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第二頁：3dfx：煙火般燦爛的3D先行者
Tseng Labs：SVGA時期倚天中文的夥伴
在上回的連載中，不少讀者反應我們漏了當年重要的Tseng Labs的產品，更精確來說，是Tseng Labs的ET4000顯示卡。這次我們特別先應大家的要求，來談談這款當年的老朋友。
Tseng Labs（Tseng Laboratories, Inc.簡稱TLI，中文為曾氏實驗室）創立於1983年，總部位於美國賓州Newtown，CEO為Jack HN Tseng。該公司業務主要為設計相容IBM個人電腦的顯示晶片。包括設計客制化的ASIC（Application-specific integrated circuit，特殊應用積體電路）、影像控制晶片（video controller chips），或者OEM影像控制介面卡（video controller adapters）。
Tseng Labs屬於早期進入顯示晶片的廠商，該公司推出的ET4000系列應該是不少老骨頭的第一張顯卡，當年倚天中文安裝的時候，還能特別選擇顯示卡設定值，其中之一就是Tseng Labs的ET4000，相信不少人都記憶猶新。
關鍵字：ASIC
ASIC指的是Application-specific integrated circuit的縮寫，中文為特殊應用積體電路。是指針對不同的應用領域，透過客制化的方式設計、生產的特殊規格產品。而ASIC的反義詞則是ASSP，非客制化的積體電路。
▲當年倚天中文的安裝設定頁面中，還有選擇ET4000的選項，而T8800與T8900指的則是上回我們提過的Trident的產品。圖片來源：insoler.com
單色顯示的王者ET1000
由Tseng Labs研發的第一款產品是Ultrapak，它可在IBM PC底下CP/M作業系統中運作，但後來OEM協訂被取消，只好以自己的名義銷售。Ultrapak是款單色顯示介面卡，當年稱為Monochrome Display Adapter簡稱MDA（monochrome意思就是單色、黑白），是IBM在1981年用於PC的顯示標準，也是IBM制訂的第一個顯示規範，同時制訂的規範還有Color Graphics Adapter簡稱CGA，也就是彩色顯示介面卡。
稍微解釋一下MDA與CGA讓大家了解，避免聽的一頭霧水。MDA的理論解析度為720 x 350，其中每個文字的解析度最高為9 x 14以內，因此螢幕在標準下顯示的文字最多就80 x 25個。至於彩色的CGA同樣可以顯示80 x 25個文字，解析度卻只有640 x 200，這不難想像，同樣的文字在CGA上顯示不如MDA精美。當年電腦的選擇很簡單，若你要銳利的文字顯示功能，那就挑MDA。如果要顯示圖表、圖形等圖像，就選彩色的CGA。當然如果資本夠雄厚，2種都買也沒關係。
圖形顯示的HGC取代MDA
畢竟MDA只有文字顯示功能，不具備繪圖功能、沒有彩色顯示功能、也無灰階設定，缺乏pixel-addressable（像素尋址）功能，讓廠商很難透過MDA執行以圖形為主的遊戲與圖像，讓它在使用中受到不小的限制，後來被單色繪圖卡Hercules Graphics Card（HGC）所取代。
Ultrapak可顯示特殊的132 x 44文字模式，這種更大量的顯示方式讓Tseng Labs獲得不小的矚目，且被普遍使用於企業端。後來Tseng Labs在Ultrapak進行修改與電路精簡，做出了只有基本單色顯示輸出功能的Ultrapak Short（簡稱Ultrapak-S），這也就是零售市場可以看到的ET1000或稱為ET1000-A。1984年時，像DFI推出的ISA（Industry Standard Architecture，工業標準結構）介面MG-150，就是以ET1000為核心的顯卡，相容於MDA與HGC。MG-150同時也是史上銷售最好的MDA、HGC相容卡。
