芯片图形性能：图形处理芯片编年史
芯片图形性能：图形处理芯片编年史当时，IBM Display Adapter 8514 / A的售价为1 290美元。今天：它将花费2 785美元。直到8514 / A的推出，PC图形加速被降级为昂贵的工作站级图形协处理器板。人们可以使用可编程的特殊CPU或数字信号处理器芯片来获得协处理器板。然而，固定功能加速器，例如8514 / A，牺牲了可编程性，以获得更好的性价比。图：VGA / 8514 / A可以一次驱动两个显示器。虽然经常被称为第一个PC大众市场固定功能加速器，但8514并不是第一个支持硬件加速的PC AIB，这种区别归功于NECμ7220。8514 / A是第一款广泛使用的固定功能加速器，因此相对便宜，而且它是当时的快速加速器。该时期的其他图形加速器使用德州仪器TMS34010 / TMS34020芯片，是一种运行在50MHz左右的RISC处理器。它们更灵活，但编程更复杂，更昂贵，并且通常与更简单的8514
图：IBM的PGC支持640 x 480像素的图形，并从4096的调色板中产生256种颜色。它有两种模式：CGA（320 x 200像素）和原生模式。
8514 / A能够支持VGA中没有的四种新图形模式。IBM将它们命名为高级功能模式，另外还有640 x 480像素。其他三种模式最高可达1024 x 768像素。然而，有点讽刺的是，它不支持其他视频标准的传统字母数字或图形模式，因为它仅在高级功能模式下执行。在典型系统中，当应用程序或操作系统调用标准模式时，VGA会自动接管。
因此，8514 / A的一个有趣特性是包含它的系统可以使用两个监视器。在这种情况下，通常的设置是将8514显示器连接到8514 / A，将标准显示器连接到VGA （如下图所示）。
图：VGA / 8514 / A可以一次驱动两个显示器。
虽然经常被称为第一个PC大众市场固定功能加速器，但8514并不是第一个支持硬件加速的PC AIB，这种区别归功于NECμ7220。
8514 / A是第一款广泛使用的固定功能加速器，因此相对便宜，而且它是当时的快速加速器。该时期的其他图形加速器使用德州仪器TMS34010 / TMS34020芯片，是一种运行在50MHz左右的RISC处理器。它们更灵活，但编程更复杂，更昂贵，并且通常与更简单的8514 / A一样快。
直到8514 / A的推出，PC图形加速被降级为昂贵的工作站级图形协处理器板。人们可以使用可编程的特殊CPU或数字信号处理器芯片来获得协处理器板。然而，固定功能加速器，例如8514 / A，牺牲了可编程性，以获得更好的性价比。
当时，IBM Display Adapter 8514 / A的售价为1 290美元。今天：它将花费2 785美元。
克隆版本
在20世纪80年代末和90年代初期，一些公司对8514 / A进行了逆向工程，并提供了支持ISA的克隆芯片（软件兼容）。其中最突出的是Paradise系统（后被Western Digital收购）PWGA-1（也称为WD9500），Chips＆Technologies 82C480，以及ATI的Mach 8及更高版本的Mach 32芯片。在20世纪90年代早期，兼容的8514板也基于TI的TMS34010芯片。所有克隆都更快，部分原因是新的更高密度的VRAM芯片，因此将显示分辨率推高到1280×1024，具有24位，1600万种颜色 - 真正是PC中的工作站。
IBM还有一个图形控制器，XGA将是VGA和8414 / A的超集，下一版将是广受欢迎的行业标准设置视频图形适配器 - 无处不在的VGA。
6、IBM的VGA
1987年4月2日，当IBM推出PS / 2系列个人电脑时，其中一个硬件公告是VGA显示芯片，这个标准已经持续了超过25年。虽然VGA是对其前身EGA（1984）的逐步改进，并且仍然向后兼容EGA以及早期（1981）的CGA和MDA，但其向前兼容性使其获得了广泛的认可。
集成主板
PS / 2 Model 80是IBM的第一台386计算机，最值得注意的是板载VGA图形处理芯片（如下图所示）具有256 KB RAM，32位总线微通道架构（MCA），BIOS识别和配置以及RGB视频信号路由。MCA可以容纳上一代8514 / A显卡，而VGA芯片则在主板上。
图：VGA是迄今为止最流行的图形芯片。
VGA的一个重要特性是集成了颜色查找表（cLUT）和数模转换器（DAC）。在VGA，LUT-DAC之前，它们被称为Brooktree。VGA的集成逻辑还包含CRT控制器并替换了五个或更多其他芯片，只需要外部存储器。VGA描绘了未来完全集成设备的路径。
VGA还引发了新的克隆浪潮，并使Cirrus Logic，S3，Chips＆Technologies等公司以及其他三家公司获得了巨大的财富。
