نصائح مفيدة

تاريخ تطور بطاقات الفيديو

ربما لا يكون أي من مكونات الكمبيوتر موضوعًا للعبادة مثل محول الرسومات لجهاز الكمبيوتر. أتباع هذه الطائفة هم العديد من المعجبين بألعاب الكمبيوتر الذين يمكنهم ، دون تردد ، إنفاق مبلغ كبير على الترقية التالية من أجل صورة سلسة جميلة. تغذي هذه الأموال باستمرار تطوير محولات جديدة وأكثر قوة: وتتطور هذه الأجهزة بشكل أسرع بكثير من وحدات المعالجة المركزية. لكن قبل 30 عامًا فقط لم يكن أحد يتصور هذا. دعنا ننتقل إلى تلك الأوقات ونفكر في كيف بدأ كل شيء.

لا توجد رسومات

تعتبر أول بطاقة رسومات للكمبيوتر الشخصي هي مهايئ الفيديو MDA (محول العرض أحادي اللون) ، والذي كان جزءًا من كمبيوتر IBM PC الشهير (1981) ، مؤسس عائلة أجهزة الكمبيوتر المتوافقة مع الكمبيوتر الشخصي. على عكس سابقاتها ، المدمجة في اللوحة الرئيسية للكمبيوتر ، تم تجميع IBM MDA على لوحتها الخاصة وتثبيتها في فتحة ناقل XT العالمي. في الواقع ، كانت وحدة تحكم فيديو بسيطة تعرض محتويات ذاكرة الفيديو على الشاشة. حتى RAMDAC الإلزامي للمحولات اللاحقة كان مفقودًا لسبب بسيط هو أن الإشارة التي تم إنشاؤها بواسطة MDA للشاشة كانت رقمية. بالإضافة إلى شريحة وحدة التحكم في الفيديو نفسها ، حملت لوحة MDA 4 كيلوبايت من ذاكرة الفيديو وشريحة ROM بخط ومولد ساعة.

ومن المثير للاهتمام أن أول محول فيديو لجهاز كمبيوتر IBM كان قائمًا على النصوص بالكامل ، أي لم يكن لديك وضع رسومي للعملية. في الوقت نفسه ، عرفت معظم أجهزة الكمبيوتر في تلك السنوات كيفية التعامل مع الرسومات. ما سبب هذا التجاهل من جانب شركة IBM للرسوميات؟ يتعلق الأمر بتحديد المواقع. في تلك السنوات ، كانت قدرة الكمبيوتر على "الرسم" على الشاشة مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بالألعاب والأنشطة التافهة الأخرى ، ومن وجهة نظر الشركة ، لم يكن الكمبيوتر التجاري ضروريًا تمامًا.

ماذا فعلت نجمة داود الحمراء؟ الكثير من الوقت. على شاشة العرض ، يمكن أن تعرض 25 سطرًا من 80 حرفًا لكل حرف ، مع احتلال كل حرف مصفوفة 9 × 14 بكسل. بعبارة أخرى ، فقد قدمت دقة 720 × 350 بكسل ، وبالتالي فإن النص المعروض بها يحتوي على دقة عالية غير متاحة للمنافسين. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يكون لكل حرف سمة من خمس سمات: خط عادي ، تحته خط ، ساطع ، وامض ، معكوس. بالطبع ، تم استخدام MDA حصريًا مع الشاشات أحادية اللون (أحادية اللون). ميزة أخرى للمحول هي وجود منفذ طابعة عليه ، مما وفر للمستخدمين حوالي 100 دولار ، والتي تكلف وحدة تحكم منفصلة.

أخ طائش

ومع ذلك ، لم يكن كمبيوتر IBM PC ليحظى بمثل هذه الشعبية إذا لم يكن لديه قدرات الرسومات. من أجل استخدام أقل خطورة لجهاز الكمبيوتر الخاص بها ، قامت شركة IBM بإعداد محول رسومات آخر يسمى CGA (محول الرسومات الملونة) ، والذي تم إصداره في نفس عام 1981. من خلال توفير دقة صورة ليست عالية مثل MDA ، يمكن أن تعمل CGA في العديد من الأوضاع المختلفة - كل من النص والرسومات ، والتي كانت مطلوبة لتزويدها بذاكرة فيديو تبلغ 16 كيلوبايت.

