2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Видеоакселераторы. Графические акселераторы Что такое адаптер и графический акселератор

Видеоакселераторы. Графические акселераторы Что такое адаптер и графический акселератор

Для решения многих задач с использованием компьютера необходима высокока­чественная графика. Изображение такого качества требует вывода на экран боль­шого количества пикселов. Но сначала цвет каждого пиксела нужно вычислить и записать его в видеобуфер. Оттуда информация пересылается в дисплей с такой скоростью, чтобы экран обновлялся по меньшей мере 30 раз в секунду.

Вычисление интенсивности и цвета пикселов может выполняться программ­ным обеспечением. Результирующее изображение следует записать в видеобу­фер, а оттуда переслать на дисплей через шину компьютера. Однако объемы обра­батываемых таким образом данных будут настолько велики, что, если возложить всю их обработку на процессор, у него не останется времени для выполнения дру­гих задач. Кроме того, использование шины компьютера для пересылки содержи­мого видеобуфера на дисплей приведет к тому, что шина также почти полностью будет занята этими данными. Если один пиксел занимает 32 бита, для изображе­ния размером 1024 х 1024 пикселов понадобится 4 Мбайт, и для его пересылки потребуется шина со скоростью передачи не менее 120 Мбайт/с.

В большинстве графических приложений на экран выводятся трехмерные (3D) объекты. В частности, в компьютерных играх создается искусственный трехмер­ный мир с видеоизображениями, формируемыми программным путем. Для их по­лучения требуются очень сложные вычисления, которые лучше всего выполнять на отдельном специализированном процессоре. Такой процессор, называемый GPU (Graphics-Processing Unit — устройство обработки графики), является осно­вой популярных графических плат, установленных в большинстве персональных компьютеров. Кроме процессора графическая плата содержит высокоскоростную память объемом от 8 до 64 Мбайт. Эта память используется графическим процес­сором для выполнения вычислений и хранения результирующего изображения, предназначенного для вывода на экран. Дисплей подключается прямо к графиче­ской плате, так что она может обмениваться с ним информацией без помощи ши­ны компьютера. Высококачественные графические платы могут обновлять экран со скоростью от 75 до 200 раз в секунду.

Графическая плата может соединяться с компьютером посредством шины (напри­мер, PCI). Однако чаще на материнской плате компьютера имеется соединитель­ный слот, называемый AGP (Accelerated Graphics Port — ускоренный графический порт), специально предназначенный для графической платы. Это 32-разрядный порт, поддерживающий более высокую скорость пересылки данных, чем шина PCI. Он известен как AGP 1х, 2х, 4х или 8х, где AGP 1х — это исходный стандарт, определяющий передачу данных со скоростью 264 Мбайт/с. Последние версии стандарта AGP поддерживают в несколько раз большие скорости передачи дан­ных, в частности стандартом AGP 8х устанавливается скорость передача данных, равная 2 Гбайт/с.

В компьютерной графике трехмерный объект представляется в виде поверхно­сти, состоящей из большого количества маленьких многоугольников (как прави­ло, треугольников). Основной задачей графической обработки является преобра­зование трехмерного изображения в двухмерное, максимально близкое к тому, каким оно видится человеческим глазом. Для определения проекции и перспекти­ вы объектов требуется вычислять местоположения вершин треугольников, пред­ставляющих разные фрагменты изображения. Далее с помощью сложных алго­ритмов создания реалистичного изображения вычисляются цвета и тени каждого треугольника. При этих вычислениях учитывается расположение источника све­та, его отражение от различных поверхностей, тени и т. п. Важной частью данного процесса является формирование определенной текстуры поверхности, напри­мер древесных волокон или кирпичной кладки. Текстура обычно задается с помо­щью элементов, именуемых текселами (texel). Отдельные треугольники заполня­ются текселами, в результате чего создается впечатление текстурной поверхности объекта. Скрытые части изображения удаляются путем отсечения (clipping). По­следний этап обработки изображения, когда определяется цвет и яркость каждого пиксела, называется самплингом (sampling), а весь вычислительный процесс, в ре­зультате которого трехмерное изображение превращается в набор отправляемых на дисплей пикселов, — визуализацией (rendering).

В случае движущихся изображений все эти вычисления повторяются по многу раз в секунду. Чтобы движение на экране было плавным, пикселы изображения должны пересчитываться как минимум 20 раз в секунду, а лучше 30 или 40. Это значение называется частотой кадров. Скорость выполнения графической платой описанных вычислений характеризуется ее коэффициентом T&L (Transformations and Lighting — преобразование и освещение), равным количеству треугольников, для которых видеокарта может выполнить проецирование, отсечение, освещение и самплинг за одну секунду. Как правило, это значение изменяется в пределах от 10 до 30 млн. треугольников в секунду.

В табл. 10.1 приведены характеристики графической платы RADEON VE про­изводства ATI Corp. Похожими возможностями обладает графический процессор GeForce 2 MX производства «Vidia Corp. Это примеры популярных плат для пер­сональных компьютеров. В профессиональных системах используются более мощные платы с расширенными возможностями. А в ближайшем будущем в этой быстро развивающейся области компьютерной индустрии ожидается появление еще более мощных процессоров.

