Có lẽ không thành phần nào của máy tính là đối tượng được tôn sùng như bộ điều hợp đồ họa cho PC. Những người ủng hộ giáo phái này là rất nhiều người hâm mộ trò chơi máy tính, những người không ngần ngại chi một số tiền đáng kể cho bản nâng cấp tiếp theo vì mục đích có được hình ảnh mượt mà đẹp mắt. Số tiền này liên tục thúc đẩy sự phát triển của các bộ điều hợp mới và mạnh mẽ hơn: và các thiết bị này đang phát triển nhanh hơn nhiều so với các bộ xử lý trung tâm. Nhưng chỉ 30 năm trước đây không ai có thể tưởng tượng được điều này. Hãy quay lại những thời điểm đó và xem xét tất cả đã bắt đầu như thế nào.
Không có đồ họa
Card đồ họa đầu tiên dành cho PC được coi là bộ điều hợp video MDA (Monochrome Display Adapter), là một phần của IBM PC (1981) nổi tiếng, người sáng lập ra dòng PC tương thích với PC. Không giống như những người tiền nhiệm của nó, được tích hợp vào bo mạch chính của máy tính, IBM MDA được lắp ráp trên bo mạch của chính nó và được lắp vào khe của bus XT phổ thông. Trên thực tế, nó là một bộ điều khiển video đơn giản hiển thị nội dung của bộ nhớ video trên màn hình. Ngay cả RAMDAC bắt buộc cho các bộ điều hợp sau này cũng bị thiếu vì lý do đơn giản là tín hiệu do MDA tạo ra cho màn hình là tín hiệu kỹ thuật số. Ngoài chip điều khiển video, bo mạch MDA còn có bộ nhớ video 4 KB, chip ROM có phông chữ và bộ tạo xung nhịp.
Điều thú vị là bộ điều hợp video đầu tiên cho PC IBM hoàn toàn dựa trên văn bản, tức là không có chế độ hoạt động đồ họa. Đồng thời, hầu hết PC những năm đó đều biết cách làm việc với đồ họa. Đâu là lý do của việc IBM coi thường đồ họa như vậy? Đó là về định vị. Trong những năm đó, khả năng "vẽ" trên màn hình của máy tính được kết hợp chặt chẽ với các trò chơi và các hoạt động phù phiếm khác, và theo quan điểm của công ty, một chiếc máy tính dành cho doanh nhân là hoàn toàn không cần thiết.
MDA đã làm gì? Khá nhiều cho thời gian của nó. Trên màn hình điều khiển, nó có thể hiển thị 25 dòng, mỗi dòng 80 ký tự, với mỗi ký tự chiếm một ma trận 9x14 pixel. Nói cách khác, nó cung cấp độ phân giải 720x350 pixel, và do đó văn bản được hiển thị bởi nó có độ nét cao mà đối thủ cạnh tranh không có được. Ngoài ra, mỗi ký tự có thể có một trong năm thuộc tính: phông chữ thông thường, gạch chân, sáng, nhấp nháy, nghịch đảo. Tất nhiên, MDA chỉ được sử dụng với màn hình đơn sắc (một màu). Một tính năng khác của bộ chuyển đổi là sự hiện diện của một cổng máy in trên đó, giúp tiết kiệm cho người dùng khoảng 100 đô la, chi phí cho một bộ điều khiển riêng.
Anh trai phù phiếm
Tuy nhiên, máy tính IBM PC sẽ không trở nên phổ biến như vậy nếu nó không có khả năng đồ họa. Để sử dụng máy tính ít nghiêm trọng hơn, IBM đã chuẩn bị một bộ điều hợp đồ họa khác có tên CGA (Bộ điều hợp đồ họa màu), được phát hành cùng năm 1981. Cung cấp độ phân giải hình ảnh không cao như MDA, CGA có thể hoạt động ở nhiều chế độ khác nhau - cả văn bản và đồ họa, do đó nó bắt buộc phải trang bị cho nó bộ nhớ video 16 KB.
Giống như MDA, CGA có thể hiển thị 25 dòng gồm 80 hoặc 40 ký tự, nhưng độ phân giải của mỗi ký tự chỉ là 8x8 pixel. Nhưng các biểu tượng có thể có 16 màu khác nhau.
