GPU 以前の時代を振り返る

ほとんどの人にとって、グラフィックス カードの話は Nvidia と AMD から始まります。現実は全く異なります。

この 2 つの企業のどちらかが市場を支配し始めるずっと前、そして GPU が現代のゲームを動かすずっと前に、私たちはコンピューター グラフィックスの初期の時代の目撃者でした。私たちがどのようにして最新の GPU に行き着いたのかを理解するには、「グラフィックス カード」という用語が存在する前の時代に戻る必要があります。

グラフィックス カードが存在する前に何があったのでしょうか?

ほとんどの人にとって、コンピューター グラフィックスはまだ存在していませんでした。

2026 年に登場するすべての新しい GPU について今議論できるようにするには、まず誰かがコンピューター グラフィックスを発明する必要がありました。そして、それは GPU と同じものではなく、それに近いものですらない。

初期のコンピューターでは、画像、ウィンドウ、さらにはピクセルでアドレス指定可能なグラフィックスさえも表示されませんでした。ほとんどの出力はテキストベースでした。新しい ASCII 規格を採用した 1963 年のテレタイプ モデル 33 のような電気機械式テレプリンターは、本質的には美化されたタイプライターであり、一度に 1 行ずつ結果を紙に吐き出しました。

それらは痛ましいほど遅く、うるさく、そして非常に文字通りでした。コンピューターに印刷を命令したテキスト以外に、語るべきビジュアルは何もありませんでした。

次に登場したのは「ダム端末」と呼ばれるビデオ端末です。これらは本質的には画面に接続されたキーボードでしたが、それ自体はコンピューターではありませんでした。それらはすべてホスト コンピューターに接続されたネットワークの一部であり、ホストが送り返したものはすべて端末に表示されました。画面は固定グリッド (通常は幅 80 列) に分割されており、各小さなボックスには事前定義されたセットからの文字が表示されます。これにより、人々は創造力を発揮して非常に基本的な ASCII アートを作成できるようになりましたが、それはすべて事前にプログラムされ、特定のキーに割り当てられた文字を使用して行われていました。

60年代には、何らかの形でコンピューターグラフィックスの出現が見られました

ほとんどの人がまだテキストの扱いに行き詰まっている間にも、一部の研究者はすでにインタラクティブグラフィックスを実験し始めていました。 1963 年に、Ivan Sutherland は、ユーザーが画面上で線画を直接描画および操作できるシステムである Sketchpad を作成しました。今日のタッチスクリーンにかなり似ていますね。 Sketchpad ではこれを実現するためにライト ペンを使用しました。

インタラクティブ コンピュータ グラフィックスは、大企業のシステムでもすでに実用化されていました。 IBM は 1965 年に 2250 などのグラフィックス端末の出荷を開始しました。

PCの登場でグラフィックスの進化が加速

しかし、グラフィックスカードとはまだほとんど関係がありませんでした。

1970 年代後半にはパーソナル コンピューターが登場しました。今日私たちが知っているものではありませんが、一般的に。それ以前は、コンピューターは部屋全体を占有し、企業で使用される巨大なマシンでした。 PC の登場により、それらは広く利用できるようになりました。これにより、私たちはコンピューター グラフィックスを利用できるようになります。

コンピューター グラフィックスの初期には、解像度が低く、多くの場合モノクロのディスプレイが使用されていました。 PC のメモリには限界があるため、グラフィック出力に関してリモートで魅力的なものを実現するにはプログラマーが賢くならなければなりませんでした。

Radio Shack TRS-80 のようなマシンはビットマップ スタイルのグラフィックスを導入しましたが、解像度は非常に低かった (128×48)。

グラフィックス カードとアクセラレータが登場する前は、CPU とメモリの両方がディスプレイ出力に大きな役割を果たしていました。初期の PC にはメガバイトではなくキロバイトの RAM が搭載されていたため、全画面画像を保存するのは高価で非現実的でした。グラフィックは最小限で、必要に応じて積極的に再利用されました。

これは、JPG、BMP、PNG などの標準的な画像形式が登場する前の時代でした。ソフトウェアは画像を生のビットマップまたはカスタム データ構造として保存し、あたかも明日がないかのように圧縮する必要がありました。

