第一代GPU的盛宴

硬件风云

    nVIDIA率先将硬件T＆L(Transform and Lighting)集成到Geforce 256图形核心中，Geforce 256被称为“世界上第一个GPU”或“图形处理单元”。该GPU于1999年8月31日宣布，于1999年10月11日发布。这就是GPU名称的最初由来，而现在却将显示芯片统称为GPU。

    实际上，Geforce 256赢得“世界上第一个GPU”的头衔是非常艰难，因为在它前面横亘着两个对手。

    1999年5月11日，3Dlabs推出了Oxygen GVX1工作站图形卡。GVX1没有采用nVIDIA将硬件T＆L支持集成到内核中的更具成本效益的途径。这种方法使用GLINT R3（Permedia 3）和一个外部芯片，该芯片 是GLINT Gamma G1（几何处理器）。GLINTGamma G1每秒可处理475万个三角形，Geforce 256每秒可处理多达1500万个三角形。

Oxygen GVX1 Engineering sample

    Oxygen GVX1虽然先于Geforce 256硬件支持T＆L的显卡，但是它没有集成到图形内核中。

    更令nVIDIA震惊的是，S3的Savage 2000的宣布日期比Geforce 256早一天即August 30, 1999。

Savage 2000 (GX4) Evaluation board

（From pcgameshardware.de）

Savage 2000支持S3的S3TC纹理压缩，名为“S3TL”的硬件转换和照明引擎，并配备了“ QuadTexture Engine”，该引擎能够每个时钟一个四像素像素或每个时钟2个双像素像素。S3TL与T＆L类似 。但是，S3TL完全不起作用，主要是因为初始驱动程序是基于Direct3D 6（Direct3D 7是第一个支持硬件T＆L的版本）。因此，它算不上真正的GPU。

    自1981年IBM推出PC后，涌现出上百家研发显示芯片的厂家。1995年的这道3D显卡鸿沟，只有几十家能够跨过。1999年nVIDIA制造的GPU天堑，能越过的只有ATi、Trident、SiS、MATROX、S3等寥寥数家。本文重点介绍nVIDIA的第一代GPU芯片的显卡，以及这几个劫后余生厂家的第一代GPU显卡。

1. nVIDIA 英伟达

1.1 nVIDIA 英伟达原厂

1.1.1 Geforce 256

Geforce 256的宣布日期为1999年8月31日（9936周），发布日期为October 11, 1999（9942周）。

Technical details:

Fabrication Process: 220 nm
Reenderpiplines: 4 Pixel/4 TMU/4 ROP
Base Clock: 120 MHz
Memory Clock: 166 MHz SDR/150 MHz DDR
Memory Size: 32 /64MB
Memory Bus Width: 128-bit
Interface: AGP 4x
Pixel Fillrate (MPixel/s):480
Texel Fillrate (MTexel/s):480
Triangle/Vertices Rate (M/s):15

    这张Geforce 256 Reference board的PCB上日期是9934周，相当于9月初。均早于宣布和发布日期。

Geforce 256 Reference board

1.1.2 Geforce 256 DDR

    Geforce 256 DDR的发布时期是2000年2月11日（0007周）。这张Geforce 256 DDR Reference board的PCB上日期是9948周，早于1999年12月初（9949周）的宣布日期。

Geforce 256 DDR Reference board

1.1.3 Quadro

     1999年11月1日（9945周），nVIDIA公司宣布工作站GPUQuadro，Quadro的核心时钟为135MHz，比Geforce的120MHz核心时钟增加了15MHz。 更高的核心时钟使Quadro的填充率提高了13％达到540 Mpixels/s。

