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假设世界上没有NVIDIA和AMD,如何设计显卡?

2023-11-04数码

英伟达和AMD并不是显卡的发明者,而是上世纪末期显卡大战中活下来的玩家。

在充分竞争的市场中,马太效应明显,如果不是为了反垄断,AMD早没了。

说个比较可怕的事儿,个人计算机正式走入人类社会已经50年了,这50年的发展,用科技大爆炸来形容并不过分。

在1980S这个时间段,大家其实还沉迷在搞自己标准的PC这种事情,比如Apple。但是IBM终结了这个时代,开启了IBM的兼容机时代。

1981年IBM推出了个人电脑里面,提供了两种显卡,一种是「单色显卡」,一种是 「彩色绘图卡」。正式的名称是单色/彩色图形适配器。第二年就公开了除BIOS之外的全部技术,形成了PC的开放标准,开启了兼容机时代。

这时候独立显卡的巅峰是泰鼎,Trident 8900/9000显卡,几乎所有的IBM兼容机里面,用的都是泰鼎。

这时候皮衣刀客刚刚毕业,加入了ATI(后被AMD收购,是AMD显卡的主要部分;另外黄仁勋两年后跳槽去了巨积)。ATI创始人何国源,出生于新会 ,1962年移居香港,1974年毕业于台湾成功大学 电子工程系,1983年移民加拿大多伦多 ,1985年白手起家创办了ATI公司,生产电脑图像芯片。

ATI在1985年创立之初,定位是电脑图形公司——专门搞图形芯片和图形卡的公司,到了今天可以说是显卡公司。ATI的成名作叫ATI VGA Wonder系列,作为图形公司的后起之秀,新产品规格明显高于老前辈,还便宜。

当时的2D显卡唯一的作用就是图像输出,图形计算全靠CPU。但其实也还好,虽然是图形界面,但是负载并没有那么大。

Windows 3.0

在1991年5月,ATI发布了Mach 8系列,针对Windows系统专门进行了优化,加入一颗芯片来处理图形运算,减轻了CPU负担,这时候的ATI成功的把流畅图形和ATI划了等号。

后续迭代更新了Mach 32(支持Linux),Mach 64(多媒体视频硬解)。

这时候出现的契机,叫做OpenGL。

SGI(硅谷图形公司)旗下IRIS GL的API被认为是最先进的科技并成为事实上的行业标准 。相对于基于开放标准 的PHIGS ,IRIS GL更容易使用,还支持即时渲染。但是SGI的竞争对手(包括Sun 、惠普 和IBM )通过扩展PHIGS标准也能将3D硬件 投入市场,这反过来导致SGI市场份额 的削弱。为攻占市场,SGI决定把IRIS GL API转变为一项开放标准,即OpenGL。(1992年)

因为这个奇迹,黄仁勋从ATI辞职,创立了英伟达;S GI、DEC(数字设备公司)、MIPS 和Pellucid等公司的设计师们成立了3Dfx公司,专注于做3D显卡。

3Dfx的第一款产品是1995年推出的Voodoo(巫毒),纯3D显卡,需要搭配2D显卡使用。后续生产了Voodoo rush,把一块2d显卡集成到Voodoo上。

Voodoo Rush

同时因为3D显卡的发展,3D游戏越来越普及。除了新成立专门做3D卡的3Dfx,众多图形厂商都纷纷推出旗下的第一代3D显示卡,例如PowerVR的PCX1、S3的Virge3D等等。

这时候的英伟达成了两年,意法半导体达成了首个战略合作伙伴关系,共同研发制造单芯片图形用户界面加速器。因为重视芯片多功能性,选择了集成游戏手柄、声卡等多种功能的芯片设计思路,进入游戏机市场,在1995年发售了首款产品NV1,被当时游戏巨头世嘉看中,两个月后建立伙伴关系。在世嘉的助力下,「VR战士 (Virtual Fighter) 」成为首款在NVIDIA显卡上运行的3D游戏——当然了,当时世嘉在3D上性能孱弱,需要一个市场不强,但是技术很强的合作伙伴。

