👐 🏹 ⏭️ O processo de evolução dos adaptadores de vídeo dos anos 80 aos anos 2000 🔸 🤲🏾 👩🏽‍🔧

Um componente tão importante e indispensável do sistema como uma placa de vídeo já percorreu um longo caminho. Ao longo das décadas, os aceleradores gráficos foram aprimorados e alterados de acordo com tecnologias avançadas.

Adaptadores de vídeo MDA e CGA

Ambos os modelos foram lançados pela IBM em 1981. O MDA foi originalmente focado no setor comercial e foi criado para trabalhar com texto. Trabalhando com frequências verticais e horizontais não padrão, este adaptador fornece clareza nas imagens dos personagens. Ao mesmo tempo, o CGA suportava apenas frequências padrão e era inferior à qualidade do texto exibido na tela. A propósito, no IBM PC, era possível usar os dois adaptadores ao mesmo tempo.

O adaptador de vídeo monocromático MDA (Monochrome Display Adapter) foi apresentado como padrão para os monitores conectados a ele. O MDA suportava exclusivamente o modo de texto (80 colunas por 25 linhas), sem modos gráficos. Um chip Motorola Motorola 6845 foi usado como núcleo, a quantidade de memória de vídeo alcançada em 4 Kb. Os símbolos foram representados usando uma matriz de 9x14 pixels, onde a parte visível do símbolo foi composta como 7x11, e os pixels restantes formaram um espaço vazio entre linhas e colunas. Os símbolos podem estar invisíveis, comuns, sublinhados, em negrito, invertidos e piscando. Os atributos podem ser combinados. Dependendo do monitor, a cor dos caracteres mudou (branco, âmbar, esmeralda).

A resolução da tela de trabalho era de 720x350 pixels (80x25 caracteres). Como o adaptador MDA trabalhava exclusivamente no modo de texto e não podia endereçar pixels individuais, simplesmente colocava um dos 256 caracteres em cada familiaridade.

CGA (Adaptador de gráficos coloridos) - a primeira placa de vídeo "colorida". Ao contrário do MDA, o adaptador de vídeo CGA funcionava no modo gráfico, suportando imagens em preto e branco e em cores. O chip Motorola MC6845 também foi usado como núcleo, mas a quantidade de memória de vídeo aumentou quatro vezes e atingiu 16 Kb.

Nos modos de texto de 40 × 25 caracteres, a resolução efetiva da tela era de 320 × 200 pixels e nos modos de 80 × 25 - 640 × 200 pixels. Ao mesmo tempo, como o primeiro modelo, a CGA não conseguiu acessar cada pixel separadamente. A profundidade máxima de cor do adaptador foi de 4 bits, o que permitiu o uso de uma paleta de 16 cores. 256 caracteres diferentes estavam disponíveis. Na paleta, foi possível escolher uma cor para cada personagem e para o fundo.

Paleta CGA:

mas nos modos gráficos, era possível acessar qualquer pixel único. Apenas quatro cores foram usadas por vez, determinadas por duas paletas:
1) roxo, azul esverdeado, branco e cor de fundo (preto por padrão);
2) vermelho, verde, marrom / amarelo e cor de fundo (preto por padrão).

Obviamente, em monocromático 640 × 200 pixels, apenas duas cores estavam disponíveis - branco e preto.

Adaptador de vídeo EGA

O adaptador de vídeo EGA substituiu os dois anteriores. Foi lançado pela IBM em 1984 para o IBM PC / AT. De fato, este é o primeiro adaptador de vídeo capaz de reproduzir uma imagem colorida normal. O EGA suportava os modos de texto e gráfico. Nesse caso, foi possível usar 16 de 64 cores possíveis com uma resolução de 640x350 pixels.

