D431b5bb3ff2416e3d08871deca93dd6 上次我們介紹過SVGA時期的先驅者Trident2D霸主S3 Graphics,這次我們要來回顧影響3D甚鉅的3dfx,以及應觀眾要求的Tseng Labs等廠商。或許你說這些已經成歷史的廠商有什麼好看?從這些廠商的歷史當中,我們可以了解顯示卡演進的脈絡,也有助於了解當代顯卡的發展,這就讓我們開始吧!

章節目錄

第一頁:Tseng Labs:SVGA時期倚天中文的夥伴

第二頁:3dfx:煙火般燦爛的3D先行者

Tseng Labs:SVGA時期倚天中文的夥伴

在上回的連載中,不少讀者反應我們漏了當年重要的Tseng Labs的產品,更精確來說,是Tseng Labs的ET4000顯示卡。這次我們特別先應大家的要求,來談談這款當年的老朋友。

Tseng Labs(Tseng Laboratories, Inc.簡稱TLI,中文為曾氏實驗室)創立於1983年,總部位於美國賓州Newtown,CEO為Jack HN Tseng。該公司業務主要為設計相容IBM個人電腦的顯示晶片。包括設計客制化的ASIC(Application-specific integrated circuit,特殊應用積體電路)、影像控制晶片(video controller chips),或者OEM影像控制介面卡(video controller adapters)。

Tseng Labs屬於早期進入顯示晶片的廠商,該公司推出的ET4000系列應該是不少老骨頭的第一張顯卡,當年倚天中文安裝的時候,還能特別選擇顯示卡設定值,其中之一就是Tseng Labs的ET4000,相信不少人都記憶猶新。

關鍵字:ASIC

ASIC指的是Application-specific integrated circuit的縮寫,中文為特殊應用積體電路。是指針對不同的應用領域,透過客制化的方式設計、生產的特殊規格產品。而ASIC的反義詞則是ASSP,非客制化的積體電路。

當年倚天中文的安裝設定頁面中,還有選擇ET4000的選項,而T8800與T8900指的則是上回我們提過的Trident的產品。圖片來源:insoler.com

單色顯示的王者ET1000

由Tseng Labs研發的第一款產品是Ultrapak,它可在IBM PC底下CP/M作業系統中運作,但後來OEM協訂被取消,只好以自己的名義銷售。Ultrapak是款單色顯示介面卡,當年稱為Monochrome Display Adapter簡稱MDA(monochrome意思就是單色、黑白),是IBM在1981年用於PC的顯示標準,也是IBM制訂的第一個顯示規範,同時制訂的規範還有Color Graphics Adapter簡稱CGA,也就是彩色顯示介面卡。

稍微解釋一下MDA與CGA讓大家了解,避免聽的一頭霧水。MDA的理論解析度為720 x 350,其中每個文字的解析度最高為9 x 14以內,因此螢幕在標準下顯示的文字最多就80 x 25個。至於彩色的CGA同樣可以顯示80 x 25個文字,解析度卻只有640 x 200,這不難想像,同樣的文字在CGA上顯示不如MDA精美。當年電腦的選擇很簡單,若你要銳利的文字顯示功能,那就挑MDA。如果要顯示圖表、圖形等圖像,就選彩色的CGA。當然如果資本夠雄厚,2種都買也沒關係。

圖形顯示的HGC取代MDA

畢竟MDA只有文字顯示功能,不具備繪圖功能、沒有彩色顯示功能、也無灰階設定,缺乏pixel-addressable(像素尋址)功能,讓廠商很難透過MDA執行以圖形為主的遊戲與圖像,讓它在使用中受到不小的限制,後來被單色繪圖卡Hercules Graphics Card(HGC)所取代。

Ultrapak可顯示特殊的132 x 44文字模式,這種更大量的顯示方式讓Tseng Labs獲得不小的矚目,且被普遍使用於企業端。後來Tseng Labs在Ultrapak進行修改與電路精簡,做出了只有基本單色顯示輸出功能的Ultrapak Short(簡稱Ultrapak-S),這也就是零售市場可以看到的ET1000或稱為ET1000-A。1984年時,像DFI推出的ISA(Industry Standard Architecture,工業標準結構)介面MG-150,就是以ET1000為核心的顯卡,相容於MDA與HGC。MG-150同時也是史上銷售最好的MDA、HGC相容卡。

