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1997——2007——2017

最近接到点任务,让我想起一些往事,包括早年在中关村工作的经历,以及10年前看到过的一篇文章。

在网上搜索确认了一下,当年这篇的标题为《工作站兴衰40年》,发表于CAD制造业信息化杂志,我还曾转载过。

在2007年能经历并写出这个时间跨度的,国内估计寥寥无几,而文风也很像老外(估计是翻译的),基本上历数了UNIX+RISC工作站的发展历程。到2000年之后,我偶尔还能在客户处看到像古董一样的SGI、Sun工作站,从那时起x86+Windows NT平台(含2000和XP等)已经开始称霸了。

到今天又过了10年,感觉自己能勉强写写图形工作站/专业显卡20年以来的发展,当然现在身边的同事也有比我资深许多的。

一位胖胖的美女,有天带来了ELSA专业显卡彩页

记得98-99年那段时间里,有次在北京科苑电子市场(也就是当年闻名的中关村电子世界)遇到一位胖胖的美女,她当时所在公司代理专业显示器和显卡。由于之前曾在背后的柜台工作,就托我们帮忙推下ELSA(艾尔莎)、3Dfx和ATI显卡试试,并留下几个彩盒包装,其中包括一款ELSA Gloria Synergy入门级专业卡,还有当时比较火的Voodoo 3 2000。

熟悉图形工作站的朋友都知道,专业显卡也称专业图形卡(绘图卡),主要用于3D设计等用途,专门为OpenGL API和CAD(计算机辅助设计)、DCC(数字内容创作)等应用软件设计。关于ISV和应用领域在这里暂不展开,有机会再单独撰文。

ELSA Gloria Synergy使用的显示芯片为3Dlabs PERMEDIA 2,8MB SGRAM显存。该芯片对Direct3D兼容也还不错,当时创新(Creative,就是做声卡的老大)显卡品牌旗下就有一款4MB的家用型号,关闭雾化(fog)特效可基本流畅运行极品飞车5,价格大概300多元吧。

后来有位用户曾经询问ELSA Synergy家族的新一代产品,说是用了NVIDIA Riva TNT2芯片,当时我信息还不够灵通,一下子给搞蒙了——不是因为不熟悉TNT2,而是没想到TNT也能做专业用途…

专业图形显卡_专业图形显卡用途_专业图形显卡排名表

10年前我在一台装有Quadro NVS 290显卡的工作站上,运行Siemens(UGS)NX Benchmark时遇到了严重的显示错误。NVS 290只是一款2D专业显卡,因此在OpenGL支持上只有Geforce游戏显卡的水平。

当年我不曾想到,很快我就和专业显卡和图形工作站结缘,并在99年底帮助当时公司促成一笔上百片GloriaSynergy的订单,客户为一家国产PC厂商。同样的芯片,ELSA做成专业显卡价格可以卖到1000元以上,欧洲制造的用料和做工只是一小部分原因,关键还是驱动程序的优化使其能在2D/3D设计软件中保证兼容性,并发挥出好得多的性能。

当年ELSA还曾提供3个插件驱动,一举完美支持了AutoCAD和3DS Max(当时还没被Autodesk收购),它们是:

PowerDraft:替代AutoCAD默认显示驱动,显著提高3D性能;

View3D:AutoCAD中的一个模型浏览器,提供3D立体显示支持(后面我还会提到)。后来改名为QuadroView。

Maxtreme:3DS Max专用显示驱动,最初支持OpenGL,提高性能并改善预览质量细节。后来随着3DS Max 9版本对Direct3D支持的加强,Maxtreme也同时提供基于Direct3D的选项。

当年除了ELSA之外,还有一家3DlabsPERMEDIA 2芯片的显卡能卖高价,那就是帝盟(Diamond)FireGL系列,同样是由于驱动的原因。可能有朋友觉得我写这些有点太久远,然而正是此时的ELSA和Diamond,成就了后来NVIDIA Quadro和AMD/ATI FirePro(最新一代更名为Radeon Pro)的辉煌,有机会再跟大家细谈。

PS:我的微博个性域名 ,也是为了向一代经典致敬。

这方面的主题一起头,想写的东西确实太多,如果大家爱看的话我只能一篇一篇来。今天先给大家介绍下我收藏的一块专业卡——ELSA Gloria-XXL,要知道作为旗舰型号的它,其零售价曾高达18000元。

