Grafické akcelerátory (akcelerátory) jsou specializované grafické koprocesory, které zvyšují účinnost videosystému. Jejich použití osvobozuje centrální procesor od velkého objemu operací s video daty, protože akcelerátory nezávisle vypočítávají, které pixely se mají zobrazit na obrazovce a jaké jsou jejich barvy.

Video akcelerátory

Obraz, který vidíme na obrazovce monitoru, je obsah výstupu video paměti pomocí speciálního digitálně-analogového převaděče RAMDAC (Random Access Memory Digital to Analog Converter) a skenovacího zařízení. Tento obsah může změnit jak centrální procesor, tak grafický procesor grafické karty - 2D grafický akcelerátor (synonyma: 2D akcelerátor, 2D akcelerátor, Windows akcelerátor nebo GDI akcelerátor). Moderní okenní rozhraní vyžadují rychlé (v desetinách sekundy) překreslení obsahu obrazovky při otevírání / zavírání oken, jejich přesouvání atd., Jinak bude uživatel pociťovat nedostatečně rychlou odezvu systému na jeho akce. Aby to mohl udělat, procesor by musel zpracovávat data a přenášet je po sběrnici rychlostí, která je jen 2-3krát nižší než rychlost RAMDAC, a to je desítky až stovky megabajtů za sekundu, což je i podle moderních standardů prakticky nereálné. Najednou byly vyvinuty místní autobusy pro zvýšení výkonu systému a později 2D akcelerátory.

2D akcelerátory jsou specializované grafické procesory, které dokážou samostatně kreslit kurzor myši, prvky okna a standardní geometrické tvary poskytované grafickou knihovnou Windows GDI. 2D akcelerátory si vyměňují data s videopamětí přes vlastní sběrnici bez načítání systémové sběrnice procesoru. 2D akcelerátor přijímá pouze instrukce GDI z centrálního procesoru přes systémovou sběrnici, zatímco množství přenášených dat a zatížení procesoru jsou stokrát menší.

Moderní 2D akcelerátory mají 64bitovou nebo 128bitovou datovou sběrnici a pro efektivní použití této sběrnice musí mít grafická karta 2 nebo 4 MB grafické paměti, jinak budou data přenášena dvakrát užší sběrnicí s odpovídající ztrátou výkonu. Můžeme říci, že 2D urychlovače již dosáhly dokonalosti. Všechny fungují tak rychle, že navzdory skutečnosti, že se jejich výkon při zvláštních testech může u jednotlivých modelů lišit o 10–15%, uživatel si tento rozdíl s největší pravděpodobností nevšimne. Při výběru 2D akcelerátoru byste proto měli věnovat pozornost dalším faktorům: kvalitě obrazu, dostupnosti dalších funkcí, kvalitě a funkčnosti ovladačů, podporované snímkové frekvenci, kompatibilitě VESA (pro fanoušky her v systému DOS) atd. Čipy 2D akcelerátoru v v současné době vyrábí ATI, Cirrus Logic, Chips & Technologies, Matrox, Number Nine, S3, Trident, Tseng Labs a další.

Multimediální akcelerátory jsou obvykle chápány jako zařízení, která kromě zrychlení běžných grafických operací mohou také provádět řadu operací se zpracováním video dat z různých zdrojů.

Nejprve se jedná o funkce pro zrychlení video výstupu v AVI, Indeo, MPEG-1 a dalších. Problém je v tom, že NTSC video je při 30 fps, PAL a SECAM při 25 fps. Rychlost snímků v digitálním videu uvedených formátů je také menší nebo rovna 30 fps, ale rozlišení obrazu zřídka přesahuje 320 x 240 pixelů. S těmito parametry je rychlost přijímání informací asi 6 Mbytů / s a \u200b\u200bprocesor má čas je dekomprimovat a přenést přes sběrnici do videopaměti. Tato velikost obrázku je však příliš malá pro pohodlné sledování na obrazovce, takže se obvykle změní na celou obrazovku. V tomto případě se rychlost datového toku zvýší na desítky a stovky megabajtů za sekundu. Tato okolnost vedla ke vzniku video akcelerátorů, které mohou nezávisle škálovat video ve formátech AVI a MPEG-1 na celou obrazovku a provádět vyhlazování zmenšeného obrazu tak, aby nevypadal jako sada čtverců. Drtivá většina moderních 2D akcelerátorů jsou současně video akcelerátory a některé, například ATI Rage128, mohou přehrávat video ve formátu MPEG-2 (tj. S původním rozlišením 720 x 480).

Mezi multimediální funkce patří také hardwarová digitální komprese a dekomprese videa (která se na běžných grafických kartách téměř nikdy nenachází), přítomnost výstupu kompozitního videa, výstup televizního signálu na monitor, nízkofrekvenční video vstup a vysokofrekvenční televizní vstup, modul pro práci s teletextem a další funkce.

akcelerátor procesoru obrazové paměti

VGA video adaptéry (a první SVGA) měly omezenou paletu a nízké rozlišení obrazovky a byly velmi náročné na CPU. Důvodů bylo několik:

· pasivita grafického řadiče při vytváření vyrovnávací paměti snímků

· nízkorychlostní video paměť

· nízká šířka pásma interních sběrnic a I / O rozhraní

· nedostatečný výkon a možnosti RAMDAC

· provádění většiny operací v CPU, nedostatek hardwarové podpory pro další funkce

Tyto nedostatky určily hlavní směry vývoje video adaptérů, které vedly ke vzniku video akcelerátorů, kterým dnes říkáme grafické karty.