▲此為IBM 5151個人電腦，搭載的是MDA也就是Monochrome Display Adapter，螢幕並非像今天都是彩色輸出，而是單色輸出。
關鍵字：CP/M
CP/M是Digital Research Inc.在1974年開發的8位元PC的作業系統，最初在8位元發展初期受到廣泛的應用，但到16位元時代錯失轉型機會，慘敗給微軟的MS-DOS系統。雖然後期有推出CP/M 86與CP/M 68K的作業系統，但鮮少人使用。
關鍵字：HGC
HGC是Hercules Graphics Card的縮寫，中文翻譯為大力神顯示卡或稱為單色繪圖卡，採用的是1982年IBM的Monochrome Graphic Adapter（MGA）規範。相較於MDA只能顯示文字，MGA除了文字還能顯示圖形，當時不少遊戲得要靠它才能有動畫效果。圖片來源：Wikipedia
▲DFI所推出的MG-150是相當早期的顯示卡，使用的是ISA介面，核心則是ET1000。同時MG-150也是有史以來銷售最佳的MDA、HGC相容卡。圖片來源：Wikipedia
用於中繼的ET2000、ET3000
IBM於1984至1985年間推出Enhanced Graphics Adapter（增強型顯示介面卡，簡稱EGA）標準，該標準的介面卡可模擬成MDA或是CGA，且EGA擁有MDA與CGA無法顯示的功能。實際顯示能力則介於CGA與VGA之間，最早於1984年應用於IBM 5170 PC AT（簡稱IBM PC AT）。
不同於MDA，EGA可產生dot-by-dot（逐點）圖形於單色顯示器上，但EGA這圖形模式可模擬HGC並完全不相容於HGC。EGA最大的特色是能在640 x 350解析度下達到16色的顯示能力，而EGA分為文字與圖形模式，而文字又區分為80 x 25與40 x 25的格式。
這跟Tseng Labs有什麼關係？自然有密不可分的關係，ET1000的後繼產品ET2000就是針對EGA規範推出的產品，並於1985年左右上市。ET2000基本上是相容IBM的EGA規範，且於Ultrapak Short（ET1000）的基礎上進行修改，並「向上」相容VGA的640 x 480解析度。
但不到2年，1987年後繼的ET3000就迅速推出。它包括了ET2000的所有功能，並相容於IBM Personal System/2（PS/2）軟硬體。自ET3000之後，Tseng Labs回歸到OEM市場，僅提供晶片或產品給廠商，並不直接面對零售通路。此時的ET3000具備256色解析度達1024 x 768的輸出能力，此時ET3000在玩家之間已經相當有知名度，但真正高峰則是接下來的ET4000。
▲從ET2000到ET3000之間還有個ET2500，大約是在1987年推出，略早於ET3000，使用的仍是8bit的ISA介面，符合EGA規範。圖片來源：Videocard Virtual Museum
▲ET3000AX在玩家之間已經相當有知名度，但相較於接下來推出的ET4000，還是有段落差。圖片來源：VGA LEGACY
關鍵字：IBM Personal System/2
PS/2是IBM推出的第三代個人電腦，使用Intel 80386處理器、OS/2作業系統。當時定義了鍵盤滑鼠在內等外部介面，而鍵鼠使用的PS/2介面一詞也是從此時開始。圖中的是Model 55的IBM電腦。圖片來源：Wikipedia
ET4000的輝煌時期
時間到了1989年第四季，此時Tseng Labs推出了相當有代表性的產品ET4000（確切型號為ET4000AX或ET4000/AX），相信不少人都對這張卡印象深刻。同樣地維持過去的傳統，ET4000是基於ET3000的基礎改進而來，輸出解析度可達1280 x 1024，記憶體容量提升到1MB，螢幕更新率則是最高到120Hz，甚至還進一步提供High Color、True Color的支援。介面則依然是ISA或是EISA（Extended Industry Standard Architecture，擴展工業標準結構），後來推出的ET4000/W32P更支援VESA匯流排（VESA Local Bus，簡稱VL-Bus或VLB）。
