Kiedy w październiku 1996r. firma 3dfx Interactive, zaprezentowała rewolucyjny układ 3dfx Voodoo Graphics, było już pewne, że dni uniwersalnego interfejsu PCI, jako złącza komputerowego dla m.in. kart graficznych, są przesądzone, a grafika 3D będzie centralnym punktem rozwoju całej branży IT w nadchodzących latach.

Już bowiem 24 marca 1997r. firma Intel ogłosiła światu ^[1], że liczący się ówcześnie producenci chipsetów graficznych, tacy jak m.in. 3Dlabs, ATI, Cirrus Logic, Evans & Sutherland, NVIDIA, S3 oraz Trident, wspierać będą nowy interfejs AGP rozwijany już od 1996r.

Accelerated Graphics Port (zwany również mylnie Advanced Graphics Port), to zmodyfikowana magistrala PCI, opracowana wyłącznie do obsługi kart graficznych, pozwalająca m.in. na szybszą wymianę danych z pamięcią operacyjną RAM komputera. Nowa rewolucyjna technologia zaprezentowana została oficjalnie 25 sierpnia 1997r, wraz z premierą najnowszej platformy dla procesorów Pentium II firmy Intel i pierwszym zapewniającym obsługę AGP chipsetem Intel 440LX (AGP 1.0)^[2].

Sprzętowa akceleracja 3D

Jak było wspomniane wcześniej, motorem napędowym rozwoju technologii w drugiej połowie lat 90-tych była grafika trójwymiarowa 3D w grach i dążenie do odzwierciedlenia jej w jak najlepszych szczegółach. Aby było możliwe odtworzenie realistycznych scen (jak na tamte czasy oczywiście), oprócz odpowiedniego chipsetu graficznego, zapewniającego obsługę efektów 3D, potrzebna była również pamięć dla przechowywania tekstur wysokiej rozdzielczości, która to pamięć była ograniczeniem ówczesnych kart graficznych, dysponujących pojemnościami zaledwie kilku megabajtów.

Niskie pojemności pamięci ówczesnych kart graficznych były wynikiem wysokich kosztów produkcji samych kości pamięci DRAM. Dlatego też złącze AGP było szczególnie pomocne, gdyż pozwalało karcie graficznej, przechowywać tekstury w wydzielonym obszarze, pojemnej pamięci operacyjnej RAM komputera.

AGP 1.0

Obok samej pojemności pamięci, liczyła się też przepustowość magistrali wymiany danych, między kartą graficzną, a interfejsem komputera. W przypadku interfejsu PCI przepustowość ta wynosiła ok 133MB/s (33MHz x 32 bity), lecz z racji współdzielenia tej magistrali z innymi urządzeniami, takimi jak m.in. karty sieciowe czy kontrolery dysków, wydajność ta była realnie niższa. Zwiększenie prędkości magistrali AGP do 66 MHz pozwoliło kartom na złączu AGP 1x osiągnąć niezakłócone przez inne podzespoły peryferyjne 266MB/s, a więc już na starcie podwoić przepustowość 32-bitowej magistrali PCI. Szybko jednak zmieniono specyfikację AGP i wraz ze złączem AGP 2x - podwojono rezultat osiągany przez poprzednią specyfikację do 533MB/s, przy zachowaniu tego samego napięcia zasilania kart wynoszącego – 3.3V. Była to specyfikacja AGP 1.0 opisana w dokumencie z dnia 31 lipca 1996r.^[5].

Tabela porównawcza standardów PCI oraz AGP

Intel740 - pierwszy komercyjny układ graficzny firmy Intel

Za pierwszym samodzielnym układem graficznym firmy Intel stoi interesująca historia, mająca swój związek z korporacją zbrojeniową Lockhead Martin i jej firmą córką Real3D.

Wspólny wysiłek firm Intel oraz Real3D nad projektem o nazwie kodowej "Auburn", miał doprowadzić do powstania akceleratora grafiki 3D dla rynku konsumenckiego, pomagającego Intelowi w propagowaniu i promocji nowego interfejsu AGP, przeznaczonego wyłącznie do obsługi kart graficznych. Tym sposobem 12 lutego 1998r. zaprezentowany został układ graficzny Intel740^[3].

