Tutte le cose belle prima o poi finiscono. È imbarazzante, ma vero. Quanti hanno scritto sul fatto che il bus PCI ha finalmente eliminato il "collo di bottiglia" del PC - lo scambio con le schede video - ma sfortuna! Il progresso, come sai, non si ferma. La comparsa di vari acceleratori 3D lì ha portato al fatto che è sorta la domanda: cosa fare? O aumentare la quantità di memoria costosa direttamente sulla scheda video o archiviare alcune delle informazioni in modo economico memoria di sistema, ma allo stesso tempo organizza in qualche modo un rapido accesso ad esso.
Come quasi sempre accade nell'industria dei computer, il problema non è stato risolto. Sembrerebbe che questa sia la soluzione più semplice per te: passa a un bus PCI a 66 MHz a 64 bit con un'enorme larghezza di banda, ma no. Sulla base dello stesso standard PCI R2.1, Intel sta sviluppando un nuovo bus - AGP (R1.0, quindi 2.0), che differisce dal suo "genitore" in quanto segue:
Di conseguenza portata il bus era valutato a 500 MB / s ed era destinato alle schede video per memorizzare le trame nella memoria di sistema, rispettivamente, avere meno memoria sulla scheda e, di conseguenza, diventare più economiche.
Il paradosso è che le schede video preferiscono ancora avere PIÙ memoria e QUASI NESSUNO memorizza le trame nella memoria di sistema, poiché praticamente non ci sono ancora trame di un tale volume (sottolineo - ancora). Allo stesso tempo, a causa della riduzione del costo della memoria in generale, le carte non aumentano particolarmente di prezzo. Tuttavia, quasi tutti credono che il futuro appartenga ad AGP e il rapido sviluppo di applicazioni multimediali (in particolare giochi) potrebbe presto portare al fatto che le trame non si adatteranno più alla memoria di sistema. Ha quindi senso, senza entrare particolarmente nei dettagli tecnici, raccontare come funziona il tutto.
Quindi, partiamo dall'inizio, cioè con AGP 1.0. Il bus ha due modalità operative principali: Execute e DMA. In modalità DMA, la memoria principale è la memoria della scheda. Le trame sono memorizzate nella memoria di sistema, ma prima dell'uso (la stessa esecuzione) vengono copiate nella memoria locale della mappa. Pertanto, AGP funge da "struttura posteriore" fornendo una "consegna tempestiva delle cartucce" (trame) al front-end (nella memoria locale). Lo scambio avviene in grandi pacchetti consecutivi.
In modalità Execute, la memoria locale e di sistema per la scheda video sono logicamente uguali. Le trame non vengono copiate nella memoria locale, ma vengono selezionate direttamente dalla memoria di sistema. Pertanto, pezzi relativamente piccoli posizionati casualmente devono essere selezionati dalla memoria. Poiché la memoria di sistema è allocata dinamicamente, in blocchi da 4K, in questa modalità, per garantire prestazioni accettabili, è necessario prevedere un meccanismo che mappi indirizzi sequenziali a indirizzi reali di blocchi da 4 kilobyte nella memoria di sistema. Questo difficile compito viene eseguito utilizzando una tabella speciale (Graphic Address Re-mapping Table o GART) situata in memoria.
In questo caso, gli indirizzi che non rientrano nell'intervallo GART (intervallo GART) non vengono modificati e vengono mappati direttamente alla memoria di sistema o all'intervallo di memoria specifico del dispositivo. La figura mostra il frame buffer locale della mappa (Local Frame Buffer o LFB) come tale area. L'aspetto esatto del GART non è definito e dipende dalla logica di controllo della scheda.
Il bus AGP supporta completamente le operazioni del bus PCI, quindi il traffico AGP può essere una combinazione di operazioni di lettura/scrittura AGP interlacciate e PCI. Le operazioni del bus AGP sono suddivise. Ciò significa che la richiesta di un'operazione è separata dall'effettivo trasferimento dei dati.
Questo approccio consente al dispositivo AGP di generare una coda di richieste senza attendere il completamento dell'operazione corrente, il che aumenta anche la velocità del bus.
Nel 1998, la specifica del bus AGP è stata ulteriormente sviluppata: è stata rilasciata la revisione 2.0. Come risultato dell'uso delle nuove specifiche elettriche a bassa tensione, è possibile eseguire 4 transazioni (trasferimenti di blocchi di dati) in un ciclo a 66 MHz (AGP 4x), il che significa un throughput del bus di 1 GB / sec! L'unica cosa che manca per la completa felicità è che il dispositivo può passare dinamicamente tra le modalità 1x, 2x e 4x, ma d'altra parte nessuno ne ha bisogno.
Tuttavia, le esigenze e le richieste di elaborazione video sono in aumento e Intel sta preparando una nuova specifica - AGP Pro (revisione 0.9 attualmente disponibile) - volta a soddisfare le esigenze delle stazioni grafiche ad alte prestazioni. Il nuovo standard non modifica il bus AGP. La direzione principale è aumentare l'approvvigionamento energetico schede grafiche. A tal fine, sono state aggiunte nuove linee elettriche al connettore AGP Pro.
Si presume che ci saranno due tipi di schede AGP Pro: High Power e Low Power. Le schede High Power possono consumare da 50 a 110W. Naturalmente, tali carte necessitano di un buon raffreddamento. A tal fine, la specifica richiede due slot PCI liberi con lato componente (il lato su cui sono posizionati i chip principali) della scheda.
Allo stesso tempo, questi slot possono essere utilizzati dalla scheda come elementi di fissaggio aggiuntivi, per l'alimentazione cibo aggiuntivo e anche per lo scambio tramite il bus PCI! Allo stesso tempo, vengono imposte solo piccole restrizioni all'uso di questi slot.
Quando si utilizzano gli slot per fornire alimentazione aggiuntiva:
Quando si utilizza lo slot di scambio del bus:
Il supporto per le modalità a 64 bit o 66 MHz non è richiesto.
Le schede Low Power possono consumare 25-50 W, quindi la specifica richiede uno slot PCI libero per fornire il raffreddamento.
Allo stesso tempo, tutte le carte retail AGP Pro dovrebbero avere uno speciale rivestimento con una larghezza di 3 o 2 slot, rispettivamente, mentre la carta assume un aspetto piuttosto intimidatorio.
Allo stesso tempo, le schede AGP possono essere installate anche nello slot AGP Pro.
In generale, come posso immaginare una stazione grafica con due Processori Xeon e una scheda video AGP Pro High Power... Puoi risparmiare molto sul riscaldamento... Il pensiero sedizioso si insinua, cosa c'è nella specifica PC 200? sarà raffreddato a liquido. Di nuovo, aspettiamo e vediamo.
Interfacce PC
Azienda Intel, osservando che un ulteriore aumento prestazioni complessive di un personal computer "poggia" sul sottosistema video, un tempo proponeva di allocare un bus di interfaccia AGP (Accelerated Graphics Port) separato per la trasmissione di un flusso di dati video. Questo standard ha rapidamente soppiantato le precedenti interfacce utilizzate dalle schede video: ISA, VLB e PCI.
Il vantaggio principale del bus AGP era il suo elevato throughput. Se il bus ISA ha consentito di trasferire fino a 5,5 MB / s, VLB - fino a 130 MB / s e PCI - fino a 133 MB / s, il bus AGP ha teoricamente una larghezza di banda di picco fino a 1066 MB / s ( nella modalità di trasferimento di quattro parole di 32 bit).
Intel ha sviluppato l'interfaccia AGP per risolvere due problemi principali associati all'elaborazione della grafica 3D su un personal computer. Innanzitutto, la grafica 3D richiede di allocare quanta più memoria possibile per memorizzare i dati delle texture e lo Z-buffer. Maggiore è il numero di texture map disponibili per le applicazioni 3D, migliore sarà l'aspetto dell'immagine sullo schermo del monitor. Di solito, per lo Z-buffer viene utilizzata la stessa memoria utilizzata per le trame. Gli sviluppatori di controller video erano in grado di utilizzare la normale RAM per archiviare informazioni sulle trame e sul buffer Z, ma la larghezza di banda del bus PCI era una seria limitazione qui. La larghezza di banda PCI era troppo piccola per l'elaborazione grafica in tempo reale. Intel ha risolto questo problema introducendo lo standard del bus AGP. In secondo luogo, l'interfaccia AGP fornisce una connessione diretta tra il sottosistema grafico e la RAM. Pertanto, vengono soddisfatti i requisiti dell'output grafico 3D in tempo reale e, inoltre, la memoria frame buffer viene utilizzata in modo più efficiente, aumentando così la velocità di elaborazione della grafica 2D.
In effetti, il bus AGP collega il sottosistema grafico all'unità di gestione della memoria del sistema, condividendo l'accesso con Unità centrale di elaborazione computer. Tramite AGP è possibile collegare l'unico tipo di dispositivo: le schede grafiche. Allo stesso tempo, i controller video integrati nella scheda madre e che utilizzano l'interfaccia AGP non possono essere aggiornati.
