Компоненты ПК | Видеокарта. История создания и развития

Видеокарта (также видео карта, видеоадаптер, графический адаптер, графическая плата, графическая карта,графический ускоритель, 3D-карта) — устройство, преобразующее графический образ, хранящийся как содержимое памяти компьютера (или самого адаптера), в форму, пригодную для дальнейшего вывода на экран монитора (WIKI).

Такой важный и незаменимый компонент системы, как видеокарта, прошел долгий путь развития. На протяжении десятилетий ускорители графики совершенствовались и менялись в соответствии с прогрессирующими технологиями.

Видеоадаптеры MDA и CGA

Обе модели были выпущены компанией IBM в 1981 году. MDA изначально ориентировался на деловую сферу и создавался под работу с текстом. Работая с нестандартными вертикальными и горизонтальными частотами, этот адаптер обеспечивал четкость изображения символов. В то же время CGA поддерживал только стандартные частоты и уступал в качестве выводимого на экран текста. Кстати в IBM PC можно было использовать одновременно оба адаптера.


Монохромный видеоадаптер MDA (Monochrome Display Adapter) представлялся в качестве стандарта на мониторы, подключавшиеся к нему. MDA поддерживал исключительно текстовый режим (80 столбцов на 25 строк), без графических режимов. В качестве ядра использовался чип Motorola Motorola 6845, объем видеопамяти достигал 4 Кб. Символы изображались с помощью матрицы 9x14 пикселей, где видимая часть символа составлялась как 7x11, а остальные пиксели формировали пустое пространство между строками и столбцами. Символы могли быть невидимыми, обычными, подчеркнутыми, жирными, инвертированными и мигающими. Атрибуты можно было комбинировать. В зависимости от монитора менялся и цвет символов (белый, янтарный, изумрудный).

Рабочее разрешение экрана составляло 720x350 пикселей (80x25 символов). Поскольку адаптер MDA работал исключительно в текстовом режиме и не не мог адресовать отдельные пиксели, он просто помещал в каждое знакоместо один из 256 символов.


CGA (Color Graphics Adapter) — первая «цветная» видеокарта. В отличии от MDA, видеоадаптер CGA функционировал в графическом режиме, поддерживая как черно-белое, так и цветное изображение. В качестве ядра также использовался чип Motorola MC6845, но объем видеопамяти увеличился в четыре раза и достигал 16 Кб.

В текстовых режимах 40?25 символов эффективное разрешение экрана составляло 320?200 пикселей, а в режимах 80?25 — 640?200 пикселей. При этом подобно первой модели у CGA не было возможности обращаться к каждому пикселю отдельно. Наибольшая цветовая глубина адаптера составляла 4 бита, что позволяло использовать палитру из 16 цветов. Было доступно 256 различных символов. Из палитры можно было выбрать цвет для каждого символа и для фона.

Палитра CGA:


А вот в графических режимах предоставлялась возможность обращения к любому отдельно взятому пикселю. Одновременно использовались только четыре цвета, которые определялись двумя палитрами:

• пурпурный, сине-зелёный, белый и цвет фона (чёрный по умолчанию);
• красный, зелёный, коричневый/жёлтый и цвет фона (чёрный по умолчанию).

Само собой, в монохромном режиме 640?200 пикселей были доступны только два цвета — белый и чёрный.

Видеоадаптер EGA

Видеоадаптер EGA пришел на смену двум предыдущим. Он был выпущен компанией IBM в 1984 году для модели ПК IBM PC/AT. По сути — это первый видеоадаптер, который смог воспроизводить нормальное цветное изображение. В EGA поддерживались как текстовый, так и графический режимы. При этом можно было использовать 16 цветов из 64 возможных при разрешении 640x350 пикселей.

Объем видеопамяти равнялся 64 Кб (но со временем увеличился до 256 Кб). Для передачи данных применялась шина ISA. Благодаря возможности процессора параллельно заполнять сегменты очень повысилась и скорость заполнения кадра. Для расширения графических функций BIOS видеоадаптер оснащался дополнительно 16 Кб ПЗУ.

EGA — первый видеоадаптер IBM, который позволял программно менять шрифты текстовых режимов. Адаптером поддерживались три текстовых режима. Первые два были стандартными:

— с разрешением 80x25 символов и 640x350 пикселей;
— с разрешение 40x25 символов и 320x200 пикселей.

А вот разрешение третьего режима составляло 80x43 символов и 640x350 пикселей. Для его использования требовалась предварительная установка режима 80?25 и загрузка шрифта 8?8 с помощью команды BIOS. Частота кадров — 60 Гц, но могла использоваться 21,8 КГц для 350 строк и 15,7 КГц для 200 строк.

Видеоадаптер MCGA

В 1987 году был выпущен многоцветный графический адаптер MCGA (MultiColor Graphics Adapter), появившийся в ранних моделях компьютеров от IBM PS/2. Он был интегрирован в материнскую плату и не выпускался в виде отдельного устройства.

Объем видеопамяти составлял 64 Кб, как и у EGA. Расширилась общая палитра — до 262 144 оттенков за счет введения 64 уровней яркости для каждого цвета. Количество выводимых цветов выросло до 256.

