显卡发展史
显卡是电脑中很有特点的一个主要部件,而且对于大多数的游戏玩家而言,它的重要性甚至比电脑心脏(CPU)都要大得多。原因是:电脑必须将由CPU处理完的数字信号转化为模拟信号才能被人们识别。对于影像,完成这一转换功能的部件就是显卡。当前的桌面显卡市场已经成为一个群雄割据的大陆,各个厂商都在竭力推崇自己芯片的板卡,这使得板卡的更新速度越来越快,许多当年叱咤风云的显卡厂商早已隐退江湖,于是我们决定制作一篇桌面显卡的完全参考手册,将近些年来优秀的200多种显卡分类的评测数据进行整理,并对10个品牌的显卡的历史进行评述,希望能够给那些对市场上不同桌面显卡感兴趣的朋友们得到更大的参考和帮助!
nVIDIA-从失败开始的NV1、NV2
谈起nVIDIA公司,很多人都会想到当代显卡市场的霸主,但是你是否知道,曾经的nVIDIA公司只是一个无名小卒,从失败到成功,到底nVIDIA公司是如何励精图治达到顶峰?让我们来真正的体会一下nVIDIA公司的那段不寻常的故事!
1.从失败开始NV1、NV2
谈起nVIDIA公司的历史,那么至少要追溯到1993的1月,当时nVIDIA的总裁兼首席执行官Jen-Hsun Huang还是LSI Logic的“system-on-a-chip”的核心软件主管。nVIDIA的首席技术长官Curtis Priem则是构建过第一块 PC 图形处理器,IBM专业图形适配器的技术师。而Chris Malachowsky,硬件工程副总裁,则是 Sun Microsystems 的资深高级工程师,也是GX图形体系的核心设计者。三个人在当时3D显卡刚刚兴起的时代一拍即合,开始努力研发nVIDIA的第一款3D图形加速芯片。
经过2年多的不懈努力,在1995年5月,nVIDIA的第一代产品NV1终于推出,这也是nVIDIA第一次开始向3D芯片领域进军。在当时,许多3D标准尚未建立,多边形还没有成为3D游戏的标准,nVIDIA选择的3D实现方式是二次方程纹理贴图而不是多边形。就是这样,它还是拥有了完整的2D/3D核心,而且nVIDIA的第一件产品NV1也不只是一个单纯的图形加速器,它整合了一个具有350MIPS的声音“单放”处理核心,这使得它有 32 路并行音频通道,16位CD音质和实现简单的 3D音效的硬件相位调整,NV1实际上比许多第一代PCI声卡更加引人注目。 并且首次在显卡上采用VRAM做显存储器。NV1的游戏端口远远胜过传统的15针游戏端口,它直接支持世嘉土星游戏手柄和游戏操纵杆,可以用在支持直接输入的游戏中。
但是由于当时微软在Windows 95系统开发中制订了Direct3D API规范(一个以多边形填充为基础的3D加速方案,使用多边形、三角形成像技术),允许开发人员编写代码使得它能够在默认的芯片上运行。要命的是nVIDIA采用了和Microsoft的Direct3D API不同的标准,虽然 NV1 拥有透视画法、二次方程纹理贴图等出色的技术,但是它还是无可挽救的被宣判了死刑。不管 nVIDIA 和 Diamond 怎么努力,开发者都不再愿意为 NV1 开发产品了。为了争取用户,Diamond 大幅度消减了 Edge 3D 的价格,并且捆绑附送一个世嘉的游戏手柄,但一切都无济于事。 又因为运作开发方面的原因,它没能打开主流市场。不过其中提供的二次方程纹理映射功能还是给我们留下了深刻的印象,从那时候起,nVIDIA逐渐在很多人心目中树立起技术派先驱的形象。
由于微软的Direct3D,nVIDIA差一点就扼杀在初始阶段。兵器PC OEM厂商也拒绝接受不兼容Direct3D的芯片,这时的nVIDIA清楚,他们短时间内不可能拿出一件全新的支持 Direct3D 的图形加速器投放市场。公司从公众热点中撤退了,被迫解雇部分员工。
nVIDIA不得不把希望寄托在世嘉的土星游戏机芯片制造上,由于世嘉公司的资助,nVIDIA公司开始研制NV2芯片。这个芯片促进了世嘉土星游戏机附件的销售,世嘉的程序员也熟悉了二次方程曲面。更重要的是,Direct3D 还不是非常流行,只要能获得更好的性能,许多日本游戏机程序员都打算并乐意采用非传统的二次方程曲面。在这个时期当中,世嘉斥资用于NV2的研究工作,这一点对 nVIDIA 来说其意义之重大,是我们现在不能想象的,也许,如果没有世嘉对NV2的支持,nVIDIA也活不到今天。但是,世嘉最终放弃了 NV2,并和PowerVR签订了合同,NV2彻底失败了!