Jak jsme již poznamenali, RAMDAC hardware omezuje počet barev na 256, protože obsahuje pouze 256 barevných registrů. Každý z nich je kódován 8bitovým číslem, které určuje maximální a minimální požadovanou videopaměť 256 kB (2 8 \u003d 256). Více videopaměti může být užitečné pouze při vyšším rozlišení. Tehdy měli výrobci nápad použít vyšší rozlišení. Současně s nárůstem množství videopaměti musely být použity nové způsoby adresování, protože počet pixelů na obrazovce přesáhl velikost adresového prostoru (128 KB). Zvětšení video paměti umožnilo zvýšit rozlišení, ale nevedlo ke zlepšení barvy obrazu - velikost palety byla stále rovna 256 barvám.

Výrobci dosáhli velkého úspěchu při zlepšování barev po vydání nového typu RAMDAC:

· nový RAMDAC umožnil načíst data z videopaměti do výstupního registru DAC a obejít 8bitové registry DAC - to umožnilo zvýšit počet odstínů na 65536 (režim High Color) a kódovat každý pixel 16 bity

· namísto 18bitového DAC byl použit 24bitový DAC, což umožnilo zobrazit 2 24 \u003d 16777216 (True Color)

Na základě takového RAMDAC se začaly vyrábět grafické karty s objemem grafické paměti 1 MB a více. Spolu s množstvím video paměti se zvýšila také bitová hloubka jejích buněk (16 bitů a více), stejně jako bitová hloubka a šířka pásma vnitřní sběrnice. Místo rozdělení videopaměti na banky bylo použito lineární adresování celé videopaměti. V tomto schématu je videopaměť přesměrována do souvislé oblasti adres umístěné v oblasti rozšířené paměti. U rozhraní ISA byl tento rozsah pod 16 MB a u PCI - v jakékoli oblasti rozšířené paměti. Proto je v nastavení CMOS k dispozici možnost Paměťová díra na 15–16 M, takže žádné programy nemohou zapisovat data do oblasti videopaměti.

Ani to však problém zásadně nevyřešilo. stejně jako dříve byly všechny operace pro změnu vyrovnávací paměti rámců prováděny CPU. K vyložení CPU a urychlení grafického zpracování bylo rozhodnuto použít grafický koprocesor, který provádí hardwarová akcelerace grafické funkce, tj. provádění operací bez účasti CPU. Éra grafických akcelerátorů začala.

Současně byly použity nové typy dynamické paměti a nové sběrnice rozhraní. VESA přijala standard SVGA, který definuje jediný mechanismus pro použití hardwarových prostředků.

Hardwarová akcelerace

Grafický akcelerátor, který nahradil standardní grafický adaptér, je aktivní zařízení a výrazně zvyšuje výkon celého systému jako celku. Dělá to tím, že využívá významné výhody grafického procesoru (koprocesoru). V takovém systému se na hardwarové úrovni provádí velké množství funkcí během několika hodinových cyklů akcelerátoru. Akcelerátor používá příkazy na vysoké úrovni ke komunikaci se zbytkem subsystémů, což odlehčuje I / O sběrnici. tok příkazů je výrazně snížen. CPU je navíc osvobozen od nutnosti provádět a přenášet mnoho základních operací s obsahem vyrovnávací paměti rámce.

Zrychlení je možné pouze v grafickém režimu. Podstatou práce akcelerátoru je změna digitálního obrazu obrazu ve video paměti pomocí příkazů z CPU a řady nezávislých operací převodu dat. Grafický akcelerátor, na rozdíl od adaptéru VGA, nepracuje s pixely, ale s tzv grafické primitivy,které se skládají z mnoha pixelů. Pomocí takových primitiv, jako je trojúhelník, úsečka, kruh, je možné konstruovat poměrně složité obrázky mnohem snadněji a rychleji než při úpravách jednotlivých pixelů.

Akcelerátor je schopen hardwarové akcelerace velkého počtu operací, včetně konstrukce trojrozměrných obrazů, základ moderní grafiky:

1. Kreslení grafických primitiv (výkres). Všechna moderní programová rozhraní GUI a OS jsou založeny na operacích kreslení. Primitivní parametry jsou specifikovány jako souřadnice ve vektorové podobě. Na rozdíl od bitmapové reprezentace digitálního obrazu jsou mnohem kompaktnější a nezávisí na použitém rozlišení. Je snadné vykreslit celý obrázek pomocí souřadnic. Příkazy kreslení také obsahují nejjednodušší výplň cesty (výplň) a vyplnění vzorem.

2. Přenášení obrazových bloků na obrazovku (BitBlt)... Provádí se při přetahování objektů GUI myší, rolování atd. operace. Tato funkce se redukuje na přesun bloku bitů z jedné oblasti video paměti do druhé.

3. Hardwarová podpora pro Windows (hardwareokna).Faktem je, že každá aktivní aplikace v operačním systému sleduje „své“ otevřené okno a jeho souřadnice v jedné rámcové vyrovnávací paměti RAM. Při použití hardwarového okna používá každá aplikace svůj vlastní „framebuffer“, který se rovná velikosti otevřeného okna, takže nedochází k „přepsání“ oken do paměti. Čím více grafické paměti má grafický adaptér, tím větší je zisk v rychlosti zpracování souřadnic okna.