A quantidade de memória de vídeo era de 64 Kb (mas com o tempo aumentou para 256 Kb). Para transferência de dados, o barramento ISA foi usado. Devido à capacidade do processador de preencher segmentos em paralelo, a velocidade de preenchimento do quadro também aumentou. Para expandir as funções gráficas do BIOS, o adaptador de vídeo foi equipado com 16 Kb adicionais de ROM.

O EGA é o primeiro adaptador de vídeo IBM a alterar programaticamente as fontes do modo de texto. O adaptador suporta três modos de texto. Os dois primeiros eram padrão:
- com uma resolução de 80x25 caracteres e 640x350 pixels;
- com uma resolução de 40x25 caracteres e 320x200 pixels.

Mas a resolução do terceiro modo era de 80x43 caracteres e 640x350 pixels. Para usá-lo, foi necessário predefinir o modo 80 × 25 e carregar a fonte 8 × 8 usando o comando BIOS. A taxa de quadros é de 60 Hz, mas 21,8 KHz para 350 linhas e 15,7 KHz para 200 linhas podem ser usadas.

Adaptador de vídeo MCGA

Em 1987, o MCGA (MultiColor Graphics Adapter), um adaptador gráfico multicolorido, foi introduzido nos primeiros modelos de computadores do IBM PS / 2. Foi integrado à placa-mãe e não foi produzido como um dispositivo separado.

A quantidade de memória de vídeo era de 64 KB, como no EGA. A paleta geral foi expandida - até 262.144 tons devido à introdução de 64 níveis de brilho para cada cor. O número de cores exibidas aumentou para 256.

No modo de 256 cores, a resolução do MCGA era de 320x200 pixels, com uma taxa de atualização de 70 Hz. Não havia planos de bits, cada pixel na tela era codificado com um byte correspondente. O adaptador suporta todos os modos CGA, trabalhado no modo monocromático com uma resolução de 640x480 pixels e uma taxa de atualização de 60 Hz.

Durante a ascensão do MCGA, a maioria dos jogos era suportada apenas no modo CGA de 4 cores. E com a ajuda de um sinal analógico, foi possível ajustar o aumento das cores exibidas, mantendo a compatibilidade com os modos antigos. Portanto, a conexão ao monitor foi realizada pelo conector DB-15 da família D-Sub.

Adaptador de vídeo VGA

No mesmo ano, a IBM lançou o revolucionário adaptador VGA (Video Graphics Array). Um recurso do VGA era a localização dos principais subsistemas em um único chip, o que tornava a placa de vídeo mais compacta.

A arquitetura VGA consistia em subsistemas:
- um controlador gráfico responsável pela troca de dados entre o processador central e a memória de vídeo;
- memória de vídeo com capacidade de 256 KB de DRAM (64 KB para cada camada de cor);
- um sequenciador que converte dados da memória de vídeo em um fluxo de bits transmitido ao controlador de atributo;
- um controlador de atributo que converte a entrada em valores de cores;
- um sincronizador que controla os parâmetros de tempo do adaptador de vídeo e alterna as camadas de cores;
- um controlador CRT que gera sinais de sincronização para o monitor.

Havia mais cores exibidas e novos modos gráficos eram necessários. O VGA tinha modos padrão:
- com uma resolução de 640x480 pixels (com 2 e 16 cores);
- com uma resolução de 640x350 pixels (com 16 cores e monocromático);
- com uma resolução de 640 × 200 pixels (com 2 e 16 cores);
- com uma resolução de 320x200 pixels (com 4, 16 e 256 cores).

Os programadores trabalharam para aumentar a resolução do VGA, como resultado, os chamados "modos X" não-padrão apareceram com 256 cores com uma resolução de 320 × 200, 320 × 240 e 360 × 480. Os modos não padronizados usavam a organização planar da memória de vídeo (formação de cores de 2 bits de cada plano). Essa organização da memória de vídeo ajudou a usar toda a memória de vídeo do cartão para formar uma imagem de 256 cores. Isso permitiu o uso de resoluções mais altas.

