通財經APP獲悉，美國商務部周三宣布，美國將向英特爾(INTC.US)提供85億美元的直接資金和多達110億美元的貸款，用于資助其半導體工廠的擴建，這是為重振美國芯片產業而設計的計劃中給予的最大一筆獎勵。
美國商務部周三表示，該計劃將支持英特爾在美國投資1000多億美元，包括在亞利桑那州和俄亥俄州的大型工廠生產尖端半導體。這筆資金還將用于俄勒岡州和新墨西哥州小型工廠的設備研發和先進封裝項目。
此外，英特爾還表示計劃利用財政部提供的投資稅收抵免，據商務部稱，該稅收優惠可覆蓋高達25%的資本支出。
在周三盤前交易中，英特爾股價一度上漲了4.4%。該股此前收于42.05美元，今年以來已下跌了16%。
這些補貼來自《2022芯片與科學法案》，該法案預留了390億美元的贈款，外加價值750億美元的貸款和擔保，以說服芯片公司在美國本土建廠。其目的是扭轉數十年來半導體生產向亞洲轉移的趨勢。美國商務部長吉娜·雷蒙多(Gina Raimondo)表示，美國的目標是在本十年末生產出全球五分之一的先進邏輯芯片，而針對英特爾的投資將是實現這一目標的關鍵部分。
對英特爾來說，這些設施是首席執行官帕特·蓋爾辛格雄心勃勃的扭虧為盈計劃的一部分。這一努力包括建立代工業務(為其他公司制造芯片的業務)，作為高端客戶英特爾最近也獲得了微軟(MSFT.US)支持。
除此之外，蓋爾辛格還一直在努力恢復英特爾的技術能力。近年來，該公司在這一領域已落后于亞洲競爭對手臺積電(TSM.US)和三星電子。目前，英特爾的兩大對手也在加緊美國擴張計劃，并有望在未來幾周內獲得各自的《芯片法案》獎勵。
早先獲得該法案資助的是生產老一代半導體的公司，而英特爾是第一家獲得《芯片法案》初步資助的先進芯片制造設施的公司。一位政府高級官員拒絕具體說明英特爾公司每個項目將獲得多少聯邦資金資助，稱這是一個整體協議。
蓋爾辛格說，與東亞相比，在美國建廠在經濟上缺乏競爭力，而這些獎勵則有助于調整這種不平衡。美國芯片制造業的衰落經歷了數十年，要完全扭轉這一趨勢，可能需要的不僅僅是目前的支持計劃。
“我認為我們需要一個芯片二期計劃，”他在活動前接受采訪時說。“這不是一個三到五年的計劃就能解決的。”
據了解，這筆資金將在盡職調查階段后撥付，并將根據商務部設定的生產目標和其他基準分批撥付。不愿透露姓名的官員在發布公告前做了簡要介紹，但拒絕具體說明“里程碑”，并表示隨著英特爾向最終協議邁進，這些“里程碑”將得到進一步明確。該官員說，商務部官員預計資金將于今年年底開始到位。
雷蒙多透露，英特爾的獲獎將是“向所有芯片項目受援者宣布的最大一筆撥款”。她補充說，這些項目將在四個州創造超過30,000個建筑和制造工作崗位，并指出英特爾的獎金中專門為勞動力發展預留了5,000萬美元。
該官員稱，這些工作崗位的規劃時間表將因設施而異，但她也同時強調，英特爾的建設計劃與最初預期保持一致。這確實是個市場擔憂的問題，今年早些時候，外媒曾報道俄亥俄州延遲開工的消息，隨后英特爾股價也受到了打擊。
據悉，亞利桑那州的幾家工廠中的第一家將于今年年底投入運營，英特爾預計俄亥俄州的建設將于2026年底完成。
本周三宣布的資金主要用于商業生產。但預計英特爾還將獲得約35億美元的資金，用于生產軍用和智能芯片。在過去的幾周里，由于五角大樓退出了承擔三分之二以上費用的計劃，這筆撥款給更廣泛的《芯片法案》談判帶來了麻煩。
這位官員說，軍方所謂的安全飛地計劃是通過一個單獨的程序進行的，但他拒絕提供任何進一步的信息更新。
此前，美國商務部早些時候宣布向英國宇航系統公司(BAE Systems Plc)美國子公司、微芯科技(MCHP.US)和格芯(GFS.US)撥款。共有600多家公司對這筆資金表示了興趣，僅先進芯片制造商申請的資金就超過了預留資金的兩倍。
當被問及英特爾獲得的資金是否足夠時，蓋爾辛格說，他的公司和商務部在談判中都學到了很多。他說：“我們相信我們已經實現了目標。如果被問及是否想要更多，我們當然希望更多。”
本文源自智通財經網
來源：本文由公眾號半導體行業觀察（ID：icbank）翻譯自「electronicdesign」，作者：Jon Peddie, William Wong, James Morra，謝謝。
圖形控制器幾乎從一開始就成為計算機系統的重要組成部分，并且從提供對低分辨率顯示器的有限支持，到提供實時光線跟蹤支持的平臺，一直在穩步發展。早期，顯示控制器的許多功能始于PC，以支持游戲和其他應用程序。這些技術后來被遷移到手機，以及超級計算機中。
