一文了解顯卡接口發(fā)展過程

顯卡早期稱顯示適配器，在“黑底白字”的DOS年代時，對顯示的要求是極低的。然而隨著各種軟件應用的普及，人們對于PC圖形界面的需求越來越強烈，為此才出現(xiàn)了彩色顯示。最早的顯示類型是EGA，只能認別出黑白兩色。早期使用8080、8088一直到80286都是使用這種類型的顯示適配器，功能極為簡單，一般集成16K顯存，并不為人關注。

到了20286時，PC上出現(xiàn)了一些和圖形相關的軟件，開始有人在PC上設計一些圖形，最早的就是CAD。那時的程序員們?yōu)榱俗约洪e暇的消遣也開始編寫一些小游戲，或是移植一些游戲機上的Game到PC上來。因此出現(xiàn)了一種四色適配器，能認別三元色和黑白。當時這種適配器的效果是很差的，你能想像出只有三元色和黑白的圖像效果是什么樣嗎?不過在當時這已經(jīng)是一個大的進步了。由于這是第一種彩色的顯示適配器，所以稱為CGA。CGA時代對顯卡的要求已經(jīng)大幅度提高，但是當時的制作工藝仍然遠遠高于顯卡芯片的需求，因此CGA顯示適配器依舊整合在主板上，以一塊單芯片的方式來實現(xiàn)。

VGA標準可謂是如今顯示標準的雛形，我們的顯卡也是從這一時代開始獨立起來，成為真正意義上的顯卡，而不僅僅是一塊默默無聞的芯片。最先的VGA標準可以現(xiàn)實16色，要求顯卡具備512KB顯存。

SVGA是VGA標準的衍生產(chǎn)物，這種改良過的圖形適配器已經(jīng)能夠技持16Bit的彩色，并且逐漸過渡到如今的32Bit。最早的SVGA顯卡芯片是CirrusLogic的GD5428/5429，它直接集成了1～2MB顯存，支持16Bit的彩色。不過GD5428/5429依然沒能逃出老邁的VESA總線，因此卡身特別長，成本也不低。事實上，真正將SVGA發(fā)揚光大的還是S3 735(Tr64V)以及Trident 9680，它們能夠達到1024×768的分辨率，并且在低分辨率支持32Bit真彩色

驚人的巨變：顯卡接口發(fā)展過程

顯卡接口也不斷制約著顯卡技術的發(fā)展，并逐漸成為瓶頸。為了加快顯示芯片與總線之間的傳輸速度，使用高帶寬的接口總線勢在必行。在民用市場，顯卡接口的起點便是最普通的ISA接口，事實上ISA接口包含ISA總線、EISA總線和VESA總線，ISA接口是一種統(tǒng)稱。

當我們來到VGA標準時代之后，ISA接口就開始力不從心，PCI接口取而代之。不過PCI接口也并未持續(xù)多少時間就被更為先進的AGP淘汰。與PCI相比，AGP不僅在帶寬上突飛猛進，更是可以有效利用系統(tǒng)內(nèi)存。然而值得注意的是，AGP的發(fā)展之路并不像PCI那樣平坦，半開放性的格局使之不斷面臨兼容性的困擾。從最早的AGP 1X到如今的AGP 8X，真正具有里程碑意義的只有AGP 4X。而如今AGP 8X也逐漸走下神壇，PCI Express x16取而代之。

現(xiàn)在這一代用戶恐怕只知道nVIDIA和ATi，老一代的骨灰級玩家應該能記住S3與Trident。在十年前，PC顯卡正經(jīng)歷從ISA到PCI的一場巨變，而主宰這一舞臺的并不是當今的兩位霸主，S3和Trident才是叱咤風云的英雄硬漢。

十年前，當時并沒有瘋狂的3D效果、完美的硬件級DirectX支持、更沒有什么實用的視頻功能!當時的顯卡還遠沒有達到小康水準，高人一等的2D速度以及基本令人滿意的VCD軟解壓就已經(jīng)足以讓眾多用戶歡呼雀躍了。

