Взгляд назад в эпоху до появления графических процессоров

Для большинства людей история видеокарт начинается с Nvidia и AMD. Реальность совсем другая.

Задолго до того, как одна из этих двух компаний начала доминировать на рынке, и задолго до того, как графические процессоры стали основой современных игр, мы были свидетелями первых дней компьютерной графики. Чтобы понять, как мы пришли к современным графическим процессорам, нам придется вернуться во времена, когда термин «видеокарта» еще не существовал.

Что было до появления видеокарт?

Для большинства людей компьютерная графика еще не была чем-то особенным.

Чтобы мы могли сейчас обсудить все новые графические процессоры, которые выйдут в 2026 годукто-то вообще должен был изобрести компьютерную графику — а это не то же самое, что графический процессор, даже близко.

Ранние компьютеры не отображали изображения, окна или даже графику с пиксельной адресацией. Большинство результатов были текстовыми. Электромеханические телетайпы, такие как Teletype Model 33 1963 года, принявшие новый стандарт ASCII, по сути, были прославленными пишущими машинками, выбрасывавшими результаты на бумагу по одной строке за раз.

Они были мучительно медленными, громкими и очень буквальными. Не было никаких визуальных эффектов, кроме текста, который вы приказали распечатать компьютеру.

Следующими появились видеотерминалы, называемые «тупыми терминалами». По сути, это были клавиатуры, подключенные к экранам, но они не были компьютерами сами по себе — все они были частью сети, подключенной к главному компьютеру, и терминал отображал все, что хост отправлял обратно. Экран был разделен на фиксированную сетку (обычно шириной 80 столбцов), и в каждом маленьком квадратике мог отображаться символ из заранее определенного набора. Это позволило людям проявить творческий подход и создать очень простое изображение ASCII, но все это было сделано с использованием заранее запрограммированных символов и назначенных определенным клавишам.

В 60-е годы в той или иной форме появилась компьютерная графика.

Хотя большинству людей все еще приходилось иметь дело с текстом, некоторые исследователи уже экспериментировали с интерактивной графикой. В 1963 году Иван Сазерленд создал Sketchpad — систему, которая позволяла пользователям рисовать линии и манипулировать ими прямо на экране. Звучит очень похоже на современные сенсорные экраны, не так ли? Для этого в Sketchpad использовалась световая ручка.

Интерактивная компьютерная графика уже начала воплощаться в жизнь в системах крупных компаний. IBM начала поставки графических терминалов, таких как 2250, в 1965 году.

Появление ПК ускорило эволюцию графики.

Но к видеокартам это по-прежнему имело мало отношения.

Конец 1970-х годов принес нам появление персональных компьютеров. Не такими, какими мы их знаем сегодня, а вообще. До этого компьютеры представляли собой массивные машины, занимавшие целые комнаты и используемые предприятиями; появление ПК сделало их широко доступными. Это приближает нас к компьютерной графике.

На заре компьютерной графики мы получили, зачастую монохромные, дисплеи с низким разрешением. У ПК была ограниченная память, а это означало, что программистам приходилось проявлять смекалку, чтобы добиться чего-то отдаленно интересного с точки зрения вывода графики.

Такие машины, как Radio Shack TRS-80, имели растровую графику, но с чрезвычайно низким разрешением (128×48).

До появления видеокарт и ускорителей центральный процессор и память играли большую роль в выводе на дисплей. Поскольку на первых компьютерах оперативная память составляла килобайты, а не мегабайты, хранить полноэкранные изображения было дорого и непрактично. Графика была минимальной и активно использовалась повторно по мере необходимости.

Это было время, когда не было никаких стандартных форматов изображений, до JPG, BMP и PNG. Программному обеспечению приходилось хранить изображения в виде необработанных растровых изображений или пользовательских структур данных и сжимать их, как будто завтра не наступит.

Ранние стандарты отображения IBM сформировали графику для ПК

Apple тоже была там со своим Macintosh.

IBM была крупным игроком на заре персональных компьютеров. В 1981 году IBM представила «ПК», а в 1983 году — PC-XT. Однако оригинальный IBM PC фактически не имел графической мощности. Большинство рабочих нагрузок по-прежнему были текстовыми, поэтому двумя основными проблемами были четкость текста и надежность программного обеспечения.

IBM PC мог быть оснащен адаптером монохромного дисплея (MDA), который был современным для того времени и обеспечивал высококонтрастный текст вообще без растровой графики. Он использовался для обработки текстов, баз данных и электронных таблиц.

Цветной графический адаптер (CGA), также представленный в IBM PC, наконец-то добавил базовую цветную графику, но, конечно, цветовая палитра была крошечной, и все было в сверхнизком разрешении. Но эй, по крайней мере, у нас была графика.

Apple применила другой подход к ранним Macintosh, или Mac, какими мы их знаем сегодня. На компьютерах Mac экран воспринимался как растровое изображение, а не как заранее запрограммированная сетка символов, что давало пользователю гораздо больше свободы. Благодаря этому выбору Apple продвинулась вперед в таких отраслях, как графический дизайн и издательское дело, и по сей день она остается лидером в подобных рабочих нагрузках.

Хотя в те времена IBM не была слишком щедра на свои графические интерфейсы, она сделала нечто гораздо более важное: помогла стандартизировать режимы отображения ПК в IBM-совместимой экосистеме. Поскольку разработчики и производители оптимизировали свои продукты для совместимости с IBM в качестве отраслевого стандарта, двери для компьютерной графики наконец-то были широко открыты.

Появление 2D-графики стало поворотным моментом в вычислительной технике.

Однако мы все еще далеки от сегодняшних графических процессоров.

К концу 1980-х годов режимы растровой графики стали обычным явлением на IBM-совместимых ПК, а появление Windows означало, что все больше программного обеспечения было оптимизировано для экранов с пиксельной адресацией. Текстовые режимы не исчезли в одночасье, но базовая графика стала нормой. А к 1987 году IBM PS/2 представила VGA, который стал базовой версией ПК, и хотя эти порты официально уже устарелиТогда они были революционерами.

VGA наконец-то позволил персональным компьютерам отображать полуреалистичные изображения, игры и фильмы. Он также значительно расширил практические возможности разрешения и цвета на ПК, представив популярный 256-цветный режим.

Даже если большая часть видео все еще была крошечной, сильно сжатой и в целом не впечатляющей по сегодняшним меркам, для того времени она все равно была новаторской; кроме того, VGA наконец стал основой, на которую могли ориентироваться разработчики, что ускорило графическую революцию. SVGA появился в начале 1990-х годов, и ПК наконец смогли работать с более высоким разрешением, вплоть до 1024 x 768.

Однако графика по-прежнему в значительной степени обрабатывалась центральным процессором, а выделенные «видеокарты», как мы их сегодня называем, еще не были распространены, хотя адаптеры дисплея, такие как CGA, существовали. Но к концу 1980-х и началу 1990-х годов 2D-ускорение стало более распространенным.

Раннее 2D-ускорение было реализовано в виде специального оборудования на дополнительных видеокартах (опять же, тогда они так не назывались). В 1990-е годы они все чаще стали интегрированными 2D-движками в основные карты VGA/SVGA.

---

Эти 2D-ускорители проделали большую работу по повышению отзывчивости ПК. Что еще более важно, они ясно дали понять, что компьютерная графика — это рабочая нагрузка, заслуживающая отдельного оборудования, что в конечном итоге привело нас к тем графическим процессорам, которые мы знаем сегодня.