Đồ họa CGA có thể được xuất ra ở một trong ba chế độ: 640x200 với màu 1 bit (chế độ đơn sắc), 320x200 pixel với màu 2 bit (4 màu), 160x100 pixel với màu 4 bit (16 màu). Sau đó về mặt kỹ thuật là một mô phỏng đồ họa bằng cách sử dụng chế độ văn bản (tức là các pixel được mô phỏng bằng các ký hiệu là một hình vuông 8x8 pixel được lấp đầy một nửa).
Bộ chuyển đổi CGA được trang bị cùng một cổng 9 chân như MDA và cũng truyền tín hiệu video ở dạng kỹ thuật số, đồng thời có một đầu ra tổng hợp để kết nối với TV màu. Nó có thể hoạt động với màn hình MDA đơn sắc thông thường. Khả năng tương thích này tiếp tục cho đến khi EGA tiên tiến hơn được phát hành vào năm 1984.
Nhiều màu hơn, rõ ràng hơn
Vì vậy, sự phát triển của bộ điều hợp đồ họa đã đi theo con đường tăng độ phân giải và màu sắc của hình ảnh.EGA (Bộ điều hợp đồ họa nâng cao, 1984) có thể hiển thị đồ họa với độ phân giải 640x350 pixel ở 4 bit màu (16 màu). Đầu tiên, dung lượng bộ nhớ video tăng lên 64 kb, sau đó lên 256 kb, cho phép EGA hoạt động với một số trang của bộ nhớ video. Điều này cung cấp một số khả năng tăng tốc đồ họa: bộ xử lý có thể tạo ra một số khung hình ảnh cùng một lúc.
Bây giờ nghe có vẻ lạ, nhưng những bộ điều hợp video sơ khai như vậy đã ngự trị trên thị trường trong nhiều năm. Vì vậy, cho đến năm 1987, trên các PC tương thích với PC, các quy tắc EGA vẫn chưa bị thách thức và người dùng không thể tưởng tượng được điều gì có thể tốt hơn. Điều gì đã xảy ra vào năm 1987? VGA xuất hiện.
Bộ điều hợp video mới ban đầu được dành cho thế hệ máy tính IBM PS / 2 mới. Gia đình này, trong thiết kế mà các nhà phát triển đi chệch khỏi các nguyên tắc của kiến trúc mở, đã thực sự thất bại trên thị trường, nhưng nhiều giải pháp được áp dụng trong đó đã nhận được sự khởi đầu trong Cuộc sống. MCGA (Multi-Color Graphics Array), bộ điều hợp video mới nhất được tích hợp trong bo mạch chủ của máy tính PS / 2, đã sớm được phát hành dưới dạng thẻ cho bus ISA và được gọi là VGA (Video Graphics Array).
Sản phẩm mới cung cấp đầu ra đồ họa ở độ phân giải 640x480 pixel với 16 màu hoặc 320x240 pixel với màu 8 bit (256 màu). Nó đã trông giống như một thứ gì đó thực tế. Vì bộ điều hợp ban đầu được phát triển cho PS / 2 không tương thích, các nhà phát triển của nó, không nghi ngờ gì, đã tạo ra một giao diện video tương tự mới cho nó - D-Sub 15 chân, đã trở thành một tiêu chuẩn mới trong nhiều năm và vẫn được sử dụng trong hệ thống ngân sách. Điều quan trọng, VGA là phần mềm tương thích với EGA, CGA và MDA: các ứng dụng được phát triển cho bộ điều hợp cũ có thể chạy trên bộ điều hợp mới.
Bộ nhớ video 256 kb cho phép lưu trữ một số khung hình và thêm vào đó một phông chữ tùy chỉnh, và khi sử dụng toàn bộ khối lượng cho một khung hình duy nhất, có thể hiển thị hình ảnh ở độ phân giải 800x600 pixel chưa từng có tại thời điểm đó, mặc dù tính năng này không được ghi lại và được sử dụng cực kỳ hiếm.
