Графічні акселератори (прискорювачі) – спеціалізовані графічні співпроцесори, що збільшують ефективність відеосистеми. Їхнє застосування звільняє центральний процесорвід великого обсягу операцій з відеоданими, тому що акселератори самостійно обчислюють, які пікселі відображати на екрані та які кольори.

Відеоакселератори

Зображення, яке ми бачимо на екрані монітора, є виведеним спеціальним цифроаналоговим перетворювачем RAMDAC (Random Access Memory Digital to Analog Converter) і пристроєм розгортки вміст відеопам'яті. Цей вміст може змінюватися як центральним процесором, так і графічним процесором відеокарти - прискорювачем двовимірної графіки (синоніми: 2D-прискорювач, 2D-акселератор, Windows-акселератор або GDI-акселератор). Сучасні віконні інтерфейси вимагають швидкого (за десяті частки секунди) перемальовки вмісту екрана при відкритті/закритті вікон, їх переміщенні тощо, інакше користувач відчуватиме недостатньо швидку реакцію системи на його дії. Для цього процесор повинен був би обробляти дані і передавати їх по шині зі швидкістю, всього в 2-3 рази меншою, ніж швидкість роботи RAMDAC, а це десятки і навіть сотні мегабайт на секунду, що практично нереально навіть за сучасними мірками. Свого часу для підвищення швидкодії системи були розроблені локальні шини, а пізніше - 2D-прискорювачі.

2D-прискорювачі є спеціалізовані графічні процесори, здатні самостійно малювати на екрані курсор миші, елементи вікон і стандартні геометричні фігури, передбачені GDI - графічної бібліотекою Windows. 2D-прискорювачі обмінюються даними з відеопам'яттю за власною шиною, не завантажуючи системну шину процесора. По системній шині 2D-прискорювач отримує лише GDI-інструкції від центрального процесора, при цьому обсяг даних, що передаються, і завантаження процесора в сотні разів менше.

Сучасні 2D-прискорювачі мають 64- або 128-розрядну шину даних, причому для ефективного використання можливостей цієї шини на відеокарті має бути встановлено 2 або 4 Мбайт відеопам'яті відповідно, інакше дані будуть передаватися по вдвічі більш вузькій шині з відповідною втратою швидкодії. Можна сказати, що зараз 2D-прискорювачі досягли досконалості. Всі вони працюють настільки швидко, що, незважаючи на те, що їхня продуктивність на спеціальних тестах може відрізнятися від моделі до моделі на 10-15%, користувач, швидше за все, не помітить цієї різниці. Тому при виборі 2D-прискорювача слід звернути увагу на інші фактори: якість зображення, наявність додаткових функцій, якість і функціональність драйверів, підтримувані частоти кадрової розгортки, сумісність з VESA (для любителів DOS-ігор) і т. п. Tseng Labs та інші компанії.

Під мультимедіа-акселераторами зазвичай розуміють пристрої, які, крім прискорення звичайних графічних операцій, можуть також виконувати ряд операцій з обробки відео даних від різних джерел.

Перш за все це функції прискорення виведення відео у форматах AVI, Indeo, MPEG-1 та інших. Проблема в тому, що відео у форматі NTSC йде зі швидкістю 30 кадрів на секунду, PAL та SECAM - 25 кадр/с. Швидкість зміни кадрів у цифровому відео перерахованих форматів також менше або дорівнює 30 кадр/с, однак роздільна здатність зображення рідко перевищує 320 x 240 пікселів. При цих параметрах швидкість надходження інформації становить близько 6 Мбайт/с і процесор встигає виконати її декомпресію та пересилання по шині відеопам'яті. Однак такий розмір зображення занадто малий для комфортного перегляду на екрані, тому його масштабують на весь екран. У цьому випадку швидкість потоку даних зростає до десятків та сотень мегабайт на секунду. Ця обставина призвела до появи відеоакселераторів, які вміють самостійно масштабувати відео у форматах AVI та MPEG-1 на весь екран, а також виконувати згладжування відмасштабованого зображення, щоб воно не виглядало як набір квадратиків. Переважна більшість сучасних 2D-прискорювачів є в той же час і прискорювачами відео, а деякі, наприклад ATI Rage128, вміють відтворювати і відео у форматі MPEG-2 (тобто з вихідною роздільною здатністю 720 х 480).

До мультимедіа-функцій також відносять апаратну цифрову компресію та декомпресію відео (що майже не зустрічається на масових відеокартах), наявність композитного відеовиходу, виведення TV-сигналу на монітор, низькочастотний відеовхід та високочастотний TV-вхід, модуль для роботи з телетекстом та інші функції.

відеопам'ять піксель акселератор процесор

Відеоадаптери VGA (і перші SVGA) мали обмежену палітру та низьку роздільну здатність екрана і дуже сильно завантажували центральний процесор. Причин тому було кілька:

· пасивність графічного контролера для формування кадрового буфера

· низька швидкодія відеопам'яті

· низька пропускна здатність внутрішніх шин та інтерфейсу введення/виводу

· недостатня швидкодія та можливості RAMDAC

· виконання більшості операцій у CPU, відсутність апаратної підтримки додаткових функцій

Ці недоліки і визначили основні напрями розвитку відеоадаптерів, що призвели до появи відеоакселераторів, яких ми називаємо відеокартами.