Per un controller AGP, l'indirizzo fisico specifico in cui sono archiviate le informazioni memoria ad accesso casuale, non importa. Questa è una decisione chiave nuova tecnologia, fornendo l'accesso ai dati grafici come un singolo blocco, indipendentemente dalla "dispersione" fisica delle informazioni tra i blocchi di memoria. Inoltre, AGP opera a una frequenza autobus di sistema fino a 133 Mhz.
La specifica AGP è in realtà basata sullo standard PCI versione 2.1, ma differisce da esso nei seguenti modi principali:
il bus è in grado di trasmettere due (AGP 2x), quattro (AGP 4x) o otto (AGP 8x) blocchi di dati in un ciclo;
eliminato multiplexing di indirizzi e linee dati;
il pipelining delle operazioni di lettura/scrittura elimina l'impatto dei ritardi nei moduli di memoria sulla velocità delle operazioni.
Il bus AGP opera in due modalità principali: DIME (Direct Memory Execute) e DMA (Direct accesso alla memoria). In modalità DMA, la memoria principale è la memoria sulla scheda. Le trame possono essere archiviate nella memoria di sistema, ma vengono copiate nella memoria locale della scheda grafica prima dell'uso. Pertanto, l'interfaccia AGP funge da "portacartuccia" (texture) in una "posizione di sparo" (memoria locale). Lo scambio avviene in grandi pacchetti di dati sequenziali. In modalità Execute, la memoria locale e di sistema per la scheda video sono logicamente uguali. Le trame non vengono copiate nella memoria locale, ma vengono selezionate direttamente dalla memoria di sistema. Pertanto, è necessario trasferire pezzi posizionati casualmente relativamente piccoli. Poiché la memoria di sistema è richiesta anche da altri dispositivi, viene allocata dinamicamente, in blocchi di 4 KB. Pertanto, per garantire prestazioni accettabili, viene fornito un meccanismo speciale che associa indirizzi sequenziali a indirizzi di blocco reali nella memoria di sistema. Questa attività viene eseguita utilizzando una tabella speciale (Graphic Address Re-mapping Table o GART) situata in memoria. Gli indirizzi al di fuori dell'intervallo GART non vengono modificati e vengono mappati direttamente alla memoria di sistema o all'intervallo specifico del dispositivo. La specifica esatta per le regole di funzionamento di GART non è definita e la soluzione specifica dipende dall'elettronica di controllo della scheda video.
Le operazioni del bus AGP sono suddivise. Ciò significa che la richiesta di un'operazione è separata dall'effettivo trasferimento dei dati. Questo approccio consente al dispositivo AGP di generare una coda di richieste senza attendere il completamento dell'operazione corrente, il che aumenta anche la velocità del bus.
La versione AGP 2.0, grazie all'utilizzo di specifiche elettriche a bassa tensione, prevede l'implementazione di quattro transazioni (trasferimenti di blocchi di dati) per ciclo (modalità AGP 4x - moltiplicazione quadrupla). Nel 2003, le schede video con l'interfaccia AGP versione 3.0 (spesso indicata come AGP 8x) sono entrate in produzione di massa. È stato ottenuto un duplice aumento del throughput aumentando la frequenza di clock del bus a 66 MHz e utilizzando un nuovo livello di segnale di 0,8 V (AGP 2.0 utilizzava un livello di 1,5 V). Pertanto, pur mantenendo i parametri di base dell'interfaccia, è stato possibile aumentare il throughput del bus a circa 2132 MB / s. Sebbene il connettore rimanga meccanicamente compatibile con AGP 2.0, le sue caratteristiche elettriche sono cambiate a causa della riduzione della tensione sulle linee di segnale. Il bus AGP viene ora sostituito da un bus seriale sulle piattaforme moderne. PCI Express.
L'avvento del bus PCI non ha rimosso tutti i problemi relativi alla qualità dell'output delle informazioni visive per immagini 3D, video "live". Qui erano già richieste velocità di centinaia di MB / s e il carico sul PCI da diversi dispositivi: dischi fissi, schede di rete e altri dispositivi ad alta velocità hanno portato al fatto che la larghezza di banda del bus PCI locale per soddisfare tutti questi requisiti non è chiaramente sufficiente.
