VGA был одним из самых клонируемых стандартов и последней коммерчески успешной разработкой IBM в области видеокарт.
XGА
В конце октября 1990 года фирма IBM объявила о выпуске видеоадаптера XGA Display Adapter для системы PS/2, а в сентябре 1992 года - представила XGA-2. Оба устройства - 32-разрядные адаптеры с возможностью передачи им управления шиной (bus master - фактически, это адаптер со своим собственным процессором, который может работать независемо от системной платы), предназначались для компьютеров с шиной MCA (Microchanel Architecture -собственный стандарт IBM). Один из недостатков реализаций XGA - использование развертки с чередованием в режимах высокого разрешения. Это позволяло снизить стоимость системы за счет более дешевого монитора, но на экране появлялось мерцание из-за снижения частоты регенерации. В стандарте XGA-2 чересстрочная развертка уже не применялась. В адаптерах XGA и XGA-2 использовалась видеопамять типа VRAM, что позволило увеличить производительность. XGA поддерживал следующие разрешения: 1024x768 - 256 цветов, 640x480 - high color (16-битный цвет, или 65536 оттенков). XGA-2 дополнительно поддерживал 1024x768, high color и высокую частоту регенерации, а также 1360x1024, 16 цветов.
SVGA
С появлением видеоадаптеров XGA конкуренты IBM решили не копировать эти расширения VGA, а начать выпуск более дешевых видеоадаптеров с разрешением, которое выше разрешения IBM. Эти видеоадаптеры образовали категорию Super VGA (SVGA). Поскольку SVGA-карты не были так же хорошо стандартизированы, как VGA, они отличаются, мягко говоря, большим разнообразием. Чтобы использовать все возможности большинства плат, был необходим драйвер для конкретной видеоплаты. В октябре 1989 года ассоциация VESA[11], учитывая все сложности, предложила стандарт для единого программного интерфейса с этими платами. В эту ассоциацию вошли представители большинства компаний, выпускающих аппаратуру для ПК, в том числе и аппаратуру отображения. Новый стандарт был назван VESA BIOS Extension. Если видеоадаптер удовлетворяет этому стандарту, программно можно легко определить его специфические соответствия и использовать их в дальнейшем. Существующий стандарт VESA на платы Super VGA предусматривает использование практически всех распространенных вариантов фортовых оттенков, вплоть до разрешения 1280x1024 при 16777216 оттенках (high color). Отличительной чертой SVGA является встроенный графический акселератор, который присутствовал практически на всех SVGA-видеоадаптерах. Его появление связано с развитием графических ОС и, в частности, MS Windows.
VESA Local Bus
До появления SVGA для работы с графикой использовались стандартные периферийные шины (ISA, EISA), но с ростом качества изображения пропускной способности стало не хватать. Для ускорения работы с графикой ассоциацией VESA была разработана шина, и, соответственно, установлен стандарт VLB[12] или VESA, представлявшая собой дополнительный порт, расположенный за EISA-разъемом, в который устанавливались платы с дополнительной гребенкой контактов. Эта шина использовалась на последних поколениях 386-х и на 486-х. Но с появлением новой шины PCI[13], которая обеспечила значительное ускорение работы со всеми периферийными устройствами и имела хорошие перспективы развития, VL-Bus стала неактуальна, и в системах на базе Pentium и его аналогов ее уже не было.
2D-ускорители
Аппаратное ускорение заключается в том, что, поимо элементарных операций, предусмотренных самим стандартом VGA, адаптер способен выполнять и действия более высокого уровня без участия центрального процессора. Например, построение линии по двум точкам вполне может быть возложено на плечи графического процессора. Ускорение обуславливается не только тем, что ресурсы процессора освобождаются для других целей, но также еще и тем, что GPU куда лучше приспособлен для подобных операций и выполняет их быстрее, чем даже достаточно мощный CPU. 2D-акселератор берет на себя прорисовку, например, таких элементов, как рабочий стол, окна приложений, курсор и так далее. Ускоритель - это специализированный процессор, который способен выводить геометрические фигуры и примитивы, которые были занесены в GDI[14]. На видеоадаптерах устанавливается память, с которой графический процессор работает по локальной шине, не загружая системную шину процессора. От CPU 2D-акселератор получает GDI-инструкции, при этом объем передаваемых данных многократно меньше. Позднее, с развитием компьютерной техники появляются мультимедиа-акселераторы. Они, помимо ускорения обычных графических действий, могут выполнять ряд операций по обработке видеоданных (например, декодирование мощностей и серьезно загружающих центральный процессор. Сейчас возможность аппаратной цифровой компрессии и декомпрессии видео, наличие композитного видеовыхода и вывод сигнала на телевизор - являются стандартными функциями.
С появлением мультимедиа-акселераторов и логики для видеозахвата и работы с телесигналом развитие двухмерных видеокарт практически закончилось - придумать что-то новое в этой области нереально. Все дальнейшее развитие видеоадаптеров (удвоение числа транзисторов в GPU чуть ли не каждые полгода, рост частот, наращивание объема видеопамяти) связано с обработкой и выводом трехмерного изображения. Но это уже тема для отдельного исследования.
Тестирование
Вроде бы совсем еще недавно мы тестировали hi-end видеоплаты. И вот проходит совсем немного времени, и мы снова делаем то же самое. Время не стоит на месте, и старых фаворитов теперь можно смело отнести к сегменту middle-end. Вечные конкуренты – компании ATI и NVIDIA – сделали мощный рывок вперед, подняв на новый уровень производительность и красоту графики в играх, и пользователи продолжают получать выгоду от конкурентной борьбы - ведь старые платы дешевеют. Пока не вышли S.T.A.L.K.E.R., Half-Life 2 и другие игры, которые в полной мере смогут использовать потенциал новых плат, можно поиграть в старые хиты, выставляя максимальные графические настройки, совершенно не задумываясь о тормозах, и получать удовольствие от огромных цифр в результатах тестов. Кроме проведения исследования производительности, мы также обращали внимание на возможность разгона новых плат. Также для сравнения и полного понимания мощи новинок в обзор были включены несколько плат предыдущего поколения.
Тестируемое оборудование
Asus V9980 Ultra 256 Мб
Chaintech GeForce 6800 Ultra 256 Мб
Gigabyte GeForce 6800 GT 256 Мб
Leadtek A400TDH128 Мб
Leadtek A400 GT TDH 256 Мб
Leadtek A400 Ultra TDH 256 Мб
Galaxy Glacier GeForce 6800 128 Мб
NVIDIA GeForce 6800128 Мб
NVIDIA GeForce 6800 GT 256 Мб
NVIDIA GeForce 6800 Ultra 256 Мб
PowerColor Radeon X800 PRO 256 Мб
PowerColor Radeon 9800 PE 128 Мб
Asus AX800 PR0 256M6
Asus AX800 ХТ/TVD 256 Мб
Gigabyte Radeon X800 XT Platinum 256 Мб
NVIDIA GeForce 6800 GT PCI-E 256 Мб
Sapphire toXic Radeon X800 PRO 256 Мб
Gigabyte Radeon 9800 PRO 256M6
Технологии
Как становится ясно из показателей тестирования новых плат hi-end сегмента, они почти в два раза быстрее своих предшественников. Не верите? Сравните их результаты с результатами тестов видеоплат на чипах предыдущего поколения (Asus V9980 Ultra, PowerColor Radeon 9800 Platinum Edition, Gigabyte Radeon 9800 PRO) в этом обзоре. Думаю, все ваши сомнения будут развеяны. Что же обеспечивает этим платам такой прирост производительности? Ответ прост - серьезные технологические изменения в начинке и конструкции плат. Кстати, сразу оговорюсь, что здесь речь пойдет в основном о топовых моделях, то есть о платах версий Ultra и XT.
Конвейеры
Во-первых, как ATI, так и NVIDIA вдвое увеличили число графических конвейеров на своих платах. Теперь их целых шестнадцать штук на каждой. Как мы видим, на производительности это сказалось исключительно положительно. Замечание для начинающих оверклокеров: на менее крутых версиях плат (6800 и Х800 PRO и ниже) конвейеров меньше. То есть, как это обычно бывает, физически они присутствуют, но по умолчанию отключены и в работе не участвуют. Включить их бывает достаточно проблематично (заводские дефекты, собственные кривые руки, сглаз и проклятия на вас и так далее), так что лучше проводить разгон обычным повышением рабочих частот памяти и ядра.
Каждый пиксельный конвейер отвечает за обработку одной точки. Поскольку точек много, этот процесс легко распараллелить и увеличение числа конвейеров позволяет обсчитывать больше пикселей за такт. А вот обработка вершин распараллеливанию поддается хуже, поэтому вертексные конвейеры не так сильно влияют на производительность.
Степень интеграции
Во-вторых, увеличилась интегральная плотность плат, то есть число транзисторов, которые непосредственно находятся на плате. На изделиях с чипами NVIDIA ютятся 220 миллионов транзисторов (было 135), а у плат конкурента теперь 160 миллионов против старых 110. Из-за обилия транзисторов платы NVIDIA требуют дополнительного электропитания, так что не удивляйся, когда увидите на них два четырехпиновых гнезда (разъем типа molex), таких же, как на жестких дисках и CD-ROM'ax. Лучше купите себе мощный блок питания. А иначе, даже если вы найдете свободные хвосты питания, ваш комп может начать работать нестабильно, в играх начнут появляться непонятные тормоза. И вообще - с электричеством лучше не играться. Нужен мощный, а главное – качественный БП. Немного ситуацию исправляет только шина PCI Express, которая, по сравнению с AGP, может передавать плате большее количество мощности - до 75 Вт. У видеоакселераторов от ATI картина иная. Более скромное количество транзисторов и применение так называемых low-k диэлектриков дает в итоге гораздо меньшее электропотребление. Даже самым мощным изделиям на XT-чипах требуется только один дополнительный хвост питания. Степень интеграции напрямую связана с функциональностью графического процессора, например, дополнительные конвейеры требуют большего числа транзисторов, на которых они построены.