مثل MDA ، يمكن أن تعرض CGA 25 سطرًا من 80 أو 40 حرفًا ، لكن دقة كل حرف كانت 8 × 8 بكسل فقط. لكن يمكن أن تحتوي الرموز على 16 لونًا مختلفًا.

يمكن إخراج رسومات CGA بأحد الأوضاع الثلاثة: 640 × 200 مع لون 1 بت (الوضع أحادي اللون) ، 320 × 200 بكسل بلون 2 بت (4 ألوان) ، 160 × 100 بكسل بألوان 4 بت (16 لونًا). كان الأخير تقنيًا محاكاة للرسومات باستخدام وضع النص (على سبيل المثال ، تمت محاكاة وحدات البكسل بواسطة رموز كانت نصف مملوءة مربع 8 × 8 بكسل)

تم تجهيز مهايئ CGA بنفس منفذ 9-pin مثل MDA ، وأيضًا إشارة الفيديو المرسلة في شكل رقمي ، مع وجود مخرج مركب للاتصال بالتلفزيون الملون. يمكن أن تعمل مع شاشة MDA أحادية اللون تقليدية. استمر هذا التوافق حتى إصدار EGA الأكثر تقدمًا في عام 1984.

المزيد من الألوان ، المزيد من الوضوح

لذلك ، سار تطور محولات الرسومات على طول مسار زيادة دقة الصورة ولونها.يمكن لـ EGA (محول الرسومات المحسن ، 1984) عرض رسومات بدقة 640 × 350 بكسل بألوان 4 بت (16 لونًا). زادت كمية ذاكرة الفيديو أولاً إلى 64 كيلو بايت ، ثم إلى 256 كيلو بايت ، مما سمح لـ EGA بالعمل مع عدة صفحات من ذاكرة الفيديو. قدم هذا بعض تسريع الرسومات: يمكن للمعالج إنشاء عدة إطارات للصور في وقت واحد.

الآن يبدو الأمر غريباً ، لكن محولات الفيديو البدائية هذه سادت في السوق لسنوات. لذلك ، حتى عام 1987 ، على أجهزة الكمبيوتر المتوافقة مع الكمبيوتر الشخصي ، كانت قواعد شركة الإمارات العالمية للألمنيوم بلا منافس ، ولم يكن بإمكان المستخدمين تخيل ما يمكن أن يكون أفضل. ماذا حدث عام 1987؟ ظهر VGA.

كان محول الفيديو الجديد مخصصًا في الأصل للجيل الجديد من أجهزة كمبيوتر IBM PS / 2. هذه العائلة ، التي انحرف المطورون في تصميمها عن مبادئ العمارة المفتوحة ، فشلت بالفعل في السوق ، لكن العديد من الحلول المطبقة فيها حصلت على بداية في الحياة. MCGA (مصفوفة رسومات متعددة الألوان) ، أحدث محول فيديو مدمج في اللوحة الأم لأجهزة الكمبيوتر PS / 2 ، سرعان ما تم إصداره كبطاقة لناقل ISA وكان يسمى VGA (مصفوفة رسومات الفيديو).

قدم المنتج الجديد إخراج رسومات بدقة 640 × 480 بكسل مع 16 لونًا أو 320 × 240 بكسل في ألوان 8 بت (256 لونًا). لقد بدا بالفعل وكأنه شيء واقعي إلى حد ما. نظرًا لأن المحول قد تم تطويره في الأصل من أجل PS / 2 غير المتوافق ، فقد أنشأ مطوروه ، دون أدنى شك ، واجهة فيديو تمثيلية جديدة له - D-Sub ذات 15 سنًا ، والتي أصبحت معيارًا جديدًا لسنوات عديدة وما زالت تستخدم في أنظمة الميزانية. الأهم من ذلك ، كان VGA برنامجًا متوافقًا مع EGA و CGA و MDA: يمكن تشغيل التطبيقات المطورة للمهايئات القديمة على المحولات الجديدة.

سمحت ذاكرة فيديو بسعة 256 كيلو بايت بتخزين عدة إطارات وخط مخصص بالإضافة إلى ذلك ، وعند استخدام الحجم الكامل لإطار واحد ، كان من الممكن عرض صورة بدقة غير مسبوقة تبلغ 800 × 600 بكسل في ذلك الوقت ، على الرغم من أن هذه الميزة لم تكن كذلك موثقة ونادرا ما استخدمت.

