20年变迁：图形工作站 & 专业显卡——ELSA GLoria-XXL篇

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有兴趣的朋友，可以 “IT变迁” 为主题写出自己的故事，给我这个公众号投稿。谢谢！

1997 —— 2007 —— 2017

最近接到点任务，让我想起一些往事，包括早年在中关村工作的经历，以及 10 年前看到过的一篇文章。

在网上搜索确认了一下，当年这篇的标题为《 工作站兴衰 40 年 》，发表于 CAD 制造业信息化杂志，我还曾转载过。

在 2007 年能经历并写出这个时间跨度的，国内估计寥寥无几，而文风也很像老外（估计是翻译的），基本上历数了 UNIX+RISC 工作站的发展历程。到 2000 年之后，我偶尔还能在客户处看到 像古董一样的 SGI 、 Sun 工作站 ，从那时起 x86+Windows NT 平台（含 2000 和 XP 等）已经开始称霸了。

到今天又过了 10 年，感觉自己能勉强写写图形工作站 / 专业显卡 20 年以来的发展，当然现在身边的同事也有比我资深许多的。

一位胖胖的美女，有天带来了 ELSA 专业显卡彩页

记得 98-99 年那段时间里，有次在北京科苑电子市场（也就是当年闻名的中关村电子世界）遇到一位胖胖的美女，她当时所在公司代理专业显示器和显卡。由于之前曾在背后的柜台工作，就托我们帮忙推下 ELSA （艾尔莎）、 3Dfx 和 ATI 显卡试试，并留下几个彩盒包装，其中包括一款 ELSA Gloria Synergy 入门级专业卡，还有当时比较火的 Voodoo 3 2000 。

熟悉图形工作站的朋友都知道，专业显卡也称专业图形卡（绘图卡），主要用于 3D 设计等用途，专门为 OpenGL API 和 CAD （计算机辅助设计）、 DCC （数字内容创作）等应用软件设计。关于 ISV 和应用领域在这里暂不展开，有机会再单独撰文。

ELSA Gloria Synergy 使用的显示芯片为 3Dlabs PERMEDIA 2 ， 8MB SGRAM 显存。该芯片对 Direct3D 兼容也还不错，当时创新（ Creative ，就是做声卡的老大）显卡品牌旗下就有一款 4MB 的家用型号，关闭雾化（ fog ）特效可基本流畅运行极品飞车 5 ，价格大概 300 多元吧。

后来有位用户曾经询问 ELSA Synergy 家族的新一代产品，说是用了 NVIDIA Riva TNT2 芯片，当时我信息还不够灵通，一下子给搞蒙了——不是因为不熟悉 TNT2 ，而是没想到 TNT 也能做专业用途 …

10 年前我在一台装有 Quadro NVS 290 显卡的工作站上，运行 Siemens （ UGS ） NX Benchmark 时遇到了严重的显示错误。 NVS 290 只是一款 2D 专业显卡，因此在 OpenGL 支持上只有 Geforce 游戏显卡的水平。

当年我不曾想到，很快我就和专业显卡和图形工作站结缘，并在 99 年底帮助当时公司促成一笔上百片 GloriaSynergy 的订单，客户为一家国产 PC 厂商。同样的芯片， ELSA 做成专业显卡价格可以卖到 1000 元以上，欧洲制造的用料和做工只是一小部分原因，关键还是驱动程序的优化使其能在 2D/3D 设计软件中保证兼容性，并发挥出好得多的性能。

当年 ELSA 还曾提供 3 个插件驱动，一举完美支持了 AutoCAD 和 3DS Max （当时还没被 Autodesk 收购），它们是：

PowerDraft ：替代 AutoCAD 默认显示驱动，显著提高 3D 性能；

View3D ： AutoCAD 中的一个模型浏览器，提供 3D 立体显示支持（后面我还会提到）。后来改名为 QuadroView 。

Maxtreme ： 3DS Max 专用显示驱动，最初支持 OpenGL ，提高性能并改善预览质量细节。后来随着 3DS Max 9 版本对 Direct3D 支持的加强， Maxtreme 也同时提供基于 Direct3D 的选项。

当年除了 ELSA 之外，还有一家 3DlabsPERMEDIA 2 芯片的显卡能卖高价，那就是帝盟（ Diamond ） FireGL 系列，同样是由于驱动的原因。可能有朋友觉得我写这些有点太久远，然而 正是此时的 ELSA 和 Diamond ，成就了后来 NVIDIA Quadro 和 AMD/ATI FirePro （ 最新一代更名为 Radeon Pro ）的辉煌，有机会再跟大家细谈。