Był to tani, dobrze wyposażony w funkcje 3D układ graficzny, obsługujący od 2 do 8MB pamięci VRAM. Był też drugim na rynku układem wspierającym standard AGP 2x oraz oferował ponadprzeciętną jakość i wydajność 2D. W porównaniu do układów konkurencji pojemność pamięci była relatywnie niewielka, lecz był to specjalny zabieg mający dalej obniżyć koszty. Kluczową funkcją interfejsu AGP jest możliwość przechowywania tekstur w wydzielonym sektorze pamięci operacyjnej RAM komputera, a zatem w teorii karta graficzna nie musiała dysponować aż tak duża ilością swojej pamięci. Niestety inżynierowie nie przewidzieli, że pamięć komputera była wolniejsza a transfer tekstur obciąża dodatkowo procesor, skutkując... spadkiem wydajności generowania scen 3D... Układ graficzny i740 na tle konkurencji w tym m.in. 3dfx Voodoo Graphics, NVIDIA Riva 128, ATI 3D Rage nie zachwycił, zmuszając firmę Intel do sprzedaży znacznej ilości układów do Azji, gdzie w przeróżnych fabrykach powstało wiele niskiej jakości, tanich kart graficznych, stosowanych później w niskobudżetowych komputerach osobistych PC.

Po fiasku biznesowym, Intel w krótkim czasie wycofał 740 z rynku, a sam Lockhead Martin w ramach restrukturyzacji firmy, rozwiązał Real3D. Pozostałości po firmie wraz z własnościami intelektualnymi oraz częścią personelu, przejął Intel, a resztę załogi pozyskało ATI.

Jednak prace nad układem 740 nie poszły całkowicie na marne, bowiem jego rdzeń został użyty początkowo w chipsetach płyt głównych i810, oferujących zintegrowaną kartę graficzną, oraz późniejszych zintegrowanych rozwiązań w tym Graphics Media Accelerator (GMA), Extreme Graphics, jak również w koncepcji rdzenia graficznego zintegrowanego w procesorach firmy Intel w postaci Intel HD Graphics czy Intel Iris Pro.

Sam układ graficzny i740 jest jednym z ciekawszych jakie kiedykolwiek powstały m.in. za sprawą samej bogatej otoczki historycznej. Ciekawostką idącą za nim jest karta Real3D Starfighter, której nazwa opiera się na nazwie myśliwca Lockheed F-104 Starfighter. Pomimo iż układ 740 był zaprojektowany pierwotnie dla interfejsu AGP, to istnieją również autorskie karty z interfejsem PCI będące aktualnie bardzo rzadkimi konstrukcjami.

Dynamiczny rozwój

Przewidywany dalszy wzrost wydajności kart graficznych, wymusił już w maju 1998r.^[6] aktualizację standardu do wersji AGP 2.0, zwiększając przepustowość aż czterokrotnie (AGP 4x) do 1066 MB/s, przy jednoczesnym obniżeniu napięcia zasilania złącza do 1.5V. Zmieniła się przy tym forma złącza, zawierająca "klucz" z innej strony, uniemożliwiająca fizyczne obsadzenie kart graficznych standardu AGP 1.0.

Pierwszym chipsetem obsługującym nowy standard AGP 2.0 był układ VIA Apollo Pro 133/133A, a w krótkim czasie dołączył do niego również układ Intel 820 "Camino". Pierwszym układem graficznym wspierającym transfery AGP 4x był TNT2 firmy NVIDIA, zaprezentowany 31 marca 1999r.^[8] lecz dopiero układ GeForce 256 zaprezentowany 31 sierpnia 1999r.^[9] potrafił w pełni wykorzystać potencjał nowego standardu.

Zmiana ta pozwoliła na niezakłócony niedomaganiami przepustowościowymi magistrali, rozwój kart graficznych dla złącza AGP 4x, aż do sierpnia 2002r. kiedy to miała miejsce ostatnia rewizja standardu AGP 3.0^[7], która przyniosła, aż ośmiokrotne zwiększenie transferu (AGP 8x) do 2133 MB/s oraz obniżenie napięcia sygnałów do 0.8V. Fizyczna forma złącza AGP 8x pozostała bez zmian względem AGP 4x.

W międzyczasie tj. w kwietniu 1999 roku firma Intel opracowała specyfikację AGP Pro^[7], które różniło się dłuższym wyglądem i oferowało dodatkowe piny dla dostarczenia większego napięcia (3.3 oraz 12V) i mocy (do 110W) dla obsługi wydajnych kart graficznych, zaprojektowanych do wspomagania projektowania wizualnego CAD-CAM. Złącze to dostępne było w wielu stacjach roboczych przeznaczonych dla prac profesjonalnych, obsługując m.in. karty 3Dlabs, NVIDIA Quadro, ATI FireGL.

Niektórzy uznani producenci umieszczali je również na płytach głównych przeznaczonych dla rynku konsumenckiego, był to m.in. Asus na topowych płytach głównych serii A7V (fot. poniżej) pod procesory AMD Athlon/Duron lub P3C-E dla procesorów Pentium III firmy Intel.