أسرع قليلاً

بعد تاريخ MDA و CGA ، طورت IBM محولي فيديو لـ PS / 2 في وقت واحد: MCGA مدمج (VGA) وتحسين 8514 / A. يتم توفير 8514 / A كترقية اختيارية لـ PS / 2 ، ويمكن أن تعرض دقة 1024 × 768 بكسل مع ألوان 8 بت. لكن الابتكارات التكنولوجية لم تنته عند هذا الحد. ولأول مرة فكر المطورون في نقل بعض الأعمال الخاصة بتجهيز الإطار إلى أكتاف محول الفيديو ، وقاموا بتزويد الموديل 8514 / A ببعض وظائف تسريع الرسوميات.

تعلم المحول رسم خطوط في ذاكرته بشكل مستقل ، وملء جزء من الإطار بالألوان ، وتطبيق قناع بت. بالنسبة للتطبيقات الرسومية لتلك السنوات ، كانت هذه مساعدة لا تقدر بثمن: حتى عند إنشاء الرسوم البيانية ، كان التسريع ملحوظًا ، وفازت تطبيقات الرسومات الهندسية عدة مرات في الأداء. بالطبع ، كل هذا الدعم البرنامجي المطلوب ، وسرعان ما استلمه المحول الجديد.

يجب أن أقول أنه في تلك الأيام ، كانت محطات الرسومات الاحترافية مجهزة بالفعل بمعالجات رسومات إضافية موجودة على لوحات منفصلة. كانت هذه الأجهزة باهظة الثمن وفي نفس الوقت كانت تتمتع بقدرات واسعة جدًا. كان الطراز 8514 / A أقل قدرة بكثير ، ولكنه كان أيضًا رخيصًا نسبيًا ، والذي كان ولا يزال أعلى جودة في قطاع الكمبيوتر الشخصي.

وفي عام 1990 ، تم استبدال 8514 / A في شكل محول XGA (Extended Graphics Array) ، والذي كان له وظائف موسعة قليلاً. يحتوي المحول الجديد على وضع 800x600 بكسل مع لون 16 بت (ما يسمى High Color ، 65.536 لونًا) ، وإلا كان مشابهًا لسابقه. بدءًا من XGA ، بدأت مجموعة متنوعة من محولات SuperVGA في السيطرة على السوق ، وبدأت كمية الذاكرة والدقة المتاحة في الازدياد كل عام. ونتيجة لذلك ، أصبح من الصعب أكثر فأكثر مفاجأة المستخدم بوضوح الصورة ولونها. كيف إذن لبيع سلع جديدة باهظة الثمن؟ هناك حاجة إلى وظائف جديدة لم يطالب بها أحد حتى الآن وغير مسبوقة. وظهروا.

الخطوة الأولى في 3D

أصبحت شركة S3 المعروفة رائدة في تسريع الرسومات ثلاثية الأبعاد لأجهزة الكمبيوتر. كان مهايئ S3 Virge هو خليفة الطراز Trio 64V + الناجح للغاية مع استمرار دعم ما يصل إلى 4 ميجابايت من ذاكرة DRAM أو VRAM.يعمل جوهر الرسومات وذاكرة الفيديو في 80 ميجاهرتز ، وهو أمر غير مثير للإعجاب في كل هذه الأيام.

الابتكار الأكثر إثارة للاهتمام في Virge هو دعم وظائف تسريع الرسومات ثلاثية الأبعاد. لم يتمكنوا من توفير زيادة كبيرة في سرعة الألعاب في ذلك الوقت ، علاوة على ذلك ، فإن عرض البرامج (عن طريق وحدة المعالجة المركزية) غالبًا ما كان يعمل بشكل أسرع من عرض الأجهزة على Virge. ولكن مع هذه الميزات ، يمكن لمطوري الألعاب تزيين منتجاتهم بتقنيات حديثة مثل الإضاءة الديناميكية وترشيح النسيج ثنائي الخطوط.

مستوحاة من دورها كشركة رائدة ، شرعت S3 في الاستحواذ على مكانة المسرع ثلاثي الأبعاد للمستهلكين. لذلك ، تم إبرام عقود مع الشركات المصنعة لألقاب الألعاب المعروفة: Tomb Raider ، Mechwarrior 2 ، تلقى Descent II دعمًا لمعيار S3D. لقد استنتج مسوقو الشركة أنه من خلال توسيع معاييرهم الخاصة إلى وظائف التسريع ثلاثية الأبعاد ، سيحصلون على ميزة كبيرة على المنافسين. من الناحية النظرية ، دعم S3 Virge أيضًا بعض ميزات معيار رسومات OpenGL 3D الاحترافي ، لكن الأداء باستخدام مكتبات هذا المعيار كان غير مرضٍ تمامًا. تم الإعلان أيضًا عن الدعم المباشر ثلاثي الأبعاد ، ولكن لم تكن هناك مثل هذه الألعاب ولم يتم التخطيط لها حتى: في ذلك الوقت ، تم إصدار جميع الألعاب تقريبًا تحت MS-DOS.

