Lịch sử của bộ vi xử lí đồ họa hiện đại - Phần 3

Giai đoạn 1995 - 1999 : 3Dfx Voodoo là người thay đổi cuộc chơiPhát hành từ tháng 11/1996 , đồ họa Voodoo của 3Dfx gồm có Card 3D duy nhất, yêu cầu một cáp VGA Pass-Through từ Card 2D riêng biệt tới Voodoo sau đó được nối tới màn hình .

 

Những Card màn hình trên đã được bán với số lượng lớn cho những nhà sản xuất OEM . Orchid Technologies đầu tiên có mặt trên thị trường với Orchid Righteous 3D có giá 299$ dựa trên cơ cấu sử dụng Chipset . Những phiên bản sửa chữa về sau dùng kiểu hợp nhất đã bán cho những OEM khác trên những sản phẩm Diamond Multimedia Monster 3D, Colormaster Voodoo Mania, Canopus Pure3D, Quantum3D, Miro Hiscore, Skywell (Magic3D), và 2theMAX Fantasy FX Power 3D.

\"hinh10\"

Diamond Multimedia Monster 3D (3dfx Voodoo1 4MB PCI )

Voodoo Graphics đã tạo ra một cuộc cách mạng đồ họa máy tính cá nhân trong khi các mẫu mã của những đối thủ khác đã trở nên gần lạc hậu và lỗi thời trong đó có những nhà sản xuất đồ họa chỉ chế tạo được Card màn hình 2D .

Vào năm 1996 , S3 chiếm tới 50% trong thị trường đồ họa 3D tuy nhiên điều đó đã sớm thay đổi khi 3Dfx chiếm tới 80-85% thị trường tăng tốc 3D trong thời hoàn kim của triều đại Voodoo.

Khoảng thời gian đó VideoLogic cũng đã phát triển công nghệ TBDR (tile based deferred rendering) loại bỏ việc sử dụng Z-Buffer lớn ( loại bỏ những Pixel ẩn / bên trong trong tái tạo cuối cùng ) bằng cách loại bỏ tất cả những hình vật thể nhìn thấy trước khi vào giai đoạn Texture , đổ bóng và ánh sáng . Kết quả khung hình từ quá trình này là chỉ cần tái tạo một phần những vật thể cần thiết trước khi đưa tới đầu ra . Việc này cho phép chỉ cần thực hiện công việc tính toán ít nhất .

Hai Series chip và những Card màn hình đầu tiên thực hiện dựa trên TBDR do NEC sản xuất . Series 3 ( Kyro ) do ST Micro sản xuất . Card đầu tiên chỉ dùng trong hệ thống Compaq Presario PC và còn được biết dưới cái tên Midas 3 (Midas 1 và 2 là hàng mẫu cho cùng dự án ) . PCX1 và PCX2 được cung cấp cho những OEM .

Chip Series 2 ban đầu được sản xuất để dùng cho máy chơi game video Dreamcast của Sega và thời gian sau Neon 250 dùng cho hệ thống để bàn bán ra từ tháng 11/1999 có giá 169$ với độ phân giải cao và hỗ trợ 32-bit màu .

Trước khi có Neon 250 , Vérité V1000 của Rendition là Card màn hình đầu tiên với lõi có khả năng lập trình tái tạo đồ họa 2D+3D bằng cách dùng chip xử lí RISC dựa trên tập lệnh MIPS .

Được phát triển trong khoảng thời gian cuối năm 1995 , Vérité V1000 trở thành một trong những Card màn hình mà Microsoft dùng để phát triển Direct3D . Thật không may , Card này lại yêu cầu chipset của Motherboard hỗ trợ khả năng truy cập bộ nhớ trực tiếp DMA , trong khi đó Rendition lại dùng phương pháp này để truyền dữ liệu qua giao diện PCI .

V1000 đã tốt hơn hầu hết những Card màn hình thông thường khác trước khi có Voodoo Graphics , với hiệu suất 3D cao hơn gấp hai . V1000 có giá rẻ lại có những tính năng tốt kèm theo kỹ thuật Anti-Aliasing tiên tiến cho những game thủ rẻ tiền và tăng tốc phần cứng của Quake .

Như 1996 , 1997 chứng tỏ cũng là một năm bận rộn trong ngành đồ họa cho người dùng thông thường .

ATI đã chuyển từ sức mạnh này sang sức mạnh khác như việc phát hành Rage II , tiếp theo là 3D Rage Pro trong tháng Ba . 3D Rage Pro là Card màn hình AGP 2x đầu tiên và là sản phẩm đầu tiên của nhóm ATI 3D Engineering Group được thành lập từ năm 1995 .

\"hinh11\"

ATI 3D Rage Pro

3D Rage Pro có hiệu suất gần tương đương với Voodoo Graphics 4MB và vượt qua hiệu suất của 3Dfx 8MB dùng giao diện AGP . Nó cải tiến xử lí phối cảnh của Rage II và tăng khả năng cũng như là hiệu suất của Texture cùng với lọc tam giác nhờ vào việc mở rộng Cache 4KB cùng với thêm Anti-Aliasing cải tiến . Card màn hình này cũng tích hợp phần xử lí dấu phảy động riêng để giảm sự phụ thuộc vào CPU , kèm theo phần cứng tăng tốc và hỗ trợ hiển thị cho DVD .

3D Rage Pro đã tạo nên sự thành công cho ATI khi doanh thu vượt quá 600 triệu USD và có mức lãi ròng 47.4 triệu CAD$ . Phần lớn thành công này đến từ những hợp đồng OEM , dùng trên những Motherboard máy chủ và máy tính thông thường và một số biến thể mobile . Mức giá của Card màn hình này từ 170$ cho 2MB , 200-230$ cho model 4MB và 270-300 cho model 8MB . Phiên bản 16MB có giá hơn 400$ .

ATI đã mua lại bằng sáng chế của Tseng Labs với giá 3 triệu USD và thu nạp 40 kỹ sư của công ty này trong tháng 12 /1997 . Đó là một thỏa thuận sau khi Tseng thất bại khi tích hợp RAMDAC vào những Card màn hình của họ khiến cho doanh thu của công ty này năm 1996 là 12.4 triệu USD và bị giảm xuống tệ hại chỉ còn 1.9 triệu USD trong năm 1997 .

3DLabs đã thông báo dòng Permedia ( “Pervasive 3D” ) cải tiến trong tháng 3/1997 , được chế tạo bằng công nghệ 350nm của Texas Instrument thay thế cho phiên bản Permedia trước và Permedia NT cho máy trạm bằng công nghệ sản xuất của IBM .

Permedia đầu tiên có hiệu suất làm việc không đạt tiêu chuẩn , model NT cũng ít nhiều được cải thiện nhờ vào việc thêm chip Delta cho Full-Triangle và cấu hình AA , có mức giá 300$ . Những Card màn hình dựa trên Permedia 2 bắt đầu được xuất đi từ cuối năm là sự kết hợp giữa Card bán chuyên nghiệp 2D và hỗ trợ những khả năng 3D .

Sau một tháng khi ATI và 3DLabs đưa ra những sản phẩm cải tiến thì NVIDIA lại có sản phẩm cạnh tranh có tên gọi RIVA 128 (Real-time Interactive Video and Animation accelerator) và thêm khả năng tương thích 3D bằng việc tái tạo những hình đa giác tam giác .

NVIDIA đã duy trì sự cộng tác với ST Micro để sản xuất RIVA 128 bằng công nghệ 350nm mới và phát triển RAMDAC cùng với bộ chuyển đổi video . Driver ban đầu có vấn đề ảnh hưởng tới hiệu suất trong Unreal nhưng RIVA 128 vẫn chứng tỏ cho thấy nó có đủ hiệu suất để thực hiện trong những trò chơi như Quake 2 và 3 với nhiều kết quả kiểm nghiệm đứng đầu .

\"hinh12\"

Diamond Viper V330 PCI ( NVIDIA RIVA 128 )

NVIDIA đã nhìn thấy từ xa về sự quan trọng khi duy trì nguồn cung cấp bằng việc kí kết thỏa thuận sản xuất với TSMC để cung cấp RIVA 128ZX bên cạnh ST Micro . Thị trường đồ họa 3D của NVIDIA cho tới cuối năm 1997 gần 24% , đứng thứ hai chỉ sau 3Dfx Interactive , nhờ sự đóng góp lớn của RIVA 128 / 128ZX .

