50 лет Matrox: путь от плат S-100 до видеокарт Intel ARC

История легендарного производителя из Монреаля началась на обычной телефонной линии родительского дома, где два энтузиаста заложили фундамент будущей корпорации. Именно эта фирма создала первый в мире трехмерный ускоритель для персональных компьютеров, выпустила пионерскую видеокарту под шину PCIe и сформировала стандарты безупречного качества двумерного изображения в девяностые годы, а затем мудро сместила фокус с потребительского сегмента ради выживания. Ниже представлен подробный обзор пути Matrox, охватывающий период с 1976 года по сегодняшний день.

Два инженера и родительский телефон

Лорн Тротье появился на свет 15 июня 1948 года в Монреале и с детства увлекался точными науками, радиоэлектроникой и космической тематикой. Огромное эмоциональное воздействие на него оказали суборбитальный полет Алана Шепарда весной 1961-го и триумфальная миссия «Аполлон-11» в июле 1969 года. Получив образование в школе Барона Бинга, он продолжил учебу в Университете Макгилла, где в 1973 году защитил магистерскую диссертацию по инженерной специальности.

Проанализировав зарождающийся рынок, Тротье уловил перспективную нишу на пересечении вычислительных процессоров и видеосигналов. Объединившись со своим товарищем Бранко Матичем, они начали экспериментировать в свободное от основной работы время. Дополнительная телефонная линия в доме родителей, мать в качестве секретаря и неброское начало позволили им в 1976 году зарегистрировать в канадском Дорвале компанию Matrox, образованную из сложения фамилий основателей (Матич + Тротье). Дебютный коммерческий продукт появился в том же году.

Как это часто случалось в ту эпохальную для IT-индустрии пору, ключевую роль в продвижении сыграла профильная пресса. Журнал Electronics опубликовал бесплатную заметку о новинке, что мгновенно принесло заказы на сумму около 20 000 долларов США на модули видеопамяти MTX-1632. Таким образом, предприятие стало коммерчески успешным с первых же дней.

Первоначальные изделия не проектировались строго под шину S-100, хотя и применялись совместно с ней:

• MTX-1632 – 512 байт видеопамяти (время доступа 650 нс), текстовый режим 32×16 в стандарте ASCII. Стоимость составляла 198 долларов (что эквивалентно примерно 1166 долларам в ценах 2026 года).

• MTX-256**2 – графический растр разрешением 256×256 точек, объединявший центральный синхромодуль (CTU) и массив видеопамяти (IM).

Ни о какой универсальной совместимости по принципу «подключил и работай» с бытовыми компьютерами тогда не было и речи. Тем не менее, к августу 1976 года именно MTX-256**2 предлагала непревзойденное соотношение стоимости и технических возможностей, а интеграция ее с двунаправленной шиной микрокомпьютера не требовала титанических усилий. Рыночная расстановка сил выглядела следующим образом:

Решение	Цена	Что даёт
Набор для сборки адаптера	~$100	96×64, байтовый параллельный интерфейс, программный I/O на каждую точку
Matrox MTX-256**2	$630 (≈$3710)	256×256, DMA, несколько видеорежимов
DEC GT-40	~$14 000	Аппаратная векторная графика, DMA, 1024×768, встроенный дисплей и целый PDP-11/05

Для состоятельных гиков и увлеченных профессионалов выбор был очевиден: альтернативных устройств с поддержкой режима DMA и повышенного разрешения дешевле одной тысячи долларов на рынке просто не существовало.

Выставка PC ’76 и ориентация на стандарт S-100

Имея на руках два готовых изделия, Тротье отправился на выставку Personal Computing Consumer Trade Fair (PC ’76). Мероприятие проходило в конце августа 1976 года в Атлантик-Сити и привлекло порядка пяти тысяч посетителей, что являлось грандиозным масштабом для той эпохи. Свои стенды представили такие гиганты и новаторы, как Apple, Byte, Cromemco, SWTPC, DEC и Processor Technology.

