消失的3D显卡先驱——Rendition

显卡历史的一个注脚。

今天的 PC 游戏玩家在选择显卡时可以认为自己很幸运。尽管速度不同，三大GPU 制造商生产的每个型号几乎都可以保证运行您喜欢的任何游戏。三十年前，情况截然不同，有十多家 GPU 公司，每家公司都提供自己的图形渲染方式。许多公司非常成功，其他人则不那么成功。但没有一个与 3D游戏行业的先驱 Rendition 完全相同，该公司推出了伟大的第一款产品，随后是两个低于平均水平的产品，然后在五年内完全默默无闻。

混乱十年的开端

1990 年代初期的 PC 游戏既令人兴奋又令人沮丧——让硬件正常工作需要无休止地摆弄 BIOS 和驱动程序设置，当时的游戏对这一切是出了名的挑剔。但随着岁月的流逝，PC 越来越受欢迎，全球数以百万计的人以拥有Compaq、Dell、Gateway和 Packard Bell 的机器而自豪。

当时，3000 美元就可以买到一台不错的 Intel 486DX2 机器，运行频率为 66 MHz，拥有 4MB 内存和 240MB 硬盘。但是显卡呢？如果幸运的话，它可能配备了 ATI Graphics Ultra Pro 2D 加速器，配备 1 MB 显存和 Mach 32 图形芯片。但如果没那么幸运的话，消费者会为 SiS 或 Trident 的超低价产品买单。

8 位颜色是 1991 年廉价显卡的典型特征。

与世嘉的Mega Drive/Genesis或超级任天堂娱乐系统等的视觉输出相比，即使是最好的PC的图形也是基本的，仅仅是可用的程度。然而，该平台上没有真正突破硬件极限的游戏。整个 90 年代最畅销的 PC 游戏都是点击式冒险游戏，例如Myst或其他互动游戏。这些游戏都不需要超强大的显卡才能运行，只需要支持 8 位或 16 位颜色的游戏即可。

不过，变化正在进行中。游戏的发展方向是显而易见的，因为3D图形正在成为街机的常态，尽管他们使用专门的硬件来实现这一点。具有3D图形的PC游戏，例如Doom，通过CPU进行所有渲染，系统的显卡只是将框架变成可以在显示器上显示的东西。

Doom 不需要 3D 图形加速器

例如，要模拟 Namco 的Ridge Racer中的图形，家用 PC 需要具有类似功能但零售价仅占一小部分的硬件。老牌图形公司（ATI、Matrix、S3等）的兴趣形成缓慢，因此有足够的空间让新鲜血液进入该领域。

成立了许多初创公司来设计和制造新的显卡，这些显卡将用于代替 CPU 进行 3D 渲染。Rendition Inc，由 Jay Eisenlohr 和Mike Boich于 1993 年共同创立。他们的野心既简单又宏大——为附加卡创建一个芯片组，为所有 2D 和 3D 图形任务提供加速，然后出售给游戏和专业行业。然而，他们并非孤军奋战，还面临来自其他 4 家新公司以及已经存在多年的公司的激烈竞争。

拿下一血

1995 年，Rendition 宣布推出其首款产品 Vérité V1000-E，但由于它是一家无晶圆厂公司，因此依赖销售许可证来制造和使用该设计。四家 OEM 供应商接受了挑战，一年后，Canopus、Creative Labs、Intergraph 和 Sierra 都推出了使用新芯片组的卡。

今天，在显卡中发现的各种架构之间的差异相对较小，但 3D 加速器的第一代却截然不同。Rendition 在 V1000 上采用了一种不同寻常的方法，因为中央芯片本质上是一个 RISC CPU，类似于MIPS，充当像素管道的前端。

该芯片以 25 MHz 的频率运行，可以在一个时钟周期内执行一次 INT32 乘法运算，但标准渲染技巧（如纹理过滤或深度测试）都需要多个周期才能执行。

理论上，V1000 可以每秒输出 25 Mpixels（称为显卡的填充率），但仅限于非常特殊的情况。对于标准的 3D游戏，该芯片至少需要两个时钟周期才能输出单个纹理像素，从而使填充率减半。

Rendition 的第一个 Vérité 模型有几张王牌。它在硬件中完成了所有三角形设置例程，而其他所有显卡都需要由 CPU 完成。由于 3D 游戏中的所有顶点处理都需要 PC 的中央处理器，因此 V1000 的这一额外功能为 CPU 提供了更多的喘息空间。