ET4000推出當下是最強的顯示卡，連後來的2D霸主S3 Graphics才剛成立，讓它在市場上稱霸接近3年之久，是相當長壽且表現出色的產品，此時作業系統大約是微軟Windows 3.x的時代。根據當年IDC（International Data Corporation，國際數據資訊公司，簡稱IDC）的調查，Tseng Labs曾經擁有高達25%的市場占有率。
▲看到ET4000AX應該不少老玩家都有印象，當時在解析度與更新率等規格上都有大幅度的提升，甚至支援High Color、True Color。圖片來源：VGA LEGACY
關鍵字：VESA匯流排
VESA Local Bus簡稱VL-Bus或VLB，該介面是ISA的高速擴充版本，會在正常的ISA後端加上棕色的擴充插槽，讓傳輸金手指變的非常長。當時它是擴充ISA頻寬的過渡產品，但過於依賴Intel 80486的記憶體匯流排設計、且主機板能安裝的VLB介面有限、電力與卡之間的干涉問題、安裝方式困難等問題導致後來被PCI取代。圖片來源：Wikipedia
關鍵字：Windows 3.x
Windows 3.x發行於1990至1994年之間，是微軟當年作業系統的重大突破。使用者介面、記憶體管理等層面也有大幅度的改進，最後被Windows 95所取代。
DOS之王W32家族
大約在1992年推出ET4000家族的新成員ET4000/W32，該卡的控制器相當特別，可支援ISA、EISA、MCA等介面。後期衍生型ET4000/W32I、ET4000/W32P亦有PCI與VESA版本。而匯流排介面頻寬則是8、16、32bit，當時亦有不少開發者透過它開發圖像與多媒體市場。ET4000/W32最大的特色是host interface的設計，使用了Tseng Labs自家第二代快取/記憶體管理架構，頻寬比前一代ET4000AX高出3倍。透過ET4000獨特的架構設計，可最大限度地提升系統記憶體的能力，並降低對於顯示記憶體的要求。
ET4000/W32提供了許多先進的硬體功能，像是支援full 256 raster operations、full cursor、imaging port、pixel amplification等功能。記憶體部分則有linear addressing、multiport cache，頻寬則如先前所述是ET4000AX的3倍，約為91MB/s。另外還有個重要的功能，那就是IMA（Image Memory Access）port，該功能對於即時影像解壓縮、真彩（True Color）點陣圖密集應用上有所幫助，這些功能也需要大頻寬輔助才能達成作用。
多種介面的W32家族成員
ET4000/W32後來衍生出ET4000/W32I與ET4000/W32P，前者約於1993年推出，後者則是1994年的產品，而型號中I代表著ISA、P則是PCI，但亦有其他介面的版本。這2款產品有很大的原因是受到Windows的影響而推出，主要強化的方向在於解析度與色彩，以及更高的晶片整合程度以節省系統晶片數量與成本。ET4000/W32I是直接取代ET4000/W32成為新的OEM產品，功能與ET4000/W32P相當。
所有ET4000家族成員都沒有內建RAMDAC（ Random Access Memory Digital to Analog Converter），包括最新的ET4000/W32I與ET4000/W32P也都沒有，這讓ET4000系列的競爭力大幅衰退。然而透過有效的價格策略，以及DOS環境的出色表現，ET4000家族在市場表現上依然亮眼（這招數有沒有很熟悉？）。RAMDAC的問題直到ET6000推出才解決，但時間上已經太遲，這也是導致該公司被併購的關鍵因素。
▲ET4000/W32使用VLB介面，當時提供了不少先進的硬體功能，效能也有別於ET4000AX。圖片來源：AmoRetro.de
