История развития видеокарт для настольных ПК. Часть 2: Зарождение и первые шаги 3D-ускорителей

Добавлена: 10-04-2014 Раздел: Железо Автор: BlackDoctor Просмотров: 13782

История развития видеокарт для настольных ПК. Часть 2: Зарождение и первые шаги 3D-ускорителей

Вторая половина 90-ых годов ознаменовалась появлением первых трехмерных графических ускорителей. Именно в этот период впервые заявили о себе такие ныне знаменитые компании как NVIDIA и ATI. О том, какими были первые 3D-ускорители, читайте в этом материале.

Оглавление

Введение

В первой части цикла материалов, посвященных развитию видеоадаптеров для настольных компьютеров, мы поговорили об эре IBM, первых двухмерных адаптерах и их эволюции на протяжении 80-ых годов прошлого века. Но к началу 90-ых качество 2D-графики достигло такого уровня, что больше уже придумывать было нечего, и инженеры переключились на новое, тогда еще неизведанное направление – обработку трехмерных изображений.

Интересно, что первые 3D-ускорители могли быть выполнены как отдельные самостоятельные платы и устанавливались в ПК вместе с двухмерными видеоадаптерами. На сегодняшний день таких решений уже нет, и за обработку 2D/3D-графики отвечает один графический процессор. Какими же путями шли разработчики, и что происходило в 90-ых годах, которые можно смело назвать эрой становления трехмерных видеокарт, мы и поговорим в этом материале.

Графический ускоритель S3 ViRGE

Развитие трехмерной компьютерной графики вместе с ее аппаратным ускорением заметно изменили весь рынок видеоадаптеров. Компания IBM, которая раньше была ведущим производителем видеокарт, стала сдавать позиции другим участникам рынка. Причем на первый план стали выходить сторонние разработчики, которые в то время большей частью занимались копированием разработок IBM и их доработкой.

Считается, что среди первопроходцев в области 3D-видеокарт для массового потребителя стало решение компании S3 – ViRGE (Virtual Reality Graphics Engine), выпущенное в 1995 году. Напомним, что в этом же 1995 году была представлена и игровая приставка Sony PlayStation. Поэтому рынок персональных компьютеров буквально ожидал устройства, которые бы позволили ускорять 3D-графику в реальном времени. Если сравнивать с сегодняшними видеокартами, то характеристики ViRGE просто вызывают смех. К примеру, частота графического ядра составляла всего 66 МГц, шина памяти – 64-бит, а ее объем – 8 Мб. Плата устанавливалась в разъем PCI.

S3_Virge

Видеокарта Diamond Stealth 3D 2000 на базе чипсета S3 ViRGE

ViRGE изначально был создан как 3D-ускоритель, однако в режиме 2D он работал куда лучше. При обработке трехмерного изображения его производительность моментально снижалась, в частности это наблюдалось при использовании билинейной фильтрации. Из-за скорости работы пользователи дали ему прозвище «деселератор» (от англ. decelerator – тормоз). Зато с двухмерной графикой он справлялся очень хорошо, например, обработка пользовательского интерфейса системы Windows была на высоте. Для комфортной игры пользователям приходилось использовать связку ViRGE и несколько позже вышедшую видеокарту Voodoo Graphics от компании 3Dfx.

Несмотря на все свои недостатки, ViRGE стала популярной видеокартой. От большинства подобных устройств она отличалась невысокой стоимостью. При этом в продаже находились не только референсные образцы, выполнение производителем чипов, но и видеокарты сделанные другими компаниями, такими как ASUS, AOpen, Diamond Multimedia и многими другими.

Графические ускорители ATI Rage и ATI Rage II

В 1996 году канадский производитель ATI представил свое собственное решение – 3D-видеокарту Rage и несколько позже Rage II. Первое поколение этих ускорителей было основано на процессоре Mach64, который был разработан в основном для обработки двухмерной графики. Спустя некоторое время он был доработан и обзавелся поддержкой 3D и функции ускорения видео в формате MPEG-1.

ati_rage_ii

Видеокарта ATI RAGE II

Но наиболее яркий след в истории оставила именно видеокарта второго поколения – Rage II. Устройство оснащалось все тем же процессором Mach64, только немного переработанным, и способным работать с разными типами памяти: SDRAM, EDO и SGRAM. Объем памяти мог составлять 2, 4 и 8 Мб. Для памяти SGRAM частота составляла 83 МГц. При этом графический процессор работал на частоте 60 МГц.

Обновление архитектуры графического ядра позволило увеличить производительность видеокарт Rage II практически на 20 % в двухмерном режиме по сравнению с первой версией Rage. Так же Rage II могла поддерживать интерфейсы Direct3D и OpenGL, видео в формате MPEG-2 и некоторые полезные функции для рендеринга, например, фильтрация текстур, альфа-смешение и другие возможности. Более того, в видеокартах Rage II устанавливался специальный процессор ImpacTV, предназначенный для оцифровки ТВ-сигнала. Кроме использования в IBM-совместимых компьютерах, данный ускоритель мог быть установлен в некоторые компьютеры Apple Macintosh (модели Power Mac 6500 и G3).

Второе поколение видеокарт ATIRage было представлено тремя моделями: Rage IIC, Rage II+ и Rage II+DVD. Отличались они между собой частотой процессора, а так же частотой и типом памяти. Следовательно, каждая из моделей имела различную производительность. При этом стоит отметить, что младшая модель Rage II с 2 Мб памяти в среднем при обработке трехмерного изображения работала на 20 % быстрее модели ViRGE.

Тем не менее, видеокарты от компании ATI уступали в объемах продаж видеокартам от компании S3. Кроме того, видеокарты Rage II имели некоторые проблемы с драйверами для системы Windows. Как видно, история с нестабильностью драйверов ATI (теперь уже AMD) началась еще в середине 90-х годов.

