8400 GS的硬件部分完全相同,它们都沿用了小影霸之前产品Geforce 7300 LE的PCB设计,芯片上的pin-to-pin让制造商一端真正降低了研发成本。

小影霸Geforce 8400 GS 256MB

PCB背面状况

不同于NVIDIA P413 PCB,小影霸Geforce 8400 GS是接近全高的PCB方案,比官方样板宽些。这块自行设计的PCB为4层板,只在正面配置内存芯片和主要元件,背面只有少量小型贴片电容电阻。PCB本身即提供一个DVI和一个D-SUB输出接口,但没有支持S端子输出。

输出接口配置

供电电路设计不弱于官方样板

小影霸产品的用料做工中规中矩,从供电电路设计方面看,还稍强于P413样板,但总体用料水准稍有不如。

使用了纳米陶瓷轴承风扇的小型散热器

在散热器选用上,两块小影霸Geforce 8400 GS均为主动散热方案,放射状鳍片的铝质散热器尺寸和富士康Geforce 8400 GS散热器相当,其风扇部分还是用了纳米陶瓷材料的轴承,比普通钢质材料的套筒轴承寿命更长。

G86-213 GPU

小影霸Geforce 8400 GS 128MB / 256MB的BIOS默认核心频率为460MHz,着色器频率920MHz,均为标准规格。

HDCP key ROM

虽然显卡本身的设计思路是精简成本,但HDCP支持的产品亮点并没有省略,小影霸Geforce8400 GS的Atmel AT88SC ROM安装在GPU左上角,两款产品均支持HDCP。

显卡展示:影驰Geforce 8400 GS 256MB

显卡展示:影驰Geforce 8400 GS 256MB

● 首款超频版Geforce 8400 GS

深耕于DIY玩家市场的影驰习惯于打造不同于NVIDIA样板规格的高性价比产品,即使是最低端的Geforce 8400 GS,经影驰之手出品的也是一款超频版本。影驰Geforce 8400 GS 256MB的BIOS默认频率为核心540MHz、着色器1200MHz、内存800MHz,GPU部分远高于NVIDIA官方设定,和Geforce 8600 GT的水准相当。

影驰Geforce 8400 GS 256MB

PCB背面状况

这款显卡也是基于NVIDIA官方样板方案制造,PCB设计、输出接口配置、HDCP支持和前文中富士康产品基本相同,影驰更改了PCB色彩涂装和部分位置的用料。

输出接口配置

GPU、内存供电电路元件

hynix 2.8ns GDDR2芯片

影驰Geforce 8400 GS 256MB显卡上使用的GDDR2芯片规格稍弱,为hynix的2.8ns GDDR2芯片HY5PS121621C FP-28,32M*16bit组织形式,额定运行频率714MHz,BIOS中设定的800MHz为超频运行。

● 默认频率实测

Geforce 8400 GS 256MB默认频率

使用Rivatuner v2.01检测到的影驰Geforce 8400 GS 256MB默认频率设定如上图所示,对于这个档次显卡来讲,重度超频能带来怎样的产品性能改善是一个有趣的话题,笔者将在后面的测试中给出答案。

显卡展示:10款Geforce 8400 GS齐聚

显卡展示:10款Geforce 8400 GS齐聚

除了上文四款已经送抵ZOL评测中心的Geforce 8400 GS显卡外,还有多家厂商同步推出了各自的Geforce 8400 GS,笔者收到了来自七彩虹、XFX、精英、旌宇、铭瑄、昂达、富彩、杰微、翔升、Inno3D等品品牌产品的相关信息,这里一并放出:

● 七彩虹

七彩虹逸彩8400GS-GD2 冰封骑士4-0db 256MB是一款非常有特色的Geforce 8400 GS产品,它虽然在PCB方面也是lowprofile尺寸设计,但利用上方空间配置了0噪音的被动式热管散热器,真正面向HDPC的强调安静型应用。

逸彩8400GS-GD2 冰封骑士4-0db 256MB

 

逸彩8400GS-GD2更多细节特写

七彩虹独特的热管散热器设计

● XFX

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XFX Geforce 8400 GS 128MB

● 精英

精英Geforce 8400 GS 256MB

● 铭瑄

铭瑄Geforce 8400 GS 128MB

● 昂达

昂达Geforce 8400 GS 128MB

● 旌宇

旌宇Geforce 8400 GS 128MB

● 富彩

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富彩Geforce 8400 GS 128MB

● 杰微

杰微Geforce 8400 GS 128MB

● 翔升

翔升Geforce 8400 GS 128MB

● Inno3D

Inno3D Geforce 8400 GS 128MB

XFX、精英、铭瑄、昂达、旌宇、富彩、杰微、翔升及Inno3D的Geforce 8400 GS显卡均和上文中富士康、影驰产品类似,完全基于NVIDIA管方样板设计,它们也都配置了主动式的GPU散热器。

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