4. Škálování bitmap (škálování). Existují dva typy škálování: duplikace a interpolace (vyhlazování). První je jednoduše zvětšit velikost pixelu (přesněji počet identických pixelů v daném bodě), což vede k výskytu takových vad obrazu, jako je pixelace a aliasing. K odstranění těchto zkreslení se používá interpolace. Tyto dvě operace jsou velmi pracné a vyžadují dostatečně vysokou kvalitu akcelerátoru.

5. Hardwarový kurzor. Tato technologie poskytuje hardwarovou podporu pro kurzor myši. Centrální procesor načte aktuální souřadnice ukazatele z portu myši a odešle je do akcelerátoru, který zase jednoduše vygeneruje obraz kurzoru na požadovaném místě na obrazovce. Tato technologie se používá k vytvoření obrazu kurzoru skřítci (skřítci), které dočasně nahradí oblasti rastru obrazem kurzoru a poté, když je přesunut na jiné místo, jsou obnoveny zpět.

6. Převod formátu a dekomprese. Při zpracování video informací jsou digitální data RGB nahrazena jasovými a chrominančními signály ve formátu YUV, což zabírá mnohem méně místa. Při přehrávání komprimovaných video dat musíte nejprve dekomprimovat každý snímek a poté jej zapsat do vyrovnávací paměti snímků.

7. Budova 3D-obrázky.Tato kategorie operací je nejrozsáhlejší a nejsložitější a jejich popis bude trvat celou knihu. Níže se podíváme na základy 3D zobrazování.

Prvních šest funkcí je implementováno ve 2D zrychlení. K dispozici jsou také grafické adaptéry s hardwarovou podporou pro DVD, TV-out, adaptivní prokládání, HyperZBloky hardwarové inverzní Fourierovy transformace (IDCT). Všechny akcelerátory lze rozdělit na grafické akcelerátory a grafické koprocesory. Druhé jsou určitě univerzálnější zařízení. Vzhledem k tomu, že se grafický koprocesor skutečně změnil na nezávislý počítač, začala se nazývat čipová sada, na jejímž základě byl vyroben grafický akcelerátor. grafický procesor.

Grafický adaptér s grafickým koprocesorem (GPU) je inteligentní zařízení založené na aritmetické logické jednotce (ALU). ALU je vlastně mikroprocesor pracující na mikroinstrukcích z vlastní paměti RAM. Hlavní rozdíl mezi grafickým koprocesorem a grafickým akcelerátorem je v tom, že koprocesor lze naprogramovat tak, aby vykonával různé úkoly, zatímco akcelerátor pracuje podle rigidního nezměněného algoritmu. Akcelerátor se skládá z několika vysoce specializovaných bloků, které poskytují hardwarovou podporu pouze pro určité funkce. Kromě toho je koprocesor na rozdíl od akcelerátoru aktivní zařízení, které nezávisle organizuje přístupy do paměti a řízení I / O sběrnice. To je nejzřetelnější při použití sběrnice AGP v Deseticentve kterém se převody neprovádějí v framebufferu, ale v systémové paměti.

Paměť pro grafické adaptéry

Grafické adaptéry používají dynamickou paměť s náhodným přístupem (DRAM). Tento typ paměti je nejjednodušší a nejlevnější při provádění, protože je implementován na kondenzátorech a tranzistorech, ale vyžaduje regeneraci (dobíjení). V tomto ohledu není rychlost přístupu k ní příliš vysoká (až 100 ns.). Moderní grafické adaptéry jsou vybaveny pamětí SDRAM s přístupovou rychlostí nejvýše 10 ns. nebo pokročilejší paměť DDR, jejíž přístupová doba je od 3,5 ns.

Rozlišujte mezi jednouportovou a dvouportovou pamětí. Druhá možnost umožňuje současné provádění operací čtení a zápisu dat, protože GPU a RAMDAC k nim mohou přistupovat současně na dvou různých adresách. Jeden port zahrnuje FPM, EDO, SDRAM, DDR. V současné době mohou profesionální grafické karty používat dva typy dvouportových pamětí - VRAM a WRAM.

VRAM (Video RAM) je speciálně navržen pro video systém a umožňuje současné operace čtení a zápisu. Přirozeně má také odpovídající „profesionální“ cenu. Výhody této paměti jsou patrné zejména při použití vysokého rozlišení a režimu True Color. WRAM (Window RAM) je velmi podobný VRAM, ale pracuje na 50 MHz, což zvyšuje výkon o 50% ve srovnání s VRAM. Je zde také implementována technologie dvojitého ukládání do vyrovnávací paměti; tato paměť má režim rychlého ukládání do vyrovnávací paměti. K dispozici jsou 2 rámové vyrovnávací paměti pro práci.

Existuje také řada slibných typů paměti. Mezi nimi RDRAM, DDR SDRAM, 3D RAM, CDRAM, ESDRAM.3D RAM je navržena pro práci s 3D grafikou. Paměť je dual-portovaná a umožňuje pipeline zpracování dat. CDRAM je kombinace haldy paměti a vysokorychlostní vyrovnávací paměti prováděné na prvcích statické paměti.

3D akcelerátory

Trojrozměrné grafické akcelerátory se staly nejvyšším stupněm ve vývoji video adaptérů. Jsou pro modelování trojrozměrného obrazu a jeho výpočet.Zpočátku byly 3D akcelerátory umístěny na samostatných deskách a připojeny k grafickému adaptéru pomocí kabelu Pass-Through. Proto byl 3D grafický akcelerátor vnímán jako nezávislé zařízení a dostal toto jméno. Všechny moderní grafické adaptéry obsahují výkonný grafický procesor, který kromě tradičního hardwarového 2D grafického akcelerátoru obsahuje také 3D akcelerátor. Protože termín 3D akcelerátor ztratil svůj původní význam, celé zařízení popsané výše by mělo být nazýváno grafickým adaptérem s GPU s 3D akcelerátorem, i když se někdy nazývá jednoduše 3D akcelerátor.