Графический ускоритель 3Dfx Voodoo Graphics

В 1996 году появился легендарный ускоритель Voodoo Graphics (Voodoo 1) от компании 3Dfx Interactive, которая в то время была самым молодым участником рынка графических устройств. Компанию основали в 1994 году три выходца из компании Silicon Graphics. Сначала компания создавала процессоры для игровых автоматов, а первым устройством, где они были применены, стал бейсбольный симулятор ICE Home Run Derby. Позже были выпущены и другие игровые автоматы, среди которых можно отметить 3D Hockey и San Francisco Rush. Процессоры от компании 3Dfx отличались великолепной на то время 3D-графикой и поэтому разработками компании заинтересовались даже производители игровых приставок.

ICE_Home_Run_Derby

Компания 3Dfx изначально не планировала выходить на рынок персональных компьютеров. Но в 1996 году стоимость производительной памяти типа EDO значительно снизилась, и по этой причине 3Dfx удалось наладить выпуск высокопроизводительных устройств по довольно низкой цене. Так появился на свет видеоускоритель Voodoo Graphics.

diamond_monster3d_voodoo

Видеоускоритель Diamond Monster 3D Voodoo

Разработка первой видеокарты происходила при активном участии компании Diamond Multimedia, которая обеспечивала 3Dfx производственными мощностями. Графический чип и память Voodoo Graphics могли работать на частоте 50 МГц. При этом объем памяти EDO составлял 4 Мб, а интерфейс памяти был 64 бит. Но главное, что видеокарта Voodoo, в отличие от конкурентов, имела отдельный модуль для обработки 3D-текстур. В свою очередь такая архитектура позволяла ей работать значительно быстрее, чем VIRGE и Rage II, и при этом выдавать трехмерное изображение гораздо более высокого качества.

Из недостатков Voodoo было то, что эта видеокарта могла работать только с трехмерным изображением. Поэтому, чтобы обрабатывать 2D графику, необходимо было добавлять в систему еще один видеоадаптер. Именно поэтому во второй половине 90-х годов распространение получила система из видеокарт ViRGE и Voodoo. Первая отлично справлялась с двухмерным изображением, а вторая - с играми и иными приложениями, использующими обработку трехмерной графики.

Похожие на Voodoo видеокарты в то время выпускали PowerVR и Rendition. Только последние значительно уступали решениям компании 3Dfx и в качестве отображаемого изображения и в скорости. Поэтому в основном конкурировать Voodoo приходилось только с уже упомянутыми ранее видеокартами ViRGE и Rage II.

Примечательно, что вместе с ускорителем Voodoo компания 3Dfx выпустила новый программный интерфейс Glide. Glide, как альтернатива интерфейсам Direct3D и OpenGL, основывался на библиотеке OpenGL, либо другими словами, был урезанной версией интерфейса OpenGL. Стандарт OpenGL поддерживал множество различных функций, а инженеры компании 3Dfx собрали в Glide только то, что необходимо для визуализации трехмерной графики в реальном времени. При этом полная поддержка всех функций новой библиотеки видеокартами Voodoo с одной стороны существенно упрощала программирование, а с другой - накладывало некоторые ограничения на разработчиков: например, глубина цвета в приложениях не должна была превышать 16 бит.

Разработчики игр стали активно сотрудничать с компанией 3Dfx, а это в свою очередь привело к тому, что карты Voodoo стали преобладать на рынке ускорителей для персональных компьютеров. Под работу с видеокартой Voodoo были заточены практически все самые лучшие игры того времени.

quake

Разница графики в игре Quake на картах VGA и 3Dfx очевидна

Еще больше укрепил лидирующие позиции адаптера Voodoo на соответствующем рынке драйвер MiniGL, который был выпущен специально для ускорения видео в новейшей игре Quake.

Графический ускоритель 3Dfx Voodoo Rush

В 1997 году компания 3Dfx выпустила новую модель видеокарты – Voodoo Rush. В общем, она была похожа на модель Voodoo Graphics, только кроме 3D-процессора на плате был размещен и чип, отвечающий за обработку двумерной графики от компаний Alliance Semiconductor и Macronix. При этом общий принцип работы ускорителя заключался в том, что к основному процессору обращение осуществлялось при помощи «двухмерного» чипа.

3Dfx_Voodoo_Rush

Видеокарта 3Dfx Voodoo Rush

Не смотря на то, что у модели Voodoo Rush были такие же характеристики, как и у предшественника, ее производительность была немного ниже. В большей степени это объяснялось тем, что оба процессора использовали общую память, и поэтому при обращении к ней постоянно конфликтовали друг с другом.

Если быть точнее, то производительность видеокарты Voodoo Rush была на 10 % ниже Voodoo. При этом в некоторых случаях разница в скорости могла быть еще значительнее. Во многом благодоря этому видеокарты Voodoo Rush не получили коммерческого успеха и поэтому в течение года были убраны с прилавков магазинов. После этого компания 3Dfx вновь начала уделять внимание выпуску видеокарт, работающих только с трехмерной графикой.

Графический ускоритель NVIDIA RIVA 128

На сегодняшний день компания NVIDIA является одним из основных производителей видеокарт. Как и некоторые другие ведущие игроки рынка, она начала набирать обороты в середине 90-х годов, выпустив в 1997 году свое первое популярное решение - видеокарту RIVA 128.

Правда, первые шаги компании были отнюдь не безоблачными. NVIDIA была образована в 1993 году, и в первые годы существования все ее устройства не отличались успехом. К примеру, выпущенный в 1995 году процессор NVIDIA NV1 для обработки 3D использовал технологию квадратичного наложения текстур (QTM, Quadratic Texture Mapping). Этот тип рендеринга не поддерживал библиотеку Direct3D, которая была частью API Microsoft DirectX и активно использовалась при разработке игр для Windows-систем, поэтому процессор так и не получил популярности среди пользователей настольных ПК.

Надо отдать должное компании NVIDIA, которая быстро осознала свои ошибки и в короткие сроки смогла выпустить на рынок успешное решение на базе нового процессора NV3, больше известного под именем RIVA 128 (Real-time Interactive Video and Animation). Эта видеокарта была полной противоположностью прежней модели NV1 и уже использовала полигональный рендеринг, так как разрабатывалась под работу с библиотеками Direct3D и OpenGL. Графический процессор в RIVA 128 был разработан по нормам 350-нанометрового технологического процесса, имел 3,5 миллионов транзисторов и частоту 100 МГц. Видеокарта получила память SGRAM размером 4 Мб, частотой 100 МГц и шириной шины 128 бит. В отличие от ускорителя Voodoo Graphics, RIVA 128 мог работать не только при помощи интерфейса PCI, но и новейшего в то время AGP 1x. Основное отличие RIVA 128 заключалось в том, что эта видеокарта объединяла в себе функции 2D- и 3D-ускорителя.

