顯卡早期稱顯示適配器,在“黑底白字”的DOS年代時,對顯示的要求是極低的。然而隨著各種軟件應用的普及,人們對于PC圖形界面的需求越來越強烈,為此才出現了彩色顯示。最早的顯示類型是EGA,只能認別出黑白兩色。早期使用8080、8088一直到80286都是使用這種類型的顯示適配器,功能極為簡單,一般集成16K顯存,并不為人關注。
到了20286時,PC上出現了一些和圖形相關的軟件,開始有人在PC上設計一些圖形,最早的就是CAD。那時的程序員們為了自己閑暇的消遣也開始編寫一些小游戲,或是移植一些游戲機上的Game到PC上來。因此出現了一種四色適配器,能認別三元色和黑白。當時這種適配器的效果是很差的,你能想像出只有三元色和黑白的圖像效果是什么樣嗎?不過在當時這已經是一個大的進步了。由于這是第一種彩色的顯示適配器,所以稱為CGA。CGA時代對顯卡的要求已經大幅度提高,但是當時的制作工藝仍然遠遠高于顯卡芯片的需求,因此CGA顯示適配器依舊整合在主板上,以一塊單芯片的方式來實現。
VGA標準可謂是如今顯示標準的雛形,我們的顯卡也是從這一時代開始獨立起來,成為真正意義上的顯卡,而不僅僅是一塊默默無聞的芯片。最先的VGA標準可以現實16色,要求顯卡具備512KB顯存。
SVGA是VGA標準的衍生產物,這種改良過的圖形適配器已經能夠技持16Bit的彩色,并且逐漸過渡到如今的32Bit。最早的SVGA顯卡芯片是CirrusLogic的GD5428/5429,它直接集成了1~2MB顯存,支持16Bit的彩色。不過GD5428/5429依然沒能逃出老邁的VESA總線,因此卡身特別長,成本也不低。事實上,真正將SVGA發揚光大的還是S3 735(Tr64V)以及Trident 9680,它們能夠達到1024×768的分辨率,并且在低分辨率支持32Bit真彩色
驚人的巨變:顯卡接口發展過程
顯卡接口也不斷制約著顯卡技術的發展,并逐漸成為瓶頸。為了加快顯示芯片與總線之間的傳輸速度,使用高帶寬的接口總線勢在必行。在民用市場,顯卡接口的起點便是最普通的ISA接口,事實上ISA接口包含ISA總線、EISA總線和VESA總線,ISA接口是一種統稱。
當我們來到VGA標準時代之后,ISA接口就開始力不從心,PCI接口取而代之。不過PCI接口也并未持續多少時間就被更為先進的AGP淘汰。與PCI相比,AGP不僅在帶寬上突飛猛進,更是可以有效利用系統內存。然而值得注意的是,AGP的發展之路并不像PCI那樣平坦,半開放性的格局使之不斷面臨兼容性的困擾。從最早的AGP 1X到如今的AGP 8X,真正具有里程碑意義的只有AGP 4X。而如今AGP 8X也逐漸走下神壇,PCI Express x16取而代之。
現在這一代用戶恐怕只知道nVIDIA和ATi,老一代的骨灰級玩家應該能記住S3與Trident。在十年前,PC顯卡正經歷從ISA到PCI的一場巨變,而主宰這一舞臺的并不是當今的兩位霸主,S3和Trident才是叱咤風云的英雄硬漢。
十年前,當時并沒有瘋狂的3D效果、完美的硬件級DirectX支持、更沒有什么實用的視頻功能!當時的顯卡還遠沒有達到小康水準,高人一等的2D速度以及基本令人滿意的VCD軟解壓就已經足以讓眾多用戶歡呼雀躍了。
