從這節開始我們要回到顯示卡本身了,延續過去的慣例我會從最早的技術開始一路講到當代最新的產品,本篇所談的主要會是電腦開始能夠在平面上顯示立體圖形 (3D 繪圖技術) 開始發展以前的部分,這個時期的顯示卡主要分成純文字時期與 2D 圖形兩段,當時顯示卡的工作很單純,只是一套將電腦輸出的結果直接轉換成可以讓螢幕秀出文字或圖形的電路。

基本上這一段期間 (正好是整個 1980 年代) 可以先後分成三個時期:

  • 顯示介面卡時期 (MDA、CGA、HGC、EGA)
    這個時期裡顯示介面卡的用途很單純,唯一工作是用於將電腦計算的結果轉換成螢幕能讀懂的格式,本身幾乎不負責運算工作。
  • 顯示子系統時期 (VGA 與各種相容品)
    這個時期將前述的顯示介面卡直接整合建置到主機板中,同時顯示色彩的能力與解析度也都有所提升,這個顯示子系統在未來很長一段時間都成為電腦顯示的基礎。
  • 2D 圖形加速卡時期 (IBM 8514/A 以後)
    從這個時期開始顯示卡除了負責輸出與訊號轉換之外,本身也擔負了 2D 圖形演算的工作 (在以往這些事情是由 CPU 處理的),可以大幅分攤處理器要負擔的工作,因此連帶的也讓電腦整體的實際性能提高了。

MDA、CGA

發佈年代:1981 年
發佈公司:IBM
搭配系統:IBM PC (5150)
主要晶片:Motorola 6845 (MDA)、Motorola MC6845 (CGA)

PCA5150

MDA 是個人電腦歷史上第一張獨立顯示卡,在 1981 年隨 IBM PC (Model 5150,上圖這台就是第一台以「個人電腦」名義推出的民用電腦主機) 一同推出,全名則是 Monochrome Display Adapter,翻成中文是單色顯示介面卡的意思。

MDA

MDA 本身內建有 4 KB 的顯示記憶體,主要奠基於 Motorola 6845 CRT 控制器晶片,除此之外,比較特別的是當時的顯示卡居然是跟印表機介面做在同一張卡上的 (右下角比較大的接頭),此外,由名稱可以很容易的了解到 MDA 只能顯示黑白畫面 (嚴格說起來是 25 行 80 字元的黑底綠字,理論解析度則是 720×350,如下圖),而且由於 MDA 本身沒有能力進行像素定址與繪圖,因此也無法顯示任何圖形。

ASM8060

也許看了上圖之後,你會想問這個問題:如果 MDA 不支援顯示圖形,那上圖中的 IBM 標誌與框線要怎麼顯示出來?實際上 MDA 可以顯示的「字」有下面這些,上圖中的框線和 IBM 標誌都是用「符號字元」拼湊出來的 (Codepage 437)。

MAE8805

上面這些字型很眼熟吧?沒錯,這些字型從 MCA 開始就一路往下傳承,後續的所有顯示介面與子系統 (不論是 CGA、EGA、VGA、XGA) 內部都建有這套字型,用於在開機過程中未載入任何內容時用來顯示文字之用 (例如 UEFI 時代以前的 BIOS 與 POST 畫面大抵上都是這套字型,還有純 DOS 系統下的畫面也是,因此又被稱為 OEM 字型與 Extended ASCII)。

MCR8050

與 MDA 與 IBM PC 一同在 1981 年推出的還有全名為 IBM Color/Graphics Monitor Adapter (彩色圖形顯示器介面卡) 的 CGA,顧名思義這是一張可以顯示彩色畫面的顯示卡,解析度最高可以達到 640×200 (此時僅能顯示兩種顏色) 或 320×200 (此時僅能顯示四種顏色),在延伸圖形模式 EGM 下則可以顯示 160×100 16 色的畫面 (如下圖),同時也保留了與 MDA 相似的純文字模式,具備的顯示記憶體則提高為 16 KB。

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不過 CGA 有個問題在於能處理的解析度比起 MDA 來得差,因此在顯示純文字畫面的時候 MDA 顯示的文字品質較佳,所以在當年選購電腦時,挑選搭配顯示卡的依據除了價格之外還有「使用純文字的時間佔多數」還是「使用圖形化面的時間佔多數」這一因素。

ASW8050

CGA 與 MDA 使用的螢幕接頭基本上都是採九針腳 D-Sub 接頭,其中第 3、4、5 針用於顯示紅藍綠 RGB 三原色,僅在 CGA 上使用,而第 7 針則是被 MDA 用於顯示影像之用。