整合的未来:集成显卡发展史(上)

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整合的未来:集成显卡发展史(上)

2023-03-11 17:38| 来源: 网络整理| 查看: 265

显卡,是电脑里最重要的部件之一,无论是畅玩游戏大作,还是剪辑渲染的工作,都少不了它的参与。随着计算机技术的发展,电脑的集成化程度与日俱增,体积也得以缩小。显卡厂商和CPU厂商都希望通过集成显卡抢占一些显卡市场,提高电脑的集成度。这篇文章所写的,正是这些貌不惊人的集成显卡的发展历程。

上篇:主板集成显卡

与现在的核显不同,过去的集成显卡并不位于CPU芯片内,而是集成在主板上的北桥芯片内。早在1997年,SiS 5598芯片组就集成了显示核心,VIA也在1998年为AMD K6-2准备了集成Trident 9880的MVP4芯片组,性能表现接近Riva128和i740。这些显示芯片能满足一些游戏需求并且相对廉价,受到消费者的青睐。

作为重要的CPU和芯片组厂商,intel自然也不闲着。以名噪一时的独立显卡i740为前身,intel设计了i810系列集成的i752以及i815/i815E集成的i754,后者还支持AGP 4X。i752和i754搭载两条像素管线,工作频率为100MHz,性能表现与当时NVIDIA的低端独显TNT2 Vanta仍有一定差距。SiS也为同时代的AMD速龙CPU带来了集成SiS 300的整合芯片组SiS 730S,提供基本的显示性能。

当时,计算机图形技术发展非常迅速,显卡厂商可以在一年的时间里将旗舰显卡的性能倍增,比如GeForce 256无论是在性能还是新技术层面相比Riva TNT2都有跨越式发展。集成显卡也不例外,i845G系列芯片组的发布,带来了一个崭新的集显型号Extreme Graphics。这种夸张的命名方式表明了intel对这一型号的信心。可惜,它空有极限图形的名称,却仍然只有两条像素渲染管线,频率为200MHz,与早就成为低端显卡的TNT2 Pro基本处于同一档次。

intel D845GBV/i845G芯片组

虽然当时NVIDIA和ATI还专注于独立显卡的生产,但这么大的市场摆在面前,两家厂商显然也不会坐视不管。2001年,NVIDIA带来两款新产品nForce 220和nForce 420,搭载175MHz的GeForce2 MX核心,像素填充率350MP/s,纹理填充率700MT/s,与intel一样使用共享内存作为显存。其中nForce 220因为只支持64bit位宽,实际性能与intel Extreme Graphics类似,更高端的nForce 420可支持128bit位宽,可以提供接近GeForce2 MX独立显卡的性能水平。

为了应对竞争,在2002年ATI发布Radeon IGP芯片组系列,包含支持速龙的IGP 320和支持奔腾4的IGP 330。集成Radeon VE显示核心是这些芯片组的重要卖点,它原本是2001年ATI发布的低端独显,像素填充率183MP/s,纹理填充率549MT/s。可惜,由于发布时间晚以及仅支持单通道内存影响了显示芯片的性能发挥,Radeon IGP芯片组的初次试水并没有在市场上掀起太大的波澜。

NVIDIA也在这一年发布nForce2,这款整合芯片组集成一颗像素填充率400MP/s,纹理填充率800MT/s的GeForce4 MX显示核心。奔腾4平台对SiS和VIA也有不小的吸引力,SiS 650和P4M266是两家公司分别推出的奔腾4整合平台芯片组。SiS将独立显卡SiS 315集成进芯片组并且性能损失较小。P4M266集成了S3 Prosage8显示核心,集显性能约为前者的60%,相比SiS 315逊色一筹。这两款芯片组定位相对低端,无法与NVIDIA和ATI的新产品直接抗衡。

2003年,随着intel i865G芯片组的发布,集成Extreme Graphics 2的性能超越了Radeon VE。这一年ATI发布Radeon 9100 IGP,DDR内存支持和集成显示核心300MHz运行频率使性能明显提升,接近FX5200独立显卡。VIA和SiS在低端领域动作频频,搭配奔腾4平台的SiS 661FX集成的Real 256E性能约为Radeon 9000 Pro的一半,VIA KM400芯片组则针对AMD Socket A开发,与Real 256E互有胜负。总之,集成显卡群雄逐鹿,不断竞争的发展势头已经形成。

WinFast K7N420DA/nForce 420芯片组

尽管NVIDIA和ATI不遗余力地推行自己的集成显卡,甚至让高端集成显卡拥有不逊于低端独立显卡的性能,可是在intel芯片组高销量的助推之下,intel仍然以绝对优势摘取了当时集成显卡占据市场份额最大的桂冠。2005年intel再接再厉,945G芯片组搭载915G显示核心GMA900的改进版,也就是GMA950。它支持DX9.0c,像素填充率和纹理填充率暴增至400MP/s和1.6GT/s,性能约为6200TC的一半。此时距离intel上一代显示核心的发布已经过去了两年。

同年,ATI发布Radeon Xpress 200芯片组,北桥RS480支持DDR2内存并且集成双像素管线的X300SE显示核心,拥有硬件顶点着色单元和完整DX9支持,性能超过GMA900。在注重DX9性能的应用中提升幅度甚至达到100%,DX8低负载应用也提高了10%以上的性能。NVIDIA一直以来仍在更新nForce系列芯片组,但nForce3和nForce4芯片组并不集成图形核心,直到2005年9月NVIDIA推出C51和C61,才改变了自己在集成显卡的竞争市场上缺席的局面。

