powerVR（芯片技术）

英国公司Videologic最初创立了PowerVR，PowerVR第一代分PCX1和PCX2两种，PCX1采用0.5微米，PCX2采用0.35微米，二者皆为PCI卡，仅限于3D功能，类似voodoo1/2，但不需要外置连接线而是通过PCI总线传输数据，显存64bit，8MB，核心同显存运行频率约60-66Mhz，单渲染管线单周期单纹理。

powerVR

英国

Videologic

PCX1和PCX2

历史

Videologic最初创立了PowerVR，PowerVR第一代分PCX1和PCX2两种，PCX1采用0.5微米，PCX2采用0.35微米，二者皆为PCI卡，仅限于3D功能，类似voodoo1/2，但不需要外置连接线而是通过PCI总线传输数据，显存64bit，8MB，核心同显存运行频率约60-66Mhz，单渲染管线单周期单纹理。[1]PCX1采用了TBR技术，这是PowerVR系列芯片的技术中的一大重要特点，全称Tile Based Rendering。

众所周知传统早期3D显示芯片处理过程是先进行几何运算，然后读取、生成纹理等操作，然后通过深度测试决定像素是否可见，之后将可见像素进行必要的处理后输出到Framebuffer(帧缓存)显存上，之后由RAMDAC读取显存经过数模转换输出到显示器上。这个过程中有一大缺点就是无论像素是否可见，都必须经过渲染，这将浪费大量填充率和带宽，这被称为overdraw。

为了解决这一矛盾，PowerVR的TBR在几何运算后，将屏幕的像素分成了很多矩形小块，先经过每个小块的深度测试，测试小块是否可见决定小块中的像素是否应当被渲染，之后将需要被渲染的再交给渲染管线去处理，之后输出。这样一来，不可见的像素已经提前被剔去不用被渲染，很大程度上节省了带宽，减少了渲染管线的压力。

然而这一技术并非完美无缺，在经过小块的深度测试的过程中需要一定时间，尤其对于比较多的碎小密集的多变形的时候这更为明显，在PCX1/2当中这一过程需要CPU的处理，因此加重了对CPU能力的需求，PCX至少需求MMX 166才能发挥功效。此外一些涉及到Z-buffer技术的程序在TBR的模式下往往运行有问题。是延续传统渲染模式，加大带宽和填充率来弥补这一问题，或是采用TBR技术，二者孰优孰劣这对并无绝对定论。nVidia一直沿用传统模式，芯片设计以更多的渲染管线、更高的频率、更高规格的显存来解决问题。后来ATI也拿出了自己的解决办法---Hyper-Z。

PCX2的性能比PCX1有了一定提升，速度并不慢，可以在运行转为它们优化的Quake2的时候效果很好，硬件指标上也胜过Voodoo，达到每秒120万多边形和6000万像素的填充速度，在同时代产品中首屈一指。同时支持D3D、OpengGL，SGL，其中SGL是OpenGL的部分子集特为PowerVR进行了专有扩展。但是在实际使用中，由于驱动使兼容性较差，许多游戏运行有问题，并且对CPU要求较高（甚至不如更低平台上voodoo的速度），导致销售收了很大影响，但在Voodoo2之前的一段时间里市场占有率却达到第二。

PCX1芯片的产品中比较常见的是Apocalypse 3D和NEC PC 3DEngine，PCX2中比较有名的是Matrox生产的唯一没采用自己芯片的加速卡产品M3D。

后来在1998年的3月的CeBit展览Videologic拿出了ARC-1，但只是beta版，依然PCI接口，频率66Mhz，依然仅有3D功能，貌似基于PCX2，据说创新和帝盟有意去生产此芯片的零售版显卡。但是似乎后来没了音讯。

此后Videologic与Sega合作，为Sega的新游戏机设计图形芯片，实际就是PowerVR二代，被称为Neon250，用它的Dreamcast于1998年2月推出。但是因此极大地导致了Neon250的PC桌面产品的延期，比预期Neon250发布时间晚了一年有余，比DC推出时间则晚了一年半。这是因为NEC更看重长期的订单量大、市场稳固的游戏机图形芯片的制造，游戏机一般3-5年更新换代一次，而风云多变的PC市场平均6个月就为一周期，长期来看从利益考虑，显然NEC更愿意为了上百万订单的游戏机市场投入更多精力。

Neon250终于上市了，仍然由NEC制造，也称PVR250，有AGP-2X和PCI接口两种，而AGP版比PCI的速度仅快很少一点。核心和显存都是125Mhz，采用SDRAM，64bit，32MB显存，渲染管线仍然是1条，每条管线单纹理单元。拥有250Mhz RAMDAC，支持OpenGL、SGL、DirectX6。仅由Videologic制造过此芯片的显卡。支持FSAA，不支持Mipmap Dithering，使用三线性过滤的时候不能像voodoo3/TNT2那样通过mipmap dithering那样来实现相同效果，所以只能用真正的三线性过滤很影响速度。因为发售极大地延迟，其性能在当时来说比较慢，介于TNT-TNT2的程度，价格不便宜，所以销量很差，在欧洲市场相对于其它地方情况还算好一点，目前存世量颇小。虽然这款产品情况销售很糟糕，但是采用这款芯片的DC游戏机的情况还不错。

