Sau CPU và RAM, GPU (chip xử lý đồ họa) là thành phần cực kỳ quan trọng trong 1 hệ thống máy tính, lại càng quan trọng hơn cho các game thủ và chuyên viên đồ họa lẫn thiết kế. Sự phát triển của chúng trải qua nhiều thời kỳ từ khi mới ra đời, nâng cấp cho tới khi hoàn thiện như ngày hôm nay. Ngày nay, nhiều GPU đã trở nên rất mạnh mẽ và giá thành cũng đã hạ đi nhiều. Hãy cùng điểm qua một vài thời kỳ phát triển chính của các loại chip xử lý đồ họa để ta cùng có cái nhìn tổng quan về nó.
Chip xử lý đồ họa (GPU) hay card đồ họa xuất hiện hầu như cùng lúc với PC. GPU đầu tiên dành cho PC ra đời năm 1981 do IBM sản xuất và được gọi là CGA (Color Graphics Adapter), đây cũng chính là thời điểm ra đời tiêu chuẩn màn hình màu đầu tiên cho hệ máy IBM PC.
Card đồ họa IBM CGA nguyên thủy trang bị 16 KByte bộ nhớ và hỗ trợ vài kiểu đồ họa lẫn văn bản, độ phân giải và độ sâu màu tối đa lần lượt là 640 x 200px và 4bit (16 màu), hầu như chỉ gồm RAMDAC (bộ phận chuyển đổi các tín hiệu số sang tín hiệu tương tự để hiển thị trên màn hình máy tính) và bộ nhớ. Tất cả các tính toán đều do CPU đảm nhiệm và kết quả được sao chép từ bộ nhớ hệ thống vào bộ nhớ CGA.
Chip xử lý đồ họa CGA của IBM
Một năm sau, IBM ra lò card đồ họa đơn sắc Hercules Graphics Card (HGC) hỗ trợ độ phân giải 720 x 348 px.
BXL Đồ họa đơn sắc HGC từ IBM
Năm 1984 cùng với sự ra đời của máy tính thế hệ tiếp theo IBM PC là IBM AT, 1 loại card đồ họa mới có tên gọi EGA (Enchance Graphics Adapter) ra đời. EGA cho phép hiển thị đồng thời 16 màu, ở độ phân giải tối đa 640 x 350, gồm bộ nhớ ROM dung lượng 16KByte bổ trợ BIOS cho những chức năng đồ họa, và tích hợp chip Motorola MC6845 điều khiển màn hình CRT, bộ nhớ video của EGA dung lượng 64KByte có thể mở rộng tới 256KByte bằng cách gắn thêm 1 loại card phụ.
Card đồ họa EGA của IBM vs Card đồ họa nhỏ gọn từ ATI
VGA do IBM phát minh ra đời vào năm 1987 thay thế dần card EGA và được sử dụng như 1 tiêu chuẩn cho card đồ họa mãi tới ngày nay. VGA khác hoàn toàn những đời card trước vì có thể xử lý tính năng cuộn mượt, chia màn hình và tạo ảnh dưới dạng ô vuông (raster) ngay trên chip. Bộ nhớ card đồ họa tăng lên 256KByte, đồng thời hỗ trợ 2 chế độ 16 và 256 màu trên bảng màu 262144 giá trị (6bit RGB). Dòng card VGA đánh dấu mốc thời gian các thành phần của BXL đồ họa tích hợp vào 1 chíp duy nhất nên được xem là tiền thân của GPU hiện đại.
Card VGA của IBM
Địa vị thống lĩnh của IBM giảm dần cùng với sự lớn mạnh của những công ty khác trên thị trường PC, đồng thời với sự ra đời của những hệ thống làm việc dạng cửa sổ như Microsoft Windows 2.1, 3.0 và 3.11, IBM OS/2 và Microsoft Windows 95, ngành sản xuất card đồ họa bắt đầu khởi sắc. Rất nhiều nhà sản xuất và sản phẩm ra đời với tính năng, độ phân giải, hoạt động khác nhau. Điều này gây nhiều bối rối cho các lập trình viên. VESA (Video Electronics Standard Association) giải quyết vấn đề này bằng cách đưa ra VBE (VESA BIOS Extensions), 1 giao diện chuẩn hóa chung để truy cập các card đồ họa tương thích về độ phân giải và độ sâu màu, mở đường cho bộ đệm khung tuyến tính (linear frame buffer) dành cho card đồ họa xuất hiện.
