显卡发展历史浅谈.doc
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1、显卡发展历史浅谈纵观显卡发展史,没有一个厂商能够永远站在显卡技术的最高峰。逆水行舟的竞争道路上,技术的落伍、决策的失误都随时会被市场所遗弃。十年前S3无情地将Trident打败,而3dfx让霸主S3明白了什么叫3D加速;八年前nVIDIA让不可一世的3dfx俯首称臣,让业界明白技术发展的推动力;六年前厚积薄发的ATi开始冲击王座,不断蚕食巨人nVIDIA打下的巩固江山.都说竞争促使进步,其实竞争也能带来乐趣。如果说没有了AMD,那么Intel的光芒恐怕没有那么耀眼;同样地,如果没有了ATi,nVIDIA的独脚戏势必不会那么精彩。除了独立显卡这两大主角,S3、XGI、Matrox等厂商也一直在孜
2、孜不倦地努力着,即便是已经被收购的Trident和3Dlabs也都依然没有离开这一领域。PC显卡发展的近代史犹如一壶陈年老酒,让人回味悠长一切源于游戏显卡为游戏而生对于老一代玩家来说,游戏无疑是他们最好的老师,为了游戏,玩家们必需要掌握更多的电脑知识,而这种精神正是DIY精神的鼻祖。从286时代的警察抓小偷、386时代的大航海时代,到486时代风靡亚太地区的仙剑奇侠传,乃至586时代的命令与征服,PC游戏伴随了一代又一代人的成长。随后3D游戏的兴起,则不断激励最新技术的发展,也因此造成了显卡行业的重新洗牌。从最初简单的显示功能到如今疯狂的3D速度,显卡的面貌可谓沧海桑田。无论是速度、画质,还是
3、接口类型、视频功能,显卡在这十年里的革新甚至已经可以超越CPU.了解显卡的发展历史对于理解这十年来的厂商们的疯狂竞争将会很有帮助,更是硬件爱好者必备的知识。从EGA到VGA:来之不易的绚丽世界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,
4、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
5、VGA标准可以现实16色,要求显卡具备512KB显存。VGA时代的代表产品是Trident 8900/9000系列。512KB显存的Trident 9000SVGA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12MB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1024768的分
6、辨率,并且在低分辨率支持32Bit真彩色PCI时代经典的Trident 9680惊人的巨变:显卡接口发展过程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
7、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.下表是对各种显卡接口的技术对比:总线规格 ISA EISA VESA PCI AGP 1X AGP 2X AGP 4X AGP 8X PCI Express x16 工作电压 5v 5v 5v 5v 3。3v 3.3v 1。5v 0。8v 3。3v/12v 时钟频率 8MHz 16MHz 33MHz 33MHz 66MHz 66MHz 66MHz 66MHz 100MHz 工作频率 8
8、MHz 16MHz 33MHz 33MHz 66MHz 133MHz 266MHz 533MHz 533MHz 理论带宽 4MB/s 16MB/s 66MB/s 133MB/s 266MB/s 533MB/s 1066MB/s 2100MB/s 8GB/s 带宽位数 816Bit 32Bit 32Bit 32Bit 32Bit 32Bit 32Bit 32Bit 32Bit 向下兼容 全兼容 无 AGP 1x AGP 1x AGP 2x AGP 4x PCI Express 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
9、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.回到十年前,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.如果说nVIDIA是如今显卡市场的龙头老大,那么当时的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总线时代之后,2D速度得到前所未有的增强.此时,S3 765
10、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.S3压倒Trident的标志作为ISA时代的霸主,Trident在进入P
11、CI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CP
12、U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24MB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.S3 VirgeDX让人记忆犹新当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
13、,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
14、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。老吴20051024 13:45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
15、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的一代神话!3dfx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
16、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。可以SLI工作的Voodoo2风靡全球其实,当年的S3 VirgeDX也具备一定的3D能力,但是与Voodoo系列相比还是微不足道.不过由于3dfx初期的Voodoo没有2D功能,所以部分高要求的发烧友将其作为Voodoo2搭配的2D显卡,所以S3还是占有一定的市场份额,并没有因此而退出市场。与S3 VirgeDX同时代的产品还有Matrox G100,但过高的价格使之普及率远不如S3 VirgeDX,更不用与3dfx相比了。面对3dfx的巨大成功,无论是S3还是Trident都无力抵
17、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则是真正挥向3dfx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
18、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.TNT2成为3dfx的恶梦在万众期待之下,3dfx终于推出了Voodoo3,但是在nVIDIA TNT2面前的软弱表现让3dfx陷入了巨大的尴尬境地,而此时性能上占优的nVIDIA清楚地知道真正能赚钱的是中低端产品及OEM市场,聪明的nVIDIA就把TNT2产品线按高中低端市场进行细分,使得其市场占有率大大提升.此时3dfx只能对其FANS说:请等待Voodoo4/5的到来!数次交手惨败之后,VSA100可
19、谓是3dfx的最后赌注,这也是一款充满着争议的产品.但是上市日期一拖再拖,被喻为历史上最难产的显卡产品之一。直到此时,3dfx还是没有觉醒过来,在DirectX几乎一统天下的局面下还是坚持不开放Glide源代码,更斥巨资收购了STB来闭门造卡,使得昔日的盟友纷纷改投nVIDIA的门下.而最终产能严重不足的VSA100无法挑起拯救3dfx的大梁,江郎才尽的3dfx作出最后一击,收购Gigapixel公司企图获得Microsoft将要推出的XBOX的图形芯片订单。但是兵败如山倒,Microsoft最终却选择了竞争对手nVIDIA,这个噩耗使得3dfx的股票大跌,奄奄一息的3dfx最终被nVIDIA
20、收购,一代王朝宣告灭亡。3dfx最后的绝唱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
21、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TL成为当时人们关注的焦点,第一款支持TL功能的显卡是GeForce 256,
22、 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。GPU与CPU功能对比 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。
23、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.被称为DX7最强卡的Radeon 7500 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Rade
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