   这个Quadro 256 Evaluation board的PCB日期是9946周，晚于宣布日期一周。

 Quadro 256 Evaluation board

1.1.4 Quadro AGP Pro

    Quadro 256 AGP Pro Evaluation board 的B00版PCB日期是9946周，也晚于宣布日期一周。

 Quadro 256 AGP Pro Evaluation board

    Quadro 256 AGP Pro Evaluation board的B01版PCB日期是9948周，与B00版相比看不出多大的区别。

 Quadro 256 AGP Pro Evaluation board

1.1.5 Geforce2 Go

    2000年11月11日（0047周）,nVIDIA在 COMDEX / Fall 2000发布全球第一款移动GPU Geforce2 Go，Geforce2 Go基于Geforce2 MX核心。下面这个Geforce2 Go Evaluation board的芯片日期0045周早于发布日期0047周。PCB日期为0050周。

 Geforce2 Go Evaluation board

下面这个Geforce2 Go Reference board芯片日期为0045周，PCB日期0033周，使用的是Geforce2 MX Reference board的板型。

 Geforce2 Go Reference board

1.1.6 Quadro2 Go

    Quadro2 Go基于Quadro256的高频版本Quadro2的核心，是移动版Quadro2，发布日期2001年8月14日（0133周）。下面这个Quadro2 Go Evaluation board的芯片日期0116周，PCB日期0124周。

 Quadro2 Go Evaluation board

1.2 Creative 创新 

1.2.1 Geforce 256 (3D Blaster Annihilator)

作为nVIDIA重要合作伙伴，Creative 创新最早投入Geforce 256显卡的研制。从下面这张3D Blaster Annihilator显卡上的版本为009931可以看出，Creative在1999年第31周前就获取Geforce 256的参考设计并设计出009931版。PCB板的生产日期是9932周，即1999年第32周就制作出PCB板。这个日期还早于1999年8月31日（9936周）首次发表的日期。这是因为nVIDIA这时的工程样品显卡都是由Creative制造的。此外，3D Blaster Annihilator的发布日期1999年10月25日（9944周），要早于nVIDIA的1999年11月11日（9946周），难免nVIDIA心生不快。

 3D Blaster Annihilator Engineering sample

1.2.2 Geforce 256 DDR (3D Blaster Annihilator Pro)

3D Blaster Annihilator Pro Released 12 February 2000（0007周），仅比Geforce 256 DDR的发布日期晚一天。

这张3D Blaster Annihilator Pro显卡的也是直接使用Geforce 256 DDR的参考设计定型为009942版，日期为9942周，早于1999年12月初（9949周）的Geforce 256 DDR的宣布时期。此卡的PCB日期是9941周，要早于定型日期9942周。

 3D Blaster Annihilator Pro Qualification sample 

1.3 VISIONTEK

VISIONTEK Geforce 256 Engineering sample直接使用nVIDIA的Geforce 256的参考设计，的PCB日期9949周，晚于发布日期October 11, 1999（9942周）。

 VISIONTEK Geforce 256 Engineering sample

1.4 AZtech

这张AZtech Geforce 256 的客户样品PCB日期是9950周，出现得比较晚，也是使用Geforce 256的参考设计。

 AZtech Geforce 256 Customer Sample

1.5 ELSA

大多数厂商的基于nVIDIA 第一代GPU的显卡都是直接使用nVIDIA 的参考设计,部分厂商坚持自行设计。ASUS 的V6600设计进展很快，在创新之后发售；Canopus的SPECTRA 7400结构特殊；ELSA甚至设计了数款非常有特色的第一代GPU的显卡。

1.5.1 Erazor X

    Erazor X板型较小，符合NLX主板架构。

1.5.1.1 Erazor X Early version Engineering sample

这个版本出现在Erazor X包装盒以及宣传图片上。

 Erazor X Engineering sample

1.5.1.2 Erazor X Late version Engineering sample

这个版本已跟正式产品差别不大。1999年12月初送各评测机构的仍是这个版本。

 Erazor X Engineering sample

1.5.1.3 Erazor X review sample

这个版本的PCB日期是9941周，芯片日期是9939周。都在Geforce 256发布日October 11, 1999（9942周）之前，算是比较早的，不知ELSA为何要等到12月份才正式发布Erazor X。也许是ELSA未采用Geforce 256的参考设计，显卡定型测试还需要多一些时日。更何况ELSA还同时设计了至少四个型号。

Erazor X review sample

 1.5.2 Erazor X PCI

Erazor X PCI是唯一一款的PCI接口版本的Geforce 256显卡，最终没有上市，或许是Geforce 256对PCI接口的支持不够完善。

 Erazor X PCI Engineering sample

（From CHIP.de）

（From CHIP.de）

1.5.3 GLorla II

GLorla II因为直接使用Erazor X板型设计，所以没有对板型进行调试的工程样品。下面这个有“PROTOTYPE”贴纸的GLorla II不知是哪方面的工程样品，唯一不同的是将贴纸上的Rel.1.03涂改为Rel.1.05，而常见的都是Rel.1.04，或许是BIOS版本不同。

 GLorla II Engineering sample

    这种板型还可以外接DVI子卡，显得更专业。

GLorla II 

1.5.4 GLorla II pro

GLorla II pro 是AGP Pro接口版本，此版型的AGP Pro接口还被更改为AGP接口，成为GLorla II。

GLorla II pro

    在第一代GPU上，ELSA的巨大投入虽然收获诸多殊荣，但是收益却不多。元气大伤的ELSA自Geforce2时代起又走向另一个极端，主流产品照搬参考设计，中低端产品还直接OEM。下面这个Geforce2 MX400的工程样品是中国台湾某厂商制造，仅被ELSA贴上“PROTOTYPE”标签进行测试验证。

 ELSA Geforce2 MX400 Engineering sample

2. ATi

在2000年4月25日举行的Microsoft Windows硬件工程会议（WinHEC）2000上，ATI宣布了Rage 6，不久，其名称为Radeon 256。

Technical details:
Fabrication Process: 180 nm
30 million transistors
Reenderpiplines: 2 Pixel/3 TMU/1 Vertex
Base Clock: 200 MHz
Memory Clock: 200 MHz
Memory Size: 8-128MB
Memory Bus Width: 128-bit
Interface: AGP 4x
Pixel Fillrate (MPixel/s):333
Texel Fillrate (MTexel/s):966
256bit graphics core made of two 128bit units
Max display resolution - 2048x1536 at 75Hz 
350MHz RAMDAC 

2.1 Rage 6

Rage 6的宣布日期是2000年4月25日，即0018周。下面这个卡的PCB日期是0018周，邻近宣布日期，是Rage6第一版或第二版ES芯片的评估板。

Rage 6 Evaluation board

2.2 Radeon 256

下面这个卡的PCB日期是0023周，这时卡上已印刷更名为RADEON的logo，已是Radeon 256（Rage6）第三版正式芯片的产品评估板。Radeon 256后来改名 Radeon 7200。

Radeon 256 Reference board

2.3 Radeon 256 MAXX

第一代GPU唯一的一个双核心显卡，只停留在工程样品阶段。

 Radeon 256 MAXX Engineering sample

2.4 RADEON VE

2001年2月19日，ATI发布Radeon256的低端版本RADEON VE，但是不支持T&L。对应nVIDIA的第一代GPU高频版的低端Geforce2 MX，也只有被吊打的份。后来RADEON VE改名 Radeon 7000。

下面这个RADEON VE的PCB日期是0047周，芯片日期0050周，均早于发布日期。

RADEON VE  Reference board

2.5 FireGL 8800

2001年8月14日，ATI发布了Radeon 8500、Radeon 7500及Radeon 8800。Radeon 7500是Radeon 256的高频版。第一代专业版GPU FireGL 8800/8700 基于第二代GPU Radeon 8500核心。

这个是FireGL 8800最早版本的官泄图片。

FireGL 8800  Reference board

 2.6 Mobility Radeon 7500

前面说到RADEON VE（Radeon 7000）不是GPU，因此Mobility Radeon 7000也不是第一代移动GPU，Mobility Radeon 7500才是第一代移动GPU。Mobility Radeon 7500的宣布日期是27 August 2001（0135周），发布日期是2001年12月1日（0148周）。