NVIDIA_RIVA_128

Видеокарта NVIDIA RIVA 128 с интерфейсом PCI

В 3D-ускорителе использовалась прогрессивная разделяемая память, что позволило обеспечить поддержку таких разрешений, как 800x600 и 960x720 пикселей в трехмерном режиме. К примеру, видеокарта Voodoo в 3D-режиме работала с разрешением 640x480 пикселей. По производительности и качеству графики RIVA 128 уступала Voodoo, однако ее цена была меньше. Именно благодаря цене и поддержке 2D и 3D режимов большинство OEM-производителей стали отдавать предпочтение решениям компании NVIDIA.

nvidia_riva_128zx

ВидеокартаNVIDIA RIVA 128ZX с интерфейсом AGP

В 1998 году вышла доработанная версия видеокарты RIVA 128ZX, поддерживающая интерфейс AGP 2x, имеющая память 8 Мб вместо прежних 4 Мб. Кроме этого, частота процессора RAMDAC (цифро-аналоговый преобразователь) составляла 250 МГц, в то время как у модели RIVA 128 блок ЦАП работал на частоте 206 МГц.

Среди всех недостатков семейства RIVA 128, пожалуй, главным является их программная составляющая. В частности, видеокарта изначально была лишена поддержки библиотеки OpenGL, а первые драйверы с поддержкой этой спецификации получили только версии с чипом 128ZX. Более того, многие популярные игры того времени были ориентированы на библиотеку Glide, поддержкой которой в полной мере обладали только ускорители 3Dfx Voodoo. Благодаря этим факторам производительность RIVA 128 в некоторых играх была очень низкой. Кроме этого процессор RIVA 128 на аппаратном уровне не мог ускорять работу, набиравшего в то время обороты, игрового движка Unreal Engine.

Но, не смотря на все недостатки, компании NVIDIA все-таки удалось навязать 3Dfx соперничество в области производительных видеокарт, так как в то время RIVA 128 был единственным решением, способным составить хоть какую-то конкуренцию Voodoo.

Графический ускоритель 3Dfx Voodoo2

В 1998 году на рынке появился новый ускоритель компании 3Dfx – Voodoo2, ставший логическим продолжением версии Voodoo Graphics. После неудачи Voodoo Rush в 3Dfx решили продолжить выбранное направление. Процессор в Voodoo2, как и в Voodoo, мог обрабатывать только трехмерное изображение, но при этом получил еще один дополнительный текстурный модуль, значительно увеличивший производительность видеокарты. Это было очень заметно в таких играх, как Quake 2 и Unreal.

unreal

Игра Unreal (1998 год)

В остальном видеокарта Voodoo2 никаких революционных идей не принесла, хотя ее заявленные характеристики были вполне впечатляющими: процессор работал на частоте 90-100 МГц, объем памяти EDO DRAM равнялся 8 либо 12 Мб, а ширина шины памяти составляла 64 бит. В ускорителе была реализована поддержка трилинейной фильтрации текстур, при этом разрешение в 3D-режиме составляло 800x600 пикселей. В качестве интерфейса использовался проверенный временем, но уже неумолимо устаревающий PCI.

voodoo2

Видеоускоритель 3Dfx Voodoo2

Важно, что вместе с ускорителем Voodoo2 компанией 3Dfx была представлена знакомая многим из нас и эффективная по сей день технология SLI (Scan-Line Interleave), которая обеспечивала работу в системе одновременно двух ускорителей Voodoo2. Адаптеры распределяли нагрузку по обработке графики между собой следующим образом: одной карте была отведена задача обсчитывать верхнюю часть изображения, другой – нижнюю. Благодаря этому удалось увеличить максимальное разрешение 3D-режима до 1024x768 пикселей. Так же теоретически должна была увеличиваться и производительность всей системы.

Voodoo2-SLI

Видеоускорители Voodoo2 в режиме SLI

Но на практике дела с использованием технологии SLI обстояли не так хорошо, как это выглядело на бумаге. Учитывая 3D-ориентированность Voodoo2, в системе нужно было обеспечить работу одновременно трех видеоустройств, что в некоторых случаях являлось проблемой из-за нехватки на материнской плате такого количества свободных отсеков. Также проблемы появлялись и на программном уровне: не все приложения могли стабильно работать при использовании технологии SLI. Именно поэтому в то время данная технология не получила широкого распространения и оставалась некоторое время в тени, пока спустя несколько лет уже компания NVIDIA раскрыла весь ее потенциал.

Графический ускоритель 3Dfx Voodoo Banshee

В конце 1998 года компания 3Dfx представила видеокарту Voodoo Banshee, которая стала логическим продолжением модели Voodoo Rush. На сей раз ускоритель получился более удачным. В Voodoo Banshee один текстурный модуль был заменен на процессор, который отвечал за обработку 2D-картинки.

3dfx_voodoo_banshee

Видеокарта 3Dfx Voodoo Banshee

Но, из-за отсутствия второго текстурного модуля карта Banshee проигрывала в производительности карте Voodoo2 там, где приходилось накладывать несколько текстур на один полигон. А в тех случаях, когда этого не требовалось, Banshee показывала такую же, как у Voodoo2 производительность, благодаря более высокой тактовой частоте процессора. Если же говорить о 2D-ускорителе, то он отлично справлялся со своими задачами и по скорости работы практически не уступал устройствам от компаний NVIDIA , ATI и Matrox.

Графический ускоритель NVIDIA RIVA TNT

После успешного запуска карты RIVA 128 компания NVIDIAрешила не уменьшать обороты и подготовить для Voodoo2  достойного конкурента в лице карты RIVA TNT. Ее процессор с кодовым названием NV4 был создан в соответствии с 350-нанометровым технологическим процессом, имел 7 миллионов транзисторов и частоту 90 МГц. Правда, изначально компания планировала установить частоту на уровне 110 МГц, но так как тестовые образцы сильно нагревались, то было принято решение немного снизить эту планку.