當時的S3就可以說是獨步天下的霸主,其市場份額到了令人詐舌的地步,在顯示領域甚至可以與業界大哥Intel齊名。為S3開創這一時代的大功臣當數S3 765。當顯卡正式進入PCI總線時代之后,2D速度得到前所未有的增強。此時,S3 765最多支持2MB EDO顯存,能夠實現高分辨率現實,這可是當時價格不菲的高端顯卡才能做到的。平滑的2D速度以及不錯的畫質表現令這款芯片大受歡迎,而價格上的平民化也使之在短時間內普及。在S3 765時代,在電腦上播放VCD還需要借助專用的解壓卡。不過,通過S3 765的解碼補償功能,只要CPU的主頻在66MHz以上就可以實現令人滿意的軟解壓效果。如果有Pentium處理器以及大容量內存的配合,那么其軟解壓效果完全可以與硬件解壓卡相媲美。也就是從此片芯片組開始,S3不斷地向Trident施加壓力,無情的排擠Trident的市場。
S3壓倒Trident
作為ISA時代的霸主,Trident在進入PCI時代之后并沒有立即潰敗。Trident 9685是一款不遜于S3 765的顯示核心,而且在視頻輸出功能方面有著一定的優勢。然而正如很多用戶所知道的那樣,很多時候技術不僅僅是絕對成敗的關鍵,渠道支持同樣十分重要。S3憑著強大的市場操作手段,幾乎得到當時所有板卡廠商的支持,技術上突破困難的Trident最終落敗。
S3 765的成功并沒有讓S3沖昏頭腦,繼S3 765后馬不停蹄地推出S3 VirgeDX,但是S3 VirgeDX只能算是S3 765的升級產品,這款顯示芯片將2D速度幾乎發展到了頂峰,同時具備了初級的3D功能。與S3 VirgeDX同時代的處理器是Pentium MMX,當時的CPU已經具備了相當的多媒體能力。而S3 VirgeDX也順應了這一潮流。通過2~4MB的高速度顯存,S3 VirgeDX已經完全不用擔心VCD軟解壓,而且在2D速度方面幾乎已經無可挑剔。更加值得關注的是,S3 VirgeDX為Microsoft的第一代DirectDraw進行優化(并不是Direct3D),因此在游戲中的速度表現相當不錯,也能簡單處理一些偽3D畫面。當S3 VirgeDX發展到后期,AGP總線開始流行,采用AGP接口的S3 VirgeDX在速度上也稍有提升。
當S3還在為自己的市場份額沾沾自喜的時候,另一場風暴正在悄悄地醞釀著。那就是3D革命風暴的到來,這場風暴造就了一代梟雄3dfx的輝煌王朝。
其實,在3D概念還未完全成形之時,3dfx就以第一代Voodoo加速卡刮起一陣旋風。為了使Voodoo加速卡能夠更加專注地做好3D工作,3dfx使這款顯卡只具備3D能力,而不具備2D顯示功能。客觀而言,3dfx的這一做法十分聰明,這樣既能降低技術難度,又可以不與當時的S3、Trident、Matrox等形成正面沖擊。
沒有誰會估計得到這樣的3D子卡會大受市場歡迎,S3更是將沒有2D顯示功能的顯卡視為另類的非對手之列。但是瘋狂的游戲迷們視這種3D加速卡為寶,在Quake2、Doom等經典游戲中,當時的Voodoo1幾乎是玩家們唯一的選擇,畢竟眾多3D游戲都為3dfx專用的Glide3D函數進行優化開發。Voodoo1的巨大成功使3dfx的勢力迅速壯大。而令眾多玩家翹首期盼的Voodoo2延續了3dfx的輝煌,眾多3dfx的死敵更是難以望其項背。Voodoo2芯片的速度非常快,大約是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,還提供一些特殊的效果,例如抗鋸齒邊緣修補、三線過濾、深度Buffering等等。
在游戲迷們歡呼聲中,S3才在夢中驚醒,決心進軍之前不太重視的3D游戲市場。但是為時已晚,3dfx打下的3D江山堅不可催,當時的玩家甚至以擁有一塊3dfx的顯卡為榮,3D游戲也因Only for 3dfx而大行其道!甚至乎3dfx就是顯示業界的標準,剎那間3dfx如雷貫耳般地響徹了全球的每一個角落,與其說是3dfx給我們帶來了激動人心的3D游戲,不如說是3D游戲成就了3dfx的一代神話!
