从VGA到GPU！细数二十年显卡发展历程
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VGA有很多層涵義，本來(lái)是用于代表一個(gè)分辨率（您可能不了解VGA，但應(yīng)該知道QVGA代表什么），隨后被普遍稱為顯示輸出接口。為了輸出VGA分辨 率、提供VGA輸出接口，顯卡和VGA就有了不解之緣，顯卡被稱為VGA Card是有歷史原因的，如果您對(duì)此感興趣的話，請(qǐng)慢慢看：
● 什么是VGA？
???? VGA，Video Graphic? Array，視頻圖形陣列，表示一組點(diǎn)陣圖形，長(zhǎng)640像素寬480像素，最初能夠輸出640×480分辨率的接口叫做D-Sub，也被稱作VGA接口， 它是一個(gè)15針的梯形插頭，分3排每排5個(gè)，傳輸模擬信號(hào)。VGA的工作原理是將顯存內(nèi)以數(shù)字格式存儲(chǔ)的圖像（幀）信號(hào)在RAMDAC里經(jīng)過(guò)模擬調(diào)制成模 擬高頻信號(hào)，然后再輸出到顯示設(shè)備成像。
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在這里，VGA代表顯示輸出接口
???? VGA最初只支持在640×480的較高分辨率下同時(shí)顯示16種色彩，也可以在320×240分辨率下可以同時(shí)顯示256種色階。隨著時(shí)代的發(fā)展廠商們紛 紛在VGA基礎(chǔ)上加以擴(kuò)充，由此衍生出了一大批XXGA的稱號(hào)，如今的VGA僅僅代表顯示分辨率，與顯示接口和顯卡沒(méi)有直接關(guān)系：
在這里，VGA家族代表顯示分辨率
???? QVGA，Quarter VGA，320×240；
???? VGA，640×480；
???? SVGA，Super VGA，800×600；
??? XGA，Extended GA，1024×768；
???? SXGA，Super Extended GA，1280×1024；
???? WXGA，Wide Extended GA，1280×800；
??? WXGA+，Wide Extended GA+，1440×900；
???? WSXGA+，Wide Super Extended GA+，1680×1050；
???? UVGA，Ultra VGA，1600×1200；
???? WUXGA，Wide Ultra Extended GA，1920×1200；
???? WQXGA，Wide Quad Extended GA，2560×1600；
???? 還有一些不常用的非標(biāo)準(zhǔn)分辨率此處省略
???? 可以看出，VGA家族就是代表一些分辨率，這些字母的排列組合在液晶顯示器上最為常見(jiàn)，因?yàn)楝F(xiàn)在的顯卡大都可以支持以上所有的分辨率，所以VGA一詞對(duì)于顯卡來(lái)說(shuō)已經(jīng)不重要了，那為什么還有很多人將顯卡成為VGA Card呢？這是有歷史原因的
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● 顯卡史前資料
???? 最早的顯卡稱為顯示適配器，在“黑底白字”的DOS年代，對(duì)顯示的要求是極低的。然而隨著各種軟件應(yīng)用的普及，人們對(duì)于PC圖形界面的需求越來(lái)越強(qiáng)烈，為 此才出現(xiàn)了彩色顯示。最早的顯示類型是MDA（Monochrome Display? Adapter），只能區(qū)別出黑白兩色。早期使用8080、8088一直到80286都是使用這種類型的顯示適配器。它的功能極為簡(jiǎn)單，一般集成16KB顯存，是不為人關(guān)注的電腦配件。
CGA顯示屏很小，一般都集成在主機(jī)當(dāng)中
???? 到了286時(shí)，PC上出現(xiàn)了一些和圖形相關(guān)的軟件，開(kāi)始有人在PC上設(shè)計(jì)一些圖形，最早的就是CAD。那時(shí)的程序員們?yōu)榱俗约洪e暇的消遣也開(kāi)始編寫一些小 游戲，或是移植一些游戲機(jī)上的游戲到PC上來(lái)。因此出現(xiàn)了一種四色適配器，能認(rèn)別三原色和黑白。當(dāng)時(shí)這種適配器的效果是很差的，你能想像出只有三原色和黑 白的圖像效果是什么樣嗎？不過(guò)在當(dāng)時(shí)這已經(jīng)是一個(gè)大的進(jìn)步了。由于這是第一種彩色的顯示適配器，所以稱為CGA（Color Graphics? Adaptor，彩色圖形適配器）。CGA時(shí)代對(duì)顯卡的要求已經(jīng)大幅度提高，但是當(dāng)時(shí)的制作工藝仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于顯卡芯片的需求，因此CGA顯示適配器依舊整 合在主板上，以一塊單芯片的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以顯卡尚未進(jìn)入人們的視線。
當(dāng)年的VGA-EGA轉(zhuǎn)接頭，用以兼容舊顯示器
???? CGA的分辨率太低，于是又有了EGA（Enhanced Graphics? Adapter，增強(qiáng)圖形適配器），以上MDA、CGA、EGA三種標(biāo)準(zhǔn)都是以TTL數(shù)字信號(hào)輸出。而之后的VGA標(biāo)準(zhǔn)采用了模擬信號(hào)輸出，因而其彩色顯 示能力大大加強(qiáng)了，原則上可以顯示無(wú)窮多的顏色，因此VGA迅速成為了顯示設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)，顯卡也是從這一時(shí)代開(kāi)始獨(dú)立起來(lái)，成為真正意義上受到用戶重視的顯 卡，而不僅僅是一塊默默無(wú)聞的芯片。
???? VGA最初代表分辨率，在個(gè)人電腦的啟蒙時(shí)代，能夠輸出VGA（640×480）這樣的分辨率并不是一件容易的事情，VGA標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)對(duì)顯示輸出設(shè)備首次提出了較高要求，于是就催生了VGA Card，顯卡正式誕生！
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● 第一代顯卡：VGA Card，支持256色顯示，1988年
???? 最早的個(gè)人電腦只有IBM和其它一些競(jìng)爭(zhēng)者的整機(jī)在售，不存在兼容機(jī)、組裝機(jī)一說(shuō)，所有的電腦配件都不會(huì)單獨(dú)零售，因此一些圖形公司（如ATI）都是默默無(wú)聞，其產(chǎn)品的唯一出路就是OEM。
???? 在1987年，ATI發(fā)售EGA Wonder和VGA Wonder家族顯卡，使用了通用的ISA總線接口。這些顯卡功能都比IBM? PC自身的顯示裝置好，EGA/VGA? Wonder是一種能用于市場(chǎng)上任何一種圖形界面、軟件和顯示器的單卡，為傳統(tǒng)個(gè)人電腦提供了更高速的圖像，由此引起了個(gè)人電腦制造商和用戶的重視！
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ATI最早的VGA Wonder芯片
ATI VGA Wonder XL
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???? 也就是從這個(gè)時(shí)候開(kāi)始，就有了真正意義上的第一代顯卡，它的名字叫VGA Card，代表產(chǎn)品就是ATI VGA? Wonder。ATI將Wonder這個(gè)詞一直沿用至今，如大名鼎鼎的All in Wonder（已停產(chǎn)）和TV? Wonder，而VGA一詞時(shí)至今日還是可以代表顯卡。
● 第二代顯卡：Graphics Card，支持Windows圖形加速，1991年