Як ми зазначали, RAMDAC апаратно обмежує кількість кольорів до 256, т.к. містить лише 256 регістрів кольору. Кожен кодується 8-розрядним числом, що визначає максимальне і мінімально необхідний обсяг відеопам'яті в 256 Кбайт (2 8 =256). Більша кількість відеопам'яті може бути корисною лише при більшій роздільній здатності. Тут то у виробників і з'явилася думка використати більший дозвіл. Одночасно зі збільшенням обсягу відеопам'яті довелося використовувати нові методи адресації, оскільки кількість пікселів на екрані перевищила розмір адресного простору (128 Кбайт). Збільшення обсягу відеопам'яті дозволило підвищити роздільну здатність, але не призвело до поліпшення кольоровості зображення - розмір палітри, як і раніше, залишався рівним 256 кольорам.

Великих успіхів у поліпшенні кольоровості виробники досягли після випуску RAMDAC нового типу:

· новий RAMDAC дозволяв завантажувати дані з відеопам'яті у вихідний регістр ЦАП, минаючи 8-розрядні регістри ЦАП - це дозволило збільшити кількість відтінків до 65536 (режим High Color), кодуючи при цьому кожен піксель 16 бітами

· замість 18-розрядного ЦАП став використовуватись 24-розрядний, що дозволило відображати 2 24 =16777216 (True Color )

На основі такого RAMDAC стали випускатися відеокарти з обсягом відеопам'яті 1 Мбайт і більше. Разом з обсягом відеопам'яті зросла розрядність її осередків (16 біт і більше), а також розрядність і пропускна здатність внутрішньої шини. Замість розбиття відеопам'яті на банки стала застосовуватись лінійна адресація всієї відеопам'яті. У цій схемі здійснюється переадресація відеопам'яті в безперервну область адрес, розташовану в розширеній (extended) області пам'яті. Для інтерфейсу ISA цей діапазон розташовувався нижче 16 Мбайт, а PCI – у сфері розширеної пам'яті. Тому в CMOS Setup і є опція Memory hole at 15-16 M , щоб ніякі програми не могли записувати дані в область відеопам'яті.

Але це докорінно вирішило проблему, т.к. як і всі операції зі зміни кадрового буфера виконував CPU . Для розвантаження CPU та прискорення обробки графіки було вирішено використати графічний співпроцесор, який виконує апаратне прискоренняграфічних функцій, тобто. виконання операцій без участі CPU. Почалася епоха графічних акселераторів.

Водночас були використані нові типи динамічної пам'яті та нові шини інтерфейсу. Асоціація VESA ухвалила стандарт SVGA, який визначив єдиний механізм використання апаратних ресурсів.

Апаратне прискорення

Графічний акселератор, що прийшов на зміну стандартному відеоадаптер, є активним пристроєм і значно підвищує швидкодію всієї системи в цілому. Це досягається шляхом використання серйозних переваг графічного процесора (співпроцесора). У такій системі велика кількість функцій виконується на апаратному рівні лише за кілька тактів роботи акселератора. Акселератор використовує команди високого рівня для «спілкування» з рештою підсистем, що розвантажує шину вводу/виводу, т.к. значно зменшується потік команд. Крім того, CPU звільняється від необхідності виконання та передачі множини елементарних операцій з вмістом кадрового буфера.

Акселерація можлива лише у графічному режимі. Суть роботи акселератора полягає у зміні цифрового образу зображення у відеопам'яті за командами з CPU та ряду самостійних операцій із перетворення даних. Графічний акселератор, на відміну від адаптера VGA, оперує не пікселями, а так званими графічними примітивами,які складаються з множини пікселів. Використовуючи такі примітиви як трикутник, відрізок, коло, можна конструювати досить складні зображення значно простіше і швидше, ніж модифікації окремих пікселів.

Акселератор здатний апаратно прискорювати великий ряд операцій, серед яких є побудова тривимірних зображень, основа сучасної графіки:

1. Промальовування графічних примітивів (drawing).На операціях промальовування засновані всі сучасні GUI інтерфейси програм та ОС. Параметри примітивів задаються як координат у векторному вигляді. На відміну від растрового представлення цифрового зображення, вони набагато компактніші і не залежать від роздільної здатності. По координатах легко побудувати усі зображення. До команд промальовування також відноситься і найпростіше заливання контуру (fill) і заповнення його візерунком.

2. Перенесення блоків зображення на екрані (BitBlt). Виконується при перетягуванні GUI-об'єктів мишкою, скролінгеї тощо. операцій. Ця функція зводиться до переміщення блоку біт з однієї області відеопам'яті до іншої.

3. Апаратна підтримка вікон (hardwarewindowing).Справа в тому, що кожен активний додаток у операційній системівідстежує «своє» відкрите вікно та його координати в одному кадровому буфері оперативної пам'яті. При використанні hardware windowing кожен додаток використовує свій «кадровий буфер», що дорівнює розміру відкритого вікна, так що «перенакриття» вікон до пам'яті не відбувається. Виграш швидкості обробки координат вікон тим більше, чим більше відеопам'яті у відеоадаптера.

