Toàn bộ lịch sử của bộ xử lý đồ họa hiện đại

Các bước quan trọng tiếp theo trong quá trình phát triển đồ họa xảy ra chủ yếu trong các lĩnh vực chuyên môn. Chip đồ họa 82720 của Intel đóng vai trò là nền tảng cho Bo mạch đa chế độ Bộ điều khiển đồ họa video iSBX 275 trị giá 1.000 USD. Bảng mạch này có khả năng hiển thị dữ liệu tám màu ở độ phân giải 256x256 hoặc đơn sắc ở 512x512.

Bộ nhớ hiển thị 32KB của nó cho phép nó vẽ các đường thẳng, vòng cung, hình tròn, hình chữ nhật và các ký tự bitmap. Con chip này cũng có khả năng thu phóng, phân vùng màn hình và cuộn.

Silicon Graphics (SGI) ngay sau đó đã ra mắt IRIS Graphics dành cho máy trạm. Đây là bo mạch đồ họa GR1.x cho phép bổ sung các bo mạch con riêng biệt để có các tùy chọn màu sắc nâng cao, xử lý hình học, đệm Z và các chức năng Overlay/Underlay.

ATI EGA 800: giả lập VGA 16 màu, hỗ trợ 800x600

Sự không khoan nhượng của Microsoft ngày càng gia tăng khi họ từ chối cấp phép Mini-Client Driver (MCD) cho OpenGL trên Windows 95. MCD lẽ ra sẽ cho phép các nhà cung cấp chọn các tính năng cụ thể để tăng tốc phần cứng. Để đáp lại, SGI đã phát triển Installable Client Driver (ICD), trình điều khiển này không chỉ cung cấp các khả năng tương tự mà còn cải tiến chúng. Không giống như MCD, chỉ bao gồm việc tạo điểm ảnh, ICD đã bổ sung thêm chức năng chiếu sáng và chuyển đổi (T&L).

Trong thời kỳ OpenGL nổi lên, lần đầu tiên trở nên nổi bật trên thị trường máy trạm, Microsoft đã tập trung vào thị trường trò chơi đang phát triển với các kế hoạch cho API độc quyền của mình. Vào tháng 2 năm 1995, họ mua lại RenderMorphics, API của Reality Lab đang được các nhà phát triển ưa chuộng và điều này trở thành nền tảng cho Direct3D.

Cùng lúc đó, Brian Hook của 3Dfx đang phát triển API Glide, API này sẽ trở thành API chơi game thống trị. Điều này một phần là do sự tham gia của Microsoft vào dự án Talisman (một hệ sinh thái kết xuất dựa trên ô xếp), dự án đã chuyển hướng tài nguyên khỏi DirectX.

Khi Direct3D trở nên phổ biến rộng rãi, được hỗ trợ bởi việc áp dụng rộng rãi Windows, các API độc quyền như S3d (S3), Giao diện đơn giản Matrox, Thư viện đồ họa sáng tạo, Giao diện C (ATI), SGL (PowerVR), NVLIB (Nvidia), RRedline (Rendition) và Glide bắt đầu mất thiện cảm với các nhà phát triển.

Sự suy giảm này càng trở nên trầm trọng hơn do một số API độc quyền này được gắn với các nhà sản xuất bo mạch đang chịu áp lực ngày càng tăng trong việc nâng cao danh sách tính năng đang mở rộng nhanh chóng của họ. Những cải tiến này bao gồm độ phân giải màn hình cao hơn, độ sâu màu lớn hơn (tăng từ 16 bit lên 24 và sau đó là 32 bit) và cải tiến chất lượng hình ảnh như khử răng cưa. Tất cả những tính năng này yêu cầu băng thông tăng lên, hiệu suất đồ họa cao hơn và chu kỳ phát triển sản phẩm nhanh hơn

Được phát hành vào năm 1995, Mach64 đã đạt được một số thành tích đầu tiên đáng chú ý. Đây là bộ điều hợp đồ họa đầu tiên có sẵn cho cả máy tính PC và Mac, được sử dụng bởi Xclaim ($450 và $650, tùy thuộc vào bộ nhớ tích hợp). Cùng với Trio của S3, nó cung cấp khả năng tăng tốc chuyển động video đầy đủ.