值得一提的是从Neon250开始TBR渲染模式前期的深度测试功能不再需要CPU处理，而是集成于显示芯片内部，分担了CPU的负担，以后PowerVR的显示芯片设计亦是如此。[2]

VideoLogic后来变为声、显卡制造，从VideoLogic分出来的Imagination Technologies成为VideoLogic、PowerVR、Ensigma、Metagence这四者的母公司，其中Ensigma、Metagence是面向DSP设计。

Imagination Technologies将PowerVR技术授权给了STMicroelectronics(意法半导体)，称为PowerVR三代的Kyro诞生，由PowerVR设计ST最终成型并且制造，此系列驱动一直由PowerVR开发。ST有自己的芯片生产厂，曾经nVidia的NV1、Riva128/ZX的芯片有很大部分就是由ST生产的。ST产的NV1叫做STG2000用于Diamond Edge 2120/2200，市场上很多riva128/ZX产品芯片上都有ST的Logo。

Kyro采用0.25微米工艺，核心代号STG 4000X，0.12亿晶体管，有PCI和AGP-4X版本，工程版核心、显存皆115Mhz，最终出货版提升到125Mhz核心，128bit 32/64MB SDRAM显存，270Mhz RAMDAC，2*1管线架构即双管线单纹理单元。支持DX6、EMBM（环境凹凸贴图），不支持T&L，继续采用TBR模式。

Kyro的尺寸很小，同时发热量也小，晶体管数量也明显低于同期nVidia的产品，其目的在于降低生产成本，使晶圆能切割出更多的芯片，以性价比优势来和其它产品竞争。其性能基本介于TNT2Ultra与GF256 SDR版之间，一大特点就是32bit色相对于16bit性能下降很小，在32bit色下甚至可胜于GF256 SDR，FSAA速度降低也比较小，产品基本还算成功，采用其芯片的有Inno3D KYRO 2000，VideoLogic Vivid!， 撼迅Evil Kyro，Hercules 3D Prophet 4000。不过驱动仍然不算很完善，有时会出现不兼容、死机的情况。

仅仅过了几个月，Kyro2推出，核心代号STG 4500，0.18微米，0.15亿晶体管，核心、显存频率提升至175Mhz，仍然不支持T&L，依然是2*1管线，270Mhz RAMDAC，支持部分DX7功能，TBR模式。其内部接口为AGP-2X，但可通过硬改显卡刷新BIOS支持AGP-4X模式。才用它的芯片的有Hercules 3D Prophet 4500、VideoLogic Vivid!XS。由于ST没有0.18微米生产能力，所以芯片的生产交由TSMC(台积电)。

Kyro2在16bit色性能介于MX和GTS，32bit性能相对于16bit色依然下降很小，此时往往比GTS还好。整体来说比KYRO平均提升1/3以上，尤其在高分辨率在某些项目甚至提升可达将近1/2。在当时号称MX400杀手，在欧洲市场较受欢迎，甚至据说比MX400销售量还好一点，Prophet 4500销量颇大。此卡还支持单周期8次贴图功能，对于多层贴图的游戏中比较占优势，比如SeriousSam部分情况采用多达5层贴图。只是在早期驱动只开放了4层。发售时的驱动已经比较完善了，运行可以很稳定，而且大多数不兼容的现象都可以通过驱动程序里面的选项设置进行解决。

Kyro2存在的问题在于渲染管线设计太少，2*1管线相对于当时GF2的4*2管线来说填充率严重受到限制，并且SDR显存提供的显存带宽相对于已普遍使用的DDR在一定程度上限制了性能的发挥。

KyroII SE发布，核心代号STG 4800，相对于Kyro2变化的只有核心、显存频率提高到200Mhz，接口完整支持AGP-4X，其它部分保持不变。采用它的显卡有Hercules 3D Prophet 4800、VideoLogic Vivid!XS Elite。

此后PowerVR的第四代KyroIII开始研发，但是一直没有结果。PowerVR此后转向掌上图形市场并且很成功，它们的0.13微米工艺的显示芯片PowerVR MBX授权给了Intel，就是众所周知的2700G，代号Marathon，用于PPC上如X50v，其中2700G3/G5分别集成384/704KB显存，可以在640*480下流畅运行Quake3。83万/秒多边形及像素填充能力，支持全屏抗锯齿，支持硬件T&L，拥有MPEG1/2/4解码运算能力，功耗仅1mW左右，性能已经接近99年的台式机图形芯片。

它们的新一代掌上图形芯片PowerVR SGX510/520/530属于第五代PowerVR产品，采用统一架构，支持DX9，SM3.0，OpenGL 2.0，依然采用TBR渲染模式，支持H264解码，目前已经授权给NEC和Intel，作为Intel产品计划命名为2900G。