當時的S3就可以說是獨步天下的霸主，其市場份額到了令人詐舌的地步，在顯示領域甚至可以與業(yè)界大哥Intel齊名。為S3開創(chuàng)這一時代的大功臣當數(shù)S3 765。當顯卡正式進入PCI總線時代之后，2D速度得到前所未有的增強。此時，S3 765最多支持2MB EDO顯存，能夠?qū)崿F(xiàn)高分辨率現(xiàn)實，這可是當時價格不菲的高端顯卡才能做到的。平滑的2D速度以及不錯的畫質(zhì)表現(xiàn)令這款芯片大受歡迎，而價格上的平民化也使之在短時間內(nèi)普及。在S3 765時代，在電腦上播放VCD還需要借助專用的解壓卡。不過，通過S3 765的解碼補償功能，只要CPU的主頻在66MHz以上就可以實現(xiàn)令人滿意的軟解壓效果。如果有Pentium處理器以及大容量內(nèi)存的配合，那么其軟解壓效果完全可以與硬件解壓卡相媲美。也就是從此片芯片組開始，S3不斷地向Trident施加壓力，無情的排擠Trident的市場。

S3壓倒Trident

作為ISA時代的霸主，Trident在進入PCI時代之后并沒有立即潰敗。Trident 9685是一款不遜于S3 765的顯示核心，而且在視頻輸出功能方面有著一定的優(yōu)勢。然而正如很多用戶所知道的那樣，很多時候技術不僅僅是絕對成敗的關鍵，渠道支持同樣十分重要。S3憑著強大的市場操作手段，幾乎得到當時所有板卡廠商的支持，技術上突破困難的Trident最終落敗。

S3 765的成功并沒有讓S3沖昏頭腦，繼S3 765后馬不停蹄地推出S3 VirgeDX，但是S3 VirgeDX只能算是S3 765的升級產(chǎn)品，這款顯示芯片將2D速度幾乎發(fā)展到了頂峰，同時具備了初級的3D功能。與S3 VirgeDX同時代的處理器是Pentium MMX，當時的CPU已經(jīng)具備了相當?shù)亩嗝襟w能力。而S3 VirgeDX也順應了這一潮流。通過2～4MB的高速度顯存，S3 VirgeDX已經(jīng)完全不用擔心VCD軟解壓，而且在2D速度方面幾乎已經(jīng)無可挑剔。更加值得關注的是，S3 VirgeDX為Microsoft的第一代DirectDraw進行優(yōu)化(并不是Direct3D)，因此在游戲中的速度表現(xiàn)相當不錯，也能簡單處理一些偽3D畫面。當S3 VirgeDX發(fā)展到后期，AGP總線開始流行，采用AGP接口的S3 VirgeDX在速度上也稍有提升。

當S3還在為自己的市場份額沾沾自喜的時候，另一場風暴正在悄悄地醞釀著。那就是3D革命風暴的到來，這場風暴造就了一代梟雄3dfx的輝煌王朝。

其實，在3D概念還未完全成形之時，3dfx就以第一代Voodoo加速卡刮起一陣旋風。為了使Voodoo加速卡能夠更加專注地做好3D工作，3dfx使這款顯卡只具備3D能力，而不具備2D顯示功能?？陀^而言，3dfx的這一做法十分聰明，這樣既能降低技術難度，又可以不與當時的S3、Trident、Matrox等形成正面沖擊。

沒有誰會估計得到這樣的3D子卡會大受市場歡迎，S3更是將沒有2D顯示功能的顯卡視為另類的非對手之列。但是瘋狂的游戲迷們視這種3D加速卡為寶，在Quake2、Doom等經(jīng)典游戲中，當時的Voodoo1幾乎是玩家們唯一的選擇，畢竟眾多3D游戲都為3dfx專用的Glide3D函數(shù)進行優(yōu)化開發(fā)。Voodoo1的巨大成功使3dfx的勢力迅速壯大。而令眾多玩家翹首期盼的Voodoo2延續(xù)了3dfx的輝煌，眾多3dfx的死敵更是難以望其項背。Voodoo2芯片的速度非?？欤蠹s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，還提供一些特殊的效果，例如抗鋸齒邊緣修補、三線過濾、深度Buffering等等。

在游戲迷們歡呼聲中，S3才在夢中驚醒，決心進軍之前不太重視的3D游戲市場。但是為時已晚，3dfx打下的3D江山堅不可催，當時的玩家甚至以擁有一塊3dfx的顯卡為榮，3D游戲也因Only for 3dfx而大行其道!甚至乎3dfx就是顯示業(yè)界的標準，剎那間3dfx如雷貫耳般地響徹了全球的每一個角落，與其說是3dfx給我們帶來了激動人心的3D游戲，不如說是3D游戲成就了3dfx的一代神話!