4. Масштабування растрових зображень (scaling).Розрізняють два види масштабування: дублювання та інтерполяція (згладжування). Перше зводиться просто збільшення розміру пікселя (точніше кількості однакових пікселів у цій точці), що призводить до появи таких дефектів зображення як пікселізація і алиасинг . Для усунення цих викривлень використовується інтерполяція. Ці дві операції дуже трудомісткі і вимагають достатньо високої якостіакселератора.

5. Апаратний курсорЦя технологія забезпечує апаратну підтримку курсору миші. Центральний процесор зчитує з порту миші поточні координати покажчика і посилає їх акселератору, а той у свою чергу просто формує зображення курсора в потрібному місці екрана. Для формування зображення курсору застосовується технологія спрайтів (sprites), Які тимчасово замінюють ділянки растру зображенням курсору, а потім при його переміщенні в інше місце їх відновлюють назад.

6. Перетворення форматів та декомпресія.При обробці відеоінформації цифрові RGB-дані замінюються сигналами яскравості та кольоровості у форматі YUV, який займає значно менше місця. При відтворенні стислих відеоданих спочатку кожен кадр декомпресувати, а потім вже записувати в кадровий буфер.

7. Побудова 3D-зображень.Ця категорія операцій найбільша і складна, і їх опис займе цілу книгу. Основи формування 3D-зображень ми розглянемо нижче.

Перші шість функцій реалізуються при прискоренні 2D. Існують також відеоадаптери з апаратною підтримкою DVD, TV-out, адаптивного деінтерлейсингу, HyperZблоки апаратного зворотного перетворення Фур'є (IDCT) Усі прискорювачі можна розділити на графічні акселератори та графічні співпроцесори. Останні, безумовно, є універсальними пристроями. Оскільки графічний співпроцесор фактично перетворився на самостійний комп'ютер, то чіпсет, з якого зроблено графічний прискорювач, стали називати графічним процесором.

Відеоадаптер з графічним співпроцесором (GPU) - це інтелектуальний пристрій, основу якого становить арифметико-логічне пристрій (АЛУ). Головна відмінність графічного співпроцесора від графічного акселератора у тому, що співпроцесор можна запрограмувати виконання різних завдань, тоді як прискорювач працює з жорсткому незмінному алгоритму. Акселератор складається з кількох вузькоспеціалізованих блоків, що забезпечують апаратну підтримку лише певних функцій. Крім того, співпроцесор, на відміну від акселератора, є активним пристроєм, що самостійно організує звернення до пам'яті, управління шиною вводу/виводу. Найяскравіше це проявляється під час використання шини AGP у режимі DiME, У якому перетворення виконуються над кадровому буфері, а системної пам'яті.

Пам'ять для відеоадаптерів

У відеоадаптерах використовується динамічна пам'ять із довільним доступом (DRAM). Цей тип пам'яті є найпростішим і найдешевшим за виконанням, тому що він реалізується на конденсаторах і транзисторах, але вимагає регенерації (перезарядки). У зв'язку з цим і швидкість доступу до неї не дуже висока (до 100 нс.). Сучасні відеоадаптери оснащуються пам'яттю SDRAM зі швидкістю доступу трохи більше 10 нс. або більш досконалою пам'яттю DDR, час доступу до якої – від 3,5 нс.

Розрізняють однопортову та двопортову пам'ять. Остання дозволяє здійснити одночасне виконання операцій читання та запису даних, так як до неї за двома різними адресами можуть одночасно звертатися графічний процесор та RAMDAC . До однопортової відносяться FPM, EDO, SDRAM, DDR. В даний час у професійних відеокартах можуть використовуватися два різновиди двопортової пам'яті - VRAM і WRAM.

VRAM (Video RAM) спеціально розроблена для відеосистеми і дозволяє одночасно виконувати операції читання та запису.Звичайно, вона має і відповідну «професійну» ціну. Переваги такої пам'яті особливо помітні при використанні високої роздільної здатності та режиму True Color. WRAM (Window RAM) дуже схожа на VRAM, але працює на частоті 50 МГц, що збільшує швидкодію на 50% порівняно з VRAM. Також тут реалізована технологія подвійної буферизації, у пам'яті є режим швидкої буферизації. Для роботи передбачено 2 кадрові буфери.

Існує також низка перспективних типів пам'яті. Серед них RDRAM, DDR SDRAM, 3D RAM, CDRAM, ESDRAM. 3D RAM призначений для обробки тривимірної графіки. Пам'ять є двопортовою і дозволяє здійснювати конвеєрну обробку даних. CDRAM є комбінацією з динамічної пам'яті і швидкісного буфера кешування, виконаного на елементах статичної пам'яті.

3D-акселератори

Акселератори тривимірної графіки стали найвищим ступенем розвитку відеоадаптерів. Вони призначені для моделювання тривимірного зображення та його розрахунку.Спочатку 3D-акселератори розміщувалися на окремих платах і з'єднувалися з відеоадаптером кабелем типу Pass-Trough. Тому прискорювач 3D-графіки сприймався як самостійний пристрій та отримав таку назву. Всі сучасні відеоадаптери містять потужний графічний процесор, до складу якого крім традиційного апаратного прискорювача 2D-графіки, входить 3D-акселератор. Оскільки термін 3D-акселератор втратив своє початкове значення, то вищеописаний пристрій слід називати відеоадаптером з графічним процесором з 3D-акселератором, хоча його іноді називають просто 3D-акселератором.

