物竞天择适者生存！显卡10年技术漫谈

    [泡泡网显卡频道6月8日] 作为在国内能第一时间接触最前沿图形技术的专业IT媒体，我们PCPOP显卡频道很荣幸有机会和大家回顾一下图形行业及其相关技术、产品曾经走过的10年。虽然当今的显卡产品的性能和功能已经得到极大的提高和丰富，虽然现在的显卡行业依旧可以用喧嚣无比来形容，但和10年前的热闹场面相比，已经相差甚远。我们在这里可以套用动物界的一句话：物竞天择、适者生存来比喻，图形卡行业也是如此，让我们穿越时空，展望过去，看看都是哪些显示技术在推动着这个和视觉及影像密切相关的行业在持续不断的高速发展的。

1999-2000年关键词：巫毒王朝陨落、硬件几何和光影（T&L)转换、DirectX

曾经的3dfx——Voodoo教徒们心中永远的梦

    1999年到2000年之间的显卡行业，远比现在的双雄争霸要热闹许多，除了现今的两大巨头外NVIDIA和ATI（那会还叫ATI）在舞台上，还有诸如3dfx、S3、Matrox、PowerVR等多个“诸侯”在同场竞技，甚至连Intel都跃跃欲试，在1999年的春夏之际推出了i752，只是后者万万没想到，i752成了自己最近10年来独显的绝唱。当10年后，当Intel带来了所谓革命性的Larrabee显卡时，独显行业只剩下了绿色和红色两种色彩。

演示硬件几何和光影（T&L)转换的Demo

    1999年的下半年，一个改变历史的产品出现了：NVIDIA的GeForce 256，世界上首款支持硬件几何和光影（T&L)转换的显示芯片，NVIDIA在GeForce 256上，首次推出了GPU的概念，将显示芯片的地位第一次提升到了和CPU同样重要的地位。作为DX7.0的子集，硬件几何和光影（T&L)也是1999-2000年间最关键的显示技术，该技术让显卡拥有硬件独立处理光源和坐标转换的能力，可以大大的降低CPU的负载，NVIDIA GeForce 2和AMD-ATI Radeon 7500系列都支持硬件T&L技术，3dfx直到最后临死时的Voodoo 5，都没有支持硬件T&L（典型的技术决定命运）。而Intel直到8年后的GMA X3100集成显卡上，才正式支持硬件（T&L)。

    2000年12月15日，NVIDIA公司正式宣布收购3dfx公司与图形产业相关的所有资产，其中包括Voodoo注册商标以及库存的图像处理芯片，一代巫毒王朝，在新世纪的大门开启的前夜彻底划上了句号，而曾经所向披靡的3dfx引以为豪的Glide API接口，也随着巫毒王朝的倒下而被历史埋葬，DirectX逐渐成为游戏显卡的通用标准。而在2000年的早些时候，NVIDIA和ATI未来第二战场上的两个竞争对手都在家用游戏机市场推出了自己的产品：PlayStation 2和X-Box。

2001-2002年关键词：双雄争霸格局形成、DX9问世、AGP 8X

    2001年1月，曾经无限风光，无限辉煌，带给我们无限欢乐的3dfx王朝轰然坠地。之后，S3被VIA收购、Matrox则专攻医疗和安全监控领域的多头显示，Intel也回去专心开发它强大的Pentium 4处理器，诸侯列强不是被收购就是淡出家用独显行业，民用显卡市场顿时只剩下NVIDIA和ATI两家，消费级显卡市场最终成了红绿两大阵营之间的竞争。2001-2002年是显卡技术突飞猛进的两年，在这两年里，显示技术从DX7走到了DX8，最终迈向了DX9。

    NVIDIA在2001年为业界带来了首款支持DX8技术的显卡——GeForce 3，为民用显卡带来了革命性的图形硬件可编程化的概念，并由此引入了Shader Model v1.1版本的新技术（由为Vertex Shader和Pixel Shader两部分组成），DX8也基本奠定了未来DirextX的发展走向：每代新的DirextX技术必定伴随着新版本的Shader Model的更新。

    在DX7和DX8两个时代一直处于被动的ATI在2002年夏季抢先推出了支持DX9.0，基于R300核心的Radeon 9700显卡，开启了未来长达四年的DX9时代。ATI也凭借着Radeon 9700打了一个NVIDIA的措手不及，即便是三个月后高调登场的GeForce FX系列产品，依旧不能撼动Radeon 9700的性能宝座。当然，显卡行业在外界人看来，多少有些传奇和演义的成分在内，当4年后历史重演时，两大显卡芯片巨头的角色就换了位置。

    伴随着DX9一起出现的还有AGP 8X标准，AGP 8X作为最后一代AGP并行接口总线，总线速度将达到比较独特的66MHz×8=533MHz，在数据传输带宽上也会达到2.1GB/s的高度，这些都是之前的AGP并行接口无法企及的。它的推出正好适应了当时GPU飞速发展的需要，也可以说是GPU的性能的日新月异导致了这一新技术的应用和普及。

2003-2004年关键词：PCI-Express，SLI、PureVideo

    2003年，NVIDIA依旧在对他的GeForce FX架构产品做修修补补，FX5800也成了NVIDIA近代历史上最短命的产品，仅半年就被改良品FX5900所取代，虽然NVIDIA的GeForce FX在高端产品上并没有什么建树，但入门级的FX5200却大受市场欢迎，这款产品也一直供应到了2007年。而ATI则在零售市场上掀起了一股改造之风，一时间，采用Radeon 9700 PCB的Radeon 9500“洛阳纸贵”，很多地方一卡难求。开管线、刷BIOS也成了当时DIY玩家最津津乐道的话题，ATI显卡的销量也节节攀升，直到ATI推出了创造了宛如神话般的销量的Radeon 9550显卡。