3dfx的另一殺手锏自然是至今還為老玩家津津樂道的SLI工作模式。其實現(xiàn)在nVIDIA所宣傳的近期炙手可熱的SLI模式早就在3dfx上的Voodoo2產(chǎn)品上應用過了。當時的SLI技術允許在一臺電腦中同時使用兩塊Voodoo2，它們之間通過一條傳輸電纜相聯(lián)，兩塊卡分別處理屏幕上的奇偶線級信號，令理論速度直接增加一倍。在Voodoo1以及Voodoo2盛行之時，3dfx曾先后推出具備2D顯示功能的Voodoo Rush以及Voodoo Banshee，不過這兩款芯片并沒有像其前輩們那么成功。

3dfx最后的絕唱與NVIDIA的崛起

面對3dfx的巨大成功，無論是S3還是Trident都無力抵抗，不可一世的3dfx已經(jīng)無視來自其它廠商的威協(xié)。而此時另一位默默耕耘的新興力量正在悄悄出現(xiàn)，這就是我們熟悉的nVIDIA。其實，早在Voodoo2獨步天下之時，nVIDIA就以性能表現(xiàn)不俗的Riva128和TNT引起了人們的注意。如果說TNT只是nVIDIA攻擊3dfx的試探，那么TNT2則是真正揮向3dfx的一記重拳。

客觀而言，TNT2絕對是nVIDIA的成名之作。也許是3dfx的一意孤行惹火了Microsoft，在Direct3D的幫助下，TNT2異軍突起。盡管Voodoo系列也具備Direct3D加速能力，但是當游戲開發(fā)商開始傾向于Direct3D之后，Voodoo系列的Glide優(yōu)勢盡失。憑借極高的象素填充率以及顯存帶寬，TNT2成為3D時代的新明星。在OpenGL性能方面，TNT2的表現(xiàn)也令人滿意。除了在畫質(zhì)上能與TNT2比拼之外，3dfx其實已經(jīng)沒有任何競爭的籌碼。

3dfx的失敗發(fā)人深思，縱看它的發(fā)展歷程，可以看出3dfx輸?shù)舻牟皇羌夹g和資金，而是一連串企圖獨霸市場的錯誤策略，過分高估自身實力，Glide本身是一個很好的API但卻因為3dfx想獨霸技術而隨它一起滅亡了;且不說它收購STB閉門造卡而得罪眾多的板卡制造商，就連致力發(fā)展DirectX的Microsoft和大力推廣AGP規(guī)范的Intel也不放在眼內(nèi)，逆勢而行及固步自封的短見策略令到一意孤行的3dfx一步一步走上了絕路。

NV/ATI上演鐵面雙雄

收購了3dfx后的nVIDIA無疑是迎來了其高速發(fā)展的第二春。但是如日中天的nVIDIA并沒能在市場上只手遮天，因為此時一位強有力的挑戰(zhàn)者頑強地登上了競技舞臺，這就是與nVIDIA針鋒相對的ATI。作為資格較老的圖形顯示芯片公司，ATi有著它的生存之道，多年的征戰(zhàn)也使得ATi累積了豐富的作戰(zhàn)經(jīng)驗。在3dfx時代，ATi的3D Rage系列芯片雖然3D性能并不是十分特出，但是它卻提供了很好的DVD回放加速功能，配合其低價策略使得它在OEM市場中也占有一席之位。而且憑著出色的視頻及多媒體性能，使得ATi避免了與3dfx和nVIDIA在3D游戲性能方面的正面交峰，即使在零售市場，采用3D Rage系列芯片的顯卡也一直是用戶的“第三方”選擇。