Nel 1996 Intel ha sviluppato un nuovo bus AGP (Accelerated Graphics Port - porta grafica accelerata), progettato solo per collegare la RAM e il processore con la scheda video del monitor. Questo bus fornisce un throughput di centinaia di MB/sec. Collega direttamente la scheda video con la RAM bypassando il bus PCI (Fig. 2)
Specifiche dei pneumaticiAGP
Anno di creazione: 1996
Ampiezza bit del bus dati: 32;
Frequenza bus: 66 MHz;
Indirizzo separato e linee dati (a differenza di PCI);
Pipeline delle operazioni di accesso alla memoria;
Velocità effettiva massima: 532 MB/s;
Specifiche AGP 2x, AGP4x, AGP8x - la possibilità di inviare più blocchi di dati per ciclo di bus. Larghezza di banda massima AGP8x: 2 GB/s;
Una caratteristica importante del bus AGP è il pipelining delle operazioni di accesso alla memoria. Nei bus convenzionali senza pipeline (ad esempio, nel bus PCI), quando viene effettuata una richiesta di lettura/scrittura di celle RAM, il bus è inattivo, in attesa del completamento di questa operazione. L'accesso pipeline AGP consente di trasmettere le richieste successive in quel momento e quindi di ricevere risposte a queste richieste sotto forma di un flusso continuo di dati.
Il bus AGP può combinare fino a 256 richieste di lettura/scrittura di celle RAM in un pacchetto e ricevere risposte ad esse, combinate in un pacchetto di un massimo di 256 parole di dati a 32 bit.
AGP è stato progettato in modo che le schede grafiche potessero memorizzare i dati (texture) di cui avevano bisogno non solo nella loro costosa memoria locale installata a bordo, ma anche nella memoria di sistema economica del computer. Allo stesso tempo, loro (le carte) potrebbero avere una quantità minore di questa stessa memoria locale e, di conseguenza, costare meno.
L'Accelerated Graphics Port (AGP) è un'estensione del bus PCI il cui scopo è gestire grandi quantità di dati grafici 3D. Intel ha progettato AGP per risolvere due problemi prima di introdurre la grafica 3D in PCI. Innanzitutto, la grafica 3D richiede quanta più memoria possibile per le informazioni sulla mappa delle texture e un buffer z, che contiene le informazioni relative alla rappresentazione della profondità dell'immagine.
I progettisti di PC erano in precedenza in grado di utilizzare la memoria di sistema per archiviare informazioni sulla trama e sullo z-buffer, ma il limite di questo approccio era il trasferimento di tali informazioni tramite il bus PCI. Le prestazioni del sottosistema grafico e della memoria di sistema sono limitate dalle caratteristiche fisiche del bus PCI. Inoltre, la larghezza di banda o capacità PCI non è sufficiente per l'elaborazione grafica in tempo reale. Per risolvere questi problemi, Intel ha sviluppato AGP.
In breve, cos'è AGP, è una connessione diretta tra il sottosistema grafico e la memoria di sistema. Questa soluzione consente prestazioni di trasferimento dati significativamente migliori rispetto al bus PCI ed è chiaramente progettata per soddisfare le esigenze dell'output grafico 3D in tempo reale.
Solo un tipo di dispositivo può essere connesso tramite AGP: questo è scheda grafica. I sistemi grafici integrati nella scheda madre e che utilizzano AGP non possono essere aggiornati.
La velocità con cui riceviamo informazioni sui nostri schermi e la quantità di informazioni che esce dall'adattatore video e viene trasmessa allo schermo - tutto dipende da tre fattori:
Risoluzione del tuo monitor
Numero di colori
La frequenza con cui viene aggiornato lo schermo
Una moderna scheda video è, infatti, un secondo computer indipendente all'interno di un personal computer. Inoltre, quando l'utente sta giocando a un gioco 3D, il processore della scheda video svolge effettivamente la maggior parte del lavoro e il processore centrale passa in secondo piano. Una GPU più potente crea un'immagine più realistica.
Per aumentare il più possibile le prestazioni del sottosistema grafico è necessario ridurre al minimo tutti gli ostacoli lungo il percorso. Il controller grafico gestisce funzioni grafiche ad alta intensità di calcolo, che scaricano la CPU del sistema. Ne consegue che il controller grafico deve funzionare da solo, si potrebbe anche dire una memoria locale privata. Il tipo di memoria che memorizza i dati grafici è chiamato frame buffer. Nei sistemi incentrati sull'elaborazione di applicazioni 3D, è necessaria anche una memoria speciale, chiamata z-buffer (z-buffer), che memorizza le informazioni sulla profondità della scena riprodotta. Inoltre, alcuni sistemi potrebbero avere la propria memoria delle texture, ad es. memoria per immagazzinare gli elementi da cui sono formate le superfici dell'oggetto. La presenza di texture map influisce in modo determinante sul realismo dell'immagine delle scene tridimensionali.
