[Перевод] История Rendition: Краткая, но яркая история гениальных 3D-технологий
Сегодняшние ПК-геймеры могут считать себя счастливчиками, когда дело доходит до выбора видеокарты. Хотя производителей GPU всего три, каждая их модель почти гарантированно запустит любую игру, пусть и с разной частотой. Тридцать с лишним лет назад ситуация была кардинально другой: более десяти компаний, выпускающих графические процессоры, каждая из которых предлагала свой собственный подход к рендерингу графики. Какие-то были весьма успешными, другие — менее.
Никто из них не был похож на Rendition, пионера индустрии 3D-игр. У нее был отличный дебютный продукт, за которым последовали два неудачных, после чего она погрузилась в неизвестность — и все это в течение пяти лет.
Непростое начало
Игры для ПК в начале 1990-х годов были в одинаковой степени увлекательными и разочаровывающими — чтобы заставить аппаратное обеспечение работать должным образом, требовалось бесконечно возиться с настройками BIOS и драйверов, и даже в то время игры были печально известны своей требовательностью ко всему этому. Но с годами ПК становились все более популярным товаром, и миллионы людей по всему миру с радостью пользовались компьютерами от Compaq, Dell, Gateway и Packard Bell.
Не то чтобы они были нацелены на игры. Потратив $3 000, вы получали отличную машину на Intel 486DX2 с частотой 66 МГц, 4 МБ оперативной памяти и 240 МБ жестким диском. А видеокарта? Если вам повезет, то в ней может оказаться 2D-ускоритель ATI Graphics Ultra Pro с 1 МБ VRAM и графическим чипом Mach 32. Но если удача была не на вашей стороне, то вы могли получить что-то ультрадешевое от SiS или Trident.
В сравнении с графикой таких консолей, как Mega Drive/Genesis от Sega или Super NES, даже самая лучшая графика на ПК была простой, но вполне приемлемой.
Самыми продаваемыми играми для ПК в первые годы 90-х были приключенческие игры в стиле point-and-click, такие, как Myst, или другие интерактивные игры. Для их запуска не требовались мощные видеокарты — достаточно было поддержки 8- или 16-битного цветового режима.
Близились перемены. Тенденция развития игр была очевидна: 3D-графика становилась нормой в аркадных автоматах, хотя для ее реализации использовалось специализированное оборудование. Игры для ПК с 3D-графикой, например Doom, выполняли рендеринг с помощью центрального процессора, а видеокарта системы просто превращала кадр в то, что можно было вывести на монитор.
Для воспроизведения графики в таких играх, как Ridge Racer от Namco, домашнему компьютеру требовалось оборудование с возможностями, аналогичными аркадным автоматам, но по значительно более низкой цене. Интерес со стороны ведущих компаний в области графики (ATI, Matrox, S3 и др.) развивался медленно, что оставляло много места для новых игроков на рынке.
В результате появилось большое количество стартапов, разрабатывающих графические адаптеры, которые могли бы взять на себя функции 3D-рендеринга, ранее выполняемые центральным процессором. В 1993 году на рынок вышла компания Rendition Inc, основанная Джей Айзенлором и Майком Бойчем.
Их амбиции были простыми, но смелыми — создать чипсет для графической карты, которая будет поддерживать 2D и 3D графическое ускорение, а затем продавать его как игровым, так и профессиональным компаниям. Однако они были не единственными в этом начинании и столкнулись с жесткой конкуренцией со стороны четырёх других новых компаний, а также тех, кто уже давно существовал на рынке.
Первые попытки
В 1995 году компания Rendition анонсировала свой первый продукт — Vérité V1000-E. Будучи компанией без своих производственных мощностей, Rendition полагалась на продажу лицензий на производство и использование своих разработок. Четыре OEM-производителя приняли предложение, и через год Canopus, Creative Labs, Intergraph и Sierra выпустили карты на основе нового чипсета.
Сегодня различия в архитектурах видеокарт относительно невелики, однако ранние версии 3D-акселераторов значительно отличались друг от друга. Компания Rendition выбрала необычный подход в V1000, спроектировав центральный чип по принципу RISC-процессора, подобного MIPS, который выполнял роль фронтальной части пиксельного конвейера.
Intergraph Intense 3D 100 (Rendition Verite V1000-E)
Работая на частоте 25 МГц, чип мог выполнить одно умножение INT32 за один такт. Однако стандартные задачи рендеринга, такие, как фильтрация текстур и тестирование глубины, занимали несколько тактов.