O VGA suporta vários tipos de fontes e modos. A fonte padrão possui uma resolução de 8x16 pixels. Para trabalhar com texto, várias combinações de vários modos e tipos de fontes foram usadas.

Adaptador de vídeo IBM 8514 / A

Após a VGA em 1987, foi lançado o adaptador de vídeo "profissional" IBM 8514 / A, lançado com 512 KB (versão baixa) e 1 MB (versão alta) de memória de vídeo. Não foi combinado com nenhum dos adaptadores anteriores.

Com 1 MB de memória de vídeo IBM 8514 / A, foram criadas 256 imagens em cores com uma resolução máxima de 1024 × 768 pixels. No caso de 512 KB de memória de vídeo, a resolução também forneceu não mais que 16 cores. As versões também suportavam uma resolução mais baixa de 640 × 480 pixels com 256 cores e gráficos acelerados por hardware.

O adaptador de vídeo usou a interface de software padronizada "Adapter Interface" ou AI.

Um dos recursos dignos de nota do 8514 / A foi o suporte ao desenho acelerado por hardware, com o qual o adaptador de vídeo acelerou a criação de linhas e retângulos, formas de preenchimento e a tecnologia BitBLT suportada.

O adaptador de vídeo IBM 8514 / A tinha alguns clones. A maioria deles tinha suporte à interface ISA. As cópias mais populares foram os adaptadores ATI - Mach 8 e Mach 32.

Adaptador de vídeo XGA

Em 1990, a IBM anunciou o lançamento do adaptador de vídeo XGA de 32 bits (eXtended Graphics Array).

O XGA usou um tipo de memória de vídeo de 512 KB VRAM. Ele suportava uma resolução de 640x480 pixels com cores de 16 bits, bem como uma imagem de 256 cores com uma resolução de 1024x768 pixels.

Em 1992, a empresa apresentou uma versão atualizada do adaptador de vídeo - XGA-2. O segundo modelo não era muito diferente do primeiro. A quantidade de memória de vídeo aumentou em 1 MB, uma versão acelerada do VRAM foi usada. O adaptador de vídeo também suporta 1360x1024 -16 cores. O padrão XGA-2 não usou a digitalização entrelaçada nos modos de alta resolução.

Adaptador de vídeo SVGA

Em 1989, o Super VGA (Super Video Graphics Array) introduziu uma geração de adaptadores de vídeo compatíveis com VGA, mas capazes de funcionar em alta resolução e com mais cores. O SVGA suporta resoluções de 800 × 600 e o número de cores para 16 milhões. Como não havia especificações claras para os dispositivos, o padrão SVGA não existia. Portanto, quase todos os adaptadores de vídeo SVGA seguiram a interface de programa único da VESA (Video Electronic Standards Association). O padrão VESA previa o uso de todas as permissões. Os mais comuns eram os modos de vídeo: 800 × 600, 1024 × 768, 1280 × 1024, 1600 × 1200.

Uma característica do SVGA foi o acelerador embutido.

Adaptador de vídeo S3 ViRGE

O S3 Virtual Reality Graphics Engine (ViRGE) é um dos pioneiros no mercado de aceleradores 2D / 3D. Foi lançado em 1995 com o objetivo principal - acelerar gráficos tridimensionais em tempo real.

O S3 ViRGE tinha um acelerador 2D / 3D integrado de 64 bits com saída de TV e um conjunto padrão de filtros. Ou seja, uma tela de televisão pode ser usada como monitor. A capacidade da memória atingiu 4 MB, havia um conversor digital-analógico embutido a 170 MHz. A frequência da GPU foi de 66 MHz. A interface usada foi PCI. Foi fornecido suporte para Direct3D, BRender, RenderWare, OpenGL e a API S3D nativa.

Apesar do objetivo pretendido, o S3 ViRGE funcionou melhor no modo 2D (por exemplo, com o processamento da GUI do Windows). Ao processar imagens tridimensionais, o desempenho caiu significativamente.

