Архитектурные особенности и технические характеристики видеоадаптеров (стр. 2 из 13)

Принцип работы видеоадаптера

Прежде чем стать изображением на мониторе, двоичные цифровые данные обрабатываются центральным процессором, затем через шину данных направляются в видеоадаптер, где они обрабатываются и преобразуются в аналоговые данные и уже после этого направляются в монитор и формируют изображение. Сначала данные в цифровом виде из шины попадают в видеопроцессор, где они начинают обрабатываться. После этого обработанные цифровые данные направляются в видеопамять, где создается образ изображения, которое должно быть выведено на дисплее. Затем, все еще в цифровом формате, данные, образующие образ, передаются в RAMDAC, где они конвертируются в аналоговый вид, после чего передаются в монитор, на котором выводится требуемое изображение.

Таким образом, почти на всем пути следования цифровых данных над ними производятся различные операции преобразования, сжатия и хранения. Оптимизируя эти операции, можно добиться повышения производительности всей видеоподсистемы. Лишь последний отрезок пути, от RAMDAC до монитора, когда данные имеют аналоговый вид, нельзя оптимизировать.

Рассмотрим подробнее этапы следования данных от центрального процессора системы до монитора.

1. Скорость обмен данными между CPU и графическим процессором напрямую зависит от частоты, на которой работает шина, через которую передаются данные. Рабочая частота шины зависит от чипсета материнской платы. Для видеоадаптеров оптимальными по скорости являются шина PCI и AGP. При существующих версиях чипсетов шина PCI может иметь рабочие частоты от 25Mhz до 66MHz, иногда до 83Mhz (обычно 33MHz), а шина AGP работает на частотах 66MHz и 133MHz.
Чем выше рабочая частота шины, тем быстрее данные от центрального процессора системы дойдут до графического процессора видеоадаптера.

2. Ключевой момент, влияющий на производительность видеоподсистемы, вне зависимости от специфических функций различных графических процессоров, это передача цифровых данных, обработанных графическим процессором, в видеопамять, а оттуда в RAMDAC. Самое узкое место любой видеокарты - это видеопамять, которая непрерывно обслуживает два главных устройства видеоадаптера, графический процессор и RAMDAC, которые вечно перегружены работой. В любой момент, когда на экране монитора происходят изменения (иногда они происходят в непрерывном режиме, например движение указателя мыши, мигание курсора в редакторе и т.д.), графический процессор обращается к видеопамяти. В то же время, RAMDAC должен непрерывно считывать данные из видеопамяти, чтобы изображение не пропадало с экрана монитора. Поэтому, чтобы увеличить производительность видеопамяти, производители применяют различные технические решения. Например, используют различные типы памяти, с улучшенными свойствами и продвинутыми возможностями, например VRAM, WRAM, MDRAM, SGRAM, или увеличивают ширину шины данных, по которой графический процессор или RAMDAC обмениваются информацией с видеопамять, используя 32 разрядную, 64 разрядную или 128 разрядную видеошину.

Чем более высокое разрешение экрана используется и чем больше глубина представления цвета, тем больше данных требуется передать из графического процессора в видеопамять и тем быстрее данные должны считываться RAMDAC для передачи аналогового сигнала в монитор. Нетрудно заметить, что для нормальной работы видеопамять должна быть постоянно доступна для графического процессора и RAMDAC, которые должны постоянно осуществлять чтение и запись.
В нормальных условиях доступ RAMDAC к видеопамяти на максимальной частоте возможен лишь после того, как графический процессор завершит обращение к памяти (операцию чтения или записи), т.е. RAMDAC вынужден дожидаться, когда наступит его очередь обратиться с запросом к видеопамяти для чтения и наоборот.

