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显卡发展的早期历史

鏃ユ湡锛2019-06-22 02:14 鏉ユ簮:未知 浣滆:admin

  显卡早期称显示适配器,在“黑底白字”的DOS年代时,对显示的要求是极低的。然而随着各种软件应用的普及,人们对于PC图形界面的需求越来越强烈,为此才出现了彩色显示。最早的显示类型是EGA,只能认别出黑白两色。早期使用8080、8088一直到80286都是使用这种类型的显示适配器,功能极为简单,一般集成16K显存,并不为人关注。

  到了20286时,PC上出现了一些和图形相关的软件,开始有人在PC上设计一些图形,最早的就是CAD。那时的程序员们为了自己闲暇的消遣也开始编写一些小游戏,或是移植一些游戏机上的Game到PC上来。因此出现了一种四色适配器,能认别三元色和黑白。当时这种适配器的效果是很差的,你能想像出只有三元色和黑白的图像效果是什么样吗?不过在当时这已经是一个大的进步了。由于这是第一种彩色的显示适配器,所以称为CGA。CGA时代对显卡的要求已经大幅度提高,但是当时的制作工艺仍然远远高于显卡芯片的需求,因此CGA显示适配器依旧整合在主板上,以一块单芯片的方式来实现。

  VGA标准可谓是如今显示标准的雏形,我们的显卡也是从这一时代开始独立起来,成为真正意义上的显卡,而不仅仅是一块默默无闻的芯片。最先的VGA标准可以现实16色,要求显卡具备512KB显存。

  SVGA是VGA标准的衍生产物,这种改良过的图形适配器已经能够技持16Bit的彩色,并且逐渐过渡到如今的32Bit。最早的SVGA显卡芯片是CirrusLogic的GD5428/5429,它直接集成了1~2MB显存,支持16Bit的彩色。不过GD5428/5429依然没能逃出老迈的VESA总线,因此卡身特别长,成本也不低。事实上,真正将SVGA发扬光大的还是S3 735(Tr64V)以及Trident 9680,它们能够达到1024×768的分辨率,并且在低分辨率支持32Bit真彩色

  显卡接口也不断制约着显卡技术的发展,并逐渐成为瓶颈。为了加快显示芯片与总线之间的传输速度,使用高带宽的接口总线势在必行。在民用市场,显卡接口的起点便是最普通的ISA接口,事实上ISA接口包含ISA总线、EISA总线和VESA总线,ISA接口是一种统称。

  当我们来到VGA标准时代之后,ISA接口就开始力不从心,PCI接口取而代之。不过PCI接口也并未持续多少时间就被更为先进的AGP淘汰。与PCI相比,AGP不仅在带宽上突飞猛进,更是可以有效利用系统内存。然而值得注意的是,AGP的发展之路并不像PCI那样平坦,半开放性的格局使之不断面临兼容性的困扰。从最早的AGP 1X到如今的AGP 8X,真正具有里程碑意义的只有AGP 4X。而如今AGP 8X也逐渐走下神坛,PCI Express x16取而代之。

  现在这一代用户恐怕只知道nVIDIA和ATi,老一代的骨灰级玩家应该能记住S3与Trident。在十年前,PC显卡正经历从ISA到PCI的一场巨变,而主宰这一舞台的并不是当今的两位霸主,S3和Trident才是叱咤风云的英雄硬汉。

  十年前,当时并没有疯狂的3D效果、完美的硬件级DirectX支持、更没有什么实用的视频功能!当时的显卡还远没有达到小康水准,高人一等的2D速度以及基本令人满意的VCD软解压就已经足以让众多用户欢呼雀跃了。