本文從NEC的μPD7220圖形顯示控制器開始，介紹了歷史上多款具有里程碑意義的圖形處理芯片。
1、NECμPD7220圖形顯示控制器：第一個圖形處理器芯片
1982年，NEC改變了新興計算機圖形市場的格局，其美國分公司NEC Information Systems推出了μPD7220圖形顯示控制器（GDC）（見下圖）。該項目于1979年啟動，并在1981年2月的IEEE國際固態電路會議上發表了一篇論文。
圖：NEC的μPD7220是第一款集成圖形控制器芯片（Drahtlos，Wikipedia）
在PC圖形顯示系統出現之前，有兩大類型：高端CAD系統掛在大型IBM和DEC大型機上，低端微機系統則基于剛剛成熟的英特爾4004 CPU，這是PC的先驅。
VLSI技術蓬勃發展，擁有數量驚人的晶體管（30,000到40,000）的器件構建起了CMOS，NMOS的前身。CMOS價格昂貴且功能尺寸更大。NMOS芯片可以具有小至5微米的柵極。μPD7220采用5 V電源供電，功率為1.5 W，采用40引腳陶瓷封裝。
該芯片集成了所有CRT控制功能（稱為CRTC）以及弧形，線條，圓形和特殊字符的圖形基元。GDC的復雜指令集，圖形繪圖和DMA傳輸功能可使處理器軟件開銷最小化。它可以驅動高達4Mb的位圖圖形內存，這在當時是相當多的。
在μPD7220之前，每個圖形設備都有自己的繪圖原語庫，IBM的2250（1974）和Tektronix的4010（1972）是最受歡迎的。μPD7220建立了一個易于使用的低級指令集，應用程序開發人員可以輕松地將其嵌入到程序中，從而加快繪圖時間。
該芯片迅速流行起來，并成為一些“啞”終端和圖形終端的基礎（“啞”終端是一個無法編程并只顯示圖像或文本的終端）。控制器可以支持1024 x 1024像素分辨率和四個顏色平面。一些系統使用多個7220來獲得更多的顏色深度。1983年6月，英特爾推出了82720，它是μPD7220的克隆版。
1987年，μPD7220被更新的更快版本μPD72120取代。看到它的成功，以及新興的計算機圖形市場，日立和TI幾年后也推出了圖形處理器。
2、IBM的EGA和VGA啟動了芯片克隆戰爭
IBM于1981年推出了基于英特爾8080的個人計算機（PC），它配備了一個稱為彩色圖形適配器（CGA）的附加板（AIB）（如下圖所示）。CGA AIB具有16 KB的視頻內存，可以驅動NTSC-TV監視器或專用的4位RGB CRT監視器，例如IBM 5153彩色顯示器。它沒有專用控制器，使用半打LSI芯片進行組裝。中心的大芯片是CRT時序控制器（CRTC），通常是摩托羅拉的MC6845。
圖：CGA附加板和16KB的視頻內存（hiteched）
這些AIB長33厘米（13英寸），高10.7厘米（4.2英寸）。IBM 于1984年推出了第二代增強型圖形適配器（EGA）（如下圖所示），它取代并超越了CGA的功能。1987年，EGA被VGA取代。
圖：IBM的EGA插件板取代了CGA。注意形狀因子和布局與CGA的相似性
EGA開創了一個新的行業。它不是一個集成芯片，但它的I / O記錄良好，并且成為了歷史上最易被克隆的AIB之一。在IBM推出EGA AIB一年后，“Chips and Technologies”推出了一個芯片組，它復制了IBM AIB可以做的事情。一年之內，低成本克隆版本占據了40％以上的市場份額。其他芯片公司如ATI，NSI，Paradise和Tseng Labs也生產了EGA克隆芯片，并推動了基于克隆的電路板的爆炸式增長（如下圖所示）。到1986年，有超過20家這樣的供應商，而且名單一直在增長。Everex則獲得了C＆T的許可，因此它可以為其PC生產EGA芯片。
圖：隨著集成EGA控制器的出現，AIB開始變小（舊計算機）
EGA控制器真的沒什么特別的。它提供640×350像素分辨率，16種顏色（來自64位顏色的6位調色板）和1：1.37的像素長寬比。它能夠通過改變分辨率來調整幀緩沖器的輸出寬高比，為其提供三種額外的硬連線顯示模式：640 x 350分辨率，兩種顏色，寬高比為1：1.37,640 x 200像素分辨率為16種顏色和1：2.4寬高比，320×200像素分辨率，16種顏色和1：1.2寬高比。一些EGA克隆版本擴展了EGA功能，包括640 x 400像素分辨率，640 x 480像素分辨率，甚至720 x 540像素分辨率，連接顯示器的硬件檢測以及與舊CGA顯示器配合使用的特殊400線交錯模式。