下面这个Mobility Radeon 7500芯片评估板的芯片日期0204周，PCB日期0216周都稍晚于发布日期，似乎Mobility Radeon 7500芯片发布后仍在不断修正中。

 Mobility Radeon 7500 Evaluation board

    第一代专业版移动GPU Mobility FireGL 7800基于Radeon 7500核心。Release Date Sep 29th, 2001，还早于Mobility Radeon 7500。

3. SiS

　　2000年12月11日SiS发布SiS315。SiS315具有256位2D / 3D图形引擎，支持硬件T＆L，主要用于主流台式机。

　　SIS315采用了第二代贴图技术，每秒可以产生四百万个三角形、一亿个绘图点的填充率，三角图形建置的引擎，而且其百分之百的硬件加速功能，在处理3D影像时，效果不错。由于其在相对低廉的价格下提供了不错的3D加速性能，并具备较优秀的视频回放效果，亦取得了少量的市场销量。　　　

Technical details:
Chip clock: 166 MHz
Structure width: 150nm, 365pin PBGA
Reenderpiplines: 2 Pixel/4 TMU
RAMDAC: 375 MHz, up to 2048x1536
Memory：250/275 MHz
Memory: 16/32/64/128MB SDRAM/DDR
Memory interface: 128 bit
Pixel Fillrate (MPixel/s):300
Texel Fillrate (MTexel/s):600
DirectX 7.0

 SiS 315 reference board

（From www.hwsw.hu）

4.Trident

2000年4月，Trident便宣布研发Blade XP，但是进度不畅，直到2001年6月18日的Computex 2001上才正式发布第一代GPU：Blade XP.

Blade XP.拥有双像素管道以及一个硬件转换和照明（T＆L）单元，以提供足够的渲染能力以满足图形需求。而它出现有点晚，性能又弱，最终被市场忽略掉。 

Technical details:
Chip clock:  150/200MHz
Reenderpiplines: 2 Pixel/4 TMU
Structure width: 180nm
RAMDAC: 350 MHz
Memory: 16/32MB SDRAM/SGRAM
Memory interface: 128 bit
DirectX 7.0
Pixel Fillrate (MPixel/s):300
Texel Fillrate (MTexel/s):1500
256 Bit architecturs  (4 pixels per clocks) 

 4.1 Blade XP

Blade XP是桌面版。

Blade XP Evaluation board

（from www.thg.ru）

4.2 Cyberblade XP

    Cyberblade XP是移动版。

Cyberblade XP Evaluation board

5.MATROX

2002年5月14日，Matrox发布Parhelia 512。Parhelia系列是Matrox经过漫长的研发过程才推向市场。

它完全支援DirectX 8.1和支援部分DirectX 9 技术，包括令人注意的DirectX 9 Displacement Mapping，显核采用当年算是先进的512bit架构。

Parhelia 512包括带有专用位移映射引擎的4个32×4顶点着色器，每个像素管线具有4个纹理化单元的像素着色器阵列和5级像素着色器。 它支持16倍片段抗锯齿。 

Technical details:
Chip clock: 200/220 MHz
Reenderpiplines: 4 Pixel/16 TMU
Structure width:  150 nm
RAMDAC:  400 MHz
Memory：250/275 MHz
Memory: 128 / 256MB
Memory interface: 256 bit
Pixel Fillrate (MPixel/s):1200
Texel Fillrate (MTexel/s):4800
DirectX 8.1
512 bits internal communication

 Parhelia 512  Qualification Sample

6. S3

本文开头提到过S3的Savage 2000硬件支持类似T＆L的S3TL，只是驱动程序的问题不可用，是一个不成功的GPU，但在GPU的发展进程中仍占据重要地位。之后Savage 2000被修订为Savage XP，总算挤入了第一代GPU的行列。

