图形处置惩罚芯片编年史

图形掌握器险些从一最先就成为盘算机体系的重要构成部份，而且从供应对低分辨率显现器的有限支撑，到供应及时光芒跟踪支撑的平台，一直在稳步发展。早期，显现掌握器的很多功用始于PC，以支撑游戏和其他运用递次。这些手艺厥后被迁徙到手机，以及超等盘算机中。

本文从NEC的μPD7220图形显现掌握器最先，引见了历史上多款具有里程碑意义的图形处置惩罚芯片。

1、NECμPD7220图形显现掌握器：第一个图形处置惩罚器芯片

1982年，NEC转变了新兴盘算机图形市场的款式，其美国分公司NEC Information Systems推出了μPD7220图形显现掌握器（GDC）（见下图）。该项目于1979年启动，并在1981年2月的IEEE国际固态电路集会上宣告了一篇论文。

图：NEC的μPD7220是第一款集成图形掌握器芯片（Drahtlos，Wikipedia）

在PC图形显现体系涌现之前，有两大范例：高端CAD体系挂在大型IBM和DEC大型机上，低端微机体系则基于方才成熟的英特尔4004 CPU，这是PC的前驱。

VLSI手艺蓬勃发展，具有数目惊人的晶体管（30,000到40,000）的器件构建起了CMOS，NMOS的前身。CMOS价钱高贵且功用尺寸更大。NMOS芯片可以具有小至5微米的栅极。μPD7220采纳5 V电源供电，功率为1.5 W，采纳40引脚陶瓷封装。

该芯片集成了一切CRT掌握功用（称为CRTC）以及弧形，线条，圆形和迥殊字符的图形基元。GDC的庞杂指令集，图形画图和DMA传输功用可以使处置惩罚器软件开支最小化。它可以驱动高达4Mb的位图图形内存，这在当时是相称多的。

在μPD7220之前，每一个图形装备都有本身的画图原语库，IBM的2250（1974）和Tektronix的4010（1972）是最受迎接的。μPD7220竖立了一个易于运用的初级指令集，运用递次拓荒职员可以轻松地将其嵌入到递次中，从而加快画图时候。

该芯片敏捷盛行起来，并成为一些“哑”终端和图形终端的基础（“哑”终端是一个没法编程并只显现图象或文本的终端）。掌握器可以支撑1024 x 1024像素分辨率和四个颜色平面。一些体系运用多个7220来取得更多的颜色深度。1983年6月，英特尔推出了82720，它是μPD7220的克隆版。

1987年，μPD7220被更新的更快版本μPD72120庖代。看到它的胜利，以及新兴的盘算机图形市场，日立和TI几年后也推出了图形处置惩罚器。

2、IBM的EGA和VGA启动了芯片克隆战役

IBM于1981年推出了基于英特尔8080的个人盘算机（PC），它装备了一个称为彩色图形适配器（CGA）的附加板（AIB）（如下图所示）。CGA AIB具有16 KB的视频内存，可以驱动NTSC-TV监视器或专用的4位RGB CRT监视器，比方IBM 5153彩色显现器。它没有专用掌握器，运用半打LSI芯片举行组装。中间的大芯片是CRT时序掌握器（CRTC），一般是摩托罗拉的MC6845。

图：CGA附加板和16KB的视频内存（hiteched）

这些AIB长33厘米（13英寸），高10.7厘米（4.2英寸）。IBM 于1984年推出了第二代加强型图形适配器（EGA）（如下图所示），它庖代并逾越了CGA的功用。1987年，EGA被VGA庖代。

图：IBM的EGA插件板庖代了CGA。注重外形因子和规划与CGA的相似性

EGA首创了一个新的行业。它不是一个集成芯片，但它的I / O纪录优越，而且成为了历史上最易被克隆的AIB之一。在IBM推出EGA AIB一年后，“Chips and Technologies”推出了一个芯片组，它复制了IBM AIB可以做的事变。一年以内，低本钱克隆版本占有了40％以上的市场份额。其他芯片公司如ATI，NSI，Paradise和Tseng Labs也临盆了EGA克隆芯片，并推动了基于克隆的电路板的爆炸式增进（如下图所示）。到1986年，有凌驾20家如许的供应商，而且名单一直在增进。Everex则取得了C＆T的许可，因而它可以为其PC临盆EGA芯片。