此為IBM 5151個人電腦,搭載的是MDA也就是Monochrome Display Adapter,螢幕並非像今天都是彩色輸出,而是單色輸出。

關鍵字:CP/M

CP/M是Digital Research Inc.在1974年開發的8位元PC的作業系統,最初在8位元發展初期受到廣泛的應用,但到16位元時代錯失轉型機會,慘敗給微軟的MS-DOS系統。雖然後期有推出CP/M 86與CP/M 68K的作業系統,但鮮少人使用。

 

關鍵字:HGC

HGC是Hercules Graphics Card的縮寫,中文翻譯為大力神顯示卡或稱為單色繪圖卡,採用的是1982年IBM的Monochrome Graphic Adapter(MGA)規範。相較於MDA只能顯示文字,MGA除了文字還能顯示圖形,當時不少遊戲得要靠它才能有動畫效果。圖片來源:Wikipedia

DFI所推出的MG-150是相當早期的顯示卡,使用的是ISA介面,核心則是ET1000。同時MG-150也是有史以來銷售最佳的MDA、HGC相容卡。圖片來源:Wikipedia

用於中繼的ET2000、ET3000

IBM於1984至1985年間推出Enhanced Graphics Adapter(增強型顯示介面卡,簡稱EGA)標準,該標準的介面卡可模擬成MDA或是CGA,且EGA擁有MDA與CGA無法顯示的功能。實際顯示能力則介於CGA與VGA之間,最早於1984年應用於IBM 5170 PC AT(簡稱IBM PC AT)。

不同於MDA,EGA可產生dot-by-dot(逐點)圖形於單色顯示器上,但EGA這圖形模式可模擬HGC並完全不相容於HGC。EGA最大的特色是能在640 x 350解析度下達到16色的顯示能力,而EGA分為文字與圖形模式,而文字又區分為80 x 25與40 x 25的格式。

這跟Tseng Labs有什麼關係?自然有密不可分的關係,ET1000的後繼產品ET2000就是針對EGA規範推出的產品,並於1985年左右上市。ET2000基本上是相容IBM的EGA規範,且於Ultrapak Short(ET1000)的基礎上進行修改,並「向上」相容VGA的640 x 480解析度。

但不到2年,1987年後繼的ET3000就迅速推出。它包括了ET2000的所有功能,並相容於IBM Personal System/2(PS/2)軟硬體。自ET3000之後,Tseng Labs回歸到OEM市場,僅提供晶片或產品給廠商,並不直接面對零售通路。此時的ET3000具備256色解析度達1024 x 768的輸出能力,此時ET3000在玩家之間已經相當有知名度,但真正高峰則是接下來的ET4000。

從ET2000到ET3000之間還有個ET2500,大約是在1987年推出,略早於ET3000,使用的仍是8bit的ISA介面,符合EGA規範。圖片來源:Videocard Virtual Museum

ET3000AX在玩家之間已經相當有知名度,但相較於接下來推出的ET4000,還是有段落差。圖片來源:VGA LEGACY

關鍵字:IBM Personal System/2

PS/2是IBM推出的第三代個人電腦,使用Intel 80386處理器、OS/2作業系統。當時定義了鍵盤滑鼠在內等外部介面,而鍵鼠使用的PS/2介面一詞也是從此時開始。圖中的是Model 55的IBM電腦。圖片來源:Wikipedia

ET4000的輝煌時期

時間到了1989年第四季,此時Tseng Labs推出了相當有代表性的產品ET4000(確切型號為ET4000AX或ET4000/AX),相信不少人都對這張卡印象深刻。同樣地維持過去的傳統,ET4000是基於ET3000的基礎改進而來,輸出解析度可達1280 x 1024,記憶體容量提升到1MB,螢幕更新率則是最高到120Hz,甚至還進一步提供High Color、True Color的支援。介面則依然是ISA或是EISA(Extended Industry Standard Architecture,擴展工業標準結構),後來推出的ET4000/W32P更支援VESA匯流排(VESA Local Bus,簡稱VL-Bus或VLB)。

ET4000推出當下是最強的顯示卡,連後來的2D霸主S3 Graphics才剛成立,讓它在市場上稱霸接近3年之久,是相當長壽且表現出色的產品,此時作業系統大約是微軟Windows 3.x的時代。根據當年IDC(International Data Corporation,國際數據資訊公司,簡稱IDC)的調查,Tseng Labs曾經擁有高達25%的市場占有率。

看到ET4000AX應該不少老玩家都有印象,當時在解析度與更新率等規格上都有大幅度的提升,甚至支援High Color、True Color。圖片來源:VGA LEGACY

關鍵字:VESA匯流排

VESA Local Bus簡稱VL-Bus或VLB,該介面是ISA的高速擴充版本,會在正常的ISA後端加上棕色的擴充插槽,讓傳輸金手指變的非常長。當時它是擴充ISA頻寬的過渡產品,但過於依賴Intel 80486的記憶體匯流排設計、且主機板能安裝的VLB介面有限、電力與卡之間的干涉問題、安裝方式困難等問題導致後來被PCI取代。圖片來源:Wikipedia

 

關鍵字:Windows 3.x

Windows 3.x發行於1990至1994年之間,是微軟當年作業系統的重大突破。使用者介面、記憶體管理等層面也有大幅度的改進,最後被Windows 95所取代。

DOS之王W32家族

大約在1992年推出ET4000家族的新成員ET4000/W32,該卡的控制器相當特別,可支援ISA、EISA、MCA等介面。後期衍生型ET4000/W32I、ET4000/W32P亦有PCI與VESA版本。而匯流排介面頻寬則是8、16、32bit,當時亦有不少開發者透過它開發圖像與多媒體市場。ET4000/W32最大的特色是host interface的設計,使用了Tseng Labs自家第二代快取/記憶體管理架構,頻寬比前一代ET4000AX高出3倍。透過ET4000獨特的架構設計,可最大限度地提升系統記憶體的能力,並降低對於顯示記憶體的要求。

ET4000/W32提供了許多先進的硬體功能,像是支援full 256 raster operations、full cursor、imaging port、pixel amplification等功能。記憶體部分則有linear addressing、multiport cache,頻寬則如先前所述是ET4000AX的3倍,約為91MB/s。另外還有個重要的功能,那就是IMA(Image Memory Access)port,該功能對於即時影像解壓縮、真彩(True Color)點陣圖密集應用上有所幫助,這些功能也需要大頻寬輔助才能達成作用。

多種介面的W32家族成員

ET4000/W32後來衍生出ET4000/W32I與ET4000/W32P,前者約於1993年推出,後者則是1994年的產品,而型號中I代表著ISA、P則是PCI,但亦有其他介面的版本。這2款產品有很大的原因是受到Windows的影響而推出,主要強化的方向在於解析度與色彩,以及更高的晶片整合程度以節省系統晶片數量與成本。ET4000/W32I是直接取代ET4000/W32成為新的OEM產品,功能與ET4000/W32P相當。

所有ET4000家族成員都沒有內建RAMDAC( Random Access Memory Digital to Analog Converter),包括最新的ET4000/W32I與ET4000/W32P也都沒有,這讓ET4000系列的競爭力大幅衰退。然而透過有效的價格策略,以及DOS環境的出色表現,ET4000家族在市場表現上依然亮眼(這招數有沒有很熟悉?)。RAMDAC的問題直到ET6000推出才解決,但時間上已經太遲,這也是導致該公司被併購的關鍵因素。

ET4000/W32使用VLB介面,當時提供了不少先進的硬體功能,效能也有別於ET4000AX。圖片來源:AmoRetro.de

ET4000/W32I指的是使用ISA介面,可看到方向與ET4000/W32P完全不同。圖片來源:AmoRetro.de

ET4000/W32P是採用PCI介面,同時也是W32家族的最後一位成員。圖片來源:VGA LEGACY

規格特殊但為時已晚的ET6000

到了1996年,新推出的ET6000整合了2個重要的電路設計,其一為採用時脈達135MHz的RAMDAC,其二則是clock generators,兩者皆位於ET6000的顯示核心內,為單晶片設計。ET6000具備當實相當先進的128 bit datapath(資料路徑)繪圖與多媒體核心,並整合了高品質的影像處理引擎。此外還有革命性的MDRAM(Multibank Dynamic RAM),並使用PCI介面與主機板連接。當年有些玩家會選擇ET6000當作2D卡,搭配3dfx的Voodoo做為選購的標準配備,相信正在看這篇文章的你可能也這麼搭過。

既然提到128 bit的datapath,那就稍微介紹一下ET6000在這方面的特色。datapath主要用於溝通顯示晶片、顯示記憶體與RAMDAC,假設datapath規格是32 bit,代表每次可傳輸4 Byte(32 bit/8=4 Byte)。同理可證,64 bit代表每次傳輸8 Byte,而ET6000使用的128 bit自然是16 Byte,但實際運作上卻沒這麼簡單,關鍵在於記憶體顆粒。

當時記憶體顆粒大多是8 x 1 Mbit的規格,datapath則只有32 bit。就算顯示卡支援64 bit、128 bit等更好的規格,仍會卡在記憶體顆粒規格而效能受限。同時期左右S3推出的Trio 64則是64 bit,但配上的1MB記憶體顆粒是由2個512 KB的EDO或DRAM所組成,datapath則同樣是64 bit,因而能完全發揮效能。回到128 bit的主角ET6000,在當時128 bit的datapath需要搭配特殊設計才能發揮,依靠的就是先前說的MDRAM。

記憶體大不代表能用到滿

MDRAM與一般記憶體結構不太相同,透過interleaving或其他方式能夠每次存取128 bit,容量也跟一般記憶體不太相同。當年ET6000搭載的預設MDRAM容量為2.25MB,另有2個插槽可用於擴充,最大可達4.5MB。但有趣的是ET6000在VGA模式下,只能刷新4MB(64 Bank x 64 KB),使用的最大上限就是4MB。在那個記憶體貴如金的年代,多出的0.5MB無疑是種浪費。

實作上ET6000可提供高解析度與色彩,並不會因而降低系統效能,影像方面也提供更好的效能與流暢度。但相較於市面上的產品,過慢導入新技術使之缺乏競爭力,已無法繼續與當時的主要對手S3競爭。加上顯示卡所需的記憶體無法順利獲得供貨,這些都影響Tseng Labs的收益。

ET6000搭載特輸的MDRAM,且有相當特別的記憶體容量,當時有2.25MB與4.5MB的版本。但推出時間過晚,加上環境因素以無法與其他產品競爭。圖片來源:VGA LEGACY

關鍵字:MDRAM

MDRAM全名是Multibank Dynamic RAM,當時由MoSys公司所開發的顯示記憶體。它將記憶體每32KB劃分成1個Bank,具備高效能與低價的特性,傳輸速率可高達666MB/s。

1997年投入ATI懷抱

正當收益受到影響的時候,其實Tseng Labs面臨很大的抉擇,當時正是2D轉3D的關鍵過渡時期,1996開始的3D浪潮似乎一發不可收拾。Tseng Labs放棄繼續投入資金研發合乎當時效能表現的3D繪圖引擎,而選擇保留大筆現金等待被併購。後來也順利找到買主,買主就是ATI即為現在的AMD。ATI於1997年買下Tseng Labs,取得該公司的工程師與專利,而市場則由S3與ATI共同瓜分。另一方面,Tseng Labs原管理高層們則將資金投資到一家製藥公司,但不到幾年,就在1998年這間新創製藥公司也被Cell Pathways所收購。

 

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Max
1.  Max (發表於 2014年8月07日 21:41)
啊..........這些顯示卡,都是當時把玩過的記憶了.......
翎翊
2.  翎翊 (發表於 2014年8月13日 12:31)
想當年RO剛推出的時候在設定值還有Voodoo加速卡的選項可以勾<( ̄︶ ̄)>

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