Syntéza 3D obrazů

Jak již bylo uvedeno, popis technologie pro vytváření 3D obrazů je velmi složitý a zabírá spoustu místa, takže vezmeme v úvahu pouze jeho základy. Obecně syntéza trojrozměrného obrazu zahrnuje následující kroky:

· Konstrukce (výpočet) objektu na základě jeho matematického popisu

· Výpočet pohybu a transformace jeho tvaru

· Modelování povrchu objektu s přihlédnutím k různým vnějším faktorům (osvětlení, odraz, reliéf)

· Promítání objektu na rovinu obrazovky s přihlédnutím ke všem druhům vizuálních efektů

S pomocí takových rysů lidského vidění jako multi-scale objekty, překrývající se objekty, použití světla a stínu a účinek perspektivy, dokonce i monokulární obraz vytváří pocit trojrozměrnosti.

Proces výpočtu trojrozměrného obrazu objektu se nazývá 3 D-dopravník ... Lze v něm rozlišit následující hlavní fáze:

1. konstrukce geometrického modelu povrchu objektu nastavením řídicích bodů a rovnic přímek (drátový model, drátový model)

2. rozdělení povrchu výsledného objektu na elementární byt prvky, nejčastěji trojúhelníky (mozaikování, mozaikování). V této fázi je objekt množinou trojrozměrných souřadnic vrcholů trojúhelníků (vrcholů)

3. transformace se redukuje na transformaci souřadnic vrcholů za účelem simulace pohybu objektu a změny jeho tvaru

4. výpočet osvětlení a stínování povrchu objektu spočívá ve výpočtu osvětlení každého trojúhelníku, ale zároveň se povrch objektu stává hranatým a sestává z malých plochých ploch různé výplně. K odstranění této vady se používají různé metody. interpolace

5. projekce na rovinu obrazovky používá dva existující bodové souřadnice a pamatuje si vzdálenost od vrcholů k projekční rovině z-buffer

6. zpracování souřadnic vrcholů (nastavení trojúhelníku) elementárních trojúhelníků je třídění vrcholů a vyřazení zadní neviditelný tváře (utracení)

7. odstranění skrytého povrchu (HSR) - odstraní povrchy skrytých objektů z projekce

8. texturování, nebo stínování elementárních trojúhelníků se provádí mapováním textury - čtvercové bitmapové obrázky skládající se z texelů na drátovém modelu. Toto je první krok prováděný s bitmapovou grafikou, ve kterém je každý trojúhelník nahrazen kouskem textury a pixely jsou nahrazeny texely. Ve stejné fázi se aplikuje MIP - mapování - korekce perspektivy, filtrování

9. simulace efektů průhlednosti - korekce barev pixelů.

10. antialiasing (anti-aliasing) - odstranění vad obrazu v důsledku hranatých hranic

11. dithering - interpolace chybějících barev

12. rámování a následné zpracování ve vyrovnávací paměti snímků v místní paměti grafického adaptéru

Je třeba poznamenat, že k urychlení procesu vytváření rastrového obrazu se používá mechanismus dvojitého ukládání do vyrovnávací paměti, což znamená, že je ve video paměti přidělena oblast pro uložení dvou snímků současně (ve skutečnosti dva „vyrovnávací paměti snímků“). Vytváření jednoho začíná dříve, než RAMDAC dokončí zobrazení aktuálního.

Fáze 1-6 představují geometrický stupeň 3D dopravník. Během této fáze se provádějí intenzivní trigonometrické výpočty pomocí čísel s plovoucí desetinnou čárkou. Tyto výpočty ve starších grafických adaptérech se provádějí v CPU a v moderních výkonných - v GPU. Jak víte, éra skutečných GPU začala u nVidia GeForce 256 a ATI Radeon 256.

Jsou volány fáze 7-12 vykreslování nebo kreslení.Rastrové obrázky skládající se z pixelů a textů jsou zde již zpracovány. Proto se této fázi někdy říká rasterizace. Protože tato fáze je nejobtížnější, je zde zvlášť nutná hardwarová akcelerace.

API

Dalším velmi důležitým faktorem, který odlišuje grafické adaptéry od různých výrobců, je podpora adaptéru pro různá rozhraní pro programování aplikací (API). Okamžitě musím říci, že tato API nejen sjednocují práci aplikačních programů s video čipovou sadou, ale také zvyšují výkon této práce. Faktem je, že každá grafická karta používá své vlastní příkazy na nízké (hardwarové) úrovni. Pod těmito příkazy jsou vytvořeny ovladače jedinečné pro každého výrobce, které překládají volání aplikačních programů do zařízení. Pokud vytvoříte grafický program, vezmeme-li v úvahu architektonické vlastnosti každé možné grafické karty, bude takový program velmi těžkopádný, bude pro uživatele obtížné jej přizpůsobit pro konkrétní grafický adaptér a programátoři nebudou chtít dělat tolik práce. Za tímto účelem bylo vynalezeno API, které zaujímá mezilehlou pozici mezi aplikacemi na vysoké úrovni a ovladači akcelerátoru na nízké úrovni, čímž sjednocuje přístup aplikací k jakýmkoli grafickým adaptérům. To znamená, že například programátor Photoshopu nemusí vědět, jak přistupovat ke konkrétní grafické kartě, ale potřebuje pouze vědět, jak pracovat s obecným API.