▲ET4000/W32I指的是使用ISA介面，可看到方向與ET4000/W32P完全不同。圖片來源：AmoRetro.de
▲ET4000/W32P是採用PCI介面，同時也是W32家族的最後一位成員。圖片來源：VGA LEGACY
規格特殊但為時已晚的ET6000
到了1996年，新推出的ET6000整合了2個重要的電路設計，其一為採用時脈達135MHz的RAMDAC，其二則是clock generators，兩者皆位於ET6000的顯示核心內，為單晶片設計。ET6000具備當實相當先進的128 bit datapath（資料路徑）繪圖與多媒體核心，並整合了高品質的影像處理引擎。此外還有革命性的MDRAM（Multibank Dynamic RAM），並使用PCI介面與主機板連接。當年有些玩家會選擇ET6000當作2D卡，搭配3dfx的Voodoo做為選購的標準配備，相信正在看這篇文章的你可能也這麼搭過。
既然提到128 bit的datapath，那就稍微介紹一下ET6000在這方面的特色。datapath主要用於溝通顯示晶片、顯示記憶體與RAMDAC，假設datapath規格是32 bit，代表每次可傳輸4 Byte（32 bit/8=4 Byte）。同理可證，64 bit代表每次傳輸8 Byte，而ET6000使用的128 bit自然是16 Byte，但實際運作上卻沒這麼簡單，關鍵在於記憶體顆粒。
當時記憶體顆粒大多是8 x 1 Mbit的規格，datapath則只有32 bit。就算顯示卡支援64 bit、128 bit等更好的規格，仍會卡在記憶體顆粒規格而效能受限。同時期左右S3推出的Trio 64則是64 bit，但配上的1MB記憶體顆粒是由2個512 KB的EDO或DRAM所組成，datapath則同樣是64 bit，因而能完全發揮效能。回到128 bit的主角ET6000，在當時128 bit的datapath需要搭配特殊設計才能發揮，依靠的就是先前說的MDRAM。
記憶體大不代表能用到滿
MDRAM與一般記憶體結構不太相同，透過interleaving或其他方式能夠每次存取128 bit，容量也跟一般記憶體不太相同。當年ET6000搭載的預設MDRAM容量為2.25MB，另有2個插槽可用於擴充，最大可達4.5MB。但有趣的是ET6000在VGA模式下，只能刷新4MB（64 Bank x 64 KB），使用的最大上限就是4MB。在那個記憶體貴如金的年代，多出的0.5MB無疑是種浪費。
實作上ET6000可提供高解析度與色彩，並不會因而降低系統效能，影像方面也提供更好的效能與流暢度。但相較於市面上的產品，過慢導入新技術使之缺乏競爭力，已無法繼續與當時的主要對手S3競爭。加上顯示卡所需的記憶體無法順利獲得供貨，這些都影響Tseng Labs的收益。
▲ET6000搭載特輸的MDRAM，且有相當特別的記憶體容量，當時有2.25MB與4.5MB的版本。但推出時間過晚，加上環境因素以無法與其他產品競爭。圖片來源：VGA LEGACY
關鍵字：MDRAM
MDRAM全名是Multibank Dynamic RAM，當時由MoSys公司所開發的顯示記憶體。它將記憶體每32KB劃分成1個Bank，具備高效能與低價的特性，傳輸速率可高達666MB/s。
1997年投入ATI懷抱
正當收益受到影響的時候，其實Tseng Labs面臨很大的抉擇，當時正是2D轉3D的關鍵過渡時期，1996開始的3D浪潮似乎一發不可收拾。Tseng Labs放棄繼續投入資金研發合乎當時效能表現的3D繪圖引擎，而選擇保留大筆現金等待被併購。後來也順利找到買主，買主就是ATI即為現在的AMD。ATI於1997年買下Tseng Labs，取得該公司的工程師與專利，而市場則由S3與ATI共同瓜分。另一方面，Tseng Labs原管理高層們則將資金投資到一家製藥公司，但不到幾年，就在1998年這間新創製藥公司也被Cell Pathways所收購。
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