Adaptador de vídeo ATI Rage II

Desde 1996, a ATI Technologies lança a série de chipsets gráficos ATI Rage com aceleração de gráficos e vídeo 2D, 3D. A mais famosa foi a placa gráfica ATI Rage II. O processador gráfico foi baseado em um núcleo Mach64 GUI reprojetado, complementado por suporte 3D e uma função de aceleração de vídeo MPEG-2. A quantidade de memória de vídeo era de 2 MB, 4 MB ou 8 MB. A frequência de memória do tipo SGRAM alcançou 83 MHz e o núcleo gráfico operou a uma frequência de 60 MHz.

O chip também tinha drivers para Microsoft Direct3D e Reality Lab, QuickDraw 3D Rave, Critério RenderWare e Argonaut BRender. O Rage II foi usado em alguns computadores Macintosh e no protótipo iMac G3 (Rage II +).

A gama de placas de vídeo Rage II foi apresentada pelos modelos IIC, II + e II + DVD, que diferiam na frequência do processador e no tamanho da memória. No Rage II + DVD, as frequências de núcleo e memória eram de 60 MHz, havia SGRAM de 83 MHz e a largura de banda da memória atingia 480 Mb / s.

Adaptador de vídeo RIVA 128

O RIVA 128 (acelerador interativo em tempo real de vídeo e animação) foi lançado em 1997 pela Nvidia. Foi a primeira GPU da empresa a ganhar fama. Esta placa de vídeo combina as funções de um acelerador 2D e 3D.

O RIVA 128 foi projetado com compatibilidade com o Direct3D 5 e a API OpenGL. No chip deste processador gráfico, fabricado pela tecnologia de processo de 350 nanômetros, havia 3,5 milhões de transistores. A frequência operacional principal atingiu 100 MHz. A placa de vídeo usava 4 MB de memória SGRAM. O barramento de memória tinha 128 bits de largura e uma largura de banda de 1,6 GB / s. O RIVA 128 trabalhou através da interface PCI, bem como através da porta AGP 1x.

Adaptadores de vídeo Voodoo

Uma geração inteira de adaptadores de vídeo foi lançada pelo 3Dfx. O primeiro desenvolvimento da equipe jovem foi a Voodoo Graphics, lançada em 1996. Um conjunto de hardware foi usado em jogos em máquinas de fliperama. O primeiro desses jogos foi o ICE Home Run Derby. Posteriormente, a empresa posicionou seu produto como tecnologia gráfica tridimensional de alto desempenho e alta qualidade para jogos de computador.

O processador gráfico e a memória Voodoo Graphics funcionavam a uma frequência de 50 MHz, DirectX 3, PCI. A quantidade de tipo de memória EDO era de 4 MB. A interface da memória era de 64 bits. A placa acelerou apenas gráficos tridimensionais, por isso exigia uma placa de vídeo 2D para o software bidimensional convencional. Foi conectado por um cabo VGA do adaptador à entrada do controlador de vídeo Voodoo. E no segundo conector (saída), um monitor foi conectado.

Em 1997, um novo desenvolvimento foi lançado - o Voodoo Rush, que representa uma combinação do chipset Voodoo Graphics e do chipset gráfico bidimensional. A maioria das placas usava o componente bidimensional AT25 / AT3D da Alliance Semiconductor. Mas em algumas amostras, os chips 2D Macronix foram instalados. O Voodoo Rush tinha as mesmas características do seu antecessor, mas na prática era significativamente inferior em desempenho. O motivo foi o uso do chipset bidimensional Voodoo Rush e CRTC da mesma memória, o que reduziu o desempenho. Além disso, o Voodoo Rush não foi trazido diretamente para o barramento PCI.