图：跟着集成EGA掌握器的涌现，AIB最先变小（旧盘算机）

EGA掌握器真的没什么迥殊的。它供应640×350像素分辨率，16种颜色（来自64位颜色的6位调色板）和1：1.37的像素长宽比。它可以经由历程转变分辨率来调解帧缓冲器的输出宽高比，为其供应三种分外的硬连线显现情势：640 x 350分辨率，两种颜色，宽高比为1：1.37,640 x 200像素分辨率为16种颜色和1：2.4宽高比，320×200像素分辨率，16种颜色和1：1.2宽高比。一些EGA克隆版本扩大了EGA功用，包括640 x 400像素分辨率，640 x 480像素分辨率，以至720 x 540像素分辨率，衔接显现器的硬件检测以及与旧CGA显现器合营运用的迥殊400线交织情势。

EGA的重大打破，以及它吸收云云多克隆的原因是：它的图形情势是位图平面，而不是上一代隔行扫描CGA和Hercules AIB。视频存储器分为四页（640×350像素分辨率，两种颜色，有两页）。

每一个比特代表一个像素。假如赤色页面中的某个位被启用，而其他页面中没有响应的位，则屏幕上的该位置会涌现一个赤色像素。假如该像素的一切其他位也被启用，它将变成白色，依此类推。

基于范例，EGA从基于字符的图形转移到真正的位图。类似于微型盘算机的模块，如Commodore PET和Radio Shack TRS80，以及直接来自IMSI和Color Graphics的制作商，但他们没有运用集成的VLSI芯片。EGA是末了一个具有数字输出的AIB，VGA带有模仿信号和更大的调色板。

PGA

在之前的文章中议论的NEC 7220和Hitachi 63484 ACRTC进入了专业市场。IBM，行业领导者和范例制订者承认了这一点，并在同年推出了商用/消耗类EGA，它还推出了专业的图形AIB PGA。PGA供应640×480像素的高分辨率，256种颜色，4,096种颜色的调色板。刷新率为60 Hz。与EGA一样，PGA也不是集成芯片。

8514

IBM于1987年住手运用PGA，取而代之的是更高分辨率的8514，并打破了AIB的首字母缩略词。8514可以天生1024×768像素，256色和43.5 Hz隔行扫描。8514是一项重大打破，是IBM首款集成高分辨率VLSI图形芯片。

VGA

IBM的视频图形阵列是在体积和寿命方面有史以来最重要的图形芯片。VGA于1987年与IBM PS / 2系列盘算机以及8514一同推出。两个AIB同享一个输出衔接器，几十年来成为VGA衔接器的行业范例。VGA衔接器是致使视频电子范例协会（VESA）于1989年竖立的催化剂之一。

小结：

EGA实际上是基础掌握器，厥后成为商用和消耗PC图形芯片。

到1984年，盘算机市场已整合为两个重要平台：PC和事情站。由于推出了PC，微型盘算机在20世纪80年代初就已灭亡。游戏掌握台依然是基于电视的客堂装备，而称为服务器的大型机械正在庖代大型机。超等盘算机仍以每一年三到四个的速度临盆。一切这些机械都运用了某种范例的图形。然则，到1988年，他们都运用范例图形芯片，偶然运用个中几种（如下图所示）。