Nhanh hơn một chút
Tiếp nối lịch sử của MDA và CGA, IBM đã phát triển hai bộ điều hợp video cho PS / 2 cùng một lúc: MCGA tích hợp (VGA) và 8514 / A cải tiến. Được cung cấp dưới dạng bản nâng cấp PS / 2 tùy chọn, 8514 / A có thể hiển thị độ phân giải 1024x768 pixel với màu 8 bit. Nhưng những đổi mới công nghệ không kết thúc ở đó. Lần đầu tiên, các nhà phát triển nghĩ đến việc chuyển một số công việc chuẩn bị khung hình sang vai của bộ điều hợp video và cung cấp cho 8514 / A một số chức năng tăng tốc đồ họa.
Bộ điều hợp đã học cách vẽ các đường một cách độc lập trong bộ nhớ của nó, tô màu một phần của khung và áp dụng một mặt nạ bit. Đối với các ứng dụng đồ họa trong những năm đó, đây là một trợ giúp vô giá: ngay cả khi xây dựng sơ đồ, tốc độ tăng lên đáng chú ý và các ứng dụng đồ họa kỹ thuật thậm chí còn giành được nhiều lần về hiệu suất. Tất nhiên, tất cả hỗ trợ phần mềm cần thiết này và bộ điều hợp mới sẽ sớm nhận được nó.
Tôi phải nói rằng trong những ngày đó, các trạm đồ họa chuyên nghiệp đã được trang bị thêm các bộ xử lý đồ họa bổ sung nằm trên các bo mạch riêng biệt. Những thiết bị như vậy rất đắt tiền và đồng thời có khả năng rất rộng. 8514 / A có khả năng kém hơn nhiều, nhưng nó cũng tương đối rẻ, đây đã và vẫn là chất lượng có giá trị nhất trong lĩnh vực PC.
Và vào năm 1990, 8514 / A được thay thế dưới dạng bộ điều hợp XGA (Mảng đồ họa mở rộng), có chức năng mở rộng hơn một chút. Bộ điều hợp mới có chế độ 800x600 pixel với 16-bit màu (cái gọi là Màu cao, 65.536 màu), nếu không nó tương tự như người tiền nhiệm của nó. Bắt đầu với XGA, một loạt các bộ điều hợp SuperVGA bắt đầu thống trị thị trường, và số lượng bộ nhớ và độ phân giải khả dụng bắt đầu tăng lên hàng năm. Do đó, càng ngày càng khó gây ngạc nhiên cho người dùng về độ rõ nét và màu sắc của bức tranh. Làm thế nào sau đó để bán các mặt hàng mới đắt tiền? Cần có những chức năng mới, cho đến nay chưa được thừa nhận và chưa từng có. Và họ đã xuất hiện.
Bước đầu tiên trong 3D
Công ty nổi tiếng S3 đã trở thành công ty tiên phong trong việc tăng tốc đồ họa 3D cho PC. Bộ điều hợp S3 Virge là sự kế thừa của Trio 64V + rất thành công trong khi vẫn hỗ trợ tới 4MB DRAM hoặc VRAM.Nhân đồ họa và bộ nhớ video của nó hoạt động ở tốc độ 80 MHz, không ấn tượng chút nào trong những ngày này.
Cải tiến thú vị nhất ở Virge là hỗ trợ các chức năng tăng tốc đồ họa 3D. Họ không thể cung cấp sự gia tăng nghiêm trọng về tốc độ của các trò chơi thời đó, hơn nữa, phần mềm (bằng CPU) kết xuất thường hoạt động nhanh hơn kết xuất phần cứng trên Virge. Nhưng với những tính năng này, các nhà phát triển trò chơi có thể đủ khả năng để trang trí sản phẩm của họ bằng các công nghệ mới như ánh sáng động và lọc kết cấu song tuyến.
Lấy cảm hứng từ vai trò là người tiên phong, S3 bắt đầu chiếm lĩnh thị trường máy gia tốc 3D dành cho người tiêu dùng. Vì vậy, các hợp đồng đã được ký kết với các nhà sản xuất của các tựa game nổi tiếng: Tomb Raider, Mechwarrior 2, Descent II đã nhận được sự hỗ trợ cho tiêu chuẩn S3D. Các nhà tiếp thị của công ty đã lý luận rằng bằng cách mở rộng tiêu chuẩn của riêng họ sang các chức năng tăng tốc 3D, họ sẽ có được lợi thế đáng kể so với các đối thủ cạnh tranh. Về lý thuyết, S3 Virge cũng hỗ trợ một số tính năng của chuẩn đồ họa 3D OpenGL chuyên nghiệp, tuy nhiên hiệu suất sử dụng các thư viện của chuẩn này hoàn toàn không đạt yêu cầu. Hỗ trợ 3D trực tiếp cũng đã được công bố, nhưng không có trò chơi nào như vậy và thậm chí còn chưa được lên kế hoạch: vào thời điểm đó, hầu hết tất cả các trò chơi đều được phát hành dưới MS-DOS.