Nhiều loại card sản xuất trong thời gian này cho mức độ xử lý 2D khá, bộ đệm được nâng lên 2 hoặc 3 lần để tăng tốc độ tạo ảnh các cửa sổ và ứng dụng.
Card đồ họa 3D tăng cường lần đầu tiên được giới thiệu dành cho PC là Matrox Impression của hãng Matrox Electronic, giống như dòng card anh em Matrox Millennium đều hướng đến thị trường máy PC CAD. Vào thời đó đồ họa 3D vẫn còn là trò chơi xa xỉ, đắt đỏ, đơn cử là các dòng card của hãng SGI (nhà phát triển OpenGL, cho phép lập trình viên làm việc với các khóa API trên cả 2D và 3D).
Card đồ họa Matrox Impression Plus ISA
Chip đồ họa PC 3D đầu tiên tạo nên bước ngoặc lớn là Voodoo Graphics Chip từ hãng 3dfx Interactive. Hãng này được thành lập năm 1994 bởi các cựu nhân viên của SGI. Giống với Matrox Millennium, 3dfx là loại card khe PCI không có RAMDAC tích hợp nhưng nối vào 1 card đồ họa 2D khác theo kiểu daisy-chained.
Card đồ họa sử dụng chip Voodo và nạp VBE trong ROM
Chip Voodoo 3dfx
Chip Voodoo báo trước thời đại mới của đồ họa 3D trên PC và đánh dấu sự tuột giá của các sản phẩm đồ họa. 3dfx giới thiệu hệ thống API (Giao diện lập trình ứng dụng) của chính họ, tên là Glide, sử dụng 1 chiến thuật khác so với các bộ API cùng thời như Direct3D, OpenGL, QuickDraw3D và Intel 3DR, Glide không giấu nhẹm các chi tiết phần cứng cấp thấp bằng cách thiết kế giao diện hào nhoáng, thay vào đó chỉ thực thi những gì chip đồ họa có thể làm. Chính sự đơn giản này làm tăng hiệu năng đáng kể, vì sử dụng giao diện hào nhoáng vào thời đó chỉ tổ ngốn RAM và CPU.
Chip đồ họa Matrox FS
Năm 1998, NVIDIA giới thiệu RIVA (Real-time Interactive Video and Animation accelerator) TNT (TwinTexel) là thế hệ chíp đồ họa thứ tư của NVIDIA vào thời đó. Đúng như tên gọi TNT, loại chip này có thể chạy 2 luồng xử lý tạo vân đơn (single texturing pipeline) và bộ lọc vân bộ 3 tuyến tính (tri-linear texture filtering). Khác với chip Voodoo và hậu duệ, TNT tương thích hoàn toàn với OpenGL 1.1. TNT được trang bị ZBuffer 24bit và bộ đệm khung hỗ trợ đầy đủ 32bit màu.
Chip RIVA TNT của NVidia
Card đồ họa sử dụng chip RIVA TNT
Một năm sau đó, NVIDIA lại tiếp tục "xưng hùng xưng bá" bằng chíp Geforce256 được hãng gọi là "GPU hàng đầu thế giới". Thuật ngữ GPU (Graphics Processing Unit) cũng ra đời từ đó. Đây là chíp đồ họa đơn đầu tiên tích hợp đầy đủ các engine chuyển dạng, xử lý ánh sáng, tạo - xử lý vân - cắt / điều chỉnh tam giác vào chung 1 chíp. Phiên bản pro Quadro đánh dấu thời điểm NVIDIA chính thức nhảy vào thị trường đồ họa 3D dành cho máy bàn.
