Главная страницаОбратная связьКарта сайта

Видеоадаптеры. Быстродействие видеосистемы

Быстродействие видеосистемы

Общая производительность платы графического ускорителя зависит от сочетания пяти главных факторов: графического чипсета, видеопамяти, видеодрайверов и BIOS, RAMDAC и шины интерфейса (все эти элементы легко найти на рис. 18.12). Понимание влияния этих факторов на производительность видеосистемы, позволит выработать правильные решение по модернизации компьютера или замене плат.

Графический ускоритель

Главным элементом платы видеоускорителя является сама микросхема (или комплект микросхем). Тип микросхемы (с фиксированной функцией, графический ускоритель или графический сопроцессор) определяет возможности платы ускорителя. При прочих равных условиях плата с графическим ускорителем, безусловно, покажет более высокую производительность, чем плата с микросхемой фиксированной функции. Такие компании как 3dfx, ATI, Advance Logic, Chips&Technologies, Matrox, NVIDIA, S3 и Oak Technology создали целую гамму современных микросхем для ускорителей. Многие старые микросхемы имеют 32-разрядную шину данных (новые работают с шинами шириной вплоть до 512 бит) и поддерживают очень большую скорость передачи данных; но узкое место при передаче данных в виде шины PCI с ее частотой 33 МГц может серьезно ухудшить эффективность работы микросхемы. Все современные ускорители используются различные варианты шины AGP—от первого варианта 1х до последней версии 8х. Следовательно, следует учитывать рекомендации производителя платы по ее использованию — применение самого современного графического ускорителя в компьютере с процессором Pentium MMX не заставит его «летать».




Рис. 18.12 Графический ускоритель Matrox G550


Видеопамять

Хотя современный объем видеопамяти составляет от 64 до 256 Мбайт, размер памяти не так важен для ускорителя, как ее скорость. Более быстрая память способна читать и писать данные быстрее, что повышает производительность адаптеров. Первые поколения видеоадаптеров использовали память DRAM или EDO RAM. Использовалась также специализированная видеопамять (VRAM) — устройство памяти с двумя отдельными шинами данных, через которые можно одновременно осуществлять чтение и запись данных.

Современные видеоадаптеры используют те же типы памяти, что применяются и в основной системной памяти — SDRAM и DDR-SDRAM. Память DDR (Double Data Rate SDRAM работает на удвоенной частоте за счет использования переднего и заднего фронтов тактового сигнала.

к—\/   AGP-видеокарты мргут использовать часть системной памяти в качестве ви-. Vt-A     дерпамйти, что настраивается при помощи &MbS Setup. При этом размер \gsa    основой оперативйойпаметичж»тйетстёуюЩим-обр&зом сокращаемся-;

Видеодрайверы и BIOS

Нередко программному обеспечению отводится вторичная роль при разработке адаптера, но оно играет чрезвычайно важную роль в обеспечении быстродействия ускорителя. Даже прекрасные аппаратные ускорители испытывают трудности, когда работают под управлением небрежно написанного программного кода. Существуют два типа программного обеспечения, относящегося к рассматриваемому оборудованию: видео BIOS и видеодрайверы. Видео BIOS— это встроенное программное обеспечение (программы, записанные в микросхему ПЗУ). Видео BIOS содержит программы, управляющие взаимодействием ускорителя с прикладными программами под DOS. Современные адаптеры оснащаются перезаписываемым ПЗУ BIOS, содержимое которого можно изменять без необходимости извлечения видеоадаптера из компьютера. Расширения VESA BIOS (универсальный драйвер) в настоящее время используются повсеместно как часть видео BIOS во многих ускорителях, а также в обычных адаптерах с кадровым буфером. При использовании расширений VESA BIOS отпадает необходимость загружать другой драйвер устройства при работе в DOS.

Однако видеодрайверы имеют и преимущества. Операционные системы Windows обычно используют видеодрайверы и практически полностью игнорируют видео BIOS. В отличие от ПЗУ BIOS, которое может оказаться непросто обновить, видеодрайвер легко заменить при нахождении в нем программной ошибки или его усовершенствовании. Усовершенствованную версию драйвера можно загрузить с сайта производителя через Интернет (или посредством другой онлайновой службы, например, AOL) и установить его на компьютере в течение нескольких минут без необходимости разборки компьютера. Возможно также использование драйверов сторонних производителей. Производители аппаратуры не всегда создают эффективное программное обеспечение, и драйверы разрабатывают специализированные компании, чей продукт может управлять ускорителем лучше, чем оригинальный драйвер, поставляемый производителем адаптера.