EGA的重大突破，以及它吸引如此多克隆的原因是：它的圖形模式是位圖平面，而不是上一代隔行掃描CGA和Hercules AIB。視頻存儲器分為四頁（640×350像素分辨率，兩種顏色，有兩頁）。
每個比特代表一個像素。如果紅色頁面中的某個位被啟用，而其他頁面中沒有相應的位，則屏幕上的該位置會出現一個紅色像素。如果該像素的所有其他位也被啟用，它將變為白色，依此類推。
基于標準，EGA從基于字符的圖形轉移到真正的位圖。類似于微型計算機的模塊，如Commodore PET和Radio Shack TRS80，以及直接來自IMSI和Color Graphics的制造商，但他們沒有使用集成的VLSI芯片。EGA是最后一個擁有數字輸出的AIB，VGA帶有模擬信號和更大的調色板。
在以前的文章中討論的NEC 7220和Hitachi 63484 ACRTC進入了專業市場。IBM，行業領導者和標準制定者認可了這一點，并在同年推出了商用/消費類EGA，它還推出了專業的圖形AIB PGA。PGA提供640×480像素的高分辨率，256種顏色，4,096種顏色的調色板。刷新率為60 Hz。與EGA一樣，PGA也不是集成芯片。
IBM于1987年停止使用PGA，取而代之的是更高分辨率的8514，并打破了AIB的首字母縮略詞。8514可以生成1024×768像素，256色和43.5 Hz隔行掃描。8514是一項重大突破，是IBM首款集成高分辨率VLSI圖形芯片。
IBM的視頻圖形陣列是在體積和壽命方面有史以來最重要的圖形芯片。VGA于1987年與IBM PS / 2系列計算機以及8514一起推出。兩個AIB共享一個輸出連接器，幾十年來成為VGA連接器的行業標準。VGA連接器是導致視頻電子標準協會（VESA）于1989年成立的催化劑之一。
小結：
EGA實際上是基礎控制器，后來成為商用和消費PC圖形芯片。
到1984年，計算機市場已經整合為兩個主要平臺：PC和工作站。由于推出了PC，微型計算機在20世紀80年代初就已經消亡。游戲控制臺仍然是基于電視的客廳設備，而稱為服務器的大型機器正在取代大型機。超級計算機仍以每年三到四個的速度生產。所有這些機器都使用了某種類型的圖形。然而，到1988年，他們都使用標準圖形芯片，有時使用其中幾種（如下圖所示）。
圖：隨著集成EGA控制器的出現，AIB開始變小（舊計算機）
EGA規范是建立一些公司的催化劑，并且其他公司的成功也在增加。其中一家公司AMD收購了先鋒圖形公司ATI（和一家EGA克隆制造商）。
3、英特爾推出了首款獨立顯卡協處理器82786
英特爾看到了NEC的μPD7220，日立的HD63484以及IBM EGA的幾個克隆等獨立顯卡控制器的成功。
1986年，該公司推出了82786 （如下圖所示），作為智能圖形協處理器，它將取代傳統上使用分立元件或軟件進行圖形功能的子系統和電路板。它被設計用于任何微處理器，包括Intel的16位80186和80286，以及32位的80386。
圖：英特爾82786是第一款支持硬件多窗口的圖形芯片（Source Commons.wikipedia.org）
82786集成了一個圖形處理器，可用于單個88引腳網格陣列或引線載波，它包含一個帶CRT控制器的顯示處理器，以及一個帶有支持4 MB的DRAM / VRAM控制器的總線接口單元內存，包括圖形和系統內存。
圖形處理器（GP）和顯示處理器（DP）是82786中的獨立處理器（如下圖所示）。總線接口單元（BIU）及其DRAM / VRAM控制器在圖形處理器。
圖：英特爾82786圖形控制器包括圖形處理器和顯示處理器
英特爾認為，82786的集成設計可以提高編程效率和整體性能，同時減少許多基于微處理器的圖形應用程序（如個人計算機，工程工作站，終端和激光打印機）的開發和生產時間以及成本。
與英特爾微處理器，許多獨立于設備的標準以及IBM個人計算機位圖存儲器格式的兼容性，再加上對國際字符集，多任務處理以及8位或16位主機的支持，使82786的編程變得很靈活。英特爾82786的功能適應許多設計。下面是82786的一些主要功能。
集成繪圖引擎，具有高級計算機圖形界面指令集
支持多個字符集（字體），可同時用于文本顯示應用程序，快速圖案填充和國際字符
硬件支持快速操作和在屏幕上顯示多個窗口
DRAM / VRAM控制器支持高達4 MB的圖形存儲器，移位寄存器和DMA通道，支持順序存取DRAM和雙端口視頻DRAM（VRAM）
系統和圖形內存之間的快速位塊傳輸（bitbit）
