什么是GPU？与CPU有什么区别？终于有人明白了(2)

05 GPU前时代

1989年，许多芯片制造商联合成立了视频电子标准协会（VESA）。在1994年底，VESA发布了64位VESA本地总线标准，并且大多数80486及更高版本的个人计算机都使用该标准图形卡。

1991年，英特尔推出了本地总线PCI（组件互连）。在结构上，PCI是插入CPU和原始系统总线之间的主要总线。桥接电路管理该层并实现接口之间的协调数据传输。该管理器提供信号缓冲以支持10种类型的外部设备，同时在高时钟频率下保持高性能。 PCI为图形卡，声卡，网卡和其他设备提供接口。

图形卡界面限制了图形技术的发展。为了加快图形卡和总线之间的传输速度，必须使用高带宽接口总线。在民用市场中，图形卡接口的起点是最常见的ISA接口。 ISA接口包括ISA总线，EISA总线和VESA总线。 ISA接口是一个通用术语。

当VGA标准流行时，ISA接口变得太弱了，被PCI取代了。但是，PCI接口不久就被更高级的AGP（加速图形端口）淘汰了。与PCI相比，AGP在带宽上有了突飞猛进的发展，可以有效地利用系统内存。

但是AGP的半开放式结构使其不断面临兼容性问题。从最早的AGP 1×到AGP 8×，唯一真正的里程碑是AGP 4×。现在，AGP 8X也开始被PCI Express×16取代。

1991年，支持Microsoft Windows操作系统图形加速的第二代图形卡（Graphics Card）问世。

VGA的唯一功能是输出图像，并且图形操作依赖于CPU。当Microsoft的Windows操作系统出现时，PC不堪重负。 1991年5月，ATI发布了Mach8，这是ATI的第一张针对Microsoft Windows操作系统的图形界面进行了优化的图形卡。 ATI使用专用芯片进行图形处理，从而释放了CPU并使Windows操作系统的界面运行非常顺畅。图形操作系统的资源消耗大大减少，实用性大大提高。

Mach8是ATI 38800-1芯片。 Mach8图形卡包含两个芯片。主芯片是VGA Wonder XL 24（ATI 28800-6），用于显示输出。辅助芯片是Mach8，专门用于加速Windows操作系统的图形界面。双芯片设计增强了绘图能力

为了与仅有显示功能的VGA区别开来，具有图形处理能力的图形卡被称为图形卡，即图形加速卡，它加速了Windows的普及并加快了PC图形界面的步伐。

1991年6月，S3推出了二维图形加速卡S3 86C911。它是最早的Windows加速卡之一，支持16位256色。从那时起，二维图形卡进入了主导时代。当时，Trident和S3、Matrox的三大制造商占据了主导地位。

这些2D图形卡的激烈竞争不亚于当今3D图形卡。结果，生产了许多经典产品：Trident的9440、S3 Trio64V +，Matrox的Millennium等。其中，Millennium及其后继产品性能最好，但由于价格高昂，它们并未获得太多市场份额。当时，最成功的是S3的Trio 64V +。在伏都教时代，它仍然是伏都教的不错选择。

首款3D图形卡是3Dlabs制造的GLINT 300SX（请参见图24-6）。它具有用于3D图形的Gouraud底纹，深度缓冲，全屏抗锯齿和Aplha等功能。 300SX正式为计算机3D显示打开了大门，但它也有许多缺点，例如没有数模转换芯片（RAMDAC），而没有数模转换芯片将内容输出到计算机。显示。

▲图24-6 300SX GPU

06多媒体时代的图形卡

1994年，出现了支持视频加速的第三代图形卡。

这时，PC已进入多媒体时代。二维图形处理不再是第二代图形卡的问题，但是越来越多的视频图形解码使CPU不堪重负，因此集成了简单的视频。第三代图形卡出现了。

ATI在1994年推出的

Mach64是第一张著名的多媒体图形卡。其硬件支持YUVtoRGB颜色转换和硬件缩放。有了它，PC可以处理基本的AVI和MPEG-1播放，而无需昂贵的专用硬件，从而大大降低了多媒体PC的成本。

1994年，第四代图形卡3D加速图形卡出现。

在3D图形的早期，最令人难忘的是3Dfx Interactive（简称Dfx）。 1996年，由3Dfx推出的voodoo图形卡确立了3Dfx在图形显示领域的地位，但由于价格太贵而并不受欢迎。 RAM当时非常昂贵，而voodoo需要大量RAM。

此外，伏都教必须卖出500美元才能赚钱。 Voodoo没有2D输出功能。用户必须添加约100美元的2D加速卡才能正常使用。高昂的成本使个人计算机制造商远离了它。据说3Dfx承诺提供半年免费巫毒筹码的承诺遭到了拒绝。图24-7是3Dfx推出的第一张3D图形卡。