图：跟着集成EGA掌握器的涌现，AIB最先变小（旧盘算机）

EGA范例是竖立一些公司的催化剂，而且其他公司的胜利也在增添。个中一家公司AMD收买了前锋图形公司ATI（和一家EGA克隆制作商）。

3、英特尔推出了首款自力显卡协处置惩罚器82786

英特尔看到了NEC的μPD7220，日立的HD63484以及IBM EGA的几个克隆等自力显卡掌握器的胜利。

1986年，该公司推出了82786 （如下图所示），作为智能图形协处置惩罚器，它将庖代传统上运用分立元件或软件举行图形功用的子体系和电路板。它被设想用于任何微处置惩罚器，包括Intel的16位80186和80286，以及32位的80386。

图：英特尔82786是第一款支撑硬件多窗口的图形芯片（Source Commons.wikipedia.org）

82786集成了一个图形处置惩罚器，可用于单个88引脚网格阵列或引线载波，它包括一个带CRT掌握器的显现处置惩罚器，以及一个带有支撑4 MB的DRAM / VRAM掌握器的总线接口单位内存，包括图形和体系内存。

图形处置惩罚器（GP）和显现处置惩罚器（DP）是82786中的自力处置惩罚器（如下图所示）。总线接口单位（BIU）及其DRAM / VRAM掌握器在图形处置惩罚器。

图：英特尔82786图形掌握器包括图形处置惩罚器和显现处置惩罚器

英特尔以为，82786的集成设想可以进步编程效力和团体机能，同时削减很多基于微处置惩罚器的图形运用递次（如个人盘算机，工程事情站，终端和激光打印机）的拓荒和临盆时候以及本钱。

与英特尔微处置惩罚器，很多自力于装备的范例以及IBM个人盘算机位图存储器花样的兼容性，再加上对国际字符集，多任务处置惩罚以及8位或16位主机的支撑，使82786的编程变得很天真。英特尔82786的功用顺应很多设想。下面是82786的一些重要功用。

• 集成画图引擎，具有高等盘算机图形界面指令集
• 支撑多个字符集（字体），可同时用于文本显现运用递次，疾速图案添补和国际字符
• 硬件支撑疾速操纵和在屏幕上显现多个窗口
• DRAM / VRAM掌握器支撑高达4 MB的图形存储器，移位寄存器和DMA通道，支撑递次存取DRAM和双端口视频DRAM（VRAM）
• 体系和图形内存之间的疾速位块传输（bitbit）
• 支撑高达200 MHz的CRT或其他视频接口
• 每帧最多256个同步颜色
• 可编程视频定时
• IBM个人盘算机位图花样

运用25 MHz像素时钟支撑高分辨率显现器使82786可以同时显现多达256种颜色，这在当时是一个很大的打破。英特尔示意，采纳多个82786设想的体系或带有VRAM的单个82786可以支撑险些无穷的颜色和分辨率。

82786的症结亮点是它的存储器构造，它可以接见由集成DRAM / VRAM掌握器直接支撑的图形存储器或驻留在CPU总线上的外部体系存储器。当82786接见体系内存时，它掌握总线并在主情势下运转。该芯片还可以作为从器件运转，CPU接见82786图形存储器和内部寄存器。从软件的角度来看，82786以雷同的体式格局接见图形和外部体系内存。然则，当82786接见本身的图形内存时，机能进步，由于82786 DRAM / VRAM掌握器直接接见它而不会碰到与CPU的争用题目。

82786的另一个特征是位图构造。它庖代了传统的位平面存储器模子，并运用递次排序（线性存储器），运用DRAM或双端口视频DRAM（VRAM）的疾速递次存取情势来取得机能（如下图所示）。第一个商用VRAM是由德州仪器于1983年推出的，比82786早三年，并被种种图形插件板（AIB）供应商采纳。

图：DRAM具有单个数据端口，而VRAM是双端口

82786支撑用于颜色的打包像素位图构造，个中每一个像素的一切颜色位都存储在存储器中的雷同字节中。在传统的位平面模子中，每一个平面定义了零丁的颜色信息。比方，4平面位图形貌了具有四种颜色的位图。存储器的每一个字节包括4平面位图中每一个像素的一名颜色信息。在82786打包像素模子中，每一个字节存储两个像素的数据。

