Hlavní stránka Hardware Notebooky, telefony, tablety Historie grafiky v noteboocích: od SVGA k přehrávání DVD
Historie grafiky v noteboocích: od SVGA k přehrávání DVD
autor: Jiří Zima , publikováno 6.11.2014
Historie grafiky v noteboocích: od SVGA k přehrávání DVD

Zavítáme do doby, kdy grafické karty začaly pomáhat procesoru, podíváme se, jak dospívaly s nástupem grafických rozhraní a připomeneme si přechod od 256 barev k TrueColoru, notebooky vybavené přídavnými grafickými výstupy, samostatné akcelerátory pro přehrávání „náročného“ videa a zavzpomínáme i na „hi-res“ Duke Nukem 3D


Počátky grafické akcelerace

Příchod Windows ukázal, jak velkou brzdou jsou pro náročnější aplikace stávající grafické čipy. Bylo jedno, k čemu počítač využíváte – dokud jste byli ve Windows, pořád šlo o grafický režim a v aplikacích se pořád něco překreslovalo. Jenže takové překreslování vytěžovalo procesor, čímž se snižoval jeho výkon. Proto přišly na řadu první grafické akcelerátory – jen dva roky po rozšíření akcelerátorů v desktopech.

Původní řešení bez akcelerace mělo dva problémy. První se týkal nutnosti pracovat s grafikou pixel po pixelu. Při tehdejší rychlosti procesorů to znamenalo zátěž i při pouhém přesunu okna po obrazovce, přestože se okna vykreslila vždy až na cílové pozici. Druhý problém se týkal sběrnice, přes kterou se grafická karta připojovala – 16bitová sběrnice ISA totiž při (pro notebooky obvyklých) 12 MHz nabízela propustnost jen kolem 11 MB/s a tu si navíc grafická karta nemohla celou zabrat pro sebe (na stejné sběrnici pracovala i ostatní zařízení jako například řadiče pevných disků).

Sběrnice FSB – Front Side Bus

Přímé připojení ke sběrnici procesoru (FSB) vyžadovalo od grafického čipu, aby komunikoval stejnou rychlostí, a do příchodu procesorů s dvojnásobnou vnitřní frekvencí (486DX2) komunikoval procesor s okolím svou plnou rychlostí. Mezi grafickým čipem a procesorem při takovém zapojení nebyl žádný další čip, což znamenalo dvě věci. Bylo možné využít maximálního dosažitelného výkonu, ale zároveň byl omezen počet zařízení, která se takto dají připojit, a omezení bylo tím větší, čím větší byla frekvence FSB. Ve světě notebooků si vše odladil výrobce, ale u stolních počítačů byla tato omezení zdrojem velkých problémů, které korunoval příchod Pentia. Přechod ke sběrnici PCI byl už jen logickým důsledkem.

Nové grafické akcelerátory řešily oba problémy. Grafický čip se připojoval přímo k procesoru pomocí lokální 32bitové sběrnice nazývané VESA Local Bus (VL-BUS). Takové připojení se využívalo na systémech s procesory 386 (zřídka) a 486 (častěji) a grafická karta komunikovala na rychlosti FSB, což u notebooků se 486 dělalo v drtivé většině případů 25 MHz za předpokladu, že byl použitý mobilní procesor (levnější notebooky měly procesory ze stolních počítačů s rychlejší FSB).

Druhý problém vyřešila hardwarová akcelerace vykreslování pomocí takzvaných Bit Block Transfers (zkráceně se používá názvů BitBlt a blitter), kdy procesor nemusí číst/zapisovat ve videopaměti po jednom pixelu. Do registrů grafické karty se zadají parametry pro přenos bloku paměti a grafická karta provede operaci sama. Nejenže je takové řešení výrazně rychlejší, ale ušetří i čas procesoru. Blitter ale nebyl nic nového. Herní konzole a různé domácí počítače jej s oblibou již dlouhé roky používaly.

Pro větší přiblížení opět popíšu nějaký konkrétní grafický čip. Přímo ideální je pro takový popis hi-end akcelerátor od Western Digital, který si našel cestu do obrovského množství notebooků snad všech výrobců (IBM na nich měla několik let většinu ThinkPadů). Tyto čipy používal například německý Siemens-Nixdorf, jehož notebooky byly u nás v té době velmi rozšířené.

Western Digital WD90C24A – Paradise SVGA (1993)

Akcelerátor WD90C24A patřil k tomu nejlepšímu, co se dalo v notebooku najít. Jeho výkon byl téměř na úrovni karet v běžných stolních počítačích. Schválně uvádím slovo „běžných“, neboť do grafických stanic se pomalu dostávala výkonná řešení od Matroxu (Impresion Plus) s až 4 MB paměti a základní podporou 3D akcelerace (existovaly ovladače pro OpenGL i konkrétní aplikace jako AutoCAD).