В 256-цветном режиме разрешение MCGA составляло 320x200 точек, с частотой обновления 70 Гц. Не было битовых плоскостей, каждый пиксель на экране кодировался соответствующим байтом. Адаптер поддерживал все режимы CGA, работал в монохромном режиме с разрешением 640x480 пикселей и частотой обновления 60 Гц.

Во время возникновения MCGA большинство игр поддерживалось лишь в 4-цветном режиме CGA. И с помощью аналогово сигнала удалось подстроиться под увеличение отображаемых цветов, сохраняя совместимость со старыми режимами. Поэтому подключение к монитору осуществлялось разъемом DB-15 семейства D-Sub.

Видеоадаптер VGA

В том же году IBM выпустила революционный адаптер VGA (Video Graphics Array). Особенностью VGA стало расположение основных подсистем на одной микросхеме, что делало видеокарту более компактной.

Архитектура VGA состояла из подсистем:

— графического контроллера, отвечающего за обмен данными между центральным процессором и видеопамятью;
— видеопамяти с объемом в 256 Кб DRAM (по 64 Кб на каждый цветовой слой); — секвенсора, преобразовывающего данные из видеопамяти в поток битов,
передаваемый контроллеру атрибутов; — контроллера атрибутов, преобразовывающего входные данные в цветовые значения;
— синхронизатора, управляющего временными параметрами видеоадаптера и переключающего цветовые слои;
— контроллера ЭЛТ, генерирующего сигналы синхронизации для дисплея.

Отображаемых цветов стало больше и потребовались новые графические режимы. У VGA были стандартные режимы:

— с разрешением 640x480 пикселей (с 2 и 16 цветами);
— с разрешением 640x350 пикселей (с 16 цветами и монохромный);
— с разрешением 640?200 пикселей (с 2 и 16 цветами);
— с разрешением 320x200 пикселей (с 4, 16 и 256 цветами).

Программисты работали над увеличением разрешения VGA, в результате появились нестандартные, так называемые «X-режимы» на 256 цветов с разрешением 320?200, 320?240 и 360?480. Нестандартные режимы использовали плоскостную организацию видеопамяти (формирования цвета по 2 бита из каждой плоскости). Такая организация видеопамяти помогала задействовать всю видеопамять карты для формирования 256-цветного изображения. Это позволяло использовать более высокие разрешения.

В VGA поддерживались несколько видов шрифтов и режимов. Стандартный шрифт имеет разрешение 8x16 пикселей. Для работы с текстом использовались различные комбинации из нескольких режимов и видов шрифтов.

Видеоадаптер IBM 8514/A

Вслед за VGA в 1987 году вышел «профессиональный» видеоадаптер IBM 8514/A, который выпускался c 512 КБ (младшая версия) и с 1 МБ (старшая версия) видеопамяти. Он не совмещался ни с одним из предыдущих адаптеров.

При наличии 1 Мб видеопамяти IBM 8514/A, создавалось 256 цветное изображение с максимальным разрешением 1024?768 точек. В случае с 512 Кб видеопамяти, тоже разрешение давало не более 16 цветов. Версии также поддерживали меньшее разрешение 640?480 точек с 256 цветами и аппаратное ускорение графики.

Видеоадаптер использовал программный стандартизированный интерфейс «Adapter Interface» или AI.

Одной из примечательных особенностей 8514/A была поддержка аппаратного ускорения рисования, с помощью которой видеоадаптер ускорял создание линий и прямоугольников, заливку фигур и поддерживал технологию BitBLT.

У видеоадаптера IBM 8514/A имелось довольно много клонов. В большинстве из них присутствовала поддержка интерфейса ISA. Наиболее популярными из копий были адаптеры компании ATI — Mach 8 и Mach 32.

Видеоадаптер XGA

В 1990 году компания IBM сделала заявление о выходе 32-разрядного видеоадаптера XGA (eXtended Graphics Array) Display Adapter.

XGA использовал тип видеопамяти VRAM с объемом 512 Кб. Поддерживалось разрешение 640x480 точек с 16-битным цветом, а также 256-цветное изображение с разрешением 1024x768 точек.

В 1992 году компания презентовала обновленный вариант видеоадаптера — XGA-2. Вторая модель немногим отличалась от первой. Увеличился объем видеопамяти на 1 Мб, использовалась ускоренная версия VRAM. Видеоадаптер дополнительно поддерживал 1360х1024 -16 цветов. В стандарте XGA-2 не применялась развертка с чередованием в режимах высокого разрешения.

Видеоадаптер SVGA

В 1989 году Super VGA (Super Video Graphics Array) презентовал поколение видеоадаптеров, совместимых с VGA, но способных функционировать в более высоком разрешении и с большим количеством цветов. SVGA поддерживали разрешения от 800?600 и количество цветов до 16 млн. Поскольку для устройств не было четких спецификаций, как такового, стандарта SVGA не существовало. Поэтому практически все видеоадаптеры SVGA следовали единому программному интерфейсу ассоциации производителей VESA (Video Electronic Standards Association). Стандарт VESA предусматривал использование всех разрешений. Наиболее распространенными были видеорежимы: 800?600, 1024?768, 1280?1024, 1600?1200.

Характерной особенностью SVGA стал встроенный акселератор.

Видеоадаптер S3 ViRGE

Графический чипсет S3 Virtual Reality Graphics Engine (ViRGE) один из «первопроходцев» рынка 2D/3D ускорителей. Он был выпущен в 1995 году с основной целью — ускорить трехмерную графику в реальном времени.