Z racji różnicy w wyglądzie karty graficzne ze złączem AGP Pro nie były kompatybilne ze złączami AGP (nie mogły w nim otrzymać dostatecznej mocy), ale standardowe karty AGP mogły za to pracować w złączu AGP Pro. Tu również objawia się pewna duża zawiłość cechująca różne specyfikacje AGP (1.0, 2.0, 3.0), a mianowicie napięcie zasilania oraz idący za tym wygląd zewnętrzny samego złącza, poprzez zawarcie w nim tzw. "mechanicznego klucza", określającego czy jest to złącze kompatybilne z kartami 3.3V czy 1.5V.

Częściowo problem rozwiązał standard AGP Universal pozbawiony w/w "kluczy", umożliwiając najszersze wsparcie kart graficznych z płytami głównymi wyposażonymi w takie złącze np. Asus TUSL2-C czy wyżej wymieniona A7V133.

Zgodność płyt głównych z kartami graficznymi określa finalna tabela zgodności wedle specyfikacji AGP 3.0

1. Karty AGP3.0 można fizycznie podłączyć do złącza AGP 1,5V lub uniwersalnego ale nie będą one działać. W tych konfiguracjach kluczowanie mechaniczne na złączu AGP płyty głównej nie blokuje karty graficznej AGP3.0 od fizycznego podłączenia do płyty głównej.
2. Karty AGP można podłączyć do płyty głównej obsługującej tylko AGP3.0, ale nie będą one zasilane i nie będą działać. W tych konfiguracjach mechaniczne kluczowanie na złączu płyty głównej AGP3.0 nie zapobiega przed podłączeniem karty graficznej AGP2.0 do płyty głównej.

Wsparcie oprogramowania

Sama fizyczna obsługa AGP w karcie graficznej i płycie głównej, nie wystarczyła jednak do pełnego szczęścia, gdyż potrzebne było również wsparcie ze strony oprogramowania. Tym sposobem pierwszymi systemami Windows jakie obsługiwały nową magistralę był zaktualizowany Windows 95 w wersji OSR2 (4.00.950B) oraz Windows NT 4.0 z Service Pack 3. Pierwsze reakcje branży na pojawienie się nowego standardu były dość sceptyczne i dopiero system Windows 95 OSR2.1, środowisko DirectX 5 oraz wsparcie oprogramowania, w tym oczywiście gier, pozwoliły docenić nowy interfejs w wysokich ówcześnie rozdzielczościach m.in od 1024x768 pikseli, kiedy wielkość tekstur przekraczała pojemność pamięci zainstalowanej na karcie graficznej.

Historyczny przełom technologiczny

Jeśli chodzi o rozwój samych kart graficznych to był on niebywale dynamiczny i w pewnym okresie czasu zaciekły. Na przekroju kilku dosłownie lat, nastąpił znaczny wzrost wydajności, pojemności pamięci kart graficznych oraz nowych technologii, zwiększających jakość prezentowanych scen jak i prędkość ich przetwarzania. Szczególnym kamieniem milowym w rozwoju kart graficznych dla rynku konsumenckiego, jest 1999 rok i premiera pierwszego układu GPU (Graphics Processing Unit) - GeForce 256^[9] (nazwa kodowa NV10) firmy NVIDIA, wspierającego technologię T&L - pozwalającej na przejęcie części przetwarzania sceny tj. transformacji geometrycznych i oświetlenia (Transform and Lighting - T&L), przez kartę graficzną, odciążając od tego zadania główny procesor komputera (CPU), zwiększając tym ogólną wydajność przetwarzania grafiki trójwymiarowej.

Schyłek standardu AGP

O ile komercyjne pojawienie się interfejsu PCI Express w okolicach 2004r.^[10], spowodowało stopniowe wycofywanie się producentów z rozwoju nowych kart graficznych dla złącza AGP, to realnie dopiero w lipcu 2009r. pojawiła faktycznie ostatnia karta graficzna obsługująca magistralę AGP - był nią HIS Radeon HD 4670 IceQ, wyposażony w 1GB, 128-bitowej pamięci DDR3, obsługujący magistralę AGP 8x. Karta ta pozwoliła tchnąć ostatniego ducha w bądź co bądź poczciwe blaszaki pokroju AMD Athlon 64 X2 czy Intel Core 2 Duo, pozwalając cieszyć się nawet wymagającymi tytułami gier, w tym kultowym w owym czasie Crysis'em. Prezentowany układ AMD natywnie zaprojektowany został dla magistrali PCI Express, a obsługa AGP odbywa się za pomocą dodanego do karty małego układu logicznego tzw. “bridge/mostu”, tłumacza sygnałów PCI Express do/z AGP. Identyczne rozwiązanie stosowane było przez firmę NVIDIA w kartach serii GeForce 6 i 7, pozwalając nowym układom na współpracę z magistralą AGP.

Najmocniejszym układem współpracującym z magistralą AGP ze stajni NVIDIA, a zarazem ostatnim, był GeForce 7950GT, obsługujący do 512MB, 256-bitowej pamięci DDR3.

Zgodnie z zapowiedziami w 1997r. kilka liczących się firm, zaprezentowało swoje pierwsze układy i karty wspierające standard AGP, w tym m.in. sam Intel740, NVIDIA Riva 128, Rendition Verite serii V2, ATI 3D Rage Pro, Matrox Millennium II, S3 Virge GX2, Cirrus Logic Laguna3D^[4] czy 3Dlabs Permedia II. Część z tych układów było niedopracowanych i nie wspierało w pełni nowego interfejsu, w tym kluczowego przechowywania tekstur w pamięci operacyjnej RAM, ale pozwoliło tym firmom zaistnieć chociaż na starcie przy wprowadzeniu tej nowej technologii.

Jak się później okazało nie wszyscy byli w stanie dotrzymać kroku postępowi, w tym przede wszystkim sam 3dfx, który wszystko zapoczątkował… Ale to temat na zupełnie inną historię!

Cirrus Logic Laguna3D - pierwszy układ graficzny 3D z obsługą AGP

Układ CL-GD5465 firmy Cirrus Logic zwany również jako Laguna3D to pierwszy układ graficzny, który potrafił zrobić użytek z nowej magistrali AGP, a zaprezentowany już 3 lutego 1997r. 64-bitowy układ Laguna3D wykorzstywał jednokanałową pamięć RAMBUS DRAM o olbrzymiej przepustowości sięgającej 600MB/s. Referencyjne projekty płytek drukowanych wskazywały, że możliwe było zastosowanie drugiego kanału pamięci dla przyszłych układów serii Laguna. Nie pojawiły się one na rynku, za sprawą niższej niż zakładano wydajności i problemów m.in. z korekcją perspektywy teksturowanych obiektów. Nie mniej układ sam w sobie wspierał wszystkie niezbędne ówcześnie funkcje graficzne w tym m.in. filtrowanie biliniowe, jednoprzebiegowe oświetlenie, cieniowanie Gourauda, Alpha blending, mgłę oraz przezroczystość.

Przypisy:

• ^[1] Leading Graphics Chip Companies Announce AGP-Enabled Products
• ^[2] Intel Corporation Introduces Next-Generation Pentium® II Platform With New 440LX AGPset
• ^[3] Intel Announces The Intel740 3-D Graphics Accelerator Chip
• ^[4] Cirrus Logic Laguna3D - pierwszy układ graficzny 3D z obsługą AGP
• ^[5] Specyfikacja AGP 1.0
• ^[6] Specyfikacja AGP 2.0
• ^[7] Specyfikacja AGP 3.0
• ^[8] Premiera układu NVIDIA TNT2
• ^[9] Premiera układu NVIDIA GeForce 256
• ^[10] Intel Demonstrates Its First PCI Express*-Based Silicon

Wersja publikacji: V1/25/08/2021

Prawa autorskie: Milanowskie Muzeum Gier i Komputerów

Pozostałe artykuły

Premiera Sony PSX

Premiera: 13 grudnia 2003

Producent: Sony

13 grudnia 2003 roku w Japonii miała miejsce premiera wyjątkowego urządzenia - Sony PSX. W swojej postaci PSX było połączeniem konsoli PlayStation 2 (ze wsteczną kompatybilnością z grami oraz akcesoriami oryginalnego PlayStation), z cyfrową nagrywarką HDD oraz odtwarzaczem DVD.

Czytaj więcej...

 

Prezentacja komputera osobistego Atari 1200XL

Premiera: 13 grudnia 1982

Producent: Atari

13 grudnia 1982 roku w Nowym Jorku odbyła się konferencja prasowa Atari Inc., podczas której zaprezentowano komputer Atari 1200XL, wyposażony w 64kB pamięci oraz m.in. obsługę aż 256 kolorów (16 kolorów w 16 odcieniach).

Czytaj więcej...

 

Premiera konsoli Sega Saturn

Premiera: 22 listopada 1994

Producent: Sega

22 listopada 1994 roku, na półki sklepowe w Japonii trafił Saturn - nowej generacji 32-bitowa konsola firmy Sega.

Czytaj więcej...

 

Premiera konsoli Nintendo Wii

Premiera: 19 listopada 2006

Producent: Nintendo

19 listopada 2006 roku, konsola siódmej generacji Nintendo Wii pojawiła się na półkach sklepowych w Stanach Zjednoczonych, a dokładniej w sklepie ToysRus na nowojorskim Times Square (fot.)

Czytaj więcej...