6.1 Savage 2000

     1999年6月22日，PC图形芯片制造商S3通过收购帝盟进入了消费电子市场。这一场豪赌就是为了Savage 2000。 

Technical details:
Chip clock: 125 MHz
Structure width: 180nm
RAMDAC:  350 MHz
Memory：155 MHz
Reenderpiplines: 2 Pixel/2 TMU
Memory: 32MB SDR SDRAM
Memory interface: 128 bit
Pixel Fillrate (MPixel/s):250
Texel Fillrate (MTexel/s):500
DirectX 6.0

6.1.1 Viper II Z200 Engineering sample 

1999年11月11日，nVIDIA发布Geforce 256。随后，帝盟也在11月份发布基于Savage 2000芯片的Viper II Z200。

Viper II Z200 Engineering sample

（From anandtech.com） 

6.1.2 Viper II Z200 Qualification Sample

Viper II Z200 的Rev 1A 版本是Qualification Sample，PCB日期为9944周，是Viper II Z200定型后的第一批产品。虽然这时已是1999年的10月下旬，也许是因为驱动的原因Viper II Z200未能如Savage 2000那样抢在Geforce 256前一天发布。

Viper II Z200 Qualification Sample

6.1.3 Viper II Z200 review sample

Viper II Z200 9945周版本也是“made in USA”，这个版本于12月初分发给分销商供测试宣传。

Viper II Z200 review sample

6.1.4 Viper II Z200正式版本

零售版本是“Made in TAIWAN”，所见最早的PCB版本为9948周。

Viper II Z200

6.1.5 其他厂商产品 

由于S3收购了DINAMOND，DINAMOND的Viper II便成为Savage 2000的代名词，这让S3原大客户难以接受。而且Savage 2000芯片价格昂贵，性能却一般。结果生产Savage 2000显卡厂商非常少。比较有代表性的有I-O DATA的GA-S2K32/PCI显卡。

I-O DATA GA-S2K32/PCI

Savage 2000“S3TL”的不成功直接导致了S3成功地走了一次3Dfx那样的死亡之路，而且是破纪录的8个月，还倒在3Dfx的前面，2000年4月被VIA收购。

6.2 Savage XP

VIA/S3直到2002年6月3日（0223周）COMPUTEX TAIPEI 2002才发布第一代GPU：Savage XP。

Savage XP从根本上看“仅”是修订版的Savage2000。它的制程由180nm变成150nm。 但是，这并不能将Savage 2000内核达到最初200MHz的设计，而只能达到166MHz。修正后的T＆L单元和新的DDR内存控制器也极大地帮助了该芯片。该芯片与DirectX 7.0完全兼容。 但是这个图形内核出现将近3年，即使作了修订，其性能仍处于最低水平。

Technical details:
Chip clock: 166 MHz
Structure width: 150nm
RAMDAC: 350 MHz
Memory：183 MHz
Memory: 32 / 64MB DDR
Memory interface: 128 bit
Reenderpiplines: 2P 4T
resulting in a fill-rate of 667 MTexels/second
DirectX 7.0

6.2.1 S3

修订版的Savage2000被命名为Alpha Chrome，为蹭Windows XP的热度，又取名Savage XP意图推向桌面电脑。实际上因为性能低下，Savage XP显卡并未商品化。下图的PCB日期是0219周，在Savage XP发布日前生产的Demo Board，金色贴纸下面的核心是Alpha Chrome。

Savage XP Demo Board

6.2.2 VIA

VIA版本的Savage XP，是Savage XP晚期的版本。

 Savage XP Evaluation board

6.2.3 TYAN

TYAN曾专门设计出Tachyon G3300，最终没见发售。

 Tachyon G3300 Engineering sample 

 6.3 Alpha Chrome

VIA收购S3后就开始对Savage2000进行修订并命名为Alpha Chrome。Alpha chrome是移动版，在笔记本电脑上得到少量应用。

    从下图可看到芯片是Alpha Chrome，芯片日期0229周，PCB日期是0228周，均在Savage XP发布日后生产的。

Alpha Chrome Evaluation board