Именно там широкой публике впервые продемонстрировали творения Стивена Возняка и Стива Джобса: возле Apple I дежурил Дэн Коттке в закрытом деревянном боксе, тогда как сам Возняк предпочитал дорабатывать интерпретатор BASIC, находясь в номерном фонде гостиницы. Безоговорочным лидером оставался Altair 8800 вместе с бесчисленными клонами и платами расширения. Находясь в эпицентре событий, Тротье собрал исчерпывающую техническую документацию по всем доступным интерфейсам.

Закономерным итогом поездки стал выпуск следующего поколения устройств Matrox специально для шины S-100. Официальные руководства датируют разработку 1977 годом, однако на коммерческий рынок модель ALT-256**2 поступила лишь в начале 1978-го. В официальной документации отмечалось:

Matrox ALT-256**2 представляет собой полностью готовую к эксплуатации интерфейсную плату, позволяющую развернуть производительный графический комплекс за малую долю стоимости прочих коммерческих аналогов. На печатной плате размещены управляющая электроника, генератор синхросигналов и собственный буфер регенерации емкостью 65 536 × 1 бит. Модуль устанавливается непосредственно в любой системный разъем компьютера с шиной S-100. Наличие автономной памяти существенно повышает общую скорость работы системы, освобождая центральный процессор от рутинной перерисовки экрана.

На выходе формируется стандартный композитный видеосигнал, пригодный для вывода на телевизионный монитор или бытовой телевизор. Устройство обеспечивает разрешение 256×256 пикселей, а очистка или заполнение экрана выполняются буквально одной машинно-ориентированной командой.

На фоне конкурентов плата ALT-256**2 выделялась вчетверо более высоким разрешением, поддержкой градации серого и цветовых палитр, а также совместимостью как с американскими, так и с европейскими стандартами развертки. Вскоре линейку дополнила модель ALT-2480 для одновременного текстового и графического вывода, а также адаптер ALT-512, поддерживающий режим 512×256 или два независимых экрана 256×256. Архивные фонды компьютерного музея Йоркского университета сохранили упоминания о двух перфолентах, поставлявшихся в комплекте: Matrox 8080 Graphics Package и демонстрационном ПО.

Признание на Уолл-стрит, сотрудничество с NASA и заказы военного ведомства

К 1978 году компания рапортовала о внедрении свыше 10 000 своих устройств, особо акцентируя внимание на том факте, что дисплейные комплексы Matrox задействованы в наземных системах управления межпланетной миссии NASA «Викинг». Спустя год фирма вышла на финансовые рынки Уолл-стрит, предложив интеграторам специализированную плату Quad Video, способную выводить изображение сразу на четыре монитора.

Корпоративная философия предприятия формировалась под влиянием управленческих принципов Уильяма Хьюлетта и Дэвида Паккарда: забота о сотрудниках включала программы участия в прибылях, обустроенные зоны отдыха и собственный детский сад. К 1979 году штат насчитывал пятьдесят специалистов, а ежегодный прирост оборота стабильно держался на отметке около 200%.

В начале 1980-х годов каталог продукции по-прежнему включал проверенные модели ALT-256 и ALT-512, однако инженеры активно адаптировали технологии под шины Multibus, мини-компьютеры DEC PDP-11 и прочие перспективные аппаратные архитектуры.

Профессиональные графические терминалы (1983–1985)

В период с 1983 по 1985 год модельный ряд пополнился цветным терминалом GXT-1000, двухплатным контроллером GXB-1000 с разрешением до 1000×1000 точек (стоимостью около $3500) и более доступной версией SX-900, оценивавшейся в $2000 и обеспечивавшей вывод 640×480 при 60 Гц с палитрой из 256 цветов.

Младшее устройство демонстрировало умопомрачительную для тех лет скорость заливки полигонов в 20 мегапикселей в секунду. За распределение высокоуровневых задач отвечал процессор Intel 80286, тактовая частота которого составляла 4 МГц, тогда как непосредственную обработку пикселей и примитивов выполнял сопроцессор NEC uPD7220. Быстродействие системы подкреплялось ультрабыстрой памятью ECL SRAM и CMOS SRAM.