PS ：我的微博个性域名 http://weibo.com/firegl ，也是为了向一代经典致敬。

这方面的主题一起头，想写的东西确实太多，如果大家爱看的话我只能一篇一篇来。今天先给大家介绍下我收藏的一块专业卡—— ELSA Gloria-XXL ，要知道作为旗舰型号的它，其零售价曾高达 18000 元。

在当年 ELSA 的专业显卡家族中，还有一款定位低些的 Gloria-XL ，也是使用了 3D Labs 的多芯片方案。之前一代的产品还有款 Gloria-L ，后来我也曾收藏并赠予一位友人。

下面内容，主要引用自我在 10 年前写的一篇文章，就算是带大家怀个旧吧。在本文末尾处，我还想给大家推荐一个 了解今天图形工作站前沿产品技术的机会 。

从 ELSA （艾尔莎）到 NVIDIA Quadro

ELSA 曾经是一家专注于显卡设计和驱动程序研发的著名德国显卡厂商，在专业显卡市场中一直拥有很好的口碑。他们之所以能够在相同芯片上实现比公版设计高得多的性能，得益于优秀的驱动研发能力。

在上世纪 90 年代， ELSA 推出了一系列基于 3Dlabs 芯片的经典专业显卡产品。后来由于 3Dlabs 收购了一家显卡制造厂商开始销售自己品牌的显卡产品，其芯片不再向外提供， ELSA 开始了与 NVIDIA 的合作。第一款产品是 1999 年推出的基于 TNT2 芯片的入门级专业卡 Synergy II ，成功地将这块“非专业”的显示芯片用于 OpenGL 专业制图领域。

据说 ELSA 的驱动研发小组解决了公版驱动中至少上百个 Bug ，并能够让 TNT2 的 3D 加速性能在图形设计软件中得到充分发挥。但由于当时 TNT2 芯片硬件的原因对少数一两个 OpenGL 函数还无法提供支持， Synergy II 在运行 Maya 和 Softimage 软件时会出现一些问题，使得这款产品还显得不够完美。

后来， NVIDIA 发布了集成 T&L 引擎的 Geforce 256 新一代 GPU 显示芯片， ELSA 推出了基于它的专业版本 Quadro 芯片的 GLoria II 高端专业卡，从此开始了 NVIDIA 在专业卡市场中的辉煌。

注：其实第一代 Quadro 和 ELSA GLoriaII 算不上完美，因为还有另外一种专业显卡—— Wildcat （野猫，曾属于 InterGraph ，后被 3D Labs 收购） 的存在。除了性能在当年无可挑剔，而且无论 XSI 还是高端三维仿真应用兼容性也是岗岗的，唯一的缺点似乎只有贵。以后有机会再给大家详细讲吧：）

后来 NVIDIA 将 ELSA 的驱动研发小组收入旗下。在其后的几年中， ELSA 继续推出了基于 NVIDIA Quadro 系列芯片的 Synergy III 、 Gloria III 、 Synergy 4 、 Gloria 4 等专业显卡产品。尽管在显卡方面的盈利很好，但 ELSA 在通讯产品（ Modem 类）方面出现投资失误，最终导致 ELSA 德国总公司破产。此后，丽台获得了 NVIDIA Quadro 系列专业卡在亚太区（日本除外）的总代理， ELSA 专业卡品牌在日本市场得到保留。

而之前负责大陆地区业务的 ELSA 台湾公司则被技嘉收购，成为了后者的全资子公司。在与 NVIDIA 的合作中断后，台湾 ELSA 一度成为 ATI FireGL 系列专业卡的代理，利用他们在专业用户中的口碑帮助 ATI 在大陆推广专业卡产品。

多芯片架构， 16MB+24/40MB 显存配置

下面我们就来欣赏一下 1998 年 ELSA 采用 3Dlabs 芯片的顶级产品 ――Gloria-XXL

ELSA Gloria-XXL 显卡采用最早的 AGP 1.0 规范的图形接口，全长卡设计。在 PCIe 出现之前， AGP 作为 32 位 PCI 总线的替代者，在主板北桥芯片组上提供了一个 32bit 66MHz 的专用显卡接口。后来陆续推出速度翻倍的 AGP 2X 、 4X 、 8X 。

显卡背面布满了显存和一些其它芯片。整块卡没有一个直立电容，全部采用贴片式元件。

Gloria-XXL 显卡上共有 4 个主要芯片：其中右上角带风扇的那个是 3Dlabs GLINT MX ，作为主要的 3D 处理器，负责光栅化和纹理加速。左下角的是 3Dlabs GLINT GAMMA 芯片，作为协处理器，负责几何和光照运算，相当于后来集成到单一显示芯片内部的 T&L 引擎，后来的显卡将这部分运算交由 Vertex Shader 实现——再往后是统一着色器（流处理器）。