  当时的S3就可以说是独步天下的霸主,其市场份额到了令人诈舌的地步,在显示领域甚至可以与业界大哥Intel齐名。为S3开创这一时代的大功臣当数S3 765。当显卡正式进入PCI总线D速度得到前所未有的增强。此时,S3 765最多支持2MB EDO显存,能够实现高分辨率现实,这可是当时价格不菲的高端显卡才能做到的。平滑的2D速度以及不错的画质表现令这款芯片大受欢迎,而价格上的平民化也使之在短时间内普及。在S3 765时代,在电脑上播放VCD还需要借助专用的解压卡。不过,通过S3 765的解码补偿功能,只要CPU的主频在66MHz以上就可以实现令人满意的软解压效果。如果有Pentium处理器以及大容量内存的配合,那么其软解压效果完全可以与硬件解压卡相媲美。也就是从此片芯片组开始,S3不断地向Trident施加压力,无情的排挤Trident的市场。

  作为ISA时代的霸主,Trident在进入PCI时代之后并没有立即溃败。Trident 9685是一款不逊于S3 765的显示核心,而且在视频输出功能方面有着一定的优势。然而正如很多用户所知道的那样,很多时候技术不仅仅是绝对成败的关键,渠道支持同样十分重要。S3凭着强大的市场操作手段,几乎得到当时所有板卡厂商的支持,技术上突破困难的Trident最终落败。

  S3 765的成功并没有让S3冲昏头脑,继S3 765后马不停蹄地推出S3 VirgeDX,但是S3 VirgeDX只能算是S3 765的升级产品,这款显示芯片将2D速度几乎发展到了顶峰,同时具备了初级的3D功能。与S3 VirgeDX同时代的处理器是Pentium MMX,当时的CPU已经具备了相当的多媒体能力。而S3 VirgeDX也顺应了这一潮流。通过2~4MB的高速度显存,S3 VirgeDX已经完全不用担心VCD软解压,而且在2D速度方面几乎已经无可挑剔。更加值得关注的是,S3 VirgeDX为Microsoft的第一代DirectDraw进行优化(并不是Direct3D),因此在游戏中的速度表现相当不错,也能简单处理一些伪3D画面。当S3 VirgeDX发展到后期,AGP总线开始流行,采用AGP接口的S3 VirgeDX在速度上也稍有提升。

  当S3还在为自己的市场份额沾沾自喜的时候,另一场风暴正在悄悄地酝酿着。那就是3D革命风暴的到来,这场风暴造就了一代枭雄3dfx的辉煌王朝。

  其实,在3D概念还未完全成形之时,3dfx就以第一代Voodoo加速卡刮起一阵旋风。为了使Voodoo加速卡能够更加专注地做好3D工作,3dfx使这款显卡只具备3D能力,而不具备2D显示功能。客观而言,3dfx的这一做法十分聪明,这样既能降低技术难度,又可以不与当时的S3、Trident、Matrox等形成正面冲击。

  没有谁会估计得到这样的3D子卡会大受市场欢迎,S3更是将没有2D显示功能的显卡视为另类的非对手之列。但是疯狂的游戏迷们视这种3D加速卡为宝,在Quake2、Doom等经典游戏中,当时的Voodoo1几乎是玩家们唯一的选择,毕竟众多3D游戏都为3dfx专用的Glide3D函数进行优化开发。Voodoo1的巨大成功使3dfx的势力迅速壮大。而令众多玩家翘首期盼的Voodoo2延续了3dfx的辉煌,众多3dfx的死敌更是难以望其项背。Voodoo2芯片的速度非常快,大约是Voodoo1芯片的三倍。Voodoo2芯片除了提供一般3D加速卡的全部3D功能之外,还提供一些特殊的效果,例如抗锯齿边缘修补、三线过滤、深度Buffering等等。