Переход на шину ISA и контракт с министерством обороны США

Несмотря на успех решений для Multibus, к 1985 году доминирующее положение на рынке заняли платформы IBM PC, XT и новейшие системы класса AT. Компания оперативно переориентировала разработки, создав фреймграббер PIP-512 и видеоадаптер MIP-512 под 8-битную шину ISA.

Знаковым событием 1986 года стало заключение масштабного контракта с американской армией на сумму около 72 миллионов долларов. Проект EIDS (Electronic Information Delivery System) представлял собой обучающий мультимедийный комплекс для военнослужащих, обеспечивавший интерактивную видеосимуляцию существенно дешевле громоздких специализированных тренажеров. На начальном этапе аппаратная часть базировалась на микрокомпьютерах Sony SM-70GP, проигрывателях лазерных дисков Sony LDP-1400 и накопителях на гибких магнитных дисках.

Инженеры Matrox успешно справились с задачей агрегации графических вычислений, захвата видеопотока и обработки звука в рамках единой платы расширения. Это избавило заказчика от необходимости закупать дорогостоящее специализированное оборудование и позволило избежать зависимости от единственного производителя.

Появление PG-1281 и первая попытка покорить рынок 3D

1987 год ознаменовался релизом флагманской платы Matrox PG-1281 для 16-битной шины ISA стоимостью 2995 долларов, оснащенной 1,5 МБ памяти VRAM. В качестве вычислительного ядра использовался 32-битный сигнальный процессор TMS34010 с тактовой частотой 50 МГц — тот же чип применялся в легендарных аркадных игровых автоматах Mortal Kombat и NBA Jam.

Устройство поддерживало разрешение до 1280×1024, отрисовывало до 65 000 векторов за секунду и комплектовалось драйверами для операционных сред Microsoft Windows, UNIX и X Window. Поздние модификации обзавелись расширенным объемом памяти до 4,5 МБ и выпускались в версиях под шины Microchannel, Multibus и VMEbus.

Параллельно в 1987 году была представлена плата SM-640, укомплектованная модулем Geometry Engine. Это была первая в мире коммерческая плата расширения с поддержкой трехмерной графики. Базовые функции 2D выполнял адаптер PG-640 (640×480, 256 цветов, 60 Гц), тогда как геометрию обсчитывала дочерняя плата. Производительность достигала 6000 закрашенных полигонов в секунду при розничной цене 4995 долларов.

Расчет руководства строился на предположении, что массовое распространение платформ IBM PC простимулирует создание 3D-приложений, а качественное «железо» от Matrox выведет компанию в лидеры. Однако реальность оказалась иной: модель SM-640 коммерчески не состоялась из-за полного отсутствия профильного программного обеспечения — трехмерный сегмент в те годы безраздельно принадлежал рабочим станциям.

К 1989 году компания освоила выпуск собственных специализированных чипов, которые начали внедряться в многокомпонентные платы IP-8, Illuminator 16 и Illuminator Pro.

Эпоха архитектуры MGA, Millennium и Mystique

В 1993 году фирма презентовала принципиально новый видеопроцессор MGA с зачатками аппаратного ускорения трехмерной графики. Серийные продажи стартовали в 1994-м: линейка поддерживала стандарт XVGA (до 1600×1200) и выпускалась в вариантах для шин ISA, VLB и MCA. Модификация Ultima оснащалась до 2 МБ памяти VRAM, а версия Impression — до 3 МБ, обе адресовались профессиональной аудитории.

Появившаяся в октябре 1995 года Matrox Millennium задала новые стандарты качества отрисовки двумерного интерфейса Windows. Решение под шину PCI комплектовалось 2 или 4 МБ памяти WRAM с возможностью расширения до 8 МБ, поддерживало разрешение до 1600×1200, а также интерфейсы OpenGL и Direct3D.