Existuje několik obecných API, jako jsou DirectX a OpenGL. Někdy se ale také používají takzvaná „nativní API“, vytvořená výrobci přímo pro jejich grafické čipové sady. Mezi ně patří společnost Glide 3 Dfx (pro rodinu Voodoo), KOV společnost S 3 (pro Savage), RenderGL jiný.

Procesor geometrie je nyní podporován pouze v Direct 3D (součást DirectX) verze 7.0, proto se nedoporučuje používat dřívější verze. Verze 7.1 se však dodává se systémem Windows ME, takže stačí upgradovat pouze na verzi 8.1. DirectX 9.0 se nedávno objevil, ale mějte na paměti, že může poskytnout zvýšení výkonu video akcelerátorů, které jej podporují na hardwarové úrovni (Radeon 9500, 9700, GeForce FX), navíc ještě není příliš stabilní, takže bez velké nutnosti instalace DirectX 9.0 nedělej to.

Architektura 3D akcelerátoru

I když mnoho grafických adaptérů má významné rozdíly nad rámec zobrazovacích prvků popsaných v předchozím článku, mají také několik základních prvků, které umožňují hardwarovou akceleraci fází 3D kanálu. Každý 3D akcelerátor je tedy vybaven:

· geometrický procesor (GPU, Geometry Processor)

· vykreslovací motor

· rychlá paměť

· digitálně-analogový převodník (RAMDAC)

· další volitelné bloky

Geometrický procesorje navržen tak, aby urychlil geometrickou fázi 3D potrubí, což vyžaduje složité matematické výpočty při výpočtu vrcholů. Před čipovými sadami GeForce a Radeon používaly levné grafické karty geometrické koprocesory, které pomáhaly CPU při výpočtech, a někdy tam nebyly.

Vykreslování motoru (rendering), nebo jak se často nazývá, rendering pipeline je hlavní součástí moderního 3D akcelerátoru a obsahuje alespoň dva prvky: mechanismus pro zpracování texturových řezů ( TexelEngine) a mechanismus zpracování konečného snímku (Pixel Engine). Každý z těchto bloků používá vlastní část video paměti, tzv vyrovnávací paměť textury a vyrovnávací paměť rámu resp. Framebuffer je nám již známý, protože se sem přesunul ze standardní architektury VGA / SVGA. K ukládání zpracovaných textur existuje pouze samostatná vyrovnávací paměť. Kromě toho je v místní paměti akcelerátoru obvykle přidělena oblast pro několik dalších vyrovnávacích pamětí. Z-buffer je nezbytný pro správné odstranění skrytých povrchů, a-buffer je nutný k provedení alfa posunutí a druhý framebuffer se používá pro dvojité ukládání do vyrovnávací paměti. U některých výrobců se vykreslovací jednotka nazývá TMU (Texture Mapping Unit) - jednotka mapování textury.

Velikost vyrovnávací paměti snímků, analogicky s grafickým adaptérem VGA, určuje maximální možné rozlišení obrazu a velikost palety. Většina akcelerátorů používá metodu dvojitého ukládání do vyrovnávací paměti, kdy je vyrovnávací paměť rámce rozdělena na dvě části, přední vyrovnávací paměť a zadní vyrovnávací paměť. Zatímco RAMDAC čte a vytváří obraz z přední vyrovnávací paměti, GPU vytvoří další snímek v zadní. Toto „čerpání“ zajišťuje plynulé změny rámce, protože po zobrazení na obrazovce je vyrovnávací paměť vymazána.

Rozhraní 3D akcelerátoru

Pro lepší vykreslení snímků je nutné použít velké textury, což vyžaduje alespoň 8 MB grafické paměti. Aby bylo možné takový datový proud přenášet přes jeho rozhraní, musí mít vysokorychlostní grafickou portovou sběrnici. Taková pneumatika se stala AGP (Accelerated Graphics Port).Tato 32bitová sběrnice má základní frekvenci 66 MHz, ale může pracovat na 4x (266 MHz) a přenášet 1 Gb / s. V takovém případě se použije dvojnásobně nižší napájení 1,5 V grafických karet a grafická karta musí splňovat toto kritérium. Nový, nedávno představený a stále málo používaný režim 8x (revize 3.0) je implementován do nejnovějších grafických adaptérů. Ve skutečnosti jej zatím žádný grafický program nedokáže plně využívat.

Standard AGP má řadu důležitých funkcí, které výrazně zvyšují efektivní šířku pásma sběrnice. Pipelining - dávkový (pipeline) přenos dat, když je další kód adresy nastaven na sběrnici okamžitě, bez čekání na vzhled dat předchozí adresy, tj. kódy adres druh seřadí. Datová sekvence adres, která byla přenesena, je také odeslána po sběrnici jako paket. Výsledkem je, že po nastavení adresy na sběrnici nedochází ke zpoždění v doručování dat.

AGP navíc na rozdíl od PCI používá režim SBA (Side Band Addressing), ve kterém se k přenosu adresy používá dalších 8 řádků, tj. adresa a data jsou přenášena po různých linkách.

A konečně, kromě režimu DMA, standard AGP používá DME (Direct Memory Execution) - režim, ve kterém jsou lokální paměť grafické karty a systémové paměti stejné a jsou jedním adresním prostorem, takže operace textury lze provádět jak v místní, tak v systémové paměti ... V tomto režimu se výměna provádí v krátkých dávkách, takže je dosaženo významného zrychlení operací textury.

Na základě těchto informací nyní můžete správně vybrat akcelerátor, o kterém pojednáme v příštím čísle, kde budeme uvažovat o vlastnostech moderních 3D akcelerátorů.

Zvukový adaptér (Sound Blaster nebo Sound Card) je speciální elektronická karta, která umožňuje nahrávat zvuk, přehrávat jej a vytvářet jej v softwaru pomocí mikrofonu, sluchátek, reproduktorů, vestavěného syntetizátoru a dalšího zařízení.

Zvukový adaptér obsahuje dva převaděče informací:

· Analogově-digitální, který převádí spojité (tj. Analogové) zvukové signály (řeč, hudbu, šum) do digitálního binárního kódu a zaznamenává jej na magnetické médium;

· Digitální na analogový, který převádí digitálně uložený zvuk na analogový signál, který je poté reprodukován pomocí systému reproduktorů, zvukového syntetizátoru nebo sluchátek.

Profesionální zvukové karty umožňují provádět komplexní zpracování zvuku, poskytují stereofonní zvuk, mají vlastní ROM se stovkami zvuků různých hudebních nástrojů.

Zvukové soubory jsou obvykle velmi velké. Tříminutový zvukový soubor se stereofonním zvukem tedy zabírá asi 30 MB paměti. Karty Sound Blaster proto kromě své základní funkce poskytují také automatickou kompresi souborů.

Oblastí využití zvukových karet jsou počítačové hry, výukové softwarové systémy, reklamní prezentace, „hlasová pošta“ mezi počítači, zvuková stopa různých procesů probíhajících v počítačovém vybavení, jako je například absence papíru v tiskárně atd.

Video adaptér je elektronická deska, která zpracovává video data (text a grafiku) a ovládá displej. Obsahuje videopaměť, I / O registry a modul BIOS. Odešle na displej signály ovládání jasu paprsků a skenování obrazu.

Nejběžnějším grafickým adaptérem současnosti je adaptér SVGA (Super Video Graphics Array), který dokáže na obrazovce zobrazit 1280x1024 pixelů při 256 barvách a 1024x768 pixelů při 16 milionech barev.

S nárůstem počtu aplikací využívajících složitou grafiku a video, spolu s tradičními grafickými adaptéry, se široce používá řada zařízení pro zpracování počítačového video signálu:

Postava: 12. Grafický akcelerátor

Grafické akcelerátory (akcelerátory) - specializované grafické koprocesory, které zvyšují účinnost videosystému. Jejich použití osvobozuje centrální procesor od velkého objemu operací s video daty, protože akcelerátory nezávisle vypočítávají, které pixely se mají zobrazit na obrazovce a jaké jsou jejich barvy.

Chytače rámu, které umožňují zobrazit na obrazovce počítače video signál z videorekordéru, kamery, laserového přehrávače atd., aby bylo možné zachytit požadovaný snímek do paměti a následně jej uložit jako soubor.

Představujeme první desítku „video hitů“ z domácího počítače. Shromáždili jsme dvacet grafických akcelerátorů od ATI a NVidia, abychom vybrali nejrychlejší z nich. Výkon samozřejmě není jediným kritériem, kterým se řídíme při nákupu grafické karty, je zde také cena. A rozhodně budeme diskutovat o tomto aspektu, vezmeme-li v úvahu každý model z pohledu kupujícího.

Modelové řady předních výrobců se mění, ale naše oblíbené zůstávají nezměněny. Mezi špičkovými grafickými akcelerátory jsme i nadále nejvíce nadšení Radeon 9700, který má nejlepší poměr cena / výkon. Zástupci nové řady Radeon 9600 a GeForceFX 5600 nesplnili naše naděje: za cenu blízkou Radeonu 9700 jsou vážně horší ve výkonu. To znamená, že ve střední třídě nám zbývá jen GeForce4 Ti4200 - stále je dostatečně rychlý na své peníze, i když morálně zastaralý. Když mluvíme o levných grafických kartách, dochází zde k revolučním změnám: juniorský zástupce nové řady NVidia poprvé získal plnou funkčnost. Díky podpoře DirectX 9 je GeForceFX 5200 128 MB novým lídrem v této třídě.

Deset z ATI

Radeon 9800 Pro 128 MB

Nový špičkový model od společnosti ATI, který má ve srovnání s Radeon 9700 Pro o něco pokročilejší architekturu a také zvýšené frekvence jádra a paměti. V dnešních herních aplikacích pochází hrana Radeon 9800 Pro primárně z rychlosti hodin a nové technologie v tomto čipu jsou zaměřeny na budoucí hry se sofistikovaným obrazem. Vzhledem k vysoké ceně Radeon 9800 Pro (přes 400 USD) vám doporučujeme, abyste si s nákupem udělali čas a počkali, až se řada GeForceFX 5900 uvidí a otestuje toto léto.

Radeon 9700 Pro 128 MB

Club-3D Radeon 9800 Pro

Tyan Radeon 9700 Pro

Sapphire Radeon 9600 Pro

S příchodem nové vlajkové lodi se Radeon 9700 Pro posunul do cenově dostupnější cenové kategorie, což z něj činí velmi atraktivní volbu. S takovým výkonem a podporou DirectX 9 Radeon 9700 Pro prostě nemá a v blízké budoucnosti nebude mezi grafickými akcelerátory žádný konkurent, který stojí až 300 $.