芯片绘制了一切多少对象和字符，并在位图内和位图之间挪动图象。GP建立并更新了位图，实行了由主机CPU安排在内存中的敕令，并更新了DP的位图内存。GP高等敕令供应了图形对象和文本的高速绘制。它自力于DP实行一切这些功用。

DP遍历GP或外部CPU天生的位图，构造数据，并在屏幕上以窗口的情势显现位图。DP有一个视频移位寄存器，可以在屏幕上从内存中的差别位图组合多个窗口，并在水平或垂直方向上缩放任何窗口。

本质上，DP作为地点天生器运转，接见存储器驻留位图的恰当部份。从位图猎取的数据被通报到DP CRT control1er，后者在屏幕上显现位图数据。DP CRT掌握器天生并同步水平同步（HSync），垂直同步（VSync）和空缺信号。DP自力于GP实行一切这些功用。

DP可以作为主机运作。或许基于水平同步（HSync）和垂直同步（VSync）信号的从机，它们经由历程CRT情势显现掌握寄存器中的S（ync）位设置。当S位设置为1时，DP是隶属装备，HSync和VSync信号作为输入。假如S位为O，则DP作为主站运转，HSync和VSync作为输出。

82786可以处置惩罚4 MB的内存。在那些日子里，大多数体系在最少两个段中分别存储器，关于运用DRAM / VRAM掌握器的82786图形存储器和外部体系存储器。分别内存可以加强图形运用递次的机能。DRAM / VRAM掌握器许可比外部体系内存更快地接见图形内存，由于它没有碰到来自CPU的争用题目。CPU同时接见体系内存并实行递次，而82786接见图形内存并实行其敕令。

然则，当机能不是很症结时，82786和CPU可以与治理内存接见的集成82786 DRAM / VRAM掌握器同享雷同的内存。运用此设置，目的运用递次必需可以容忍体系内存的带宽削减。

英特尔将该芯片作为商用部件出卖，自力的AIB供应商用它制作了电路板。1987年，两家公司运用82786供应三个AIB，到1988年，十家公司运用该芯片供应了15个AIB。与进入市场的其他产品比拟，该芯片并非异常壮大，最值得注重的是德州仪器的TSM34010，也不像IBM VGA及其浩瀚克隆版本那样受迎接。英特尔在1989年推出了82786的更新版本86486微处置惩罚器。

4、德州仪器的TMS34010：第一款可编程图形处置惩罚器芯片

1984年，德州仪器（TI）推出了VRAM，即TMS4161。TMS34010 （如下图所示）和VRAM是相干的。在此之前的TMS9918和两个16位CPU和事情内存带宽是一个症结题目。Guttag的团队与TI的MOS存储器小组达成了一项协定，即假如TI的存储器部门可以构建它，那末Guttag的团队将协助定义VRAM的架构以在体系中事情。

图：德州仪器的TMS34010图形体系处置惩罚器是第一款可编程图形芯片。

在VRAM设想和34010 Guttag团队的宣告之间，还拓荒了TMS34061，这是一个VRAM掌握器，它比34010快得多。

1986年，TI推出了第一款可编程图形处置惩罚器集成电路TMS34010。它是一个完整的32位处置惩罚器，包括面向图形的指令，因而它可以作为CPU和GPU的组合。该设想在TI公司位于英国贝德福德和德克萨斯州休斯顿的工场举行。1985年12月，第一批芯片在休斯顿事情，1986年1月，第一批拓荒板被送到位于纽约金斯敦的IBM事情站.Karl Guttag也亲自由1986年1月向NeXT的Steve Jobs展现了34010 。

英特尔82786是在1986年5月TI TMS34010以后不久宣告的，并于第四季度上市。它是一个可以运用DRAM或VRAM的图形掌握器，但它不像34010那样可编程。

除芯片外，TI还推出了新的软件接口 - 德州仪器图形架构（TIGA，如下图所示）。TI宣称34010作为通用处置惩罚器在典范图形运用中比盛行的英特尔80286更快。