    NVIDIA在2004年夏季于GeForce 6800之后推出的GeForce 6600GT是首款基于原生PCI-Express传输界面的产品，PCI-E是代替AGP的新一代高性能通用I/O互连技术，高带宽的PCI-E总线也为日后出现的诸如SLI、CF等技术奠定了基础。藉由GeForce 6600GT开始，民用显卡叩开了崭新的高速发展的时代。

    和6600GT同时发布的，还有SLI双卡互联技术和PureVideo视频加速技术，不得不承认NVIDIA在长达数年的显卡技术发展的道路中扮演了技术开拓和先驱者的角色。SLI技术来源于3dfx的Voodoo 2，在GeForce 6及其以后的产品（PCI-E版本）中得到了传承和进化，为发烧级玩家和用户提供了简单、易用的显卡高性能解决方案。而PureVideo则是NVIDIA在GF6系列中首次提出来的针对视频播放而提供的优化措施，虽然早期的PureVideo并没有让我们切身体会到其太多的价值（那会还没有1080P高清的概念），但它的诞生预示着显卡已经由单一的性能层面的使用转向了多层次的功能层面的应用。

2005-2006年关键词：ATI被收购、DX10、交叉火力

    2005年8月，ATI推出了和NVIDIA SLI竞争的自己的双卡互联技术——Cross Fire（交火），不过早期的严格区分主卡、副卡，并需要用专门的交火线串联主副卡的交火技术显然不如使用MIO金手指的SLI来的方便和实用，这个情况直到1年以后的HD 2000时代，才得到了较好的改善。

    2006年7月，ATI被AMD收购，后者也成了目前业界唯一拥有芯片组、处理器、独立显卡三大核心业务的半导体厂商。AMD收购ATI重写了独立显示芯片组行业的格局，也对之前业界几大行业巨头之间的竞争合作关系产生了微妙的影响，形成了Intel、AMD-ATI、NVIDIA三国鼎立的局面。

    2006年11月是个被图形行业铭记的时间，业界首款采用统一渲染架构的GPU——来自NVIDIA的代号G80的GeForce 8800系列发布，GeForce 8800GTX不仅是当时业界首款量产的支持DX10的民用显卡，支持3-Way SLI、768MB/384Bit的强悍规格更是达到当时的性能之巅峰。颇为戏剧性的是，8个月后登场的来自竞争对手的ATI HD2900XT和18个月NVIDIA后推出的所谓的“升级版”的9800GTX，依然不是这款采用了老旧的90nm工艺产品的对手。

    统一渲染架构（Unified Shader）是相对于分离式渲染架构而言的。先前的GeForce 7系列以及Radeon X1000系列显卡都是采用分离式架构，也就是顶点处理单元和像素渲染管线分开，各司其职，它们的比例各不相同。在DX10时代，VS和PS单元合二为一，统称流处理器（Streaming Processors），有效解决了之前分离式渲染架构中出现的资源浪费情况

    在2005-2006年中，分别采用了ATI R500和NVIDIA G70图形芯片的X-Box 360和PlayStation 3前后登场，微软和SONY在TV Game的针锋相对也侧面展现了图形业两大巨头在民用显卡以外的第二战场的较量。

2007-2008年关键词：UVD2/PureVideo HD、PCI-Express 2.0、NVIDIA CUDA/AMD Stream

    如果说，2004年NVIDIA推出的PureVideo还是显卡对视频加速的一次初步尝试的话，那么，在2007年伴随GF8600、HD2600登场的新一代视频加速技术PureVideo HD和UVD2则将显卡视频加速功能提升到了和3D性能同等重要的地位。伴随着基于H.264、VC-1编码的1080P HD的普及，基于显卡硬件解码的视频加速技术成了新一代显卡必不可少的多媒体功能之一。

    2007年年底，NVIDIA的G92和AMD的RV670前后为我们带来了新一代的PCI Express v2.0标准，除了在维持与目前PCI Express v1.1版兼容性的前提下，PCI Express v2.0对单一通道宽度得到倍增，并且在原有的特性之下加入了多项先进的功能，以期更为符合未来图形芯片的需求，为高负荷、高密度显示运算和渲染工作带来了明显的性能提升。

    2008年2月，NVIDIA收购AGEIA，将业界当时两大物理加速技术之一的PhysX收入麾下，之后，NVIDIA推出了基于核心的CUDA技术，将显卡强大的GPU运算能力推向了生命科学、生物学、航空航天、疾病研究、计算机图形学等多个领域，也让消费者昔日对显卡单纯的“视频卡”、“游戏卡”的概念逐渐改变，使显卡从性能化向功能化走出了坚实的一步。

    之后，AMD也推出了类似的Stream通用计算技术，虽然和CUDA在实现形式上不同，但两者殊途同归。

小结：

    当我们写下这篇不算很权威的所谓技术回顾的文章时，2009已经过去五个月，但显示技术的发展和进步一刻也没有停止过。可以确认的是，在未来6个月内，我们将看到基于新一代的DX11 API的产品的问世，显卡市场也将面临又一轮新老产品的更替。也许在某个阳光明媚的午后，当我查阅PCPOP行业新闻的时候，你又会惊喜的发现PCI Express v3.0也悄然而至、Intel的Larrabee显卡也已经遍地开花。当然，现在我们的很多疑问和展望，会在明年春节，我们PCPOP显卡频道为大家献上的《2009年显卡行业全回顾》一文中找到答案。■<