IBM の初期のディスプレイ標準が PC グラフィックスを形作った

Apple も Macintosh でそこにいた。

IBM はパーソナル コンピューティングの初期の大きなプレーヤーでした。 IBM は 1981 年に「PC」を発表し、続いて 1983 年に PC-XT を発表しました。ただし、オリジナルの IBM PC はグラフィックス能力が事実上ゼロでした。ほとんどのワークロードは依然としてテキストベースであったため、テキストの明瞭さと信頼性の高いソフトウェアが 2 つの主な懸念事項でした。

IBM PC は、当時としてはシャープなモノクロ ディスプレイ アダプター (MDA) を使用して構成でき、ビットマップ グラフィックスをまったく使用せずに高コントラストのテキストを表示できました。ワードプロセッサ、データベース、スプレッドシートに使用されていました。

IBM PC にも導入されたカラー グラフィックス アダプター (CGA) により、最終的に基本的なカラー グラフィックスが追加されましたが、もちろん、カラー パレットは小さく、すべてが超低解像度でした。しかしまあ、少なくともグラフィックスはありました。

Apple は、初期の Macintosh (今日知られている Mac) に対して、異なるアプローチを採用しました。 Mac は画面を事前にプログラムされた文字グリッドではなくビットマップとして扱い、ユーザーにさらに自由度を与えました。 Apple はこれらの選択のおかげで、グラフィック デザインや出版などの業界で画期的な進歩を遂げ、今日に至るまで同様のワークロードの頼りになる存在であり続けています。

IBM は初期の頃、グラフィック インターフェイスにあまり寛大ではありませんでしたが、それよりもはるかに重要なことを行いました。それは、IBM 互換エコシステムにおける PC の表示モードの標準化に貢献しました。開発者やメーカーが業界標準として IBM と互換性を持つように製品を最適化することで、コンピューター グラフィックスがついに普及する扉が大きく開かれました。

2D グラフィックスの台頭はコンピューティングにおける極めて重要な瞬間でした

ただし、私たちはまだ今日の GPU には程遠いです。

1980 年代後半までに、IBM 互換 PC ではビットマップ グラフィックス モードが主流になり、Windows の台頭により、より多くのソフトウェアがピクセル アドレス指定可能な画面用に最適化されるようになりました。テキスト モードは一夜にして消えたわけではありませんが、基本的なグラフィックスが標準になりつつありました。そして 1987 年までに IBM の PS/2 が VGA を導入し、これが PC のベースラインとなりました。これらのポートは公式には今では古すぎますが、当時は革新的でした。

VGA により、ついにパーソナル コンピュータで半現実的な画像、ゲーム、映画を表示できるようになりました。また、PC での実用的な解像度と色のオプションが大幅に拡張され、人気の 256 色モードが導入されました。

たとえほとんどのビデオがまだ小さく、圧縮率が高く、今日の標準からすると全体的に印象に残るものではありませんでしたが、それでも当時としては画期的でした。さらに、VGA はついに開発者がターゲットにできるベースラインとなり、グラフィックス革命が加速しました。 SVGA は 1990 年代初頭に登場し、PC はついに 1,024 x 768 もの高解像度を実行できるようになりました。

ただし、グラフィックスは依然として CPU によって頻繁に処理されており、CGA などのディスプレイ アダプターは存在しましたが、今日呼ばれている専用の「グラフィックス カード」はまだ一般的ではありませんでした。しかし、1980 年代後半から 1990 年代にかけて、2D アクセラレーションはさらに普及しました。

初期の 2D アクセラレーションは、アドイン グラフィックス カード上の専用ハードウェアとして実装されました (繰り返しますが、当時はそう呼ばれていませんでした)。 1990 年代には、主流の VGA/SVGA カード内に統合された 2D エンジンが増えてきました。

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これらの 2D アクセラレータは、PC の応答性を高めるために多くの重労働を実行しました。さらに重要なことは、コンピュータ グラフィックスは専用のハードウェアに値するワークロードであり、最終的に今日私たちが知っている GPU につながるものであることを明確にしたことです。