Эволюция и история 3D-акселераторов

На сегодняшний день мало кто помнит о существовании 2D-видеоплат. Для многих пользователей 3D-видеоадаптеры, наряду с портом AGP, были всегда. Однако даже те, кто имеет представление о двумерных «стариках», не всегда знают, откуда появились 3D-акселераторы.

Мы уже настолько привыкли к 3D-ускорителю, что даже про него не вспоминаем. А ведь было время, когда шла настоящая борьба за обладание видеоплатой, оснащенной этим устройством. Давайте отойдем на десятилетие назад и посмотрим на начало новой эры в эпохе компьютерного мира. Эры мультимедиа, когда компьютер уже вошел в массы и перестал быть просто вычислительной машиной.

Как все начиналось

На страницах нашего журнала мы уже освещали историю развития видеоплат в целом. Остановились мы тогда на появлении 3D-акселераторов. Итак, развитие ПК на тот момент (мы говорим о начале 1990-х годов) уже начало переходить на новый уровень. Компьютер перестал быть инструментом исследователей и ученых и стал использоваться и в коммерческих целях.

Двумерная графика уже мало кого устраивала, а программной реализованная трехмерная очень сильно нагружала центральный процессор, и заинтересованная часть общества ощутила нехватку в инструментариях разработки.

Уже в первой половине 90-х годов прошлого века различные компании (Realtec, Creative, nVidia и т.д.) начали пробовать себя в создании 3D-акселераторов. Поначалу это были всего лишь дополнительные устройства для расширения возможностей старых видеоплат. Но именно они положили начало веку 3D-графики в персональных компьютерах.

3D-шаманы

Ни для кого не секрет, что огромную роль в эволюции графических ускорителей сыграла компания 3Dfx и ее изделия, чьи названия (VooDoo) впоследствии стали нарицательными для 3D-акселераторов.

При использовании 3D-ускорителя существенно снижается нагрузка на ЦП, так как задачи по обработке графики берет на себя специальная микросхема ускорителя, в которой содержится набор инструкций по построению трехмерных моделей. Думаю, не стоит объяснять все эффекты 3D-графики. Давайте сразу перейдем к истории.

3Dfx – королева сцены

Компания 3Dfx образовалась в далеком 1994 году. Первоначально это была маленькая контора, состоящая из нескольких специалистов, которые занимались разработкой видеочипов для больших игровых автоматов. Что же подвигло компанию так сильно изменить свою промышленную ориентацию?

Официальных данных на эту тему не существует, однако из неофициальных источников в самой компании стало известно, что два программиста на досуге решили написать свою игру для ПК. Тогда они и начали работы над простой 3D-моделью. Эта затея переросла в разработку своих наборов микросхем для качественного 3D-моделирования.

А если учитывать, что компания, как-никак, занималась производством чипов, то идея выпускать аппаратную поддержку трехмерной графики возникла практически сразу. Опять же, это только легенда, правда, распространенная самой компанией. Верить или не верить в нее – это личное дело каждого, но только уже через два года, в 1996 году, компания выпускает свой первый чип для ускорения 3D-графики VooDoo Graphics, который впоследствии стал называться VooDoo1.

Этим поступком компания привлекает к себе немалое внимание партнеров и конкурентов, и уже в этом же году огромная корпорация Diamond Multimedia начинает содействовать 3Dfx в производстве и выпуске новых чипов. Хотелось бы отметить, что компания действительно произвела большой переполох на рынке ускорителей и видеоплат в целом.

Можно представить недоумение таких видео монстров, как ATI, S3 и Matrox, когда первый же чип молодой компании оказывается популярнее их продуктов. Одним из факторов успеха молодой компании было использование исключительно новых технологий построения 3D-модели.

Такие гиганты производства, как ATI использовали Direct3D API, который хоть и являлся мощной библиотекой, однако при своей работе ускоритель очень часто обращался за расчетами к центральному процессору и оперативной памяти, что не могло не сказаться на скорости его работы. Компания 3Dfx применила новую модель построения 3D-объектов, получившую название Glide. Сущность модели заключалась в обмене информацией между чипом видеоплаты и видеопамятью, при этом практически вся нагрузка ложилась на последнюю.

В этом же году компания выпускает облегченную версию своего 3D-ускорителя для массового производства. Название для нее подбирается подходящее – VooDoo Rush. С тех самых пор 3Dfx стала применять одну и ту же маркетинговую стратегию: компания выпускает за год флагмана акселераторов, самую технологичную, производительную и дорогую плату, и урезанную, более дешевую версию для массовых продаж.