لم تكن خطط S3 واسعة النطاق متجهة إلى أن تتحقق: في عام 1996 ، أصدرت 3Dfx مسرعًا ثلاثي الأبعاد Voodoo Graphics ، مما ضمن هيمنتها في الصناعة. لم يكن لدى Virge أي فرصة. في السنوات اللاحقة ، خضع المحول لعدة تحديثات ، لكنه لم ينجح أبدًا في الخروج من دور بطاقة الفيديو ثنائية الأبعاد غير المكلفة.

عمر الوحوش

من أي أعماق زحفت شركة 3Dfx غير المعروفة حتى الآن؟ في عام 1994 ، قرر ثلاثة متخصصين عملوا لدى شركة موثوقة للغاية في مجال الرسوميات الاحترافية ، Silicon Graphics ، تغيير وظائفهم. لفت روس سميث وهاري تارولي وسكوت سيلرز الانتباه إلى نمو سوق وحدات التحكم في الألعاب ، التي تحتوي بالفعل على رسومات ثلاثية الأبعاد جيدة. من الفكرة البسيطة التي مفادها أن الأداء ثلاثي الأبعاد فقط مفقود في ازدهار ألعاب الكمبيوتر الشخصي ، ظهرت تقنية 3DfX.

بعد الحصول على العديد من القروض ، بدأ الآباء المؤسسون للشركة العمل. اكتسبت التجربة الأولية ورأس المال 3Dfx من خلال إصدار رقائق الرسومات لوحدات التحكم في الألعاب ، ولكن بعد مرور عام ظهر أول منتج لأجهزة الكمبيوتر - Voodoo Graphics. أحدثت الجدة التي تم تقديمها في Computex إحساسًا: فقد أذهلت نعومة وجمال عرض المشهد ثلاثي الأبعاد الخيال. من حيث جودة الرسومات ، تجاوز المسرع بكثير وحدات تحكم Sony PlayStation و Nintendo 64 ، والتي لم تكن قد صدرت في ذلك الوقت حتى الآن.

تمامًا مثل Virge ، كانت Voodoo Graphics تدعم OpenGL و DirectX ، لكن السرعة كانت "ضعيفة". ولكن عند العمل من خلال واجهة البرنامج الاحتكارية Glide ، كان أداء Voodoo Graphics جيدًا. بدأ العديد من مصنعي الألعاب على الفور في تحسين منتجاتهم للمُسرع الجديد: بدا المنافسون شاحبين على خلفيتها ، بعبارة ملطفة. لم يكن الحد الأقصى لوضع الرسومات في Voodoo Graphics مثيرًا للإعجاب - فقط 640 × 480 بكسل بألوان 16 بت ، ولكن بعد ذلك بدا أن هذا كان أكثر من كافٍ للرسومات ثلاثية الأبعاد.

من الناحية الهيكلية ، كانت Voodoo Graphics عبارة عن محول مثبت وفتحة PCI ، لكنها تفتقر إلى وظائف بطاقة الفيديو ثنائية الأبعاد. تم توصيله بالشاشة في سلسلة بمحول فيديو تقليدي وتولى التحكم عند التبديل إلى الوضع ثلاثي الأبعاد. في البداية ، بدا هذا النهج واعدًا: لم يكن توفير صورة ثنائية الأبعاد عالية الجودة في ذلك الوقت مهمة تافهة ، وقد حظيت القدرة على دمج مسرّع ثلاثي الأبعاد بخريطة ثنائية الأبعاد عالية الجودة بتقدير كبير من قبل العديد من المستخدمين. وكمثال مضاد ، يمكننا الاستشهاد بمسرع Rendition Verite V1000 3D ، الذي تم إصداره في نفس عام 1996 ، والذي كان له وظائف بطاقة فيديو ثنائية الأبعاد ، ولكنه "أزال" الصورة بدقة عالية. للسبب نفسه ، لم يكن Voodoo Rush ، الذي ظهر في عام 1997 ، ناجحًا ، والذي كان عبارة عن بطاقة فيديو كاملة مع نواة ثلاثية الأبعاد من Voodoo Graphics.