在 PCI 普及之前使用的 ISA VLB 插槽。

所有 V1000 卡都使用 PCI 总线连接到主机，这在业界仍然是新事物，并且它们可以利用总线控制和直接内存访问 (DMA) 等功能来获得额外的性能。

Rendition 的显卡也是完全可编程的（从技术上讲，它是有史以来第一款消费级 GPGPU），工程师们为 Windows 和 DOS 开发了多个硬件抽象层 (HAL)，可以将来自各种 API 的指令转换为芯片组的代码。理论上，这意味着 Vérité 显卡拥有当时商店中最广泛的软件支持。

引进杀手锏

最重要的是一个相当有名的游戏——Quake。

在《毁灭战士》及其续集大获成功之后，id Software开始开发一款新游戏，一款发生在全3D世界中的游戏（而不是《毁灭战士》的伪3D性质）。Quake于1996年6月发布，六个月后，id Software提供了一个代码端口，称为VQuake。

原始游戏在 CPU 上完成所有 3D 渲染，程序员John Carmack和Michael Abrash重写了大部分代码以利用 Vérité 的功能。当时的处理器，例如 Intel 的 Pentium 166，可以以大约 30 fps 的速度运行 Quake，分辨率为 320 x 200。VQuake 和 Rendition 显卡的组合将其提高到超过 40 fps，但这也包括适当的双线性过滤纹理甚至抗锯齿（通过由 Rendition 开发并在几年后获得专利的系统）。

这听起来可能不是很大的改进，但对于游戏的快节奏性质，每一个额外的 fps 和图形增强都是受欢迎的。但是，要问的问题是为什么性能没有比这更好？部分原因在于 V1000 缺乏对z缓冲区的硬件支持，因此程序员仍然不得不依靠 CPU 来进行任何深度计算，甚至尽可能少地进行这些计算。

对于图形加速器的首次尝试，Rendition Vérité V1000 相当不错。它是市场上唯一提供 2D和3D 的产品，并且有很多可用的性能，只要游戏避免它的弱点——例如使用 DirectDraw 或它的专有 3D HAL 之一，它就会非常快。

V1000 也有出了名的故障（尤其是在不支持 DMA 的主板上），在传统 VGA 模式下运行时速度非常慢，而且 OpenGL 支持非常差。最终最会根据后者来判断产品。

性能竞赛第二名

另一家在 3D 领域雄心勃勃的初创公司是3Dfx Interactive，它成立于 Rendition 一年之后，但在 V1000 发布之前就发布了第一款产品 Voodoo Graphics。由于 DRAM 价格的大幅下降，最初面向专业行业的 3D 加速器在 1996/1997 年进入家用 PC。

这个图形芯片组（代号为 SST1）拥有 50 MHz 的时钟速度，可以输出单个像素，应用双线性过滤纹理，每个时钟周期一次——比一般市场上的任何其他产品快得多。

与 Rendition 一样，3Dfx 开发了自己的软件 Glide 来对加速器进行编程，但当它在大量 OEM 模型（来自使用 Vérité V1000 的模型）中得到应用时，引入了另一个 HAL——MiniGL。从本质上讲，这是 OpenGL（一种通常在专业市场上使用的 API）的高度简化版本，它的出现完全是因为 id Software 在 1997 年初发布的另一个版本的 Quake。

创建GLQuake是因为Carmack不喜欢使用专有软件，这个版本利用标准化的开源API来管理渲染，并通过支持它的卡提供了急需的性能和图形质量的提升。3Dfx的MiniGL驱动程序将OpenGL指令转换为Glide指令，使其Voodoo Graphics芯片组完全支持GLQuake。

使用更快的 V1000L-P 芯片的 Canopus 显卡。

凭借 50 MHz 的时钟速度和对z缓冲区的硬件支持，使用 Voodoo Graphics 的显卡比使用Rendition的 V1000 的任何显卡都快得多。3Dfx 的第一个模型只能以 640 x 480 的最大分辨率运行并且始终以 16 位颜色运行，但即使是最好的 Vérité 卡也只有任何 Voodoo 模型速度的一半。

Rendition试图通过发布更新版本（称为 V1000L 或 LP）进行反击，该版本在较低电压下运行，使其时钟频率达到 30 MHz（并支持更快的 RAM），但它仍然存在比 3Dfx 的产品慢很多。而 1990 年代的半导体行业更像是一般的体育运动——历史往往会忘记那些获得第二名的人。

步履蹒跚的第二代

Rendition 几乎立即开始研发 V1000 的后继产品，目标是扩展第一个型号的优势，同时尽可能多地解决其缺点。在1997年夏天的发布目标下，工程师们重新设计了芯片设计 ，提高RISC处理器的时钟速度和功能集（每个周期最多3条指令），扩展像素引擎的功能（例如，硬件支持z缓冲区和单周期纹理过滤），并将内存从旧的，缓慢的EDO DRAM更改为更快的SGRAM。

