Sự phát triển của card màn hình phần 1

Card màn hình VGA hay còn gọi là chíp đồ họa GPU xuất hiện hầu như cùng lúc với PC. Nó là 1 thành phần cực kỳ quan trọng trong 1 hệ thống máy tính sau CPU và Ram. Ngày nay, nhiều VGA đã trở nên rất mạnh và giá thành cũng hợp lý khi đến tay người tiêu dùng. Cùng điểm qua những thời kỳ phát triển của nó

Tags: card màn hình
Card màn hình lại càng rất quan trọng hơn cho các game thủ và chuyên viên đồ họa lẫn thiết kế. Sự phát triển của card màn hình qua nhiều thời kỳ từ khi mới ra đời, nâng cấp cho tới khi hoàn thiện như ngày hôm nay. VGA đầu tiên dành cho PC ra đời vào năm 1981 do IBM sản xuất và được gọi là Color Graphics Adapter - CGA. Đây cũng chính là thời điểm ra đời tiêu chuẩn màn hình màu đầu tiên cho hệ máy IBM PC.

Card màn hình CGA trang bị 16 KByte bộ nhớ và hỗ trợ vài kiểu đồ họa lẫn văn bản, độ phân giải và độ sâu màu tối đa lần lượt là 640 x 200 và 4bit (16 màu), hầu như chỉ gồm RAMDAC (bộ phận chuyển đổi các tín hiệu số sang tín hiệu tương tự để hiển thị trên màn hình máy tính) và bộ nhớ. Tất cả các tính toán đều do CPU đảm nhiệm và kết quả được sao chép từ bộ nhớ hệ thống vào bộ nhớ CGA.
Card màn hình đầu tiên của PC do IBM sản xuất
Card màn hình CGA của IBM
1 năm sau, IBM ra lò card màn hình đơn sắc Hercules Graphics Card HGC hỗ trợ độ phân giải 720 x 348
Card màn hình đơn sắc đầu tiên HGC
Năm 1984, cùng với sự ra đời của máy tính thế hệ tiếp theo IBM-PC là IBM-AT, 1 loại card màn hinh mới có tên gọi là Enchance Graphics Adapter - EGA, ra đời. EGA cho phép hiển thị đồng thời 16 màu ở độ phân giải tối đa 640 x 350, gồm bộ nhớ ROM dung lượng 16KByte bổ trợ BIOS cho những chức năng đồ họa, và tích hợp chip Motorola MC6845 điều khiển màn hình CRT, bộ nhớ video của EGA dung lượng 64KByte có thể mở rộng tới 256KByte bằng cách gắn thêm 1 loại card phụ.
Card-man-hinh-EGA
Năm 1987, card màn hình do IBM phát minh dần dần thay thế card EGA và được sử dụng như là 1 tiêu chuẩn cho card màn hình mãi tới ngày nay. VGA khác hoàn toàn những đời card trước vì có thể xử lý tính năng cuộn mượt, chia màn hình và tạo ảnh dưới dạng ô vuông (raster) ngay trên chip. Bộ nhớ card màn hinh tăng lên 256KByte, đồng thời hỗ trợ 2 chế độ 16 và 256 màu trên bảng màu 262144 giá trị (6bit RGB). Dòng card VGA đánh dấu mốc thời gian các thành phần của BXL đồ họa tích hợp vào 1 chíp duy nhất nên được xem là tiền thân của GPU hiện đại.
Card màn hình tiêu chuẩn đầu tiên năm 1987

Địa vị thống lĩnh của IBM giảm dần cùng với sự lớn mạnh của những công ty khác trên thị trường PC, đồng thời với sự ra đời của những hệ thống làm việc dạng cửa sổ như Microsoft Windows 2.1, 3.0 và 3.11, IBM OS/2 và Microsoft Windows 95, ngành sản xuất card màn hình bắt đầu khởi sắc. Rất nhiều nhà sản xuất và sản phẩm ra đời với tính năng, độ phân giải, hoạt động khác nhau. Điều này gây nhiều bối rối cho các lập trình viên. Video Electronics Standard Association - VESA, giải quyết vấn đề này bằng cách đưa ra VESA BIOS Extensions - VBE, 1 giao diện chuẩn hóa chung để truy cập các card đồ họa tương thích về độ phân giải và độ sâu màu, mở đường cho bộ đệm khung tuyến tính (linear frame buffer) dành cho card đồ họa xuất hiện. Nhiều loại card sản xuất trong thời gian này cho mức độ xử lý 2D khá, bộ đệm được nâng lên 2 hoặc 3 lần để tăng tốc độ tạo ảnh các cửa sổ và ứng dụng.

Card màn hinh 3D tăng cường lần đầu tiên được giới thiệu dành cho PC là Matrox Impression của hãng Matrox Electronic, giống như dòng card anh em Matrox Millennium đều hướng đến thị trường máy PC CAD. Vào thời đó đồ họa 3D vẫn còn là trò chơi xa xỉ, đắt đỏ, đơn cử là các dòng card của hãng SGI (nhà phát triển OpenGL, cho phép lập trình viên làm việc với các khóa API trên cả 2D và 3D).
Card màn hình tăng tốc 3D đầu tiên Matrox Impression Plus ISA
Chip đồ họa PC 3D đầu tiên tạo nên bước ngoặc lớn là Voodoo Graphics Chip từ hãng 3dfx Interactive. Hãng này được thành lập năm 1994 bởi các cựu nhân viên của SGI. Giống với Matrox Millennium, 3dfx là loại card khe PCI không có RAMDAC tích hợp nhưng nối vào 1 card đồ họa 2D khác theo kiểu daisy-chained.
Card màn hình 3D đầu tiên đột phá
Card đồ họa sử dụng chip Voodo và nạp VBE trong ROM

Chip Voodoo báo trước thời đại mới của đồ họa 3D trên PC và đánh dấu sự tuột giá của các sản phẩm đồ họa. 3dfx giới thiệu hệ thống API (Giao diện lập trình ứng dụng) của chính họ, tên là Glide, sử dụng 1 chiến thuật khác so với các bộ API cùng thời như Direct3D, OpenGL, QuickDraw3D và Intel 3DR, Glide không giấu nhẹm các chi tiết phần cứng cấp thấp bằng cách thiết kế giao diện hào nhoáng, thay vào đó chỉ thực thi những gì chip đồ họa có thể làm. Chính sự đơn giản này làm tăng hiệu năng đáng kể, vì sử dụng giao diện hào nhoáng vào thời đó chỉ tổ ngốn RAM và CPU.
Chip Boodoo 3dfx ra đời làm giảm giá thành card màn hình lúc đó
Chip Voodoo 3dfx

Chip đồ họa Matrox FS
Chip đồ họa Matrox FS

Năm 1998, NVIDIA giới thiệu RIVA (Real-time Interactive Video and Animation accelerator) TNT (TwinTexel) là thế hệ chíp đồ họa thứ tư của NVIDIA vào thời đó. Đúng như tên gọi TNT, loại chip này có thể chạy 2 luồng xử lý tạo vân đơn (single texturing pipeline) và bộ lọc vân bộ 3 tuyến tính (tri-linear texture filtering). Khác với chip Voodoo và hậu duệ, TNT tương thích hoàn toàn với OpenGL 1.1. TNT được trang bị ZBuffer 24bit và bộ đệm khung hỗ trợ đầy đủ 32bit màu.
Chip đồ họa Nvidia Riva TNT
Chip RIVA TNT của NVidia
Card đồ họa sử dụng chip RIVA TNT
Card màn hinh dùng chip Nvidia Riva TNT
1 năm sau đó, NVIDIA tiếp tục "xưng bá" bằng chíp Geforce256 được hãng gọi là "GPU hàng đầu thế giới". Thuật ngữ GPU (Graphics Processing Unit) cũng ra đời từ đó. Đây là chíp đồ họa đơn đầu tiên tích hợp đầy đủ các engine chuyển dạng, xử lý ánh sáng, tạo - xử lý vân - cắt / điều chỉnh tam giác vào chung 1 chíp. Phiên bản pro Quadro đánh dấu thời điểm NVIDIA chính thức nhảy vào thị trường đồ họa 3D dành cho máy bàn. Hiệu năng của GeForce 256 là đối thủ đáng gờm của các dòng chip 3D hi-end pro sử dụng infinite reality engine dành cho PC của SGI. GeForce256 hỗ trợ đầy đủ OpenGL 1.2 và Direct3D7 vốn tích hợp tính năng tạo vân và xử lý ánh sáng vào trong API.
Chip đồ họa Geforce256 Nvidia
Chip đồ họa NVidia Geforce256