У S3 ViRGE был 64-битный интегрированный 2D/3D акселератор с наличием ТВ — выхода и стандартным набором фильтров. То есть в качестве монитора можно было использовать телевизионный экран. Объем памяти достигал 4 Мб, был встроенный цифро-аналоговый преобразователь на 170 МГц. Частота графического процессора составляла 66 МГц. В качестве интерфейса использовался PCI. Обеспечивалась поддержка Direct3D, BRender, RenderWare, OpenGL и собственного API S3D.

Невзирая на целевое предназначение, S3 ViRGE лучше работал в режиме 2D (например, с обработкой графического интерфейса Windows). При обработке трехмерных изображений производительность значительно падала.

Видеоадаптер ATI Rage II

С 1996 года компания ATI Technologies начала выпуск серии графических чипсетов ATI Rage с ускорением 2D, 3D графики и видео. Наиболее известной была видеокарта ATI Rage II. Графический процессор основывался на переработанном ядре Mach64 GUI, дополнялся поддержкой 3D и функцией ускорения видео формата MPEG-2. Обьем видеопамяти составлял 2 Мб, 4 Мб или 8 Мб. Частота памяти типа SGRAM достигала 83 МГц, а графическое ядро функционировало на частоте 60 МГц.

Чип также имел драйверы для Microsoft Direct3D и Reality Lab, QuickDraw 3D Rave, Criterion RenderWare, и Argonaut BRender. Rage II использовался в некоторых компьютерах Macintosh и в прототипе iMac G3 (Rage II+).

Линейка видеокарт Rage II представлялась моделями IIC, II+ и II+DVD, которые различались частотой процессора и объемом памяти. В Rage II+DVD частота ядра и памяти была 60 МГц, имелось до 83 МГц SGRAM, а пропускная способность памяти достигала 480 Мб/с.

Видеоадаптер RIVA 128

RIVA 128 (Real-time Interactive Video and Animation accelerator) был выпущен в 1997 году Nvidia. Это был первый графический процессор компании, получивший известность. Данная видеокарта сочетала в себе функции как 2D-, так и 3D-ускорителя.

RIVA 128 был спроектирован с совместимостью с Direct3D 5 и OpenGL API. На кристалле этого графического процессора, выполненного по 350-нанометровому техпроцессу, размещалось 3,5 миллиона транзисторов. Рабочая частота ядра достигала 100 МГц. Видеокарта использовала память SGRAM с объемом 4 Мб. Ширина шины памяти составляла 128 бит с пропускной способностью 1.6 ГБ/с. RIVA 128 работала через интерфейс PCI, а также через порт AGP 1x.

Видеоадаптеры Voodoo

Целое поколение видеоадаптеров выпустила компания 3Dfx. Первой разработкой молодой команды была видеокарта Voodoo Graphics, вышедшая в 1996 году. Набор аппаратных средств применялся в играх на аркадных автоматах. Первой такой игрой была ICE Home Run Derby. В последствии компания позиционировала свой продукт, как высокопроизводительные и высококачественные технологии трехмерной графики для компьютерных игр.

Графический процессор и память Voodoo Graphics работали на частоте 50 МГц, DirectX 3, PCI. Объем памяти типа EDO составлял 4 Мб. Интерфейс памяти был 64-битным. Плата осуществляла ускорение только трёхмерной графики, поэтому потребовалось наличие 2D-видеокарты для обычного двухмерного ПО. Она подключалась переходным VGA кабелем ко входу видеоконтроллера Voodoo. А во второй (выходной) разъем подключался монитор.


В 1997 году вышла новая разработка — Voodoo Rush, представляющая комбинацию чипсета Voodoo Graphics и чипсета двухмерной графики. Большая часть карт использовала двухмерный компонент AT25/AT3D от Alliance Semiconductor. Но в определенных образцах были установлены 2D-микросхемы Macronix. Voodoo Rush имел такие же характеристики, как и его предшественник, однако на практике значительно уступал в производительности. Причина состояла в использовании Voodoo Rush и CRTC двухмерного чипсета одной и той же памяти, что снижало быстродействие. Кроме того Voodoo Rush не был выведен непосредственно на шину PCI.


В 1998 году компания выпустила чипсет Voodoo2 с архитектурой Voodoo Graphics, дополненной вторым текстурным процессором. Такое добавление позволило отрисовывать две текстуры за один проход, что конечно же весьма увеличило производительность видеокарты. Чип работал только с трехмерным изображением. Его частота составляла 90-100 МГц, а в качестве памяти использовалась EDO DRAM с объемом 8 Мб и 12 Мб. Разрешение картинки достигало 1024х768 пикселей при 12 Мб памяти и 800х600 в случае с 8 Мб памяти при режиме цвета в 16 бит. Инновационной была технология SLI (Scan-Line Interleave), которая позволяла совместно работать сразу двум платам Voodoo2. Эти платы соединялись с помощью специального кабеля и каждая обрабатывала половину строк на экране.