芯片装箱在图形芯片行业开始变得更加引人注目，使制造商能够在更广泛的价格范围内销售同一芯片的不同版本。Rendition 利用这一点，于 1997 年 9 月发布了两个版本——主频约为 45 MHz 的 V2100 和运行速度快 10 至 15 MHz 的 V2200。除了时钟速率之外，这两种芯片之间没有区别，但大多数供应商只是选择了更快的芯片。

这背后的原因很简单——他们可以为此收取更多费用。例如，Diamond Multimedia 最初以99 美元的价格出售由 V2100 驱动的Stealth II S220 （最终在销售不佳时将其降价到一半），而使用 63 MHz V2200 的 Hercules Thriller 3D的 4 MB 版本售价为 129 美元，并且8 MB 的 240 美元。

作为 V1000 的后续产品，新芯片是一个明显的改进，尽管有些被低估了。性能肯定更好，额外的功能支持意味着更好地兼容市场上出现的大量 3D 游戏。然而，Rendition 的一切并不顺利。

V2000 系列的开发显然受到许多故障的影响，部分原因在于该公司设计芯片的方式。由于它没有自己的制造工厂，因此大部分处理器测试都是通过软件完成的。但是，一旦在硅中充实，在模拟中运作良好的东西往往无法正确转移，并且 Rendition 错过了数月的目标发布。

竞争并不一定会更好（例如，3Dfx 的第二个产品 Voodoo Rush实际上比最初的 Voodoo Graphics 慢），但是与 ATI 相比，V2000 系列向前迈出了足够大的一步，英伟达和 PowerVR 正在发布。

3dfx 的 Voodoo Rush 使用一个芯片用于 2D（左）和两个芯片用于 3D（右）。

虽然最终在新硬件中引入了 mip-mapping，但它只能应用于每个三角形，而其他一切都可以针对每个像素进行。Rendition 还在推动使用自己的软件，这可能是以为 OpenGL 和 Direct3D 提供更好的支持为代价的（尽管这两个 API 现在都得到了适当的覆盖）。

工程师们所做的事情引起了足够的兴趣，以吸引其他公司的兴趣和进一步投资。

希望和失败的野心

1998 年，当 Rendition 仍在开发其第三代 Vérité 图形芯片组时，该公司（知识产权和员工）被出售给美光科技，当时美光收购了众多企业。

3000 系列预计会有更高的时钟和更好的像素引擎。然而，尽管可以使用自己的工厂和相当多的资源，该项目的进展速度还不够快，不足以成为与 3Dfx、ATI 和英伟达发布的产品相抗衡的可行产品。美光停止了支持，V3000 被放弃了。

显卡的新方向已经启动，计划于 2000 年推出的 V4000 项目旨在将一系列新功能全部集成到一个芯片中。其中最令人印象深刻的是至少 4 MB 的嵌入式 DRAM (eDRAM)。索尼 PlayStation 2（2000 年 3 月推出）中的图形芯片也拥有这方面的优势，因此这并不是一个过于雄心勃勃的决定，但美光并不是真正针对游戏机或独立显卡。

PS2 的基本 GPU 被 4MB eDRAM 包围。

对于管理层来说，主板芯片组市场似乎更有利可图，因为 3D 加速器只对 PC 游戏玩家感兴趣。通过制造一个可以接管传统（和独立的）北桥和南桥芯片角色的处理器，美光相信他们有足够的资金和人力在同一场比赛中击败英特尔、S3 和VIA等公司。

最终，事实并非如此。由于担心单芯片太大——超过 1.25 亿个晶体管，该项目被放弃了。相比之下，同期的 AMD Athlon 1200 CPU 仅包含 3700 万个晶体管。美光将继续尝试为 Athlon 处理器开发芯片组，该处理器仍然有一些 eDRAM 作为 L3 缓存，但它并没有走得太远，美光很快就完全退出了芯片组市场。

暗淡的结局

Rendition 及显卡，一切都结束了。美光从未对Rendition 的IP 做过任何事情，但在将其换成新产品之前，美光几年来一直在其 Crucial 内存系列的预算范围内使用该名称。

带有 Vérité 芯片的卡片只上架了几年。时间淘汰了几乎所有其他图形公司，现在市场由 英伟达主导，英伟达在 20 多年前收购了 3Dfx。ATI 于 2006 年被 AMD 收购，Imagination Technologies 几年前停止生产 PowerVR 卡，而 Matrox 则放弃了游戏领域以服务于利基专业市场。

今天，Rendition 只是是图形处理器历史上的一个小注脚，它已经过去很久了，但至少它没有被遗忘。

审核编辑 ：李倩