IBM 5162，通常称为IBM PC XT / 286，是一款非常受欢迎的PC，使用的是16位扩展总线，可以插入升级的显卡，取代IBM EGA主板。由于PS / 2使用了MCA，一些电路板制造商提供了一个带有两个标签的电路板，一个用于ISA，另一个用于MCA。不久之后，于1988年推出了适用于IBM兼容计算机的扩展工业标准架构总线。它有MCA和ISA信号。它是由PC克隆供应商联盟（“Gang of Nine”）开发的，作为IBM在其PS / 2系列中使用其专有微通道架构（MCA）的反击，并且出现了带有ISA和ELISA标签的电路板。
基本系统视频由IBM称为Type 1或Type 2的视频子系统（即VGA或XGA）生成。提供VGA功能的电路包括视频缓冲器、DAC和测试电路。视频存储器被映射为64Kb×8位的四个平面（映射O到3）。视频DAC驱动模拟输出到显示器连接器。测试电路用于测试附加的显示器类型、颜色或单色。
视频子系统控制从系统和CRT控制器访问视频内存。它还控制分配给视频内存的系统地址。最多可以编程三个不同的起始地址，以便与以前的视频适配器兼容。在图形模式下，模式决定了视频信息在内存中的格式以及内存的组织方式。
在字母数字模式下，系统分别将ASCII字符代码和属性数据写入视频存储器映射O和1。内存映射2包含在字母数字模式集期间由BIOS加载的字符字体。字符生成器使用该字体在显示器上创建字符图像。
ROM中包含三种字体：8×8，8×14和8×16字体。最多可以将8个256个字符的字体加载到视频存储器映射2中，其中两个字体可以同时处于活动状态，允许使用512个字符的字体。
视频子系统将信息格式化为视频存储器并将输出发送到视频DAC。对于彩色显示器，视频DAC将三个模拟颜色信号（红色，绿色和蓝色）发送到显示器连接器。对于单色显示器，BIOS将颜色信息转换为DAC，DAC将求和信号驱动到绿色输出上。因此，绿线或信号成为仍然使用BNC连接器的监视器的默认同步信号。
辅助视频连接器允许视频数据在视频子系统和插入通道连接器的适配器之间传递。这是一种持续到20世纪90年代末的常用技术。IBM没有为VGA提供任何高分辨率图形驱动程序。
最初的VGA规格与以前的控制器不同，没有提供硬件支持。
板载规格包括256 KB视频RAM（第一批系统可以订购64 Kbytes或128 KB RAM，代价是失去部分或全部高分辨率16色模式）。它支持16-彩色和256色调色板显示模式和262 144色全局调色板（6位，因此，64个可能的级别，通过RAM DAC的每个红色，绿色和蓝色通道）。
对于主像素时钟，时钟可在25.175 MHz或28.322 MHz处选择，但通常的线速率固定为31.46875 kHz。VGA指定最多800个水平像素和600行，这比当时提供的640×480监视器更大。
刷新率可能高达70 Hz，垂直空白中断（为了降低成本，并不支持所有克隆板）。
该芯片可以支持平面模式：最多16种颜色（四个位平面）和一个打包像素模式：256种颜色。该芯片没有bit-BLT功能（即Blitter），但通过“VGA latch”寄存器支持非常快速的数据传输。有一些原始的Raster Ops支持，一个桶形移位器，以及IBM称为硬件平滑滚动支持的东西，这实际上只是一些缓冲。
桶形移位器是一种数字电路，可以在没有CPU的情况下将数据字移位指定的位数。桶形移位器的常见用法是浮点运算的硬件实现。在现代GPU中，有数千个32位浮动处理器。
VGA连接器
VGA规范包括分辨率、物理连接器规范和视频信令。今天仍然支持，人们可以找到带有VGA连接器的投影仪，当与较新的计算机或图形板一起使用时需要使用适配器电缆。
VGA克隆厂商
除了克隆芯片供应商之外，其他几家公司还将VGA结构整合到他们的芯片中。其中一些供应商包括：ATI / AMD，芯片和技术，Cirrus Logic，Cornerstone Imaging，Gemini，Genoa，Headland Technologies，Hercules，Hualon，IIT，Intergraph，LSI，Matrox，NEC，Oak Technology，Paradise Systems / Western Digital， Plantronics，Realtek，S3 Graphics，SiS，Tamerack，Texas Instruments，Trident Microsystems，Tseng Labs，Video 7和WinBond。
没有其他芯片像VGA那样对计算机业产生了深远的影响。遗憾的是，IBM并没有像其他供应商那样从发明中获利。
**点击文末阅读原文，可阅读英文原文。
*免责声明：本文由作者原创。文章内容系作者个人观点，半导体行业观察转载仅为了传达一种不同的观点，不代表半导体行业观察对该观点赞同或支持，如果有任何异议，欢迎联系半导体行业观察。
今天是《半导体行业观察》为您分享的第2017期内容，欢迎关注。
半导体行业观察
『半导体第一垂直媒体』
实时 专业 原创 深度
华为｜台积电｜江北新区｜三星｜IC｜AI｜博世｜ARM
回复 投稿，看《如何成为“半导体行业观察”的一员 》
回复 搜索，还能轻松找到其他你感兴趣的文章！