Kế hoạch quy mô lớn của S3 đã không thành hiện thực: vào năm 1996, 3Dfx đã phát hành bộ tăng tốc 3D Voodoo Graphics, đảm bảo sự thống trị của nó trong ngành. Virge không có cơ hội; trong những năm tiếp theo, bộ chuyển đổi đã trải qua một số bản cập nhật, nhưng nó không bao giờ thoát khỏi vai trò của một card màn hình 2D rẻ tiền.
Age of Monsters
Công ty 3Dfx không xác định cho đến nay đã bò ra từ độ sâu nào? Năm 1994, ba chuyên gia từng làm việc cho một công ty rất có thẩm quyền trong lĩnh vực đồ họa chuyên nghiệp Silicon Graphics đã quyết định thay đổi công việc. Ross Smith, Harry Tarolly và Scott Sellers đã thu hút sự chú ý đến sự phát triển của thị trường máy chơi game, vốn đã có đồ họa 3D tốt. Từ ý tưởng đơn giản rằng chỉ có hiệu suất 3D là thiếu đối với sự bùng nổ của trò chơi PC, 3DfX đã ra đời.
Sau khi nhận được một số khoản vay, những người cha sáng lập của công ty đã bắt tay vào kinh doanh. Kinh nghiệm ban đầu và vốn 3Dfx kiếm được nhờ phát hành chip đồ họa cho máy chơi game, nhưng một năm sau sản phẩm đầu tiên dành cho PC xuất hiện - Voodoo Graphics. Sự mới lạ được trình bày tại Computex đã gây ra một cảm giác: sự mượt mà và vẻ đẹp của việc kết xuất cảnh 3D khiến trí tưởng tượng kinh ngạc. Về chất lượng đồ họa, bộ tăng tốc đã vượt xa Sony PlayStation và Nintendo 64 console, mà lúc đó thậm chí còn chưa được phát hành.
Cũng giống như Virge, Voodoo Graphics đã hỗ trợ OpenGL và DirectX, nhưng tốc độ rất "khập khiễng". Nhưng khi làm việc thông qua giao diện phần mềm độc quyền Glide, Voodoo Graphics đã làm tốt. Nhiều nhà sản xuất trò chơi ngay lập tức bắt đầu tối ưu hóa sản phẩm của họ cho bộ tăng tốc mới: nói một cách nhẹ nhàng thì các đối thủ cạnh tranh trông nhợt nhạt so với nền của nó. Chế độ đồ họa tối đa của Voodoo Graphics trông không ấn tượng lắm - chỉ 640x480 pixel ở màu 16-bit, nhưng có vẻ như vậy là quá đủ cho đồ họa 3D.
Về mặt cấu trúc, Voodoo Graphics là một bộ điều hợp được lắp đặt và một khe cắm PCI, nhưng nó thiếu các chức năng của một card màn hình 2D. Nó được kết nối với màn hình nối tiếp bằng bộ điều hợp video thông thường và có quyền kiểm soát khi chuyển sang chế độ 3D. Lúc đầu, cách tiếp cận này có vẻ hứa hẹn: việc cung cấp hình ảnh 2D chất lượng cao không phải là một nhiệm vụ tầm thường vào thời điểm đó và khả năng kết hợp bộ gia tốc 3D với bản đồ 2D chất lượng cao rõ ràng đã được nhiều người dùng đánh giá cao. Để làm ví dụ ngược lại, chúng tôi có thể trích dẫn máy gia tốc 3D Rendition Verite V1000, được phát hành cùng năm 1996, có các chức năng của một card màn hình 2D, nhưng đáng chú ý là "rửa sạch" hình ảnh ở độ phân giải cao. Vì lý do tương tự, Voodoo Rush xuất hiện vào năm 1997 không thành công, vốn là một card màn hình chính thức có lõi 3D của Voodoo Graphics.