In linea di principio, 8 MB di memoria video per una risoluzione di 800x600 o 16 MB per una risoluzione di 1024x768 sono sufficienti per eseguire moderne applicazioni per ufficio e guardare video. Il resto della memoria, al di sopra di questo, disponibile oggi nei moderni adattatori video, viene speso per esigenze di terze parti, in particolare per supportare la grafica su schermo. sistema operativo Windows (soprattutto su Windows Vista).
L'utilizzo di 64, 128, 256 e 512 MB di memoria video è legato, prima di tutto, agli interessi dei "giocatori". Va detto che il rapido aumento della quantità di memoria video non è attualmente associato allo stesso progresso nell'aumentare la risoluzione dell'immagine sullo schermo. Il limite massimo per i tradizionali sistemi di visualizzazione delle informazioni video è quasi già stato raggiunto. Il motivo principale del crescente aumento della RAM dell'adattatore video è che la scheda dell'adattatore video ora dispone di un processore video che può autonomamente, secondo i comandi di controllo del processore centrale, costruire immagini tridimensionali (sono anche -3D ), e ciò richiede una quantità insolitamente grande di risorse per memorizzare i risultati dei calcoli intermedi e i campioni di texture che riempiono i piani condizionali delle figure simulate.
Tuttavia, anche per le applicazioni da ufficio, oggi, se il sistema operativo Windows utilizza l'interfaccia DirectX9 o 10, la memoria della scheda video deve essere di almeno 128 MB.
Inizialmente, le schede video sono state costruite secondo i seguenti principi. Tutto ciò che viene scritto dal processore centrale nella memoria video viene convertito in un segnale video analogico, che viene inviato al monitor, secondo algoritmi rigorosamente definiti. Pertanto, il processore centrale stesso deve calcolare i parametri di tutti i punti che dovrebbero essere visualizzati sullo schermo al momento e caricare tutti i dati nella memoria video. Qualsiasi modifica sullo schermo, anche se si tratta di una traccia del mouse, è il risultato del lavoro del processore centrale. Di conseguenza, maggiore è la risoluzione e il numero di colori utilizzati, maggiore è il tempo impiegato dal processore per calcolare tutti i punti del raster generato.
Poiché il personal computer nel tempo è diventato indissolubilmente legato all'interfaccia grafica di Windows e a vari giochi tridimensionali, gli sviluppatori hardware hanno adottato una serie di misure per migliorare la scheda video standard al fine di salvare il processore centrale da un lavoro non necessario sul disegno elementare immagini. Tali dispositivi sono chiamati acceleratori grafici o altrimenti acceleratori grafici (sono anche processori video o grafici).
Prima versione (specifica AGP 1.0) AGP1x usato raramente, poiché non fornisce la velocità necessaria per lavorare con la memoria in modalità DME, è stata immediatamente aggiunta durante la progettazione la possibilità di inviare 2 blocchi di dati per ciclo, questo AGP2x. IN 1998 rilasciato la seconda versione (specifica AGP 2.0) - AGP4x, che poteva già inviare 4 blocchi per ciclo e aveva un throughput di circa 1 GB/s. Il livello di tensione è stato abbassato a 1,5 V invece dei soliti 3,3 V. Bus AG 8x(Specifica AGP 3.0) trasferisce già 8 blocchi per ciclo, quindi il throughput del bus raggiunge i 2 GB / s. Inoltre, lo standard includeva la possibilità di utilizzare due schede video (allo stesso modo ATI Fuoco incrociato, SLI), ma questa funzione non è stata utilizzata dai produttori. Le moderne schede video richiedono molta potenza, più di 40 W, che il bus AGP non può fornire, quindi è apparsa la specifica AGP Pro con connettori di alimentazione aggiuntivi.
Il trasferimento dei dati dalla memoria principale alla memoria video della scheda avviene in due fasi, prima viene trasferito un indirizzo a 64 bit, da dove devono essere letti i dati, poi i dati stessi vanno. Il bus AGP offre due opzioni di trasmissione,
SU questo momento le schede madri con slot AGP non vengono quasi mai prodotte; lo standard AGP è stato universalmente soppiantato nel mercato dal più veloce PCI Express. Le schede video dello standard AGP sono prodotte, ma principalmente nel segmento di fascia bassa, in piccole quantità e sono più costose di schede PCI-E simili (a causa del fatto che vengono utilizzati chip adattatore PCI-E → AGP).
Fondazione Wikimedia. 2010 .
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