NVIDIA_RIVA_TNT

Видеокарта RIVA TNT

В адаптере использовалась память SDRAM общим объемом 16 Мб, частотой 110 МГц и шириной шины 128 бит. По сравнению с Voodoo2, RIVA TNT, была более функциональной, в частности она поддерживала: цвет глубиной 32 бита, текстуры с разрешением 1024x1024 пикселей, три типа фильтрации (билинейная, трилинейная и анизотропная), а также технологию TwiN-Texel (отсюда название карты), позволяющую за один такт в режиме мультитекстурирования накладывать две текстуры на пиксел. Благодаря последней была увеличена скорость заполнения кадра практически на 40%.

Однако эти выдающиеся характеристики все ровно не позволили RIVA TNT обойти Voodoo2 как по показателям скорости, так и по популярности. Во многом ситуация была похожа на ту, что сложилась с ее предшественницей - RIVA 128. Во многих  играх в то время продолжали активно использоваться библиотеки Glide, которые полностью официально могли поддерживать только видеокарты серии Voodoo. Зато в других приложениях видеокарта RIVA TNT уступала Voodoo2 совсем чуть-чуть, и даже выигрывала у нее по качеству изображения, так как могла поддерживать 32-битный цвет.

Позже компания NVIDIA выпустила менее производительные версии RIVA TNT под названием Vanta. Конечно, характеристики последней были немного ниже, чем у RIVA TNT: более низкие частоты ядра и памяти, урезанная до 64 бит шина памяти. В основе их лежали дефектные чипы, нестабильно работающие на более высоких скоростях. Благодаря такому безотходному производству компании удалось занять нишу менее производительных устройств, продававшихся по низкой цене. Видеокарту Vanta стали предпочитать производители OEM-компьютеров, что, несомненно благоприятно сказывалось на финансовых показателях NVIDIA.

Интересно, что для линейки видеокарт RIVA TNT компания NVIDIA стала впервые выпускать драйверы собственной разработки под названием Detonator. В то время все устройства NVIDIA отлично могли работать только с системами Intel, а с системами AMD постоянно возникали проблемы. При этом ускорители Voodoo отлично справлялись в обоих случаях, так что ситуацию надо было исправлять.

В итоге, использование собственных драйверов Detonator с определенной оптимизацией позволило на целых 30 % увеличить производительность RIVA TNT в игре Quake 2 на компьютерах с процессорами AMD. Кроме того, скорость видеокарт NVIDIA была увеличена и в различных DirectX- и OpenGL-приложениях. Также была решена проблема совместимости RIVA TNT с материнскими платами различных производителей.

Графический ускоритель Matrox G200

1998 год оказался урожайным для рынка видеокарт. Помимо 3Dfx и NVIDIA, свою 3D-видеокарту под названием G200 представил канадский производитель Matrox. В начале 90-х годов компания Matrox была оной из лидеров по производству 2D-видеокарт, но с течением времени начала отставать от новоиспеченных конкурентов.

matrox_g200

Видеокарта Matrox G200 выдавала одно из самых качественных изображений

Архитектура карты G200 поддерживала множество новых технологий. Например, технология SRA (Symmetric Rendering Architecture) позволяла считывать и записывать графические данные в системную память, что значительно увеличивало скорость работы. Сущность технологии VCQ (Vibrant Color Quality) заключалась в том, что в процессе визуализации применялся цвет глубиной 32 бит независимо от того, какая была глубина цвета окончательного изображения. К примеру, если выходное изображение имеет цвет 16 бит, все ровно все операции проводятся с использованием цвета 32 бит и только в конце используют 16 бит.

Считается, что среди всех видео ускорителей того времени модель G200 имела самый качественный RAMDAC и соответственно могла выдавать самую качественную картинку. Для высокой производительности в режиме 2D применялась архитектура шины памяти DualBus, которая предусматривала две 64-битные шины и два командных конвейера. Ускоритель G200 использовал шину AGP, память SGRAM, объем которой мог составлять 8 либо 16 Мб, и поддерживал довольно высокие разрешения. К примеру, в 3D-режиме он мог работать с разрешением 1280x1024 пикселей и цветом 32 бит. Производительность видеокарты была на достаточно высоком уровне - G200 совсем чуть-чуть уступала лидерам в лице Voodoo2 и RIVA TNT.

Но, одной из проблем G200 было программное обеспечение. Впрочем это было характерно для многих видеокарт того времени. Для запуска большинства компьютерных игр видеокарта использовала специальный драйвер OpenGL-to-Direct3D, из-за которого значительно снижалась производительность устройства. При этом программисты обещали исправить ситуацию в кратчайшие сроки, но решить все проблемы удалось лишь уже в следующем поколении графических адаптеров, появившемся на рынке в 2000 году.

Стоит отметить, что за время своего существования серия G200 успела подвергнуться небольшому апгрейду. Процессор был переведен на новый 250-нанометровый технологический процесс, что позволило уменьшить энергопотребление и тепловыделение. Обновленные ускорители назывались G200A. Также были версии G200A с увеличенными частотами, получившие название G250. Но как уже было сказано выше, плохая производительность в играх из-за недоработанных драйверов не позволила видеокартам Matrox тягаться с лидерами рынка. Хотя для тех, кто использовал компьютер преимущественно в двухмерных приложениях – это был отличный выбор.

Графический ускоритель Intel i740

В 1998 году на рынке видеокарт дебютировала еще один новый игрок, от названия которого у многих конкурентов могли побежать мурашки. Процессорный гигант Intel при помощи своего подразделения Real3D представил графический адаптер Intel i740.