不幸失败的NV1
nVIDIA-初显身手的NV3-RIVA128
2、初显身手的NV3-RIVA128
NV1、NV2的失败使得nVIDIA公司元气大伤,是继续延续与游戏机厂商的合作,还是转向pc图形芯片的研究,成为了当时nVIDIA公司不得不仔细考虑的一件大事,而这也成为了公司成功的转折点!公司最终选择了后者,于是,nVIDIA将精力全部投入到pc图形芯片的研制当中。不久之后,工程师开发出了针对DirectX的NV3也就是后来为大家熟知的RIVA 128。这也是第一个提供硬件三角形引擎的图形芯片,虽然RIVA 128的图像质量比不上3dfx Voodoo,但是凭借100M/秒的像素填充率和优良的性价比RIVA 128还是迅速赢得了用户和OEM厂商的心。
而且Riva128也是当时最早的支持AGP1x规范的显示芯片之一,因为1997年的8月底Intel正式发布了支持第一款支持AGP1x的LX芯片组,将AGP规范引入了主流,这次nVIDIA做出的选择非常明确。1997年底,Dell、Gateway和Micron相继使用了RIVA 128显卡。零售市场上,Diamond、STB、ASUS、ELSA和Canopus等等都相继推出了基于此芯片的产品。久战不胜的nVIDIA也在NV3的带领下取得了一场难得的胜利,而当时如日中天没有人认为会有别的厂商能超过的3Dfx却依然固守着PCI和GLIDE。
但是Riva 128显示核心最大仅仅支持4MB显存,这一点使得它的最大3D分辨率只能支持960x720或者800x600。为此在六个月之后,nVIDIA推出了NV3的加强版本—RIVA 128ZX。与NV3相比增强版本的RIVA 128ZX在于这颗芯片所支持的帧缓冲从4MB增加到8MB,增加了对OpenGL的支持,并开始支持2x AGP模式,整合了250MHz RAMDAC所以可以最大支持真彩1280x1024分辨率桌面。从总体性能上,RIVA 128ZX同Riva 128依然处于同一个水平,因此,当时的Voodoo、Voodoo2、Verite 2x00和i740还是有一定差距的。
但正是这款NV3使nVIDIA抢占先机,也正是凭借着NV3的出色性能,nVIDIA得以走上正轨为后来的发展奠定了资本基础。
参考资料:http://www.eegold.com/bbs/viewthread.php?tid=20470
往事越千年,如果说没有3DFx,那么3D发展的历史将出现不可逾越的断章,3DFx如同消失在沙漠里的楼兰古城,这个曾经异常繁荣强大的帝国创造了3D最初的辉煌和鼎盛。Voodoo1的出现是极具划时代意义的产物,它将我们的视野带入了真正的3D世界,树立了3D前进史上第一块光辉的里程碑,把游戏推向前无仅有的视觉体验。它支持硬件雾化、镜面高光(Specular Hilight)、色键透明处理(Color-Key-Transparency)、阿尔法透明处理(Alpha Transparency)、双线性过滤(Bi-Linear filtering)、三性线过滤(Tri-Linear filtering)、贴图过滤(MIPMAP Linear)、抖动处理(Dithering)、透视校正(Perspective Correction)、动画贴图(Animated texturing)、抗锯齿(Anti-alasing)、高氏调节(Gouraud modulATion)、次级像素矫正(Sub-pixel correction)等划时代的3D效果,显存容量达到非常大的4M,核心频率达到50/55Mhz,像素填充率达到当时看来不可思议的45M Pixels/s。提供对Glide、D3D和OpenGL的全面支持,尤其是Glide标准凭借良好的易用性和稳定性得到了众多软件游戏开发商的大力支持,红噪一时的《古墓丽影》采取的即是这个API,同时对OpenGL的强力支持,也使得Voodoo在Quake里傲视群雄,日渐奠定了它统治帝国的地位。虽然Voodoo在当时如此强大,但本质上它只是一块功能单一的3D子卡。
1996年11月Voodoo Rush
1996年的显卡世界,显得有些单调和平静,Voodoo如同一个孤独的领跑者,继续灿烂在一个人的世界里。Voodoo的空前成功让3DFx不甘于自已的芯片只做为3D子卡出现,虽然2D并不是它的长项。Voodoo Rush配备了6MB大容量显存,同时还整合了Alliance的AT3D图形芯片以提供2D功能,提供了硬件MPEG-I解码、软件MPEG 2解码和TV-OUT输出的功能。从技术指标上看,Voodoo Rush的功能要远强于Voodoo1。惋惜的是加入了第三方2D控制芯片后的Voodoo Rush在驱动程序和兼容性上漏洞百出,最终导致了3DFx在整合显卡上的第一次尝试以失败而告终。
