中国it商城   云南电脑批发平台    云南电脑商城

3D 图形的三国争霸时代

相较于低阶产品有些厂商来来去去的状况来说 (由于这些厂商太多，但没有太多大家记得住的产品，因此我就不特别提了，但在下一篇当中我们将见证其中几家曾经辉煌过但即将走入历史的厂商们)，差不多从 20 世纪的最后两年 (1998 年之后) 开始，中高阶个人计算机用 3D 图形界就进入三强争霸的时期了，NVIDIA、3dfx、ATI 这三间厂商将会主宰接下来的个人计算机用 3D 图形芯片的发展，而且如同前面所提到的 S3 Graphics 与 Trident 等厂商即将退出 (或者说是被三大厂送出) 历史舞台一般，大概从下一篇开始我们就只会见到这三家厂商了 (不论高阶或低阶市场都是如此)。

3dfx Interactive

 

首先我们要看的是 3dfx，还记得上次我们谈过让 3dfx 赚入大把钞票的 Voodoo Graphics 和首次尝试整合 2D 与 3D 图形但最终却成为 3dfx 最大黑历史的 Voodoo Rush 吗？在经历 Voodoo Rush 的失败之后，来年 3dfx 推出了第二代的 Voodoo2 3D 加速卡，试图延续 Voodoo Graphics 的成功。

Voodoo2

发布时间：1998 年API 支持等级：DirectX 5.0、Glide

 

Voodoo2 是以 Voodoo Graphics 为基础改良而来，虽然如此但在架构与功能上却有了飞跃性的成长，如同其名称中的「2 次方」一般，Voodoo 2 芯片上的像素对应单元由 Voodoo Graphics 的一组提高为两组，除此之外得益于制程提升，Voodoo 2 在运作频率上也提高了将近一倍 (从 50 MHz 提高到 90 MHz)，除此之外，最高可以支持的内存容量也提升了 50% 来到了 12 MB (带宽亦提高到 192 bit，不过要知道的是 Voodoo 与 Voodoo2 的架构设计是将内存拆分成数个部分，分别是 Frame Buffer 与材质对应单元，彼此之间不能交叉存取，因此实质上与今日我们所称的内存频道宽度意义上并不相同，而且 Voodoo2 使用的仍然是古老的 EDO RAM，在支持的色彩方面也仅到 24 位)。

 

由于相较于 Voodoo Graphics 来说性能上有了明显的提升，并且胜过了当时同期的所有竞争对手，加上 Voodoo2 对 Direct3D 的支持度也比 Voodoo Graphics 来的好，因此 Voodoo2 成为了 3dfx 历史上最成功的一款产品。

但由于 Voodoo Rush 的失败，因此 3dfx 在 Voodoo2 当中是没有整合完整 2D 图形功能的 (虽然 Voodoo2 芯片本身可以支持一点 2D 图形特性，但并不完整无法独立运作)，在使用时与 Voodoo Graphics 一样需要搭配另一张 2D 图形适配器使用。

 

最后要提的是 Voodoo2 最特别的功能－SLI，是的没错，就是 SLI。不过这里的 SLI 虽然也是多显示适配器并用的技术，但却与今天 NVIDIA 显示适配器使用的 SLI 技术大不相同，此处的 SLI 全衔为 Scan-Line Interleave (NVIDIA 的 SLI 则是 Scalable Link Interface，名称和原理都不一样)，意思是扫描线交错技术。

 

如同先前在介绍 VGA 接口时我们提过的，传统映像管屏幕上的画面其实是由上百、上千条扫描线所组成 (也就是上千个像素横排)，这项技术的原理很简单，就是单数条扫描线给第一张 Voodoo2 计算，双数条扫描线则由第二张 Voodoo2 负责。

 

虽然这种 SLI 在想法上很简单，但实际上要做到可是很不容易的，要知道两张图形加速卡之间的同步会是很大的问题 (万一两张卡不同步那出来的画面可是不能看的，想象一下单数跟双数扫描线拼不起来的画面吧？)，实际上 3dfx 的 SLI 也没能完美解决这个问题，在特别吃重 TMU 的游戏当中使用 SLI 技术有时候还是会有轻微的破图发生。

不过 SLI 在提高显示性能上的帮助确实是很明显，由于相对于今日的 NVIDIA SLI 来说，3dfx 的「原始」SLI 在设计上来得简单许多，因此对性能提升的比例也相当高 (毕竟没有太多转换与重新分配资源的问题)，几乎可以一口气抬高 75% ~ 85% 的性能，甚至可以让 Voodoo 2 SLI 轻松辗压下一代的 Voodoo3。

Voodoo Banshee

发布时间：1998 年API 支持等级：DirectX 6.0、GLIDE

 

虽然在 Voodoo Rush 时 3dfx 在 2D 与 3D 图形整合产品上踢到了铁板，但 3dfx 并没有放弃发展 2D、3D 二合一产品 (毕竟这毫无疑问会是未来的趋势)，于是在 1998 年底 (Voodoo 2 推出几个月之后)，3dfx 端出了他们第二款整合 2D 图形能力的「显示适配器」－Voodoo Banshee。

 

Banshee 的 3D 图形部分则是取自自家的成功产品 Voodoo2 (但两组材质对应单元被删减为一组)，然而比较让人在意的是 2D 图形的部分，不同于 Voodoo Rush，Banshee 的 2D 图形是由 3dfx 自己发展而来，而不再采用整合外部厂商提供图形单元的模式，这很大程度上解决了 Voodoo Rush 最大的问题－2D 与 3D 图形单元彼此的兼容性缺陷。

 

除此之外 Banshee 还有一项很重要的特性，那就是高度整合。Banshee 是一款单芯片方案，电路板的面积与组件与 Voodoo Rush 相比来说简直是天壤之别，对于成本的更进一步压低显然有着不少帮助。

不过由于会选购 Voodoo 系列产品的人通常是着眼于游戏的性能需求，因此 Banshee 本身的销售表现并不突出 (当时大多数 OEM 厂商比较偏好 NVIDIA 的 RIVA TNT)，但尽管如此，Banshee 的销售数字也不算太难看，某种程度上这给 Voodoo3 奠下了基础 (Voodoo3 开始就全部都是 2D、3D 整合方案了)。

ATI Technologies, Inc.

 

接下来看到 ATI 的部分，还记得上次我们最后谈到的是 3D Rage Pro 吗？ATI 是一间非常善于利用与改进原有架构的公司 (不过在这个三强争霸的时期里 ATI 在绝大多数时间都是敬陪末座的)，从 Rage 系列起头以来依直走到 3D Rage Pro 其实骨子里流着的都是 Mach64 的血统，但这样的情况终于要在 1998 年得到改变了。

 

1998 年 ATI 将公司的 3D 图形芯片分成两条产品线经营，其中主打中低阶与笔记本电脑行动需求的产品继续延续 3D Rage Pro 的血脉，分别有用于桌面计算机的 Rage XL (以 3D Rage Pro 为基础将频率从 75 MHz 拉高到 125 MHz，内存频率则从 83 MHz 拉高到 120 MHz，但内存只能搭配 8 MB 而没有 16 MB 款) 与主要用于笔记本电脑的 Rage LT (相较于 3D Rage Pro，增加了对 LVDS 支持的整合以兼容笔记本电脑液晶屏幕并加入一些电源管理技术)。

而另一条产品线则是全新发展的 Rage 128，以成为世界上最先进的个人计算机图形芯片与打败 NVIDIA 旗舰产品为目标而生。

Rage 128

发布时间：1998 年API 支持等级：DirectX 6.0、OpenGL 1.2

 

Rage 128 作为 ATI 第一款真正经历大幅修改的 3D 图形芯片，有着很多与前作不太一样的特色，其中最为鲜明的改进有二：Rage 128 是 ATI 第一款具备多重像素管线的产品－Rage 128 具备两条像素管线 (实际上一颗 Rage 128 芯片中包含了两组材质对应单元 TMUs 与两组渲染输出单元 ROPs)。

 

至于第二项主要特色则是 Rage 128 系列的全体成员都是在 128 位架构下设计出来的 (尽管低阶版本的 Rage 128 VR 的内存带宽仅有 64 位，只有 Rage 128 GL 等中高阶版本才有完整的 128 位内存信道支持)，内部数据宽度提高到 Mach64 系列的两倍，最高可搭载的内存容量也加大来到了 32 MB。

靠着这两点架构上的大变动，Rage 128 可以说是 ATI 进入 3D 图形领域以来第一次对自家产品进行根本性的改版与提升，特别是在 32 位色彩模式下，Rage 128 有着以当时标准来说相当亮眼的表现 (不过在带宽需求较低的 16 位色彩模式下 Rage 128 的表现挺悲剧的)。

除了在演算核心架构上的提升之外，Rage 128 的高速缓存架构也很特别，Rage 128 使用了一种称为「Twin Cache Architecture」的设计，分别整合了两组 8 KB 的高速缓存，其中一组供 3D 绘图引擎存放材质使用，另一组则是用作将画面写入 Frame Buffer 时的缓冲区。

整体来说 Rage 128 在性能上是一款表现还 OK 的产品 (毕竟 Voodoo 2 系列压根没打算支持 32 位色彩模式、NVIDIA 的 RIVA TNT 在 32 位色彩模式下表现也不理想)，但销售表现则平平 (主要受到当年延迟发售的影响)。

 

最后要谈的则是 Rage 128 后续曾经推出过的几款衍生型，首先是 Rage 128 Pro，以 Rage 128 为基础将三角形生成引擎改良 (提高多边形生成率与材质填充率) 并加入对 DXTC 材质压缩、AGP 4x 技术与 DVI 接口的支持，是 ATI 用来与 Voodoo 3 2000、RIVA TNT2 对战的型号 (以 Rage Fury Pro 与 Xpert 2000 Pro 之名发售)。

 

而 Rage 128 家族中最特别的衍生型应该就是 Rage Fury MAXX 了，相信从上图的实卡照片你应该也能猜出这张卡到底是发生了什么事－ATI 将两颗 Rage 128 Pro 放到同一张显示适配器上了，这目前是我所知道最早的单卡双芯片显示适配器，每个显示芯片享有独立的 32 MB 内存 (也就是总共这张卡上的内存就高达 64 MB)，不论以当时还是现在的标准来说，这张卡的豪迈设计都十分充分的体现了「大舰巨炮主义」。

 

这张卡的多芯片偕同运算实作方法与 3dfx Voodoo2 的 SLI 设计不同，SLI 的切割单位是以「扫描线」为核心，而 Fury MAXX 使用的技术则是 AFR (Alternate Frame Rendering)，也就是单数张画面由一号核心处理，等一号核心处理完之后再由二号核心处理双数张画面，这样的做法相较于 SLI 的设计来说是比较简单 (毕竟不会有不同步就整张图破到看不出东西的问题)，但是相对来说性能差很多，在性能提升上非常有限，更多时候只是徒增耗电 (毕竟大多数时间都花在核心之间互等上) 与兼容性问题 (基本上只有 Windows 98 与 Me 可以支持，NT 系的 Windows 系统全灭) 罢了。

而且在 GeForce 256 等同期竞争对手已经开始采用硬件 T&L 架构的情况下，基于上一代架构的 Rage Fury MAXX 可说是一点搞头也没有，因此最后这张卡成为了 ATI 公司的黑历史之一。

NVIDIA Corporation

 

接下来最后要谈的是三国争霸时期里的最后一个要角－NVIDIA，我记得在 5-8 当中我们只谈了 NVIDIA 创办后的头两个作品与从破产鬼门关前走一遭却遇上贵人而回神的早期历史，而在本节当中我要介绍的 NVIDIA 产品将有三款，全部属于 RIVA 系列，分别是元老 RIVA 128 与先后两代 RIVA TNT，这三款产品为后来 NVIDIA 的成长、茁壮与成就奠下了稳固的基础。

RIVA 128

发布时间：1997 年API 支持等级：DirectX 5.0、OpenGL 1.0

 

RIVA 128 的开发代号是 NV3，顾名思义是 NVIDIA 创办以来的第三款产品，其中 RIVA 是 Real-time Interactive Video and Animation (实时互动影片与动画) 的意思。

有了到鬼门关前走一遭的经验之后 NVIDIA 在开发 NV3 的过程中显然记取了教训－像是不要太特立独行不跟风选则使用多边形绘图之类的，因此 NV3 基本上走的是尽可能兼容公定业界标准 API 的道路 (而不再像 3dfx 自己造 GLIDE 那样自己发展自家专用 API)，纳入了对 Direct3D 5.0 与 OpenGL 1.0 的支持，并且采用主流的三角多边形绘图管线设计。

 

发布于 1997 年的 RIVA 128，顾名思义是一款基于 128 位架构设计出来的产物，因此性能比起上一代的产品来说有了明显的提升 (足以跟同期的 Rage Pro 与 Voodoo Graphics 互相披靡)，再加上价格上相对低廉 (比起 3dfx 来说)，因此在 OEM 市场如同 ATI 一般受到了 OEM 厂商们的热爱，并且加上透过对 DirectX 提供完整支持，拥有微软这一强大后盾的 NVIDIA 在个人计算机 3D 图形市场上可说是无往不利，随着 DirectX 的声势逐渐扩张 (约莫是这个时期，GLIDE 与 DirectX 的市场影响力即将死亡交叉)，游戏厂商们也开始渐渐从 3dfx 自家发展的 GLIDE 转移到微软的 DirectX 上 (也有不少游戏厂商是直接推出 GLIDE 与 DirectX 双版本)。

 

至于在内存支持方面 RIVA 128 最高可以搭配 4 MB 的 SDRAM 或 SGRAM，而在享受了 RIVA 128 为 NVIDIA 带来的 (真正靠自己赚到的) 第一桶金与第一次成功经验之后 NVIDIA 在来年又以 RIVA 128 为基础推出了小幅改良的版本－RIVA 128 ZX，主要的差异为加入对速度更快的 AGP 4x 界面支持与将内存的支持容量翻倍来到 8 MB、整合 RAMDAC 的频率也获得大幅度的提升 (因此可以支持更高的分辨率与更新频率)。

总体来说 RIVA 128 在当时受到最大的挑战仍然是来自于 3dfx，当时有太多的游戏使用了 3dfx 自家发展且专属于 Voodoo 系列芯片的 GLIDE API，而 NVIDIA 最早开始对自家驱动程序投入大量心力大致上也可以追溯到这个时期，当时主要目标是为了解决 RIVA 128 初期的驱动程序对于 OpenGL API 的支持度仍然差强人意的问题 (尽管这个问题最后并没有被解决，但却成功让 NVIDIA 开始重视驱动程序这个领域)。

RIVA TNT

发布时间：1998 年API 支持等级：DirectX 6.0、OpenGL 1.1

 

接下来时序来到 1998 年下半，NVIDIA 端出了旗下第四款产品－开发代号为 NV4 的 RIVA TNT，这款产品与 NV3 整个砍掉重练不同，基本上是从 RIVA 128 修改而来。RIVA TNT 与前作最大的不同是像素管线从一条增加为两条 (同时这也是名称中 TNT 的由来，TNT 是 TwiN Texel 的意思，但同时也双关意指这款产品具备有如炸药般的性能)，因此在处理性能上有了大幅度的提升。

 

RIVA TNT 的主要竞争目标为 3dfx 的 Voodoo2，与 Voodoo2 不同，RIVA TNT 增加了对 32 位颜色深度模式的支持 (与之同时 Voodoo 系列依然无动于衷) 与 24-bit Z-Buffer、更高分辨率的材质处理能力等特色，因此在画质上比起 RIVA 128 来说有了明显的提升，不过在性能方面由于受到制程限制的影响，RIVA TNT 最终未能达到预期设定的频率且工作温度相当高，90 MHz 的频率使得 RIVA TNT 在对上同期竞争对手时并没有压倒性的优势 (大抵上是持平)。

 

而前面提过 RIVA 128 时 GLIDE API 主宰市场的困境则依然持续着，当时有太多的游戏软件基于 GLIDE API 开发因此使得使用 RIVA 128 显示适配器的人们虽然拥有性能不至于落后太多的设备却没能在实际游戏过程中发挥，但这个情况会在下一代的 RIVA TNT2 中有所改变，不过在板卡厂与 OEM 厂商的支持之下，RIVA TNT 获得了相当不错的销售成绩，也酝酿了接下来游戏厂商们的转向与 NVIDIA 日后的扶摇直上。

 

最后关于 RIVA TNT 我要提的是驱动程序，前面提过 NVIDIA 对驱动程序做了许多努力，在 RIVA TNT 上市一段时间之后针对 RIVA TNT 推出的 Detonator (雷管) 驱动程序大概就是最好的例子，相较于其他厂商与 NVIDIA 自家过去的驱动程序来说，Detonator 的兼容性与稳定性都有相当不错的表现 (特别是解决了 NVIDIA 显示适配器在 AMD 平台上性能不彰的问题)，而且可以带来相较于出厂时驱动程序而言将近 25% 的性能提升，NVIDIA 以优质驱动闻名大概就是从这时开始的。

RIVA TNT2

发布时间：1998 年API 支持等级：DirectX 6.0、OpenGL 1.1

 

在 RIVA TNT 推出几个月后，为了迎战 3dfx 新推出的 Voodoo 3，NVIDIA 以 RIVA TNT 为基础开发了 RIVA TNT2 (实际上在设计层面上 TNT 与 TNT2 几乎是一样的架构，同样是两条像素管线、每频率周期可以处理两个像素，只是在功能参数上有所改良与补完)。

 

RIVA TNT2 的主要改进内容有制程从 350 奈米制造工艺提升为 250 奈米制造工艺，加入对 AGP 4x 接口的支持，并将内存支持上限拉高到 32 MB，并且解决了 RIVA TNT 当时最大的缺憾－频率拉不上去的问题，RIVA TNT2 系列产品的频率从 125 MHz 起跳 (后来有推出最低 80 MHz 的廉价版)，最高可以达到 150 MHz 之谱。

而延续 RIVA TNT 的设计，RIVA TNT2 同样可以支持 32 位颜色深度，至于主要竞争对手 3dfx 阵营的 Voodoo 3 则是仍然只能输出 16 位颜色深度的画面，这是 RIVA TNT2 当时主打的卖点之一 (即便其实看起来差异并不如 NVIDIA 宣称的那么大，毕竟 Voodoo 3 在芯片内部运算的时候也是以 32 位颜色深度为标准，只是输出时只剩下 16 位深度罢了，但这样的商业宣传效果却给 NVIDIA 带来了不少加分)。

 

RIVA TNT2 对 NVIDIA 来说是一个非常重要的里程碑，除了 RIVA TNT2 在商业宣传上相当成功之外，还加上 3dfx 做了一系列错误决定 (像是买下 STB 而搞到其他板卡厂众叛亲离之类的)，在这个时期里 NVIDIA 的市场占有率与 3dfx 有了交叉的情形出现，在这之后 NVIDIA 逐步成为新的图形芯片霸主，而 3dfx 则持续走向衰亡。

 

最后要谈的是 RIVA TNT2 家族先后推出的不同版本 (RIVA TNT2 是 NVIDIA 有史以来第一次采用由高到低针对每个市场推出符合各自需要的显示芯片版本的作法)，首先在中高阶的部分除了一开始推出的 RIVA TNT2 (运作频率为 125/150 MHz) 之外，后来又推出了针对旗舰顶级市场推出的 RIVA TNT2 Ulta (将运作频率提高到 150/183 MHz)，并在半年后推出了针对高阶市场的 RIVA TNT2 Pro (运作频率为 143/166 MHz)。

 

至于低阶入门市场的部分，这应该是 NVIDIA 第一次以现有产品的电路设计简化成新芯片后当成入门版产品卖的案例 (以往入门版产品也会使用和高阶产品相同的基础电路)，在 1999 年 10 月 (约莫与 RIVA TNT2 Pro 同期) NVIDIA 以 NV5 为基础，将内存传输接口的宽度由 128 位减半为 64 位，并将内存容量支持上限压低为 16 MB 后发展出 NV6 核心，并以 Vanta 系列为名发售 (但有一个特例，名为 TNT2 Model 64 的显示核心其实也是 NV6)。