Radeon 9700 128 MB

Stále nejlepší nákup pro špičkové grafické karty. Zatímco cena Radeon 9700 Pro překračuje hranici 300 $, cena Radeon 9700 směřuje k hranici 200 $. Podle výsledků testů opět žádný z grafických akcelerátorů NVidia do 250 $ „nestojí za to“. Totéž platí pro grafické karty Radeon 9600 Pro, a to navzdory skutečnosti, že za cenu nejsou daleko od Radeon 9700.

Radeon 9600 Pro 128 MB

Tento grafický akcelerátor nahradil Radeon 9500 Pro a nelze říci, že náhrada je ta nejúspěšnější. Radeon 9500 Pro disponoval osmi kanály a od Radeonu 9700 se lišil pouze šířkou paměťové sběrnice - 128 bitů oproti 256. Nyní má Radeon 9600 Pro pouze čtyři kanály a ani mnohem vyšší taktovací frekvence to nemůže kompenzovat. Jak již bylo zmíněno, za zhruba 200 $ nemá Radeon 9600 Pro proti Radeon 9700 šanci.

Radeon 9500 128 MB

Tyto grafické karty jsou v první řadě dobré, protože jsou přizpůsobitelné pro softwarové úpravy alespoň u Radeon 9500 Pro. Mají čtyři dopravníky „na papíře“, ve skutečnosti mají všech osm. K použití jejich „skrytých“ rezerv je nutný obslužný program RivaTuner. Mezi otevřenými dopravníky však mohou být vadné, takže bude zapotřebí buď štěstí, nebo speciální doporučení prodejce (samozřejmě ne zdarma).

Ještě jedna věc: pokud má Radeon 9500 128 MB paměťových čipů umístěných nahoře a napravo od grafického čipu, pak má 256bitovou paměťovou sběrnici a může se proměnit v Radeon 9700. Pokud pouze na jedné straně, pak je sběrnice 128bitová a výkon takového Radeonu 9500 128 MB se nebude příliš lišit od 64 MB modelu.

Radeon 9500 64 MB

Grafická karta se 128bitovou paměťovou sběrnicí, kterou lze pomocí nástroje RivaTuner snadno přeměnit na 64megabajtový Radeon 9500 Pro. Cena za něj však není o moc nižší než u 128MB verze Radeon 9500, takže její nákup je nevhodný.

Radeon 9100 128 MB

Nejzajímavější grafický akcelerátor juniorských zástupců Radeonu. Má dvě texturovací jednotky na každém ze čtyř kanálů, což má nejpříznivější vliv na výsledky. Nízké skóre v 3DMark03 je způsobeno skutečností, že deska nepodporuje DirectX 9, a proto nemůže projít odpovídajícím herním testem. Ve skutečnosti to pouze brání konkurovat řadě GeForceFX 5200.

Radeon 9000 Pro 128 MB

Po dlouhou dobu byly grafické karty Radeon 9000 Pro nejlepší volbou v ekonomické třídě, nyní však mají impozantního rivala - GeForceFX 5200 128 MB. S podobným výkonem má tato nepopiratelná výhoda - podpora DirectX 9. Jedinou šancí, aby Radeon 9000 Pro 128 MB „přežila“, je udržet cenový rozdíl u GeForceFX 5200 128 MB alespoň na 20 $.

Radeon 9200 128 MB

Dalším příkladem toho, jak zavádějící mohou být jména a jak zbytečná, je nově vyvinuté rozhraní AGP 8X. Tato grafická karta se ve skutečnosti neliší od Radeon 9000, a proto byste za ni neměli platit ani cent ... pokud není vybavena dalšími multimediálními funkcemi, jako je ukázka, kterou jsme testovali.

Radeon 9000 64 MB

Nižší frekvence hodin než Radeon 9000 Pro, a proto nižší výsledky. Zajímavé je, že 64 MB se ukázalo jako málo pro to, aby tento a některé další grafické akcelerátory předávaly Splinter Cell v nastavení maximální kvality. Zdá se, že 128 MB videopaměti již není luxusem, ale stává se nezbytnou nutností.

Deset z NVidia

GeForceFX 5800 128 MB

Tento grafický akcelerátor lze vnímat jako prototyp GeForceFX 5900. Je to GeForceFX 5900, který bude dodáván ve velkých objemech, a vzhledem k tomu získáme produkt mnohem atraktivnější než GeForceFX 5800. Kromě vylepšeného výkonu bude GeForceFX 5900 charakterizován nižším odvodem tepla a tedy hlukem. Za správnou cenu bude řada 5900 vážným konkurentem Radeon 9800 Pro.

GeForce4 Ti4600 / 4800 128 MB

ASUS GeForceFX 5800

Získejte GeForceFX 5600 Ultra

MSI GeForceFX 5200

Zástupci řady GeForce4 Ti v naší tabulce řad jsou hned za GeForceFX 5800 a všichni jako jeden jsou před GeForceFX 5600 Ultra. Objevuje se depresivní obraz: ve střední třídě v NVidia jsou vůdci grafické karty, které nepodporují DirectX 9 (což je zejména důvodem nízkých výsledků v 3DMark03).

GeForce4 Ti4800 se liší od Ti4600 pouze v rozhraní AGP 8X, což nijak neovlivňuje výkon. Za více než 200 $ nemají tyto grafické karty proti Radeonu 9700 žádnou šanci. Není divu, že z trhu prakticky zmizely.

GeForce4 Ti4800SE 64 MB

Jsme zvyklí brát zkratku SE (Special Edition) jako znamení, že produkt je dokonalejší. V tomto případě však SE navrhuje pravý opak. Grafické karty GeForce4 Ti4800SE nejsou nic jiného než GeForce4 Ti4400 s AGP 8X. Proto jsou rychlost a výkon hodin mnohem nižší než u GeForce4 Ti4600 / 4800. Ceny těchto grafických karet jsou nicméně docela atraktivní a poté se ukáží jako lepší volba než GeForce4 Ti4200 128 MB

GeForce4 Ti4200 128 MB

V naší hitparádě takový grafický akcelerátor překonává GeForceFX 5600 Ultra, což může být překvapivé. Rychlejší výkon je ale důležitější než podpora exotických (prozatím) grafických technologií. U moderních grafických karet navíc výkon funkcí vyhlazování na celou obrazovku a anizotropního filtrování není kritický. V moderních hrách již nejsou příliš rychlí, jak dokládají výsledky ve Splinter Cell. Pokud mluvíme o GeForce4 Ti4200, za cenu až 140 $ se jedná o nejúspěšnější nákup ze všech grafických akcelerátorů od NVidia a ATI, které stojí až 200 $.

GeForceFX 5600 Ultra 128 MB

O této grafické kartě už toho bylo řečeno dost. Při ceně přes 200 USD je to zajímavé i ve srovnání s GeForce4 Ti4200. Podpora DirectX 9, stejně jako efektivní provoz funkcí pro vylepšení obrazu, se zde nepočítají: je to příliš pomalé na peníze.

GeForceFX 5600 128 MB

Situace je stejně katastrofální jako u verze Ultra, pokud cena neklesne pod 150 $, což se brzy nestane. ATI se však v tomto cenovém rozpětí nedaří mnohem lépe, a tak mezera od 150 do 200 USD zůstává neobsazená: nadšenci s omezeným rozpočtem si koupí GeForce4 Ti4200 a zámožnější si koupí Radeon 9700.

GeForceFX 5200 128 MB

Nejlepší uchazeč o dominanci v kategorii pod 100 $. Přestože se Radeon 9100 a Radeon 9000 Pro ukazují být o něco rychlejší, tato výhoda je ve srovnání s rozdílem ve funkcích zanedbatelná: GeForceFX 5200 naopak podporuje DirectX 9. Při použití tohoto grafického akcelerátoru si samozřejmě nebudete moci novou grafiku opravdu užít, ale alespoň můžete sledovat prezentaci krásných obrázků.

GeForceFX 5200 64 MB (128 bitů)

Vše, co bylo řečeno o modelu 128 MB, lze plně přičíst této grafické kartě, pouze cenovou hladinu, kterou musí překonat, aby dosáhla úspěchu na trhu, nastavíme na přibližně 80 USD.

Model 3150 byl oficiálně představen v roce 2010. Zpočátku měl extrémně nízkou rychlost odezvy. Proto jej lze použít pouze pro nejjednodušší úkoly na energeticky účinných základních noteboocích. Specifikacím a účelu tohoto adaptéru se tento miniaturní kontrolní materiál věnuje.

Specializace

Jak již bylo zmíněno dříve, Intel Media Graphics Accelerator 3150 se vyznačoval extrémně nízkou úrovní výkonu. Ale spotřeba energie tohoto čipu byla omezena na minimum. Je třeba také poznamenat, že byl určen pro použití v mobilních počítačích. Hlavní oblastí použití tohoto zařízení jsou proto notebooky a netbooky ekonomické třídy s nízkým výkonem a vysokou výdrží baterie.

Hlavní nastavení

Intel Media Graphics Accelerator 3150 má kódové označení Pineview. Tento akcelerátor, jako integrované zařízení, má dnes zastaralé rozložení. Moderní vestavěné adaptéry jsou umístěny na stejném substrátu jako mikroprocesor. Dotyčné zařízení však bylo vyrobeno ve formě samostatného mikroobvodu a bylo umístěno na základní desce. Čip adaptéru byl vyroben technologií 45 nm.

Taktovací frekvence tohoto akcelerátoru je 200 MHz. Navíc se jedná o pevnou hodnotu a není možné ji nějak změnit. Vývojáři do své struktury zahrnuli pouze 2 stream procesory. Specifikace Intel Graphics Media Accelerator 3150 naznačují, že tento adaptér nemá samostatnou grafickou paměť. V procesu fungování je nucen používat systémovou paměť pro své potřeby. Velikost vyrovnávací paměti videa je nastavena v systému BIOS.

Relevance akcelerátoru

V době vydání byl tento adaptér základní a nízkorychlostní základní adaptér. Vývojáři si původně stanovili cíl, aby byla taková grafická karta co nejúčinnější z hlediska energie. Díky tomu se výrazně zvýšila autonomie notebooku. Nyní výkon takového integrovaného grafického adaptéru umožňuje provádět nejjednodušší úkoly aplikace. Patří mezi ně například zpracování textových informací nebo tabulek. Takový akcelerátor také umožňuje sledovat film, ale ve velmi nízké kvalitě. Dokonce i některé z nejjednodušších hraček, které dokáže spustit.

Závěr

Intel Media Graphics Accelerator 3150 měl zpočátku extrémně nízký výkon. Nyní je zcela zastaralá. Proto tyto počítače nyní potřebují výměnu. V současné době je nepraktické kupovat notebook s takovým grafickým subsystémem.