Рейтинг компании растет неимоверно, и уже через два месяца после выхода VooDoo Rush 3Dfx занимает господствующее место среди остальных производителей.

Шаманы и динамит

В следующем году компания выпускает исторические платы: полноценную VooDoo2 и массовую VooDoo Banshee. Этот чип (VooDoo2) обладал быстродействием в три раза большим, чем его предшественник. Однако великая слава сыграла и плохую роль в жизни компании – началась массовая «утечка мозгов». За работниками буквально охотились могучие корпорации. В частности в 1997 году Бриан Хук уходит в корпорацию id Software.

Там бывший ведущий инженер-создатель Glide становится главным разработчиком всем известных Quake2 и Quake3. В это время на конвейере 3Dfx разрабатывается урезанная версия VooDoo2 с уже встроенной поддержкой 2D/3D, что стало стандартом впоследствии.

Здесь необходимо уточнить, что первые 3D-ускорители 3Dfx (как и первые ускорители других производителей) представляли собой дополнительную плату, которая устанавливалась и подключалась к обычному (2D) видеоадаптеру. В марте 1997 года выходит новый чип от компании nVidia – Riva TNT. nVidia поняла свои ошибки и бросила все силы на разработку 3D-ускорителей, дабы обогнать 3Dfx в кратчайшие сроки. Это дошло до того, что компания выпускала новый ускоритель каждые полгода.

Появившись практически в одно время с VooDoo2, RivaTNT поддерживала 32-битный цвет, которого не было в акселераторах VooDoo (они работали исключительно с 16-битными цветами), интерфейс AGP 2x, и частоту работы чипа 90 МГц.

Между двумя ускорителями было интересное различие: VooDoo Bаnshee имел один конвейер рендеринга с двумя текстурными модулями, в то время как RivaTNT имела два конвейера, но тоже с двумя текстурными модулями, по одному на каждый конвейер.

Два текстурных модуля положили начало мультитекстурированию, именно параллельной обработке текстур. Ускоритель 3Dfx завоевал популярность именно как изделие для игр, а это было немаловажно.

Построение текстур облаков, дыма и прочих эффектов преобладало у VooDoo2. Акселератор RivaTNT вместил в себе небольшую поддержку мультитекстурирования, точнее, использовался метод, когда два полигона накладывались друг на друга, но с разными текстурами наложения. Это дало небольшое преимущество компании nVidia . Их акселераторы выигрывали у Voodoо на несложных объектах, где использовалась одна текстура.

Это было связано с тем, что 3Dfx с мультитекстуированием строила одновременно два автономных слоя, что давало хорошие эффекты облаков, дыма и т.д. в играх.

Работу видеоплаты nVidia можно сравнить с показом слайдов, одна текстура заменялась другой. И хотя в тех местах, где использовалась всего одна текстура, чипы nVidia превосходили 3Dfx, до завоевания игрового рынка ей было еще далеко.

Немаловажной деталью было использование 0.35-микронной технологии при сборке микросхемы. Из-за такого размера, чтобы избежать перегрева, урезали внутренний кэш (почему не решили поставлять чипы с кулерами – науке неизвестно). Также в отличие от конкурента чип RivaTNT использовал асинхронную технологию обмена данными с памятью, частота чипа составляла всего 90 МГц, тогда как частота видеопамяти – 110 МГц.

Это сильно отразилось на сложности такой конструкции и, как следствие, – увеличение цен на чип. Если делать выводы, исходя из сравнения этих двух акселераторов, то видно, что nVidia слишком поторопилась и сделала очень мощный, но слишком ресурсоемкий акселератор.

Это можно было бы считать шагом в будущее, но результат оказался обратным, RivaTNT проигрывала 3Dfx везде, кроме тех случаев, когда использовалась всего лишь одна текстура, мощности остальных компонентов ПК просто не хватало, чтобы Riva смогла раскрыть свой потениал полностью. Однако nVidia показала миру не только неудавшийся ускоритель, но и свой потенциал. Поэтому компания попадает в центр внимания таких гигантов как Diamond, ASUS, Creative и STB. У 3Dfx появился действительно стоящий противник.

В апреле 1997 года nVidia выпускает RIVA 128, свой первый 128-битный Direct3D-процессор, однако высокая производительность опять оборачивается высокими системными требованиями, и распространения в широких массах ускоритель не получает. В это время на сцене появляется канадская компания ATI, которая представила миру свой акселератор ATI 3D Rage. Однако отсутствие такого размаха, как у 3Dfx, привело к малому распространению платы.