Интересно, что данное решение в первую очередь предназначалось для систем, построенных на базе процессоров Pentium II, и было лишено возможности самостоятельно производить геометрические расчёты. Еще одной особенностью этой видеокарты стало то, что видеопамять использовалась только для буфера кадров, а все текстуры при обработке 3D хранились в оперативной памяти ПК. С учетом того, что все геометрические вычисления были возложены на центральный процессор, по мнению разработчиков, это должно было ускорить процедуру обработки текстур.

intel_i740_agp

Видеокарта Intel i740 с интерфейсом AGP

Что же касается технических характеристик Intel i740, то адаптер был создан с использованием 350-нм технологии, частота ядра и видеопамяти составляла 66 МГЦ, ширина шины памяти - 64 бита, максимальный объем памяти типа SDRAM или SGRAM – 16 Мб, RAMDAC – 205 МГц. В качестве интерфейса использовалась шина AGP или PCI.

Видеокарта поддерживала билинейное и трилинейное текстурирование, двойную буферизацию, декодирование DVD/MPEG-2 на аппаратном уровне. Максимальное разрешение в 16-битном цвете составляло 1280х1024 точки, а в 8-битном – 1600х1200.

Сразу после анонса i740 в СМИ поползли слухи о низкой производительности новинки. И действительно, скорость обработки 3D оказалась приблизительно на уровне RIVA 128, и гораздо ниже, чем у прямых конкурентов - RIVA TNT, Voodoo2, Voodoo Banshe и даже Matrox G200. Не прибавляло популярности i740 и ее платформозависимость. Более менее нормальную производительность от карты можно было ожидать только в системах с быстрой оперативной памятью, где ее объем составлял не менее 64 Мб.

В апреле 1999 года, Intel попыталась исправить ситуацию, представив усовершенствованные решения i752 и i754. Но все оказалось впустую. Выход модели i754 был отменен перед самым запуском, а вариант i752 был выпущен совсем небольшим тиражом и вскоре снят с производства из-за неудовлетворительной производительности. В итоге сильная конкуренция со стороны NVIDIA, 3Dfx, Matrox и ATI вынудила Intel отказаться от дальнейшей разработки дискретных решений и сосредоточиться в будущем на бюджетной встроенной графике.

Графический ускоритель S3 Savage3D

Наконец, в том же 98-ом свою попытку выйти на рынок 3D-видеокарт решила осуществить компания S3 Graphics. Хоть она и была «первопроходцем» в этом сегменте (вспомним S3 ViRGE), но постоянно оставалась в тени остальных производителей. В 1998 году на специальной конференции E3 была представлена новый графический чип и однаименная карта Savage3D. Этот ускоритель, по сути, был первым разработанным с нуля решением S3, после модели ViRGE.

s3_savage3d

Видеокарта S3 Savage 3D

Видеокарта Savage3D поддерживала фирменный алгоритм компрессии текстур S3TC, однопроходную трилинейную фильтрацию, видео в режиме MPEG-2 и имела ТВ-выход. По своим характеристикам она практически не уступала топовым устройствам того времени. Так в Savage3D использовалась пропускная шина памяти 64 бит, поддержка до 8 Мб памяти, видеоядро с частотой 125 МГц, 250 МГц RAMDAC, интерфейс AGP 2x. В режиме 2D она могла работать с разрешением 1600x1200 пикселей и частотой обновления 85 Гц.

С такими параметрами от Savage3D, многие ожидали высоких результатов и хорошего качества изображения в играх. На практике же этот графический адаптер не смог обойти даже середнячка Voodoo Banshee. Основной причиной такого провала многие называли поддержку недостаточного объема памяти, невысокую пропускную способность шины памяти и в первую очередь - плохие драйверы.

Тем не менее, Savage3D все же заняла свою нишу на рынке видеоплат, составив конкуренцию RIVA TNT Vanta в области бюджетных устройств. Многие офисные решения тех времен оснащались именно картами Savage3D, которые обеспечивали очень приличное 2D-изображение за небольшую стоимость.

Графические ускорители 3Dfx Voodoo3

Графический адаптер Banshee в 90-x годах оказался не последним в семействе адаптеров Voodoo. В 1999 году появилась видеокарта нового поколения – Voodoo3. При этом второе поколение видеокарт Voodoo на то время все еще обеспечивало приемлемую производительность в играх, поэтому компания оставила их в продаже, снизив на них цены.

По своей архитектуре Карта Voodoo3 была чем-то похожа на решения Rush и Banshee, так как совмещала двухмерные и трехмерные ускорители на одной плате. Процессор в Voodoo3 был создан при помощи 250-нанометровой технологии. В минимальной конфигурации частота ядра и памяти равнялась 143 МГц, использовалась память типа SGRAM объемом 32 Мб. Видеокарта вновь могла поддерживать только 16-битную глубину цвета, хотя в тот момент уже было выпущено несколько игр, которые работали в 32-битном режиме. Наибольшее разрешение для 3D режима составляло 1600x1200 пикселей, в то время как видео могло воспроизводиться с разрешением вплоть до 2046x1536 пикселей при частоте обновления кадров 75 Гц.

voodoo3_2000_pci

Видеокарта Voodoo3 2000 с интерфейсом PCI

Интерфейсами для нового адаптера служили разъемы PCI либо AGP 2x. Как и предшествующие модели, карта Voodoo3 поддерживала режим SLI – всего система могла принять на борт до четырех видеокарт для совместной работы.

Примечательно, что поколение видеокарт Voodoo3 было решено выпускать в нескольких модификациях. Всего существовало три варианта Voodoo3 с индексами 2000, 3000 и 3500, имевшие различные рабочие частоты ядра, памяти и блока RAMDAC. Так, у Voodoo3 2000 ядро и память работали на частоте 143 МГц, а блок RAMDAC – на частоте 300 МГц. Модель Voodoo3 3000 имела частоты 166 МГц (ядро и память) и 350 МГц (блок RAMDAC). Для топовой модели с индексом 3500 были характерны частоты 183 и 350 МГц, а так же наличие на плате встроенного ТВ-тюнера.

voodoo3_3500

Видеокарта Voodoo3 3500 c интерфейсом AGP и встроенным ТВ-тюнером

Несколько забегая вперед, скажем, что, к сожалению, для многих пользователей, видеокарта Voodoo3, оказалась последним успешным решением компании 3Dfx. Именно после выпуска этого адаптера ее эпоха стала стремительно идти к своему завершению.

