Evolutie van PC’s: videokaart

Evolutie van de PCHet is al langer dan 25 jaar geleden dat ibm de eerste ibm-pc maakte. Van begin af aan heeft de pc een „videokaart” gehad, maar die is in de loop van de jaren wel veranderd.

Uit de serie: „opa vertelt”.

Hieronder lees je meer over:

  • Aansluiting naar het scherm
    Er zijn verschillende manieren om een monitor op een videokaart aan te sluiten: dit evolueerde van ttl monochroom naar hdmi.
  • Videogeheugen
    De hoeveelheid geheugen die men op videokaarten gebruikt is sterk toegenomen.
  • Videokaarten en videochips — merken
    Er zijn steeds wel een of twee aanbieders van videochips en videokaarten geweest die veel beter waren dan de rest. Maar op een onverwacht moment verdwijnt zo’n succesvolle aanbieder dan toch van de markt.
  • Dual screen
    Twee schermen aansluiten op één pc is niet een ontwikkeling van de afgelopen tijd, als je dat misschien mocht denken.
  • I/O bus en links
    De videokaart is altijd een van de drijvende krachten geweest achter de ontwikkeling van de I/O bus in de pc. Wie herinnert zich de Local Bus nog?

Aansluiting naar het scherm

De eerste pc’s ondersteunden nog geen kleurenscherm — ik heb het dan over pc’s met Hercules kaarten en MDA — en op die systemen was de verbinding tussen de videokaart en de monitor digitaal. Ook bij de kleurenkaarten CGA en EGA was de verbinding digitaal (TTL niveaus).

EGA gaf 64 mooie kleuren in hoge resolutie, wat gerealiseerd werd met 2 draden per kleur. Maar nu mensen eindelijk mooie kleurenplaatjes zagen op het scherm van een pc, realiseerden ze zich pas goed dat ze eigenlijk nóg meer wilden. En ze hadden daar geld voor over. De EGA standaard is heel snel uitgestorven toen volgens mij nog geen jaar later vga op de markt kwam. Maar 8 draden per kleur was niet meer praktisch, daarom werd de verbinding tussen videokaart en beeldscherm analoog. Doordat het intussen mogelijk was om elektronica van betere kwaliteit te maken bleef de beeldkwaliteit acceptabel. De vga aansluiting is daarna maar liefst zo’n 20 jaar de standaard geweest.

Hobbycomputers werden meestal aangesloten op een tv via de antenne-ingang of met scart, maar het beeld dat een pc produceerde was te veeleisend voor een normale tv. De meeste pc’s hadden niet eens een aansluiting voor een tv toestel. Maar de cirkel werd na het jaar 2000 bijna rond: men wil de -tig jaar oude vga connector gaan vervangen en na de flop van dvi zou „tv standaard” hdmi de opvolger moeten worden.

Tegenwoordig kan je ook via USB meerdere schermen aansluiten.

Videogeheugen

De „framebuffer” is geheugen op de videokaart dat minstens 50 keer per seconde uitgelezen wordt om het videosignaal te genereren.

Hercules introduceerde 64KB videogeheugen, wat op het moment van introductie van die kaart erg veel was — maar deze videokaart kostte toen dan ook 500 dollar. Deze hoeveelheid geheugen is daarna vele jaren de standaard geweest voor videokaarten.

Toen er „clone”-versies van de vga videokaart gemaakt werden, hadden deze gewoonlijk 512KB of 1.024KB geheugen. Kaarten met zoveel geheugen werden vaak „Super vga” genoemd, om aan te geven dat ze vanwege hun grote hoeveelheid geheugen ook hogere resoluties ondersteunen dan de originele vga kaart.

In de ZX81 hobbycomputer had Sinclair bespaard op het videogedeelte: in plaats van een dure videoprocessor toe te voegen, liet Sinclair het beeld genereren door de Z80 microprocessor zelf. Nadeel van deze kostenbesparing was dat hierdoor 75% van de snelheid van de CPU verloren ging.

In goedkope merk-pc’s was soms de videokaart „geïntegreerd” op het moederbord en vanwege kostenbesparing werd dan meestal het geheugen voor de framebuffer gedeeld met de CPU. Dit is geen kwestie van eerlijk delen: de CPU is degene die steeds moet wachten. Tegenwoordig gebeurt dit ook en heeft dit niet veel gevolg meer voor de snelheid, maar in die tijd was geheugen nog niet zo snel, zodat je in de hogere resoluties ongeveer 50% van de snelheid van je CPU kwijt was. Plus een kwart of de helft van het werkgeheugen.