Теоретически V1000 мог выдавать 25 Мпикселей в секунду (известный как коэффициент заполнения видеокарты) при очень специфических условиях. В типичных 3D-играх чипу требовалось не менее двух тактов для вывода одного текстурированного пикселя, что фактически вдвое снижало коэффициент заполнения.
Но у Rendition было несколько козырей в рукаве с первой моделью Vérité. Она выполняла все процедуры настройки треугольников аппаратно, в то время как все остальные видеокарты требовали от центрального процессора выполнения этих задач. Поскольку центральный процессор также отвечал за обработку всех вершин (их трансформацию и позиционирование) в 3D-игре, эта особенность V1000 давала процессору столь необходимую разгрузку.
Слоты ISA VLB использовались до появления PCI.
Все карты V1000 использовали шину PCI для подключения к компьютеру-хосту, что было еще относительно новым стандартом в отрасли. Для повышения производительности они могли использовать такие функции, как управление шиной и прямой доступ к памяти (DMA).
Графическая карта Rendition также была полностью программируемой (технически, это был первый GPGPU потребительского класса), и инженеры разработали несколько уровней аппаратных абстракций (HAL) для Windows и DOS. Эти HAL преобразовывали инструкции из различных API в код для чипсета. Теоретически это сделало видеокарту Vérité самой широко поддерживаемой программным обеспечением на тот момент.
Использование игры Quake
После оглушительного успеха Doom и ее сиквела id Software начала работу над новой игрой, действие которой происходило бы в полностью 3D-мире (в отличие от псевдо-3D в Doom). Quake вышла в июне 1996 года, а через полгода id Software предложила порт, оптимизированный для чипсета Vérité, под названием VQuake.
В оригинальной версии игры весь 3D-рендеринг выполнялся центральным процессором. Однако программисты Джон Кармак и Майкл Абраш переписали значительную часть кода, чтобы использовать возможности Vérité.
В то время процессоры вроде Intel Pentium 166 могли запускать Quake со скоростью около 30 кадров в секунду при разрешении 320×200. С VQuake и видеокартой Rendition этот показатель увеличился до более чем 40 кадров в секунду, а в игру была включена правильная билинейная фильтрация текстур и даже сглаживание (с помощью системы, разработанной Rendition и запатентованной несколько лет спустя).
Это может показаться не слишком заметным улучшением, но для такой динамичной игры, как Quake, каждый дополнительный кадр в секунду и графическое усовершенствование имело значение. Тем не менее, остается вопрос: почему производительность не была еще выше? Частично ответ кроется в отсутствии у V1000 аппаратной поддержки z-буферов, поэтому программистам по-прежнему приходилось полагаться на центральный процессор при вычислении глубины, да и то по минимуму.
Для первой попытки создания графического ускорителя Rendition Vérité V1000 был впечатляющим. Это был единственный продукт на рынке, который работал как с 2D, так и с 3D-графикой, и обладал большой производительностью. Если игра избегала его слабых мест — например, использования DirectDraw или одного из его собственных 3D HAL, — он был очень быстр.
Однако V1000 была также печально известна своими ошибками (особенно в материнских платах, не поддерживающих DMA), очень медленной при работе в устаревших режимах VGA, а поддержка OpenGL была очень слабой. В конечном итоге именно слабость OpenGL определила дальнейшую судьбу продукта.
Уступая место звездным производителям
Еще одной компанией с амбициями в мире 3D была 3Dfx Interactive, основанная через год после Rendition, но выпустившая свой первый продукт, Voodoo Graphics, раньше, чем V1000. Изначально продававшийся на профессиональном рынке, этот 3D-ускоритель появился на домашних ПК в 1996/1997 годах благодаря значительному снижению цен на DRAM.
Обладая тактовой частотой 50 МГц, этот графический чипсет (под кодовым названием SST1) мог отображать один пиксель с текстурой с билинейной фильтрацией один раз за тактовый цикл — значительно быстрее, чем все остальные, представленные на рынке.
VGA Legacy MKIII
Как и Rendition, 3Dfx разработала собственное программное обеспечение под названием Glide. Однако к тому времени, когда оно появилось на широком рынке OEM-моделей (включая тех производителей, которые ранее использовали Vérité V1000), был представлен другой HAL — MiniGL.