Графические ускорители NVIDIA RIVA TNT2

А вот у компании NVIDIA дела шли совсем иначе. В 1999 году была выпущена видеокарта RIVA TNT2. Надо отметить, что инженеры компании не стремились создать совершенно новый ускоритель. TNT2 просто доработали и устранили некоторые ошибки предшественницы. Главное, что процессор NV5 создавался уже согласно 250-нанометровому технологическому процессу, вместо 350-нм. Это позволило увеличить частоту ядра видеопроцессора до 125-150 МГц (против бывших 90 МГц). Помимо этого была добавлена поддержка интерфейса AGP 4x и текстур с разрешением 2048x2048 пикселей, расширен объем устанавливаемой видеопамяти до 32 Мб SDRAM, переработан блок рендеринга и увеличена частота RAMDAC до 300 МГц, что позволило видеокартам работать в более высоких разрешениях. Ширина шина памяти в 128 бит и поддержка 32-битного цвета остались неизменными.

asus_v3800_tnt2_ultra_deluxe

Топовая видеокарта TNT2 Ultra

Как и конкуренты в случае с Voodoo3, разработчики приняли решение выпустить RIVA TNT2 в нескольких вариантах. Всего компания выпустила четыре модификации карты TNT2: первая – стандартная, вторая – топовая (TNT2 Ultra), третья и четвертая – урезанные (TNT2 M64 и TNT2 Vanta). Модификация Ultra отличалась от стандартной только лишь увеличенными частотами. Если быть точнее, то частота ядра и памяти у TNT2 Ultra составляли 150 и 183 МГц соответственно, против 125 и 150 МГц у обычной версии TNT2. У последних двух модификаций – M64 и Vanta, использовались в большей степени отбракованные кристаллы, и как в случае с TNT, была уменьшена шина до 64 бит, а так же урезаны частоты ядра и памяти. При этом Vanta являлась самым урезанным вариантом с наиболее низкими частотами. Но, опять же, эти ускорители стали очень популярными у OEM-производителей, которые с большим успехом использовали название TNT2 для привлечения покупателей.

tnt2-m64

Урезанная видеокарта TNT2 M64

В целом видеоускоритель TNT2 стал очень успешным решением компании NVIDIA на то время, хотя и не смог выбиться в абсолютные лидеры. Виной тому являлось то, что большинство разработчиков игр основной упор все еще делали на библиотеку Glide, и поэтому видеокарта Voodoo3 оставалась лидером на рынке ускорителей. Но с каждым разом становилось очевидным, что решения компании NVIDIA проигрывают по производительности продуктам от 3Dfx совсем немного, но при этом предлагают более обширную функциональность.

Графические ускорители ATI Rage 128 и ATI Rage 128 Pro

Пока NVIDIA и 3Dfx были заняты борьбой за лидирующие позиции, другие менее заметные производители тихо разрабатывали и выпускали собственные графические устройства, пытаясь противостоять топовым продуктам. Во втором квартале 1999 года компанией ATI на рынок были выпущены видеокарты ATI Rage Fury, ATI Rage Magnum и ATI Xpert 128 на базе нового чипа Rage 128, которые по предположениям разработчиков и маркетологов должны были составить конкуренцию RIVA TNT.

ATI_rage_128

Видеокарта ATI Rage 128

Устройства получили процессор, созданный  согласно 350-нанометровому технологическому процессу с шиной памяти 128 бит, частоту ядра и памяти – 103 МГц, частоту RAMDAC – 250 МГц, объем памяти – 32 Мбайт (16 Мбайт у Xpert 128) и очень хорошую функциональность. Модель RageFury имела дополнительно гнездо для подключения к телевизору (TV-Out).

Чип Rage 128 наделили новой технологией суперскалярного рендеринга (SSR - Super Scalar Rendering), который осуществлял обработку двух пикселей одновременно в двух конвейерах. Так же новая разработка поддерживала однопроходную трилинейную фильтрацию и аппаратное ускорение DVD-видео. Как и RIVA TNT, Rage 128 поддерживал цвет глубиной 32 бит и довольно успешно конкурировал с продуктом NVIDIA в данном режиме. Ко всему прочему у Rage 128 была поддержка технологии Twin Cache Architecture, позволяющая объединять кэш-память пикселей и текстур для повышения ширины пропускания.

ati_rage_128_pro

Видеокарта ATI Rage Pro

Поздней осенью 1999 года, в качестве ответа на выход TNT2 Ultra, несколько запоздало, на рынок были выпущены платы с модифицированным чипсетом Rage128 Pro, который имел повышенные тактовые частоты работы ядра (118 МГц) и памяти (140 МГц). Но, как не старались канадские разработчики, видеокарты ATI все еще отличалась невысоким уровнем обработки трехмерного изображения, и в первую очередь из-за ужасного качества драйверов. К другим недостаткам можно было отнести и низкий уровень сжатия текстур. В результате большинство пользователей отдавали свои предпочтения конкурентным решениям NVIDIA и 3Dfx, а ATI вновь пришлось довольствоваться на рынке видеокарт ролью второго плана.

Графический ускоритель S3 Savage4

В 1999 году компания S3, пытаясь не выпасть из обоймы основных производителей видеокарт, выпустила обновленную версию чипа Savage3D, под названием Savage4. Новинка получила процессор, созданный по более тонкому 250-нанометровому технологическому процессу с поддержкой частот от 110 до 143 МГц (Savage4 Pro). Объем поддерживаемой памяти типа SDRAM, работавшей на частотах 125 – 140 МГц, возрос до 32 Мб. Также плата получила современный интерфейс AGP 4x, RAMDAC с частотой 300 МГц и максимальное разрешение в 3D – 1920x1440 пикселей. А вот шина памяти, к сожалению, так и осталась равной 64 битам, что было очень мало для ускорителя высокого уровня.

s3_savage4_pro

Видеокарта на базе чипсета S3 Savage4 Pro

Savage4 поддерживала технологии однопроходного мультитекстурирования и трилинейной фильтрации, а также фирменный метод сжатия текстур S3TC. В отличие от предшественника, Savage4 не имела ТВ-декодера - вместо него был использован контроллер DVI и появился DVD-декодер.

По мнению многих экспертов, компания S3 провела граммотную работу над ошибками - чипсет Savage4 получился хорошим и был отлично спроектирован. Но как всегда все испортили бездарные драйверы и беспомощные программисты, не способные написать нормальное ПО для нового продукта S3. Как результат - по производительности в 3D, видеокарта Savage4 уступала урезанной TNT2 M64. Тем более что уж было говорить о лидерах - ускорители Voodoo3 и TNT2 работали практически в четыре быстрее.

Графический ускоритель NVIDIA GeForce 256

В начале осени 1999 года произошло знаковое событие - вышла новая серия видеокарт компании NVIDIA – GeForce 256, в основе которых был положен чипсет с кодовым названием NV10. Таким образом, многими любимый бренд GeForce, в 2014 году отмечает свое пятнадцатилетие. И не смотря на то, что за все время существования этого бренда было выпущено множество удачных продуктов, одной из ключевых ролей в его становлении принадлежит именно первому поколению видеокарт с индексом 256.

Начнем с того, что перед выходом нового чипа компания NVIDIA достаточно грамотно организовала маркетинговую программу. Никто настойчиво не раскрывал каких-либо характеристик и не давал даже малейших намеков на новые устройства, поэтому вокруг видеокарт NV10 образовался серьезный ажиотаж. Каждый ожидал от компании чего-то революционного, взрывного и невиданного.

И вот свершилось – NVIDIA объявила о выходе своего новейшего графического процессора, который был впервые назван ныне всем известной аббревиатурой – GPU (Graphics Processing Unit). На тот момент под этим названием подразумевался одночиповый графический процессор, который мог обрабатывать до десяти миллионов полигонов в секунду и имел дополнительные встроенные узкоспециализированные сопроцессоры.

Основным нововведением в карте GeForce 256 можно назвать появление, встроенного в основное ядро, дополнительного процессора освещения T&L (Transform and Lightning), который отвечал за трансформации объектов и обработку освещения в режиме реального времени. Раньше эти функции возлагались на центральный процессор. Благодаря движку T&L видеокарты GeForce 256 в играх показывали большую производительность, чем их предшественники. Кроме того, этот движок позволил компании открыть для себя новый сегмент рынка – она начала производить ускорители для систем автоматизированного проектирования под названием Quadro.

Изначально компания планировала создавать видеокарты NV10 по 180-нанометровому технологическому процессу, но так как он не был до конца освоен к моменту запуска новых ускорителей, то производство было налажено в соответствии 220-нанометровыми нормами. Из-за этого тактовая частота ядра была не очень высокой и составляла 120 МГц. Конечно, компания планировала достичь более высоких частот, но возможный перегрев не давал перейти GPU эту отметку. Правда здесь стоит учесть, что GeForce256 имел другую архитектуру, чем TNT2 и вместо двух конвейеров рендеринга с двумя текстурными блоками, имел четыре конвейера, каждый из которых был оснащен персональным текстурным блоком. По идее это должно было дать GeForce более высокую производительность рендеринга при меньших тактовых частотах.

nvidia_geforce_256

Видеокарта NVIDIA GeForce 256 с демонтированной системой охлаждения

Роль памяти играли чипы SGRAM либо DDR. Частота памяти SGRAM составляла 166 МГц, а DDR – 300 МГц. Шина памяти была 128 бит и практически все видеокарты GeForce 256 оснащались интерфейсом AGP 4x. Впервые для этих графических адаптеров было обязательным использование кулера (вентилятора) для охлаждения графического процессора, который очень сильно нагревался по сравнению с предшественниками. Из интерфейсов программирования приложений поддерживались DirectХ 7 и OpenGL 1.2.

GeForce 256 совершила огромный скачок вперед в работе с системами на основе недорогих центральных процессоров, из-за перекладывания части расчетов с CPU на GPU. В таких системах ее производительность по сравнению с предыдущим поколением ускорителей (Voodoo3 и TNT2) была больше почти на 50 %. Но с более мощными процессорами преимущество GeForce 256 оказывалось незначительным.

В целом стоит отметить, что в очень редких случаях новой видеокарте удавалось полностью раскрыть возможности движка T&L, поэтому во многих играх все еще лучше выглядели ускорители, которые поддерживали интерфейсы MiniGL и Glide. Ко всему прочему  GeForce 256 не показывал ничего выдающегося и в 2D-приложениях. Там его скорость была не больше, чем у конкурентов и предшественников. В итоге ускоритель GeForce 256 многим запомнился как неоднозначный продукт. С одной стороны, он имел революционные нововведения, повлиявшие в будущем на архитектуру всех видеокарт, а с другой – во многих случаях не показывал особо выдающихся результатов.

Графический ускоритель ATI Rage Fury Maxx

Выход в свет видеокарт на базе чипсета Rage 128 и впоследствии его улучшенной версии Rage128 Pro, не принес компании ATI практически никаких дивидендов. Ее решения так и не смогли составить конкуренцию продуктам NVIDIA и 3Dfx. Но канадцы решили не сдаваться и в начале 2000-ого года представили общественности технологию Multiple ASIC Technology (MAXX).

MAXX была чисто программным решением, позволяющим для выполнения одной задачи использовать одновременно сразу два графических процессора. Сама по себе эта идея была не нова, так как 3Dfx к тому моменту уже вовсю использовала собственную технологию SLI для объединения двух ускорителей, что позволяло поднимать производительность видеоподсистемы более чем в полтора раза. Правда в отличие от конкурента, ATI решила объединить мощь двух процессоров на одной плате, а воплощением этой инженерной мысли стала видеокарта ATI Rage Fury Maxx.

Видеокарту наделили  двумя чипами Rage 128 Pro, каждый из которых в своем распоряжении имел память объемом 32 мбайта. Таким образом, общий объем памяти на плате составил 64 Мб. По сути ATI Rage Fury Maxx представляла собой два графических адаптера, размещенных на одной печатной плате.

