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'''Matrox G400''' 是'''Matrox'''於1999年9月发布的一款图形加速卡，开发代号"Toucan"。这款产品2D質素比前代更高，并内置了支持Direct3D 6.0的3D加速器。[[3D]]方面亦新增支援环境映射。G400最大卖点就是高质素2D画質、3D环境映射、凹凸贴图和双显示輸出，但其价格亦与G200一样高昂。

=== 概述 ===
Matrox G200 图形处理器曾是1998年市场上与各种2D和3D组合卡竞争的畅销产品。Matrox将G200项目所发展的技术进行改进并基本上将其翻倍，从而形成了G400处理器。这款新芯片具有多项创新特性，包括多显示器输出支持、高性能的全方位32位渲染管线、进一步改善的2D和视频加速能力，以及一种名为“环境映射凹凸贴图”（Environment Mapped Bump Mapping）的新3D功能。

G400 内部是一个256位处理器，采用 Matrox 称为“双总线”（DualBus）的架构。这是G200“双总线”（曾为 128 位）的演进。一个 Matrox“双总线”芯片内部由两条单向总线组成，每条负责将数据移入或移出芯片。这提高了芯片内各功能单元间数据流动的效率和带宽。G400的3D引擎包含两个并行像素管线，每个配备一个纹理单元，提供单次处理的双纹理能力。Millennium G400 MAX 在 166 MHz 的核心时钟速度下具备每秒333兆像素的填充率。它纯粹是 Direct3D 6.0 加速器，因此缺乏支持后续 Direct3D 7.0 卡[[T&L|硬件变换和光照加速]]（T&L）的能力。

芯片的外部内存接口为 128 位，设计用于使用[[SDRAM]]或[[SGRAM]]。Matrox 发布了G400的16MB和32MB版本，并且可以使用这两种显存。最慢的型号配备了166 MHz SDRAM，而最快的'''Matrox Millennium G400 DualHead MAX'''（简称'''G400 MAX'''）使用 200 MHz SGRAM。G400 MAX 在 NVIDIA GeForce 256 DDR版发布之前，拥有当时市面销售显卡中最高的内存带宽。

G400 最显著的特性之一是其能够驱动两台独立显示器以显示单一桌面。此功能被称为“双头”（DualHead），在当时是 Matrox 相对于竞争对手的决定性优势。“双头”能力不仅提供桌面扩展，还包含桌面克隆（两个屏幕显示相同内容）以及一种特殊的“DVDMAX”模式，可将视频叠加输出到第二台显示器。曾使得Matrox常年获奖的Powerdesk显示驱动程序和控制面板以非常灵活且功能强大的方式集成了“双头”功能，因其有效性而闻名于世，另外可通过外接专用扩展卡令G400支持[[DVI]]输出。然而，与视频模式的名称相反，G400不支持完整的DVD解码硬件加速。G400确实对DVD视频解码过程有部分支持，但它不在硬件上执行逆离散余弦变换（IDCT）或运动补偿（该过程的两个最耗时的步骤）。

G400芯片在硬件上支持一种基于纹理的表面细节处理方法，称为环境映射凹凸贴图（EMBM）。EMBM 实际上是由BitBoys Oy发明并授权给 Matrox 的。多个竞争对手如NVIDIA的GeForce 256至GeForce 2均不支持 EMBM，仅支持更简单的Dot-3 BM，而此功能在ATI Radeon (R100)（后更名为[[ATI Radeon 7000|Radeon 7200]]）上可用。由于缺乏全行业支持以及当时有限的图形硬件成本限制，EMBM仅在G400时期得到有限使用。只有少数游戏支持此功能，例如《地牢守护者 2》和《千禧年士兵：消耗品》。EMBM需要在芯片内部拥有专用硬件进行计算，或需要更灵活且可编程的图形管线，如后来的 DirectX 8.0 加速器，例如 GeForce 3 和 Radeon 8500。

G400 的渲染管线采用了 Matrox 称为“鲜艳色彩质量 2"（VCQ2）的功能，所有内部 3D 计算均以 32 位精度完成。其目的是防止因计算精度不足而导致的抖动和其他伪影。结果是当时可用的最高质量的16位和32位颜色模式。

Matrox一直以其显卡上的高质量模拟显示输出而闻名，G400也不例外。G400曾是多年的模拟显示信号质量标杆，显著优于一些竞争对手（特别是 GeForce4 之前的 NVIDIA 显卡）。许多卡在模糊输出方面受限，尤其是随着分辨率和刷新率增加时，Matrox产品则提供了非常锐利清晰的图像。

G400是第一块兼容[[AGP|AGP 4X]]的 Matrox 板卡。大多数（REV. A）G400 板实际上仅支持2X模式，但后续版本（REV. B）完全符合4X标准，如果主板也具备能力的情况下，可运行在更高速度下。

G400的实际生产企业只有两家：Matrox公司的自产卡与唯一的第三方授权商[[技嘉]]公司。而技嘉公司所生产的G400系列显卡只能在技嘉公司自家生产的[[主板]]上使用。

=== 性能 ===
G400以高度依赖主机系统的CPU来实现高性能 3D 渲染而闻名。这既归因于其架构，也归因于其生命周期中大部分时间所依赖的糟糕驱动程序（尤其是[[OpenGL|OpenGL ICD]]）。就硬件而言，G400的三角形构建引擎，讽刺地被称为“Warp Engine”，实际上比竞争对手显卡上的同类组件慢一些。然而，Warp引擎是可编程的，这在理论上增强了芯片的灵活性。不幸的是，Matrox从未深入描述该组件的功能，因此人们对此知之甚少。

正如前述，G400在发布时因驱动程序问题而遭遇挫折。尽管其Direct3D性能令人印象深刻，但其OpenGL驱动程序（ICD）组件却非常糟糕。这种情况与较旧的G200几乎完全缺乏可信OpenGL支持的情况惊人地相似。然而，Matrox 明确表示致力于支持 OpenGL，开发进程迅速推进。G400最初像G200一样搭载了一个将应用程序的OpenGL调用转换为Direct3D的包装驱动程序（一种缓慢且充满缺陷的解决方案）。最终，名为"TurboGL"的原生 OpenGL 驱动程序发布，但它仅设计用于支持当时的几款热门游戏（例如 Quake3）。该驱动程序是功能完整的OpenGL ICD驱动程序的前身，旨在通过提供临时方案尽快提高性能。由于TurboGL不支持所有OpenGL应用程序，它本质上类似于3DFX为其[[VOODOO|Voodoo]]产品开发的"Mini ICD"。TurboGL还支持来自AMD和Intel当时较新的SIMD技术，包括 [[SSE|SSE1]]和[[3DNow!|3DNow！]]。

2000年年中，G400获得了一个完全兼容的OpenGL ICD，在大多数支持OpenGL的软件中提供了强劲的性能。G400一直持续收到官方驱动程序更新，直至2006年。

尽管面临初始的驱动程序困难，Matrox G400依然极具竞争力。其 2D 和 Direct3D 性能足以与 [[RIVA TNT2|NVIDIA RIVA TNT2]]、[[VOODOO|3dfx Voodoo3]] 以及 [[Rage 128|ATI Rage 128 Pro]] 相媲美。事实上，在支持 Direct3D 7.0 变换和光照加速的 [[GeForce 256|NVIDIA GeForce 256]] 发布之前，Millennium G400 MAX就是一款表现出色的 Direct3D 显卡，可与Voodoo3 3500和[[RIVA TNT2|TNT2 Ultra]]相媲美。3dfx凭借低开销的 [[Glide (API)|Glide API]] 在某些游戏中占据优势，而 NVIDIA 长期以来则是 OpenGL 领域的王者。