RS480的图形核心支持独立显存,对于主板上添加了独立显存颗粒的主板,BIOS中提供三种显存调用模式可供选择:仅允许调用最大32MB独立显存的Sideport模式、仅允许调用最大128MB系统内存的UMA Only模式和两者兼用的混合模式。由于主板厂商大多不愿意集成显存颗粒提高成本,ATI在制程改进版RS482上取消了原本集成的Sideport显存控制器节省芯片面积。

ATI Radeon Xpress 200框架图

C51/C61集成GeForce 6150或GeForce 6100/6150SE,这两款显示核心除了475MHz和425MHz的频率小幅度区别以外,都支持DX9.0c并拥有两条像素渲染管线和一个纹理单元,其中NVIDIA C61芯片组还通过整合南北桥降低了主板的生产成本。

在2006年,重要性不亚于NVIDIA收购3DFX的事件发生了——AMD正式收购ATI公司。AMD 690G整合芯片组横空出世,RS690北桥芯片整合了Radeon Xpress 1250 IGP,性能超过GeForce 6150,3DMark05跑分大致达到GeForce 6200TC独显的75%。这一显卡直到同年5月才迎来对手——纹理单元数量翻倍的MCP68集显GeForce 7025。6月intel在整合芯片组G965上提供GMA X3000,集成显卡的理论性能也达到了像素填充率0.5GP/s,纹理填充率4.0GP/s。

这一年,SiS也推出了SiS 662芯片组与Core 2处理器搭配,芯片组集成的Mirage 1显示芯片性能水平类似GMA950,最高支持DX7,已经明显落后于主流的集成显卡的参数指标。

2007年,集显市场三足鼎立的形势基本确立,这一年的集成显卡市场竞争依然热闹非凡。780G和MCP78整合的GeForce 8200个个都是旗舰级集成显卡型号里一等一的狠角色。AMD和NVIDIA的新产品在性能上互有胜负,但凭借可以搭载独立显存的功能,780G的集显性能拥有全面超越MCP78的可能性,性能水平甚至与当时市面上仍在销售的三四百元左右的低端独立显卡基本相当。

两家厂商也都发布了定位更低端的产品,760G集成的HD3000保持了相同的硬件规格,但频率从500MHz降低至350MHz。GeForce 8100不仅规格与GeForce 8200相同,甚至连核心频率和着色器频率都没有任何变更,均为500MHz和1200MHz,两者唯一的区别是GeForce 8100显示芯片并不支持PureVideo HD技术。

除此之外,AMD和NVIDIA还分别开发了对应的混合SLI和混合交火技术,780G整合HD3200可以和HD2400PRO或HD3450交火,MCP78可以和8400GS或8500GT混合SLI。这样做不仅能充分利用闲置的显示核心,还可以增加低端独立显卡的销量,可谓是一举两得。但除了软件支持不够完善以外,由于这样的多显卡系统性能不够强,性价比也不够高,会造成一些不必要的资金浪费。

蓝宝石Sapphire Radeon HD3450

在更低端的领域,MCP73与G31整合的GMA X3100对抗取得了一定的成效。针对MCP73仅支持单通道内存的软肋,intel重点加强原本的弱项集成显卡性能,推出集成GMA X3500的G35芯片组,它支持DX10并继承了GMA X3000对MPEG2和VC-1的部分硬解加速功能,各项测试得到的成绩与MCP73持平或有所提高。G31也因为其他方面的优势和更高的知名度,销售情况远好于MCP73。

时间来到2008年,三家公司分别发布G45/G43/G41、MCP7A ION系列和790GX。其中MCP7A对DX10支持良好且性能进步明显,790GX集成HD3300与AMD之前的型号HD3200有完全相同的硬件规格,在有独立显存加持的情况下仍然弱于NVIDIA竞品。G45/G43/G41集显性能取得明显进步,但没有超越原本就性能较高的HD3300,也没有超过提升幅度巨大的MCP7A。得益于intel的知名度和完善的集显功能,这一系列的芯片组仍然取得了非常大的销量。

G45芯片组集成的GMA X4500HD拥有完善的H.264、VC-1硬件解码以及HDMI输出的功能,但G43和G41芯片组集成的GMA X4500相比X4500HD精简了硬件解码部分。

2010年,是主板的集成显卡发展达到巅峰的一年,也是主板集成显卡衰落的一年。NVIDIA针对Core 2 CPU继续推出MCP89 ION2平台,采用了40nm工艺,集成GeForce 320M,规格提升至48流处理器,16纹理单元和8个光栅单元,理论FP32性能相比GeForce 9300 IGP直接暴涨了160%,可惜MCP89 ION2成为了NVIDIA集显芯片组的最后绝唱,在此之后NVIDIA宣布退出芯片组市场。

另一边,AMD也在继续丰富主板产品线,推出的880G和890GX芯片组分别集成HD4250和HD4290,除频率分别为560MHz和700MHz对性能加以区分以外,其余规格与前一代产品HD3300依然相同。因此这些新款芯片组的集显性能进步幅度依然不大,HD4290约有HD5450六成性能,可以满足一些日常轻度应用。

至此,主板集成显卡的历史也走到了尾声。可是集成显卡的历史却还在继续——intel的H55/P55芯片组已经取消主板北桥,AMD也看到了自己在图形技术造诣方面的优势。集成显卡的竞争并没有因为英伟达的黯然离开而停止,反而更加盛况空前……



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