图：TMS34010引入了新的软件接口，德州仪器图形架构（TIGA）。

TIGA是TI建立的图形界面范例，它定义了图形处置惩罚器API的软件接口。运用此范例，为TIGA编写的任何软件都应在相符TIGA范例的图形接口卡上一般事情。

TIGA范例与分辨率和颜色深度无关，这供应了肯定水平的将来考证。此范例专为高端图形而设想。

该芯片有几个专用的图形指令。它们在硬件中完成，由基础图形功用构成，比方添补像素阵列，绘制线条，像素块传输以及将点与窗口举行比较。

该芯片支撑像素块传输，像素传输，透明度，平面遮掩，像素处置惩罚，布尔处置惩罚示例，多位像素操纵和窗口搜检。

在x，y寻址情势中另有一个面向图形的寄存器。在这类情势下，寄存器以x，y情势坚持像素的地点 - 屏幕上的像素笛卡尔坐标。该情势减轻了软件消耗时候的事情，行将每一个像素的存储器地点映照到其屏幕位置。

该芯片是从头最先构建图形的（如下图所示）。它有30个32位寄存器，分为A组和B组。A是通用的，软件可以在盘算历程中将它们用于暂时存储。B是特地的;，它们保留了当前剪切窗口的位置和尺寸，以及当前的远景和背景颜色等信息。

图：TMS34010内部架构凸起了其微递次支撑。

决议运用30个32位寄存器，而不是大多数机械上的16个或更少的寄存器是愿望使时候症结功用运转得更快而且易于编程。寄存器到寄存器操纵可以在用完高速缓存时在单个周期内完成，而且可以与存储器掌握器完成先前最先的写周期并行发作。这类并行性自然发作在CPU正在盘算写入一系列存储器位置的函数的例程中。在34010定义时代用作模子的示例是椭圆画图例程，个中地点盘算和数据值保留在寄存器文件中，而且要写入的像素被发送到存储器掌握器。

该芯片的中心时钟频次为40 MHz，厥后为50MHz，这在当时相称高，很多OEM会将芯片超频以取得一点机能差别。

与当时的一切图形掌握器一样，芯片须要外部LUT-DAC举行颜色治理和CRT掌握。当时最盛行的LUT-DAC是Brooktree的478和TI的34075。破例的是Truevision，它运用TMS34010和真彩色帧缓冲器。

只管TI设计将34010作为一个可以直接运转DOS或其他操纵体系的自力体系处置惩罚器，但设想职员还在协处置惩罚环境中制订了迥殊划定，为OEM供应了最大的天真性。28个I / O寄存器映照到34010地点范围内的高存储单位。个中一些寄存器可由主处置惩罚器直接接见。硬件设想师很愉快看到这一点; 它使他们更轻易设想一个微型盘算机到34010接口。经由历程这些I / O寄存器，递次员的事情也变得越发轻易，主机微盘算机可以读取和写入协处置惩罚器板的存储器，住手34010，并在已知地点重新启动它，从而坚持状况。

然则，TIGA没有被普遍采纳。相反，VESA和Super VGA成为VGA以后PC图形装备的事实范例，而且几个AIB构建商在其主板上添加了VGA芯片以便与一切运用兼容。

微软最初并没有在他们的Windows界面中支撑34010，但由于该芯片在显现列表处置惩罚方面做得异常精彩，而且在Windows 2中更轻易治理。当时Windows仍在大多数情况下经由历程初级敕令操纵。

Windows最初的构造是让主机完成一切画图，这类手艺在EGA和VGA上运转优越。IBM的8514 / A驱动递次在BLT'ing方面做得异常精彩，但不如34010在线画图那样对CAD用户至关重要。只管云云，微软对34010提出过指摘，并说它的构造体式格局与2014基础图形功用上的8514 / A不一样。该公司厥后发现那是主机端字体的内存治理。AIB应当用于画图和颜色扩大，而字体应当在34010空间中缓存。