В двухмерной графике по своим характеристикам и скорости работы новое решение ничем не отличалось от одночипового варианта Rage Fury Pro, так как в этом режиме всегда был задействован только один видеопроцессор. Основная же ставка была сделана на 3D - ATI позиционировала новинку как видеоадаптер для «крутых» геймеров.

rage_fury_maxx

Видеокарта ATI Rage Fury Maxx с двумя видеопроцессорами

Но как уже часто случалось, из-за извечных проблем с программным обеспечением производительность Fury Maxx все равно оставляла желать лучшего. Резкие перепады выдаваемой частоты кадров в высоких разрешениях, артефакты при прорисовке текстур и другие проблемы подпортили впечатление от новинки. В итоге, ATI вновь не удалось занять топовое место на рынке видеокарт и оставалось довольствоваться ролью второго плана.

Графические ускорители 3Dfx Voodoo5

Тем временем компанией 3Dfx был подготовлен ответ на решения NVIDIA, которые все больше и больше завоевывали популярность среди геймеров. Речь идет о чипе VSA-100 (Voodoo Scalable Architecture), являющемся прямым наследником серии карт Voodoo3. При этом к тому моменту компания 3Dfx немного поменяла концепцию создания видеокарт. Отныне было решено сделать ставку на многопроцессорные решения для различных сегментов рынка. Теоретически видеокарта могла уместить 32 чипа VSA, причем показатели производительности должны были увеличиваться прямо пропорционально. Напомним, что 3Dfx уже имела в своем арсенале технологию SLI, поэтому определенные наработки для создания многопроцессорных решений у компании имелись.

Впервые чип VSA-100 был использован в видеокарте Voodoo5 5500. Несмотря на то, что компания уже могла создавать решения в соответствии с 220-нанометровыми нормами, в ее основе было два кристалла, созданных по 250-нанометровому процессу и содержащих по 14 миллионов транзисторов. Графический процессор и память работали на частоте 166 МГц. Объем памяти составлял 64 Мб типа SDRAM. Пропускная способность шины памяти была 128 бит. Видеокарты Voodoo впервые стали поддерживать 32-битный цвет в 3D режиме. Кроме того, процессор поддерживал текстуры с разрешением 2048x2048 пикселей, для сжатия которых использовались алгоритмы DXTC и FXT1. Еще одним преимуществом ускорителей Voodoo5 являлась высокая производительность в режиме сглаживания.

3Dfx_Voodoo5_5500

Видеокарта 3Dfx Voodoo5 5500 с интерфейсом AGP

Видеокарты Voodoo5 имели различные интерфейсы, среди которых были PCI, AGP и версия для компьютеров Mac. По производительности они были впереди конкурирующих решений в лице ATI Rage 128 Fury MAXX и GeForce 256. Но, к огромному сожалению компании, успешным данный ускоритель не стал, так как 3Dfx банально опоздала с запуском новой серии. Не смотря на то, что анонс новых чипов VSA-100 состоялся осенью 99-ого года, платы на их основе добрались до реального потребителя лишь летом 2000-ого. В результате компания 3Dfx около полугода не имела в своем арсенале современных решений, давая тем самым карт-бланш новым графическим адаптерам NVIDIA. Кроме этого, продажи карт годичной давности Voodoo3 стали естественным образом снижаться, что привело к значительному ухудшению финансового положения компании.

Заключение

В 90-ых произошел бурный рост количества компаний, которые занялись разработкой и производством дискретных видеокарт для настольных компьютеров. С учетом постоянного роста темпа развития 3D-технологий, новые решения «сыпались» на потребителей одно за другим. Из-за высокой конкуренции многим компаниям приходилось предпринимать невероятные усилия, чтобы удержаться на плаву и не выпасть из общей гонки. В конечном счете удалось это не всем: кто-то окончательно сосредоточился на бюджетном сегменте, кто-то попросту обанкротился, а кто-то, воспользовавшись ошибками конкурентов, наоборот, открыл для себя новые рынки сбыта.  Но даже тем, кто оказался на вершине, нельзя было расслабляться ни на секунду. В любой момент ситуация могла измениться и еще вчерашние фавориты могли оказаться на грани краха, как это произошло с компанией 3Dfx, но о том как развивались события в начале нового тысячелетия мы поговорим уже в следующем материале.

Рейтинг: 0.7 | Оценок: 453 | Просмотров: 13782 | Оцените статью:

Комментарии:


Опубликовать новый комментарий


Имя:

Отображается рядом с комментарием
Email:

Необязательно

Введите символы: captcha
Обновить

15-08-2017 Программы
Запись и редактирование видео в Movavi Screen Capture Studio
15-12-2016 Программы
Как почистить кэш браузеров: пошаговые инструкции
23-06-2016 Программы
ФОТОШОУ PRO. Мощное средство создания высококлассных презентаций для обычных пользователей.
02-02-2016 Программы
Программа «ВидеоМОНТАЖ»: универсальный редактор для работы с видео
21-05-2014 Железо
История развития видеокарт для настольных ПК. Часть 3: Начало противостояния ATI и NVIDIA (2000 – 2003 гг.)
22-04-2014 Офисные приложения
PowerPoint 2010 для начинающих: Создание первой презентации
10-04-2014 Железо
История развития видеокарт для настольных ПК. Часть 2: Зарождение и первые шаги 3D-ускорителей
28-03-2014 Программы
Photoshop для начинающих 3: Слои. Операции со слоями. Инструмент перемещения и вспомогательные элементы
18-03-2014 Железо
История развития видеокарт для настольных ПК. Часть 1: Эволюция двухмерной графики.
25-02-2014 Базовые понятия
Настройка BIOS. Программа BIOS (CMOS) Setup и ее основные возможности
31-01-2014 Офисные приложения
Microsoft Office 2013. Что нового? Ключевые особенности и основные отличия от MS Office 2010
29-12-2013 Программы
Photoshop для начинающих 2: Масштабирование и прокрутка документа. Инструменты выделения
03-12-2013 Железо
Выбираем флэшку. Основные характеристики USB-флэш-накопителей
23-11-2013 Железо
Процессорные войны: Intel против AMD. Часть III – Архитектуры Nehalem и K10.5 (2009 – 2011 гг.)
06-11-2013 Программы
Photoshop для начинающих: Первые шаги. Интерфейс программы и базовые функции работы с изображениями.