В 1999 году компания выпустила третье поколение видеокарт — Voodoo3, совмещающих на одной плате 2D и 3D-ускорители. Частота ядра и памяти составляла 143 МГц, объем достигал 16 Мб на чипах типа SGRAM. Видеокартой поддерживался 16-битный цвет. Максимальное разрешение в режиме 3D составляло 1600x1200 пикселей. В качестве интерфейса использовались порты PCI или AGP 2x.

Видеоадаптер Matrox G200

В 1998 году компания Matrox представила свой 3D-ускоритель — G200. Архитектура видеокарты вмещала в себе много интересных технологий. Как например SRA (Symmetric Rendering Architecture), обеспечивающую чтение и запись графических данных в системную память. Такие манипуляции повышали скорость работы видеокарты. G200 поддерживал технологию VCQ (Vibrant Color Quality), использующую при визуализации 32-битный цвет вне зависимости от глубины цвета конечного изображения. То есть, все операции происходили в 32-битном режиме, а после по необходимости (если картинка была 16-битная) палитра сжималась. Таким образом удавалось добиться наилучшего качества изображения на то время.

G200 поддерживал память типа SGRAM с объемом 8 Мб или 16 Мб, а также SDRAM и встроенный RAMDAC. Для ускорения трансфера текстур из оперативной памяти, использовался DIME (Direct Memory Execute).

Чип G200 имел 128-битное ядро. В целях повышения производительности в двухмерном режиме применялась архитектура шины памяти DualBus. Она использовала две 64-разрядные шины и пару командных конвейеров. Поддерживались очень высокие разрешения, в режиме 3D — до 1280x1024 точек и 32-битной глубиной цвета.

Видеоадаптер Intel i740

В 1998 году компания Intel представил свой графический адаптер Intel i740. Данная модель в первую очередь предназначалась для систем, построенных на базе процессоров Pentium II.

Адаптер был создан с использованием 350-нанометровой технологии, частота ядра и видеопамяти составляла 66 МГЦ, ширина шины памяти — 64 бита. Объем памяти типа SDRAM или SGRAM достигал 16 Мб. В качестве интерфейса использовалась шина AGP или PCI. Видеокартой поддерживалось билинейное и трилинейное текстурирование. Максимальное разрешение составляло 1280х1024 точки в 16-битном цвете и 1600х1200 в 8-битном.

Видеоадаптеры RIVA TNT и TNT2

RIVA TNT (Real-time Interactive Video and Animation accelerator TwiN Texel, кодовое название NV4) — графический процессор компании NVIDIA, вышедший в 1998 году. Новый чип содержал 7 миллионов транзисторов, а его частота составила 90 МГц. В качестве чипов памяти использовались модули SDRAM 16 Мб, применялась 128-битная шина памяти. Глубина цвета у видеокарты достигала 32 бита с разрешением текстуры 1024x1024 точек.

Видеоадаптер RIVA TNT поддерживал технологию Twin-Texel (способность чипа работать с двумя текселами одновременно) с помощью которой можно было накладывать две текстуры на один пиксель за такт в режиме мультитекстурирования. Это значительно повысило скорость заполнения.


В 1999 году году компания выпустила видеокарту TNT2 (кодовое название NV5). Модель во многом соответствовала предшественнику, но при этом включила поддержку AGP 4X, 32MB VRAM. Еще уменьшился техпроцесс с 0,35 мкм до 0,25 мкм, что дало возможность повысить частоту процессора до 150 МГц. Был доработан блок рендеринга и поднята частота RAMDAC до 300 МГц. Это обеспечило работу видеокарты в сверхвысоких разрешениях. Добавилась функция 32-битного цвета в 3D, появилась поддержка текстур больше 2048?2048 пикселей и поддержка интерфейса AGP 4x. Всего на рынок было выведено четыре модификации TNT2.

Видеоадаптер ATI Rage 128

В 1999 году вышла видеокарта Rage 128, изготовленная по 350-нанометровому техпроцессу. Частота ядра и памяти составляла 103 МГц, RAMDAC — 250 МГц. Объем памяти доходил 32 Мб, использовалась 128-битная шина. Видеокарта поддерживала 32-битный цветовой режим.

Видеокарта поддерживала однопроходную трилинейную фильтрацию и аппаратное ускорение DVD-видео. Кроме того Rage 128 работала с технологией Twin Cache Architecture, объединяя кэш-память пикселей и текстур для увеличения полосы пропускания. Также чип обладал суперскалярным рендерингом (SSR — Super Scalar Rendering), который осуществлял обработку двух пикселей одновременно в двух конвейерах.

Видеоадаптер S3 Savage

На рынок производительных 3D-ускорителей вышла компания S3 Graphics, анонсировавшая в 1998 году выпуск видеокарты Savage 3D. Среди особенностей данного видеоадаптера выделяли однопроходную трилинейную фильтрацию, поддержку алгоритма компрессии текстур S3TC, видео стандарта MPEG-2 и наличие ТВ-выхода. Savage 3D поддерживал интерфейс AGP 2x. Объем видеопамяти составлял 8 Мб, использовалась 64-битная шина. Ядро функционировало на частоте 125 МГц. В режиме 2D достигалось разрешение 1600x1200 пикселей с частотой обновления экрана 85 Гц.


В 1999 году вышел 3D-ускоритель Savage4, производившийся по 250-нанометровому техпроцессу. Частота работы оставалась 125 МГц. Объем памяти увеличился до 32 Мб. Шина памяти осталась без изменений (64-бит).