而此時顯卡技術中的T&L成為當時人們關注的焦點，第一款支持T&L功能的顯卡是GeForce 256， 隨后發(fā)布的GeForce2基本上可以說是提速版本，除了速度快了很多以外，其它方面并沒有太大的技術上提升。而經(jīng)過了較漫長的摸索后，ATI也推出了DX7時代下的強有力的挑戰(zhàn)武器：Radeon 7500。

其實ATi先前推出的Radeon 256以及Radeon LE已經(jīng)展現(xiàn)出相當不錯的實力，只不過在nVIDIA的GeForce 256光芒下沒能提起人們太大的注意。而Radeon 7500終于積厚薄發(fā)，一舉成為性能最好的DirectX7顯卡。與早先的Radeon 256相比，Radeon 7500最大的改變就是生產(chǎn)工藝，從原來的0.18μm改進到0.15μm，因此擁有更小的核心。這樣最大的好處就是發(fā)熱量得到很好的控制，而且芯片的核心速度也可以得到很大的提高。和GeForce2 GTS系列的產(chǎn)品比較，ATi的Radeon 7500在芯片頻率和顯存頻率這兩個方面占據(jù)著較明顯的優(yōu)勢，這意味這它擁有更高的執(zhí)行性能和顯存帶寬。

更為重要的是，當時牛氣沖天的nVIDIA在板卡廠商合作方面出現(xiàn)問題，而ATi也從3dfx身上吸引了經(jīng)驗，有意開放顯卡制造權(quán)。正是這一進一出之下，不少二、三線品牌開始支持ATi，采用Radeon 7500圖形核心的產(chǎn)品大面積鋪貨。從實際對比來看，nVIDIA在提高頻率后推出的GeForce2 Ti并不遜色于Radeon 7500，但是此時的較量已經(jīng)沒有任何意義。Radeon 7500的出現(xiàn)標志ATi在核心技術方面已經(jīng)完全趕上nVIDIA的腳步，正式與nVIDIA展開正面的技術交鋒。

如同桌面處理器市場的Intel和AMD一樣，顯卡市場演變?yōu)閚Vidia與ATI兩雄爭霸的局勢。nVidia方面，憑借剛剛推出的Geforce 3系列占據(jù)了不少市場，Geforce 3 Ti 500，Geforce 2 Ti和Geforce 3Ti，Geforce MX分別定位于高中低三線市場。與GeForce 2系列顯卡相比，GeForce 3顯卡最主要的改進之處就是增加了可編程T&L功能，能夠?qū)缀跛械漠嬅嫘Ч峁┯布С?。GeForce 3總共具有4條像素管道，填充速率最高可以達到每秒鐘800 Mpixels。Geforce 3系列還擁有nfiniteFX頂點處理器、nfiniteFX像素處理器以及Quincunx抗鋸齒系統(tǒng)等技術。

而作為與之相抗衡的ATI Radeon 8500/7500系列，采用0.15微米工藝制造，包括6000萬個晶體管，采用了不少新技術(如Truform、Smartshader等)。并根據(jù)顯卡的核心/顯存工作頻率分成不同的檔次——核心/顯存分別為275/550MHz的標準版，核心/顯存為250/500MHz的RADEON 8500LE，生產(chǎn)核心/顯存頻率分別為300/600MHz的Ultra版，以及中端的Radeon 7500，低端的Radeon 7200，7000等產(chǎn)品。值得一提的是Radeon 8500還支持雙頭顯示技術。

為鞏固其圖形芯片市場霸主地位，nVidia推出了Geforce 4系列，分別為GeForce4 Ti4800，GeForce4 Ti 4600, GeForce4 Ti4400, GeForce4 Ti4200，GeForce4 MX 460, GeForce4 MX 440 和 GeForce4 MX 420。GeForce4 Ti系列無疑是最具性價比的，其代號是NV25，它主要針對當時的高端圖形市場，是DirectX 8時代下最強勁的GPU圖形處理器。芯片內(nèi)部包含的晶體管數(shù)量高達6千3百萬，使用0.15微米工藝生產(chǎn)，采用了新的PBGA封裝，運行頻率達到了300MHz，配合頻率為650MHz DDR顯存，可以實現(xiàn)每秒49億次的采樣。GeForce4 Ti核心內(nèi)建4條渲染流水線，每條流水線包含2個TMU(材質(zhì)貼圖單元)。Geforce 4系列從高到低，橫掃了整個顯卡市場。