<-Справочные» (reference) драйверы часто доступны на сайтах производителей микросхем для видеокарт. Производители видеокарт нередко адаптиру-ют эти драйверы к своему конкретному продукту. Модифицированные справочные драйверы повышают производительность адаптера, но предназначены для конкретной видеокарты, а не для всех карт, использующих тот же самый набор микросхем. Они также могут не отличаться надежностью работы

RAMDAC

Почти каждая используемая сегодня видеосистема использует 15-контактный разъем VGA, в котором используются три отдельных аналоговых сигналов для представления основных цветов. Цвет каждого пиксела раскладывается на уровни красного, зеленого и синего цвета, после чего эти уровни преобразуются в аналоговые эквиваленты. Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) осуществляет перевод цифровых величин в аналоговые уровни, на что также требуется определенное время. Для обеспечения быстрой горизонтальной развертки требуются быстрые преобразователи ЦАП. На современных видеокартах устанавливается микросхема RAMDAC с тактовой частотой до 350 МГц, которая обеспечивает очень высокое разрешение на достаточно большой частоте регенерации изображения. Вспомним, что каждый видеоадаптер использует цветовую палитру — подмножество цветов, которые могут быть воспроизведены в выбранном режиме видео отображения. Хотя аналоговый монитор может воспроизводить неограниченное количество цветов, плата VGA способна выводить только 256 цветов в любом 256-цветном видеорежиме. Старые видеокарты хранили палитру цветов в регистрах, но для современных видеорежимов с большой цветовой палитрой (от64Кдо 16М цветов) требуется использовать ОЗУ. Предпочтительнее использовать платы с микросхемой RAMDAC, поскольку память, интегрированная с ЦАП, работает быстрее по сравнению с дискретным доступом к оперативной памяти в любом другом месте на плате. Следует иметь в виду, что оперативная память в микросхеме RAMDAC используется не для хранения изображения, а только для хранения цветовой палитры.

Архитектуры шин расширения

Как отмечалось ранее в этой главе, графические данные требуется пересылать из системной памяти в видеоадаптер. Такая передача осуществляется по шине расширения компьютера. Если данные между системной памятью и адаптером передавать на повышенной частоте, то это приведет к увеличению производительности видеосистемы. Например, широкая шина данных (32-х, а не 16-разрядная) и большая тактовая частота шины (66 МГц вместо 33 МГц) будут обеспечивать большую скорость передачи данных — или, другими словами, большую пропускную способность видеосистемы. Следовательно, выбор архитектуры шины оказывает большое влияние на производительность видеосистемы. Используемые в настоящее время ускорители выпускаются для шины AGP, хотя еще можно найти од-ну-две модели, предназначенные для шины PCI. Сегодня использовать РС1-видеокарту имеет смысл только на тех устаревающих системах, где отсутствует разъем AGP.

PCI. Разработанная компанией Intel шина подключения периферийных компонент — PCI (Peripheral Component Interconnect) стала одной из самых универсальных и мощных архитектур шин персонального компьютера. Шина PCI работает на частоте 33 МГц и предоставляет 32-разрядную шину данных, что позволяет полностью использовать возможности 32-разрядных центральных процессоров, таких как семейство Intel Pentium (хотя существует и 64-разрядная версия этой шины). В шине PCI преодолены ограничения шины ISA по частоте работы и функциональным возможностям, и она предназначена для подключения любых периферийных устройств компьютера (а не только видеокарт). Видеоадаптеры шины PCI практически полностью вытеснены платами для шины AGP.

AGP. Компания Intel разработала и внедрила усовершенствованную архитектуру локальной шины, названную ускоренным графическим портом AGP — близким родственником шины PCI. AGP — это специализированная высокоскоростная шина, к которой непосредственно подключаются системный чипсет и графический контроллер. Это соединение формирует канал данных, предназначенный только для графики (в отличие от шины PCI, чью полосу пропускания используют многие периферийные устройства, подключенные к компьютеру). Использование шины AGР освобождает шину PCI от передачи огромного объема видеоданных в приложениях, использующих трехмерную графику. От этого выиграли и устройства шины PCI, поскольку она более не занимается передачей видеоданных. Чтобы полностью воспользоваться преимуществами шины AGP, ее должны поддерживать системная BIOS, комплект микросхем и операционная система. Полностью поддерживают шину AGP операционные системы Windows 98/Ме и Windows 2000/ХР. Операционная система Windows 9S OSR2 оказывает ограниченную поддержку шине AGP, поэтому преимущества этой шины будут использоваться не в полной мере. Программа Direct Draw (часть программного пакета DirectX) постоянно совершенствуется, поскольку именно она отвечает за то, как шина AG P использует основную память.

Если в спецификации шины PCI скорость передачи данных ограничена 132 Мбайт/ с, то 32-разрядная 66 МГц шина AGP имеет базовую скорость в 264 Мбайт/с. Спецификации шины AG Р 2Х, 4Х и 8Х поддерживает скорость передачи данных в 533 Мбайт/с, 1,06 Гбайт/с и 2,12 Гбайт/с соответственно.

Важной особенностью шины AGP является ее способность прямого доступа к системной памяти во время процесса построения изображения. В этом случае системная память рассматривается как «нелокальная память» NLM («Non-Local Memory»). Операционная система может резервировать области основной системной памяти для использования графическим контроллером. Существует два способа использования нелокальной памяти NLM, описываемые спецификацией AGP компании Intel, и оба способа требуют поддержки со стороны операционной системы через прикладной программный интерфейс (API), например, DirectDraw. Нелокальная память может использоваться для хранения текстур и z-буфера. Первый способ реализуется посредством прямого доступа к памяти — DMA (Direct Memory Access). Режим DMA использует нелокальную память (NLM) только для хранения информации большого объема, например, текстур. Это позволяет фафическому контроллеру размещать в локальной памяти (памяти видеокарты) меньшее количество текстур. Память NLM используется, в основном, с целью уменьшения стоимости компьютера. Нелокальная память может использоваться для хранения текстур, что позволяет использовать в прикладных профаммах, в частности, в ифах, текстуры большего размера, что повышает реализм изображения без ухудшения производительности системы и без использования более дорогой локальной видеопамяти. Вторым способом использования нелокальной памяти является режим DiME (Direct Memory Execute). В этом режиме — часто называемом «исполнительным режимом» — трехмерные (ЗО)-функции реально работают в нелокальной памяти, а конечный результат затем передается в графический адаптер для вывода на монитор. Метод DiME может ухудшить производительность, если функциональные возможности графического адаптера превосходят возможности компьютера.

Шина AGP имеет 32 мультиплексные линии данных и адреса. Имеется 8 дополнительных линий для боковой адресации (sideband addressing). Эти дополнительные адресные линии дают возможность графическому контроллеру выдавать новые адреса и команды для запросов чтения/записи во время текущей передачи данных по предыдущим запросам, использующим основные 32 мультиплексные линии данных/адреса. Шина AGP имеет дополнительную функцию, которая называется «быстрой записью» («Fast Write»). С помощью этой функции центральный процессор может писать данные непосредственно в кадровый буфер графической карты, минуя системную память. Функция Fast Write превышает скорость работы стандартной шины AGP 4X на 30%, поэтому производительность графических приложений, использующих эту функцию, возрастает. Функция Fast Write должна поддерживаться системным чипсетом (что справедливо для чипсета Intel i820 и выше).

Подавляющее большинство современных системных плат имеют разъем AGP, но встречаются экономичные решения с интегрированным >рафиче-ским контроллером. В таких случаях разъем AGP может и отсутствовать



Обсудить статью на форуме


Если прочитаная статья из нашей обширной энциклопедия компьютера - "Видеоадаптеры. Быстродействие видеосистемы", оказалась полезной или интересной, Вы можете поставить закладку в социальной сети или в своём блоге на данную страницу:

Так же Вы можете задать вопрос по статье через форму обратной связи, в сообщение обязательно указывайте название или ссылку на статью!
   


Copyright © 2008 - 2019 Дискета.info