3dfx的另一殺手锏自然是至今還為老玩家津津樂道的SLI工作模式。其實現在nVIDIA所宣傳的近期炙手可熱的SLI模式早就在3dfx上的Voodoo2產品上應用過了。當時的SLI技術允許在一臺電腦中同時使用兩塊Voodoo2,它們之間通過一條傳輸電纜相聯,兩塊卡分別處理屏幕上的奇偶線級信號,令理論速度直接增加一倍。在Voodoo1以及Voodoo2盛行之時,3dfx曾先后推出具備2D顯示功能的Voodoo Rush以及Voodoo Banshee,不過這兩款芯片并沒有像其前輩們那么成功。
3dfx最后的絕唱與NVIDIA的崛起
面對3dfx的巨大成功,無論是S3還是Trident都無力抵抗,不可一世的3dfx已經無視來自其它廠商的威協。而此時另一位默默耕耘的新興力量正在悄悄出現,這就是我們熟悉的nVIDIA。其實,早在Voodoo2獨步天下之時,nVIDIA就以性能表現不俗的Riva128和TNT引起了人們的注意。如果說TNT只是nVIDIA攻擊3dfx的試探,那么TNT2則是真正揮向3dfx的一記重拳。
客觀而言,TNT2絕對是nVIDIA的成名之作。也許是3dfx的一意孤行惹火了Microsoft,在Direct3D的幫助下,TNT2異軍突起。盡管Voodoo系列也具備Direct3D加速能力,但是當游戲開發商開始傾向于Direct3D之后,Voodoo系列的Glide優勢盡失。憑借極高的象素填充率以及顯存帶寬,TNT2成為3D時代的新明星。在OpenGL性能方面,TNT2的表現也令人滿意。除了在畫質上能與TNT2比拼之外,3dfx其實已經沒有任何競爭的籌碼。
3dfx的失敗發人深思,縱看它的發展歷程,可以看出3dfx輸掉的不是技術和資金,而是一連串企圖獨霸市場的錯誤策略,過分高估自身實力,Glide本身是一個很好的API但卻因為3dfx想獨霸技術而隨它一起滅亡了;且不說它收購STB閉門造卡而得罪眾多的板卡制造商,就連致力發展DirectX的Microsoft和大力推廣AGP規范的Intel也不放在眼內,逆勢而行及固步自封的短見策略令到一意孤行的3dfx一步一步走上了絕路。
NV/ATI上演鐵面雙雄
收購了3dfx后的nVIDIA無疑是迎來了其高速發展的第二春。但是如日中天的nVIDIA并沒能在市場上只手遮天,因為此時一位強有力的挑戰者頑強地登上了競技舞臺,這就是與nVIDIA針鋒相對的ATI。作為資格較老的圖形顯示芯片公司,ATi有著它的生存之道,多年的征戰也使得ATi累積了豐富的作戰經驗。在3dfx時代,ATi的3D Rage系列芯片雖然3D性能并不是十分特出,但是它卻提供了很好的DVD回放加速功能,配合其低價策略使得它在OEM市場中也占有一席之位。而且憑著出色的視頻及多媒體性能,使得ATi避免了與3dfx和nVIDIA在3D游戲性能方面的正面交峰,即使在零售市場,采用3D Rage系列芯片的顯卡也一直是用戶的“第三方”選擇。
而此時顯卡技術中的T&L成為當時人們關注的焦點,第一款支持T&L功能的顯卡是GeForce 256, 隨后發布的GeForce2基本上可以說是提速版本,除了速度快了很多以外,其它方面并沒有太大的技術上提升。而經過了較漫長的摸索后,ATI也推出了DX7時代下的強有力的挑戰武器:Radeon 7500。
其實ATi先前推出的Radeon 256以及Radeon LE已經展現出相當不錯的實力,只不過在nVIDIA的GeForce 256光芒下沒能提起人們太大的注意。而Radeon 7500終于積厚薄發,一舉成為性能最好的DirectX7顯卡。與早先的Radeon 256相比,Radeon 7500最大的改變就是生產工藝,從原來的0.18μm改進到0.15μm,因此擁有更小的核心。這樣最大的好處就是發熱量得到很好的控制,而且芯片的核心速度也可以得到很大的提高。和GeForce2 GTS系列的產品比較,ATi的Radeon 7500在芯片頻率和顯存頻率這兩個方面占據著較明顯的優勢,這意味這它擁有更高的執行性能和顯存帶寬。
更為重要的是,當時牛氣沖天的nVIDIA在板卡廠商合作方面出現問題,而ATi也從3dfx身上吸引了經驗,有意開放顯卡制造權。正是這一進一出之下,不少二、三線品牌開始支持ATi,采用Radeon 7500圖形核心的產品大面積鋪貨。從實際對比來看,nVIDIA在提高頻率后推出的GeForce2 Ti并不遜色于Radeon 7500,但是此時的較量已經沒有任何意義。Radeon 7500的出現標志ATi在核心技術方面已經完全趕上nVIDIA的腳步,正式與nVIDIA展開正面的技術交鋒。
如同桌面處理器市場的Intel和AMD一樣,顯卡市場演變為nVidia與ATI兩雄爭霸的局勢。nVidia方面,憑借剛剛推出的Geforce 3系列占據了不少市場,Geforce 3 Ti 500,Geforce 2 Ti和Geforce 3Ti,Geforce MX分別定位于高中低三線市場。與GeForce 2系列顯卡相比,GeForce 3顯卡最主要的改進之處就是增加了可編程T&L功能,能夠對幾乎所有的畫面效果提供硬件支持。GeForce 3總共具有4條像素管道,填充速率最高可以達到每秒鐘800 Mpixels。Geforce 3系列還擁有nfiniteFX頂點處理器、nfiniteFX像素處理器以及Quincunx抗鋸齒系統等技術。