„Windows versneller” videokaarten hadden een geheugen van 1MB, later soms zelfs 2MB en op ’t laatst ook 4MB — die grotere geheugens had je alleen nodig als je een hoge resolutie met veel kleuren wilde gebruiken, wat alleen mogelijk was met erg dure monitoren. Nog meer geheugen voor de framebuffer heeft geen zin meer: de ontwikkeling van videokaarten was kort na het jaar 2000 zo ver dat resolutie, hoeveelheid kleuren, verversingsfrequentie en grootte van het framebuffergeheugen al op hun praktische maximum zaten.

Op een moderne „3D versneller” videokaart zijn honderden Megabytes normaal. Dit geheugen wordt niet gebruikt als framebuffer, maar voor het opslaan van 3D informatie.

Videokaarten en videochips — merken

In de tijd van de groen/zwarte schermen was de „Hercules kaart” de beste videokaart: die kon niet alleen karakters weergeven, maar ook hoge resolutie graphics.

Veel later, in de vga-tijd, is de ET4000 chip van Tseng Labs lang de standaard geweest voor snelle videokaarten.

Zowel de firma Hercules als de firma Tseng Labs hebben na hun grote succes nooit meer een vergelijkbaar populair product op de markt kunnen brengen.

Als antwoord op de toenemende populariteit van Windows kwam de videokaartenindustrie met de „Windows versneller”. De grafische chip op de videokaart kon de CPU ontlasten van simpele taken zoals het verschuiven van grotere hoeveelheden pixels. Een bekend merk videochips uit deze tijd is S3.

Een grote vernieuwing in videokaart/monitor techniek was omstreeks deze tijd de invoering van de „vierkante pixels”: niet langer werd de rechthoekigheid van pixels bepaald door de beperkingen van de elektronica van het beeldscherm, maar werd vastgelegd dat elke pixel even breed als hoog was.

Later werden „3D versnellers” toegevoegd aan de videokaarten, speciaal voor spelletjes. Pas toen verschenen er voor het eerst videokaarten op de markt waar een zwaardere voeding en een extra voedingskabeltje voor nodig was.

Ondanks alle vooruitgang ondersteunt de videokaart van nu nog steeds alle functionaliteit van al zijn niet-monochrome voorgangers van de afgelopen 25 jaar.

Filmpje: demonstratie van de Turbo Graphics Toolkit voor Hercules Monochrome,
ontzettend grafisch voor die tijd.

Dual screen

Al vanaf het begin van de pc was het normaal dat je twee videokaarten in je pc kon gebruiken: een standaard (monochrome) videokaart en een „kleurenkaart” zaten elkaar niet in de weg. Die twee kaarten ook echt tegelijk gebruiken ging alleen met applicaties die speciaal daarvoor geschreven waren, zoals AutoCAD. Je had dan een (groot) grafisch scherm voor je tekening en een (klein) monochroom scherm voor de menu’s. Waarom niet gewoon 2 grote schermen? Voor een 21″ computermonitor van EIZO betaalde je in die tijd zo’n 5.000 gulden.

Pas bij de introductie van Plug-n-Play pci werd het mogelijk om zonder problemen twee kleurenkaarten tegelijk in een pc te plaatsen en pas in combinatie met Windows 95 (of was het Windows 98?) kon je ze voor het eerst ook allebei tegelijk gebruiken voor je desktop.

Oorspronkelijk moest je meestal voor elk scherm een aparte videokaart gebruiken. Bij pc’s met een ingebouwde videokaart was het nog meestal zo dat die uitgeschakeld werd als je een extra videokaart plaatste. Pas bij moderne laptops is het normaal dat je twee verschillende beelden op een computer kunt bekijken (een op het ingebouwde scherm en een op de aangesloten monitor).

I/O bus

Vooral de videokaart is altijd de drijvende kracht geweest achter de doorontwikkeling van de I/O bus in de pc. Voor de 486 processor was de 16-bit ISA bus een grote snelheidsbeperking geworden, waarvoor de „VESA Local Bus” als oplossing verscheen. En de OPTI Local Bus (met slots die als 2 druppels water leken op EISA slots), maar die verdween binnen een paar maanden alweer van de markt. VLB videokaarten waren zo’n 30 centimeter lang, met alle mechanische problemen van dien.

Bijna tegelijkertijd met de introductie van de Pentium processor werd VESA Local Bus gelukkig vervangen door pci en die vind je nu nog in pc’s — maar niet meer voor de videokaart.

Een gedachte over “Evolutie van PC’s: videokaart

Vertel jouw mening

Vul je gegevens in of klik op een icoon om in te loggen.

WordPress.com logo

Je reageert onder je WordPress.com account. Log uit / Bijwerken )

Twitter-afbeelding

Je reageert onder je Twitter account. Log uit / Bijwerken )

Facebook foto

Je reageert onder je Facebook account. Log uit / Bijwerken )

Google+ photo

Je reageert onder je Google+ account. Log uit / Bijwerken )

Verbinden met %s