В Savage4 появилась поддержка однопроходного мультитекстурирования и интерфейса AGP 4x. Видеокарта также поддерживала однопроходную трилинейную фильтрацию. Благодаря хорошему качеству данной фильтрации и технологии сжатия текстур S3TC, Savage4 выдавала качественное изображение. В видеокарте присутствовал DVD-декодер.

Видеоадаптер GeForce 256

Все в том же 1999 году компания NVIDIA выпустила адаптер GeForce 256 (кодовое имя NV10), который смог опередить остальных за счет отменной функциональности. Это был весьма мощный 3D-акселератор, один из первых заменивший встроенный геометрический сопроцессор. У него присутствовало четыре конвейера рендеринга с рабочей частотой 120 МГц и 32 Мб памяти SDRAM. Частота ядра в режиме 3D достигала 120 МГц. Ширина шины видеопамяти была 128-бит, а частота — 166 МГц. Поддерживалось разрешение вплоть до 2048x1536 75 Гц.


В GeForce 256 были: интегрированный геометрический процессор преобразования координат и установка освещения (T&L), кубическое текстурирование картами окружения (сube environment mapping), проекция текстур (projective textures) и компрессия текстур.

Развитие видеокарт в 2000-х годах

VSA-100 и новое поколение Voodoo

Чипсет VSA-100 (Voodoo Scalable Architecture — масштабируемая архитектура Voodoo) был выпущен компанией 3dfx в июне 2000 года. Первой видеокартой, использовавшей данный чип (VSA-100х2) стала Voodoo5 5500. Изготовленная по 250-нм техпроцессу, с 14 миллионами транзисторов. Объем памяти SDRAM доходил до 64 Мб, с 128-битной шиной. Частота графического процессора и памяти составляла 166 МГц. Впервые в видеокартах Voodoo поддерживался 32-битный цвет в 3D, а также текстуры с высоким разрешением 2048x2048 точек. Для сжатия применялись алгоритмы FXT1 и DXTC. Особенностью Voodoo5 5500 была высокая производительность при использовании сглаживания.

Видеокарта выпускалась с разными интерфейсами, такими, как AGP, PCI и т.д. Также была доступна версия под Macintosh, имеющая два разъема (DVI и VGA).


Осенью того же года 3dfx выпустила Voodoo4 4500 с объемом памяти 32 Мб, использовавшей один чип VSA-100. Модель оказалась довольно медленной и значительно уступала GeForce 2 MX и Radeon SDR.

Компания 3Dfx анонсировала выход производительной видеокарты Voodoo5 6000 на 4-х чипах VSA-100 и с 128 Мб памяти. Но окончательно реализовать проект так и не удалось — серьезные финансовые трудности обанкротили 3Dfx.

GeForce 2

В 2000-2001 годах компания NVIDIA выпустила серию видеокарт GeForce 2 (GTS, Ultra, Pro, MX и т. д.). У этих видеоадаптеров было 256-битное ядро — одно из самых производительных ядер того времени.

Базовой моделью стала GeForce 2 GTS (GigaTexel Shading), кодовое имя NV15. Данная видеокарта была изготовлена по 180-нм техпроцессу и содержала 25 миллионов транзисторов. Объем памяти DDR SGRAM составлял 32 Мб или 64 Мб с частотой 200 МГц и 128-битной шиной. У адаптера имелось 4 пиксельных конвейера. NV15 включала в себя полную поддержку DirectX 7, OpenGL 1.2, как и аппаратную обработку геометрии и освещения (T&L).

Radeon DDR и SDR

Компания ATI не отставала от прогресса и в 2000 году выпустила процессор Radeon R100 (изначально назывался Rage 6). Он изготавливался по 180-нм техпроцессу и поддерживал технологию ATI HyperZ.

На основе R100 вышли видеокарты Radeon DDR и SDR.


Radeon DDR выпускался с объемом видеопамяти 32 Мб или 64 Мб. Частоты ядра и памяти составляли 183 МГц, использовалась 128-битная шина. В роли интерфейса выступал AGP 4x. У видеокарты было 2 пиксельных конвейера.

Упрощенная версия SDR отличалась от Radeon DDR типом используемой памяти и пониженными частотами (166 МГц). Объем памяти у Radeon SDR предоставлялся только на 32 Мб.

Radeon 8500 и Radeon 7500

В 2001 году на базе RV200 вышли два чипа Radeon 8500 и Radeon 7500.


В Radeon 8500 были собраны новейшие наработки ATI, он оказался очень быстрым. Изготавливался по 150-нм техпроцессу, содержал 60 миллионов транзисторов. Частоты ядра и памяти составляли 275 МГц. Использовалась 128-битная шина. Объем памяти DDR SDRAM предлагался в двух вариантах: 64 Мб и 128 Мб. Пиксельных конвейеров было 4.


Radeon 7500 изготавливался по тому же 150-нм техпроцессу, но с 30 миллионами транзисторов. Ядро работало на частоте 290 МГц, а память на 230 МГц. Пиксельных конвейеров было 2.