Mystique: вызов со стороны 3dfx

В мае 1996 года свет увидела модель Matrox Mystique. Подобно старшей серии, она несла на борту до 8 МБ памяти, но вместо дорогой WRAM использовала более доступную 64-битную SGRAM. Допустимые разрешения зависели от выбранной глубины цвета:

Цвет	Разрешение
256 цветов	1600×1200
65 тыс. цветов	1024×768
16,7 млн цветов	800×600

Адаптер поддерживал широкий спектр устаревших режимов и стандартов VESA VBE 2.0. Был внедрен продвинутый текстурный модуль с перспективной коррекцией, поддержкой прозрачности, освещения в истинном цвете и процедурой дизеринга. При этом отсутствовали билинейная фильтрация, имитация тумана, мип-маппинг и сглаживание.

На старте продаж за 499 долларов плата смотрелась привлекательно: приличная производительность текстурирования (25 млн текселей в секунду), наличие Z-буфера и затенения по Гуро, а также богатый комплект поставки, включавший MechWarrior 2 и Destruction Derby 2.

Однако ситуация кардинально изменилась с выходом 7 октября 1996 года легендарной платы 3dfx Voodoo — на ее фоне возможности Mystique по части 3D померкли. Ответ канадских инженеров заключался в форсировании частот: если первые ревизии работали на 50 МГц для чипа и 75 МГц для памяти, то поздние модификации достигли 60 и 90 МГц, а появившаяся в августе 1997 года Mystique 220 подняла планку до 66 и 99 МГц соответственно.

В итоге Mystique оставалась фаворитом в двумерных задачах, но в трехмерных играх уступала конкурентам в лице S3 ViRGE, ATI Mach 64 и той же Voodoo. Тем не менее, комбинация ускорителя Voodoo и видеокарты Matrox долгое время считалась эталонной сборкой.

Millennium II и специализированный ускоритель m3D

Модификация Millennium II дебютировала в августе 1997 года в версиях для интерфейсов PCI и AGP (частоты чипа составляли 62 и 66 МГц). Устройство получило до 16 МБ памяти WRAM, 32-битный Z-буфер, улучшенный модуль воспроизведения видео и поддержку многомониторных конфигураций с общим рабочим столом разрешением 3600×2880. Стоимость ориентированного на корпоративный сектор решения варьировалась от 299 до 498 долларов.

В начале 1998 года компания выпустила Matrox m3D — дискретный 3D-ускоритель, работавший в тандеме с основной видеокартой. PCI-плата базировалась на чипе NEC PowerVR PCX2 и 4 МБ памяти SDRAM. Поскольку функция сквозной передачи сигнала отсутствовала, для работы требовалась предварительная установка Mystique, Millennium или любого другого совместимого адаптера.

Владельцы получали стабильные 30+ кадров в секунду в разрешениях от 640×480 до 1024×768, билинейную фильтрацию, мип-маппинг, туман, альфа-смешивание и полную поддержку интерфейса DirectX 5.

Звездный час: линейки G200 и G400

Семейство продуктов на базе чипа G200 стало знаковым — эти платы первыми получили полноценную поддержку интерфейса AGP. Архитектура MGA содержала 128-битное ядро с двумя независимыми шинами для операций чтения и записи, что оптимизировало выполнение команд. Пропускная способность памяти достигала 900 МБ/с у версий на SDRAM и еще выше у модификаций Millennium G200 на базе SGRAM.

Адаптеры поддерживали 32-битную цветовую палитру, трилинейную фильтрацию, сглаживание, а также интерфейсы Direct3D и OpenGL. Заполнение сцены достигало 84 миллионов пикселей в секунду при максимальном разрешении 1600×1200 и частоте 85 Гц. Базовые версии комплектовались 8 МБ памяти, а старшие модификации на 16 МБ работали вплоть до 1920×1200.

Хотя G200 уступала безусловному лидеру в лице Voodoo 2, она успешно конкурировала с графикой от NVIDIA и S3.

Рекордсмен долголетия в мире GPU. На протяжении десятилетий архитектура MGA подвергалась многочисленным модернизациям и переходам на более тонкие технологические нормы. Это, вкупе с беспрецедентной поддержкой драйверов (для ряда встраиваемых решений ПО выпускалось вплоть до 2025 года), обеспечило чипу феноменальную продолжительность жизни. Видеочипы Matrox десятилетиями использовались в серверном оборудовании Dell, HPE, Fujitsu и в платформах управления корпоративного класса.