1997第一季度3D RageⅡ
ATi第一块真正3D核心的图形处理器,支持硬件Z-缓冲、纹理压缩、双线性和三线性过滤以及Direct3D 纹理混合,像素填充率达到了10M Pixels/s。但是在Voodoo的光芒下,它也只能黯然失色。
1997年2月3D Rage II+DVD
多媒体视频技术是ATi在OEM市场多年经营积累的长项,3D Rage II+DVD首次采用了这些技术,它是第一块提供了硬件运动补偿的图形芯片,把CPU从软件播放DVD的繁重的工作中解放了出来,使ATi成为DVD加速领域的先行者。
1997年4月3D Rage Pro
3D Rage Pro是第一块基于AGP总线的图形处理芯片,它提供了和Voodoo1同样的45M Pixels/s的像素填充率,AGP总线的高带宽加上改良后的运动补偿,使3D Rage Pro在提供高质量的DVD回放功能的同时,还具有相当出色的3D加速性能,也因此得到了众多OEM厂商的喜爱,创下了可观的销售业绩,但由于不完善的驱动程序,没有得到广大游戏爱好者的认可,最终没能大量进入零售市场。可笑的是直到1999年5月,ATI 才发布了Rage Pro的最终驱动程序,使游戏性能有了20-40%左右的增长。但却失去了占领市场的先机,驱动程序对显卡成功的重要性也因此可见一斑。
1997年5月Permedia2
Permedia2V
Permedia2的图形质量相当不错,但是其游戏性能仍然不敌强大的Voodoo,从那个时候3Dlabs开始逐渐远离了零售市场,开始把精力投入到专业图形处理领域。1997年上半年SIS6326
SIS6326同时具备PCI和AGP 1x接口的32位图形处理芯片,采用VLIW架构的浮点几何多边形发生器(Geometry),每秒产生80万个几何多边形图案,并支持线性、双线性、三线性材质贴图,最大的特点在于内置了DVD硬解压功能,在它推出之后,ATi 3D Rage Pro在这方面的优势便被其取而代之。虽然其3D性能并不出众,但是其良好的兼容性和低廉的售价加上优秀的DVD回放能力,SIS6326最终也赢得了不小的市场份额。
ASUSV3000(RIVA128)
NV1出师不利,nVIDIA并未一蹶不振,于1997年8月携NV3再次杀回3D图形芯片市场,它是一款基于128bit的2D、3D图形核心,核心频率为60MHz,一条单材质处理单元的像素管线,最大像素填充率达到60M Pixels/s,支持4MB SDRAM/SGRAM显存,显存带宽达1.6GB/s,采用AGP 1×接口,其内置的硬件三角形处理引擎每秒可以进行5亿次浮点运算,120万个三角形生成量,在性能上已经不逊于Voodoo1。更为主要的是它也提供了对微软的Direct3D的完整支持。虽然在画质上依然不及Voodoo,但是比Voodoo便宜的多的价格也让它获得了不小的市场认知度,为进一步挑战3DFx的霸权攒足了筹码。
帝盟的Voodoo2
Voodoo2的发布使3DFx迎来了又一个辉煌时期,Voodoo2使用了很多革新的技术,首先是时钟频率由Voodoo1的50/50MHz一下提高到90/90MHz,提高了将近一半。显存数量的也从Voodoo1的4MB一下扩充到了8MB或12MB,像素填充率也达到90M Pixels/s,更为重要的是首次采用了“单周期双纹理”技术与“SLI(交错互连)”技术,使Voodoo2在相同时钟周期内能能比Voodoo1多处理一倍的数据,同时允许将两块Voodoo2以SLI的方式联合工作,提性能得到成倍的提升。
多块Voodoo2经 SLI组合,变为一块性能空前强悍的3D加速卡
所有这些新技术的采用都使Voodoo2与Voodoo1有了质的不同,在当时流行的Quakev Ⅱ里,Voodoo2是无可置疑的画质速度之王,巫毒如图腾一样深入在每一个超级玩家的心里,唤起了一代游戏玩家最激动和狂热的崇拜。
[春秋纷争,显卡群雄割据]
1998年到2000年初是3D图形芯片世界的春秋战国时期,众多的显卡厂商加入到这场混战之中,新旧混杂、兴衰更替,新产品层出不空,新技术突飞猛进,许多著名的“战役”使3D时代大步迈进,Voodoo王朝灰飞烟灭,天下合并鼎立之势逐渐形成…