Mach64 cũng mở ra cơ hội cho ATI gia nhập thị trường card đồ họa chuyên nghiệp với 3D Pro Turbo và 3D Pro Turbo+PC2TV, có giá 599 USD cho tùy chọn 2 MB và 899 USD cho biến thể 4 MB.

Tháng tiếp theo chứng kiến ​​sự xuất hiện của một công ty khởi nghiệp công nghệ, 3DLabs, ra đời từ bộ phận đồ họa Pixel của DuPont mua lại công ty con của nó. Họ mang đến bộ xử lý GLINT 300SX, có khả năng hiển thị OpenGL, xử lý phân đoạn và rasterization.

Ban đầu nhắm đến thị trường chuyên nghiệp do giá cao, Fujitsu Sapphire2SX 4MB được bán lẻ với giá 1.600-2.000 USD, trong khi ELSA GLoria 8 8MB có giá từ 2.600 đến 2.850 USD. Tuy nhiên, 300SX được dành cho thị trường game.

1995 Gaming GLINT 300SX, có bộ nhớ bị giảm đi 2 MB (1 MB cho kết cấu và bộ đệm Z và 1 MB cho frame buffer), có tùy chọn tăng VRAM để tương thích Direct3D với giá thêm 50 USD so với mức giá cơ bản 349 USD. Bất chấp khả năng của nó, card này vẫn gặp khó khăn trong một thị trường vốn đã bão hòa, nhưng 3DLabs đã phát triển phiên bản kế nhiệm của nó trong dòng Permedia.

S3 dường như có mặt ở khắp mọi nơi vào thời điểm đó. OEM cao cấp được đánh dấu chủ yếu là các chipset Trio64 của công ty tích hợp DAC, bộ điều khiển đồ họa và bộ tổng hợp xung nhịp vào một chip duy nhất. Họ cũng sử dụng bộ đệm khung thống nhất và lớp phủ video phần cứng được hỗ trợ (một phần bộ nhớ đồ họa chuyên dụng để hiển thị video theo yêu cầu của ứng dụng). Trio64 và người anh em bus bộ nhớ 32-bit của nó, Trio32, có sẵn dưới dạng đơn vị OEM và card standalone từ các nhà cung cấp như Diamond, ELSA, Sparkle, STB, Orchid, Hercules và Number Nine. Giá của Diamond Multimedia dao động từ 169 USD cho card dựa trên ViRGE, đến 569 USD cho Video Diamond Stealth64 dựa trên Trio64+ với 4MB VRAM.

Thị trường phổ thông cũng chứng kiến ​​các sản phẩm từ Trident, một nhà cung cấp OEM lâu năm về bộ điều hợp đồ họa 2D cơ bản, gần đây đã bổ sung chip 9680 vào dòng sản phẩm của họ. Con chip này chia sẻ nhiều tính năng với Trio64, với các bo mạch thường có giá khoảng 170-200 USD. Họ cung cấp hiệu suất 3D chấp nhận được trong tầm giá đó, với khả năng phát video rất tốt.

Những sản phẩm mới xuất hiện khác trên thị trường phổ thông bao gồm Power Player 9130 của Weitek và ProMotion 6410 của Alliance Semiconductor (thường được gắn nhãn hiệu là Alaris Matinee hoặc OptiViewPro của FIS). Cả hai đều cho thấy khả năng mở rộng tuyệt vời với tốc độ CPU, sau đó kết hợp công cụ mở rộng mạnh mẽ với mạch anti-blocking để phát video mượt mà hơn, vượt trội so với các chip trước đây như ATI Mach64, Matrox MGA 2064W và S3 Vision968.

Nvidia đã ra mắt chip đồ họa đầu tiên của họ, NV1, vào tháng 5 và nó trở thành bộ xử lý đồ họa thương mại đầu tiên có khả năng hiển thị 3D, tăng tốc video và tăng tốc GUI tích hợp.
 