Таблица 10,1. Графическая плата RADEON VE
Компонент Описание

Микросхема GPU RADEON VE

Память До 64 Мбайт, DDR SDRAM

Цвет 32 бита, включая 8 бит, зарезервированных для будущего

Число пикселов 2048 х 1536

Коэффициент T&L 30 млн треугольников в секунду

Частота обновления От 75 до 200 раз в секунду в зависимости от установленного

Дополнительные Поддержка TV, VCR, DVD, HDTV и MPEG 2

Программное обеспечение графических плат

Графические платы предназначены для реализации множества сложных функций. Чтобы их использовать, нужно иметь специальное программное обеспечение, раз­работанное для конкретной платы. В этой области очень мало стандартов, и рынок открыт для конкуренции. Таким образом, для улучшения качества изображения недостаточно просто установить в компьютер лучшую графическую плату. Требу­ется специальное программное обеспечение. Очевидно, что назрела необходимость в разработке стандартов программных интерфейсов приложений (Application Programming Interface, API), позволяющих создавать аппаратно-независимое про­граммное обеспечение. И такие стандарты уже начинают появляться. Когда они получат достаточное распространение, программное обеспечение, интенсивно ис­пользующее возможности графики (например, компьютерные игры), сможет кор­ректно работать с графическими платами разных производителей. Примером такого стандарта является OpenGL (Open Graphics Language — открытая графи­ческая библиотека). Ему и подобным стандартам, связанным с различными ас­пектами обработки графики, соответствует все больше графических плат.

Представляем летнюю десятку «видеохитов» от «Домашнего ПК». Мы собрали двадцать графических акселераторов от ATI и NVidia, чтобы выбрать из них самые скоростные. Конечно, быстродействие — не единственный критерий, которым мы руководствуемся при покупке видеокарты, есть еще и цена. И мы обязательно обсудим этот аспект, рассматривая каждую модель с точки зрения покупателя.

Видеоакселераторы. Графические акселераторы Что такое адаптер и графический акселератор

2D-акселератор — графический ускоритель для обработки двухмерных графических данных (2D), реализует аппаратное ускорение таких функций, как прорисовка графических примитивов, перенос блоков изображения, масштабирование, работа с окнами, мышью, преобразование цветового пространства. Первоначально видеоадаптеры с аппаратным ускорением графических функций делились на две группы: видеоадаптеры с графическим ускорителем (акселератором) и видеоадаптеры с графическим сопроцессором.

Графический акселератор — устройство, выполняющее заданные логические или арифметические операции по жесткому алгоритму, который не может быть изменен.

Графический сопроцессор — более универсальное устройство и работает параллельно с центральным процессором. Основное отличие графического сопроцессора от графического акселератора в том, что сопроцессор можно запрограммировать на выполнение различных задач, поскольку он является активным устройством: имеет возможность, как и центральный процессор, обращаться к системной оперативной памяти и управлять шиной ввода/вывода.

В современных видеоадаптерах объем и сложность графических функций, выполняемых графическим сопроцессором, стали соизмеримы с объемом задач, решаемых центральным процессором ПК. В связи с этим Chipset, составляющий основу современного видеоадаптера с аппаратной поддержкой графических функций, называют графическим процессором.

3D-акселераторы предназначены для обеспечения возможности видеть на экране проекцию виртуального (не существующего реально) динамического трехмерного объекта, например, в компьютерных играх. Такой объект необходимо сконструировать, смоделировать его объемное изображение, т.е. задать математическую модель объекта (каждую точку его поверхности) в трехмерной системе координат, аналитически рассчитать всевозможные зрительные эффекты (угол падения света, тени и т.п.), а затем спроецировать трехмерный объект на плоский экран. 3D-акселератор необходим только в том случае, когда объемное изображение синтезируется компьютером, т.е. создается программно.

Совокупность приложений и задач, в рамках которых реализуется эта схема построения трехмерного изображения на экране монитора PC, называется трехмерной графикой, или 3D (3-Dimentional — трехмерный).

Графические акселераторы

Графические акселераторы (ускорители) — специализированные графические сопроцессоры, увеличивающие эффективность видеосистемы. Их применение освобождает центральный процессор от большого объёма операций с видеоданными, так как акселераторы самостоятельно вычисляют, какие пиксели отображать на экране и каковы их цвета.

Видеоакселераторы

Изображение, которое мы видим на экране монитора, представляет собой выводимое специальным цифроаналоговым преобразователем RAMDAC (Random Access Memory Digital to Analog Converter) и устройством развертки содержимое видеопамяти. Это содержимое может изменяться как центральным процессором, так и графическим процессором видеокарты — ускорителем двухмерной графики (синонимы: 2D-ускоритель, 2D-акселератор, Windows-акселератор или GDI-акселератор). Современные оконные интерфейсы требуют быстрой (за десятые доли секунды) перерисовки содержимого экрана при открытии/закрытии окон, их перемещении и т. п., иначе пользователь будет чувствовать недостаточно быструю реакцию системы на его действия. Для этого процессор должен был бы обрабатывать данные и передавать их по шине со скоростью, всего в 2-3 раза меньшей, чем скорость работы RAMDAC, а это десятки и даже сотни мегабайт в секунду, что практически нереально даже по современным меркам. В свое время, для повышения быстродействия системы были разработаны локальные шины, а позднее — 2D-ускорители.

Читать еще:  Bluetooth анти-лост таг. Беспроводная блютус метка

2D-ускорители представляют собой специализированные графические процессоры, способные самостоятельно рисовать на экране курсор мыши, элементы окон и стандартные геометрические фигуры, предусмотренные GDI — графической библиотекой Windows. 2D-ускорители обмениваются данными с видеопамятью по своей собственной шине, не загружая системную шину процессора. По системной шине 2D-ускоритель получает только GDI-инструкции от центрального процессора, при этом объем передаваемых данных и загрузка процессора в сотни раз меньше.

Современные 2D-ускорители имеют 64- или 128-разрядную шину данных, причем для эффективного использования возможностей этой шины на видеокарте должно быть установлено 2 или 4 Мбайт видеопамяти соответственно, иначе данные будут передаваться по вдвое более узкой шине с соответствующей потерей в быстродействии. Можно сказать, что к настоящему моменту 2D-ускорители достигли совершенства. Все они работают столь быстро, что, несмотря на то, что их производительность на специальных тестах может отличаться от модели к модели на 10-15%, пользователь, скорее всего, не заметит этого различия. Поэтому при выборе 2D-ускорителя следует обратить внимание на другие факторы: качество изображения, наличие дополнительных функций, качество и функциональность драйверов, поддерживаемые частоты кадровой развертки, совместимость с VESA (для любителей DOS-игр) и т. п. Микросхемы 2D-ускорителей в настоящее время производят ATI, Cirrus Logic, Chips&Technologies, Matrox, Number Nine, S3, Trident, Tseng Labs и другие компании.

Под мультимедиа-акселераторами обычно понимают устройства, которые помимо ускорения обычных графических операций могут также выполнять ряд операций по обработке видеоданных от разных источников.

Прежде всего, это функции по ускорению вывода видео в форматах AVI, Indeo, MPEG-1 и других. Проблема в том, что видеофильм в формате NTSC идет со скоростью 30 кадров в секунду, PAL и SECAM — 25 кадр/с. Скорость смены кадров в цифровом видео перечисленных форматов также меньше или равна 30 кадр/с, однако разрешение изображения редко превышает 320 x 240 пикселов. При этих параметрах скорость поступления информации составляет порядка 6 Мбайт/с и процессор успевает выполнить ее декомпрессию и пересылку по шине в видеопамять. Однако такой размер изображения слишком мал для комфортного просмотра на экране, поэтому его обычно масштабируют на весь экран. В этом случае скорость потока данных возрастает до десятков и сотен мегабайт в секунду. Это обстоятельство привело к появлению видеоакселераторов, которые умеют самостоятельно масштабировать видео в форматах AVI и MPEG-1 на весь экран, а также выполнять сглаживание отмасштабированного изображения, чтобы оно не выглядело, как набор квадратиков. Подавляющее большинство современных 2D-ускорителей являются в то же время и видео ускорителями, а некоторые, например ATI Rage128, умеют воспроизводить и видео в формате MPEG-2 (т. е. с исходным разрешением 720 х 480).

К мультимедиа-функциям также относят аппаратную цифровую компрессию и декомпрессию видео (что почти не встречается на массовых видеокартах), наличие композитного видеовыхода, вывод TV-сигнала на монитор, низкочастотный видеовход и высокочастотный TV-вход, модуль для работы с телетекстом и другие функции.

Что такое видеоадаптер и графический акселератор?

С увеличением числа приложений, использующих сложную графику и видео, наряду с традиционными видеоадаптерами широко используются разнообразные устройства компьютерной обработки видеосигналов:

 Графические акселераторы (ускорители) — специализированные графические сопроцессоры, увеличивающие эффективность видеосистемы. Их применение освобождает центральный процессор от большого объёма операций с видеоданными, так как акселераторы самостоятельно вычисляют, какие пиксели отображать на экране и каковы их цвета.

 TV-тюнеры — видеоплаты, превращающие компьютер в телевизор. TV-тюнер позволяет выбрать любую нужную телевизионную программу и отображать ее на экране в масштабируемом окне. Таким образом можно следить за ходом передачи, не прекращая работу.

Что такое клавиатура?

Все символы, набираемые на клавиатуре, немедленно отображаются на мониторе в позиции курсора (курсор — светящийся символ на экране монитора, указывающий позицию, на которой будет отображаться следующий вводимый с клавиатуры знак).

Наиболее распространена сегодня клавиатура c раскладкой клавиш QWERTY (читается «кверти»), названная так по клавишам, расположенным в верхнем левом ряду алфавитно-цифровой части клавиатуры:

Рис. 2.13. Клавиатура компьютера

Такая клавиатура имеет 12 функциональных клавиш, расположенных вдоль верхнего края. Нажатие функциональной клавиши приводит к посылке в компьютер не одного символа, а целой совокупности символов. Функциональные клавиши могут программироваться пользователем. Например, во многих программах для получения помощи (подсказки) задействована клавиша F1, а для выхода из программы — клавиша F10.

Управляющие клавиши имеют следующее назначение:

  • Enter — клавиша ввода;
  • Esc (Escape — выход) клавиша для отмены каких-либо действий, выхода из программы, из меню и т.п.;
  • Ctrl и Alt — эти клавиши самостоятельного значения не имеют, но при нажатии совместно с другими управляющими клавишами изменяют их действие;
  • Shift (регистр) — обеспечивает смену регистра клавиш (верхнего на нижний и наоборот);
  • Insert (вставлять) — переключает режимы вставки (новые cимволы вводятся посреди уже набранных, раздвигая их) и замены (старые символы замещаются новыми);
  • Delete (удалять) — удаляет символ с позиции курсора;
  • Back Space или — удаляет символ перед курсором;
  • Home и End — обеспечивают перемещение курсора в первую и последнюю позицию строки, соответственно;
  • Page Up и Page Down — обеспечивают перемещение по тексту на одну страницу (один экран) назад и вперед, соответственно;
  • Tab — клавиша табуляции, обеспечивает перемещение курсора вправо сразу на несколько позиций до очередной позиции табуляции;
  • Caps Lock — фиксирует верхний регистр, обеспечивает ввод прописных букв вместо строчных;
  • Print Screen — обеспечивает печать информации, видимой в текущий момент на экране.
  • Длинная нижняя клавиша без названия — предназначена для ввода пробелов.
  • Клавиши , , и служат для перемещения курсора вверх, вниз, влево и вправо на одну позицию или строку.

Малая цифровая клавиатура используется в двух режимах — ввода чисел и управления курсором. Переключение этих режимов осуществляется клавишей Num Lock.

Клавиатура содержит встроенный микроконтроллер (местное устройство управления), который выполняет следующие функции:

  • последовательно опрашивает клавиши, считывая введенный сигнал и вырабатывая двоичный скан-код клавиши;
  • управляет световыми индикаторами клавиатуры;
  • проводит внутреннюю диагностику неисправностей;
  • осуществляет взаимодействие с центральным процессором через порт ввода-вывода клавиатуры.

Клавиатура имеет встроенный буфер — промежуточную память малого размера, куда помещаются введённые символы. В случае переполнения буфера нажатие клавиши будет сопровождаться звуковым сигналом — это означает, что символ не введён (отвергнут). Работу клавиатуры поддерживают специальные программы, «зашитые» в BIOS, а также драйвер клавиатуры, который обеспечивает возможность ввода русских букв, управление скоростью работы клавиатуры и др.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Видеоакселераторы. Графические акселераторы Что такое адаптер и графический акселератор

3D акселераторы или 3Д ускорители для видеокарт: современные модели, основные функции, совмещение 2d и 3d акселераторов, OPENGL

3D-акселераторы, видеоадаптеры, способные ускорять операции трехмерной графики. Когда в роли двигателя прогресса выступили компьютерные игры, 2D-ускорители (см. Видеоакселераторы) почти исчерпали свои возможности, и эволюция видеокарт пошла по пути наделения их все более мощными средствами ускорения трехмерной машинной графики. Видеоадаптеры следующего поколения получили название 3D-ускорителей (синонимом является 3D-акселератор, а также часто встречаемое жаргонное «3Dfx» для обозначения всех 3D-ускорителей, а не только произведенных компанией 3Dfx Interactive). Вообще, 3D-ускорители существовали и раньше, но областью их применения было трехмерное моделирование и САПР, стоили они очень дорого (от 1 до 15 тыс. долларов) и были практически недоступны массовому пользователю.
Какие же действия ускоряет 3D-акселератор? В компьютере трехмерные объекты представляются с помощью геометрических моделей, состоящих из сотен и тысяч элементарных геометрических фигур, обычно треугольников. Задаются также пространственное положение источников света, отражательные свойства материала поверхности объекта, степень его прозрачности и т. п. При этом некоторые объекты могут частично загораживать друг друга, между ними может переотражаться свет; пространство может быть не абсолютно прозрачным, а затянутым туманом или дымкой. Для большего реализма необходимо учесть и эффект перспективы. Чтобы поверхность смоделированного объекта не выглядела искусственной, на нее наносится текстура — двухмерная картинка небольшого размера, передающая цвет и фактуру поверхности. Все перечисленные трехмерные объекты с учетом примененных к ним эффектов должны в конечном итоге быть преобразованы в плоское изображение. Эту операцию, называемую рендерингом, и выполняет 3D-ускоритель.
Перечислим наиболее распространенные операции, которые 3D-ускоритель выполняет на аппаратном уровне:
Удаление невидимых поверхностей. Обычно выполняется по методу Z-буфера, который заключается в том, что проекции всех точек трехмерной модели объекта на плоскость изображения сортируются в специальной памяти (Z-буфере) по расстоянию от плоскости изображения. В качестве цвета изображения в данной точке выбирается цвет той точки в Z-буфере, которая наиболее близка к плоскости изображения, а остальные точки считаются невидимыми (если не включен эффект прозрачности), так как они загорожены от нас самой первой точкой. Эта операция выполняется подавляющим большинством 3D-ускорителей. В большинстве современных ускорителей предусмотрены 16, 24 или 32-разрядные Z-буферы, размещаемые в видеопамяти на плате.
Закрашивание (Shading) придает треугольникам, составляющим объект, определенный цвет, зависящий от освещенности. Бывает равномерным (Flat Shading), когда каждый треугольник закрашивается равномерно, что вызывает эффект не гладкой поверхности, а многогранника; по Гуро (Gouraud Shading), когда интерполируются значения цвета вдоль каждой грани, что придает криволинейным поверхностям более гладкий вид без видимых ребер; по Фонгу (Phong Shading), когда интерполируются векторы нормали к поверхности, что позволяет добиться максимальной реалистичности, однако требует больших вычислительных затрат и в массовых 3D-ускорителях пока не используется. Большинство 3D-ускорителей умеет выполнять закрашивание по Гуро.
Отсечение (Clipping) определяет часть объекта, видимую на экране, и обрезает все остальное, чтобы не выполнять лишних расчетов.
Расчет освещения. Для выполнения этой процедуры часто применяют метод трассировки лучей (Ray Tracing), позволяющий учесть переотражения света между объектами и их прозрачность. Эту операцию с разным качеством умеют выполнять все 3D-ускорители.
Наложение текстур (Texture Mapping), или наложение плоского растрового изображения на трехмерный объект с целью придания его поверхности большей реалистичности. Например, в результате такого наложения деревянная поверхность будет выглядеть именно как сделанная из дерева, а не из неизвестного однородного материала. Качественные текстуры обычно занимают много места. Для работы с ними применяют 3D-ускорители на шине AGP, которые поддерживают технологию сжатия текстур. Наиболее совершенные карты поддерживают мультитекстурирование — одновременное наложение двух текстур.
Фильтрация (Filtering) и сглаживание (Anti-aliasing). Под сглаживанием понимается уменьшение искажений текстурных изображений с помощью их интерполяции, особенно на границах, а под фильтрацией понимается способ уменьшения нежелательной «зернистости» при изменении масштаба текстуры при приближении к 3D-объекту или при удалении от него. Известна билинейная фильтрация (Bilinear Filtering), в которой цвет пиксела вычисляется путем линейной интерполяции цветов соседних пикселов, а также более качественная трилинейная фильтрация с использованием MIP-карт (Trilinear MIP Mapping). Под MIP-картами (от лат. Multum in Parvum — «многое в одном») понимается набор текстур с разными масштабами, что позволяет в процессе трилинейной фильтрации выполнять усреднение между соседними пикселами и между соседними MIP-картами. Трилинейная фильтрация дает особенный эффект при наложении текстур на протяженный объект, удаляющийся от наблюдателя. Современные платы поддерживают трилинейную фильтрацию.
Прозрачность, или альфа-канал изображения (Transparency, Alpha Blending) — это информация о прозрачности объекта, позволяющая строить такие прозрачные и полупрозрачные объекты, как вода, стекло, огонь, туман и дымка. Наложение тумана (Fogging) часто выделяется в отдельную функцию и вычисляется отдельно.
Смешение цветов, или дизеринг (Dithering) применяется при обработке двух- и трехмерных изображений с большим количеством цветов на устройстве с меньшим их количеством. Этот прием заключается в рисовании малым количеством цветов специального узора, создающего при удалении от него иллюзию использования большего количества цветов. Пример дизеринга — применяемый в полиграфии способ передачи градаций серого цвета за счет нанесения мелких черных точек с различной пространственной частотой. В 3D-ускорителях дизеринг используется для передачи 24-битного цвета в 8- или 16-битных режимах.
Для поддержки функций 3D-ускорителя в играх и других программах существует несколько интерфейсов прикладного программирования, или API (Application Program Interface), позволяющих приложению стандартным образом использовать возможности 3D-ускорителя. На сегодняшний день существует множество таких интерфейсов, среди которых наиболее известны Direct3D (Microsoft), OpenGL (Silicon Graphics), Glide (3Dfx), 3DR (Intel), Heidi (Autodesk), RenderGL (Intergraph).
Интерфейс Direct3D компании Microsoft стал фактическим стандартом для большинства компьютерных игр; и большинство 3D-ускорителей укомплектованы Direct3D-драйверами. Однако стоит иметь в виду, что Direct3D поддерживается только в среде Windows 95/98, а уже в Windows NT большинство плат не поддерживает аппаратных функций ускорения.
Разработанный компанией Silicon Graphics для своих графических станций Iris GL интерфейс прикладного программирования OpenGL стал общепринятым стандартом для программ трехмерного моделирования и САПР. Используемый в профессиональных 3D-ускорителях, он позволяет очень точно описывать параметры сцены. OpenGL в настоящее время является открытым стандартом, контролируемым ассоциацией OpenGL Architecture Review Board, в которую помимо Silicon Graphics входят Digital, IBM, Intel, Intergraph, Microsoft и др. Несмотря на это, существует множество диалектов OpenGL. По распространенности в области компьютерных игр OpenGL уступает Direct3D.
Драйвер 3D-ускорителя может поддерживать OpenGL в двух режимах: усеченном MCD (Mini Client Driver) и полном ICD (Installable Client Driver). Драйвер MCD реализует только базовый набор операций, ICD— высокооптимизированный драйвер, который обеспечивает максимальное быстродействие. К сожалению, многие производители 3D-ускорителей, заявив о своей полной поддержке OpenGL, не обеспечивают ее даже на уровне MCD-драйвера.
Интерфейс Glide разработан компанией 3Dfx Interactive для производимых ею ускорителей Voodoo. Glide снискал широкое распространение среди производителей компьютерных игр, хотя, в отличие от OpenGL, Glide не является универсальным 3D API и поддерживает только возможности Voodoo.
В настоящее время наиболее известны 3D-ускорители на чипсетах nVidia GeForce (GeForce2, GeForce3, GeForce 4, GeForce FX), nVidia Riva TNT2, 3Dfx Voodoo3 (Voodoo4, Voodoo5), ATI Rage 128 Pro, ATI Radeon, Matrox G400 (G450), S3 Savage4 (Savage2000). На базе этих чипсетов производятся собственно видеокарты, причем не только перечисленными компаниями, а и компаниями, не выпускающими собственные графические процесоры, например ASUSTek, Creative Labs или Diamond Multimedia. Современные 3D-видеокарты обладают и функциями ускорения двухмерной графики. Исключением являются ускорители на базе 3Dfx Voodoo и Voodoo2, которые подключаются к выходу обыкновенной видеокарты перед монитором специальным внешним соединительным кабелем. Такое решение ухудшает качество 2D-изображения, и к тому же невозможна работа в оконном режиме. В 3Dfx Voodoo Banshee от этой схемы отказались, и она представляет собой полноценный 2D/3D-ускоритель.

Читать еще:  Восстановление данных жесткого диска. Программы восстановления файлов: лучшие из лучших

Графические акселераторы RAGE 128

или новые горизонты ATI

14 сентября компания ATI провела пресс-конференцию, посвященную как деятельности компании в целом, так и представлению нового графического чипа RAGE 128. Что касается деятельности компании, то тут перспективы самые радужные — купив компанию Tseng, а, значит, получив в свое распоряжение все разработки последней, ATI уверенно двигается вперед и имеет грандиозные планы. Более того, есть все основания предполагать, что ATI войдет в число лидеров современного рынка графических чипсетов, разумеется, с упором на визуализацию трехмерной графики.

Основанием для таких выводов служит информация о новейшем чипсете RAGE 128, рассказ о котором мы и предлагаем вашему вниманию. ATI RAGE 128 представляет собой полностью интегрированный 128 разрядный графический и мультимедиа акселератор, который обеспечивает современную производительность во всех трех основных напрявлениях компьютерной визуализации: 3D, 2D и видео. На самом деле, это будет не одни чипсет, а целых два, ориентированных на разные сегменты рынка.

RAGE 128 GL для OpenGL рабочих станций и высококлассных игровых и развлекательных PC. Этот чип будет иметь 128-разрядный интерфейс памяти и поддерживать работу с SGRAM на скороти до 125 Мгц. Корпус 312 контактный типа BGA.

RAGE 128 VR идеальное решение для качественной и производительной 2D/3D графики в мейнстрим компьютерах, т.е. ширпотреб. Этот чип ориентирован на интеграцию в материнские платы и карты с наилучшим соотношением цена/эффективность. В этом варианте будет использоваться 64-разрядный интерфейс памяти и поддерживатья DDR SGRAM со скоростью работы до 125 МГц и SGRAM со скоростью работы до 143 МГц. Причем при использовании DDR SGRAM этот чип будет эквивалентен по производительности с RAGE 128 GL. Это первый чипсет, поддерживающий наряду с памятью типа SDRAM и новейший тип памяти DDR SGRAM (оптимизированная для графических операций DDR SDRAM). Корпус меньшего размера, 256 контактный типа BGA, идеально для интеграции в системные платы. Кстати, чипсет RAGE 128 VR полностью совместим по контактам с вариантом чипсета RAGE PRO TURBO.

Поддерживаются различные варианты конфигураций и типов памяти с шириной полосы пропускания до 2 Гб/сек, пока, правда, называются более низкие значения — 1.6 Гб/сек.

  • SGRAM или SDRAM, работающие на частоте до 125 МГц со 128 разрядным интерфейсом памяти (1.6 Гб/сек)
  • DDR SGRAM, работающая на частоте до 125 МГц с 64 разрядным интерфейсом (1.6 Гб/сек)
  • SGRAM/SDRAM, работающая на частоте до 125 МГц с 64 разрядным интерфейсом (1.1 Гб/сек)

Кроме этого, в чипсете реализовано следующее:

  • Поддерживается функция блочной записи при использовании SGRAM.
  • Расширение памяти производится за счет использования стандартных разъемов SO-DIMM, что позволяет сделать размеры платы компактными.

Однако, при всем богатстве выбора, вначале все платы на новом чипсете будут поставляться укомплектованными памятью типа SDRAM и не будет возможности увеличить объем установленной локальной памяти. Все это с целью снижения конечной стоимости плат. Хотя в одной из демонстрашек крутилась карта с 8 МВ SGRAM с возможностью расширения до 16, но в серию она, скорее всего, не пойдет.

Итак, что же собой представляет новый продукт от ATI.

Нам обещают прямо-таки ошеломляющую производительность. RAGE 128 совмещает в себе продвинутый 128 разрядное 2D ядро и новую технологию суперскалярного рендеринга, разработанную ATI — SuperScalar Rendering (SSR). SSR осуществляет обработку двух пикселей одновременно в двух конвейерах. Все это вместе должно обеспечить ошеломительную скорость в 2D и невероятную производительность в 3D, вдвое лучшую, чем решения с одним конвейером.

Читать еще:  Настройка приложения почта на андроид. Как пользоваться корпоративным адресом электронной почты на мобильном устройстве

В чипсете применена уникальная архитектура ATI двойного кэширования (Twin-Cache Architecture — TCA), включающая в себя текстурный и пиксельный кэши, которые увеличиваю ширину полосы пропускания памяти для наилучшей производительности. Что интересно, изначально инженеры ATI планировали использовать еще и третий кэш — Z (кэширование данных о глубине), но по техническим причинам решили отказаться от него.

В чипсете применена новейшая схема однопроходного мультитекстурирования (Single Pass Multi-Texturing — SMT), т.е. возможность наложения нескольких текстур на один пиксель за один такт. Эта технология обеспечивает возможность реализации продвинутых 3D эффектов, таких, как текстурирование, освещенность и затенение без потерь в производительности. Опять же, стоит заметить, что изначально планировалось использовать схему параллельного мультитекстурирования (Simultaneous Multi Texturing), т.е. возможность параллельного наложения нескольких текстур на несколько пикселей. Опять же, в результате использовано более простая схема. Но, одно ясно, работы ведутся в нужном направлении и, неисключено, что чипсет следующего поколения будет еще более мощным.

В чипсет встроен новый ATI Concurrent Command Engine (CCE — параллельный командный процессор), который максимально обеспечивает параллельную работу CPU и RAGE 128. CCE позволяет полностью использовать все возможности интерфейса AGP, а именно управляет потоками передаваемых по шине данных, с целью максимально полно использовать мощностные возможности Pentium II.

Основные конструктивные особенности следующие:

  • Чипсет представляет собой одночиповое решение, выполненное по 0.25 мкм технологическому процессу, напряжение 2.5В, CMOS технология с различными вариантами корпусов. Представители производителя утверждают, что чип практически не греется.
  • Тактовая частота, на котороый работает чипсет — 100 МГц.
  • Всеобъемлющая поддержка AGP, включая режим х2, адресацию по боковой полосе (SBA), DME и чтение/запись через AGP. Заявлено, что заложена поддержка и AGP x4.
  • 3.3V PCI 2.1 (допустима работа и на 5В PCI) c поддержкой захвата управления шиной (bus mastering) и scatter/gather (технология, обеспечивающая возможность писать/читать физически нелинейную область памяти как один буфер, что полезно в системе с виртуальной памятью и несовпадением физических и линейных адресов. ОС не нужно самой склеивать буфер).
  • 8 миллионов транзисторов — впечатляющая цифра.
  • Суперскалярный рендеринг (SSR) со скоростью 200 миллионов пикселов в секунду
  • Трехканальный 8-разрядный DAC (24 bit) с гамма-коррекцией для корректного отображения желаемых цветов на экране. Частота работы DAC 250 MHz (изначально планировался 230 МГц, но решили, что маловато).
  • Возможность гибко изменять объемы установленной памяти от 2 Мб до 32 Мб.
  • Соответсвие спецификациям PC98/99.
  • Полная поддержка ACPI, включая OnNow и управление питанием PCI.
  • Переносимость на различные платформы, т.е. меняется только софт.
  • Поддержка DDC1/2B+ для работы с PnP мониторами.
  • Встроенный на аппаратном уровне диагностический тест, выполняемый автоматически при инициализации чипсета.
  • Полные комплекты разработчиков программного и аппаратного обеспечения (HDK и SDK) с расширенным набором утилит и полной инженерной поддержкой.
  • Полная поддержка местных языков (список языков постояннот расширяется).

2D акселерация

  • Высокооптимизированное 128-разрядное ядро.
  • Разрешения до 1920х1200 (HDTV).
  • Аппаратное ускорение Bitblt (поблочная передача данных), прорисовка линий, заполнение полигонов/прямоугольников, побитовое перекрывание, одноцветное расширение, панорамирование и прокрутка, отсечение, полная поддержка растровых операций и аппаратного курсора с размером до 64х64х2
  • Ускорение работы в играх, включая поддержку MS DirectDraw: двойная буферизация, виртуальные спрайты, прозрачные и перекрываемые массивы
  • Акселерация при 6/16/24/32 битном представлении цвета

3D акселерация

RAGE 128 оптимизирован для акселерации работы в обоих основных интерфейсах: DX6 и OpenGL. Он обеспечивает полную поддержку текстур освещенности Direct3D и второе поколение техники сочетания текстур. Поддерживаются специальные 3D эффекты, такие, как полное смешение, табличный и наложенный по вершинам туман, видео текстуры, текстуры освещенности, отражения, тени, прожекторы, рельефное текстурирование, смещение с уровнями детализации (LOD) и морфинг (видоизменение) текстур. Карты с AGP интерфейсом могут использовать системную память компьютера для хранения дополнительных текстур. Скрытые поверхности в изображении удаляются с помощью применяемого 16, 24 или 32 разрядной Z-буферизации.

RAGE 128 идеально соответствует интерфейсу DirectX 6.0, поддерживая новые функции, такие, как мультитекстурирование, шаблоны плоскостей, рельефные текстуры, буферизация вершин и прямое обращение к списку вершин Direct3D/OpenGL.

Перечислим поддерживаемые функции:

  • Усовершенствованный генератор треугольников работающий с вещественными данными (4 млн. треуг./сек) включая процессор предварительного удаления задних граней.
  • До 3.5 млн сглаженных линий в сек для CAD приложений.
  • Встроенный в чипсет 8 Кб текстурный кэш существенно улучшает обработку больших треугольников.
  • Полная поддержка 3D примитивов: точки, линии, треугольники, списков (таблиц), полос, четырехугольников и блочную передачу со сравнением глубины.
  • Полноэкранный или оконный режим с двойной буферизацией для плавного проигрывания анимаций.
  • Удаление скрытых поверхностей, используя 16, 24 или 32 разрядную Z-буферизацию.
  • 8 разрядный буфер шаблонов.
  • Краевое и линейное сглаживание.
  • 4 разряда используются для субпиксельной и субтексельной коррекции точности вычислений.
  • Полигоны с затенением по методу Гуро и зеркальными поверхностями.
  • Наложение текстур с коррекцией перспективы и различными уровнями детализации с поддержкой коррекции насыщенности цвета.
  • Билинейная и трилинейная фильтрация текстур за один такт.
  • Полная поддержка Direct3D текстур освещенности.
  • Специальные эффекты, такие, как полное смешивание, наложение тумана по таблицам и вершинам, видеотекстуры, текстуры освещения, отражения, затенения, прожекторы, рельефные, с различными уровнями детализации и преобразование (морфинг) текстур.
  • Поддерживается растрирование (размытие) в 16 битном представлении цвета с качеством, близким к 24 битному представлению цвета, но с меньшими затратами объемов памяти.
  • Прорисовка в форматах RGBA32, RGBA16 и RGBA8 цвета.
  • Текстурирование в форматах: RGBA32, RGBA16, RGB16, RGB8, ARGB4444, YUV444.
  • Сжатие текстур в форматах: YUV422, CLUT4 (CI4), CLUT8 (CI8)

Идеальная мультимедиа платформа

RAGE 128 имеет интегрированный аппаратный DVD/MPEG2 декодер, включающий в себя IDCT (обратное преобразование Фурье — Inverse Discrete Cosine Transform) и компенсацию движения для обеспечения высококачественного проигрывания DVD при низкой загрузке CPU. Реализованный на аппаратном уровне предварительный декодер изображений с интерпретатором масштабирования и наложения полупрозрачных изображений (для он-скрин меню) обеспечивает высокое качество видео. RAGE 128 имеет расширенный, 16 разрядный видеопорт, поддерживающий как ATI Multimedia Channel (AMC — мультимедиа канал), так и стандартный VIP порт версии 1.1, наряду с поддержкой всех основных форматов HDTV (High Density TV). RAGE 128 может быть напрямую соединена с популярными видео апгрейдами, такими, как ТВ-выход, ресивер спутникового ТВ-сигнала, видеозахват и чип декодирования HDTV.

Ускорение проигрывания видео:

  • Масштабирование видео без потерь качества и преобразование цветов YUV в RGB для полноэкранного и полноскоростного проигрывания.
  • Поддержка множественных потоков для реализации видеоконференций.
  • Программируемый четырехступенчатый фильтр мерцания вместе с компенсацией сканирования вертикальных и горизонтальных линий гарантирует отличное качество ТВ-сигнала на выходе.
  • Специальный фильтр, котороый должен бороться с артефактами видеоизображений, при показе интерлейсного видео на неинтерлейсных мониторах.
  • Управление яркостью, насыщенностью и контрастностью цвета.
  • Сдвоенный видеопорт, обеспечивающий одновременнуб обработку двух входящих потоков.
  • Поддержка NTSC/PAL энкодера на базе чипсета ImpactTV2.

В общем, предлагается полный набор, ставший уже привычным.

Заключение

В принципе, RAGE 128 имеет довольно стандартный набор функций и характеристик, особенно, если сравнивать с данными о Riva TNT и PERMEDIA3. Но надо отдать должное ветерану графического фронта, который подготовил хороший плацдарм к захвату слота в нашем компьютере.

Более 50 технических решений, использовавшихся при разработке чипа, на которую было затрачено около 200 человеко-лет, защищены патентами.

При этом представители фирмы особенно подчеркивали тот факт, что возможности нового чипа позволяют компании вторгнуться в сегмент высокопроизводительных рабочих станций. В частности, было заявлено, что платы будут с самого начала поставляться с OpenGL ICD драйвером под Windows 95/98/NT. Сразу оговорюсь, что реально работающей карты нам не показали, а то, что показали, работало с большим количеством проблем. Поэтому судить сегодня о скоростных характеристиках рано. Работающие сэмплы обещали привезти в середине октября — тогда и посмотрим новый чипсет в деле. Пока, то что нам обещают — впечатляет и внушает оптимизм. Можно еще добавить, что, по словам представителя компании, чип обеспечивает частоту обновления 200 Гц при разрешении 1024х768 и 80 fps в Quake.

Первой картой на новом чипе, выход которой ожидается в ноябре, будет XPERT 128:

Затем появятся платы Rage Fury с 32 MB SDRAM и Magnum с 32 MB SDRAM (аналог Fury для профессионального применения) По словам представителя компании, Magnum будет отличаться от Fury отсутствием TV- выхода и стоить около $300. При этом, возможно, не будет retail-варианта Magnum, хотя дизайн коробки уже разработан:

В общем и целом чип получается очень и очень приличным. Судя по параметрам, Rage 128 будет напрямую конкурировать с Riva TNT. При этом не исключено, что Rage 128 будет работать быстрее, а если качество выводимого изображения будет лучшим, то платы на базе нового чипсета от ATI будут раскупаться в мгновение ока. Если подтвердятся самые оптимистичные прогнозы, то в этом году останется дождаться PERMEDIA3, что бы узнать кто же самый лучший в 1998 году, а после появления плат на Banshee и PVRS2 будет ясно, как распределяться места в лиге попроще (в смысле цены).

В заключение — еще одна новость от ATI. Вот-вот должна появиться карта All-In-Wonder Pro с TV-тюнером, поддерживающим SECAM.

Да, разумеется, как только появятся платы на RAGE 128 мы проведем их тщательное вскрытие и представим подробный отчет. Оставайтесь с нами!

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector