История видеокарт — Часть 2

Продолжение. С появлением на рынке  3D-игр и приложений, послужило поводом создания более совершенных и быстрых видеокарт.

Ключевым в истории видеокарт стал 1998 год, это год рождения адаптера Voodoo2, обладавшего 8 или 12 Мб памяти EDO DRAM на борту и работавший на частоте в 100 МГц.

Voodoo2 с первым в мире SLI

Voodoo2 обладал несколькими особенностями. Первой особенностью являлся дополнительный текстурный блок, с помощью которого за 1 проход рендеринга можно было накладывать до двух текстур за проход, это значительно увеличило производительность. Вторая особенность – картинка, выводимая адаптером. Разрешение картинки достигало 1024*768 пикселей при 12 Мб памяти и 800*600 в случае с 8 Мб памяти при режиме цвета в 16 бит. Следующей особенностью - режим SLI, который позволял совместно работать сразу двум Voodoo2. Само собой понятно, что система была дорогостоящей, но аналогов у конкурентов не было, а производительность была невероятной.

Мощнейшая конструкция: две Voodoo2 в режиме SLI

На этом этапе 3Dfx удалось обойти NVIDIA. Но уже спустя некоторое время NVIDIA выпустила Riva TNT (NV4), что стало толчком к успеху компании. Специалисты NVIDIA за 2 года создали новую архитектуру, которая дала RIVA TNT 2 конвейера для рендеринга, то есть она так же, как и Voodoo2 накладывала 2 текстуры за проход. RIVA TNT работала на частоте 90 МГц, а память у нее была SDRAM, объем которой был 16 Мб. У RIVA TNT была возможность работы с текстурами 1024*1024 пикселей, а для Voodoo2 максимумом были текстуры размером 256*256 точек.

RIVA TNT от NVIDIA

Глубина цвета у продукта NVIDIA была 32 бита, к сожалению, при этом режиме производительность уменьшалась в 2 раза, что было встречено покупателями не радостно. И все же RIVA TNT стал основоположником рендерингу в 32-битном цвете, а в скором времени появились платы, которые давали хорошую производительность в этом режиме.

Развитие в те годы библиотеки Glide от 3Dfx было серьезной проблемой для NVIDIA, помощь в решении которой оказывала, сама того не ведая, Microsoft, активно распространявшая Direct3D.

Пыталась не отставать от своих конкурентов компания ATI и в 1998 году выпустила 3D Rage Pro. Эта плата не имела особого преимущества и успеха перед конкурентами. Но могла похвастаться своей производительностью при обработке сжатого потока DVD.

3D Rage Pro с разъемом для дополнительно подключаемой памяти

В те годы лидером среди производителей 2D-адаптеров, была фирма Matrox, которая предложила в 1998 году свой адаптер G200, предназначенный как для 2D, так и для 3D. Этот чип полностью поддерживал 3D-рендеринг и мог конкурировать с Riva TNT от NVIDIA в области производительности. G200 обладал отличной производительностью в 2D, и, кроме этого, обеспечивал высокое качество рендеринга в 3D при 16 и 32 битах цвета. Рабочей частотой для G200 являлись от 84 до 90 МГц, он был оснащен двумя шинами данных каждая в 64 бита. Благодаря технологии DIME, G200 адаптер мог хранить текстуры с разрешением до 2048*2048 пикселей в системной памяти, а это решение дало возможность остановиться на объеме видеопамяти в 8 Мб и помогло продукции стать дешевле.

Так устроена жизнь, на смену одним лидерам приходят другие. В конце 90-х неизменным лидером производства видеокарт была компания 3Dfx, а за ним следовала - NVIDIA, ну а далее их пыталась догнать Matrox, ATI и S3 и толпа других производителей.

1999 год стал определяющим.

В начале года были представлены несколько технологических новинок Voodoo3, Rage 128, G400 и Riva TNT2. У продукта 3Dfx Voodoo3 рабочая частота была 183 МГц и этот адаптер поддерживал SLI, но технологические новинки обошли стороной адаптер от 3Dfx, у которого были возможности 2D-адаптеров, однако у него был всего один конвейер для рендеринга и он не поддерживал текстуры большого разрешение и 32 бита цвета.