Главной проблемой ATI были драйвера, «сырость» которых уменьшала скорость работы и надежность этого устройства. Для VooDoo драйвера писались изначально, nVidia сотрудничала с Microsoft, места для ATI уже не оставалось. Дело в том, что это была эпоха расцвета Microsoft, и специалистов в области системы Windows было не столь много, да и трудились он в основном в самой компании. Поэтому заручиться поддержкой гиганта хотели многие, однако быстрее всех это сделала nVidia, оставив конкурентов далеко позади.

Однако так просто уступать место на вершине 3Dfx не собиралась, и в начале следующего года компания покупает STB, компанию-гиганта. Причем не просто покупает технологии или сотрудников, а скупает все, вместе с заводами. Тем самым 3Dfx получает огромное количество фабрик по всему миру, что не остается незамеченным.

Известность 3Dfx достигает воистину мирового масштаба. Выпуск акселераторов увеличивается более чем в три раза, компания получает огромный приток инженеров и разработчиков. Но самой главной причиной покупки STB явился тот факт, что до этого именно здесь производилась большая доля видеокарт на базе nVidia. Прямо говоря, 3Dfx «уничтожила» 60% общего производства чипов конкурента. Благодаря этому некогда маленькая компания переманивает к себе Ренди Эйзенбаха – вице-президента компании Gigapixel (очень видная фигура того времени).

Крупные компании следуют этому примеру, покупая более маленькие. Рынок производителей видеокарт уменьшается, и вскоре у 3Dfx остается только два сильных противника – канадская ATI и американская nVidia.

В мае 1998 nVidia и Microsoft представляют совместно разработанный стандарт DirectX 6.0 на конференции разработчиков компьютерных игр. Однако это ничуть не смущает 3Dfx, и в этом же 98-м году прошлого тысячелетия компания объявляет о производстве новой серии видеокарт. Название серии дается VooDoo3. Эти ускорители связывает то, что они опять работают лишь только с 16-битным цветом и базируются на интерфейсе AGP 2x.

Первоначально компания заявляет о выпуске двух версий видеокарт, это VooDoo3 2000 – это изначально версия для массовых продаж и Voodo3 3000 для мощных графических станций, имеющая DVI-выход и гнезда TV-IN/OUT. Частота RAMDAC первой – 300 МГц, второй, соответственно, 350 МГц. Однако уже перед стартом производства к этому списку 3Dfx добавляет еще две видеоплаты: VooDoo3 3500 и VooDoo3 4000.

VooDoo3 3500 имела встроенный TV-тюнер, частоту RAMDAC 350 Мгц, гнезда TV-IN/OUT и выход для ЖК-мониторов. VooDoo3 4000 была первой из семейства VooDoo плат, поддерживающей AGP 4x и 32-битный цвет. Помимо этого, в это же время фирма Quantum3D объявляет о выпуске профессиональной версии видеокарты на базе ускорителей VooDoo3. Она отличалась увеличенной частотой графического чипа и удвоенным объемом видеопамяти.

3Dfx подписывает контракты с такими компаниями, как ASUS, Guillemout и Skywell Technologies, согласно которым эти компании производят видеоплаты на базе чипов серии VooDoo3 и распространяют их. В конце 1998 года начинается производство НМС для компьютеров фирмы Apple. Со стороны программного обеспечения появляются версии драйверов под Unix. Буквально через несколько дней после выхода VooDoo3, в мае 1999 года, nVidia выпускает новую серию чипов – RivaTNT2, это был первый графический процессор с 32-битным буфером кадров.

В этом же месяце компания празднует выпуск десятимиллионного акселератора. ATI выпускает в ответ Rage 128 Pro, однако, это все тот же Rage лишь только с ускоренной частотой шины. Как не крути, но никакой серьезной конкуренции новым чипам конкурентов он составить не мог. RivaTNT2 выходит серией из четырех типов видеокарт. Различия между платами невелики, каждый тип микросхемы отличался лишь повышенной скоростью чипа. Например, RivaTNT2 c частотой 150 МГц, RivaTNT2 Ultra – 175 МГц, RivaTNT2 M64 – 150 МГц, и самая дешевая RivaTNT2 Vanta с частотой 125 МГц.

Начало конца

Поскольку прогресс двигался вперед, то и программы уже начали рассчитывать 3D-модели другим образом. Связано это было с использованием мультитекстурирования в программном обеспечении. Эта слабая сторона VooDoo сыграла злую шутку с компанией: несмотря на то, что RivaTNT2 и VooDoo3 работали на практически одинаковых частотах, последняя проигрывала в скорости почти на треть.