كانت Voodoo Graphics على متنها 4 ميجابايت EDO DRAM ، تعمل ، مثل المعالج ، بسرعة 50 ميجاهرتز. سمح الانخفاض في أسعار هذا النوع من الذاكرة في أواخر عام 1996 لشركة 3Dfx ببيع شرائحها بسعر رخيص نسبيًا ، مما زاد من شعبيتها.لاحظ أن الشركة لم تنتج المحولات بأنفسها ، ولكنها قامت فقط بتوريد الشرائح لشركائها. يعتبر محول Diamond Monster 3D هو الأكثر استخدامًا ، ولهذا السبب يطلق على المنتجات القائمة على رقائق 3Dfx اسم "الوحوش" في الحياة اليومية.

المستوى الثاني

بالإضافة إلى 3Dfx الشابة والمبكرة ، كانت الشركات القديمة تحاول أيضًا الاستيلاء على حصتها في السوق. لذلك ، ATI ، التي تأسست في عام 1985 من خلال ظهور Voodoo Graphics ، كان لها بالفعل اسم وخبرة ، بدءًا من إنتاج نسخ من IBM 8514 / A. بحلول عام 1995 ، تم إدراج أصولها على أنها ATI 3D Rage - محول مزود بقدرات تسريع ثلاثية الأبعاد أساسية وجودة رسومات ثنائية الأبعاد ممتازة ووظائف معالجة الأجهزة المتقدمة لدفق فيديو MPEG-1 المضغوط. بحلول منتصف عام 1996 ، أصدرت الشركة 3D Rage II ، الذي قدم ضعف الأداء ثلاثي الأبعاد لسابقه وكان قادرًا على معالجة فيديو MPEG-2 (DVD). يدعم المحول Direct3D و OpenGL جزئيًا ، وقد تم تجهيزه بـ 8 ميجابايت من SDRAM ويعمل بسرعة 60 ميجاهرتز (وحدة المعالجة المركزية) و 83 ميجاهرتز (الذاكرة). من حيث الأداء في العرض ثلاثي الأبعاد ، كان المنتج الجديد أدنى بشكل ملحوظ من العديد من المنافسين ، لكن البطاقة وجدت استخدامها بفضل صورة ثنائية الأبعاد جيدة وبدايات تسريع فيديو الأجهزة.

كان NVIDIA أقدم من 3Dfx بسنتين فقط ، وفي عام 1995 أصدرت بالفعل أول منتج كارثي لها. تم تصميم محول NV1 جيدًا ودمج محولًا ثنائي الأبعاد ومسرع ثلاثي الأبعاد ومحول صوت وحتى منفذ لوحة ألعاب Sega Saturn. تبين أن المنتج ليس رخيصًا ، في حين أن وحدة التسريع ثلاثية الأبعاد لها بنية غير عادية للغاية: لم يتم بناء المشهد ثلاثي الأبعاد من المضلعات ، ولكن من منحنيات من الدرجة الثالثة. كان مطورو الألعاب حذرين من مثل هذا النهج الأصلي ، محفوفًا بالعديد من الصعوبات في برمجة محرك ثلاثي الأبعاد ، وظهور Direct3D ، الذي يستخدم المضلعات ، وضع حدًا لـ NV1 أخيرًا.

يجدر إعطاء NVIDIA حقها: بعد أن خسرت الكثير من المال والكثير من الموظفين ، تمكنت بالفعل في عام 1996 من إصدار منتج جديد مختلف تمامًا. كان NVIDIA Riva 128 ، المستند إلى شريحة NV3 ، يحتوي على 4 ميجابايت (8 ميجابايت في إصدار Riva 128ZX) من SDRAM بعرض ناقل 128 بت ويعمل بسرعة 100 ميجاهرتز. نظرًا لوجود جزء جيد ثلاثي الأبعاد ، يمكن مقارنته في الأداء مع Voodoo Graphics ، فقد تم إنتاج Riva 128 لكل من PCI و AGP (والتي لم تستطع "الوحوش" التفاخر بها) ، وتمكنت من إخراج NVIDIA من الهاوية المالية. ومع ذلك ، كان التكافؤ مع منتج 3Dfx مشروطًا للغاية: فقد كانا متساويين فقط في Direct3D قليل الاستخدام في ذلك الوقت ...