=== Matrox G450 ===
[[File:Matrox G400max.jpg|thumb|A Matrox G400 Max]]
2000年秋，Matrox推出了代号为Condor的G450芯片，作为G400系列的继任者。正如G250之于G200一样，G450主要是将G400核心制造的制程从[[250纳米制程|250纳米]]半导体工艺缩小至[[180纳米制程|180纳米]]。通过缩小核心，工厂每片晶圆能生产更多芯片，从而降低成本；同时Matrox也有时间修正早期核心存在的错误，并裁剪或添加新功能。Matrox将G450核心频率设定为125 MHz，与普通的G400一致。超频测试显示，即使是在更新的制造工艺上制造，该核心的速度也无法超过G400。<ref>{{Cite web |title=Matrox Millennium G450 |url=http://www.digit-life.com/articles/g450/index.html |website=www.digit-life.com |archive-url=https://web.archive.org/web/20080211101737/http://www.digit-life.com/articles/g450/index.html |archive-date=2008-02-11 |access-date=2026-04-15}}</ref>

G450最大的改进在于，Matrox将原本用于第二个显示器连接器（DualHead）的外部[[RAMDAC]]移入了G450芯片本身。不过RAMDAC的速率仍有差异，主通道运行在优秀的360 MHz，而副通道仅为230 MHz。这意味着主显示器支持的分辨率和刷新率远高于副显示器。这一点与G400相同。G450原生支持[[最小化傳輸差分訊號|TMDS]]信号传输，从而兼容[[DVI]]接口，但这并非标准配置的连接器。出货的板卡配备的是双模拟VGA连接器。

G450采用了DDR SDRAM内存接口，取代了G400使用的旧式单数据速率（SDR）SGRAM和SDRAM。借此他们能够切换至64位内存总线，并通过将RAM再次以166 MHz的频率运行来利用DDR内存达到与之前相当的内存带宽。64位总线减少了板卡的复杂度（及成本），因为所需的走线更少；如果芯片仅针对64位总线设计，图形处理器的引脚数量也可能显著减少。然而，在相同带宽下，DDR的固有延迟高于SDR，因此性能有所下滑。

新款G450同样支持[[AGP|AGP 4X]]，如同某些后期生产的G400主板一样。G450的3D能力与G400完全一致。不幸的是，由于核心频率相同且内存带宽较低，G450在游戏性能上不如G400。<ref>{{Cite web |title=Matrox Millennium G450 Review |url=http://www.firingsquad.com/hardware/g450/page9.asp |website=www.firingsquad.com |last=Firingsquad |archive-url=https://web.archive.org/web/20051201024451/http://www.firingsquad.com/hardware/g450/page9.asp |archive-date=2005-12-01 |access-date=2026-04-15}}</ref>

Marvel G450 eTV不仅配备了电视调谐器，也是Matrox新推出的eDualHead双显示器增强功能的平台。它为DualHead添加了一些新功能，配合[[Internet Explorer]]使用后可使网页同时显示在两个屏幕上。

=== Matrox G550 ===
MGA-G550 处理器增加了第二个像素流水线、硬件变换和光照加速功能以及 HeadCasting 引擎，这是一种用于加速矩阵调色板蒙皮的顶点着色器硬件实现。它是通过将 DirectX 8.0 指定的 96 个常量寄存器提升至总计 256 个来实现的。尽管具备此功能，DirectX驱动程序却无法访问它。Matrox 仅通过捆绑的 Matrox Digimask 软件支持 HeadCasting 功能，而该软件从未流行起来过。<ref>{{Cite web |title=Matrox Millennium G550 |url=http://www.digit-life.com/articles/g550/index.html |website=www.digit-life.com |archive-url=https://web.archive.org/web/20070123135747/http://www.digit-life.com/articles/g550/index.html |archive-date=2007-01-23 |access-date=2026-04-15}}</ref>

2005 年 7 月 13 日，Matrox Graphics Inc. 宣布推出 Millennium G550 PCIe，这是世界上第一张PCI Express x1显卡。该卡使用 Texas Instruments XIO2000 桥接控制器来实现 PCI Express 接口支持。<ref>{{Cite web |title=Matrox Graphics - Matrox announces world's first PCI Express x1 graphics card |url=http://www.matrox.com/graphics/en/cadgis/news/pr/2005/millennium_g550_pcie.php |website=www.matrox.com |language=en |archive-url=https://web.archive.org/web/20080516173524/http://www.matrox.com/graphics/en/cadgis/news/pr/2005/millennium_g550_pcie.php |archive-date=2008-05-16 |access-date=2026-04-15}}</ref>