Главным плюсом видеоакселератора RivaTNT2 стал 32-битный цвет, которого не было в VooDoo3 3000. Для простых офисных приложений разница между 16 и 32 битами была неразличима, но в этот момент выходит игра Quake 3 и тут обнажились все недостатки VooDoo3 по поводу цвета. На такой ход событий 3Dfx не могла просто закрыть глаза, в 1999 году происходят сильные изменения в структуре компании, которые проводит Ренди Эйзенбах. В результате чего за 10 месяцев 1999 года был сокращен штат производства, и из компании ушло около 90% группы производства!

О причинах такого поворота событий, как и об остальных внутренних делах, компания не распространяется. Почему сложилось так – доподлинно неизвестно, однако известно, что многие перешли в компанию GigaPixel (где Эйзенбах руководил производством до прихода в 3Dfx). Однако уже невооруженным глазом можно увидеть приближения краха компании. Огромный отток кадров давал о себе знать.

В июне 2000 года уже становится известно, что в компании (огромной компании, не об этом надо забывать) работает всего один инженер по производству и один по тестированию. Летом 1999 года был разработан новый чип, однако у компании появляются проблемы с производством микросхемы. А что поделать, если над задачей работают всего два технических инженера? В июле 3Dfx не забывает упомянуть о разработку новой технологии T-буффер, которая, по ее словам, принесет дополнительные 3D-эффекты.

В августе nVidia выпускает новый чип под названием GeForce 256 (nVidia NV10). Он стал поистине революционным, одно только 256-битное ядро заставило 3Dfx отойти в сторону. Почти одновременно инженеры ATI предоставляют свою плату, построенную на почти идентичном ядре, но работающую с DDR-памятью. Называлась плата Radeon. И тут ATI вновь подводят проблемы с поставками и разработкой качественных драйверов.

У 3Dfx наступает черная полоса: в октябре обнаруживается еще одна ошибка в новом чипе и начинается работа по ее исправлению. Рейтинг компании падает, падают в цене акции. Чтобы удержатся на плаву, компания анонсирует выпуск плат VooDoo4 4500, VooDoo5 5000, VooDoo5 5500 и VooDoo5 6000, однако задержки приводят к еще большему падению репутации компании. Еще одним ударом становится уход Грегори Балларда с поста президента.

В январе 2000 года компания все-таки получает образец чипа VSA-100 (собственная разработка фирмы Quantum3D для профессионального применения) и начинает работу над соответствующей видеоплатой. Однако на фоне разрабатываемых GeForce2GTS и GeForce2MX даже профессиональная версия кажется, мягко говоря, слабой.

Два технических инженера стараются узнать причину большого количества брака на производстве. Спецификация VSA-100 изменяется, вместо обещанных 183 МГц выходит чип на 166 МГц. Наконец в июне выпускается VooDoo5 5500 AGP, но в ограниченных количествах. Средств на массовое производство не хватает. Обещанные устройства серии VooDoo5 выходят не только с годовой задержкой, но и со вновь обнаруженными ошибками в чипах.

Решив изменить ситуацию, в конце 2000 года компания принимает решение уволить Ренди Эйзенбаха, но это не спасает положения. 3Dfx налаживает выпуск VooDoo5 5500 MAC для MAC OS, однако это уже не может помочь, и в декабре 2000 года 3Dfx покупается своим главным конкурентом – компанией nVidia.

Заключение

Так закончился путь 3Dfx. Меньше 10 лет потребовалось компании, чтобы взойти на пик своей славы и упасть с него. Появляются видео платы GeForce3 и Radeon 8500. Через полгода выходит новейшее ядро акселератора от nVidia – GeForce 4 Titanium. Противопоставить что-либо этому ускорителю для ATI оказалось проблематично, и более полугода флагман серии (GeForce 4 Ti 4600) был на вершине рынка.

Однако за полгода инженеры ATI исправляют свои ошибки, и с конвейера сходит чип R300, более известный под именем Radeon 9700 PRO. Начинается великое противостояние, когда ни одна из видео плат не может обойти другую. Компании начинают не только техническую борьбу: с помощью специальных изменений («заточек») в драйверах nVidia завышает результаты, показываемые ее продуктами в популярном тесте 3DMark, ATI отвечает тем же, и все заканчивается грандиозным скандалом.

Это противостояние продолжается до сих пор, результатом становится появление все более совершенных и быстрых устройств, чем мы с удовольствием пользуемся. Думаю, на этом можно закончить наш рассказ

Оцените статью
GPS