在当年ELSA的专业显卡家族中,还有一款定位低些的Gloria-XL,也是使用了3D Labs的多芯片方案。之前一代的产品还有款Gloria-L,后来我也曾收藏并赠予一位友人。

下面内容,主要引用自我在10年前写的一篇文章,就算是带大家怀个旧吧。在本文末尾处专业图形显卡,我还想给大家推荐一个了解今天图形工作站前沿产品技术的机会。

从ELSA(艾尔莎)到NVIDIA Quadro

ELSA曾经是一家专注于显卡设计和驱动程序研发的著名德国显卡厂商,在专业显卡市场中一直拥有很好的口碑。他们之所以能够在相同芯片上实现比公版设计高得多的性能,得益于优秀的驱动研发能力。

在上世纪90年代,ELSA推出了一系列基于3Dlabs芯片的经典专业显卡产品。后来由于3Dlabs收购了一家显卡制造厂商开始销售自己品牌的显卡产品,其芯片不再向外提供,ELSA开始了与NVIDIA的合作。第一款产品是1999年推出的基于TNT2芯片的入门级专业卡Synergy II,成功地将这块“非专业”的显示芯片用于OpenGL专业制图领域。

据说ELSA的驱动研发小组解决了公版驱动中至少上百个Bug,并能够让TNT2的3D加速性能在图形设计软件中得到充分发挥。但由于当时TNT2芯片硬件的原因对少数一两个OpenGL函数还无法提供支持,Synergy II在运行Maya和Softimage软件时会出现一些问题,使得这款产品还显得不够完美。

专业图形显卡排名表_专业图形显卡_专业图形显卡用途

后来,NVIDIA发布了集成T&L引擎的Geforce 256新一代GPU显示芯片,ELSA推出了基于它的专业版本Quadro芯片的GLoria II高端专业卡,从此开始了NVIDIA在专业卡市场中的辉煌。

注:其实第一代Quadro和ELSA GLoriaII算不上完美,因为还有另外一种专业显卡——Wildcat(野猫,曾属于InterGraph,后被3D Labs收购)的存在。除了性能在当年无可挑剔,而且无论XSI还是高端三维仿真应用兼容性也是岗岗的,唯一的缺点似乎只有贵。以后有机会再给大家详细讲吧:)

后来NVIDIA将ELSA的驱动研发小组收入旗下。在其后的几年中,ELSA继续推出了基于NVIDIA Quadro系列芯片的Synergy III、Gloria III、Synergy 4、Gloria 4等专业显卡产品。尽管在显卡方面的盈利很好,但ELSA在通讯产品(Modem类)方面出现投资失误,最终导致ELSA德国总公司破产。此后,丽台获得了NVIDIA Quadro系列专业卡在亚太区(日本除外)的总代理,ELSA专业卡品牌在日本市场得到保留。

而之前负责大陆地区业务的ELSA台湾公司则被技嘉收购,成为了后者的全资子公司。在与NVIDIA的合作中断后,台湾ELSA一度成为ATI FireGL系列专业卡的代理,利用他们在专业用户中的口碑帮助ATI在大陆推广专业卡产品。

多芯片架构,16MB+24/40MB显存配置

下面我们就来欣赏一下1998年ELSA采用3Dlabs芯片的顶级产品――Gloria-XXL

专业图形显卡排名表_专业图形显卡用途_专业图形显卡

ELSA Gloria-XXL显卡采用最早的AGP 1.0规范的图形接口,全长卡设计。在PCIe出现之前,AGP作为32位PCI总线的替代者,在主板北桥芯片组上提供了一个32bit 66MHz的专用显卡接口。后来陆续推出速度翻倍的AGP 2X、4X、8X。

专业图形显卡_专业图形显卡排名表_专业图形显卡用途

显卡背面布满了显存和一些其它芯片。整块卡没有一个直立电容,全部采用贴片式元件。

Gloria-XXL显卡上共有4个主要芯片:其中右上角带风扇的那个是3Dlabs GLINT MX,作为主要的3D处理器,负责光栅化和纹理加速。左下角的是3Dlabs GLINT GAMMA芯片,作为协处理器,负责几何和光照运算,相当于后来集成到单一显示芯片内部的T&L引擎,后来的显卡将这部分运算交由Vertex Shader实现——再往后是统一着色器(流处理器)。

左上角的芯片是IBM RGB640 RAMDAC,用于将数字信号转换为VGA模拟信号进行输出,它的带宽为250MHz,最大支持1920 x 1080分辨率。消费级显示芯片基本都整合RAMDAC了,早期的DVI数字输出还曾需要外置TMDS发射器。右下角则是一颗3Dlabs PERMEDIA 2V芯片。

如今的专业显卡上这些芯片的功能早已集中到一个芯片当中,当时还没有那么高的集成度,这样做无疑会带来硬件成本的大幅上升。

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上图右边的3Dlabs PERMEDIA 2V,是整块显卡上唯一采用BGA封装的芯片,在这里只用于2D基本显示,与入门级的GLoria Synergy相比显得有些资源浪费了。

GLoria-XXL显卡的显存分为16MB帧缓存+24MB纹理缓存。帧缓冲采用了速度较快的VRAM显示专用内存,支持双端口操作;纹理缓存则采用了速度相对较慢的大容量DRAM,这样做可以兼顾性能和成本。独立的帧缓存和纹理缓存设计在容量利用率上,肯定不如现在的一体化显存,但它们拥有各自的显存接口和带宽。

16MB帧缓存,由正反两面各16片三星256K x 16bit VIDEO RAM组成,单片容量512KB,50ns,用于存放3D处理中的帧缓冲数据。显存上还贴有ELSA的型号标签,在上面可以看到显卡的产地是法国。

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24MB纹理缓存,由3片TSOP II封装的SIEMENS 4M x 16bit EDO-DRAM组成,单片容量8MB,50ns,用于存放纹理数据。标有3.3V的SO-DIMM插槽可以用于另外扩充16MB显存,将纹理缓存升级至40MB。

后来,SIEMENS公司的内存先后打上了Infineon和Qimonda的标志,Infineon(英飞凌)是西门子将旗下的半导体业务独立出来成立的公司,而Qimonda(奇梦达)又是2006年5月1日从英飞凌分拆出来的内存公司。

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位于PERMEDIA 2V芯片背面有2颗QFP封装的IBM SGRAM显存,单片容量1MB,7.5ns,最高工作频率133MHz,专供2D显示使用。

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还有朋友记得ELSA影雷者游戏显卡时期的3D立体眼镜吗?关于这方面我又能单独写一篇怀旧的…

该显卡除了提供D-sub显示输出接口,还有一个3pin的立体眼镜接口。后来有些年中高端专业显卡普遍都带有这种接口,当初我还是在Gloria-XXL上第一次见到。另外,I/O金属挡片是经过了镀金处理的。

专业图形显卡排名表_专业图形显卡用途_专业图形显卡

Gloria-XXL显卡采用了10层PCB电路板。在后来,中高端的游戏显卡上使用10层PCB已经不是什么新鲜事;但在当时主流家用显卡还大多是4层PCB,6层PCB只能见于一些高端产品。

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“4298”的字样代表这块显卡的生产日期是1998年第42周。

20年后的今天,图形工作站有哪些变化?


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微信文章写较长,能看到最后的都是哥们儿和真爱粉。关于专业显卡/图形工作站方面的回忆和现状,我至少还能再写几篇,但不知有多少朋友喜欢看,所以麻烦大家多给我留言反馈意见,只能通过互动和点击/点赞数来了解是否有意义了。手头的收藏品还有当年另一家知名的专业显卡E&S Lighting1200,以及一片较老的Intense3D Wildcat系列。要不要再写写与它们相关的故事呢?

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最后插个小广告吧。下周三8月30日,在上海世博中心将举办2017戴尔科技峰会,并且设有专门的工作站20周年展区,以及相关内容的分论坛演讲——今年是Dell推出第一台工作站20周年,也是我工作的第20个年头。

这次展台上将会有新品亮点专业图形显卡,我先透露一点信息吧:做过艺术设计特别是手绘动画的朋友估计对Wacom手写板(绘图板)比较熟悉,而如今支持多点触控的显示屏也慢慢多了。那么能否把二者整合,实现宽广且直接在屏幕上产生作品的创作空间呢?这样的产品又能给用户带来什么样的体验?

如果没机会来DTF峰会现场的朋友,也可以点击文章底部“阅读原文”链接,到时观看现场视频。或者继续关注我写的东西,希望能把现场的精彩分享给大家:)


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