MiniGL был сильно урезанной версией OpenGL — API, обычно используемого на профессиональном рынке. Он появился благодаря другой версии Quake, которую id Software выпустила в начале 1997 года.
GLQuake был разработан, потому что Джону Кармаку не нравилось работать с проприетарным программным обеспечением. Эта версия использовала стандартизированный API с открытым исходным кодом для рендеринга, что обеспечило значительный прирост производительности и качества графики на поддерживаемых картах. Драйвер MiniGL от 3Dfx преобразовывал инструкции OpenGL в инструкции Glide, что позволяло чипсету Voodoo Graphics полностью поддерживать OpenGL.
Видеокарта Canopus с более быстрым чипом V1000L-P.
Благодаря тактовой частоте 50 МГц и аппаратной поддержке z-буферов, карты, использующие Voodoo Graphics, были заметно быстрее, чем те, что использовали Rendition’s V1000. Первая модель 3Dfx была ограничена максимальным разрешением 640×480 и всегда работала в 16-битном режиме, но даже в этом случае лучшие карты Vérité были лишь наполовину быстрее, чем любая модель Voodoo.
Попытки дать отпор были предприняты с выпуском обновленного чипа (V1000L или L-P), который работал на более низком вольтаже, что позволило увеличить тактовую частоту до 30 МГц и использовать в паре с более быстрой оперативной памятью. Однако он все еще отставал от предложений 3Dfx. В конкурентной полупроводниковой индустрии 1990-х годов, как и в спорте, история имеет тенденцию забывать тех, кто приходит вторым.
Неудачная вторая попытка
Компания Rendition практически сразу же начала работу над преемником V1000, стремясь развить сильные стороны первой модели и одновременно устранить ее недостатки. Запланировав запуск на лето 1997 года, инженеры переработали дизайн чипов: увеличили тактовую частоту и набор функций RISC-процессора (до трех инструкций за цикл), расширили возможности пиксельного движка (например, добавили аппаратную поддержку z-буферов и одноцикловой фильтрации текстур), а также перешли с медленной EDO DRAM на более быструю SGRAM.
Биннинг чипов — практика, которая становилась все более популярной в индустрии графических чипов, — позволяла производителям продавать разные версии одного и того же чипа по разным ценам. Rendition воспользовалась этим, выпустив в сентябре 1997 года две версии — V2100 с тактовой частотой около 45 МГц и V2200, которая работала на 10–15 МГц быстрее. Кроме тактовой частоты, разницы между этими двумя чипами не было, но большинство производителей предпочли более быструю модель.
Причина проста — за нее можно было выручить гораздо больше денег. Например, Diamond Multimedia сначала продавала Stealth II S220 на V2100 за 99 долларов (позже из-за низких продаж цена была снижена вдвое), а Hercules Thriller 3D на 63 МГц.
Будучи преемниками V1000, эти новые чипы были очевидными, хотя и недооцененными улучшениями. Производительность была определенно выше, а дополнительные функции улучшили совместимость с растущим числом 3D-игр, выходящих на рынок. Однако в Rendition не все шло гладко.
Разработка серии V2000 была сопряжена с многочисленными сбоями, в том числе из-за особенностей процесса проектирования. Не имея собственных заводов по производству, Rendition в основном тестировала процессоры с помощью программного обеспечения. К сожалению, то, что хорошо работает в симуляторах, часто не переносится в реальность, и Rendition опоздала с запуском на несколько месяцев.
Дела у конкурентов обстояли не лучше (второе детище 3Dfx, Voodoo Rush, оказалось медленнее, чем оригинальная Voodoo Graphics), но серия V2000 просто не была достаточно существенным прорывом по сравнению с тем, что выпускали ATI, Nvidia и PowerVR.
В Voodoo Rush от 3dfx использовался один чип для 2D (слева) и два чипа для 3D (справа).
Хотя в новом аппаратном обеспечении наконец-то появилась поддержка mip-mapping, она могла применяться только для треугольников, в то время как конкуренты могли использовать её для пикселей. Rendition также продолжала продвигать своё собственное программное обеспечение, что, возможно, сказалось на более качественной поддержке OpenGL и Direct3D, хотя оба API теперь поддерживались должным образом.
Несмотря на эти проблемы, инженерные разработки Rendition вызвали довольно большой интерес, чтобы привлечь дальнейшие инвестиции от других компаний.
