Наверх
Графические адаптеры: Вехи истории
Сегодня о существовании видеокарт знает каждый человек, так или иначе связанный с персональными компьютерами. В этой статье мы хотим познакомить читателей с интересной историей развития графических ускорителей, которая насчитывает уже свыше 30 лет.
В наши дни о существовании видеокарт знает каждый человек, так или иначе связанный с персональными компьютерами. А ведь в конце прошлого века, на заре всеобщей компьютеризации, видеоадаптер представлял собой просто набор микросхем со знакогенератором, позволяющим выводить символы на монохромный дисплей.
Пожалуй, первым видеоадаптером можно считать карту MDA (Monochrome Display Adapter), выпущенную компанией IBM в 1981 г. Этот адаптер работал только в текстовом режиме с разрешением 80×25 символов и поддерживал пять атрибутов текста: обычный, яркий, инверсный, подчеркнутый и мигающий. Естественно, никакой цветовой или графической информации он обрабатывать не мог, и то, какого цвета будут буквы, определялось лишь моделью использовавшегося монитора. Видеокарта была собрана на отдельной плате, которая устанавливалась в специальной слот XT-bus. Кстати, MDA был оснащен дополнительным портом для принтера, что позволяло покупателям сэкономить на дополнительном контроллере.
Уже в 1982 г. компания Hercules предложила дальнейшее развитие адаптера MDA — HGC (Hercules Graphics Controller), который имел очень высокое по тем временам графическое разрешение, составляющее 720×348 точек, и поддерживал две графические страницы.
Однако вскоре массовому пользователю стало недостаточно черно-белого изображения, тем более что конкурирующие компании предлагали решения, выдающие цветную картинку. Инженерам IBM пришлось озадачиться этим вопросом, в результате чего на свет появился CGA (Color Graphics Adapter), ставший основой для последующих стандартов видеокарт. Эти адаптеры могли работать либо в текстовом режиме с разрешениями 40×25 символов и 80×25 символов, либо в графическом с разрешениями 320×200 или 640×200 точек.
Развитием этой карты стал EGA (Enhanced Graphics Adapter) — улучшенный графический адаптер, палитра которого была увеличена до 64 цветов. Было улучшено и разрешение — оно возрасло до 640×350 точек, а также добавлен текстовый режим (80×43 символов). Этот адаптер был совместим с CGA- и MDA-мониторами. Кстати, интерфейсы мониторов всех этих типов видеоадаптеров были цифровыми.
В ранних моделях компьютеров от IBM серии PS/2 появляется новый графический адаптер MCGA (Multicolor Graphics Adapter — многоцветный графический адаптер). Текстовое разрешение было поднято до 640×400 символов, а количество цветов увеличено до 262 144 (64 уровня яркости по каждому цвету). Для совместимости с EGA в текстовых режимах была введена таблица цветов, через которую выполнялось преобразование 64-цветного пространства EGA в цветовое пространство MCGA.
Однако особой популярности ни MCGA, ни IBM PS/2 не добились, что было напрямую связано с идеей компании отказаться от принципа открытой архитектуры. Зато VGA, пришедший в 1987 г. на смену EGA, сразу завоевал сердца тогдашних пользователей. Неудивительно, ведь, несмотря на необходимость приобретения нового монитора, «фанаты» IBM получали разрешение 640х480 точек и поддержку целых 16 цветов. VGA получил новый интерфейс — 15-контактный D-Sub, который стал стандартом и сохранился до наших дней.
Естественно, что советские граждане не хотели оставаться в стороне от технического прогресса. В 1986 г. в журнале «Радио» был опубликован ряд материалов, посвященных самостоятельной сборке персонального компьютера «Радио-86». Конечно, до продукции западных производителей ему было очень далеко, но для большинства наших сограждан тогда это была единственная возможность окунуться в таинственный мир ПК.
Эта любительская разработка впоследствии стала родоначальником компьютера «Микроша», который был построен по модульному принципу и, разумеется, имел графический адаптер.
Интересно, что VGA-адаптеры правили миром целых четыре года, практически не подвергаясь изменением, и лишь в 1991 г. появилось такое понятие, как SVGA (Super VGA), добавившее более высокие режимы и дополнительный сервис, позволяющий выставить произвольную частоту кадров. При этом число одновременно отображаемых цветов увеличилось до 65 536 (High Color, 16 бит) и 16 777 216 (True Color, 24 бита), а также появилась поддержка VBE (VESA BIOS Extention — расширение BIOS стандарта VESA). Примерно в то же время, после принятия ассоциацией VESA стандарта VBE версии 1.0, SVGA становится фактическим стандартом видеоадаптера.
В 1995 г. появляется первая видеокарта, поддерживающая 3D. Ее выпускает компания S3, которую можно считать первооткрывателем этого направления. Благодаря тому, что адаптер был оснащен функцией ускорения трехмерной графики, создатели игр впервые смогли пользоваться динамическим освещением и билинейной фильтрацией текстур. S3 Virge поддерживала 4 Мбайт памяти типа VRAM или DRAM, а ее ядро и память работали с частотой 80 МГц.