GeForce 3

В 2001 году вышли графические процессоры GeForce 3 с кодовым названием NV20. Процессор выпускался по 150-нм техпроцессу. Объем памяти предлагался на 64 Мб и на 128 Мб. Шина была 128-битной и состояла из четырех 32-битных контроллеров. Ядро работало на частоте 200 МГц, а память на частоте 230 МГц. Пиксельных конвейеров насчитывалось 4. Производительность составляла 800 миллиардов операций/сек. Пропускная способность памяти была 7,36 Гб/с.

Устройство поддерживало nFinite FX Engine, позволяющие создавать огромное количество различных спецэффектов. Была улучшенная архитектура памяти LMA (Lightspeed Memory Architecture).

Линейка видеокарт состояла из модификаций GeForce 3, GeForce 3 Ti 200 и Ti 500. Они отличались по тактовой частоте, производительности и пропускной способности памяти.


У GeForce 3 Ti 200: 175 МГц ядро, 200 МГц память; 700 миллиардов операций/сек; 6,4 Гб/с пропускная способность.


У GeForce 3 Ti 500: 240 МГц ядро и 250 МГц память; 960 миллиардов операций/сек; 8,0 Гб/с пропускная способность.

GeForce 4

Следующей видеокартой компании NVIDIA стала GeForce 4, которая вышла в 2002 году. C таким названием выпускались два типа графических карт: высокопроизводительные Ti (Titanium) и бюджетные MX.


Линейка GeForce 4 Ti была представлена моделями Ti 4400, Ti 4600, и Ti 4200. Видеокарты отличались тактовыми частотами ядра и памяти. Объем видеопамяти составлял 128 Мб (у Ti 4200 предлагался вариант и на 64 Мб). В Titanium использовался 128-битный 4-канальный контроллер памяти с LightSpeed Memory Architecture II, насчитывалось 4 блока рендеринга, 8 текстурных блоков, 2 T&L, имелась подсистема сглаживания Accuview и шейдерный движок nFiniteFX II, обеспечивающий полную поддержку DirectX 8.1 и OpenGL 1.3. Модель GeForce 4 Ti 4200 была самой распространенной за счет высокой производительности по приемлемой цене.


GeForce 4 MX наследовали архитектуру GeForce 2 (с повышенным быстродействием). Они базировались на чипе NV17, изготовленного по 150-нм техпроцессу и состоящего из 27 миллионов транзисторов. Объем видеопамяти составлял 64 Мб. У графического процессора было 2 блока рендеринга, 4 текстурных, 1 блок T&L, 128-битный 2-канальный контроллер памяти с LightSpeed Memory Architecture II. Чип также обладал подсистемой сглаживания Accuview.

Radeon 9700 Pro

Летом 2002 года ATI выпустила чип R300, который изготавливался по 150-нм техпроцессу и содержал около 110 миллионов транзисторов. У него было 8 пиксельных конвейеров. Также чип поддерживал улучшенные методы сглаживания. На базе R300 вышла видеокарта Radeon 9700 с тактовыми частотами ядра 325 МГц и памяти 310 МГц. Объем памяти составлял 128 Мб. Шина памяти была 256-битная DDR. В начале 2003 года Radeon 9700 сменила видеокарта Radeon 9800. Новые решения были построены на чипе R350, с увеличением тактовых частот и доработкой шейдерных блоков, контроллера памяти.

GeForce FX

GeForce FX — пятое поколение графических процессоров, разработанных и выпущенных компанией NVIDIA с конца 2002 до 2004 годов. Одна из первых видеокарт серии GeForce FX обладала улучшенными методами сглаживания и анизотропной фильтрации. Она поддерживала вершинные и пиксельные шейдеры версии 2.0. Благодаря 64-битному и 128-битному представлению цвета, повысилось качество ярких изображений. Чип NV30 был изготовлен по 130-нм техпроцессу и работал с шиной на 128-бит AGP 8x, поддерживая память DDR2.

GeForce FX была представлена в разных модификациях: еntry-level (5200, 5300, 5500), mid-range (5600, 5700, 5750), high-end (5800, 5900, 5950), еnthusiast (5800 Ultra, 5900 Ultra, 5950 Ultra). Использовалась шина на 126-бит и на 256-бит.


На базе NV30 было создано топовое устройство нового поколения — видеокарта GeForce FX 5800. Объем видеопамяти достигал 256 Мб, частота ядра — 400 МГц, а памяти — 800 МГц. В 5800 Ultra частота ядра повысилась до 500 МГц, а памяти — до 1000 МГц. Первые карты на основе NV30 оснащались инновационной системой охлаждения.

GeForce 6 Series

Развитие видеокарт активно продолжалось и в 2004 году вышел следующий продукт компании — GeForce 6 Series (кодовое название NV40).

Чип NV40 производился также по 130-нм техпроцессу, что не помешало ему стать более экономичным. Модификация пиксельных конвейеров дала возможность обрабатывать до 16 пикселей за такт. Всего было 16 пиксельных конвейеров. Видеокарты поддерживали пиксельные и вершинные шейдеры версии 3.0, технологию UltraShadow (прорисовка теней). Кроме этого, GeForce 6 Series с помощью технологии PureVideo декодировали видео форматов H.264, VC-1 и MPEG-2. NV40 работал через 256-битную шину, при этом использовались очень быстрые модули памяти типа GDDR3.

Одна из первых моделей, видеокарта GeForce 6800 была весьма производительной и тянула самые новые игры того времени. Она работала как через интерфейс AGP, так и через шину PCI Express. Частота ядра составляла 325 МГц, а частота памяти была 700 МГц. Объем памяти доходил 256 Мб или 512 Мб.