Надежды и нереализованные амбиции
В 1998 году, когда Rendition все еще разрабатывала третью итерацию своего графического чипсета Vérité, компания вместе со своим интеллектуальным потенциалом и персоналом была продана Micron Technology, американскому производителю DRAM, который в то время поглощал различные компании. Ожидалось, что серия V3000 будет представлять собой то же самое, но с более высокими тактовыми частотами (чип должна была производить IBM) и значительно улучшенным пиксельным движком.
Однако, несмотря на доступ к собственным производственным мощностям и гораздо большим ресурсам, проект не продвигался достаточно быстро, чтобы оставаться конкурентоспособным по отношению к продуктам 3Dfx, ATI и Nvidia. Начальство Micron решило свернуть проект, и V3000 был отложен.
Вместо этого было выбрано новое направление, и начался проект V4000, запуск которого был запланирован на 2000 год. Этот чипсет должен был включать в себя множество новых функций, самой впечатляющей из которых была встроенная память DRAM (eDRAM) объемом не менее 4 МБ. Графический чип в PlayStation 2 от Sony (выпущенной в марте 2000 года) также оснащен eDRAM, так что эта цель не была слишком амбициозной. Но Micron не ориентировалась на консоли или дискретные видеокарты.
Базовый графический процессор PS2 и 4 МБ памяти eDRAM.
Для руководства компании рынок чипсетов для материнских плат казался более прибыльным, поскольку 3D-акселераторы были интересны только любителям компьютерных игр. Создав отдельный процессор, который мог бы взять на себя роль привычных (и раздельных) чипов Northbridge и Southbridge, Micron была уверена, что у них хватит денег и людей, чтобы победить Intel, S3 и VIA в одной игре.
В конечном итоге, этого не произошло. От проекта отказались из-за опасений, что один чип получился бы слишком большим — более 125 миллионов транзисторов. Для сравнения, процессор AMD Athlon 1200 того же периода состоял всего из 37 миллионов транзисторов. Позже Micron попыталась разработать чипсет для процессора Athlon, в котором часть eDRAM выполняла роль кэша L3, но эта попытка не увенчалась успехом, и вскоре компания вообще ушла с рынка чипсетов.
Печальный конец
Что касается Rendition и ее графических процессоров, то с ними все было кончено. Micron так ничего и не сделала с этим проектом, хотя недолго использовала имя Rendition для бюджетной линейки памяти Crucial, а затем заменила его на новое.
Карты с чипами Vérité продержались на полках магазинов всего несколько лет, хотя в течение короткого времени, если вы хотели получить лучшую производительность и графику в Quake, именно это слово должно было стоять в вашем компьютере. Время вычеркнуло почти все остальные графические компании, и теперь на рынке доминирует Nvidia, которая приобрела 3Dfx более 20 лет назад. ATI была приобретена AMD в 2006 году, Imagination Technologies перестала выпускать карты PowerVR, но их графические решения используются в современных чипах Apple и многих других компаний, а Matrox оставила игровой сектор ради нишевого профессионального рынка.
Сегодня Rendition — это небольшая сноска в истории графических процессоров, напоминание о тех временах, когда 3D-графика была новой важной тенденцией, а разработчики чипов использовали радикально разные подходы. Хотя Rendition давно ушел в прошлое, он не забыт.
Немного рекламы
Спасибо, что остаётесь с нами. Вам нравятся наши статьи? Хотите видеть больше интересных материалов? Поддержите нас, оформив заказ или порекомендовав знакомым, облачные VPS для разработчиков от $4.99, уникальный аналог entry-level серверов, который был придуман нами для Вас: Вся правда о VPS (KVM) E5–2697 v3 (6 Cores) 10GB DDR4 480GB SSD 1Gbps от $19 или как правильно делить сервер? (доступны варианты с RAID1 и RAID10, до 24 ядер и до 40GB DDR4).
Dell R730xd в 2 раза дешевле в дата-центре Maincubes Tier IV в Амстердаме? Только у нас 2 х Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5–2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4×960GB SSD 1Gbps 100 ТВ от $199 в Нидерландах! Dell R420 — 2x E5–2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2×960GB SSD 1Gbps 100TB — от $99! Читайте о том Как построить инфраструктуру корп. класса c применением серверов Dell R730xd Е5–2650 v4 стоимостью 9000 евро за копейки?