Chip đồ họa NVidia Geforce256
Hiệu năng của GeForce 256 là đối thủ đáng gờm của các dòng chip 3D hi-end pro sử dụng infinite reality engine dành cho PC của SGI. GeForce256 hỗ trợ đầy đủ OpenGL 1.2 và Direct3D7 vốn tích hợp tính năng tạo vân và xử lý ánh sáng vào trong API.
(Còn tiếp)
Chip xử lý đồ họa (GPU) hay card đồ họa xuất hiện hầu như cùng lúc với PC. GPU đầu tiên dành cho PC ra đời năm 1981 do IBM sản xuất và được gọi là CGA (Color Graphics Adapter), đây cũng chính là thời điểm ra đời tiêu chuẩn màn hình màu đầu tiên cho hệ máy IBM PC.
Card đồ họa IBM CGA nguyên thủy trang bị 16 KByte bộ nhớ và hỗ trợ vài kiểu đồ họa lẫn văn bản, độ phân giải và độ sâu màu tối đa lần lượt là 640 x 200px và 4bit (16 màu), hầu như chỉ gồm RAMDAC (bộ phận chuyển đổi các tín hiệu số sang tín hiệu tương tự để hiển thị trên màn hình máy tính) và bộ nhớ. Tất cả các tính toán đều do CPU đảm nhiệm và kết quả được sao chép từ bộ nhớ hệ thống vào bộ nhớ CGA.
Chip xử lý đồ họa CGA của IBM
Một năm sau, IBM ra lò card đồ họa đơn sắc Hercules Graphics Card (HGC) hỗ trợ độ phân giải 720 x 348 px.
BXL Đồ họa đơn sắc HGC từ IBM
Năm 1984 cùng với sự ra đời của máy tính thế hệ tiếp theo IBM PC là IBM AT, 1 loại card đồ họa mới có tên gọi EGA (Enchance Graphics Adapter) ra đời. EGA cho phép hiển thị đồng thời 16 màu, ở độ phân giải tối đa 640 x 350, gồm bộ nhớ ROM dung lượng 16KByte bổ trợ BIOS cho những chức năng đồ họa, và tích hợp chip Motorola MC6845 điều khiển màn hình CRT, bộ nhớ video của EGA dung lượng 64KByte có thể mở rộng tới 256KByte bằng cách gắn thêm 1 loại card phụ.
Card đồ họa EGA của IBM vs Card đồ họa nhỏ gọn từ ATI
VGA do IBM phát minh ra đời vào năm 1987 thay thế dần card EGA và được sử dụng như 1 tiêu chuẩn cho card đồ họa mãi tới ngày nay. VGA khác hoàn toàn những đời card trước vì có thể xử lý tính năng cuộn mượt, chia màn hình và tạo ảnh dưới dạng ô vuông (raster) ngay trên chip. Bộ nhớ card đồ họa tăng lên 256KByte, đồng thời hỗ trợ 2 chế độ 16 và 256 màu trên bảng màu 262144 giá trị (6bit RGB). Dòng card VGA đánh dấu mốc thời gian các thành phần của BXL đồ họa tích hợp vào 1 chíp duy nhất nên được xem là tiền thân của GPU hiện đại.
Card VGA của IBM
Địa vị thống lĩnh của IBM giảm dần cùng với sự lớn mạnh của những công ty khác trên thị trường PC, đồng thời với sự ra đời của những hệ thống làm việc dạng cửa sổ như Microsoft Windows 2.1, 3.0 và 3.11, IBM OS/2 và Microsoft Windows 95, ngành sản xuất card đồ họa bắt đầu khởi sắc. Rất nhiều nhà sản xuất và sản phẩm ra đời với tính năng, độ phân giải, hoạt động khác nhau. Điều này gây nhiều bối rối cho các lập trình viên. VESA (Video Electronics Standard Association) giải quyết vấn đề này bằng cách đưa ra VBE (VESA BIOS Extensions), 1 giao diện chuẩn hóa chung để truy cập các card đồ họa tương thích về độ phân giải và độ sâu màu, mở đường cho bộ đệm khung tuyến tính (linear frame buffer) dành cho card đồ họa xuất hiện.