1998年2月Intel i740
时间的飞舟驶入1998年,3D游戏及图形芯片市场的蓬勃发展让很多厂商看到未来的3D世界将是一块膏腴的土壤,1998注定又将是一个动荡的时期。Intel如半路闯出的一匹黑马,推出了风光一时的i740 图形芯片,i740支持AGP2X规格,象素填充率达到55Mpixels/s,三角形生成率为500K Trianglws/s,支持DVD解压,尽管2D速度一般,但它的3D性能在当时还算不错,加上相对便宜的价格和Intel在芯片组领域的头羊地位,i740也取得了骄人的成绩。随着3D市场竞争的加剧,Intel干脆将i740芯片组整合到自已的主板芯片组内以此提高主板性价比,时至今日它的整合显卡依然牢牢盘踞着很大的市场份额。
i750
市场上难得一见的Intel的i750芯片组,它已不是Intel正式推荐的图形芯片组,只能在一些极少的场合见到。
1998年2月Rage Pro Turbo
其实依然是Rage Pro,只不过ATi为其发布了最新的Turbo驱动程序并更名为Rage Pro Turbo,但是驱动带来的有限的性能提升并不能捍不动Voodoo2分毫。i750
市场上难得一见的Intel的i750芯片组,它已不是Intel正式推荐的图形芯片组,只能在一些极少的场合见到。
1998年2月Rage Pro Turbo
其实依然是Rage Pro,只不过ATi为其发布了最新的Turbo驱动程序并更名为Rage Pro Turbo,但是驱动带来的有限的性能提升并不能捍不动Voodoo2分毫。1998年5 月Savage3D
2D时代的叱咤风云的霸主,S3自然不甘于3D战场的沉寂,在推出Virge之后,S3苦心打造终于推出了第一块真正的3D加速卡, Savage3D采用128位总线结构及单周期三线性多重贴图技术,最大像素填充率达到了125M Pixels/s,三角形生成率也达到了每秒500万个。支持Direct3D与OpenGL,最大显存容量可达8MB SGRAM或SDRAM,支持AGP 4×规范,同时也支持当时流行反射和散射、Alpha混合、多重纹理、衬底纹理、边缘抗锯齿、16/24位Z-buffering、Tri-linear Filtering(三线性过滤技术)等技术,并首次采用了鼎鼎大名的S3TC智能纹理压缩技术,在播放MPEG-2时拥有极低的CPU占用率。它无疑应该是一款收获成功的产品,可是它面对的却是TNT和Voodoo3这两款功能强大的对手,加上驱动程序Bug连连和最多只支持8M显存的缺憾,最终也只能在低端市场独自徘徊。
1998年8 月3Dlabs Permedia3
由于3Dlabs在推出Permedia后重心转移,加上Permedia3上市时间较晚,在3D性能上并无可圈可点之处,上市之后市场反响平平,不过它在3D设计中的表现却不容轻视,是一块定位于入门级的专业3D加速卡。
1998年9月VOODOO Banshee
帝盟的Voodoo Banshee
Voodoo2带来的再次成功将3DFx王朝不断推向鼎盛时期,荣耀和光环任谁都不能甘心自己的产品只能做为一块子卡出现,Voodoo Rush虽然最终折戟沉沙,但是3DFx依然不屈不挠地推出了美丽的女妖Voodoo Banshee试图再次创造奇迹。Voodoo Banshee整合了2D/3D引擎,最高支持16MB显存,核心和显存频率分别为100MHz/125MHz,100M Pixels/s的象素填充率和300万每秒的三角形生成率,它的硬件性能超过了Voodoo2,但是由于两条渲染流水线被缩减到了一条,导致了它的3D性能降低不少。不过它内建的2D引擎在性能上基本上可与Matrox G200相媲美加上不错的超频能力,使Banshee在市场上取得了不错的成绩,2D性能也获得了大众的首肯。
Rage128 GL
ATi在激烈的市场竞争中始终保持着顽强不屈的斗志,为了与Riva TNT和Voodoo2对抗,ATi发布了Rage 128,Rage 128的核心专门针对32位渲染而设计,在32位渲染环境下仅会造成不到5%的性能损失,所以在许多测试中它的性能与TNT2相较也相差无几,它还内建了MPEG2解码以及动态补偿电路,可以流畅的播放DVD。Rage128又分为GL和VR两种型号,VR主攻低端而GL专对高端。Rage128 GL也是第一块硬件上完全支持OpenGL的显示芯片。但由于上市时间太晚和驱动程序的问题使它没能像TNT2那样为世所瞩目。