而作為與之相抗衡的ATI Radeon 8500/7500系列,采用0.15微米工藝制造,包括6000萬個晶體管,采用了不少新技術(如Truform、Smartshader等)。并根據顯卡的核心/顯存工作頻率分成不同的檔次——核心/顯存分別為275/550MHz的標準版,核心/顯存為250/500MHz的RADEON 8500LE,生產核心/顯存頻率分別為300/600MHz的Ultra版,以及中端的Radeon 7500,低端的Radeon 7200,7000等產品。值得一提的是Radeon 8500還支持雙頭顯示技術。
為鞏固其圖形芯片市場霸主地位,nVidia推出了Geforce 4系列,分別為GeForce4 Ti4800,GeForce4 Ti 4600, GeForce4 Ti4400, GeForce4 Ti4200,GeForce4 MX 460, GeForce4 MX 440 和 GeForce4 MX 420。GeForce4 Ti系列無疑是最具性價比的,其代號是NV25,它主要針對當時的高端圖形市場,是DirectX 8時代下最強勁的GPU圖形處理器。芯片內部包含的晶體管數量高達6千3百萬,使用0.15微米工藝生產,采用了新的PBGA封裝,運行頻率達到了300MHz,配合頻率為650MHz DDR顯存,可以實現每秒49億次的采樣。GeForce4 Ti核心內建4條渲染流水線,每條流水線包含2個TMU(材質貼圖單元)。Geforce 4系列從高到低,橫掃了整個顯卡市場。
作為反擊,ATI出品了R9700/9000/9500系列,首次支持DirectX 9,使其在與NVidia的競爭中搶得先機。而R9700更是在速度與性能方面首次超越NVidia。R9700支持AGP 8X、DirectX 9,核心頻率是300MHz,顯存時鐘是550MHz。RADEON 9700,實現了可程序化的革命性硬件架構。符合繪圖回事商品AGP 8X最新標準,配有8個平等處理的彩繪管線,每秒可處理25億個像素,4個并列的幾何處理引擎更能處理每秒3億個形跡及光效多邊形。而R9000是面向低端的產品,R9500則直挑Ti4200。
nVidia的Gf FX 5800(NV30)系列擁有32位著色,顏色畫面有質的提高,在基礎上推出的GeForce FX 5900,提高了晶體管數,降低了核心頻率與顯存頻率,改用了256BIT DDR以提高了顯存帶寬。后半年還推出了GF FX 5950/5700系列,以取代GF FX 5900/5600。而ATI推出了RADEON 9800/pro/SE/XT,憑借其超強的性能以及較價的售價,再次打敗GF GX 5800。這一年市場上的主流產品還有GF FX5600,GF FX5200和RADEON 9600和RADEON 9200。
2004年也是ATI大放異彩的一年,其最大的功臣卻是來自于面向中低端的Radeon 9550。這款2004年最具性價比的顯卡,讓ATI在低端市場呼風喚雨。R9550基于RV350核心,采用0.13微米制程,核心頻率為250MHz,顯存頻率為400MHz,4條渲染管道,1個紋理單元,同時兼容64bit和128bit。這款產品是9600的降頻版,但是通過改造,都可以變成R9600,性價比極強。而老對手的N卡方面,卻只推出了一款新品GF FX 5900XT/SE,而與R9550處于同一競爭線的5200,5500與5700LE系列,雖然性能不錯,可惜價格卻沒有優勢,被R9550徹底打敗。2004年讓nVidia郁悶了一整年。
PCI-E顯卡時代
隨著PCI-E平臺漸漸為普通用戶所了解和接受,顯卡也逐漸進入到PCI-E平臺的時代。nVidia的Geforce 6200系列,6600系列,6800系列,與之對應的ATI的X300系列,X700系列,X800系列,讓整個顯示市場呈現百花齊放的局面。就是AGP取代PCI一樣,PCI-E接口代替AGP接口的趨勢不可避免。而處于交接時代,AGP或者PCI-E,消費者也有了更大的選擇空間。不過有一點可以肯定的是,新技術總能為用戶帶來更快更好的顯示效果,滿足玩家心動刺激的感官享受。
時間來到這里很多朋友都開始數得出往后推出的產品了,緊跟微軟DX系列的更新,兩大廠商也不斷更新自己的產品,中間還夾雜著ATI被收購的事情,總體是互有攻守,其中有不少大家當年都是用過的經典產品,例如GeForce 6800,6600GT,7600GT,7300GT,8800GTX,8600GT,X1950XTX,“馬甲王”G92系列,HD 4/5系列,GTX260+,HD6950等等,新時代顯卡換代越來越快,性能越來越強,然而玩家熱情似乎一直在下降,因為產業成熟,產品也只是在散熱以及性能方面不斷提高,再也看不到當年全民為某一產品瘋狂的情景。
以上為跟大家分享有點年代的顯卡史,至于近年的顯卡史由于AMD一直被吊打,確實顯得少點力度。
編輯:黃飛
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