A coisa muda de figura com a chegada de interfaces grÁficas. Como a interação com uma simples tela preta com texto não é nem um pouco intuitiva, começam a surgir sistemas baseados na parte visual, com interações amigÁveis através de elementos como desenhos, botões e setas, como a Xerox 810 Star, de 1981. E o trabalho do processador com imagens, que antes se limitava a jogar o texto na tela, passou a ser algo mais complexo como rastrear pontos, preencher polígonos e renderizar imagens. Era muita coisa para um processador só.

O caminho foi a criação de uma outra central de processamento, que se encarregasse apenas disso. Um dos primeiros projetos conhecidos, neste campo, é o PGA (Professional Graphics Controller) da IBM, lançado em 1984. Com três PCBs (aquelas plaquinhas verdes em que grudamos os componentes), a placa de vídeo utilizava uma CPU Intel 8088 e memórias próprias para processar os grÁficos no computador, operando na resolução fantÁstica de 640x480 pixels e com uma paleta de 256 cores. Isso não é nada mal, considerando que o padrão da época ainda era, na maioria das vezes, o EGA, com resolução de 640×350 e 64 cores (sendo que só conseguia exibir no mÁximo 16 por vez!). Apesar do avanço que representava, a PGA não alcançou muito sucesso, principalmente por falta de compatibilidade com a maioria dos softwares. Ainda era cedo para a GPU ganhar um espaço próprio.

Ainda na era "pré-placa de vídeo", começam a surgir importantes empresas desenvolvedoras de chips de processamento grÁfico que, apesar de não possuir uma placa própria, jÁ estavam inseridos no computador, em locais como na placa-mãe. A Silicon Graphics Inc. (SGI) é uma das principais empresas da época, e seria pioneira do mercado com a criação de algo indispensÁvel para a evolução das placas de vídeo: as APIs.

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APIs
Para entender o funcionamento e evolução das placas de vídeo, é muito importante compreender como funcionam as APIs. Uma Application Programming Interface, ou Interface de Programação de Aplicativos é uma espécie de grande biblioteca com vÁrios elementos bÁsicos para a construção de programas. Isto pode ser janelas, efeitos de luz, transparências, elementos lógicos e todo tipo de item necessÁrio para construção de um software, servindo também como uma "ponte" que liga diversos códigos e programas através destes elementos em comum.

Cada API possui um conjunto de recursos que influenciam no resultado final da renderização

A API é importante pois determina quais efeitos serão possíveis em uma placa de vídeo, de acordo com as APIs que ela suporta. A SGI criou a interface IRIS GL, que daria origem a uma utilizada até hoje, a OpenGL. Outro exemplo de API importantíssima é o DirectX que, dependendo da versão que a placa suporta, irÁ tornar possível alguns efeitos mais complexos, como o uso do Tessellation com a versão 11, ou pode até mesmo tornar um jogo incompatível com um sistema, como uma placa com suporte a DirectX 9 tentando rodar um game que que utiliza a versão 10. As APIs resolveriam o principal problema da PGA: a incompatibildiade dos programas. Com a consolidação de APIs como DirectX e OpenGL, praticamente se extinguiu a dificuldade em encontrar aplicativos compatíveis com determinadas placas de vídeo.

Além das APIs, a SGI foi uma das primeiras empresas a evoluir o conceito de pipeline. Mas vamos com calma, isto veremos lÁ na parte sobre como funciona a placa de vídeo.

{break::A GPU ganha vida própria}Apesar da pouca adoção da PGA, os chips grÁficos continuaram evoluindo, mas realizando apenas parte do processo grÁfico, que ainda era iniciado pela CPU. Empresas como 3dfx, Nvidia, ATi e Matrox iniciariam a fabricação de placas de vídeo com tecnologia 3D, mas assim como as primeiras GPUs, precisaram de algo que impulsionasse o consumo.

Assim como a interface grÁfica havia feito com as primeiras GPUs, uma geração de games daria "razão de existir" para as primeiras placas de vídeo. Jogos como Wolfenstein 3D, Doom e Quake embalariam as vendas, mostrando o diferencial que esta parte do hardware faz para a experiência de uso de um computador.

Neste contexto surgiu aquela que é considerada a primeira placa de vídeo 3D, a 3dfx Voodoo. A 3dfx, formada por ex-membros da SGI, desenvolveriam uma API própria baseada em OpenGL, a Glide. A empresa não focava na fabricação placas próprias, atuando muito mais como OEM, ou seja, fornecendo o chip grÁfico a outras empresas, para que elas criassem seus próprios projetos e produtos com o chip Voodoo. Este é um modelo de negócio seguido até hoje pelas principais fabricantes.

Placa da Diamond com o chip Voodoo 1

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Uma nova geração de chips grÁficos passaria a assumir cada vez mais funções que antes cabiam ao processador, como a iluminação das imagens e as formas dos objetos. Em 1999 a Nvidia cunharia o termo GPU, durante o lançamento da GeForce 256. Esta época marca a consolidação desta indústria, com a chegada de modelos como a própria GeForce 256 e a ATI 7500, enfim acessíveis para a maioria dos usuÁrios domésticos.

{break::Como funciona a GPU}Como vimos ao longo da evolução da GPU, a placa de vídeo foi progressivamente tirando a carga de trabalho da CPU, se especializando na criação dos grÁficos que surgirão na tela. Para criar estas imagens, a GPU faz uma série de operação, um passo a passo para então chegar ao resultado final: a pipeline.

A pipeline pode ser entendida com a metÁfora de uma linha de produção: em cada etapa, são adicionados elementos até chegar ao produto final. No caso das placas de vídeo, primeiro elas precisam identificar a posição dos elementos, ou seja, os vetores, montando uma espécie de esqueleto dos objetos. Depois, ela precisa aplicar as texturas sobre estes modelos e, por fim, compor a cena com elementos como efeito de luz (e conseguentemente, de sombra) na cena. Assim que a placa monta a cena, ela envia para o monitor o que cada pixel deve exibir.

EstÁgios de renderização, com o posicionamento e molde dos elementos, aplicação das texturas e aplicação de filtros

É aqui que temos o principal critério para avaliar a capacidade de uma placa de vídeo: a quantidade de vezes por segundo que ela é capaz de compor a cena e "despachar" para o monitor, ou seja, o número de quadros por segundo (FPS) que ela consegue entregar.

Outro fator importante é que aqui vemos a forma como a qualidade grÁfica configurada nos jogos influi no desempenho. Se você aumenta a resolução, que nada mais é que aumentar o número de pontos (pixels) que irão compor a imagem, a placa de vídeo precisa se preocupar em renderizar mais informação, aumentando a carga de trabalho da placa e, conseguentemente, diminuindo o número de quadros que ela consegue enviar ao monitor a cada segundo. Outro fator são os filtros: quanto mais efeitos você incluir, mais etapas serão necessÁrias para finalizar a produção (renderização) da imagem, fazendo com que a placa também perca performance.