Впрочем, ее господство на рынке продлилось недолго. Многие производители понимали, что рынок 3D-ускорителей сулит отличные перспективы, и вот уже в 1996 г. на рынке появляется компания 3Dfx, предложившая пользователям знаменитую Voodoo Graphics.
Несмотря на то что у этих ускорителей была заявлена поддержка DirectX и OpenGL, скорость работы была совсем небольшой. Однако при использовании фирменного протокола, получившего название Glide, результаты превосходили даже самые смелые ожидания. Естественно, что разработчики игр начали оптимизацию своей продукции именно под Voodoo Graphics. Самым популярным был Diamond Monster 3D — благодаря звучному названию видеокарты в скором времени все ускорители от 3Dfx стали называться «монстрами».
Впрочем, компания 3Dfx была далеко не единственной среди стремившихся покорить новый рынок. Образовавшаяся в 1985 г. компания ATI к 1995 г. приобрела большой опыт в производстве видеоадаптеров — именно тогда она выпустила ускоритель ATI Rage, который помимо обеспечения отличной графики 2D был способен обрабатывать сжатый видеопоток MPEG-1.
Известная сейчас компания NVIDIA в 1995 г. также выпустила свой первый продукт под названием NV1, который совмещал в себе 3D-ускоритель, звуковую карту и даже порт для приставки Sega Saturn. Впрочем, признания пользователей он так и не получил — ускоритель был дорогим, да и способ поддержки 3D был выбран не совсем удачным
Важной вехой истории стал 1998 г., ведь в то время появился видеоадаптер Voodoo2, оснащенный 8 или 12 Мбайт памяти типа EDO DRAM и работавший на частоте 100 МГц. Его архитектура в основном была такой же, как у Voodoo, за исключением дополнительного текстурного блока и, конечно, поддержки режима SLI, позволявшего совместно работать двум картам Voodoo2 одновременно — производительность такого решения была просто невероятной.
Отличилась и компания NVIDIA — за пару лет ее специалисты смогли создать новую архитектуру, поддерживающую два конвейера для рендеринга. Riva TNT работала на частоте 90 МГц, а объем памяти у нее составлял целых 16 Мбайт. Кроме того, эта карта имела возможность работы с текстурами при разрешении 1024×1024 точек — тогда это казалось ошеломляющим результатом.
Не отставала и ATI — в 1998 г. она представила пользователям свою версию ускорителя под названием Rage Pro, которая отличалась высокой производительностью при обработке сжатого потока DVD.
Битва накалялась, и уже в 1999 г. были анонсированы сразу несколько новых видеокарт — Voodoo3, Matrox G400, Rage 128 и Riva TNT2. Последняя получила поддержку шины AGP 4x, ее процессор работал с тактовой частотой 150 МГц, а память — с частотой 183 МГц.
Получился интересный продукт и у Matrox — ее видеокарта G400 основывалась на технологии EMBM (Environment mapped Bump mapping), которая могла обеспечить аппаратную поддержку эффектов рельефности текстур.
В конце 1999 г. компания S3 анонсировала новый чип Savage 2000, использующий сжатие текстур. Но работало это лишь при поддержке этих технологий приложениями. Кроме того, карта имела множество проблем, связанных с установкой драйверов. Однако технология S3TC, отвечающая за сжатие текстур, получила вторую жизнь — ее выкупила корпорация Microsoft и лицензировала под названием DXTC.
В середине 2000 г. компания ATI выпустила свой первый Radeon. Он был оснащен памятью объемом 64 Мбайт типа DDR SDRAM с 128-бит шиной. Работал он на частоте 183 МГц и имел блок T&L, что заставило основательно потесниться королей тогдашнего рынка.
Не отставала и NVIDIA — ее GeForce 256 обладал отличной функциональностью: четыре конвейера рендеринга, 32 Мбайт памяти и частота процессора 120 МГц. Все это позволило компании выйти на ведущие позиции рынка видеоускорителей.
Все, что последовало дальше, оказалось вполне предсказуемо. NVIDIA анонсировала новый кристалл NV20, ставший «сердцем» GeForce3, тогда как ATI ответила на это выходом в свет процессора R200, который имел поддержку шейдеров версии 1.4, входящих в состав DirectX 8.1. Компания 3dfx выпустила свою последнюю видеокарту под названием Voodoo4, после чего она была поглощена корпорацией NVIDIA. Интересно, что после приобретения активов 3dfx вышел релиз NVIDIA, в котором она отказывалась от предоставления технической поддержки по продуктам 3dfx, предложив пользователями лишь ограниченную по времени программу обмена оборудования.
По сути, на этом история видеоускорителей заканчивается, плавно переходя в современность. Увы, сейчас на рынке осталось лишь два сильных игрока, вытеснивших всех остальных производителей. Конечно, можно упомянуть о попытке возрождения марки S3, которую предприняла в 2004 г. компания VIA, предложив линейку обновленных видеоадаптеров, но их производительность оказалась гораздо ниже, чем у аналогичных продуктов, выпускаемых NVIDIA и ATI Technologies.