Họ hợp tác với ST Microelectronics để sản xuất chip bằng quy trình 500nm của họ. ST Microelectronics cũng quảng cáo phiên bản chip của họ, STG2000. Mặc dù đây không phải là một thành công lớn nhưng nó đã mang lại lợi nhuận tài chính đầu tiên cho Nvidia. Thật không may cho Nvidia, ngay khi bo mạch chủ đầu tiên của nhà cung cấp bắt đầu xuất xưởng (đặc biệt là Diamond Edge 3D) vào tháng 9, Microsoft đã hoàn thiện và phát hành DirectX 1.0. API đồ họa D3D dựa trên việc hiển thị các đa giác hình tam giác, trong khi NV1 sử dụng ánh xạ kết cấu hình tứ giác. Khả năng tương thích D3D hạn chế đã được thêm vào thông qua trình điều khiển để bọc các hình tam giác dưới dạng bề mặt bậc hai, nhưng việc thiếu các trò chơi được thiết kế riêng cho NV1 đã khiến chiếc card này không được thành công như mong đợi.

Hầu hết các trò chơi dành cho NV1 đều được chuyển từ Sega Saturn. Một NV1 4 MB có tích hợp các cổng Saturn (hai cổng trên mỗi khung mở rộng được kết nối với card qua cáp ruy băng) được bán lẻ với giá khoảng 450 USD vào tháng 9 năm 1995.

Những thay đổi muộn màng của Microsoft và sự ra mắt DirectX SDK đã khiến các nhà sản xuất bo mạch không thể truy cập trực tiếp vào phần cứng để phát video kỹ thuật số, dẫn đến các vấn đề về chức năng đối với hầu như tất cả các card đồ họa rời trong Windows 95. Ngược lại, driver trong Win 3.1 của nhiều công ty khác nhau nhìn chung không có lỗi. 

ATI công bố chip tăng tốc 3D đầu tiên của họ, 3D Rage (còn được gọi là Mach 64 GT), vào tháng 11 năm 1995. Buổi trình diễn công khai đầu tiên về nó là tại hội nghị trò chơi điện tử E3 tổ chức ở Los Angeles vào tháng 5 năm sau, và card này cũng được bán ra một tháng sau đó. 3D Rage kết hợp lõi 2D của Mach64 với khả năng 3D.

Những bản sửa đổi muộn đối với đặc tả DirectX có nghĩa là 3D Rage gặp vấn đề về khả năng tương thích với nhiều trò chơi sử dụng API, chủ yếu là do thiếu bộ đệm sâu. Với bộ đệm khung RAM EDO 2MB tích hợp, phương thức 3D bị giới hạn ở 640x480x16-bit hoặc 400x300x32-bit. Việc thử sử dụng màu 32 bit ở 600x480 thường dẫn đến hiện tượng sai màu trên màn hình và độ phân giải 2D đạt mức cao nhất là 1280x1024. Mặc dù hiệu suất chơi game ở mức trung bình nhưng khả năng phát video MPEG toàn màn hình của nó ít nhất đã cân bằng phần nào bộ tính năng.

ATI đã làm lại con chip và vào tháng 9, Rage II đã ra mắt. Nó khắc phục các sự cố D3DX của chip đầu tiên và thêm hỗ trợ phát MPEG2. Card ban đầu vẫn được trang bị bộ nhớ 2 MB, cản trở hiệu suất và gây ra sự cố với chuyển đổi phối cảnh/hình học. Khi Series này được mở rộng để bao gồm Rage II+DVD và 3D Xpression+, các tùy chọn dung lượng bộ nhớ đã tăng lên 8MB.

Mặc dù ATI là công ty đầu tiên đưa ra thị trường giải pháp đồ họa 3D nhưng không lâu sau đó các đối thủ cạnh tranh khác với các cách tiếp cận triển khai 3D khác nhau đã xuất hiện, cụ thể là 3Dfx, Rendition và VideoLogic.