  在游戏迷们欢呼声中,S3才在梦中惊醒,决心进军之前不太重视的3D游戏市场。但是为时已晚,3dfx打下的3D江山坚不可催,当时的玩家甚至以拥有一块3dfx的显卡为荣,3D游戏也因Only for 3dfx而大行其道!甚至乎3dfx就是显示业界的标准,刹那间3dfx如雷贯耳般地响彻了全球的每一个角落,与其说是3dfx给我们带来了激动人心的3D游戏,不如说是3D游戏成就了3dfx的一代神线dfx的另一杀手锏自然是至今还为老玩家津津乐道的SLI工作模式。其实现在nVIDIA所宣传的近期炙手可热的SLI模式早就在3dfx上的Voodoo2产品上应用过了。当时的SLI技术允许在一台电脑中同时使用两块Voodoo2,它们之间通过一条传输电缆相联,两块卡分别处理屏幕上的奇偶线级信号,令理论速度直接增加一倍。在Voodoo1以及Voodoo2盛行之时,3dfx曾先后推出具备2D显示功能的Voodoo Rush以及Voodoo Banshee,不过这两款芯片并没有像其前辈们那么成功。

  面对3dfx的巨大成功,无论是S3还是Trident都无力抵抗,不可一世的3dfx已经无视来自其它厂商的威协。而此时另一位默默耕耘的新兴力量正在悄悄出现,这就是我们熟悉的nVIDIA。其实,早在Voodoo2独步天下之时,nVIDIA就以性能表现不俗的Riva128和TNT引起了人们的注意。如果说TNT只是nVIDIA攻击3dfx的试探,那么TNT2则是线dfx的一记重拳。

  客观而言,TNT2绝对是nVIDIA的成名之作。也许是3dfx的一意孤行惹火了Microsoft,在Direct3D的帮助下,TNT2异军突起。尽管Voodoo系列也具备Direct3D加速能力,但是当游戏开发商开始倾向于Direct3D之后,Voodoo系列的Glide优势尽失。凭借极高的象素填充率以及显存带宽,TNT2成为3D时代的新明星。在OpenGL性能方面,TNT2的表现也令人满意。除了在画质上能与TNT2比拼之外,3dfx其实已经没有任何竞争的筹码。

  3dfx的失败发人深思,纵看它的发展历程,可以看出3dfx输掉的不是技术和资金,而是一连串企图独霸市场的错误策略,过分高估自身实力,Glide本身是一个很好的API但却因为3dfx想独霸技术而随它一起灭亡了;且不说它收购STB闭门造卡而得罪众多的板卡制造商,就连致力发展DirectX的Microsoft和大力推广AGP规范的Intel也不放在眼内,逆势而行及固步自封的短见策略令到一意孤行的3dfx一步一步走上了绝路。

  收购了3dfx后的nVIDIA无疑是迎来了其高速发展的第二春。但是如日中天的nVIDIA并没能在市场上只手遮天,因为此时一位强有力的挑战者顽强地登上了竞技舞台,这就是与nVIDIA针锋相对的ATI。作为资格较老的图形显示芯片公司,ATi有着它的生存之道,多年的征战也使得ATi累积了丰富的作战经验。在3dfx时代,ATi的3D Rage系列芯片虽然3D性能并不是十分特出,但是它却提供了很好的DVD回放加速功能,配合其低价策略使得它在OEM市场中也占有一席之位。而且凭着出色的视频及多媒体性能,使得ATi避免了与3dfx和nVIDIA在3D游戏性能方面的正面交峰,即使在零售市场,采用3D Rage系列芯片的显卡也一直是用户的“第三方”选择。

  而此时显卡技术中的T&L成为当时人们关注的焦点,第一款支持T&L功能的显卡是GeForce 256, 随后发布的GeForce2基本上可以说是提速版本,除了速度快了很多以外,其它方面并没有太大的技术上提升。而经过了较漫长的摸索后,ATI也推出了DX7时代下的强有力的挑战武器:Radeon 7500。

  其实ATi先前推出的Radeon 256以及Radeon LE已经展现出相当不错的实力,只不过在nVIDIA的GeForce 256光芒下没能提起人们太大的注意。而Radeon 7500终于积厚薄发,一举成为性能最好的DirectX7显卡。与早先的Radeon 256相比,Radeon 7500最大的改变就是生产工艺,从原来的0.18m改进到0.15m,因此拥有更小的核心。这样最大的好处就是发热量得到很好的控制,而且芯片的核心速度也可以得到很大的提高。和GeForce2 GTS系列的产品比较,ATi的Radeon 7500在芯片频率和显存频率这两个方面占据着较明显的优势,这意味这它拥有更高的执行性能和显存带宽。

  更为重要的是,当时牛气冲天的nVIDIA在板卡厂商合作方面出现问题,而ATi也从3dfx身上吸引了经验,有意开放显卡制造权。正是这一进一出之下,不少二、三线品牌开始支持ATi,采用Radeon 7500图形核心的产品大面积铺货。从实际对比来看,nVIDIA在提高频率后推出的GeForce2 Ti并不逊色于Radeon 7500,但是此时的较量已经没有任何意义。Radeon 7500的出现标志ATi在核心技术方面已经完全赶上nVIDIA的脚步,正式与nVIDIA展开正面的技术交锋。

  如同桌面处理器市场的Intel和AMD一样,显卡市场演变为nVidia与ATI两雄争霸的局势。nVidia方面,凭借刚刚推出的Geforce 3系列占据了不少市场,Geforce 3 Ti 500,Geforce 2 Ti和Geforce 3Ti,Geforce MX分别定位于高中低三线市场。与GeForce 2系列显卡相比,GeForce 3显卡最主要的改进之处就是增加了可编程T&L功能,能够对几乎所有的画面效果提供硬件支持。GeForce 3总共具有4条像素管道,填充速率最高可以达到每秒钟800 Mpixels。Geforce 3系列还拥有nfiniteFX顶点处理器、nfiniteFX像素处理器以及Quincunx抗锯齿系统等技术。

  作为反击,ATI出品了R9700/9000/9500系列,首次支持DirectX 9,使其在与NVidia的竞争中抢得先机。而R9700更是在速度与性能方面首次超越NVidia。R9700支持AGP 8X、DirectX 9,核心频率是300MHz,显存时钟是550MHz。RADEON 9700,实现了可程序化的革命性硬件架构。符合绘图回事商品AGP 8X最新标准,配有8个平等处理的彩绘管线个并列的几何处理引擎更能处理每秒3亿个形迹及光效多边形。而R9000是面向低端的产品,R9500则直挑Ti4200。

  2004年也是ATI大放异彩的一年,其最大的功臣却是来自于面向中低端的Radeon 9550。这款2004年最具性价比的显卡,让ATI在低端市场呼风唤雨。R9550基于RV350核心,采用0.13微米制程,核心频率为250MHz,显存频率为400MHz,4条渲染管道,1个纹理单元,同时兼容64bit和128bit。这款产品是9600的降频版,但是通过改造,都可以变成R9600,性价比极强。而老对手的N卡方面,却只推出了一款新品GF FX 5900XT/SE,而与R9550处于同一竞争线LE系列,虽然性能不错,可惜价格却没有优势,被R9550彻底打败。2004年让nVidia郁闷了一整年。

  随着PCI-E平台渐渐为普通用户所了解和接受,显卡也逐渐进入到PCI-E平台的时代。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。就是AGP取代PCI一样,PCI-E接口代替AGP接口的趋势不可避免。而处于交接时代,AGP或者PCI-E,消费者也有了更大的选择空间。不过有一点可以肯定的是,新技术总能为用户带来更快更好的显示效果,满足玩家心动刺激的感官享受。

  时间来到这里很多朋友都开始数得出往后推出的产品了,紧跟微软DX系列的更新,两大厂商也不断更新自己的产品,中间还夹杂着ATI被收购的事情,总体是互有攻守,其中有不少大家当年都是用过的经典产品,例如GeForce 6800,6600GT,7600GT,7300GT,8800GTX,8600GT,X1950XTX,“马甲王”G92系列,HD 4/5系列,GTX260+,HD6950等等,新时代显卡换代越来越快,性能越来越强,然而玩家热情似乎一直在下降,因为产业成熟,产品也只是在散热以及性能方面不断提高,再也看不到当年全民为某一产品疯狂的情景。

  以上为跟大家分享有点年代的显卡史,至于近年的显卡史由于AMD一直被吊打,确实显得少点力度。

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