Čip bylo možné připojit ke sběrnici ISA i moderní VL-BUS pouhou úpravou zapojení. V praxi se většinou připojoval k VL-BUS kvůli větší rychlosti a podobným nákladům (připojení bylo přímo na vývody procesoru, takže nebyl potřeba další řadič).

K velkému posunu došlo u podpory grafických módů. Vedle 256barevných módů přibyly také módy s 15b a 16bitovou barevnou hloubkou, což znamenalo možnost zobrazit najednou 32, resp. 64 tisíc barev. K čipu se přidávala paměť o velikosti (do) 1 MB, ale high-color módy šlo použít jen do rozlišení 640×480 kvůli rychlosti integrovaného DA převodníku. Takty DA převodníku byly vyšší než u starších řešení, a konečně se tak začala objevovat možnost využít vyšší obnovovací frekvenci připojeného CRT monitoru (72/75 Hz v 640 × 480 a 800 × 600 při 256 barvách, případně 640 × 480 při 32 tisících barvách).

Historie grafiky v noteboocích: od SVGA k přehrávání DVD

Ergonomická obnovovací frekvence 75 Hz v kombinaci s možností zobrazit 32 tisíc barev.

Vylepšení byla znatelná i na jednotce obsluhující LCD panely. U pasivních displejů typu DSTN sice zůstalo omezení na 640 × 480 při 256 barvách (pokud byl použit výstup do pasivního displeje, polovina paměti grafiky byla vyhrazena pro speciální buffer, ve kterém se výsledný obraz skládal), pro aktivní TFT panely však bylo maximem rozlišení 800 × 600 a při 640 × 480 bylo možné zobrazovat high-color režimy. Transmitér digitálního signálu podporoval 18bitový přenos, což znamená 6 bitů na jeden barevný kanál (262 tisíc barev celkem). V té době šlo o něco úžasného, ale dnes už moc ne – ani po 17 letech se situace nezměnila a současné notebooky mnohdy s displejem stále komunikují pouze s 6 bity na jednu barvovou složku (naštěstí už ne všechny).

Jen tak pro představu uvádím, že v roce 1994 se s tímto čipem v ČR prodával notebook Siemens-Nixdorf PCD-4ND (486DX2 50MHz, 4 MB RAM, ~300 MB disk) s barevným TFT displejem za cenu 90 000,- Kč s DPH a černobílým STN displejem za cenu 60 000,- Kč s DPH. TFT displeje v té době opravdu nebyly pro každého. Tento notebook byl mimochodem v ČR hojně rozšířen a ještě před pár lety jej bylo možné stále vidět v některých průmyslových pracovištích. Sám jsem na takovém notebooku začínal v té nejslabší konfiguraci a měl ho tenkrát „každý druhý“.

Historie grafiky v noteboocích: od SVGA k přehrávání DVD

Grafický čip se nachází pod deskou procesoru (zde vyjmuta), aby měl přímý přístup k signálům jeho sběrnice.

V předchozí kapitole jsem nakousl Blitter jako jeden ze způsobů urychlení vykreslování. Čip WD90C24A2 jej měl a mimo přesunu bloku dat sloužil také k rychlému vyplnění obdélníkové oblasti jednou barvou, nebo dokonce opakovaným dvoubarevným vzorem do velikosti 8 × 8 pixelů. Mezi podporovanými funkcemi byla také klíčovaná průhlednost („blitované“ pixely určité barvy se nezkopírují) a akcelerace vykreslování čar.

Díky těmto funkcím se z hloupého adaptéru, který řešil pouze vykreslení obrazových dat na monitor, stal skutečný grafický koprocesor usnadňující práci hlavnímu procesoru v některých specializovaných úkonech. Vzhledem k tomu, že už všichni výrobci šli nad rámec standardů a každý své funkce implementoval jinak, vznikla nutnost instalovat grafické ovladače od výrobce pro zpřístupnění všech funkcí. Tehdy se ještě situace komplikovala, neboť se mimo Windows používal také OS/2 a každá DOSovská aplikace musela mít ovladač speciálně pro sebe. Na druhou stranu tehdejší ovladače grafických karet byly nesrovnatelně jednodušší než dnes. Definice registrů, adres a dalších potřebných parametrů se vešly do ovladače o velikosti jednotek kB).

Konkrétně čipy WD90C24 (A2) a jeho vylepšené verze s větší pamětí bylo možné vidět v noteboocích až do roku 1995 a dostaly se také do některých mobilních pracovních stanic založených na procesorech PowerPC, kde byly většinou doplněny o přídavný akcelerátor videa (včetně nahrávání). Tyto notebooky byly určeny výhradně pro profesionální uživatele a na disku měly přeinstalovaný operační systém UNIXového typu.

Plány Western Digital však směřovaly jinam, a tak byl vývoj grafických čipů postupně zastaven.



 
Komentáře naleznete na konci poslední kapitoly.
69 čtenářů navrhlo autorovi prémii: 33.7Kč Prémie tohoto článku jsou již uzavřené, děkujeme za váš zájem.
Tento web používá k poskytování služeb soubory cookie.