Voodoo 3 от 3Dfx

В TNT2 от NVIDIA, соответствуя технологической новизне, был установлен чип NV5. Тем самым Riva TNT2 первой получила поддержку AGP 4x, обеспечивала неплохую производительность рендеринга при 32 битах цвета, а работала она на частоте до 150 МГц и 183 МГц для памяти.

Таким образом, безоговорочное лидерство 3Dfx на данном этапе истории видеокарт оказалось под сомнением.

Не отступая ни на шаг от гигантов Matrox, анонсирует G400. В G400 впервые появилась поддержка двух мониторов. Новинкой явилась технология EMBM (Environment mapped Bump mapping), которая стала аппаратной поддержкой эффектов рельефности текстур. Благодаря ей графика вышла на принципиально новый уровень.

Matrox Millenium G400MAX и ее два разъема для подключения мониторов

Представление технологии EMBM

Таким образом, это на время позволило G400 выйти на первое место среди видеокарт. Жаль, что G400 в работе с OpenGL играми теряла производительность, а большинство игр того времени не поддерживали Direct3D.

ATI выпустила весьма достойный и интересный для геймеров Rage 128. Он отличался от новинок конкурентов NVIDIA и 3Dfx – низкой ценой, хотя скорость рендеринга при 32 битах цвета была выше RivaTNT, а также чип получил поддержку OpenGL и Direct3D. Таким образом, дела у ATI пошли вверх.

Небольшой рывок от ATI: их Rage 128

1999 год был урожайным на противостояние лидеров производства видеокарт. Следующий этап был в конце года. Что же предлагают производители?

3Dfx запускает VSA-100, который должен исправить отставания в технологическом плане. VSA-100 обладает технологией T-Buffer, полноэкранным сглаживанием (Full-scene Anti-aliasing), размытием в движении (Motion Blur), глубиной резкости (Depth Of Field) и мягкими тенями (Soft Shadows). Все это должно было улучшить качество картинки без падения производительности.

NVIDIA готовит NV10, обещавший стать «сюрпризом». Этим «сюрпризом» стала технология расчета трансформации и освещения (Transform and Lighting, T&L). С использованием этой технологии с центрального процессора снималась часть задач по расчету вершин треугольников, обеспечивая тем самым прирост производительности в играх.

ATI пыталась прорваться на передовые позиции с Rage Fury MAXX. Это по сути своей было соединение двух Rage 128 Pro на одной плате, которые формировали кадры по очереди. Стоимость должна была стать очень дорогой.

Слишком дорогая ATI Rage Fury MAXX

S3 Savage 2000 как и продукт NVIDIA, обладал T&L, у него была передовая технология сжатия текстур. Он планировался как дешевая, более технологичная альтернатива Voodoo3, способная вытеснить NVIDIA на второй план.

На деле же все оказалось совсем не так.

3Dfx не удалось выпустить Voodoo4, Voodoo5 и Voodoo6 до лета 2000 года. А вот NVIDIA к тому времени смогла вывести в NV15, который был гораздо мощнее Voodoo6. Voodoo 4 и 5, серьезно проигрывали конкурентам в плане производительности, к тому же были дорогостоящими и изрядно грелись. Это стало ударом для 3Dfx, которая не так давно была лидером производства видеокарт. Потерю лидирующей позиции сразу заметили кредиторы.

Шумный и совсем не быстрый Voodoo5 с 4 чипами

Savage 2000 от S3 вышел немного позднее. T&L и сжатие текстур на самом деле хорошо работали и давали увеличение производительности, но только при поддержке этих технологий приложениями в противном случае он проигрывал конкурентам, а S3 совершенно не интересовал создателей игр. Да еще были большие проблемы с установкой драйверов, а также со сравнительно низкой производительностью блока T&L. Но Microsoft эта технология, которая занималась сжатием текстур, заинтересовала, они выкупили ее и лицензировали под названием DXTC. Естественно, видеокарты всех компаний смогли получить эту технологию.

Адаптер от ATI в общем стал удачным решением. Но имелись значительные минусы:  такие как цена и очень сложное написание драйвера, который программисты ATI смогли выпустить лишь через несколько месяцев после того, как появился сам адаптер.