支持高達200 MHz的CRT或其他視頻接口
每幀最多256個同步顏色
可編程視頻定時
IBM個人計算機位圖格式
使用25 MHz像素時鐘支持高分辨率顯示器使82786能夠同時顯示多達256種顏色，這在當時是一個很大的突破。英特爾表示，采用多個82786設計的系統或帶有VRAM的單個82786可以支持幾乎無限的顏色和分辨率。
82786的關鍵亮點是它的存儲器結構，它可以訪問由集成DRAM / VRAM控制器直接支持的圖形存儲器或駐留在CPU總線上的外部系統存儲器。當82786訪問系統內存時，它控制總線并在主模式下運行。該芯片還可以作為從器件運行，CPU訪問82786圖形存儲器和內部寄存器。從軟件的角度來看，82786以相同的方式訪問圖形和外部系統內存。但是，當82786訪問自己的圖形內存時，性能提高，因為82786 DRAM / VRAM控制器直接訪問它而不會遇到與CPU的爭用問題。
82786的另一個特性是位圖組織。它取代了傳統的位平面存儲器模型，并使用順序排序（線性存儲器），利用DRAM或雙端口視頻DRAM（VRAM）的快速順序存取模式來獲得性能（如下圖所示）。第一個商用VRAM是由德州儀器于1983年推出的，比82786早三年，并被各種圖形插件板（AIB）供應商采用。
圖：DRAM具有單個數據端口，而VRAM是雙端口
82786支持用于顏色的打包像素位圖組織，其中每個像素的所有顏色位都存儲在存儲器中的相同字節中。在傳統的位平面模型中，每個平面定義了單獨的顏色信息。例如，4平面位圖描述了具有四種顏色的位圖。存儲器的每個字節包含4平面位圖中每個像素的一位顏色信息。在82786打包像素模型中，每個字節存儲兩個像素的數據。
芯片繪制了所有幾何對象和字符，并在位圖內和位圖之間移動圖像。GP創建并更新了位圖，執行了由主機CPU放置在內存中的命令，并更新了DP的位圖內存。GP高級命令提供了圖形對象和文本的高速繪制。它獨立于DP執行所有這些功能。
DP遍歷GP或外部CPU生成的位圖，組織數據，并在屏幕上以窗口的形式顯示位圖。DP有一個視頻移位寄存器，可以在屏幕上從內存中的不同位圖組合多個窗口，并在水平或垂直方向上縮放任何窗口。
本質上，DP作為地址生成器運行，訪問存儲器駐留位圖的適當部分。從位圖獲取的數據被傳遞到DP CRT control1er，后者在屏幕上顯示位圖數據。DP CRT控制器生成并同步水平同步（HSync），垂直同步（VSync）和空白信號。DP獨立于GP執行所有這些功能。
DP可以作為主機運作。或者基于水平同步（HSync）和垂直同步（VSync）信號的從機，它們通過CRT模式顯示控制寄存器中的S（ync）位設置。當S位設置為1時，DP是從屬設備，HSync和VSync信號作為輸入。如果S位為O，則DP作為主站運行，HSync和VSync作為輸出。
82786可以處理4 MB的內存。在那些日子里，大多數系統在至少兩個段中劃分存儲器，對于使用DRAM / VRAM控制器的82786圖形存儲器和外部系統存儲器。劃分內存可以增強圖形應用程序的性能。DRAM / VRAM控制器允許比外部系統內存更快地訪問圖形內存，因為它沒有遇到來自CPU的爭用問題。CPU同時訪問系統內存并執行程序，而82786訪問圖形內存并執行其命令。
但是，當性能不是很關鍵時，82786和CPU可以與管理內存訪問的集成82786 DRAM / VRAM控制器共享相同的內存。使用此配置，目標應用程序必須能夠容忍系統內存的帶寬減少。
英特爾將該芯片作為商用部件出售，獨立的AIB供應商用它制造了電路板。1987年，兩家公司使用82786提供三個AIB，到1988年，十家公司使用該芯片提供了15個AIB。與進入市場的其他產品相比，該芯片并不是非常強大，最值得注意的是德州儀器的TSM34010，也不像IBM VGA及其眾多克隆版本那樣受歡迎。英特爾在1989年推出了82786的更新版本86486微處理器。
4、德州儀器的TMS34010：第一款可編程圖形處理器芯片
1984年，德州儀器（TI）推出了VRAM，即TMS4161。TMS34010 （如下圖所示）和VRAM是相關的。在此之前的TMS9918和兩個16位CPU和工作內存帶寬是一個關鍵問題。Guttag的團隊與TI的MOS存儲器小組達成了一項協議，即如果TI的存儲器部門能夠構建它，那么Guttag的團隊將幫助定義VRAM的架構以在系統中工作。
圖：德州儀器的TMS34010圖形系統處理器是第一款可編程圖形芯片。