但是二者的合作并不久,世嘉给了英伟达NV2的研发定金。双方却在技术路线上产生了冲突,世嘉转而选择了3Dfx,已经支付的研发定金成了英伟达的续命钱。

经历了NV1的勉强度日和NV2的胎死腹中之后,英伟达最终决定放弃多媒体加速芯片的研发,转而专注于PC专用的2D/3D显卡,以此降低研发成本。

1995年windows 95把个人电脑带到了一个新时代,因为英伟达缺钱,决定顺应潮流,把仅有的钱押宝微软Direct 3D。

1996年三月份,NVIDIA和游戏开发者联盟制订Direct 3D的主要规则,推出首款支持Direct3D的Microsoft DirectX驱动程序。六月份,将主要力量投入开发台式电脑专用的领先显示芯片。

而此时的ATI虽然在2D图形卡跟多媒体处理方面颇有作为,但在3D这一新生领域尚属小弟,慢半拍的ATI也随后推出了自己的第一代3D图形芯片3D Rage(1996),但是因为兼容问题反馈并不好。

这个时代是属于3Dfx的,1997年Voodoo 2发售,彻底开启了3Dfx的统治。

1997年,英伟达也发售了RIVA 128(核心代号为NV3),虽然性能不如Voodoo 2,但是便宜!同时AGP1x接口的支持,其迅速获得了OEM厂商的认可。1997年仅仅依赖Dell、Gateway(奶牛,后被宏碁收购)、美光等,达成了出货量超百万。

1997年ATI发售了3D Rage II,修正了上一代的兼容性问题。

1998年是一个前奏。

英伟达和台积电签订了超长期战略合作,轻装上阵。英伟达的轻装上阵让他发售了行业第一款多纹理3D显示芯片——Riva TNT。霸者3Dfx为了确保供应稳定,在筹备收购STB。

1999年,是显卡历史最重要的那个年份。

3Dfx完成了对STB的收购,开始自产自销。英伟达完成了TNT2的发售。3Dfx晚了几个月发售了Voodoo 3——技术、性能都落后却更贵的产品。

3Dfx达成自产自销后的策略也出现了极大问题。DirectX几乎一统天下,仍坚持不开放Glide的源代码。自产自销导致昔日盟友 帝盟、技嘉、创新、艾尔莎 纷纷改投英伟达。

然后英伟达推出了那款极具里程碑意义的,全球首款GPU——GeForce 256。让显卡成为了电脑的核心硬件,并且彻底解放CPU;两个月后又发布了全球最快的工作站GPU——Quadro。

1999年对业界影响有多大?看下图,在GeForce256之后,显卡行业70余家公司阵亡70余家……

1998年ATI拿出了一款不错的产品,Rage 128。

但是面对1999年的GeForce 256,仓促的把刚开发出来的Rage 128 Pro和新技术Dual ASIC结合一下,将两枚Rage 128 Pro芯片安装到单张板卡上,并用Dual ASIC技术连接起来。

但是两匹战马绑到一起也干不过坦克!

不过看到这里,大家应该已经有感觉了,ATI最大的特点就是慢半拍,摸着别人过河。虽然不能抢占先机,但是拼接少出错,一直能混过来。

进入21世纪,3Dfx被英伟达收购,英伟达成为了新的霸主,ATI也晚一年发布了跨时代产品,Radeon核心。

再后面的故事,大家就都知道了。

AMD和ATI是两家非常像的公司,就是老老实实不想争先,在后面苟着,慢半拍的节奏根据主流技术方向当跟随着。苟这么多年,想当老大的,除了老大都死了。如果不是反垄断,他俩其实也就黄了。

后续的AMD收购ATI,也是情理之中。