▲图24-7 3Dfx的第一张3D图形卡

3Dfx祝你好运。 1996年夏天，芯片技术的更新导致RAM的价格暴跌，3Dfx借此机会进行了推广，各种游戏和个人计算机制造商也改变了态度，开始使用伏都教。当Voodoo以300美元的价格上市时，市场被引爆了。 Voodoo支持DVD和OpenGL，但是二者相对较粗糙，这会抑制voodoo的性能。 3Dfx必须开发图形API-Glide。

在20世纪末，3Dfx的兴起宣布3D图形卡已进入竞争激烈的时代。 S3、Matrox，3Dlabs和其他供应商也加入了竞争，但他们全都输给了伏都教徒。伏都教之外的3D图形卡的杰作是ATI的3DRage II + DVD。

此显卡于1996年秋季发布，具有来自Mach64的二维引擎。它具有MPEG-2硬件动态补偿功能，在播放DVD时可以起到辅助作用，这是非常先进的。借助ImpacTV芯片，它还可以广播电视节目。 3DRage II的驱动程序支持也非常好。游戏用户和用户都可以获取相应的驱动程序。只是ATI专注于OEM市场，而不是零售市场。

为了解决巫毒没有二维加速功能的问题，1997年3Dfx开发了具有二维加速功能的巫毒冲，但是其性能很差。它通过添加主卡和辅助卡来实现二维加速，而二维芯片则来自第三方。与Voodoo相比，Voodoo rush已成为2D显示效果较差，3D性能更差的图形卡。它对Glide的支持也很差，通常无法加速。

不久，ATI开发了3D Rage Pro。由于其强大的DVD播放功能，它成为OEM多媒体计算机的首选。 ATI试图进入零售市场，但由于驱动力不佳而失败。当ATI驱动程序正常时，Rage Pro已过时。 3D Rage Pro是最早支持AGP接口的图形卡之一。

在被AMD收购之前，ATI一直是计算机图形领域的领导者之一。这是一家计算机图形公司，由来自中国香港的三名中国人于1984年在加拿大成立。它的主要创始人何国元，1950年出生于中国广东省。

何国元12岁时来到香港。由于家庭贫困，在他20岁那年，他独自一人来到台湾，在学费和生活费用较低的大学学习。 1984年，已经在计算机领域拥有丰富工作经验的何国元移居加拿大，创立了计算机图形公司ATI。

1998年，3Dfx推出了voodoo2。 voodoo2的性能是voodoo的2至3倍，并且还增加了许多新的图像质量增强技术。 Voodoo2减少了对CPU的依赖，许多低端CPU也可以流畅地运行大型3D游戏。

voodoo2还引入了SLI技术，该技术允许两个voodoo2图形卡同时计算相同的屏幕。超过1/3的voodoo2用户是双卡用户。 Voodoo2使3Dfx在3D图形的早期成为绝对的老板。

1998年，3Dfx犯了两个致命的错误：一个是收购一家名为STB的公司，该公司自己生产GPU，而放弃了第三方合作伙戏制造商将其拒之门外。表面上，由于voodoo2，3Dfx是无限的，但这也是其下降的开始。

3Dfx在1998年犯的错误并没有使其面临危机，因为没有竞争对手。在1999年，情况有所不同。几件事使3Dfx面临灭绝。首先，DX7带来了硬件T＆L。硬件T＆L的出现完全解放了CPU。即使是低端CPU，也可以使用支持硬件T＆L的图形卡流畅地玩游戏。大量的视觉技术的加入使格莱德（Glide）的优势丧失了。

3Dfx在1999年发布的voodoo3不支持新的AGP4x，仅支持2x，但仅支持接口，不支持AGP功能。面对32位的普遍趋势，voodoo3的16位渲染没有竞争力。

同时，来自Nvidia的TNT2以其强大的性能击败了voodoo3。与同年发布的Gefroce 256相比，它只是TNT的改进产品，但这并没有阻止TNT2成为经典。

1998年2月，英特尔发布了与Real 3D合作设计的i740显卡（请参阅图24-8）。这是英特尔迄今为止唯一推出的独立显卡。i740支持2X AGP规格，其核心频率为80MHz，像素填充率为55MT / s，支持DVD解压缩，并行信息处理，精确的图像草图插值等技术。

i740的2D效果不令人满意，但其3D性能也不错。这是第一次在民用显卡中使用冷却风扇。后来，英特尔改进了i740并将其集成到810芯片组中。

▲图24-8英特尔的i740显卡

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