Radeon X800 XT

Компания ATI находилась в более выгодном положении. В 2004 году компания представила 130-нм чип R420 (усовершенствованная версия R300). Пиксельные конвейеры были разделены на четыре блока по четыре конвейера в каждом (в сумме 16 пиксельных конвейеров). Увеличилось до 6 количество вершинных конвейеров. Поскольку R420 не поддерживал работу шейдеров третьего поколения, он работал с обновленной технологией HyperZ HD.

Самая мощная и производительная видеокарта новой линейки Radeon была X800 XT. Карта оснащалась памятью типа GDDR3 объёмом 256 Mб и разрядностью шины 256-бит. Частота работы достигала 520 МГц по ядру и 560 МГц по памяти. Radeon X800 XT продавались в двух исполнениях: AGP и PCI Express. Помимо обычной версии существовал Radeon X800 XT Platinum Edition, обладающий более высокими частотами чипа и памяти.

GeForce 7800 GTX

В 2005 году вышел чип G70, который лег в основу видеокарт серии GeForce 7800. Количество транзисторов увеличилось до 302 миллионов.

Вдвое увеличилось количество пиксельных конвейеров — до 24 штук. В каждый конвейер были добавлены дополнительные блоки ALU, отвечающие за обработку наиболее популярных пиксельных шейдеров. Таким образом, возросла производительность чипа в играх, делающих упор на производительность пиксельных процессоров.

GeForce 7800 GTX стала первой видеокартой на базе G70. Частота ядра составляла 430 МГц, памяти — 600 МГц. Использовалась быстрая GDDR3, а также 256-битная шина. Объем памяти составлял 256 Мб или 512 Мб. GeForce 7800 GTX работала исключительно через интерфейс PCI Express х16, который окончательно начал вытеснять устаревающий AGP.

GeForce 7950 GX2

Событием 2006 года для компании NVIDIA стал выпуск первой двухчиповой видеокарты GeForce 7950, созданной по 90-нм техпроцессу.Nvidia 7950 GX2 имела по одному чипу G71 на каждой из плат. Ядра видеокарты работали на частоте 500 МГц, память — на частоте 600 МГц. Объем видеопамяти типа GDDR3 составлял 1 Гб (по 512 Мб на каждый чип), шина 256-бит.

В новой карте было оптимизировано энергопотребление и доработана система охлаждения. Выпуск 7950 GX2 стал началом развития технологии Quad SLI, позволяющей одновременно использовать мощности нескольких видеокарт для обработки трёхмерного изображения.

Radeon X1800 XT, X1900

На базе R520 была разработана видеокарта Radeon X1800 XT. Карта оснащалась памятью типа GDDR3 объемом 256 Мб или 512 Mб, работающей на частоте 750 МГц. Использовалась 256-битная шина.

Видеокарты Radeon X1800 XT недолго пробыли на рынке. Вскоре им на смену пришли адаптеры серии Radeon X1900 XTХ на базе чипа R580. Процессором полностью поддерживались на аппаратном уровне спецификации SM 3.0 (DirectX 9.0c) и HDR-блендинг в формате FP16 с возможностью совместного использования MSAA. В новом чипе было увеличено количество пиксельных конвейеров — до 48. Частоты ядра составляла 650 МГц, а памяти — 775 МГц.

Еще через полгода вышел чип R580+ с новым контроллером памяти, работающий со стандартом GDDR4. Частота памяти была увеличена до 2000 МГц, при этом шина оставалась 256-битной. Основные характеристики чипа остались прежними: 48 пиксельных конвейеров, 16 текстурных и 8 вершинных конвейеров. Частота ядра составляла 625 МГц, памяти было больше — 900 МГц.

GeForce 8800 GTX

В 2006 году на базе процессора G80 было выпущено несколько видеокарт, самой мощной из которых являлась GeForce 8800 GTX. G80 был одним из самых сложных существующих чипом того времени. Он выпускался по 90-нм техпроцессу и содержал 681 миллион транзисторов. Ядро работало на частоте 575 МГц, память — на частоте 900 МГц. Частота унифицированных шейдерных блоков составляла 1350 МГц. У GeForce 8800 GTX было 768 Мб видеопамяти GDDR3, а ширина шины составляла 384-бит. Поддерживались новые методы сглаживания, которые позволили блокам ROP работать с HDR-светом в режиме MSAA (Multisample anti-aliasing). Получила развитие технология PureVideo.

Архитектура GeForce 8800 GTX оказалась особенно эффективной и на протяжении нескольких лет являлась одной из самых быстрых видеокарт.

Radeon HD2900 XT, HD 3870 и HD 3850

В 2007 года была представлена флагманская видеокарта Radeon HD2900 XT на базе чипа R600. Частота ядра видеокарты составляла 740 МГц, памяти GDDR4 — 825 МГц. Использовалась 512-битная шина памяти. Объем видеопамяти достигал 512 Мб и 1 Гб.

