Одним из основных компонентов видеоподсистемы ПК является видеокарта, которая прошла долгий путь от платы, обеспечивающей вывод на монитор только текстовой информации, до современных «игровых монстров», которые, например, имеют в своем составе пару созданных по 55-нм технологии чипов RV670 (666 миллионов транзисторов), работающих в режиме CrossFire и оборудованных мощной фирменной системой водяного охлаждения (такие монстры могут потреблять до 180 Вт). Стоимость мощной современной профессиональной видеокарты может составлять  800-1000$ и больше.

Эволюция видеокарт сопровождалась многочисленными экзотическими решениями и различными «выдумками» инженеров. Однако учитывая темпы развития IT-индустрии и бесперспективность графических технологий и архитектур прошлого поколения, имеет смысл подробно рассматривать лишь современные варианты, поддерживающие интерфейс PCI Express.

«Прадедушкой» современной видеокарты (также известной как графическая плата, видеоадаптер, видео-акселератор) является адаптер MDA (Monochrome Display Adapter), представленный 1981 году для IBM PC. Видеокарта имела 4Кбайт видеопамяти, работала только с текстовой информацией и разрешением 720х350 точек (80х25 символов), а цвет букв зависел от типа монитора: белые, изумрудные и янтарные. Затем компанией Hercules в 1982 году была выпушена карта Hercules Graphics Controller (HGC), но и эта видеокарта еще не позволяла работать с графикой. Только с выходом адаптера CGA (Color Graphics Adapter)Который стал основой для последующих стандартов, появилась возможность работать с цветной графической информацией в разрешении 320х200 (16 цветов) и 640х200 (монохромный режим). При этом объем памяти видеокарты уже равнялся 16 Кбайт. Следующий стандарт для видеокарт – Enhanced Graphics Adapter (EGA), разработанный в 1984 году, позволял при разрешении 640х350 работать с 16 цветами из 64-цветной палитры одновременно. Емкость видеопамяти составляла все те же 16Кбайт, а также была заявлена совместимость с CGA и MDA.

Все описанные выше видео карты подключались к монитору чрез 9-контактный разъем и передавали информацию в цифровом виде. Только с выходом адаптера стандарта MCGA (Multicolor Graphics Adapter – многоцветный графический адаптер) произошел переход на аналоговый сигнал, так как палитра была увеличена до 262 144 цветов (по 64 оттенка на каждый из базовых цветов Red/Green/Blue). Разрешение экрана, выдаваемое MCGA при работе с текстом, было 640х400 с 256 одновременно отображаемыми цветами, для графических приложений 320х200 точек. Разъем для подключения к монитору приобретает привычный для нас вид – 15-контактный D-Sub. Следующим витком эволюции компьютерной видеоподсистемы является VGA (Video Graphics Array – графический видеомассив), который появился в 1987 году. Адаптеры VGA уже поддерживали разрешение 640х480 и 256 цветов (из палитры 262 144 цвета), объем памяти составлял 256 Кбайт, а соотношение сторон экрана равнялось привычным сейчас 4:3. Более того, именно от этой аббревиатуры развились сокращенные названия разрешений (например, теперь считается, что VGA – это 640х480точек, SVGA – 800х600, XGA – 1024 х768 и так далее).

В 1991 году появляются первые адаптеры SVGA (Super VGA), позволяющие работать при разрешении 800х600 и 1024х768 точек. Количество отображаемых цветов увеличилось до 65 536 (High Color) и 16,7 млн. (True Color). Также появляется возможность пользователю задать частоту обновления экрана монитора – до этого момента она была жестко привязана к определенному значению. Память видеоадаптеров SVGA была уже более 1Мбайт.

Для связи с видеокартой и передачи необходимых данных в самом начале эры IBM PC использовался интерфейс XT-Bus, потом на смену ему пришла шина ISA (Industry Standard Architecture – архитектура промышленного стандарта). Но и ISA уже не хватало для относительно большого потока данных. Тогда она была дополнена интерфейсом VLB (или VESA), который в итоге был заменен шиной PCI (Peripheral Component Interconnect – объединение внешних компонентов). PCI является более универсальной шиной, через которую можно было подключать множество других контроллеров, не только видеоадаптеры. К тому же она способна работать и на других платформах.

С развитием графических оболочек операционных систем (Windows и др.) видеокарты взяли на себя часть вычислений по окончательному выводу изображения на экран, которые обычно производил центральны процессор (перемещение окон, рисование линий, шрифтов и другие). С появлением трехмерных игр видеокарты обзавелись 3D-акселератором, который сперва имел вид отдельной платы, вставляемый в свободный разъем на материнской плате, а позже уже был интегрирован дополнительным чипом на видеокарту – до этого момента видеоадаптер позволял работать только с двухмерной графикой (2D). Далее, с развитием технологий производства полупроводников, графический чип стал содержать в себе все необходимые блоки, отвечающие как за 2D, так и за 3D-графику.

Для максимальной универсальности и совместимости видеокарт с программным обеспечением компания Microsoft создает API DirectX (API – интерфейс программирования приложений), работающий в среде Windows. Так как мир не однополярный и кроме Windows существуют другие операционные системы, был разработан альтернативный API – мультиплатформенный OpenGL, а также его дополнение OpenAL.

Именно в те времена доминирующая на этот момент компания 3dfx (все активы 3dfx после банкротства перешли к NVIDIA) представляет технологию SLI (Scan Line Interleave – чередование строчек), благодаря которой появилась возможность объединить две подобные видеокарты с шиной PCI для формирования изображения методом чередования строк, что увеличивало быстродействие графической подсистемы и разрешение экрана. Действительно, все новое – это хорошо (в данном случае очень хорошо) забытое старое: спустя почти 15 лет NVIDIA возродила SLI.

К концу 90-х годов прошлого века видеоадаптеры получают собственную шину – AGP (Accelerated Graphics Port - ускоренный графический порт) и приобретают черты современных видеокарт: объем локальной видеопамяти достиг десятков мегабайт, появилась возможность выводить изображение еще на один приемник, например, телевизор. Из-за ограничений шины PCI, а именно ее разновидностью является AGP, производителям графических процессоров и пришлось временно отказаться от технологий, подобных SLI.

В начале 2000 годов происходит революционный скачок, благодаря которому стало возможным получение реалистичной графики в играх последних лет. Появился более скоростной интерфейс – PCI Express (PCI-E), появилась возможность подключать два монитора, причем информация опять выводится в цифровом виде (в расширенном виде, чем в первых поколениях видеокарт), объем памяти в некоторых случаях достигает 1 Гбайт (1024 Мбайт).

Недавно компанией Mocrosoft анонсирован новый интерфейс программирования приложений DirectX 11. В данный момент времени происходит переход от архитектуры традиционной конвейерной обработки данных графическим процессором к унифицированной и более гибкой благодаря новому API DirectX 10.  

По материалам журнала «Сервисный центр» №6 2008 год.