在VRAM設計和34010 Guttag團隊的發布之間，還開發了TMS34061，這是一個VRAM控制器，它比34010快得多。
1986年，TI推出了第一款可編程圖形處理器集成電路TMS34010。它是一個完整的32位處理器，包括面向圖形的指令，因此它可以作為CPU和GPU的組合。該設計在TI公司位于英國貝德福德和德克薩斯州休斯頓的工廠進行。1985年12月，第一批芯片在休斯頓工作，1986年1月，第一批開發板被送到位于紐約金斯敦的IBM工作站.Karl Guttag也親自在1986年1月向NeXT的Steve Jobs展示了34010 。
英特爾82786是在1986年5月TI TMS34010之后不久宣布的，并于第四季度上市。它是一個能夠使用DRAM或VRAM的圖形控制器，但它不像34010那樣可編程。
除芯片外，TI還推出了新的軟件接口 - 德州儀器圖形架構（TIGA，如下圖所示）。TI聲稱34010作為通用處理器在典型圖形應用中比流行的英特爾80286更快。
圖：TMS34010引入了新的軟件接口，德州儀器圖形架構（TIGA）。
TIGA是TI創建的圖形界面標準，它定義了圖形處理器API的軟件接口。使用此標準，為TIGA編寫的任何軟件都應在符合TIGA標準的圖形接口卡上正常工作。
TIGA標準與分辨率和顏色深度無關，這提供了一定程度的未來驗證。此標準專為高端圖形而設計。
該芯片有幾個專用的圖形指令。它們在硬件中實現，由基本圖形功能組成，例如填充像素陣列，繪制線條，像素塊傳輸以及將點與窗口進行比較。
該芯片支持像素塊傳輸，像素傳輸，透明度，平面掩蔽，像素處理，布爾處理示例，多位像素操作和窗口檢查。
在x，y尋址模式中還有一個面向圖形的寄存器。在這種模式下，寄存器以x，y形式保持像素的地址 - 屏幕上的像素笛卡爾坐標。該模式減輕了軟件耗費時間的工作，即將每個像素的存儲器地址映射到其屏幕位置。
該芯片是從頭開始構建圖形的（如下圖所示）。它有30個32位寄存器，分為A組和B組。A是通用的，軟件可以在計算過程中將它們用于臨時存儲。B是專門的;，它們保存了當前剪切窗口的位置和尺寸，以及當前的前景和背景顏色等信息。
圖：TMS34010內部架構突出了其微程序支持。
決定使用30個32位寄存器，而不是大多數機器上的16個或更少的寄存器是希望使時間關鍵功能運行得更快并且易于編程。寄存器到寄存器操作可以在用完高速緩存時在單個周期內完成，并且可以與存儲器控制器完成先前開始的寫周期并行發生。這種并行性自然發生在CPU正在計算寫入一系列存儲器位置的函數的例程中。在34010定義期間用作模型的示例是橢圓繪圖例程，其中地址計算和數據值保存在寄存器文件中，并且要寫入的像素被發送到存儲器控制器。
該芯片的核心時鐘頻率為40 MHz，后來為50MHz，這在當時相當高，許多OEM會將芯片超頻以獲得一點性能差異。
與當時的所有圖形控制器一樣，芯片需要外部LUT-DAC進行色彩管理和CRT控制。當時最流行的LUT-DAC是Brooktree的478和TI的34075。例外的是Truevision，它使用TMS34010和真彩色幀緩沖器。
盡管TI計劃將34010作為一個能夠直接運行DOS或其他操作系統的獨立系統處理器，但設計人員還在協處理環境中制定了特殊規定，為OEM提供了最大的靈活性。28個I / O寄存器映射到34010地址范圍內的高存儲單元。其中一些寄存器可由主處理器直接訪問。硬件設計師很高興看到這一點; 它使他們更容易設計一個微型計算機到34010接口。通過這些I / O寄存器，程序員的工作也變得更加容易，主機微計算機可以讀取和寫入協處理器板的存儲器，停止34010，并在已知地址重新啟動它，從而保持狀態。
但是，TIGA沒有被廣泛采用。相反，VESA和Super VGA成為VGA之后PC圖形設備的事實標準，并且幾個AIB構建商在其主板上添加了VGA芯片以便與所有應用兼容。
微軟最初并沒有在他們的Windows界面中支持34010，但因為該芯片在顯示列表處理方面做得非常出色，并且在Windows 2中更容易管理。當時Windows仍在大多數情況下通過低級命令操作。
Windows最初的結構是讓主機完成所有繪圖，這種技術在EGA和VGA上運行良好。IBM的8514 / A驅動程序在BLT'ing方面做得非常出色，但不如34010在線繪圖那樣對CAD用戶至關重要。盡管如此，微軟對34010提出過批評，并說它的結構方式與2014基本圖形功能上的8514 / A不一樣。該公司后來發現那是主機端字體的內存管理。AIB應該用于繪圖和顏色擴展，而字體應該在34010空間中緩存。