Nhiều loại card sản xuất trong thời gian này cho mức độ xử lý 2D khá, bộ đệm được nâng lên 2 hoặc 3 lần để tăng tốc độ tạo ảnh các cửa sổ và ứng dụng.
Card đồ họa 3D tăng cường lần đầu tiên được giới thiệu dành cho PC là Matrox Impression của hãng Matrox Electronic, giống như dòng card anh em Matrox Millennium đều hướng đến thị trường máy PC CAD. Vào thời đó đồ họa 3D vẫn còn là trò chơi xa xỉ, đắt đỏ, đơn cử là các dòng card của hãng SGI (nhà phát triển OpenGL, cho phép lập trình viên làm việc với các khóa API trên cả 2D và 3D).
Card đồ họa Matrox Impression Plus ISA
Chip đồ họa PC 3D đầu tiên tạo nên bước ngoặc lớn là Voodoo Graphics Chip từ hãng 3dfx Interactive. Hãng này được thành lập năm 1994 bởi các cựu nhân viên của SGI. Giống với Matrox Millennium, 3dfx là loại card khe PCI không có RAMDAC tích hợp nhưng nối vào 1 card đồ họa 2D khác theo kiểu daisy-chained.
Card đồ họa sử dụng chip Voodo và nạp VBE trong ROM
Chip Voodoo 3dfx
Chip Voodoo báo trước thời đại mới của đồ họa 3D trên PC và đánh dấu sự tuột giá của các sản phẩm đồ họa. 3dfx giới thiệu hệ thống API (Giao diện lập trình ứng dụng) của chính họ, tên là Glide, sử dụng 1 chiến thuật khác so với các bộ API cùng thời như Direct3D, OpenGL, QuickDraw3D và Intel 3DR, Glide không giấu nhẹm các chi tiết phần cứng cấp thấp bằng cách thiết kế giao diện hào nhoáng, thay vào đó chỉ thực thi những gì chip đồ họa có thể làm. Chính sự đơn giản này làm tăng hiệu năng đáng kể, vì sử dụng giao diện hào nhoáng vào thời đó chỉ tổ ngốn RAM và CPU.
Chip đồ họa Matrox FS
Năm 1998, NVIDIA giới thiệu RIVA (Real-time Interactive Video and Animation accelerator) TNT (TwinTexel) là thế hệ chíp đồ họa thứ tư của NVIDIA vào thời đó. Đúng như tên gọi TNT, loại chip này có thể chạy 2 luồng xử lý tạo vân đơn (single texturing pipeline) và bộ lọc vân bộ 3 tuyến tính (tri-linear texture filtering). Khác với chip Voodoo và hậu duệ, TNT tương thích hoàn toàn với OpenGL 1.1. TNT được trang bị ZBuffer 24bit và bộ đệm khung hỗ trợ đầy đủ 32bit màu.
Chip RIVA TNT của NVidia
Card đồ họa sử dụng chip RIVA TNT
Một năm sau đó, NVIDIA lại tiếp tục "xưng hùng xưng bá" bằng chíp Geforce256 được hãng gọi là "GPU hàng đầu thế giới". Thuật ngữ GPU (Graphics Processing Unit) cũng ra đời từ đó. Đây là chíp đồ họa đơn đầu tiên tích hợp đầy đủ các engine chuyển dạng, xử lý ánh sáng, tạo - xử lý vân - cắt / điều chỉnh tam giác vào chung 1 chíp. Phiên bản pro Quadro đánh dấu thời điểm NVIDIA chính thức nhảy vào thị trường đồ họa 3D dành cho máy bàn.
Chip đồ họa NVidia Geforce256
Hiệu năng của GeForce 256 là đối thủ đáng gờm của các dòng chip 3D hi-end pro sử dụng infinite reality engine dành cho PC của SGI. GeForce256 hỗ trợ đầy đủ OpenGL 1.2 và Direct3D7 vốn tích hợp tính năng tạo vân và xử lý ánh sáng vào trong API.
(Còn tiếp)
Chỉnh sửa lần cuối:
