Djupdykning i grafikkortens historia – från färgkort till 3D-eran

Det var mot slutet av 70-talet, när datorer började leta sig in i hemmet och ta roller som spelmaskiner, som de första riktiga grafikkorten började ta form. Inledningsvis bestod dessa av så kallade grafikskiftande kretsar, det vill säga kretsar som tog emot signaler från enhetens processor och konverterade informationen så att den kunde visas på den anslutna skärmen.

Dessa kretsar konverterade i regel processorns instruktioner till videoinformation där information om exempelvis luminans, färger och synkronisering av vertikal och horisontell kompositinformation skickades vidare till mottagande skärm. På den tiden användes bildrörsbaserade skärmar och i de fall där skärm och dator levererades tillsammans var grafikkretsen utformad för att fungera med just den tillhörande skärmen.

Så här såg grafiken ut som ett RCA CDP1861 "Pixie" kunde generera.

En av de tidiga grafikkretsarna tillverkades av anrika företaget RCA, som med "Pixie"-kretsen CDP1861 tillät datorer att ansluta till externa skärmar med NTSC-standarden med den då häpnadsväckande upplösningen 62 × 128 pixlar. Denna krets följdes upp av Television Interface Adapter (TIA) som integrerades i ett flertal speldatorer för hemmet, däribland Atari 2600. Utöver grafik och ljud hanterade TIA även instruktioner från anslutna spelkontroller.

Ett av de tidigaste grafikkorten var IBM:s Color Graphics Adapter från 80-talet. Bild från SweClockers-medlemmen gustavg.

Texas Instruments tillverkade både grafikkretsar och utvecklade gränssnittet TIGA i slutet av 80-talet. Bild från SweClockers-medlemmen Joyride.

Nästa stora genombrott kom från Motorola som med kretsen MC6845, eller videoadresseringsgenerator som de kallade den, skapade grunden för skärmadaptrar på PC-marknaden. Tekniken användes i en rad grafikadaptrar som kollektivt kallades Color Display Adapters eller MDA/CDA-kort, men den låg även till grund för IBM:s videoadaptrar i Monochrome- och Color Adapter-serierna och grafiklösningen i Apple II som agerade milstolpe, både som persondator och speldator.

Bildstandarder tar form

IBM:s kretsar var endast kompatibla med företagets produkter och under 80-talet introducerades därför alternativ för den breda PC-marknaden. Företaget Chips and Technologies lanserade en serie kretsar under namnet Extended Graphics Adapter (EGA), som erbjöd liknande funktionalitet som IBM:s adaptrar. EGA användes flitigt bland PC/AT-kloner, då IBM:s datorer vid den här tiden fortfarande var synonymt med benämningen PC.

Grafikkort med EGA-portar var de första stapplande stegen mot en standard för bildanslutning. Bild från SweClockers-medlemmen SAFA.

Efter detta blev det nästkommande stora steget att introducera flera displayadaptrar som skötte olika roller. En av de tidiga aktörerna här var Silicon Graphics Incorporated (SGI) som anammade konceptet med dotterkort i deras IRIS-grafik för arbetsstationer. Här kunde företag som jobbade med grafikrendering använda ett GR1.x-grafikkort och lägga till dotterkort som hanterade funktioner som färghantering, geometriberäkningar, djupberäkningar i 3D, med mera.

Under 1985, i samma veva som EGA-utrustade PC-kloner började spridas, grundade de tre Hong Kong-immigranterna Kwok Yuan Ho, Lee Lau och Benny Lao ett nytt företag i Kanada. Namnet på företaget var inledningsvis Array Technologies Inc men mot slutet av året hade namnet ändrats till ATI Technologies Inc. Den första produkten de släppte var OEM Color Emulation Card som kunde skicka monokroma färger till så kallade TTL-skärmar som kunde ta emot digitala signaler.

ATI var ett av de ledande företagen bakom bildanslutningsstandarden VESA. Bildkälla: Wikimedia.

Dessa kretsar blev väldigt framgångsrika och ATI lyckades under sitt första år sälja kretsar till bland annat Commodore Computers för tiotals miljoner kanadensiska dollar, vilket under mitten av 80-talet inte var kaffepengar. ATI var även ett av företagen som grundade VESA, en standardiseringsorganisation som föddes ur bristen på standarder för hantering av grafik och bildinformation mellan dator och bildskärm.

Under åren som följde släppte ATI flera produkter som stödde flera av de rådande standarderna för bildhantering. ATI Graphics Solution Plus från 1987 lät användaren byta mellan lägen för MDA, CGA och EGA med en särskild brytare, och detta följdes upp med EGA Wonder-serien som utrustades med ofantliga 256 KB DRAM-minne och stöd för upplösningar så höga som 640 × 350 pixlar. Efterföljande modeller höjde upplösningen till 800 × 600 pixlar och vissa modeller lade till stöd för anslutning av spelkontroller.

ATI etablerar sig som branschjätte

ATI fortsatte att vara en ledande kraft i grafiksektorn och 1991 introducerades grafikkortsfamiljen Wonder XL. Här fanns stöd för färgstandarden VESA 32K och en RAMDAC-krets från Sierra som gav korten kapaciteten att driva upplösningen 640 × 480 pixlar i 72 Hz, eller 800 × 600 pixlar i 60 Hz. Korten hade grafikminne på 1 MB och senare modeller hade även möjlighet att utöka grafikkortet med en Sound Blaster 1.5-krets från Creative för simulering av stereoljud direkt från grafikkortet.

ATI Mach-serien var ett av företagets tidiga prestandakort för 3D, här i form av Mach64. Bild från SweClockers-medlemmen Krippaz.

Kort efter detta släppte ATI ett grafikkort som skulle inleda en trend som skulle hålla i sig till slutet av 90-talet. ATI VGAWonder GT erbjöd en kombination av kretsar som hanterade 2D- och 3D-grafik separat. Här kombinerades grafikkretsen Mach8 för 2D-hantering och VGA Wonder+ för 3D-grafik. Lanseringen skedde i samband med att Windows 3.0 släpptes, och det nya operativsystemets inbyggda stöd för 2D-hantering gjorde VGAWonder GT till en enorm succé för ATI.

ATI hade dock börjat få konkurrens vid det här laget. S3 Graphics grundades 1989 och knappt två år senare hade företaget lanserat grafikkort både för 2D- och 3D-accelerering, det senare under namnet S3 911. Specifikationerna höll jämna steg med ATI med 1 MB grafikminne och stöd för 16-bitars färger. Denna modell följdes snabbt upp med nya modeller som lade till stöd för 24- och 32-bitars färger. S3 Graphics 2D-kort var så pass populära att det låg till grund för konkurrenters produkter, däribland ATI Mach32.

Nu hade det alltså börjat etableras en standard för hur grafikkorten skulle ansluta till skärmarna, men när det gällde utveckling av grafik i 2D och 3D rådde fortfarande vilda västern-läge på grafikmarknaden. Detta ändrades under 1992 när SGI lanserade grafikgränssnittet OpenGL, som baserades på företagets egna slutna gränssnitt IRIS GL.

Quake var ett av de tidiga spelen som anammade 3D-accelerering via OpenGL-gränssnittet.

OpenGL riktades inledningsvis mot professionell grafikutveckling på Unix, men dess öppna standard ledde till att den anammades även för spelutveckling på andra plattformar. OpenGL-lägret fick bland annat stöd från Id Softwares då ännu icke legendariske grafikguru John Carmack som kritiserade egenskaperna hos Direct3D och hur OpenGL behandlades på Windows-plattformen. Id Softwares speltitel Quake hade med stor framgång portats till OpenGL.