微軟開始意識到AIB需要兩到三個屏幕才能運行Windows應用程序 - Presentation Manager（PM）需要更多。當時，Windows并沒有很好地處理位圖。Windows 386通過允許應用程序在Windows中運行或從Windows運行來改進一些東西 - 允許同時為各種應用程序提供多個位圖。
因此，微軟宣布基于TI的AIB將能夠通過TIGA獲得新的Windows和PM驅動程序 - 它將成為TIGA軟件包的一部分（如下圖所示）。然而，Windows無法從線條繪圖引擎中受益，當時微軟建議客戶不要將Windows與AutoCAD一起使用。
圖：NEC基于MVA TI TMS34010的AIB板載VGA（克隆）芯片和Brooktree LUTDAC（來源：Vlask）
在那些年里，TMS34010有三個主要的市場需求動力：家庭的高端PC，VGA是主要標準的消費者和商用PC，以及各種游戲機和街機。TI在高端PC，街機和游戲機中表現出色，并且還用于科學儀器、航空電子設備和過程控制系統中的幾個專用系統。
1991年，Guttag成為德州儀器公司的研究員。由于他在VRAM方面的開創性工作，他還獲得了NCGA技術卓越獎。
5、IBM的 PGC和8514 / A
IBM長期以來提供兩種級別的顯示功能，一種用于進行文字處理，數據庫輸入和Lotus電子表格的通用業務用戶；另一種用于工程用戶。后者總是具有更高分辨率，更昂貴的監視器和控制器。
在8514 / A之前，1984年，IBM推出了一種名為Professional Graphics Controller（PGC）的多板AIB，通常稱為Professional Graphics Adapter，有時也稱為Professional Graphics Array。
PGC由三個互連的PCB組成，包含圖形處理器和存儲器。
PGC有一個簡單的圖形控制器芯片，并使用外部DAC和離散邏輯芯片用于許多其他功能和查找表（如下圖所示）。
圖：專業圖形控制器（PGC）是一個3板組
PGC支持640×480像素圖形，并從4096的調色板產生256種顏色。PGC有兩種操作模式：CGA（320×200像素）和原生模式。PGC的匹配顯示器是IBM 5175，這是一款獨特的模擬RGB顯示器，與任何其他顯卡不兼容。
它沒有廣泛用于商用和消費級PC，其價格為4,290美元，與當時價值50,000美元的專用CAD工作站相比，甚至包括PC XT 87型（4,995美元）的成本。今天，AIB將花費9,910美元 - 相比之下今天的AIB看起來更便宜。
在20世紀80年代后期，原始的IBM外圍總線（稱為ISA（行業標準體系結構））已從慢速4.7 MHz 8位總線發展為8 MHz 16位，并為克隆AIB制造商開辟了一個網關。克隆PC和配件使IBM的核心PC業務處于邊緣地位，該公司希望停止這種做法，推出了一款新的PC，PS / 2，帶有專有OS（OS / 2）和系統總線，Micro Channel，微通道與ISA板不兼容。8514 / A高分辨率圖形適配器是10 MHz微通道的第一個AIB。
1987年4月，IBM推出了Personal System / 2計算機。8514 / A項目的傳聞最早于1985年開始傳播。該芯片是在英國赫斯利開發的，距離創建受歡迎的TSM34010的德州儀器貝德福德開發中心不遠。著名的視頻圖形陣列（VGA）和8514 / A芯片及附加板（AIB）都是在IBM Hursley和監視器上設計的。
8514 / A是對基于Micro Channel架構的PS / 2視頻圖形陣列的可選升級，并在PS / 2推出后的三個月內推出（如下圖所示）。
圖：IBM的8514 / A AIB和內存板
8514 / A是第一款適用于PC的固定功能圖形加速器，支持1024 x 768像素分辨率和256種顏色。基本的8514 / A和512KB VRAM僅支持16種顏色，512 KB的內存擴展使總計達到1 MB VRAM并支持256種顏色。
隨著8514 / A的推出，還有一款16英寸，1024×768像素的CRT顯示器。8514 / A是具有“/ A”指定適配器的AIB，8514 / A只是PS / 2附件，IBM沒有生產任何ISA版本。然而，有幾家克隆廠商做過。在1990年，它被XGA取代。
8514 / A是大規模集成圖形芯片的開始，與PGC圖形控制器相比，8514控制器芯片（如下圖所示）非常龐大。