Em 1998, a empresa lançou o chipset Voodoo2 com arquitetura Voodoo Graphics, complementada por um segundo processador de textura. Essa adição nos permitiu desenhar duas texturas em uma passagem, o que obviamente aumentou muito o desempenho da placa de vídeo. O chip funcionou apenas com uma imagem tridimensional. Sua frequência era de 90 a 100 MHz e a EDO DRAM com capacidade de 8 MB e 12 MB foi usada como memória. A resolução da imagem atingiu 1024x768 pixels com 12 MB de memória e 800x600 no caso de 8 MB de memória com um modo de cor de 16 bits. Inovadora foi a tecnologia SLI (Scan-Line Interleave), que permitiu que duas placas Voodoo2 funcionassem simultaneamente. Essas placas foram conectadas usando um cabo especial e cada uma processou metade das linhas na tela.

Em 1999, a empresa lançou a terceira geração de placas de vídeo - Voodoo3, combinando aceleradores 2D e 3D em uma placa. As frequências de núcleo e memória eram de 143 MHz, o volume atingiu 16 MB nos chips do tipo SGRAM. A placa de vídeo suporta cores de 16 bits. A resolução máxima em 3D era de 1600x1200 pixels. A interface usada era uma porta PCI ou AGP 2x.

Adaptador de vídeo Matrox G200

Em 1998, a Matrox lançou seu acelerador 3D, o G200. A arquitetura da placa de vídeo continha muitas tecnologias interessantes. Como o SRA (Symmetric Rendering Architecture), que fornece leitura e gravação de dados gráficos na memória do sistema. Tais manipulações aumentaram a velocidade da placa de vídeo. O G200 suporta a tecnologia VCQ (Vibrant Color Quality), que usa cores de 32 bits para renderizar, independentemente da profundidade de cor da imagem final. Ou seja, todas as operações ocorreram no modo de 32 bits e, se necessário (se a imagem fosse de 16 bits), a paleta foi compactada. Assim, foi possível obter a melhor qualidade de imagem naquele momento.

O G200 suporta o tipo de memória SGRAM com capacidade de 8 MB ou 16 MB, bem como SDRAM e RAMDAC embutido. Para acelerar a transferência de texturas da RAM, foi utilizado o DIME (Direct Memory Execute).

O chip G200 tinha um núcleo de 128 bits. Para aumentar a produtividade no modo bidimensional, foi utilizada a arquitetura do barramento de memória DualBus. Ela usou dois barramentos de 64 bits e um par de pipelines de comando. Foram suportadas resoluções muito altas, em 3D - até 1280x1024 pixels e profundidade de cores de 32 bits.

Adaptador de vídeo Intel i740

Em 1998, a Intel lançou seu adaptador gráfico Intel i740. Este modelo foi projetado principalmente para sistemas baseados em processadores Pentium II.

O adaptador foi criado usando a tecnologia de 350 nanômetros, as frequências do núcleo e da memória de vídeo foram de 66 MHz e a largura do barramento de memória de 64 bits. A quantidade de memória como SDRAM ou SGRAM atingiu 16 MB. A interface usada era um barramento AGP ou PCI. A placa de vídeo suporta texturas bilineares e trilineares. A resolução máxima era de 1280 × 1024 pixels em cores de 16 bits e 1600 × 1200 em 8 bits.

Adaptadores de vídeo RIVA TNT e TNT2

O RIVA TNT (acelerador interativo em tempo real de vídeo e animação TwiN Texel, com o codinome NV4) é a GPU NVIDIA lançada em 1998. O novo chip continha 7 milhões de transistores e sua frequência era de 90 MHz. Como chips de memória, foram utilizados módulos SDRAM de 16 MB, um barramento de memória de 128 bits. A profundidade de cor da placa de vídeo atingiu 32 bits com uma resolução de textura de 1024x1024 pixels.

O adaptador de vídeo RIVA TNT suporta a tecnologia Twin-Texel (a capacidade do chip de trabalhar com dois texels ao mesmo tempo) com a qual foi possível sobrepor duas texturas por pixel por ciclo no modo de multi-extensão. Isso aumentou muito a velocidade de enchimento.