Sega đã cung cấp quỹ NV2 cho NVIDIA để phát triển chip đồ họa cho máy chơi game Dreamcast , tuy nhiên cuối cùng thì hợp đồng lại về tay NEC/VideoLogic .

3Dfx cũng cộng tác với Sega về dự án này và đã rất tin tưởng sẽ được cung cấp phần cứng cho máy chơi Game cho tới khi hợp đồng kết thúc . Sau khi hợp đồng về tay NEC/VideoLogic thì 3Dfx đã đệ đơn kiện với số tiền đòi đền bù thiệt hại là 155 triệu USD với tuyên bố là Sega đã khiến cho họ bị nhầm tưởng dùng phần cứng của 3Dfx nên họ đã cho phép Sega tiếp cận tới những bí mật liên quan tới bằng sáng chế đồ họa . Cuối cùng thì 3Dfx cũng nhận được khoản tiền đền bù 10.5 triệu USD sau đó một năm .

\"hinh13\"

Mẫu Sega BlackBelt của 3Dfx

Dự án Dreamcast “Black Belt” là một phần của một năm bận rộn của 3Dfx Interactive .

Quantum3D tách ra từ 3Dfx từ 31/3/1997 . SGI và Gemini Technology đã cộng tác với Quantum3D để cung cấp những giải pháp đồ họa cao cấp và chuyên nghiệp dựa trên công nghệ SLI ( Scan Line Interleave ) của 3Dfx .

SLI của 3Dfx dùng một Card màn hình nữa ( Daughter Card ) với Chipset thứ hai và bộ nhớ kết nối qua Header , hoặc hai hoặc nhiều Card kết nối qua sợi cáp cùng với cách mà NVIDIA SLI và AMD Crossfire thực hiện . Ngay khi kết nối với nhau , mỗi Card màn hình tham gia một nửa dòng quét trong mỗi khung hình hiển thị .

SLI cũng tăng độ phân giải màn hình lớn nhất từ 800x600 lên 1024x768 điểm . Obsidian Pro 100DB-4440 có giá bán lẻ 2500$ ( gồm 2 Card màn hình ), trong khi đó giải pháp SLI một Card như 100SB-4440 và 4440V có giá 1895$ .

Mùa Hè 1997 , 3Dfx thông báo phát hành Voodoo Rush cung cấp giải pháp một Card màn hình hỗ trợ khả năng 2D và 3D . Tuy nhiên sản phẩm cuối cùng không thể dùng như dự định chip Rampage . Chip SST-1 của Card màn hình được dùng để điều khiển những trò chơi Glide API , còn Chip Alliance AT25 điều khiển những game 3D và các ứng dụng 2D khác . Kết quả là hình ảnh đưa ra màn hình với chất lượng kém khi Chip và bộ nhớ của 3Dfx chạy với tốc độ 50MHz , còn Alliance AT25 chạy với tốc độ 72MHz .

Điều tồi tệ nhất với bộ đệm khung hình của Voodoo Rush là sự chia xẻ giữa những chip 2D và 3D khiến cho độ phân giải bị hạn chế chỉ khoảng 512x384 .

Rendition phát hành Vérité V2100 và V2200 một thời gian ngắn sau khi Voodoo Rush được đưa ra thị trường . Những Card trên không thể đạt được hiệu suất làm việc như Voodoo đầu tiên do bộ phận R&D của Rendition không có đủ chi phí để nghiên cứu .

Rendition cũng có những dự án khác , bao gồm có thêm bộ xử lí hình học Fujitsu FXG-1 vào V2100/V2000 trong những Card màn hình có 2 Chip , những nhà phát triển khác lại tìm cách tích hợp hai chip này lại làm một .

Card màn hình Hercules Thriller Conspiracy dựa trên sức mạnh của FXG-1 vẫn còn những lỗi dang dở cùng với V3300 và 4400E . Vào tháng 9/1998 Rendition đã bị Micron mua lại với giá 93 triệu USD với hy vọng kết hợp công nghệ DRAM của LSI với những chip đồ họa của Rendition .

\"hinh14\"

 Card màn hình tham khảo Rendition Verite V2200

Tính năng và hiệu suất đồ họa tăng lên và ATI , NVIDIA và 3Dfx đã có những sản phẩm khác nhau cho những mức giá dưới 200$ ra thị trường .

Matrox phát hành Mystique ( không hỗ trợ OpenGL ) với giá 120-150$ , S3 có dòng ViRGE có giá từ 120$ cho model cơ bản và 150$ hoặc 200$ cho model DX hoặc GX .

S3 cố gắng hấp dẫn người tiêu dùng bằng cách đưa thêm những tính năng phụ trợ như thêm quản lí điện năng động ( ViRGE/MX ) cho những Card mobile , đưa thêm đầu ra TV-Out , S-Video và trợ giúp chạy DVD cho model ViRGE/GX2 cho máy để bàn .

Những model thấp hơn có dòng Cirrus Logic Laguna 3D , Trident 9750/9850, và SiS 6326, cạnh tranh với nhau để thu hút sự chú ý của những Game thủ . Laguna3D có giá 99$ có hiệu suất làm việc thấp , chất lượng hình ảnh 3D nghèo nàn không đủ để cạnh tranh lại với S3 ViRGE VX có mức giá tương tự .

Cirrus Logic đã rời khỏi ngành công nghiệp đồ họa nhanh chóng sau khi phát hành Laguna3D . Trước đó họ đã cung cấp ra thị trường một loạt Card màn hình màu 16-bit rẻ tiền với mức giá 50$ , đang chú ý hơn cả là dòng Diamond SpeedStar và Orchid Kelvin 64 .

Trident cũng nhắm tới thị trường giá rẻ với 3DImage 9750 trong tháng Năm , và cập nhật nhanh chóng lên 9850 hỗ trợ Bus AGP 2x . 9750 là Card màn hình PCI hoặc AGP 1x và có một số vấn đề vầ tái tạo hình ảnh và chất lượng đồ họa .

SiS đã đưa thêm sản phẩm giá rẻ ra thị trường đồ họa 3D trong tháng Sáu với 6326 có mức giá từ 40-50$ . Card này cung cấp chất lượng hình ảnh tốt và có hiệu suất làm việc hơn hẳn những Card rẻ tiền cùng loại khác . SiS 6326 đã bán được 7 triệu chiếc trong năm 1998 .

Một loạt những sự kiện bao gồm những yếu tố hoang đường và cổ tích đã xuất hiện tại sự kiện game Assembly trong tháng Sáu 1997 , khi BitBoys thông báo đồ họa Pyramid3D . Dự án với nhiều sự thổi phồng được Silicon VLSI Solutions Oy, TriTech và BitBoys kết hợp lại với nhau .

Nhưng Pyramid3D chưa bao giờ xuất hiện với hàng loạt những lỗi và dự trì hoãn của dự án và TriTech đã thua trong trận chiến bản quyền về chip âm thanh và cuối cùng đi tới phá sản .

\"hinh15\"

 Hình ảnh demo chứng tỏ khả năng của Card Glaze3D

BitBoys cũng thông báo thiết kế thứ hai , chip Glaze3D vào ngày 15/3/1998 . Họ hứa hẹn có hiệu suất làm việc dẫn đầu và kế hoạch phát hành vào cuối năm 1999 . Thời gian trôi đi , BitBoys lại thông báo thiết kế sửa đổi SIGGRAPH99 trong tháng Mười không dùng bộ nhớ RAMBUS thay vào đó dùng DRAM tích hợp 9MB của Infineon .

Lại một lần nữa lại có lỗi và có vấn đề trong khâu sản xuất dẫn tới dự án bị hủy .

BitBoys không giữ được lời hứa phát hành và chẳng có một sản phẩm nào . Glaze3D lại được cải tiến lại với tên mã Axe hỗ trợ DirectX 8.1 để theo kịp những đối thủ cạnh tranh . Chip mới lần đầu tiên được dùng trong Card Avalanche3D vào cuối năm 2001 và khi ấy Glaze3D phát triển lần thứ ba có tên mã Hammer với hứa hẹn hỗ trợ DirectX 9 .

Những hàng mẫu của Glaze3D ban đầu cũng được tạo ra nhưng mọi việc đã bị treo lại khi Infineon ngừng sản xuất DRAM tích hợp trong năm 2001 vì tài chính thua lỗ . Thiếu đối tác sản xuất cuối cùng BitBoys quay trở lại với đồ họa máy để bàn thay vì tập trung cho việc cung cấp bản quyền đồ họa mobile .

 

Điều ngớ ngẩn của AMD : Tháng 5/2006 , ATI đã mua lại BitBoys với giá 44 triệu USD và thông báo mở trung tâm thiết kế tại Châu Âu . Chỉ thời gian ngắn sau , ATI và Nokia trở thành đối tác chiến lược lâu dài của nhau . Chỉ 2 tháng sau , khi ấy còn hùng mạnh , AMD thông báo mua lại ATI với thương vụ trị giá 5.4 tỉ USD . Bộ phận mobile của riêng BitBoys được đổi tên thành Imageon do thiếu tầm nhìn xa đã bị bán cho Qualcomm với giá 65 triệu USD trong tháng Một 2009 . Sau khi mua lại Imageon , Qualcomm đã phát triển lõi đồ họa có tên mã là Adreno ( phép đảo chữ Radeon ) để dùng trong những chip SoC Snapdragon nổi tiếng của mình .

 

Intel đã phát hành chip đồ họa để bàn thương mại 3D riêng của mình vào tháng Một 1998 . i740 được bắt nguồn từ dự án mô phỏng chuyến bay của NASA cho chương trình nghiên cứu khoảng không vũ trụ Apollo được General Electric thực hiện về sau bán lại cho Martin Marietta , đã sáp nhập vào Lockheed ba năm sau . Dự án đã được Lockheed-Martin đề xuất lại với Real3D cho những sản phẩm đồ họa chuyên nghiệp , đang chú ý hơn cả là Real3D/100 và Real3D/Pro-1000 . Sega Model 3 là sự tích hợp của 2 hệ thống đồ họa Pro-1000 .

Lockheed-Martin sau đó chiêu nạp thêm Intel và Chips and Technologies vào dự án với tên gọi Project Aurora . Intel đã mua 20% của Real3D trong tháng Một , một tháng trước khi phát hành i740 . Vào giai đoạn này Intel đã mua lại 100% của Chip and Technologies trong tháng Bảy 1997 .

i740 là sự kết hợp nguồn lực của hai đồ họa riêng biệt và những chip Texture trên Real3D/100 nhưng có đôi chút kỳ cục trong việc Intel thực hiện Texture AGP , tại đó những Texture ( kết cấu ) được tải vào bộ nhớ hệ thống ( Bộ đệm tái tạo cũng có thể được lưu trữ trong RAM ) . Một số thiết kế dùng Bộ đệm khung hình của Card màn hình để giữ Texture , với Texture có thể hoán đổi tới RAM hệ thống nếu Bộ đệm khung hình trở nên bão hòa hoặc Texture quá lớn để lưu trữ trong bộ nhớ đồ họa cục bộ .

Để có thời gian trễ nhỏ nhất , thiết kế của Intel dùng tính năng AGP DiME ( Direct Memory Execute ) , chỉ gọi những Texture được yêu cầu cho Rasterisation và để những phần còn lại lưu trữ trong RAM hệ thống . Hiệu suất và chất lượng hình ảnh chấp nhận được phù hợp với thời gian khi ấy . Model 4MB có giá 119$ và model 8MB có giá 149$ . i740 được bán theo những nhãn hiệu Card màn hình của Intel , Real3D StarFighter, hoặc Diamond Stealth II G450.

\"hinh16\"

16 - Card màn hình Intel 740/i740 AGP

Intel đã thiết kế lại với chip i752 , nhưng lại thiếu sự quan tâm từ những nhà sản xuất OEM và cộng đồng Game vì thế mà Intel phải hủy sản phẩm thương mại loại này . Cuối cùng i740 phải đưa vào Chipset với đồ họa tích hợp .

Lockheed-Martin đã đóng cửa Real3D vào tháng Mười 1999 và bán những bằng sáng chế liên quan của dự án này cho Intel . Nhiều thành viên của dự án trên đã chuyển sang làm việc cho Intel hoặc ATI .

 

( Còn nữa )

 

Phần 1 : Giai đoạn 1976 - 1995 : Những ngày đầu của đồ họa 3D thông thường

Phần 2

Phần 4

Phần 5 : Kỉ nguyên của NVIDIA đấu với ATI bắt đầu từ năm 2000 - 2006

Phần 6

Phần 7 : Sự xuất hiện của GPU để thực hiện những công việc thông thường - GPGPU

Phần 8