Течнические характеристики

Обзор новых видеоадаптеров

Savage4 новый чип от S3

Прошло 7 месяцев, после официального анонса чипа Savage3D и корпорация S3 объявила о готовности начать выпуск в массовых объемах, чипа следующего поколения - Savage4. Что знаменательно, анонс нового чипа был сделан в год, когда S3 отмечает свое 10-летие работы на рынке компьютерной графики и видео. Появление Savage3D знаменовало, прежде всего, поворот S3 к современным реалиям массового рынка графических чипов. OEM производителей перестали устраивать чипы серии Virge, т.к. потребители стали требовать наличия возможности играть в современные игры с настоящим ускорителем. Если оценивать то, удалось ли S3 войти в обойму производителей современных 3D акселераторов, то можно констатировать, что провала точно не произошло. А это уже не мало, особенно, если учитывать против каких акул пришлось бороться S3. Факт налицо, платы на Savage3D продаются, имеют приемлемую конкурентоспособную цену, технология сжатия текстур S3TC лицензирована Microsoft включена в DX. Можно, конечно, и поругать S3, тем более есть за что - это и проблемы с драйверами, отсутствие приложений (за исключением единиц), использующих преимущества S3TC и проблемы с первыми ревизиями чипа. Сделали ли S3 для себя выводы? Будем надеяться что да. Итак, наступление с целью захвата существенной доли рынка массовых 3D графических чипов продолжается. Отметим первое, что бросается в глаза - это имя нового чипа. S3 не пошла по пути добавления приставки 2, а поступила несколько нетрадиционно, назвав новый чип Savage4. В свое время, #9 решив не раздражать пользователей приставкой 3D в названии своего чипа Revolution3D, назвала серию нового поколения Revolution IV. Наши испытания показали, что приставка 3D была убрано справедливо. Остается надеяться, что исчезновение приставки 3D в названии нового чипа S3 не означает отсутствия поддержки и акселерации трехмерной графики на практике. Тем более что список возможностей Savage4 внушает уважение. На самом деле, четверка в названии нового чипа означает принадлежность Savage4 к четвертому поколению 3D акселераторов. Разумеется, в индустриальном масштабе, а не внутренней линейке S3. Корпорация S3 решила сразу предложить два варианта нового чипа: Savage4 GT и Savage4 PRO. Оба чипа взаимозаменяемы, так как полностью совместимы по выводам. Это облегчает интеграцию в системные платы (что особенно важно для OEM рынка) и производство видеоадаптеров, т.к. упрощает дизайн разводки PCB. Итак, начнем по порядку, что нам обещают: Прежде всего, на первом плане среди достоинств чипа стоит тезис о том, что Savage4 имеет архитектуру, где все функции выполняются за один цикл. Если это правда, то это очень хорошо. Ядро работает на частоте 125 МГц в обоих вариантах Savage4. Суперконвейерная 128 разрядная архитектура внутренней шины памяти Поддерживается память типа SDRAM/SGRAM Локальная память от 2 до 32 МБ, используется в качестве кадрового буфера. Напомним, что ддержка Savage3D только максимум 8 Мб локальной памяти вменялось ему как минус. Теперь проблема устранена. Геометрический движок, занимающийся расположением графических примитивов в пространстве, может обрабатывать до 8 миллионов треугольников в секунду. Это более чем в 1.5 раза мощнее, чем у Savage3D. Да, стоит добавить, что вычисления проводятся над вещественными числами. Заметим, что наличие геометрического движка делает чип менее зависимым от СPU, а значит и владельцам не ультрасовременных компьютеров Savage4 будет интересен. 128 разрядный конвейер создания изображения. Ну, этим сегодня никого не удивишь. Скорость закраски полигонов - fillrate - 140 миллионов пикселей в секунду. Причем S3 подчеркивает, что эта цифра останется неизменной и при использовании трилинейной фильтрации. Напомним, что в рекламной кампании Savage3D постоянно подчеркивалось, что трилинейная фильтрация выполняется за один проход. Ну что сказать, все, что улучшает качество изображения на мониторе пользователя, только приветствуется. Особенно, если эти улучшения не замедляют работы ускорителя графики. RAMDAC 300 MHz с коррекцией гаммы. Классно. У вас есть 19" монитор или больше? Поддерживается последовательная шина управления I2C и Flash ROM Поддержка режимов управления питанием ACPI и PCI. Тут самое приятное это поддержка ACPI. Dпочему? Почитайте статью про ACPI у нас, а если коротко, для полной реализации таких режимов, как Suspend-to-RAM необходимо, что бы видеоадаптер соответствовал спецификации ACPI. Поддержка PCI 2.2, включая bus mastering Поддержка AGP mode 2x/4x, разумеется с SBA и DME. Если режимом AGP 2x, сегодня никого, кроме разве что компании 3Dfx, не удивишь, то AGP 4x это пока диковинка. Хотя, если вы регулярно читаете раздел "Коротко", то вы знаете, что S3 и Intel заключили соглашение, в котором, в частности, S3 провозглашалась главным партнером Intel в области внедрения промышленной версии AGP 4x, точнее validation partner. Вот и результат. Да, разумеется, многие, в частности, долго непраздная ATI со своим Rage128, заявили о готовности реализовать поддержку AGP 4x во второй половине 1999 года (Rage128Pro), Matrox со своим G400 и даже 3Dfx. Но, судя по всему, первым чипом, реально продающимся и имеющим поддержку AGP 4x, будет все же Savage4. Если все будет именно так, то S3 заработает себе дополнительные очки. Реализованная на аппаратном уровне поддержка технологии S3TC. Ну тут все ясно. Без этого никуда, это все равно, что PII без MMX. Заметим, что если вновь выходящие игры не будут использовать возможности Savage4, да и Savage 3D, по сжатию текстур, наличие этой поддержки не будет означать ровным счетом ничего. Так, красивая аббревиатура без практического применения. Опять же, подтверждается аксиома о том, что без поддержки со стороны реальных приложений, а не демонстрационных пакетов, любая, даже самая передовая технология может остаться в пыли от гусениц конкурентов. Справедливости ради стоит отметить, что приложения, оптимизированные под S3TC, все же начинают появляться, а включение этой технологии в DX6 обеспечила поддержку со стороны Microsoft. Поддержка Microsoft это половина победы. Если вспомнить о партнерстве с Intel (кстати, Intel прикупила пакет акций S3 не разглашаемых размеров), то перспективы Savage4 видятся уже в радужных тонах. Отметим, что все таки улучшения в области реализации S3TC есть. В новой версии S3TC поддерживается 8-битная альфа (коэффициент прозрачности или альфа канал), в то время, как в предыдущей ревизии S3TC поддерживалась лишь 1-битная альфа. Поддержка цифрового интерфейса для работы с плоско панельными мониторами. Да, производители чипов для графических плат свято верят, что завтра эти мониторы упадут в цене, и мы все ринемся их покупать. Пока что, эта строчка относится скорее к области заявлений: "Мы находимся на переднем краю прогресса". Ну и конечно строчка о высококачественном проигрывании DVD. Разумеется, иначе никто и не напишет. Что сказать, в имеющейся информации сказано, что в результате тесного сотрудничества с ведущими разработчиками в области декодирования DVD в Savage4 используется механизм компенсации движения второго поколения (Motion Compensation Engine). Это должно арантировать более качественное проигрывание DVD видео при меньшей нагрузке на CPU. Но, к сожалению, нет ни слова, про ппаратную реализацию обратного преобразования Фурье (iDCT), а жаль. Пока iDCT на аппаратном уровне реализовано только в Rage128. К слову, S3 является партнером Microsoft по разработкам в области аппаратного ускорения проигрывания видео. Это ощутимая поддержка с тыла. Поддержка режимов DDC, по сути, P'n'P Технологический процесс 0.25 мкм. Заметим, что Savage3D производится тоже по 0.25 мкм технологии и S3 готовится к переходу на 0.18 мкм процесс. Эти позиции, безусловно, очень сильные. Корпус чипа типа PBGA, 336 выводов, размер 27х27 мм Напряжение ядра 2.5 В, напряжение буферов ввода/вывода 3.3/5 В. Теперь посмотрим на внушительный список поддерживаемых 3D функций: Однопроходное мультитекстурирование. Ну, наконец-то, скажут одни. А другие прокомментируют в том смысле, что де нам все равно S3 за даром не надо или у нашей платы это давно есть. Спорить не будем, но то, что S3 двигается в верном направлении - факт. Однопроходная трилинейная фильтрация. Знакомо. Только теперь одновременно с трилинейной фильтрации можно осуществлять и однопроходное мультитекстурирование. Это означает, что Savage4 может смешивать две текстуры с трилинейной фильтрацией, накладывая их на один пиксель за один такт, даже при 32 битной глубине представления цвета. Полностью аппаратно реализованный bump-mapping. В Savage3D рельефное текстурирование выполнялось лишь с частичной поддержкой чипом. Сглаживание полной сцены. В Savage3D был только краевой антиалиасинг. Анизотропная фильтрация, тоже аппаратно реализованная.Еще одно подтверждение тому, что инженеры S3 решили сделать упор не на скорость вывода изображения, а прежде всего на качество выводимого изображения. Это вполне логично, ведь если акселератор выдает в вашей игре более 30 fps, первое, что вы потребуете из улучшений - это именно качество картинки, а не еще 30 fps. Появился 8-битный буфер шаблонов. Это дает возможность накладывать тени, изменяемые в реальном времени. Вывод изображения на монитор осуществляется в 32 битном цвете. Придраться не к чему. Причем без снижения скорости работы, точнее в реальных приложениях разница в скорости между 16 битным и 32-битным рендерингом будет нгезначительна, но различима, зато в различных синтетических тестах, разницы практически не будет. Отраженный свет и размытые тени Прозрачность и полупрозрачность (Alpha Blending Modes) Наложение тумана по вершинам полигонов и попиксельно 16- , 24- или 32-битная Z-буферизация Буфер вершин полигонов в пространстве Затенение, специализированные (процедурные) текстуры и атмосферные эффекты, texture morphing (преобразование текстур), reflection mapping (текстуры с отражениями) Поддержка текстур размером 2048х2048 пикселов