История создания видеокарты кратко
Обновлено: 04.07.2024
Пожалуй, ни один из компонентов компьютера не является объектом такого поклонения, как графический адаптер для ПК. Адептами этого культа являются многочисленные любители компьютерных игр, способные, не задумываясь, потратить немалую сумму на очередной апгрейд ради красивой плавной картинки. Эти деньги непрерывно подпитывают разработку новых и все более мощных адаптеров: и развиваются эти устройства куда быстрее, чем центральные процессоры. А ведь всего 30 лет назад такого никто и представить себе не мог. Обратимся к тем временам и рассмотрим, с чего все это начиналось.
Без графики
Первой графической картой для ПК считается видеоадаптер MDA (Monochrome Display Adapter), входивший в состав знаменитого IBM PC (1981 год), основоположника семейства РС-совместимых ПК. В отличие от предшественников, интегрированных в основную плату компьютера, IBM MDA был собран на собственной плате и устанавливался в слот универсальной шины XT-bus. По сути, он представлял собой простой видеоконтроллер, выводящий на дисплей содержимое видеопамяти. Даже обязательный для более поздних адаптеров RAMDAC отсутствовал по той простой причине, что сигнал, генерируемый MDA для монитора, был цифровым. Помимо самого чипа видеоконтроллера плата MDA несла на себе 4 кб видеопамяти, микросхему ПЗУ со шрифтом и тактовый генератор.
Что же умел MDA? Для своего времени - довольно много. На экране монитора он мог отобразить 25 строк по 80 символов, причем каждый символ занимал матрицу 9x14 пикселов. Иными словами, он обеспечивал разрешение 720x350 пикселов, и поэтому отображаемый им текст имел высокую четкость, недоступную конкурентам. Кроме того, каждый символ мог иметь один из пяти атрибутов: обычный шрифт, подчеркнутый, яркий, мигающий, инверсный. Разумеется, использовался MDA исключительно с монохромными (одноцветными) мониторами. Еще одной особенностью адаптера было наличие на нем принтерного порта, что экономило пользователям порядка $100, которые стоил отдельный контроллер.
Несерьезный собрат
Все же IBM PC не получил бы такой популярности, не обладай он возможностями работы с графикой. Для менее серьезного применения своего ПК IBM заготовила другой графический адаптер, названный CGA (Color Graphics Adapter), выпущенный в том же 1981 году. Обеспечивая не такое высокое разрешение картинки, как MDA, CGA мог работать во множестве различных режимов - как текстовых, так и графических, для чего потребовалось оснастить его 16 кб видеопамяти.
Как и MDA, CGA мог отображать 25 строк по 80 либо по 40 символов, но разрешение каждого символа было всего лишь 8x8 пикселов. Зато символы могли иметь 16 разных цветов.
Графику CGA мог выводить в одном из трех режимов: 640x200 с 1-битным цветом (монохромный режим), 320x200 пикселов с 2-битным цветом (4 цвета), 160x100 пикселов с 4-битным цветом (16 цветов). Последний технически представлял собой эмуляцию графики с помощью текстового режима (т.е. пикселы имитировались символами, представлявшими собой закрашенный наполовину квадрат 8х8 пикселов).
Адаптер CGA был оснащен тем же 9-контактным портом, что и MDA, и также передавал видеосигнал в цифровом виде, при этом имел композитный выход для подключения к цветному телевизору. Он мог работать и с обычным монохромным MDA-дисплеем. Эта совместимость сохранялась вплоть до более продвинутого EGA, выпущенного и 1984 году.
Больше цвета, больше четкости
Итак, эволюция графических адаптеров пошла по пути увеличения разрешения и цветности картинки. Адаптер EGA (Enhanced Graphics Adapter, 1984 год) мог отображать графику разрешением 640x350 пикселов при 4-битном цвете (16 цветов). Объем видеопамяти возрос сначала до 64 кб, а затем до 256 кб, что позволило EGA оперировать несколькими страницами видеопамяти. Это обеспечивало некоторое ускорение графики: процессор мог формировать сразу несколько кадров картинки.
Сейчас это звучит странно, но подобные примитивные видеоадаптеры царили на рынке годами. Так, до 1987 года на РС-совместимых ПК безраздельно правил EGA, и пользователи не представляли, что может быть лучше. А что же произошло в 1987-м? Появился VGA.
Новый видеоадаптер изначально предназначался для нового поколения ПК IBM PS/2. Это семейство, при проектировании которого разработчики отошли от принципов открытой архитектуры, фактически провалилось на рынке, но многие примененные в нем решения получили путевку в Жизнь. MCGA (Multi-Color Graphics Array), новейший видеоадаптер, встраиваемый в системную плату компьютеров PS/2, вскоре был выпущен в виде платы для шины ISA и получил название VGA (Video Graphics Array).
256 кб видеопамяти позволяли хранить несколько кадров и пользовательский шрифт в придачу, а при использовании всего объема под единственный кадр можно было вывести картинку в небывалом по тем временам разрешении 800x600 точек, правда, эта возможность была не документирована и использовалась исключительно редко.
Чуть-чуть быстрее
Адаптер научился самостоятельно рисовать у себя в памяти линии, заливать часть кадра цветом, накладывать битовую маску. Для графических приложений тех лет это была неоценимая помощь: даже при построении диаграмм ускорение было хорошо заметно, а приложения инженерной графики и вовсе многократно выиграли в производительности. Разумеется, все это требовало поддержки со стороны программ, и новый адаптер вскоре ее получил.
Надо сказать, что в те времена профессиональные графические станции уже оснащались дополнительными графическими сопроцессорами, размещаемыми на отдельных платах. Стоили такие устройства очень дорого и при этом обладали очень широкими возможностями. 8514/А умел гораздо меньше, но и стоил сравнительно дешево, что было и до сих пор остается наиболее ценным качеством в секторе ПК.
И 1990 году 8514/А получил смену в виде адаптера XGA (Extended Graphics Array), обладавшего чуть расширенной функциональностью. В новом адаптере появился режим 800x600 пикселов с 16-битным цветом (так называемый High Color, 65 536 цветов), в остальном он был аналогичен своему предшественнику. Начиная с XGA на рынке стали господствовать разнообразные SuperVGA-адаптеры, причем объем памяти и доступные разрешения начали расти с каждым годом. Как результат - пользователя стало все сложнее удивить четкостью и цветностью картинки. Как же тогда продавать дорогие новинки? Нужны были новые, доселе невостребованные и невиданные функции. И они появились.
Первый шаг в 3D
Пионером в ускорении трехмерной графики для ПК стала небезызвестная компания S3. Адаптер S3 Virge был преемником очень успешной Trio 64V+, при этом поддерживая до 4 Мб памяти DRAM или VRAM. Его графическое ядро и видеопамять работали на частоте 80 МГц, что по нынешним временам совсем не впечатляет.
Наиболее интересным новшеством в Virge стала поддержка функций ускорения 3D-гpaфики. Серьезную прибавку к скорости игр того времени они обеспечить не могли, более того, программный (средствами ЦП) рендеринг зачастую работал быстрее аппаратного на Virge. Зато с помощью этих функций разработчики игр могли позволить себе украсить свои продукты новомодными технологиями, такими, как динамическое освещение и билинейная фильтрация текстур.
Вдохновленная своей ролью первопроходца, компания S3 задумала захватить нишу потребительских 3D-ускорителей. Так, были заключены договоры с производителями известных игровых тайтлов: Tomb Raider, Mechwarrior 2, Descent II получили поддержку стандарта S3D. Маркетологи компании здраво рассудили, что, распространив собственный стандарт на функции 3D-акселерации, они получат весомое преимущество перед конкурентами. Теоретически S3 Virge также поддерживал некоторые функции профессионального стандарта 3D-графики OpenGL, но производительность с использованием библиотек этого стандарта была совершенно неудовлетворительной. Поддержка Direct 3D также была заявлена, но вот игр таких не было и даже не планировалось: в то время практически все игры выпускались под MS-DOS.
Масштабным планам S3 не суждено было сбыться: уже 1996 году компания 3Dfx выпустила 3D-ускоритель Voodoo Graphics, обеспечивший ей господство в отрасли. Никаких шансов у Virge не осталось; в последующие годы адаптер претерпел несколько обновлений, но так и не смог выйти из роли недорогой 2D-видеокарты.
Эпоха монстров
Из каких глубин выползла никому доселе неизвестная компания 3Dfx? B 1994 году три специалиста, работавшие на весьма и весьма авторитетную в области профессиональной графики Silicon Graphics, решили сменить работу. Росс Смит, Гарри Таролли и Скотт Селлерс обратили внимание на рост рынка игровых приставок, уже тогда имевших неплохую 3D-графику. От простой идеи, что для игрового бума на ПК не хватает лишь производительности в 3D, и произошла компания 3DfX.
Получив несколько кредитов, отцы-основатели компании взялись за дело. Первоначальный опыт и капитал 3Dfx заработала выпуском графических чипов для игровых приставок, но уже через год появился первый продукт для ПК - Voodoo Graphics. Представленная на выставке Computex новинка вызвала фурор: плавность и красота рендеринга ЗD-сцены поражали воображение. По качеству графики ускоритель намного превосходил приставки Sony PlayStation и Nintendo 64, на тот момент еще даже не вышедшие в продажу.
Второй эшелон
Помимо молодой, да ранней 3Dfx, свою долю рынка пытались отхватить и компании постарше. Так, основанная в 1985 году ATI к появлению Voodoo Graphics уже имела имя и опыт, начав еще с производства клонов IBM 8514/A. К 1995 году в ее активе значился ATI 3D Rage - адаптер с базовыми возможностями 3D-ускорения, превосходным качеством 2D-графики и передовыми функциями аппаратной обработки сжатого видеопотока формата MPEG-1. Уже к середине 1996 года компания выпустила 3D Rage II, обеспечивавший вдвое большую производительность в 3D, чем ее предшественник, и имевший функции обработки видео формата MPEG-2 (DVD). Адаптер поддерживал Direct3D и частично OpenGL, оснащался 8 Мб памяти SDRAM и работал на частоте 60 МГц (ЦП) и 83 МГц (память). По производительности в 3D-рендеринге новинка заметно уступала многим конкурентам, но свое применение карта нашла благодаря хорошей 2D-картинке и зачаткам аппаратного ускорения видео.
Компания NVIDIA была всего на два года старше 3Dfx, и уже в 1995 году успела выпустить свой первый, провальный, продукт. Адаптер NV1 был неплохо задуман и совмещал в себе 2D-адаптер, 3D-ускоритель, звуковой адаптер и даже порт для геймпада от Sega Saturn. Продукт получился недешевым, при этом блок 3D-ускорения имел весьма необычную архитектуру: 3D-сцена строилась не из полигонов, а из кривых третьего порядка. Разработчики игр настороженно восприняли столь оригинальный подход, чреватый многими трудностями при программировании 3D-движка, а появление Direct3D, использующего полигоны, окончательно поставило крест на NV1.
Читайте также: