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從VGA到GPU！細數二十年顯卡發展曆程
VGA有很多層涵義，本來是用於代表一個分辨率（您可能不了解VGA，但應該知道QVGA代表什麼），隨後被普遍稱為顯示輸出接口。為了輸出VGA分辨 率、提供VGA輸出接口，顯卡和VGA就有了不解之緣，顯卡被稱為VGA Card是有曆史原因的，如果您對此感興趣的話，請慢慢看：
● 什麼是VGA？
VGA，Video Graphic Array，視頻圖形陣列，表示一組點陣圖形，長640像素寬480像素，最初能夠輸出640×480分辨率的接口叫做D-Sub，也被稱作VGA接口， 它是一個15針的梯形插頭，分3排每排5個，傳輸模擬信號。VGA的工作原理是將顯存內以數字格式存儲的圖像（幀）信號在RAMDAC裏經過模擬調製成模 擬高頻信號，然後再輸出到顯示設備成像。
在這裏，VGA代表顯示輸出接口
VGA最初隻支持在640×480的較高分辨率下同時顯示16種色彩，也可以在320×240分辨率下可以同時顯示256種色階。隨著時代的發展廠商們紛 紛在VGA基礎上加以擴充，由此衍生出了一大批XXGA的稱號，如今的VGA僅僅代表顯示分辨率，與顯示接口和顯卡沒有直接關係：
在這裏，VGA家族代表顯示分辨率
QVGA，Quarter VGA，320×240；
VGA，640×480；
SVGA，Super VGA，800×600；
XGA，Extended GA，1024×768；
SXGA，Super Extended GA，1280×1024；
WXGA，Wide Extended GA，1280×800；
WXGA+，Wide Extended GA+，1440×900；
WSXGA+，Wide Super Extended GA+，1680×1050；
UVGA，Ultra VGA，1600×1200；
WUXGA，Wide Ultra Extended GA，1920×1200；
WQXGA，Wide Quad Extended GA，2560×1600；
還有一些不常用的非標準分辨率此處省略
可以看出，VGA家族就是代表一些分辨率，這些字母的排列組合在液晶顯示器上最為常見，因為現在的顯卡大都可以支持以上所有的分辨率，所以VGA一詞對於顯卡來說已經不重要了，那為什麼還有很多人將顯卡成為VGA Card呢？這是有曆史原因的
● 顯卡史前資料
最早的顯卡稱為顯示適配器，在“黑底白字”的DOS年代，對顯示的要求是極低的。然而隨著各種軟件應用的普及，人們對於PC圖形界麵的需求越來越強烈，為 此才出現了彩色顯示。最早的顯示類型是MDA（Monochrome Display Adapter），隻能區別出黑白兩色。早期使用8080、8088一直到80286都是使用這種類型的顯示適配器。它的功能極為簡單，一般集成16KB顯存，是不為人關注的電腦配件。
CGA顯示屏很小，一般都集成在主機當中
到了286時，PC上出現了一些和圖形相關的軟件，開始有人在PC上設計一些圖形，最早的就是CAD。那時的程序員們為了自己閑暇的消遣也開始編寫一些小 遊戲，或是移植一些遊戲機上的遊戲到PC上來。因此出現了一種四色適配器，能認別三原色和黑白。當時這種適配器的效果是很差的，你能想像出隻有三原色和黑 白的圖像效果是什麼樣嗎？不過在當時這已經是一個大的進步了。由於這是第一種彩色的顯示適配器，所以稱為CGA（Color Graphics Adaptor，彩色圖形適配器）。CGA時代對顯卡的要求已經大幅度提高，但是當時的製作工藝仍然遠遠高於顯卡芯片的需求，因此CGA顯示適配器依舊整 合在主板上，以一塊單芯片的方式來實現，所以顯卡尚未進入人們的視線。
當年的VGA-EGA轉接頭，用以兼容舊顯示器
CGA的分辨率太低，於是又有了EGA（Enhanced Graphics Adapter，增強圖形適配器），以上MDA、CGA、EGA三種標準都是以TTL數字信號輸出。而之後的VGA標準采用了模擬信號輸出，因而其彩色顯 示能力大大加強了，原則上可以顯示無窮多的顏色，因此VGA迅速成為了顯示設備的標準，顯卡也是從這一時代開始獨立起來，成為真正意義上受到用戶重視的顯 卡，而不僅僅是一塊默默無聞的芯片。
VGA最初代表分辨率，在個人電腦的啟蒙時代，能夠輸出VGA（640×480）這樣的分辨率並不是一件容易的事情，VGA標準的出現對顯示輸出設備首次提出了較高要求，於是就催生了VGA Card，顯卡正式誕生！
● 第一代顯卡：VGA Card，支持256色顯示，1988年
最早的個人電腦隻有IBM和其它一些競爭者的整機在售，不存在兼容機、組裝機一說，所有的電腦配件都不會單獨零售，因此一些圖形公司（如ATI）都是默默無聞，其產品的唯一出路就是OEM。
在1987年，ATI發售EGA Wonder和VGA Wonder家族顯卡，使用了通用的ISA總線接口。這些顯卡功能都比IBM PC自身的顯示裝置好，EGA/VGA Wonder是一種能用於市場上任何一種圖形界麵、軟件和顯示器的單卡，為傳統個人電腦提供了更高速的圖像，由此引起了個人電腦製造商和用戶的重視！
ATI最早的VGA Wonder芯片
ATI VGA Wonder XL
也就是從這個時候開始，就有了真正意義上的第一代顯卡，它的名字叫VGA Card，代表產品就是ATI VGA Wonder。ATI將Wonder這個詞一直沿用至今，如大名鼎鼎的All in Wonder（已停產）和TV Wonder，而VGA一詞時至今日還是可以代表顯卡。
● 第二代顯卡：Graphics Card，支持Windows圖形加速，1991年
VGA Card的唯一功能就是輸出圖像，真正的圖形運算全部依賴CPU，所以當微軟Windows操作係統出現後，PC開始不堪重負了。可能很多人難以理解圖形 界麵為什麼會如此消耗資源，但您一定有過這樣的經曆：如果不裝顯卡驅動的話，比如在Windows安全模式下用鼠標拖動窗口，您會發現這個操作非常困難， 無論CPU多麼強大都無濟於事！
1991年5月，ATI發布Mach8，這是ATI第一款優化微軟Windows圖形界麵的顯卡產品。ATI通過一顆專用的芯片來處理圖形運算，從而將CPU解放了出來，讓Windows界麵運行起來非常流暢，從此圖形化操作係統資源消耗大降、實用性大增。
Mach8代號為38800
ATI Graphics Ultra
Mach8就是ATI 38800-1芯片，但Mach8顯卡是由兩顆芯片組成的，主芯片為上一代的VGA Wonder XL 24（ATI 28800-6），負責顯示輸出，輔助芯片是Mach8專門加速Windows圖形界麵，通過雙芯片的設計增強了繪圖能力！
為了與單純具備顯示功能的VGA Card相區別，具備圖形處理能的顯卡被稱為Graphics Card，也就是圖形加速卡，它加速了Windows的普及，讓PC走進了圖形化界麵時代。
● 第三代顯卡：Video Card，支持視頻加速，1994年
接下來個人電腦開始進入多媒體時代，2D圖形處理已經難不倒Graphics Card了，但越來越多的視頻圖形解碼讓CPU（486時代）不堪重負，關鍵時刻顯卡伸出了援助之手，集成了一些簡單的視頻解碼器，讓CPU長出一口氣。
1994年的Mach64是第一款為廣為人知的多媒體芯片，Mach64硬件支持YUV-to-RGB顏色轉換和硬件縮放。這樣個人電腦能應付基本的AVI和MPEG-1播放，而不需要昂貴的專用硬件解碼器，使得多媒體電腦的成本大幅下降。
Mach64硬件支持YUV-to-RGB
之後，Mach64-VT從CPU接過了逐行掃描的工作，1996年的ImpacTV進一步支持800x600 VGA-to-TV編碼，所有的這些產品並不是太昂貴。
S3 Trio64 V+，支持VCD（MPEG1）硬件加速
ATI 3D Rage II+，支持DVD（MPEG2）硬件加速
同樣的，為了與單純具備圖形加速能力的Graphics Card相區別，具備視頻輔助解碼的顯卡被稱為Video Card，也就是視頻加速卡，這個稱號曾被廣泛使用，VCD和DVD時代很多顯卡都具備視頻輔助解碼能力。
現在已經是HDTV時代了，視頻編碼是非常複雜的H.264和VC-1，各大顯示芯片廠商也與時俱進，無論集成顯卡還是獨立顯卡，無論NVIDIA還是ATI，對於HDTV硬件加速的支持都相當重視！
● 第四代顯卡：3D Accelerator Card，，1994年
經過單色、彩色、2D、視頻之後，3D圖形時代終於來臨了，3DFX旗下的Voodoo係列3D Accelerator Card異軍突起，成為3D時代的王者，擁有一塊3D加速卡成為那個時代的榮耀。
3D加速卡的功能很單一，它不具備顯示功能，需要搭配一塊2D顯卡來使用，因此成本很高而且使用起來不夠方便，因此集2D顯示和3D加速於一身的真正3D顯示卡出現了。
Voodoo 2 SLI是3DFX最輝煌的時候，也是3D加速卡最火爆的時候
早期的3D顯卡大都不夠成熟，比如ATI的第一款3D芯片被稱為3D Rage，它在3D、2D和視頻方麵的功能最全，可惜兼容性很差；NVIDIA的第一款產品NV1也擁有3D加速功能，還集成了聲卡，可惜不支持D3D和GLIDE這兩種主流的圖形API，也不支持MPEG-1加速，因此沒有實用價值。
3D時代激烈的競爭讓S3和3DFX走向滅亡
隨後的情況相信很多人都了解了，不思進取的3DFX開始走多芯片道路，而後起之秀NVIDIA則憑借性能強大的單芯片TNT和TNT2係列顯卡超越3DFX，隨後的GeForce 256徹底終結3DFX，無序混亂的3D圖形加速卡成為了一段值得緬懷的曆史。
● 第五代顯卡：GPU圖形處理器，支持硬件T&L，1999年
GeForce 256是一款劃時代的產品，NVIDIA將其稱為第一款GPU（Graphic Processing Unit，圖形處理器），顯示芯片上升到了與CPU（Center Processing Unit，中央處理器）同樣的高度，雖然當時顯卡的作用還沒受到足夠多的重視，但隨著時間的推移GPU這個詞被賦予了更多的含義。
第一顆GPU、GeForce 256（NV10）
GeForce 256是被作為一個圖形處理單元(GPU)來設計的，GPU是一個單芯片處理器。它有完整的轉換、光照、三角形設置和渲染引擎(分別 為:Transform、Lighting、Setup、Rendering)等四種3D處理引擎，一些以前必須由CPU來完成的圖形運算工作現在可以由GeForce256 GPU芯片獨立完成，大多數情況下具有完整的傳輸和光照相引擎的GPU運算速度比CPU快2-4倍，同時也有效地減輕了CPU的浮點運算負擔，減少了對CPU的依賴性。
GPU支持硬件T&L（Transform and Lighting）
隨後的圖形市場成為NVIDIA和ATI的天下，ATI提出了VPU（Virtual Processing Unit，視覺處理器）的概念，其實VPU和GPU代表著同樣的東西，也就是兩家的顯示芯片，這兩種稱號的唿聲隨著兩大圖形巨頭的實力變化而此消彼 長，VPU在9800/X800時代的上鏡率很高，而GPU的使用率則是持續高速增長。
如今ATI已經默認了GPU這個稱號，很少提到VPU了
NVIDIA在GeForce 6/7/8三代產品中連續保持強勁勢頭，市場占有率節節攀升，GPU和VPU之爭也開始分出高下，GPU漸漸的被越來越多的人所接受，而VPU這個詞除了 一些老玩家還記得之外，恐怕也就是ATI顯卡在驅動彈出VPU Recovery警告時會被重視，如今在AMD/ATI的官方演示文稿中，VPU一詞已經很少出現，GPU成為了事實上的標準用語，VPU則漸漸的被遺 忘。
● 現代和未來顯卡：GPGPU通用處理器，支持幾何著色、物理加速、高清解碼、科學計算……
從GeForce和Radeon係列顯卡開始，就屬於現代顯卡的範疇了，每一代GPU的發展都會讓渲染能力大增，支持新的圖形API（DX7、8、9、10），以及更多的附加功能。
事實上，回顧前麵五代顯卡的發展，每一代有了革命性進步的顯卡都會從CPU手裏剝奪一些功能，或者說是幫助CPU處理它並不擅長的工作，現在就來簡單回顧一下：
VGA Card：640×480分辨率彩色圖形顯示，單純的輸出圖像
Graphics Card：支持圖形界麵加速，減輕CPU負擔
Video Card：支持視頻解碼加速，減輕CPU負擔
3D Accelerator Card：支持3D圖形渲染，3D技術走向普及
GPU：支持坐標轉換和光源處理，消除3D渲染的瓶頸
如今到了DX10時代，GPU除了在圖形渲染能力和指令方麵得到增強之外，又多了一項新的功能——Geometry Shader（幾何著色），第一次允許程序在圖像處理器中創建新數據。這一革命性的事件使得GPU在係統中的角色由隻可處理已有數據的處理器變成了可以以 極快速度既可處理又可生成數據的處理器。在以前圖形係統上無法實現的複雜算法現如今變成了現實。
未來GPU可以處理更多的指令
而且，無論NVIDIA還是ATI，新一代GPU都采用了統一渲染架構，龐大的流處理器成為GPU的核心模塊，流處理器不但可以處理器像素、頂點和幾何著色，在未來如果有了API的支持，GPU就可以執行更多的非圖形指令！
GPU的浮點運算能力和CPU不在一個數量級
目前來看，GPU已經能夠支持高清視頻加速以及物理加速這兩項新的功能，隨著NVIDIA和AMD GPGPU技術的發展，更多的科學計算任務被安排給GPU計算，因為GPU強大的浮點運算能力比CPU的執行效率更高。
GPU正在朝著非圖形領域、多元化方向發展
當然，任何硬件都需要軟件的支持才能發揮出應有的效能，GPU的前景是廣闊的，但發展是曲折的。GPU不僅僅是一顆3D圖形處理器，它不是隻能用於玩遊 戲，未來GPU更多實用的功能將會被開發出來，比如大型文檔加速、視頻轉換、編碼、查毒殺毒、壓縮解壓……沒有做不到隻有想不到！
最後更新：2017-04-03 12:56:27