Em 1999, a empresa lançou a placa gráfica TNT2 (codinome NV5). O modelo correspondia amplamente ao seu antecessor, mas ao mesmo tempo incluía suporte para AGP 4X, 32MB VRAM. O processo técnico também diminuiu de 0,35 mícrons para 0,25 mícrons, o que tornou possível aumentar a frequência do processador para 150 MHz. A unidade de renderização foi finalizada e a frequência RAMDAC foi aumentada para 300 MHz. Isso garantiu a operação da placa de vídeo em resoluções ultra altas. Foi adicionada uma função de cores de 32 bits em 3D, suporte para texturas maiores que 2048 × 2048 pixels e suporte para a interface AGP 4x. No total, quatro modificações no TNT2 foram introduzidas no mercado.

Adaptador de vídeo ATI Rage 128

Em 1999, a placa gráfica Rage 128 foi lançada, fabricada com a tecnologia de processo de 350 nanômetros. As frequências do núcleo e da memória eram 103 MHz, RAMDAC - 250 MHz. A quantidade de memória atingiu 32 MB, um barramento de 128 bits foi usado. A placa de vídeo suporta o modo de cores de 32 bits.

A placa de vídeo suporta filtragem trilinear de passagem única e DVD-vídeo acelerado por hardware. Além disso, o Rage 128 trabalhou com a Twin Cache Architecture, combinando caches de pixel e textura para aumentar a largura de banda. O chip também tinha uma renderização superescalar (SSR - Super Scalar Rendering), que processava dois pixels simultaneamente em dois pipelines.

Adaptador de vídeo S3 Savage

A empresa S3 Graphics entrou no mercado de aceleradores 3D produtivos, que anunciaram em 1998 o lançamento da placa de vídeo Savage 3D. Entre os recursos desse adaptador de vídeo, destacaram-se a filtragem trilinear de passagem única, o suporte ao algoritmo de compressão de textura S3TC, o padrão de vídeo MPEG-2 e a presença de uma saída de TV. O Savage 3D suportou a interface AGP 2x. A quantidade de memória de vídeo era de 8 MB, um barramento de 64 bits foi usado. O núcleo operava a uma frequência de 125 MHz. No modo 2D, uma resolução de 1600x1200 pixels foi alcançada com uma taxa de atualização de tela de 85 Hz.

Em 1999, o acelerador Savage4 3D foi lançado, fabricado com a tecnologia de processo de 250 nanômetros. A frequência de operação permaneceu 125 MHz. A quantidade de memória aumentou para 32 MB. O barramento de memória permaneceu inalterado (64 bits).

O Savage4 apresenta suporte para a multi-extensão de passagem única e a interface AGP 4x. A placa de vídeo também suporta filtragem trilinear de passagem única. Graças à boa qualidade dessa tecnologia de filtragem e compactação de textura S3TC, o Savage4 produziu uma imagem de alta qualidade. A placa de vídeo tinha um decodificador de DVD.

Adaptador de vídeo GeForce 256

No mesmo ano de 1999, a NVIDIA lançou o adaptador GeForce 256 (codinome NV10), que conseguiu se antecipar ao restante devido à sua excelente funcionalidade. Foi um acelerador 3D muito poderoso, um dos primeiros a substituir o coprocessador geométrico embutido. Ele tinha quatro pipelines de renderização com uma frequência operacional de 120 MHz e 32 MB de SDRAM. A frequência do núcleo no modo 3D atingiu 120 MHz. A largura do barramento de memória de vídeo era de 128 bits e a frequência era de 166 MHz. Resolução suportada até 2048x1536 75 Hz.

A GeForce 256 incluía: um processador integrado de conversão de coordenadas geométricas e configuração de iluminação (T&L), texturas cúbicas com mapas do ambiente, texturas projetivas e compactação de textura.

O processo de evolução dos adaptadores de vídeo dos anos 80 aos anos 2000