Синтез 3D-зображень

Як уже було зазначено, опис технології формування 3D-зображень дуже складне і займе чимало місця, тому ми розглянемо лише його основи. У загальному випадку синтез тривимірного зображення включає наступні етапи:

· Конструювання (розрахунок) об'єкта на основі його математичного опису

· Розрахунок руху та трансформації його форми

· Моделювання поверхні об'єкта з урахуванням різних зовнішніх факторів (освітлення, відображення, рельєф)

· Проектування об'єкта на площину екрана з урахуванням різноманітних візуальних ефектів

За допомогою таких особливостей людського зору як різномаштабністьОб'єктів, накладання об'єктів, використання світлотіні та ефекту перспективи навіть монокулярне зображення створює відчуття об'ємності.

Процес розрахунку тривимірного зображення об'єкта називається 3 D-конвеєром . У ньому можна виділити такі основні етапи:

1. побудова геометричної моделі поверхні об'єкта, шляхом завдання опорних точок та рівнянь ліній (каркаса, wireframe)

2. розбиття поверхні отриманого об'єкта на елементарні плоскіЕлементи, найчастіше трикутники (тесселяція, tessellation). На цьому етапі об'єкт є сукупністю тривимірних координат вершин трикутників (вертексів, vertex )

3. трансформація (transformation) зводиться до перетворення координат вертексів для моделювання переміщення об'єкта та зміни його форми

4. розрахунок освітленості (lighting) і затінення (shading) поверхні об'єкта складається з розрахунку освітленості кожного трикутника, але при цьому поверхня об'єкта стає незграбною, що складається з маленьких плоских граней різної заливки. Для усунення цього дефекту використовуються різні методи інтерполяції

5. проектування на площину екрана використовує дві існуючі координати точок і запам'ятовує відстань від вершин до площини проектування в z-буфері

6. обробка координат вершин (triangle setup) елементарних трикутників є сортуванням вершин і відкиданням задніх невидимихграней (culling)

7. видалення прихованих поверхонь (HSR) – видалення з проектування невидимих ​​поверхонь об'єкта

8. текстурування, або зафарбування елементарних трикутників виконується шляхом накладання текстур (texture mapping) - квадратних растрових картинок, що складаються з текселів на каркас. Це перший етап, що виконується з растрової графікою, у якому кожен трикутник замінюється частиною текстури, а пікселі – текселами . На цьому етапі застосовується MIP -mapping – корекція перспективи, фільтрація

9. моделювання ефектів прозорості – корекція кольору пікселів.

10. антиаліасинг (anti-aliasing) – усунення дефектів картинки через незграбні межі

11. дизеринг (dithering) - інтерполяція відсутніх кольорів

12. формування кадру та пост-обробка у кадровому буфері в локальній пам'яті відеоадаптера

Варто зазначити, що для прискорення процесу створення растрового зображення використовується механізм подвійної буферизації, який полягає в тому, що у відеопам'яті виділяється область для зберігання одночасно двох кадрів (по суті, два «кадрові буфери»). Побудова одного починається до того, як RAMDAC закінчить відображення поточного.

Етапи 1-6 представляють геометричну стадію 3D-конвеєр. Під час цієї стадії виконуються інтенсивні тригонометричні обчислення, використовуються числа з точкою, що плаває. Ці обчислення в старих відеоадаптерах виконуються в CPU, а в сучасних потужних - в GPU. Як відомо, ера справжніх графічних процесорівпочалася з nVidia GeForce 256 та ATI Radeon 256.

Етапи 7-12 називають рендерингом або промальовуванням.Тут уже обробляються растрові зображення, що складаються з пікселів та текселів . Тому цей етап іноді називають розтеризацією. Так як цей етап найбільш складний, то тут особливо потрібне апаратне прискорення.

API

Ще одним дуже важливим фактором, що відрізняє відеоадаптери різних фірм, є підтримка адаптер різних інтерфейсів прикладного програмування (API ). Потрібно відразу сказати, що ці API не тільки уніфікують роботу прикладних програм з відеочіпсетом, але і збільшують продуктивність цієї роботи. Річ у тім, кожна відеокарта використовує свої команди низького (апаратного) рівня. Під ці команди створюються унікальні для кожного виробника драйвера, які транслюють звернення прикладних програм до пристрою. Якщо створювати графічну програму, враховуючи особливості архітектури кожної можливої ​​відеокарти, то така програма буде дуже громіздкою, її важко налаштовувати користувачеві під конкретний відеоадаптер, та й програмісти не захочуть виконувати стільки роботи. Для цього і був придуманий API, який займає проміжне положення між високорівневими прикладними програмами та низькорівневими драйверами акселератора, уніфікую підхід прикладних програм до будь-яких відеоадаптерів. Це означає, що, наприклад, програміст, що створює Photoshop, не повинен знати, як звернутися до конкретної відеокарти, а повинен лише знати, як працювати з універсальною API.

Існує кілька універсальних API, таких як DirectX та OpenGL. Але іноді використовуються так звані “native API ”, створювані виробниками безпосередньо для своїх графічних чіпсетів. Серед таких можна навести Glide компанії 3 Dfx(для сімейства Voodoo), МЕТАЛкомпанії S 3 (для Savage), RenderGLта інші.

Геометричний процесор став підтримуватися тільки в Direct 3D (частина DirectX) версії 7.0, тому попередні версії використовувати не рекомендується. Втім, версія 7.1 поставляється з Windows ME, так що вам потрібно лише оновити її до 8.1. Нещодавно з'явився DirectX 9.0, але майте на увазі, що він може забезпечувати приріст продуктивності відеоакселераторів, що підтримують її на апаратному рівні (Radeon 9500, 9700, GeForce FX), крім того, вона поки що не дуже стабільна, так що без потреби DirectX 9. не слід.

Архітектура 3D-акселератора

Незважаючи на те, що багато відеоадаптерів мають значні відмінності, крім описаних у попередній статті елементів для формування зображення, вони також мають кілька базових елементів, які забезпечують апаратне прискорення етапів 3D-конвеєра Отже, кожен 3D-акселератор має на озброєнні:

· геометричний процесор (GPU, Geometry Processor)

· механізм промальовування (Rendering Engine)

· швидку пам'ять

· цифро-аналоговий перетворювач (RAMDAC)

· додаткові опціональні блоки

Геометричний процесорпризначений для прискорення геометричної стадії 3D-конвеєра, яка потребує складних математичних розрахунків при розрахунку вертексів. До чіпсетів GeForce та Radeon у дешевих відеокартах використовувалися геометричні співпроцесори, які допомагали CPU у розрахунках, а іноді й вони були відсутні.

Механізм рендерингу(промальовування), або як його ще часто називають, конвеєр рендеринга є основною частиною сучасного 3D-акселератора і включає, як мінімум, два елементи: механізм обробки ділянок текстур ( Texel Engine) і механізм обробки підсумкового кадру (Pixel Engine). Кожен із цих блоків використовує свою ділянку відеопам'яті, яку називають буфер текстур і кадровий буфервідповідно. Кадровий буфер нам вже знайомий, тому що він перейшов сюди зі стандартної архітектури VGA/SVGA. З'явився лише окремий буфер для зберігання текстур, що обробляються. Крім цього, в локальній пам'яті акселератора зазвичай виділяється область ще кількох буферів. Z-буфер необхідний для коректного видалення прихованих поверхонь, a-Буфер необхідний для виконання альфа-зміщення, а другий кадровий буфер використовується при подвійній буферизації.Блок рендерингу деяких виробників називається TMU (Texture Mapping Unit) – блок накладання текстур.

Розмір кадрового буфера, за аналогією з відеоадаптером VGA, визначає максимально можливу роздільну здатність зображення та розмір палітри. У більшості акселераторів використовується метод подвійної буферизації, відповідно до якого кадровий буфер розбивається на дві частини передній (front buffer) та задній (back buffer) буфери. У той час як відбувається зчитування та побудова RAMDAC 'ом зображення з переднього буфера, GPU будує наступний кадр у задньому . Таке «підкачування» забезпечує плавність зміни кадрів, адже після відображення на екрані буфер очищується.

Інтерфейс 3D-акселераторів

Для кращого промальовування кадрів необхідно використовувати текстури великих розмірів, а для цього потрібно щонайменше 8 Мбайт відеопам'яті. Щоб мати можливість передавати такий потік даних через свій інтерфейс, вона повинна мати високошвидкісну шину графічного порту. Такою шиною стала AGP (Accelerated Graphics Port).Ця 32-розрядна шина має базову частоту 66 МГц, але може працювати як 4x (266 МГц) і передавати 1Гб/с. При цьому використовується знижене в 2 рази живлення відеокарт 1,5 В відповідно і відеокарта повинна задовольняти цьому критерію. Новий, нещодавно введений і ще мало використовуваний, режим 8x (Revision 3.0) реалізований у новітніх відеоадаптерах. Реально поки що жодна графічна програма не здатна використовувати його повною мірою.

Стандарт AGP має низку важливих особливостей, які значно збільшують ефективну пропускну спроможність шини. Pipelining – пакетна (конвеєрна) передача даних, Коли наступний код адреси виставляється на шині одночасно, не очікуючи появи даних попередньої адреси, тобто. коди адреси хіба що вишиковуються у чергу. Дані послідовність адрес, яких було передано, також пересилаються по шині у вигляді пакета. В результаті затримка видачі даних після виставлення адреси на шині відсутня.

З іншого боку, в AGP , на відміну PCI , використовується режим SBA (Side Band Addressing ), у якому передачі адреси використовуються 8 додаткових ліній, тобто. адреса та дані передаються по різних лініях.

І, нарешті, крім режиму DMA у стандарті AGP використовується DME (Direct Memory Execution) – режим, в якому локальна пам'ять відеокарти та системна пам'ять рівноцінні і є одним адресним простором, так що операції з текстурами можуть виконуватись як локальною, так і системною пам'яттю . У цьому режимі обмін йде короткими пакетами, тому досягається значне прискорення операцій із текстурами.

Тепер, на основі цієї інформації можна грамотно вибрати акселератор, про що йтиметься в наступному номері, де ми розглянемо характеристики сучасних 3D-акселераторів.

Аудіоадаптер(Sound Blaster або звукова плата) це спеціальна електронна плата, яка дозволяє записувати звук, відтворювати його та створювати програмними засобамиза допомогою мікрофона, навушників, динаміків, вбудованого синтезатора та іншого обладнання.

Аудіоадаптер містить у собі два перетворювачі інформації:

· аналого-цифровий, який перетворює безперервні (тобто аналогові) звукові сигнали(Мова, музика, шум) в цифровий двійковий код і записує його на магнітний носій;

· Цифро-аналоговий, що виконує зворотне перетворення збереженого в цифровому вигляді звуку в аналоговий сигнал, який потім відтворюється за допомогою акустичної системи, синтезатора звуку або навушників.

Професійні звукові плати дозволяють виконувати складну обробку звуку, забезпечують стереозвучання, мають власне ПЗУ з сотнями тембрів звучань різних музичних інструментів, що зберігаються в ньому.

Звукові файли зазвичай мають дуже великі розміри. Так, трихвилинний звуковий файл із стереозвучанням займає приблизно 30 Мбайт пам'яті. Тому плати Sound Blaster, окрім своїх основних функцій, забезпечують автоматичне стиснення файлів.

Область застосування звукових плат комп'ютерні ігри, навчальні програмні системи, рекламні презентації, "голосова пошта" (voice mail) між комп'ютерами, озвучення різних процесів, що відбуваються в комп'ютерному устаткуванні, таких, як відсутність паперу в принтері і т.п.

Відеоадаптер- це електронна плата, яка обробляє відео (текст та графіку) та керує роботою дисплея. Містить відеопам'ять, регістри введення виводу та модуль BIOS. Надсилає в дисплей сигнали керування яскравістю променів та сигнали розгорнення зображення.

Найбільш поширений відеоадаптер на сьогоднішній день – адаптер SVGA (Super Video Graphics Array – супервідеографічний масив), який може відображати на екрані дисплея 1280х1024 пікселів при 256 кольорах та 1024х768 пікселів при 16 мільйонах кольорів.

Зі збільшенням числа додатків, що використовують складну графіку та відео, поряд із традиційними відеоадаптерами широко використовуються різноманітні пристрої комп'ютерної обробки відеосигналів:

Рис. 12. Графічний акселератор

Графічні акселератори(Прискорювачі) - спеціалізовані графічні співпроцесори, що збільшують ефективність відеосистеми. Їх застосування звільняє центральний процесор від великого обсягу операцій із відеоданими, оскільки акселератори самостійно обчислюють, які пікселі відображати на екрані та які кольори.

Фрейм-грабери, які дозволяють відображати на екрані комп'ютера відеосигнал від відеомагнітофона, камери, лазерного програвача тощо, щоб захопити потрібний кадр у пам'ять і згодом зберегти його у вигляді файлу.

Представляємо літню десятку "відеохітів" від "Домашнього ПК". Ми зібрали двадцять графічних акселераторів від ATI та NVidia, щоб вибрати з них найшвидші. Звичайно, швидкодія - не єдиний критерій, яким ми керуємося при покупці відеокарти, є ще й ціна. І ми обов'язково обговоримо цей аспект, розглядаючи кожну модель з погляду покупця.

змінюються модельні рядипровідних виробників, але наші лідери залишаються постійними. Серед графічних акселераторів високого класу найбільший ентузіазм у нас, як і раніше, викликає Radeon 9700, що володіє найкращим співвідношеннямціни та продуктивності. Представники нових серій Radeon 9600 та GeForceFX 5600 не виправдали наших надій: за вартості, близької до Radeon 9700, вони серйозно програють у швидкодії. А значить, у середньому класі нам залишається лише GeForce4 Ti4200 – все ще досить швидкий за свої гроші, хоч і морально застарілий. Якщо ж говорити про бюджетні відеокарти, там відбуваються революційні зміни: молодший представник нової лінійки NVidia вперше отримав повну функціональність. Володіючи підтримкою DirectX 9, GeForceFX 5200 128 MB стає новим лідером у цьому класі.

Десятка від ATI

Radeon 9800 Pro 128 MB

Нова топ-модель від ATI, що володіє трохи досконалішою архітектурою в порівнянні з Radeon 9700 Pro, а також підвищеними частотами ядра і пам'яті. У нинішніх ігрових програмах перевага Radeon 9800 Pro забезпечується в основному тактовими частотами, а нові технології, реалізовані в даному чіпі, націлені на майбутні ігри з витонченими візуальними ефектами. Враховуючи високу ціну Radeon 9800 Pro (понад $400), ми радили б не поспішати з покупкою і почекати серію GeForceFX 5900, яку побачимо і протестуємо цього літа.

Radeon 9700 Pro 128 MB

Club-3D Radeon 9800 Pro

Tyan Radeon 9700 Pro

Sapphire Radeon 9600 Pro

З появою нового флагмана Radeon 9700 Pro перейшов у доступнішу цінову категорію, що робить його вельми привабливим варіантом. З такою продуктивністю та підтримкою DirectX 9 у Radeon 9700 Pro просто немає і найближчим часом не з'явиться конкурентів серед графічних акселераторів вартістю до $300.

Radeon 9700 128 MB

Як і раніше, найкраща покупка серед високопродуктивних відеокарт. У той час як ціна на Radeon 9700 Pro перетинає кордон $300, вартість Radeon 9700 прагне позначки $200. Знову ж таки, судячи з результатів тестування, жоден із графічних акселераторів NVidia до $250 навіть "поряд не коштує". Те саме відноситься і до відеокарт Radeon 9600 Pro, при тому що за ціною вони не далеко пішли від Radeon 9700.

Radeon 9600 Pro 128 MB

Цей графічний акселератор прийшов на місце Radeon 9500 Pro, і не можна сказати, що заміна вдала. Radeon 9500 Pro володів вісьма конвеєрами і відрізнявся від Radeon 9700 лише розрядністю шини пам'яті - 128 біт проти 256. Тепер же Radeon 9600 Pro має всього чотири конвеєри, і навіть набагато вища тактова частота цього не може компенсувати. Як уже зазначалося, за ціною близько $200 у Radeon 9600 Pro немає шансів проти Radeon 9700.

Radeon 9500 128 MB

Дані відеокарти хороші насамперед тим, що піддаються програмній модифікації щонайменше до Radeon 9500 Pro. Маючи "на папері" чотирма конвеєрами, фактично вони мають усі вісім. Для того, щоб задіяти їх "приховані" резерви, потрібна утиліта RivaTuner. Однак серед конвеєрів, що відкрилися, з великою ймовірністю можуть виявитися дефектні, так що тут знадобиться або везіння, або особлива рекомендація продавця (зрозуміло, не безкоштовна).

Ще один момент: якщо у Radeon 9500 128 MB мікросхеми пам'яті розташовані зверху і праворуч від графічного чіпа, отже, вона має 256-бітну шину пам'яті і цілком може перетворитися на Radeon 9700. Якщо ж тільки з одного боку - значить, шина 128-бітна і продуктивність такого Radeon 9500 128 MB мало чим відрізнятиметься від 64-мегабайтової моделі.

Radeon 9500 64 MB

Відеокарта з шиною пам'яті 128 біт, яку цілком можна перетворити на 64-мегабайтовий Radeon 9500 Pro за допомогою утиліти RivaTuner. Втім, ціна на неї не набагато нижча, ніж у 128-мегабайтної версії Radeon 9500, тому її покупка недоцільна.

Radeon 9100 128 MB

Найцікавіший графічний акселератор із молодших представників Radeon. Він володіє двома блоками текстурування на кожному з чотирьох конвеєрів, що благотворно позначається на результатах. Низький бал у 3DMark03 обумовлений тим, що плата не підтримує DirectX 9, отже, не здатна пройти відповідний ігровий тест. Власне, тільки це заважає конкурувати з серією GeForceFX 5200.

Radeon 9000 Pro 128 MB

Довгий час відеокарти Radeon 9000 Pro були найкращим варіантомв економ-класі, але тепер у них з'явився грізний суперник GeForceFX 5200 128 MB. Маючи подібну швидкодію, останній має незаперечна перевага- Підтримку DirectX 9. Єдиний шанс "вижити" для Radeon 9000 Pro 128 MB - зберігати ціновий розрив з GeForceFX 5200 128 MB хоча б $20.

Radeon 9200 128 MB

Ще один приклад того, наскільки оманливі можуть бути назви і наскільки марним - новомодний інтерфейс AGP 8X. Власне, ця відеокарта нічим іншим від Radeon 9000 не відрізняється, і тому за неї не варто переплачувати жодної копійки… якщо вона не оснащена додатковими мультимедійними можливостями, як протестований нами зразок.

Radeon 9000 64 MB

Нижчі тактові частотиніж у Radeon 9000 Pro, і відповідно нижчі результати. Цікаво, що 64 MB виявилося цьому та деяким іншим графічним акселераторам мало для проходження Splinter Cell при максимальних налаштуваннях якості. Схоже, обсяг відеопам'яті 128 MB не є розкішшю, а стає життєвою необхідністю.

Десятка від NVidia

GeForceFX 5800 128 MB

Цей графічний акселератор можна сприймати як прообраз GeForceFX 5900. Саме GeForceFX 5900 буде поставлятися у великих об'ємах, і в його обличчі ми отримаємо продукт набагато привабливіше, ніж GeForceFX 5800. Крім поліпшеного швидкодії, При правильній ціні 5900 серія складе серйозну конкуренцію Radeon 9800 Pro.

GeForce4 Ti4600/4800 128 MB

ASUS GeForceFX 5800

Gainward GeForceFX 5600 Ultra

MSI GeForceFX 5200

Представники лінійки GeForce4 Ti у нашій табелі про ранги йдуть відразу за GeForceFX 5800 і всі як один випереджають GeForceFX 5600 Ultra. Складається обтяжлива картина: у середньому класі у NVidia лідирують відеокарти, що не мають підтримки DirectX 9 (чому, зокрема, обумовлені низькі результати в 3DMark03).

GeForce4 Ti4800 відрізняється від Ti4600 лише інтерфейсом AGP 8X, що аж ніяк не відбивається на швидкодії. При ціні понад $200 ці відеокарти не мають шансів проти Radeon 9700. Не дивно, що вони вже практично зникли з ринку.

GeForce4 Ti4800SE 64 MB

Ми звикли сприймати скорочення SE (Special Edition) як знак того, що продукт є досконалішим. Але в даному випадку SE свідчить про протилежне. Відеокарти GeForce4 Ti4800SE - не що інше, як GeForce4 Ti4400 з AGP 8X. Відповідно, тактові частоти та швидкодія - набагато нижче, ніж у GeForce4 Ti4600/4800. Проте ціни на такі відеокарти бувають дуже привабливими, і тоді вони виявляться кращим варіантом, ніж GeForce4 Ti4200 128 MB

GeForce4 Ti4200 128 MB

У нашому хіт-параді такий графічний акселератор випереджає GeForceFX 5600 Ultra, що може викликати здивування. Але більша швидкодія важливіша за підтримку екзотичних (поки що) графічних технологій. Крім того, для сучасних відеокартефективність роботи функцій повноекранного згладжування та анізотропної фільтрації не є критичною. Вони і без того не дуже швидко працюють у сучасних іграх, прикладом чого є результати в Splinter Cell. Якщо говорити про GeForce4 Ti4200, за ціною до $140 це найвдаліша покупка серед усіх графічних акселераторів від NVidia та ATI вартістю до $200.

GeForceFX 5600 Ultra 128 MB

Про цю відеокарту сказано вже достатньо. При ціні понад $200 вона не цікавить навіть у порівнянні з GeForce4 Ti4200. Підтримка DirectX 9, а також ефективна робота функцій, що поліпшують зображення, тут не беруться до уваги: ​​вона занадто повільна за свої гроші.

GeForceFX 5600 128 MB

Ситуація настільки ж плачевна, як і з версією Ultra, якщо тільки ціна на неї не впаде нижче за $150, що відбудеться зовсім не скоро. Втім, у ATI справи в даному ціновому діапазоні не набагато краще, і таким чином ніша від $150 до $200 залишається незайнятою: ентузіасти з обмеженим бюджетом куплять GeForce4 Ti4200, а більш заможні - Radeon 9700.

GeForceFX 5200 128 MB

Головний претендент на панування у категорії до $100. Хоча Radeon 9100 і Radeon 9000 Pro виявляються трохи швидше, ця перевага мізерна в порівнянні з різницею в функціональності: GeForceFX 5200 на відміну від них підтримує DirectX 9. Звичайно, за допомогою цього графічного акселератора не можна буде по-справжньому насолодитися новою графікою слайд-шоу із красивих картинок вдасться подивитися.

GeForceFX 5200 64 MB (128 біт)

До цієї відеокарти можна повною мірою віднести все сказане з приводу 128-мегабайтової моделі, тільки цінову планку, яку їй необхідно подолати, щоб здобути успіх на ринку, ми встановимо близько $80.

3150 був офіційно представлений у 2010 році. Спочатку мав вкрай низьку швидкість швидкодії. Тому його можна було використовувати лише при реалізації найпростіших завдань на енергоефективних ноутбуках початкового рівня. Саме специфікаціям та призначенню цього адаптера і присвячений цей мініатюрний оглядовий матеріал.

Спеціалізація

Як було раніше зазначено, графічний прискорювач Intel Media Graphics Accelerator 3150 відрізнявся вкрай низьким рівнем швидкодії. Але при цьому енергоспоживання цього чіпа було зведено до мінімуму. Він призначався для використання в мобільних комп'ютерах. Тому основна сфера використання даного пристрою- це ноутбуки та нетбуки економ-класу з низькою швидкодією та високим рівнем автономної роботи.

Основні параметри

Кодова назва Intel Media Graphics Accelerator 3150 – Pineview. Цей прискорювач як інтегрований пристрій має на сьогоднішній день застаріле компонування. Сучасні вбудовані адаптери знаходяться на одній підкладці із мікропроцесором. А ось цей пристрій виготовлялося у вигляді окремої мікросхеми і розташовувалося на системній платі. Чіп адаптера проводився за технологією 45 нм.

Тактова частота цього акселератора становить 200 МГц. Причому це фіксоване значення, і якось змінити його неможливо. До його складу розробники включили лише 2 потокових процесори. Характеристики Intel Graphics Media Accelerator 3150 вказують на те, що цей адаптер не має окремої відеопам'яті. У процесі функціонування він змушений використовувати для потреб системну пам'ять. Об'єм відеобуфера задається в системі BIOS.

Актуальність акселератора

На момент випуску цей адаптер ставився до групи рішень початкового рівня з низькою швидкодією та швидкістю роботи. Розробники спочатку ставили за мету зробити таку відеокарту максимально енергоефективною. За рахунок цього значно зростала автономність ноутбука. Нині ж швидкодія такого інтегрованого графічного адаптерадозволяє реалізовувати найпростіші прикладні завдання. До них можна віднести, наприклад, обробку текстової інформаціїабо таблиць. Також такий прискорювач дозволяє подивитися фільм, але у дуже низькій якості. Навіть деякі найпростіші іграшки йому цілком під силу запустити.

Висновок

Спочатку Intel Media Graphics Accelerator 3150 мав дуже низьку швидкість роботи. Зараз він повністю застарів. Тому такі комп'ютери зараз потребують заміни. Придбати ноутбук з такою графічною підсистемою зараз недоцільно.