Pixelektől a 8K-ig – Íme, egy kis videókártya-történelem

Kétségtelen, hogy manapság a számítógép két legfontosabb komponense a videókártya és a processzor. A kezdetekkor a videókártya funkciója „csupán” annyi volt, hogy a processzor bináris adatait látható formába öntse, legyen szó akár analóg, akár digitális kimenetekről. Ám a manapság elérhető videókártyák jócskán túlmutatnak ezen: sokkal nagyobb számításokat hajthatunk végre rajtuk, melyeket nem csak képi megjelenítésre, hanem gépi tanulásra és mesterséges intelligenciára is használhatunk.

Hogyan jutottunk el idáig?

A kezdetek – Játékgépek és monitor adapterek

1951-ben az MIT megépítette a Whirlwind repülőszimulátort, természetesen a haditengerészet részére. Bár ez tekinthető az első 3D rendszernek, a mai modern kártyák alapjait valamikor a 70-es évek közepére tehetjük. Ekkor jelentek meg az első speciális grafikus chipek, melyeket a fent említett játékgépekben használta.

1976-ben debütált a Pixie névre hallgató egység, mely 62×128 felbontással operált. 1979-ben pedig a Namco Galaxian árkádgép olyan finomságokra volt képes az egységének hála, mint RGB színek, többszínű sprite-ok kirajzolása vagy épp tilemap (csempetérkép) hátterek kirajzolása.

1981-ben az IBM elkezdte használni számítógépeiben a monokróm majd később színek megjelenítésére is alkalmas MDA/CDA egységeket. Ezek még mindig csak egy feladatot láttak el: a kép megjelenítését. Az első változatok 80×25 soros felbontással operáltak. A következő nagy ugrás az ISBX 275 volt, melyet az Intel mutatott be 1983-ban. Az eszköz képes volt megjeleníteni 8 színt 256×256 felbontásban, míg monokróm módban az akkor elképesztő 512×512-es felbontás sem volt elérhetetlen.

1985-ben három hongkongi bevándorló megalapította az Array Technology Inc. céget Kanadában. Igen jól tippeltek, ezt a legtöbben csak „ATI” néven ismerik. Az elkövetkezendő években erőteljesen dominálták a piacot a Wonder névre hallgató sorozatukkal.

1991-ben az S3 Graphics bemutatta a S3 85C911 névre hallgató kártyájukat, melynek nevét a Porsche 911 ihlette. Ezzel a kiutalással szerették volna szemléltetni a kártyájuk erejét. 1995-re az összes nagyobb gyártó 2D gyorsítást implementált és ekkor jelentek meg az első API-k is, mint például az OpenGL. Ahogy látható erre az időszakra már erőteljesen felpörögtek az események, 1997 végére a piac ezen szegmensének 25%-át az Nvidia uralta.

3D forradalom

A 90-es évek közepének legnagyobb dobása videókártya fronton a 3D kártyák megjelenése volt. Itt a 3DFx Voodoo kártyáit érdemes megemlíteni. 1997 augusztusában megjelent a Voodoo 1 olyan változata amely önállóan látta el mind a 2D-s mind a 3D-s megjelenítést, ez a Voodoo Rush nevet kapta. Valóban rászolgált a nevére, talán kicsit el is kapkodta a gyártó. A memória-sávszélességen a 2D és a 3D-chip osztozni kényszerült és a teljesítménye is kicsit gyengébb volt.

Az 1998-as Voodoo 2-ben mutatkozott be az SLI technológia, melynek segítségével (alapértelmezetten) két Voodoo 2-es kártyát lehetett összekapcsolni, megnövelve ezzel a teljesítményt, és a felbontást is, egészen 1024×768-ig.

 

Az Nvidia az 1999-ben megjelent GeForce 256-ot csak a „világ első GPU”-ja leírással illette. A fenti videóban az Nvidia Grass demót láthatjuk, mellyel a cég a videókártya erejét demonstrálta. Ezután már nem volt megállás, a kétezres évek elején elkezdődött az ATI és Nvidia rivalizálása. Fej-fej mellett haladtak olyan technológiák kifejlesztésével melyek manapság már a chipek alapvető részei.

„General Purpose GPU” – A modern kártyák

A következő nagy lépcsőfok a „General Purpose – Általános rendeltetésű” GPU-k megjelenése volt. A kártyákat már nem csak a képek megjelenítésére használhatták a felhasználók, hanem ezernyi más dologra is. A korszak kezdetét 2007-re datálják a legtöbben, nem véletlenül. Az Nvidia ekkor adta ki a CUDA [Compute Unified Device Architecture] fejlesztői környezetet, melyre az ATI az OpenCL megjelentetésével válaszolt két évvel később.

Ezeket a kártyákat a 2D/3D tartalom megjelenítése mellett olyan dolgokra is lehet(ett) használni mint gépi tanulás, mesterséges intelligencia. Találkozhatunk velük az orvostudományi szegmensektől egészen az olajkeresés/kutatásban is.

Bár nem tekinthető teljes irányváltásnak, nem mehetünk el az Nvidia által 2018-ban bemutatott RTX széria mellett szó nélkül. A kártyákban dedikált, hardveres ray tracing / sugárkövető számítási egységek és fejlett Tensor magok kaptak helyet, melynek segítségével sokkal élethűbb fényhatások, tükröződések és megvilágítások érhetőek el az ezt támogató játékokban, alkalmazásokban. Ezen kívül a gépi tanulás/AI is új szárnyra kapott. így jelenhetett meg például a DLSS technológia, mely gyakorlatilag a korábban használt dinamikus felbontás mesterséges intelligenciával megtámogatott utódja. Természetesen szoftveres oldalról is meg lehetne közelíteni a kérdést, ezzel próbálkoztak korábban is. Ám dedikált egységek hiányában jó esetben egy szépen megrajzolt képregényt nézhetünk a monitorunkon.

A következő részben az is kiderül, hogy a mai modern kártyákon milyen komponenseket találhatunk és mire is használja azokat a számítógépünk.