左上角的芯片是 I BM RGB640 RAMDAC ，用于将数字信号转换为 VGA 模拟信号进行输出，它的带宽为 250MHz ，最大支持 1920 x 1080 分辨率。消费级显示芯片基本都整合 RAMDAC 了，早期的 DVI 数字输出还曾需要外置 TMDS 发射器。右下角则是一颗 3Dlabs PERMEDIA 2V 芯片。

如今的专业显卡上这些芯片的功能早已集中到一个芯片当中，当时还没有那么高的集成度，这样做无疑会带来硬件成本的大幅上升。

上图右边的 3Dlabs PERMEDIA 2V ，是整块显卡上唯一采用 BGA 封装的芯片，在这里只用于 2D 基本显示，与入门级的 GLoria Synergy 相比显得有些资源浪费了。

GLoria-XXL 显卡的显存分为 16MB 帧缓存 +24MB 纹理缓存 。帧缓冲采用了速度较快的 VRAM 显示专用内存，支持双端口操作；纹理缓存则采用了速度相对较慢的大容量 DRAM ，这样做可以兼顾性能和成本。独立的帧缓存和纹理缓存设计在容量利用率上，肯定不如现在的一体化显存，但它们拥有各自的显存接口和带宽。

16MB 帧缓存，由正反两面各 16 片三星 256K x 16bit VIDEO RAM 组成，单片容量 512KB ， 50ns ，用于存放 3D 处理中的 帧缓冲 数据。显存上还贴有 ELSA 的型号标签，在上面可以看到显卡的产地是法国。

24MB 纹理缓存，由 3 片 TSOP II 封装的 SIEMENS 4M x 16bit EDO-DRAM 组成，单片容量 8MB ， 50ns ，用于存放纹理数据。标有 3.3V 的 SO-DIMM 插槽可以用于另外 扩充 16MB 显存，将 纹理缓存升级至 40MB 。

后来， SIEMENS 公司的内存先后打上了 Infineon 和 Qimonda 的标志， Infineon （英飞凌）是西门子将旗下的半导体业务独立出来成立的公司，而 Qimonda （奇梦达）又是 2006 年 5 月 1 日 从英飞凌分拆出来的内存公司。

位于 PERMEDIA 2V 芯片背面有 2 颗 QFP 封装的 IBM SGRAM 显存，单片容量 1MB ， 7.5ns ，最高工作频率 133MHz ，专供 2D 显示使用。

还有朋友记得 ELSA 影雷者游戏显卡时期的 3D 立体眼镜吗？关于这方面我又能单独写一篇怀旧的 …

该显卡除了提供 D-sub 显示输出接口，还有一个 3pin 的立体眼镜接口 。后来有些年中高端专业显卡普遍都带有这种接口，当初我还是在 Gloria-XXL 上第一次见到。另外， I/O 金属挡片是经过了镀金处理的。

Gloria-XXL 显卡采用了 10 层 PCB 电路板 。在后来，中高端的游戏显卡上使用 10 层 PCB 已经不是什么新鲜事；但在当时主流家用显卡还大多是 4 层 PCB ， 6 层 PCB 只能见于一些高端产品。

“ 4298 ”的字样代表这块显卡的生产日期是 1998 年第 42 周。

20 年后的今天，图形工作站有哪些变化？

微信文章写较长，能看到最后的都是哥们儿和真爱粉。关于专业显卡 / 图形工作站方面的回忆和现状，我至少还能再写几篇，但 不知有多少朋友喜欢看，所以麻烦大家多给我留言反馈意见 ，只能通过互动和点击 / 点赞数来了解是否有意义了。手头的收藏品还有当年另一家知名的专业显卡 E&S Lighting1200 ，以及一片较老的 Intense3D Wildcat 系列。要不要再写写与它们相关的故事呢？

最后插个小广告吧。下周三 8 月 30 日，在上海世博中心将举办 2017 戴尔科技峰会，并且设有专门的 工作站 20 周年展区 ，以及相关内容的分论坛演讲——今年是 Dell 推出第一台工作站 20 周年，也是我工作的第 20 个年头。

这次展台上将会有新品亮点，我先透露一点信息吧：做过艺术设计特别是手绘动画的朋友估计对 Wacom 手写板（绘图板） 比较熟悉，而如今支持 多点触控的显示屏 也慢慢多了。那么能否把二者整合，实现 宽广且直接在屏幕上产生作品的创作空间 呢？这样的产品又能给用户带来什么样的体验？

如果没机会来 DTF 峰会现场的朋友，也可以点击文章底部“ 阅读原文 ”链接，到时观看现场视频。或者继续关注我写的东西，希望能把现场的精彩分享给大家：）

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