圖：IBM的PGC支持640 x 480像素的圖形，并從4096的調色板中產生256種顏色。它有兩種模式：CGA（320 x 200像素）和原生模式。
8514 / A能夠支持VGA中沒有的四種新圖形模式。IBM將它們命名為高級功能模式，另外還有640 x 480像素。其他三種模式最高可達1024 x 768像素。然而，有點諷刺的是，它不支持其他視頻標準的傳統字母數字或圖形模式，因為它僅在高級功能模式下執行。在典型系統中，當應用程序或操作系統調用標準模式時，VGA會自動接管。
因此，8514 / A的一個有趣特性是包含它的系統可以使用兩個監視器。在這種情況下，通常的設置是將8514顯示器連接到8514 / A，將標準顯示器連接到VGA （如下圖所示）。
圖：VGA / 8514 / A可以一次驅動兩個顯示器。
雖然經常被稱為第一個PC大眾市場固定功能加速器，但8514并不是第一個支持硬件加速的PC AIB，這種區別歸功于NECμ7220。
8514 / A是第一款廣泛使用的固定功能加速器，因此相對便宜，而且它是當時的快速加速器。該時期的其他圖形加速器使用德州儀器TMS34010 / TMS34020芯片，是一種運行在50MHz左右的RISC處理器。它們更靈活，但編程更復雜，更昂貴，并且通常與更簡單的8514 / A一樣快。
直到8514 / A的推出，PC圖形加速被降級為昂貴的工作站級圖形協處理器板。人們可以使用可編程的特殊CPU或數字信號處理器芯片來獲得協處理器板。然而，固定功能加速器，例如8514 / A，犧牲了可編程性，以獲得更好的性價比。
當時，IBM Display Adapter 8514 / A的售價為1,290美元。今天：它將花費2,785美元。
在20世紀80年代末和90年代初期，一些公司對8514 / A進行了逆向工程，并提供了支持ISA的克隆芯片（軟件兼容）。其中最突出的是Paradise系統（后被Western Digital收購）PWGA-1（也稱為WD9500），Chips＆Technologies 82C480，以及ATI的Mach 8及更高版本的Mach 32芯片。在20世紀90年代早期，兼容的8514板也基于TI的TMS34010芯片。所有克隆都更快，部分原因是新的更高密度的VRAM芯片，因此將顯示分辨率推高到1280×1024，具有24位，1600萬種顏色 - 真正是PC中的工作站。
IBM還有一個圖形控制器，XGA將是VGA和8414 / A的超集，下一版將是廣受歡迎的行業標準設置視頻圖形適配器 - 無處不在的VGA。
6、IBM的VGA
1987年4月2日，當IBM推出PS / 2系列個人電腦時，其中一個硬件公告是VGA顯示芯片，這個標準已經持續了超過25年。雖然VGA是對其前身EGA（1984）的逐步改進，并且仍然向后兼容EGA以及早期（1981）的CGA和MDA，但其向前兼容性使其獲得了廣泛的認可。
PS / 2 Model 80是IBM的第一臺386計算機，最值得注意的是板載VGA圖形處理芯片（如下圖所示）具有256 KB RAM，32位總線微通道架構（MCA），BIOS識別和配置以及RGB視頻信號路由。MCA可以容納上一代8514 / A顯卡，而VGA芯片則在主板上。
圖：VGA是迄今為止最流行的圖形芯片。
VGA的一個重要特性是集成了顏色查找表（cLUT）和數模轉換器（DAC）。在VGA，LUT-DAC之前，它們被稱為Brooktree。VGA的集成邏輯還包含CRT控制器并替換了五個或更多其他芯片，只需要外部存儲器。VGA描繪了未來完全集成設備的路徑。
VGA還引發了新的克隆浪潮，并使Cirrus Logic，S3，Chips＆Technologies等公司以及其他三家公司獲得了巨大的財富。
IBM 5162，通常稱為IBM PC XT / 286，是一款非常受歡迎的PC，使用的是16位擴展總線，可以插入升級的顯卡，取代IBM EGA主板。由于PS / 2使用了MCA，一些電路板制造商提供了一個帶有兩個標簽的電路板，一個用于ISA，另一個用于MCA。不久之后，于1988年推出了適用于IBM兼容計算機的擴展工業標準架構總線。它有MCA和ISA信號。它是由PC克隆供應商聯盟（“Gang of Nine”）開發的，作為IBM在其PS / 2系列中使用其專有微通道架構（MCA）的反擊，并且出現了帶有ISA和ELISA標簽的電路板。
基本系統視頻由IBM稱為Type 1或Type 2的視頻子系統（即VGA或XGA）生成。提供VGA功能的電路包括視頻緩沖器、DAC和測試電路。視頻存儲器被映射為64Kb×8位的四個平面（映射O到3）。視頻DAC驅動模擬輸出到顯示器連接器。測試電路用于測試附加的顯示器類型、顏色或單色。
視頻子系統控制從系統和CRT控制器訪問視頻內存。它還控制分配給視頻內存的系統地址。最多可以編程三個不同的起始地址，以便與以前的視頻適配器兼容。在圖形模式下，模式決定了視頻信息在內存中的格式以及內存的組織方式。
在字母數字模式下，系統分別將ASCII字符代碼和屬性數據寫入視頻存儲器映射O和1。內存映射2包含在字母數字模式集期間由BIOS加載的字符字體。字符生成器使用該字體在顯示器上創建字符圖像。
ROM中包含三種字體：8×8，8×14和8×16字體。最多可以將8個256個字符的字體加載到視頻存儲器映射2中，其中兩個字體可以同時處于活動狀態，允許使用512個字符的字體。
視頻子系統將信息格式化為視頻存儲器并將輸出發送到視頻DAC。對于彩色顯示器，視頻DAC將三個模擬顏色信號（紅色，綠色和藍色）發送到顯示器連接器。對于單色顯示器，BIOS將顏色信息轉換為DAC，DAC將求和信號驅動到綠色輸出上。因此，綠線或信號成為仍然使用BNC連接器的監視器的默認同步信號。
輔助視頻連接器允許視頻數據在視頻子系統和插入通道連接器的適配器之間傳遞。這是一種持續到20世紀90年代末的常用技術。IBM沒有為VGA提供任何高分辨率圖形驅動程序。
最初的VGA規格與以前的控制器不同，沒有提供硬件支持。
板載規格包括256 KB視頻RAM（第一批系統可以訂購64 Kbytes或128 KB RAM，代價是失去部分或全部高分辨率16色模式）。它支持16-彩色和256色調色板顯示模式和262,144色全局調色板（6位，因此，64個可能的級別，通過RAM DAC的每個紅色，綠色和藍色通道）。
對于主像素時鐘，時鐘可在25.175 MHz或28.322 MHz處選擇，但通常的線速率固定為31.46875 kHz。VGA指定最多800個水平像素和600行，這比當時提供的640×480監視器更大。
刷新率可能高達70 Hz，垂直空白中斷（為了降低成本，并不支持所有克隆板）。
該芯片可以支持平面模式：最多16種顏色（四個位平面）和一個打包像素模式：256種顏色。該芯片沒有bit-BLT功能（即Blitter），但通過“VGA latch”寄存器支持非常快速的數據傳輸。有一些原始的Raster Ops支持，一個桶形移位器，以及IBM稱為硬件平滑滾動支持的東西，這實際上只是一些緩沖。
桶形移位器是一種數字電路，可以在沒有CPU的情況下將數據字移位指定的位數。桶形移位器的常見用法是浮點運算的硬件實現。在現代GPU中，有數千個32位浮動處理器。
VGA規范包括分辨率、物理連接器規范和視頻信令。今天仍然支持，人們可以找到帶有VGA連接器的投影儀，當與較新的計算機或圖形板一起使用時需要使用適配器電纜。
除了克隆芯片供應商之外，其他幾家公司還將VGA結構整合到他們的芯片中。其中一些供應商包括：ATI / AMD，芯片和技術，Cirrus Logic，Cornerstone Imaging，Gemini，Genoa，Headland Technologies，Hercules，Hualon，IIT，Intergraph，LSI，Matrox，NEC，Oak Technology，Paradise Systems / Western Digital， Plantronics，Realtek，S3 Graphics，SiS，Tamerack，Texas Instruments，Trident Microsystems，Tseng Labs，Video 7和WinBond。
沒有其他芯片像VGA那樣對計算機業產生了深遠的影響。遺憾的是，IBM并沒有像其他供應商那樣從發明中獲利。
**點擊文末閱讀原文，可閱讀英文原文。
*免責聲明：本文由作者原創。文章內容系作者個人觀點，半導體行業觀察轉載僅為了傳達一種不同的觀點，不代表半導體行業觀察對該觀點贊同或支持，如果有任何異議，歡迎聯系半導體行業觀察。
今天是《半導體行業觀察》為您分享的第2017期內容，歡迎關注。
半導體行業觀察
『半導體第一垂直媒體』
實時 專業 原創 深度
華為｜臺積電｜江北新區｜三星｜IC｜AI｜博世｜ARM
回復 投稿，看《如何成為“半導體行業觀察”的一員 》
回復 搜索，還能輕松找到其他你感興趣的文章！