作為反擊，ATI出品了R9700/9000/9500系列，首次支持DirectX 9，使其在與NVidia的競爭中搶得先機。而R9700更是在速度與性能方面首次超越NVidia。R9700支持AGP 8X、DirectX 9，核心頻率是300MHz，顯存時鐘是550MHz。RADEON 9700，實現(xiàn)了可程序化的革命性硬件架構(gòu)。符合繪圖回事商品AGP 8X最新標準，配有8個平等處理的彩繪管線，每秒可處理25億個像素，4個并列的幾何處理引擎更能處理每秒3億個形跡及光效多邊形。而R9000是面向低端的產(chǎn)品，R9500則直挑Ti4200。

nVidia的Gf FX 5800(NV30)系列擁有32位著色，顏色畫面有質(zhì)的提高，在基礎上推出的GeForce FX 5900，提高了晶體管數(shù)，降低了核心頻率與顯存頻率，改用了256BIT DDR以提高了顯存帶寬。后半年還推出了GF FX 5950/5700系列，以取代GF FX 5900/5600。而ATI推出了RADEON 9800/pro/SE/XT，憑借其超強的性能以及較價的售價，再次打敗GF GX 5800。這一年市場上的主流產(chǎn)品還有GF FX5600，GF FX5200和RADEON 9600和RADEON 9200。

2004年也是ATI大放異彩的一年，其最大的功臣卻是來自于面向中低端的Radeon 9550。這款2004年最具性價比的顯卡，讓ATI在低端市場呼風喚雨。R9550基于RV350核心，采用0.13微米制程，核心頻率為250MHz，顯存頻率為400MHz，4條渲染管道，1個紋理單元，同時兼容64bit和128bit。這款產(chǎn)品是9600的降頻版，但是通過改造，都可以變成R9600，性價比極強。而老對手的N卡方面，卻只推出了一款新品GF FX 5900XT/SE，而與R9550處于同一競爭線的5200，5500與5700LE系列，雖然性能不錯，可惜價格卻沒有優(yōu)勢，被R9550徹底打敗。2004年讓nVidia郁悶了一整年。

PCI-E顯卡時代

隨著PCI-E平臺漸漸為普通用戶所了解和接受，顯卡也逐漸進入到PCI-E平臺的時代。nVidia的Geforce 6200系列，6600系列，6800系列，與之對應的ATI的X300系列，X700系列，X800系列，讓整個顯示市場呈現(xiàn)百花齊放的局面。就是AGP取代PCI一樣，PCI-E接口代替AGP接口的趨勢不可避免。而處于交接時代，AGP或者PCI-E，消費者也有了更大的選擇空間。不過有一點可以肯定的是，新技術總能為用戶帶來更快更好的顯示效果，滿足玩家心動刺激的感官享受。

時間來到這里很多朋友都開始數(shù)得出往后推出的產(chǎn)品了，緊跟微軟DX系列的更新，兩大廠商也不斷更新自己的產(chǎn)品，中間還夾雜著ATI被收購的事情，總體是互有攻守，其中有不少大家當年都是用過的經(jīng)典產(chǎn)品，例如GeForce 6800，6600GT，7600GT，7300GT，8800GTX，8600GT，X1950XTX，“馬甲王”G92系列，HD 4/5系列，GTX260+，HD6950等等，新時代顯卡換代越來越快，性能越來越強，然而玩家熱情似乎一直在下降，因為產(chǎn)業(yè)成熟，產(chǎn)品也只是在散熱以及性能方面不斷提高，再也看不到當年全民為某一產(chǎn)品瘋狂的情景。

以上為跟大家分享有點年代的顯卡史，至于近年的顯卡史由于AMD一直被吊打，確實顯得少點力度。

編輯：黃飛

?