Trên bo mạch Voodoo Graphics là 4 MB EDO DRAM, hoạt động giống như bộ xử lý, ở tốc độ 50 MHz. Việc giảm giá vào cuối năm 1996 đối với loại bộ nhớ này đã cho phép 3Dfx bán chipset của họ tương đối rẻ, điều này càng làm tăng mức độ phổ biến của chúng.Lưu ý rằng công ty không tự sản xuất adapter mà chỉ cung cấp chipset cho các đối tác của mình. Bộ chuyển đổi Diamond Monster 3D được sử dụng rộng rãi nhất, đó là lý do tại sao các sản phẩm dựa trên chip 3Dfx được gọi là "quái vật" trong cuộc sống hàng ngày.
Cấp thứ hai
Ngoài 3Dfx non trẻ và sơ khai, các công ty lớn tuổi hơn cũng đang cố gắng giành lấy thị phần của họ. Vì vậy, ATI, được thành lập vào năm 1985 bởi sự ra đời của Voodoo Graphics, đã có tên tuổi và kinh nghiệm, bắt đầu từ việc sản xuất các bản sao của IBM 8514 / A. Đến năm 1995, tài sản của nó được liệt kê là ATI 3D Rage - một bộ điều hợp có khả năng tăng tốc 3D cơ bản, chất lượng đồ họa 2D tuyệt vời và các chức năng xử lý phần cứng nâng cao cho luồng video nén MPEG-1. Đến giữa năm 1996, công ty phát hành 3D Rage II, cung cấp hiệu suất 3D gấp đôi so với phiên bản tiền nhiệm và có khả năng xử lý video MPEG-2 (DVD). Bộ điều hợp hỗ trợ Direct3D và một phần OpenGL, được trang bị 8 MB SDRAM và chạy ở tốc độ 60 MHz (CPU) và 83 MHz (bộ nhớ). Xét về hiệu suất trong kết xuất 3D, sản phẩm mới thua kém nhiều đối thủ cạnh tranh, nhưng chiếc thẻ này đã phát huy tác dụng của nó nhờ hình ảnh 2D tốt và sự khởi đầu của khả năng tăng tốc video phần cứng.
NVIDIA chỉ hơn 3Dfx hai năm tuổi, và vào năm 1995 đã phát hành sản phẩm thảm hại đầu tiên của mình. Bộ chuyển đổi NV1 đã được hình thành tốt và kết hợp bộ chuyển đổi 2D, bộ tăng tốc 3D, bộ điều hợp âm thanh và thậm chí cả cổng gamepad Sega Saturn. Sản phẩm hóa ra không hề rẻ, trong khi đơn vị gia tốc 3D có kiến trúc rất khác thường: cảnh 3D được xây dựng không phải từ các đa giác, mà từ các đường cong của bậc ba. Các nhà phát triển trò chơi đã cảnh giác với cách tiếp cận ban đầu như vậy, gặp nhiều khó khăn trong việc lập trình công cụ 3D và sự ra đời của Direct3D, sử dụng đa giác, cuối cùng đã đặt dấu chấm hết cho NV1.
Điều đáng làm cho NVIDIA là do mất rất nhiều tiền và rất nhiều nhân viên, vào năm 1996, hãng đã có thể phát hành một sản phẩm mới, hoàn toàn khác. NVIDIA Riva 128, dựa trên chip NV3, có 4 MB (8 MB trong phiên bản Riva 128ZX) của SDRAM với độ rộng bus 128 bit và chạy ở tốc độ 100 MHz. Có phần 3D tốt, có hiệu năng tương đương với Voodoo Graphics, Riva 128 được sản xuất cho cả PCI và AGP (thứ mà các "quái vật" không thể tự hào), và đã cố gắng kéo NVIDIA ra khỏi vực thẳm tài chính. Tuy nhiên, sự ngang bằng với sản phẩm 3Dfx rất có điều kiện: chúng chỉ ngang nhau trong Direct3D ít được sử dụng tại thời điểm đó ...