Легендарная G400

Появившаяся в 1999 году Matrox G400 устанавливалась в слоты AGP и благодаря универсальному ключу питалась как от 3,3 В, так и от 1,5 В, обеспечивая совместимость с материнскими платами стандартов AGP 1.0 и 2.0.

SKU	Цена	Память	Выход
Младшая	$149	16 МБ SDRAM 166 МГц	начало года
Средняя	$199	32 МБ	~сентябрь
G400 Max	$249	32 МБ SGRAM 200 МГц	декабрь

Графический процессор оперировал двумя пиксельными конвейерами с поддержкой мультитекстурирования. Флагманская версия Max выдавала скорость заполнения 333 мегапикселя в секунду, оперировала 32-битным цветом и поддерживала DirectX 6.

Плата изначально проектировалась для работы с двумя дисплеями, что подкреплялось фирменным софтом. Функция DVDMAX ускоряла аппаратное декодирование видеопотока, хотя полноценного аппаратного просчета компенсации движения чип не выполнял.

В DirectX-проектах G400 демонстрировала великолепные результаты, уверенно конкурируя с продуктами от 3dfx, NVIDIA и ATI, однако реализация OpenGL через программные обертки до появления драйверов TurboGL портила статистику. Отсутствие единого индустриального стандарта не позволило модели стать безоговорочным бестселлером.

Выпущенная осенью 2000 года G450 представляла собой переведенную на 180-нм техпроцесс версию G400 с поддержкой памяти DDR. Позже появилась G550 с поддержкой вершинных шейдеров, а в 2005 году этот чип адаптировали под шину PCIe.

Амбициозная Parhelia и уход с рынка потребительской графики

Анонс видеокарты Matrox Parhelia состоялся в июне 2002 года. Новинка производилась по 150-нм техпроцессу и содержала 80 миллионов транзисторов.

Инженеры применили четырехконвейерную архитектуру с четырьмя вершинными шейдерами, 256-битной шиной памяти, поддержкой десятибитного цвета на канал и возможностью вывода изображения сразу на три монитора. Однако высокая стоимость производства и агрессивная конкуренция со стороны ATI и NVIDIA сделали свое дело: спрос оказался ниже ожидаемого, и в 2003 году компания окончательно свернула присутствие на игровом рынке.

Профессиональный сегмент и современный этап

Оставив геймеров, компания сосредоточилась на корпоративных решениях. В конце 2004 года была представлена карта QIP LP PCIe для одновременного подключения четырех дисплеев, а в последующие годы портфолио пополнилось контроллерами видеостен, устройствами видеозахвата и специализированными аппаратными кодеками.

В сентябре 2014 года вышли серии C680 и C420 на графических чипах AMD Cape Verde для многомониторных систем. 6 сентября 2019 года основатель компании Лорн Тротье выкупил 100% акций предприятия, объединявшего три ключевых подразделения: Imaging, Graphics и Video. В июне 2022 года направление Matrox Imaging приобрела корпорация Zebra Technologies.

Весной 2023 года компания отметилась релизом линейки профессиональных видеокарт Luma на базе графики Intel ARC A310 и A380, предназначенных для медицинских приборов, систем цифровой рекламы и промышленных комплексов. Устройства поддерживают вывод многоканального видео сверхвысокого разрешения, 12-битный HDR и укладываются в лимит энергопотребления 75 Вт.

Вместо эпилога

История Matrox — это захтивший десятилетия путь инноваций, упорства и своевременной трансформации бизнеса. Для миллионов пользователей знакомство с брендом началось с культовой Mystique, оживившей классические игры девяностых годов. Безупречное качество вывода двухмерного изображения, заложенное инженерами компании, вошло в историю индустрии. Огромное спасибо Лорну Тротье и всем сотрудникам Matrox за их вклад в развитие компьютерных технологий!

 

Источник