Более успешной разработкой вышел процессор RV670, выпущенный в том же году. Архитектурой он почти не отличался от предшественника, но изготавливался по 55-нм техпроцессу и с шиной памяти 256-бит. Появилась поддержка DirectX 10.1 и Shader Model 4.1. На базе процессора производились видеокарты Radeon HD 3870 (частота ядра 775 МГц, памяти 1125 МГц) и Radeon HD 3850 (частота ядра 670 МГц, памяти 828 МГц) с объемом видеопамяти 256 Мб и 512 Мб и шиной 256-бит.

GeForce 9800

Чип G92 лег в основу GeForce 9800 GTX — одной из самых быстрых и доступных видеокарт. Он изготавливался по 65-нм техпроцессу. Частота ядра составляла 675 МГц, частота памяти — 1100 МГц, а шина — 256-бит. Объем памяти предлагался в двух вариантах: на 512 Мб и на 1 Гб. Чуть позже появилась модель GTX+, которая отличалась 55-нм техпроцессом и частотой ядра — 738 МГц.

В данной линейке также появилась очередная двухчиповая видеокарта GeForce 9800 GX2. Каждый из процессоров имел спецификации, как у GeForce 8800 GTS 512 Мб, только с разными частотами.

GeForce GTX 280 и GTX 260

В 2008 году компания NVIDIA выпустила чип GT200, который использовался в видеокартах GeForce GTX 280 и GTX 260. Чип производился по 65-нм техпроцессу и содержал 1,4 миллиарда транзисторов, обладал 32 ROP и 80 текстурными блоками. Шина памяти увеличилась до 512-бит. Также была добавлена поддержка физического движка PhysX и платформы CUDA. Частота ядра видеокарты составляла 602 МГц, а памяти типа GDDR3 — 1107 МГц.


В видеокарте GeForce GTX 260 использовалась шина GDDR3 448-бит. Частота ядра достигала 576 МГц, а памяти — 999 МГц.

Radeon HD 4870

Старшая видеокарта новой линейки получила название Radeon HD 4870. Частота ядра составляла 750 МГц, а память работала на эффективной частоте 3600 МГц. С новой линейкой видеокарт компания продолжила свою новую политику выпуска устройств, которые могли успешно конкурировать в Middle-End-сегменте. Так, Radeon HD 4870 стал достойным конкурентом видеокарты GeForce GTX 260. А место лидера линейки HD 4000 вскоре заняло очередное двухчиповое решение Radeon HD 4870X2. Сама архитектура видеокарты соответствовала таковой у Radeon HD 3870X2, не считая наличия интерфейса Sideport, напрямую связывающего два ядра для наиболее быстрого обмена информацией.

GeForce GTX 480

В 2010 году NVIDIA представила GF100 с архитектурой Fermi, который лег в основу видеокарты GeForce GTX 480. GF100 производился по 40-нм техпроцессу и получил 512 потоковых процессоров. Частота ядра была 700 МГц, а памяти — 1848 МГц. Ширина шины составила 384-бит. Объем видеопамяти GDDR5 достигал 1,5 Гб.

Чипом GF100 поддерживались DirectX 11 и Shader Model 5.0, а также новая технология NVIDIA Surround, позволяющая развернуть приложения на три экрана, создавая тем самым эффект полного погружения.

Чипы Cypress и Cayman

Компания AMD выпустила 40-нм чип Cypress. Разработчики компании решили поменять подход и не использовать исключительно буквенно-цифровые значения. Поколению чипов начали присваивать собственные имена. Сам принцип архитектуры Cypress продолжал идеи RV770, но дизайн был переработан. Вдвое увеличилось количество потоковых процессоров, текстурных модулей и блоков ROP. Появилась поддержка DirectX 11 и Shader Model 5.0. В Cypress появились новые методы сжатия текстур, которые позволили разработчикам использовать большие по объему текстуры. Также AMD представила новую технологию Eyefinity, полным аналогом которой позже стала технология NVIDIA Surround.

Чип Cypress был реализован в серии видеокарт Radeon HD 5000. Вскоре AMD выпустила и двухчиповое решение Radeon HD 5970. В целом Cypress оказался очень успешным.


Серия видеокарт Radeon HD 6000, выпущенная в конце 2010 года, была призвана конкурировать с акселераторами GeForce GTX 500. В основе графических адаптеров лежал чип Cayman. В нем применялась немного другая архитектура VLIW4. Количество потоковых процессоров составляло 1536 штук. Возросло количество текстурных модулей — их стало 96. Также Cayman умел работать с новым алгоритмом сглаживания Enhanced Quality AA. Ширина шины памяти чипа составляла 256-бит. Видеокарты использовали GDDR5-память.

GeForce GTX 680

Начиная с 2011 года NVIDIA выпустила поколение графических ускорителей. Одной из примечательных моделей была видеокарта GeForce GTX 680, основанная на чипе GK104, производившемуся по 28-нм техпроцессу. Частота работы ядра 1006 МГц, частота работы памяти 6008 МГц, шина 256-бит GDDR5. В 2013 года компания представила чип GK110, на котором основываются флагманские видеокарты GeForce GTX 780 и GeForce GTX Titan. Использовалась шина 384-бит GDDR5, а объем памяти повысился до 6 Гб.

© @Elena_sm

Источники:

Geektimes.Ru, Видеокарты: часть 1,
Geektimes.Ru, Видеокарты: часть 2,
Ru.Wikipedia.Org.

В начало

Компоненты ПК | Видеокарта. История создания и развития