???? VGA? Card的唯一功能就是輸出圖像，真正的圖形運(yùn)算全部依賴CPU，所以當(dāng)微軟Windows操作系統(tǒng)出現(xiàn)后，PC開(kāi)始不堪重負(fù)了。可能很多人難以理解圖形 界面為什么會(huì)如此消耗資源，但您一定有過(guò)這樣的經(jīng)歷：如果不裝顯卡驅(qū)動(dòng)的話，比如在Windows安全模式下用鼠標(biāo)拖動(dòng)窗口，您會(huì)發(fā)現(xiàn)這個(gè)操作非常困難， 無(wú)論CPU多么強(qiáng)大都無(wú)濟(jì)于事！
???? 1991年5月，ATI發(fā)布Mach8，這是ATI第一款優(yōu)化微軟Windows圖形界面的顯卡產(chǎn)品。ATI通過(guò)一顆專用的芯片來(lái)處理圖形運(yùn)算，從而將CPU解放了出來(lái)，讓W(xué)indows界面運(yùn)行起來(lái)非常流暢，從此圖形化操作系統(tǒng)資源消耗大降、實(shí)用性大增。
Mach8代號(hào)為38800
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ATI Graphics Ultra
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???? Mach8就是ATI 38800-1芯片，但Mach8顯卡是由兩顆芯片組成的，主芯片為上一代的VGA? Wonder XL 24（ATI? 28800-6），負(fù)責(zé)顯示輸出，輔助芯片是Mach8專門加速Windows圖形界面，通過(guò)雙芯片的設(shè)計(jì)增強(qiáng)了繪圖能力！
???? 為了與單純具備顯示功能的VGA Card相區(qū)別，具備圖形處理能的顯卡被稱為Graphics Card，也就是圖形加速卡，它加速了Windows的普及，讓PC走進(jìn)了圖形化界面時(shí)代。
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● 第三代顯卡：Video Card，支持視頻加速，1994年
???? 接下來(lái)個(gè)人電腦開(kāi)始進(jìn)入多媒體時(shí)代，2D圖形處理已經(jīng)難不倒Graphics Card了，但越來(lái)越多的視頻圖形解碼讓CPU（486時(shí)代）不堪重負(fù)，關(guān)鍵時(shí)刻顯卡伸出了援助之手，集成了一些簡(jiǎn)單的視頻解碼器，讓CPU長(zhǎng)出一口氣。
???? 1994年的Mach64是第一款為廣為人知的多媒體芯片，Mach64硬件支持YUV-to-RGB顏色轉(zhuǎn)換和硬件縮放。這樣個(gè)人電腦能應(yīng)付基本的AVI和MPEG-1播放，而不需要昂貴的專用硬件解碼器，使得多媒體電腦的成本大幅下降。
Mach64硬件支持YUV-to-RGB
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???? 之后，Mach64-VT從CPU接過(guò)了逐行掃描的工作，1996年的ImpacTV進(jìn)一步支持800x600 VGA-to-TV編碼，所有的這些產(chǎn)品并不是太昂貴。
S3 Trio64 V+，支持VCD（MPEG1）硬件加速
ATI 3D Rage II+，支持DVD（MPEG2）硬件加速
???? 同樣的，為了與單純具備圖形加速能力的Graphics Card相區(qū)別，具備視頻輔助解碼的顯卡被稱為Video Card，也就是視頻加速卡，這個(gè)稱號(hào)曾被廣泛使用，VCD和DVD時(shí)代很多顯卡都具備視頻輔助解碼能力。
???? 現(xiàn)在已經(jīng)是HDTV時(shí)代了，視頻編碼是非常復(fù)雜的H.264和VC-1，各大顯示芯片廠商也與時(shí)俱進(jìn)，無(wú)論集成顯卡還是獨(dú)立顯卡，無(wú)論NVIDIA還是ATI，對(duì)于HDTV硬件加速的支持都相當(dāng)重視！
● 第四代顯卡：3D Accelerator Card，，1994年
???? 經(jīng)過(guò)單色、彩色、2D、視頻之后，3D圖形時(shí)代終于來(lái)臨了，3DFX旗下的Voodoo系列3D Accelerator Card異軍突起，成為3D時(shí)代的王者，擁有一塊3D加速卡成為那個(gè)時(shí)代的榮耀。
???? 3D加速卡的功能很單一，它不具備顯示功能，需要搭配一塊2D顯卡來(lái)使用，因此成本很高而且使用起來(lái)不夠方便，因此集2D顯示和3D加速于一身的真正3D顯示卡出現(xiàn)了。
Voodoo 2 SLI是3DFX最輝煌的時(shí)候，也是3D加速卡最火爆的時(shí)候
???? 早期的3D顯卡大都不夠成熟，比如ATI的第一款3D芯片被稱為3D? Rage，它在3D、2D和視頻方面的功能最全，可惜兼容性很差；NVIDIA的第一款產(chǎn)品NV1也擁有3D加速功能，還集成了聲卡，可惜不支持D3D和GLIDE這兩種主流的圖形API，也不支持MPEG-1加速，因此沒(méi)有實(shí)用價(jià)值。
3D時(shí)代激烈的競(jìng)爭(zhēng)讓S3和3DFX走向滅亡
???? 隨后的情況相信很多人都了解了，不思進(jìn)取的3DFX開(kāi)始走多芯片道路，而后起之秀NVIDIA則憑借性能強(qiáng)大的單芯片TNT和TNT2系列顯卡超越3DFX，隨后的GeForce 256徹底終結(jié)3DFX，無(wú)序混亂的3D圖形加速卡成為了一段值得緬懷的歷史。
● 第五代顯卡：GPU圖形處理器，支持硬件T&L，1999年
???? GeForce 256是一款劃時(shí)代的產(chǎn)品，NVIDIA將其稱為第一款GPU（Graphic Processing? Unit，圖形處理器），顯示芯片上升到了與CPU（Center Processing? Unit，中央處理器）同樣的高度，雖然當(dāng)時(shí)顯卡的作用還沒(méi)受到足夠多的重視，但隨著時(shí)間的推移GPU這個(gè)詞被賦予了更多的含義。
第一顆GPU、GeForce 256（NV10）
???? GeForce? 256是被作為一個(gè)圖形處理單元(GPU)來(lái)設(shè)計(jì)的，GPU是一個(gè)單芯片處理器。它有完整的轉(zhuǎn)換、光照、三角形設(shè)置和渲染引擎(分別 為:Transform、Lighting、Setup、Rendering)等四種3D處理引擎，一些以前必須由CPU來(lái)完成的圖形運(yùn)算工作現(xiàn)在可以由GeForce256? GPU芯片獨(dú)立完成，大多數(shù)情況下具有完整的傳輸和光照相引擎的GPU運(yùn)算速度比CPU快2-4倍，同時(shí)也有效地減輕了CPU的浮點(diǎn)運(yùn)算負(fù)擔(dān)，減少了對(duì)CPU的依賴性。
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GPU支持硬件T&L（Transform and Lighting）
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???? 隨后的圖形市場(chǎng)成為NVIDIA和ATI的天下，ATI提出了VPU（Virtual Processing? Unit，視覺(jué)處理器）的概念，其實(shí)VPU和GPU代表著同樣的東西，也就是兩家的顯示芯片，這兩種稱號(hào)的呼聲隨著兩大圖形巨頭的實(shí)力變化而此消彼 長(zhǎng)，VPU在9800/X800時(shí)代的上鏡率很高，而GPU的使用率則是持續(xù)高速增長(zhǎng)。
如今ATI已經(jīng)默認(rèn)了GPU這個(gè)稱號(hào)，很少提到VPU了
???? NVIDIA在GeForce? 6/7/8三代產(chǎn)品中連續(xù)保持強(qiáng)勁勢(shì)頭，市場(chǎng)占有率節(jié)節(jié)攀升，GPU和VPU之爭(zhēng)也開(kāi)始分出高下，GPU漸漸的被越來(lái)越多的人所接受，而VPU這個(gè)詞除了 一些老玩家還記得之外，恐怕也就是ATI顯卡在驅(qū)動(dòng)彈出VPU? Recovery警告時(shí)會(huì)被重視，如今在AMD/ATI的官方演示文稿中，VPU一詞已經(jīng)很少出現(xiàn)，GPU成為了事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)用語(yǔ)，VPU則漸漸的被遺 忘。
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● 現(xiàn)代和未來(lái)顯卡：GPGPU通用處理器，支持幾何著色、物理加速、高清解碼、科學(xué)計(jì)算……
???? 從GeForce和Radeon系列顯卡開(kāi)始，就屬于現(xiàn)代顯卡的范疇了，每一代GPU的發(fā)展都會(huì)讓渲染能力大增，支持新的圖形API（DX7、8、9、10），以及更多的附加功能。
???? 事實(shí)上，回顧前面五代顯卡的發(fā)展，每一代有了革命性進(jìn)步的顯卡都會(huì)從CPU手里剝奪一些功能，或者說(shuō)是幫助CPU處理它并不擅長(zhǎng)的工作，現(xiàn)在就來(lái)簡(jiǎn)單回顧一下：
???? VGA Card：640×480分辨率彩色圖形顯示，單純的輸出圖像
???? Graphics Card：支持圖形界面加速，減輕CPU負(fù)擔(dān)
???? Video Card：支持視頻解碼加速，減輕CPU負(fù)擔(dān)
???? 3D Accelerator Card：支持3D圖形渲染，3D技術(shù)走向普及
???? GPU：支持坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和光源處理，消除3D渲染的瓶頸
???? 如今到了DX10時(shí)代，GPU除了在圖形渲染能力和指令方面得到增強(qiáng)之外，又多了一項(xiàng)新的功能——Geometry? Shader（幾何著色），第一次允許程序在圖像處理器中創(chuàng)建新數(shù)據(jù)。這一革命性的事件使得GPU在系統(tǒng)中的角色由只可處理已有數(shù)據(jù)的處理器變成了可以以 極快速度既可處理又可生成數(shù)據(jù)的處理器。在以前圖形系統(tǒng)上無(wú)法實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜算法現(xiàn)如今變成了現(xiàn)實(shí)。
未來(lái)GPU可以處理更多的指令
???? 而且，無(wú)論NVIDIA還是ATI，新一代GPU都采用了統(tǒng)一渲染架構(gòu)，龐大的流處理器成為GPU的核心模塊，流處理器不但可以處理器像素、頂點(diǎn)和幾何著色，在未來(lái)如果有了API的支持，GPU就可以執(zhí)行更多的非圖形指令！
GPU的浮點(diǎn)運(yùn)算能力和CPU不在一個(gè)數(shù)量級(jí)
???? 目前來(lái)看，GPU已經(jīng)能夠支持高清視頻加速以及物理加速這兩項(xiàng)新的功能，隨著NVIDIA和AMD GPGPU技術(shù)的發(fā)展，更多的科學(xué)計(jì)算任務(wù)被安排給GPU計(jì)算，因?yàn)镚PU強(qiáng)大的浮點(diǎn)運(yùn)算能力比CPU的執(zhí)行效率更高。
GPU正在朝著非圖形領(lǐng)域、多元化方向發(fā)展
???? 當(dāng)然，任何硬件都需要軟件的支持才能發(fā)揮出應(yīng)有的效能，GPU的前景是廣闊的，但發(fā)展是曲折的。GPU不僅僅是一顆3D圖形處理器，它不是只能用于玩游 戲，未來(lái)GPU更多實(shí)用的功能將會(huì)被開(kāi)發(fā)出來(lái)，比如大型文檔加速、視頻轉(zhuǎn)換、編碼、查毒殺毒、壓縮解壓……沒(méi)有做不到只有想不到！
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的从VGA到GPU！细数二十年显卡发展历程的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
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