微软最先意想到AIB须要两到三个屏幕才运转Windows运用递次 - Presentation Manager（PM）须要更多。当时，Windows并没有很好地处置惩罚位图。Windows 386经由历程许可运用递次在Windows中运转或从Windows运转来革新一些东西 - 许可同时为种种运用递次供应多个位图。

因而，微软宣告基于TI的AIB将可以经由历程TIGA取得新的Windows和PM驱动递次 - 它将成为TIGA软件包的一部份（如下图所示）。然则，Windows没法从线条画图引擎中受益，当时微软发起客户不要将Windows与AutoCAD一同运用。

图：NEC基于MVA TI TMS34010的AIB板载VGA（克隆）芯片和Brooktree LUTDAC（泉源：Vlask）

在那些年里，TMS34010有三个重要的市场需求动力：家庭的高端PC，VGA是重要范例的消耗者和商用PC，以及种种游戏机和街机。TI在高端PC，街机和游戏机中表现精彩，而且还用于科学仪器、航空电子装备和历程掌握体系中的几个专用体系。

1991年，Guttag成为德州仪器公司的研究员。由于他在VRAM方面的首创性事情，他还取得了NCGA手艺卓着奖。

5、IBM的 PGC和8514 / A

IBM长期以来供应两种级别的显现功用，一种用于举行文字处置惩罚，数据库输入和Lotus电子表格的通用营业用户；另一种用于工程用户。后者老是具有更高分辨率，更高贵的监视器和掌握器。

专业图形掌握器（PGC）

在8514 / A之前，1984年，IBM推出了一种名为Professional Graphics Controller（PGC）的多板AIB，一般称为Professional Graphics Adapter，偶然也称为Professional Graphics Array。

PGC由三个互连的PCB构成，包括图形处置惩罚器和存储器。

PGC有一个简朴的图形掌握器芯片，并运用外部DAC和离散逻辑芯片用于很多其他功用和查找表（如下图所示）。

图：专业图形掌握器（PGC）是一个3板组

PGC支撑640×480像素图形，并从4096的调色板发生256种颜色。PGC有两种操纵情势：CGA（320×200像素）和原生情势。PGC的婚配显现器是IBM 5175，这是一款奇特的模仿RGB显现器，与任何其他显卡不兼容。

它没有普遍用于商用和消耗级PC，其价钱为4,290美圆，与当时价值50,000美圆的专用CAD事情站比拟，以至包括PC XT 87型（4,995美圆）的本钱。本日，AIB将消费9,910美圆 - 比拟之下本日的AIB看起来更廉价。

在20世纪80年代后期，原始的IBM外围总线（称为ISA（行业范例体系构造））已从慢速4.7 MHz 8位总线发展为8 MHz 16位，并为克隆AIB制作商拓荒了一个网关。克隆PC和配件使IBM的中心PC营业处于边沿职位，该公司愿望住手这类做法，推出了一款新的PC，PS / 2，带有专有OS（OS / 2）和体系总线，Micro Channel，微通道与ISA板不兼容。8514 / A高分辨率图形适配器是10 MHz微通道的第一个AIB。

8514 / A.

1987年4月，IBM推出了Personal System / 2盘算机。8514 / A项目的听说最早于1985年最先流传。该芯片是在英国赫斯利拓荒的，间隔建立受迎接的TSM34010的德州仪器贝德福德拓荒中间不远。有名的视频图形阵列（VGA）和8514 / A芯片及附加板（AIB）都是在IBM Hursley和监视器上设想的。

8514 / A是对基于Micro Channel架构的PS / 2视频图形阵列的可选晋级，并在PS / 2推出后的三个月内推出（如下图所示）。

图：IBM的8514 / A AIB和内存板

8514 / A是第一款适用于PC的牢固功用图形加快器，支撑1024 x 768像素分辨率和256种颜色。基础的8514 / A和512KB VRAM仅支撑16种颜色，512 KB的内存扩大使合计到达1 MB VRAM并支撑256种颜色。

跟着8514 / A的推出，另有一款16英寸，1024×768像素的CRT显现器。8514 / A是具有“/ A”指定适配器的AIB，8514 / A只是PS / 2附件，IBM没有临盆任何ISA版本。然则，有几家克隆厂商做过。在1990年，它被XGA庖代。

8514 / A是大规模集成图形芯片的最先，与PGC图形掌握器比拟，8514掌握器芯片（如下图所示）异常庞大。

图：IBM的PGC支撑640 x 480像素的图形，并从4096的调色板中发生256种颜色。它有两种情势：CGA（320 x 200像素）和原生情势。

8514 / A可以支撑VGA中没有的四种新图形情势。IBM将它们命名为高等功用情势，别的另有640 x 480像素。其他三种情势最高可达1024 x 768像素。然则，有点嗤笑的是，它不支撑其他视频范例的传统字母数字或图形情势，由于它仅在高等功用情势下实行。在典范体系中，当运用递次或操纵体系挪用范例情势时，VGA会自动接受。

因而，8514 / A的一个风趣特征是包括它的体系可以运用两个监视器。在这类情况下，一般的设置是将8514显现器衔接到8514 / A，将范例显现器衔接到VGA （如下图所示）。

图：VGA / 8514 / A可以一次驱动两个显现器。

虽然常常被称为第一个PC群众市场牢固功用加快器，但8514并非第一个支撑硬件加快的PC AIB，这类区分归功于NECμ7220。

8514 / A是第一款普遍运用的牢固功用加快器，因而相对廉价，而且它是当时的疾速加快器。该时代的其他图形加快器运用德州仪器TMS34010 / TMS34020芯片，是一种运转在50MHz摆布的RISC处置惩罚器。它们更天真，但编程更庞杂，更高贵，而且一般与更简朴的8514 / A一样快。

直到8514 / A的推出，PC图形加快被降级为高贵的事情站级图形协处置惩罚器板。人们可以运用可编程的迥殊CPU或数字信号处置惩罚器芯片来取得协处置惩罚器板。然则，牢固功用加快器，比方8514 / A，捐躯了可编程性，以取得更好的性价比。

当时，IBM Display Adapter 8514 / A的售价为1,290美圆。本日：它将消费2,785美圆。

克隆版本

在20世纪80年代末和90年代早期，一些公司对8514 / A举行了逆向工程，并供应了支撑ISA的克隆芯片（软件兼容）。个中最凸起的是Paradise体系（后被Western Digital收买）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。一切克隆都更快，部份原因是新的更高密度的VRAM芯片，因而将显现分辨率推高到1280×1024，具有24位，1600万种颜色 - 真恰是PC中的事情站。

IBM另有一个图形掌握器，XGA将是VGA和8414 / A的超集，下一版将是广受迎接的行业范例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，个中一个硬件通告是VGA显现芯片，这个范例已延续了凌驾25年。虽然VGA是对其前身EGA（1984）的逐渐革新，而且依然向后兼容EGA以及早期（1981）的CGA和MDA，但其向前兼容性使其取得了普遍的承认。

集成主板

PS / 2 Model 80是IBM的第一台386盘算机，最值得注重的是板载VGA图形处置惩罚芯片（如下图所示）具有256 KB RAM，32位总线微通道架构（MCA），BIOS辨认和设置以及RGB视频信号路由。MCA可以包容上一代8514 / A显卡，而VGA芯片则在主板上。

图：VGA是迄今为止最盛行的图形芯片。

VGA的一个重要特征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的集成逻辑还包括CRT掌握器并替换了五个或更多其他芯片，只须要外部存储器。VGA描写了将来完整集成装备的途径。

VGA还引发了新的克隆海潮，并使Cirrus Logic，S3，Chips＆Technologies等公司以及其他三家公司取得了庞大的财产。

IBM 5162，一般称为IBM PC XT / 286，是一款异常受迎接的PC，运用的是16位扩大总线，可以插进去晋级的显卡，庖代IBM EGA主板。由于PS / 2运用了MCA，一些电路板制作商供应了一个带有两个标签的电路板，一个用于ISA，另一个用于MCA。不久以后，于1988年推出了适用于IBM兼容盘算机的扩大产业范例架构总线。它有MCA和ISA信号。它是由PC克隆供应商同盟（“Gang of Nine”）拓荒的，作为IBM在其PS / 2系列中运用其专有微通道架构（MCA）的回击，而且涌现了带有ISA和ELISA标签的电路板。

基础体系视频由IBM称为Type 1或Type 2的视频子体系（即VGA或XGA）天生。供应VGA功用的电路包括视频缓冲器、DAC和测试电路。视频存储器被映照为64Kb×8位的四个平面（映照O到3）。视频DAC驱动模仿输出到显现器衔接器。测试电路用于测试附加的显现器范例、颜色或单色。

视频子体系掌握从体系和CRT掌握器接见视频内存。它还掌握分配给视频内存的体系地点。最多可以编程三个差别的肇端地点，以便与之前的视频适配器兼容。在图形情势下，情势决议了视频信息在内存中的花样以及内存的构造体式格局。

在字母数字情势下，体系分别将ASCII字符代码和属性数据写入视频存储器映照O和1。内存映照2包括在字母数字情势集时代由BIOS加载的字符字体。字符天生器运用该字体在显现器上建立字符图象。

ROM中包括三种字体：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照2中，个中两个字体可以同时处于运动状况，许可运用512个字符的字体。

视频子体系将信息花样化为视频存储器并将输出发送到视频DAC。关于彩色显现器，视频DAC将三个模仿颜色信号（赤色，绿色和蓝色）发送到显现器衔接器。关于单色显现器，BIOS将颜色信息转换为DAC，DAC将乞降信号驱动到绿色输出上。因而，绿线或信号成为依然运用BNC衔接器的监视器的默许同步信号。

辅佐视频衔接器许可视频数据在视频子体系和插进去通道衔接器的适配器之间通报。这是一种延续到20世纪90年代末的经常使用手艺。IBM没有为VGA供应任何高分辨率图形驱动递次。

最初的VGA规格与之前的掌握器差别，没有供应硬件支撑。

板载规格包括256 KB视频RAM（第一批体系可以订购64 Kbytes或128 KB RAM，价值是落空部份或悉数高分辨率16色情势）。它支撑16-彩色和256色调色板显现情势和262,144色全局调色板（6位，因而，64个能够的级别，经由历程RAM DAC的每一个赤色，绿色和蓝色通道）。

关于主像素时钟，时钟可在25.175 MHz或28.322 MHz处挑选，但一般的线速度牢固为31.46875 kHz。VGA指定最多800个水平像素和600行，这比当时供应的640×480监视器更大。

刷新率能够高达70 Hz，垂直空缺中缀（为了降低本钱，并不支撑一切克隆板）。

该芯片可以支撑平面情势：最多16种颜色（四个位平面）和一个打包像素情势：256种颜色。该芯片没有bit-BLT功用（即Blitter），但经由历程“VGA latch”寄存器支撑异常疾速的数据传输。有一些原始的Raster Ops支撑，一个桶形移位器，以及IBM称为硬件腻滑转动支撑的东西，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。桶形移位器的罕见用法是浮点运算的硬件完成。在当代GPU中，有数千个32位浮动处置惩罚器。

VGA衔接器

VGA范例包括分辨率、物理衔接器范例和视频信令。本日依然支撑，人们可以找到带有VGA衔接器的投影仪，当与较新的盘算机或图形板一同运用时须要运用适配器电缆。

VGA克隆厂商

除了克隆芯片供应商以外，其他几家公司还将VGA构造整合到他们的芯片中。个中一些供应商包括：ATI / AMD，芯片和手艺，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那样对盘算机业发生了深远的影响。遗憾的是，IBM并没有像其他供应商那样从发现中赢利。

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