=== 未发布的产品 ===
在 Matrox 显卡驱动程序（MGA64.sys v4.77.027）的一个发布版本中发现的资料提及了从未发布的 Matrox Millennium G800。<ref>{{Cite web |title=Matrox G800? |url=http://www.geocities.com/tnaw_xtennis/G800.htm |website=www.geocities.com |archive-url=https://web.archive.org/web/20010405093726/http://www.geocities.com/tnaw_xtennis/G800.htm |archive-date=2001-04-05 |access-date=2026-04-15}}</ref>代号为 Condor 2 的 MGA-G800 预计核心频率为 200 MHz，搭配 200 MHz DDR 显存（带宽为 6.4 GB/s）。该芯片拥有 3 个像素流水线，每个流水线配备 3 个纹理单元。它还配备了硬件变换与光照单元，能够每秒处理 2000 万至 3000 万个三角面。进一步的推测包括支持 DDR SDRAM 和 DDR FC-RAM 的内存控制器、对 DirectX 8.0 的兼容性以及运行在 250 MHz 的更快版本。这些规格与[[幻日 (显卡)|Matrox Parhelia]]颇为相似，因为Parhelia是一款拥有 4 个流水线且每个流水线配备 4 个纹理单元的 DirectX 8 GPU。

== 产品型号 ==
{| class="wikitable"
!型号
!核心代号
!制程
!核心频率
(MHz)
!内存频率
(MHz)
!管线配置
!T&L支持
!内存带宽
!备注
|-
!Millennium G400
| style="text-align:center;" |Toucan
| style="text-align:center;" |250 nm
| style="text-align:center;" |125
| style="text-align:center;" |166
| style="text-align:center;" |2:1
| style="text-align:center;" |否
| style="text-align:center;" |128-bit
|32 MB [[SGRAM]] 或 16 MB SGRAM/[[SDRAM]]
|-
!Millennium G400 MAX
| style="text-align:center;" |Toucan
| style="text-align:center;" |250 nm
| style="text-align:center;" |150
| style="text-align:center;" |200
| style="text-align:center;" |2:1
| style="text-align:center;" |否
| style="text-align:center;" |128-bit
|32 MB SGRAM. 需要风扇散热. 在GeForce 256 DDR出现前拥有最高的内存带宽3.2 [[Gigabyte|GB]]/s
|-
!Marvel G400-TV
| style="text-align:center;" |Toucan
| style="text-align:center;" |250 nm
| style="text-align:center;" |125
| style="text-align:center;" |166
| style="text-align:center;" |2:1
| style="text-align:center;" |否
| style="text-align:center;" |128-bit
|16 MB SGRAM. 视频捕捉和TV接收功能。
|-
!Millennium G450
| style="text-align:center;" |Condor
| style="text-align:center;" |180 nm
| style="text-align:center;" |125
| style="text-align:center;" |166
| style="text-align:center;" |2:1
| style="text-align:center;" |否
| style="text-align:center;" |64-bit
|[[DDR SDRAM]]. 将第二个RAMDAC集成进核心。支持[[Transition Minimized Differential Signaling|TMDS]]/[[Digital Visual Interface|DVI]]。
|-
!Marvel G450 eTV
| style="text-align:center;" |Condor
| style="text-align:center;" |180 nm
| style="text-align:center;" |
| style="text-align:center;" |
| style="text-align:center;" |2:1
| style="text-align:center;" |否
| style="text-align:center;" |64-bit
|TV接收，eDualHead功能支持。
|-
!Millennium G550
| style="text-align:center;" |Condor
| style="text-align:center;" |180 nm
| style="text-align:center;" |125
| style="text-align:center;" |166
| style="text-align:center;" |2:2:1
| style="text-align:center;" |是
| style="text-align:center;" |64-bit
|32 MB DDR SDRAM
|}
[[Category:顯示卡]]
[[Category:Matrox]]

Matrox G400 - 版本历史

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