Самым удачным стал адаптер NVIDIA. GeForce 256 смог опередить все другие адаптеры за счет отличной функциональности. У него было четыре конвейера рендеринга, рабочая частота 120 МГц и 32 Мб памяти (с частотой 166 МГц и 128-битной шиной) SDRAM (которая с 2000 года стала DDR SDRAM). Не забыли в NVIDIDA и про T&L, который начинал поддерживать все выходящие игры.

GeForce 256

А вот Matrox, к сожалению, не удалось на этом этапе истории себя проявить. У Matrox просто-напросто кончились идеи. Они не ставили перед собой задачи выпуска новых адаптеров каждые 6 месяцев. Из-за плохой производительности в OpenGL, G400 проигрывал GeForce. G400 стал востребованным лишь тем, кому нужно было использовать для работы или игры 2 монитора.

NVIDIA купила банкротов 3Dfx с ее работниками и разработками, единолично возглавил рынок видеокарт. Созданный NVIDIA чип NV15 стал хорошей модернизацией чипов NV10, а дешевые версии ее чипов заняли весь рынок, вытеснив конкурентов.

Но осталась компания ATI которая показала NVIDIA свою полную конкурентоспособность. И в июне 2000 года они выпустили ATI Radeon, у которого было 64 Мб DDR SDRAM с шиной 128 бит, и он работал на частоте 183 МГц. Как и у адаптера NVIDIA, у Radeon был блок T&L и продукт оказался дешевле. Этим самым ATI доказала потребителям то, что у компаний нет никакого технологического разрыва.

Не отчаивались пока и в Matrox. Выпустив G450, явившейся совершенной версией G400 и был создан с использованием новых технологических норм (180 против 250 нм в сравнении с G400), а память была более быстрая, однако на 64-разрядной шине, что не изменяло скорость обмена с памятью. Но, как говориться, что хорошо в теории не всегда осуществимо на практике. Использовавшийся новый техпроцесс в G400, должен был увеличить тактовую частоту чипа, чего не произошло. В результате G450 разочаровал геймеров, и Matrox догнать NVIDIA и ATI не смогла.

2000–е годы

В 2001 году NVIDIA выпустила новый чип NV20, тем самым ознаменовав новый виток развития компьютерной графики. Производительность не слишком далеко ушла от GeForce2, однако вышел он в одно время с DirectX 8.0,  стандартизировавший пиксельные и вершинные шейдеры 1.0. Шейдерные блоки присутствовали в GeForce2, но им надо была поддержка от графических библиотек в самих играх, иначе они попросту не работали. Игры, получившие поддержку DirectX 8.0, показывали великолепную картинку.

NVIDIA GeForce2

GeForce3 с чипом NV20

ATI, которая не собираясь мириться с занимаемым вторым местом, сделала попытку обогнать главного конкурента и выпустила R200. R200 обладал поддержкой шейдеров версии 1.4, которые были в составе DirectX 8.1. Помимо прочего, Radeon добавил аппаратную тесселяцию, которая дала чипу возможность самостоятельно делать модели объектов более сложными.

Удар ATI по NVIDIA: видеокарта ATI R200

В свою очередь ответ NVIDIA удивил всех. Его просто не было. Рассудив, они не стали пытаться догонять ATI и следующим адаптером у них стал NV25 (GeForce4Ti), не поддерживающий тесселяцию и версию шейдеров, используемую товаром ATI. Замысел NVIDIA оправдался: создатели игр не сильно хотели внедрять в свои игры поддержку новых версий шейдеров и TruForm. В итоге, компании поделили лидерство и, с 2001 года, история видеокарт пишется двумя компаниями: ATI и NVIDIA.

Постоянно ведется гонка за лидерство между компаниями. Благодаря этой борьбе, компании разрабатывают новые технологии, решения, устанавливая все новые рекорды производительности, а также постоянно меняют цены.

И в завершении этой интересной темы хочется отметить, что в Харькове есть музей Видеокарт, где представлено множество образцов, о чем собственно и рассказывает следующий видео ролик.

Александр Григорьев ЦСО "Крокус"