Блог старого компьютера

Блог старого компьютера


Главная О железе 1994 года Графические ускорители на основе карт SVGA с графическим сопроцессором

Графические ускорители на основе карт SVGA с графическим сопроцессором

03.10.2011 09:00 Администратор О железе 1994 года
Печать PDF
1. Общие сведения.
     По мере развития компьютерной техники все время возрастают требования к графическому изображению компьютера. Обычная карта SVGA может обеспечить "картинку" высокого разрешения с неплохой палитрой. Но её смена или изменение будут занимать довольно много времени. Особенно этот недостаток проявляется в среде Windows, а также в некоторых программах (CAD,VENTURA и др.).      Система Windows обладает многими достоинствами, но высокое быстродействие среди них не числится. Она создаёт дополнительные нагрузки почти на все узлы компьютера и больше всего - на графическую подсистему. Каждый раз, когда вы открываете очередное окно, процессор и видеоадаптер вынуждены заново строить изображение на экране. Во время прокрутки электронной таблицы экран приходится многократно перерисовывать. Поэтому даже самая мощная машина замедляется при работе в графической среде.
     После широкого распространения системы Windows на Западе" появилась новая поговорка: "Программа продает компьютеры".
     Сейчас ни один пользователь Windows не польстится на компьютер с EGA-монитором или 40-Мбайт жестким диском.
     Легко ли подстроиться под аппетиты Windows? Нарастить ОЗУ не представляет большого труда - плати лишь деньги. Увеличить производительность можно, перейдя к процессорам i386 и i486, Остаётся ещё два узких места: НЖМД и графический адаптер. Многие компьютеры сейчас снабжаются быстрыми НЖМД объёмом от 120 Мбайт. Что касается видеоадаптеров, то здесь производители аппаратного обеспечения решили "утереть нос" графике ПК Macintosh, причём не только умением, но и числом. В результате появилось более полутысячи самых различных адаптеров, что породило проблемы их классификации и стандартизации.
     Качественный скачок в характеристиках видеоадаптеров возможен был лишь при кардинальном изменении конструкций обычной SVGA-карты. Для обеспечения более высокого разрешения требуется видео-ОЗУ большего объема. Цветовую гамму можно расширить только при увеличении количества разрядов, задающих цвет. Повышение скорости вывода графического изображения может быть достигнуто только за счёт использования принципиально других контроллеров.
     Разработчики пошли двумя путями: платы SVGA с графическими сопроцессорами и платы WINDOWS акселераторы. Первые очень универсальные (быстродействие работы с графикой увеличивается практически во всех программах), довольно дорогие ($400-3000). Вторые относительно дешевы ($100-400), их преимущества проявляются, как видно из названия, в среде Windows и некоторых специализированных программах (AutoCAD и др.).
     Для измерения производительности видеоадаптеров был разработан специальный комплексный тест под названием WinMark, дающий коэффициент, который является усреднённым значением результата измерения скорости выполнения одиннадцати графических операций: SRCOPY, PATCORY, PATINVERT, DESTINVERT. RANDOM RECTANGLES и др. Для стандартной SVGA-карты коэффициент Winmark составляет около 2 млн. При оценке эффективности того или иного адаптера приходится отталкиваться от этой цифры, причём для корректного сравнения производительности тесты должны проводиться при одинаковом разрешении и количестве цветов. В режиме 800*600 точек и 256 цветов графические сопроцессоры по тесту WinMark показывают коэффициент от 4,5 до 9 млн., а Windows-акселераторы от 7 до 30 млн. Однако владельцам акселераторов не стоит обольщаться. Вне среды Windows акселераторы оказываются в ряде случаев даже слабее обыкновенного адаптера SVGA.
     В SVGA с графическим сопроцессором скорость вывода графических изображений была повышена за счёт применения специального графического сопроцессора, который освобождает центральный процессор от выполнения графических расчётов.
     Среди графических сопроцессоров в первую очередь следует отметить полностью программируемые устройства. Их можно эффективно использовать практически с любой прикладной программой (при наличии, конечно, соответствующего драйвера). Самые распространённые представители этого класса - микросхемы TMS 34010 и 34020 фирмы Texas Instruments. Примерно 90% графических сопроцессоров используют эти микросхемы. Самый большой выигрыш в производительности графические сопроцессоры дают в режимах с большим количеством цветов и высоким разрешением.
     Примечание. ГС - графический сопроцессор, А - акселератор, н/д - нет данных В отличие от графических сопроцессоров, управляющую микросхему акселераторов нельзя программировать. При этом наиболее часто используются микросхемы четырех типов: S386C911, S386C924, WEITEK 5086, WESTERN DIGITAL WD90C31.
     Windows-акселераторы выводят изображение на экран гораздо быстрее, чем центральный процессор. А поскольку все акселераторы избавляют ЦП от одних и тех же операций, то увеличивают общее быстродействие системы примерно одинаково.
     Основное ускорение при выводе графики достигается за счёт двух функций: блочной пересылки (Bit-Block Transfers, сокращенно BitBlt) и закраски областей. Пересылка битовых блоков происходит при перемещении объекта из одного места экрана в другое (например, когда вы переставляете пиктограмму в диспетчере программ Program Manager). Закраска областей выполняется при прорисовке многих объектов, например, грани столбиков диаграмм. Эта же операция Windows используется для отображения отрезков прямых, которые интерпретируются как очень тонкие прямоугольники.
     Другие функции графического акселератора - аппаратная реализация курсора, кэширование с использованием неотображаемой видеопамяти (off-screen caching), рисование отрезков прямых - не столь заметно ускоряют работу Windows, но улучшают визуальное восприятие. Например, при аппаратной реализации курсора быстродействие не увеличивается, но зато изображение указателя при перемещении по экрану остается устойчивым. Кэширование экрана обычно применяется для хранения шрифтов и элементов спускающихся меню и позволяет мгновенно выводить их на экран, а не прорисовывать заново. Следует отметить, что построение отрезков прямых, как и кэширование, характерно скорее для инженерных приложений, а не для Windows.
     Отметим, что по общему быстродействию акселераторы мало отличаются друг от друга, но они заметно быстрее обычных SVGA-плат (см. Приложение).
2. Шина VESA Local Bus (VL-Bus).
     Несмотря на теоретически ожидаемый большой выигрыш, ускорители с шиной VESA LB показали лишь чуть более высокое быстродействие, чем с шиной ISA.      Чем же можно объяснить столь малую разницу в производительности? Дело в том, что использованный при тестировании типичный для деловых задач графический режим (800*600 точек, 256 цветов) не требует пересылки такого количества данных, которое могло бы перегрузить шину ISA.      Если вы предполагаете работать с программами, требующими интенсивного вывода графики и высокого разрешения (или широкой цветовой гаммы), либо экспериментируете с компьютерными видеофильмами, выбирайте шину VL-Bus. Для решения же обычных деловых задач годится любая шина.
3. Влияние типа ОЗУ.

     Ещё одна «характеристика, которую нужно учитывать при выборе быстрого ускорителя,—это тип памяти. Графические акселераторы могут оснащаться памятью типов VRAM (двухпортовое ОЗУ) и DRAM (обычное динамическое ОЗУ). Разницу между ними объяснить несложно: DRAM дешевле, но медленнее, a VRAM быстрее, но дороже. И хотя последние достижения в схемотехнике устройств управления памятью позволили резко увеличить быстродействие DRAM, память VRAM все равно остается более быстрой, так как имеет два порта. Это означает, что в нее можно одновременно записывать данные и считывать информацию для выдачи на экран, тогда как для DRAM операции чтения и записи приходиться проводить поочерёдно.
     Опять-таки вопреки теории тесты показали, что применение VRAM лишь незначительно увеличивает общее быстродействие, если только речь не идет о режимах с очень высоким разрешением и широким спектром отображаемых цветов. При испытаниях не было выявлено практически никакого различия в суммарном быстродействии. Следовательно, применение более дорогостоящей двухпортовой памяти может быть оправдано только в том случае, когда вы в самом деле нуждаетесь в увеличении пропускной способности адаптера для решения задач с большой графической нагрузкой.
4. Немного о разрешении, цветах и кадровой частоте.
     Качество графической платы определяется не только ее скоростью, но и разрешением, количеством одновременно отображаемых цветов, а также кадровой частотой. Проблема сводится к тому, что изделия практически всех производителей имеют одинаковые характеристики: разрешение вплоть до 1280x1024, более 16 млн. оттенков цветов и кадровую частоту 72 Гц (при которой не утомляются глаза).
     Любопытно, что практически все видеоплаты умеренной стоимости не обеспечивают этих характеристик одновременно. В тоже время для большинства задач просто не нужны максимальные значения разрешения и числа цветов. Поэтому зачастую имеет смысл искать плату, которая гарантировала бы вам нужные для конкретных задач решение и число оттенков цветов и при этом имела бы достаточно высокую кадровую частоту.
     Если верить рекламе, можно подумать, что невозможно прожить без режима с разрешением 1280^1024 точек. На самом же деле указанный режим требуется лишь немногим пользователям и важен в основном для поставщиков, поскольку они предпочитают без него не выходить на рынок. Единственный класс систем, где такое разрешение необходимо, — настольные издательские системы, в которых на экране нужно видеть сразу целый двухстраничный разворот. Однако в данном случае необходим еще и большой монитор (не менее 17 дюймов).      Довольно часто используется режим 1024x768, но и он для большинства задач не нужен. При таком разрешении изображение хорошо видно только на 15-дюймовом мониторе. Этот режим полезен при просмотре больших электронных таблиц, да и то при условии, что применяются достаточно крупные шрифты. Однако при решении большинства других задач максимально удобное для стандартных 14-дюймовых мониторов расширение равно 800х600.
     Количество одновременно воспроизводимых на экране оттенков определяется разрядностью представления цвета. Четырьмя битами можно задавать шестнадцать цветов, восемью - 256, шестнадцатью 65536, а 24 - 16,7 млн. цветов. Графические режимы, поддерживающие 32768 или 65536 цветов, называются HighColor. Последний термин подчеркивает, что качество цветопередачи ничем не отличается от профессионального фотографического изображения.
     Обычно в документации к видеоадаптеру указывается цветовая палитра и количество одновременно выводимых на экран цветов, определяемое числом битов, описывающих цвет. Разрешение и количество цветов в режимах высокого разрешения соответствуют объёму видеопамяти на плате. Например, поддержка 256 цветов при разрешении 1024*768 требует 1 Мбайт видеопамяти.
     Если программное обеспечение для 256-цветовых режимов вполне доступно, то с TrueColor дело обстоит гораздо сложнее. Как все хорошие вещи, реальный цвет стоит дорого. Стандартных драйверов для 24-битового представления цвета не существует и производители видеоадаптеров вынуждены сами их создавать, справедливо негодуя, что корпорация Microsoft не дала точного определения 24-битовому представлению цвета в графическом интерфейсе Windows. Программ, поддерживающих 16,7 млн. цветов, очень мало. Файл с подобным изображением размером 640*800 займет около 1,5 Мбайт, при разрешении 1280*1024 большая 24-битовая картинка займет несколько десятков мегабайт. Не надо быть ясновидцем, чтобы понимать, какими устройствами внешней памяти должны располагать пользователи TrueColor и какую роль при этом играют методы сжатия цветных изображений.
     Увеличение количества цветов сразу встало на пути повышения скорости работы видеоадаптеров. Наиболее быстродействующие модели графических сопроцессоров в режиме TrueColor показывают те же результаты теста WinMark, что и SVGA-адаптеры в режиме 640*480: 16 цветов.
     Успех той или иной модели графической платы зависит от удачно найденного компромисса между ценой изделия, его производительностью, максимальным разрешением и количеством цветов.
     Значимость числа одновременно выводимых цветов, как и разрешающей способности, часто преувеличивают. Практически все современные акселераторы выводят 16,8 млн. цветовых оттенков (при разрешении 640*480). Вопрос в том, кому это нужно.      Если вы выполняете специальные графические работы -ретуширование снимков в пакете Photoshop или полностраничную верстку в системе QuarkXPress, вам понадобится как можно большее количество одновременно отображаемых цветов. Но для решения повседневных деловых задач в среде Windows вполне достаточно 256 цветовых оттенков.
     Как узнать, выводит ли акселератор необходимое число оттенков при требуемом разрешении? Посмотрите, каков объем его памяти.      Допустим, вы должны работать с изображениями 1024x768 элементов, 256 оттенков. Какой объем памяти для этого нужен? Сначала умножим 1024x768 и получим число точек на экране, равное 786 432. Чтобы каждой точке задать один из 256 оттенков, потребуется 8 бит на точку (2 8 =256). Умножив 786 432 на 8 и поделив результат 6 291 456 бит на 8 (чтобы перейти от битов к байтам), опять получим 786 432, т.е. около 0,75 Мбайт. Это и есть тот объем видеопамяти, который необходим для хранения изображения.
     К счастью, минимальным объемом видеопамяти для графических акселераторов сегодня считается 1 Мбайт, поэтому почти любая приобретенная вами плата удовлетворит ваши запросы. Если используются изображения большего размера или с большим числом цветовых оттенков, понадобится память объемом 2 Мбайт.      Возможно, разрешение и число цветов не так уж важны, однако есть одна характеристика видеоадаптера, которая даже самому непритязательному пользователю Windows должна представляться существенной: речь идет о частоте кадров. Этот параметр показывает, сколько раз в секунду плата обновляет (перерисовывает) изображение на экране.
     Кадровая частота характеризует степень мерцания изображения на экране. Мерцание экрана вызывает раздражение и усталость глаз, а возможно, и нервное напряжение. Согласно результатам некоторых исследований, проведенных в Европе, мозг реагирует на разницу в частоте кадров даже тогда, когда глаз ее не замечает.
     Если кадровая частота видеоплаты меньше 70 Гц (т.е. плата перерисовывает экран менее 70 раз в секунду), вы скорее всего сумеете заметить мерцание (боковым зрением). Разработчики графических плат стремятся довести частоту кадров до 110Гц, что по восприятию делает экран эквивалентным газетному листу. В Европе, где вопросы эргономики давно находятся в центре внимания, частоты порядка 80 Гц уже не редкость.
     Для обеспечения нужной кадровой частоты при требуемом разрешении плата должна иметь высокую строчную частоту. Чтобы определить, достаточно ли велика строчная частота, нужно выполнить еще ряд арифметических действий.      Допустим, вы хотите иметь режим 1024*768 при частоте кадров 70 Гц. Умножим требуемую частоту кадров (70) на число строк (768), а результат - на число 1,09 (коэффициент, учитывающий время обратного хода луча). В результате получим 58 598; таким образом, минимальная строчная частота, обеспечивающая при частоте кадров 70Гц разрешение 1024*768, составляет 58 кГц.
     До сих пор мы говорили о частоте кадров при построчной развертке, предусматривающей прорисовку всех строк за каждый вертикальный проход луча. В некоторых же платах с целью увеличения разрешения и кадровой частоты используется чересстрочная развертка, при которой в каждом очередном проходе луча по экрану сверху вниз строки рисуются через одну. Чересстрочная развертка сопровождается повышенным мерцанием. Следует отметить, что даже если плата обеспечивает приемлемую частоту кадров, то ее может не поддерживать монитор. Советуем вам ознакомиться с описанием монитора и убедиться в том, что его максимальная строчная частота соответствует возможностям графического адаптера.
5. Что надо помнить, выбирая видеоускоритель.
Чтобы приобретенный адаптер оправдал ваши надежды, следует обратить внимание на следующее:
а) адаптер должен иметь драйверы для всех программ, с которыми вы планируете работать. Почти ко всем адаптерам есть драйвер для Windows и набор драйверов для САПР;
б) необходимо убедиться в совместимости вашего монитора и приобретаемого адаптера;
в) если вы приобретаете графический сопроцессор (его инсталляция может оказаться далеко не простым делом), позаботьтесь о сервисной поддержке.
6. Плата TRUE COLOR #9GXiTC EXSTASY фирмы Number Nine.
     Для примера рассмотрим подробнее одну из самых мощных плат с графическим сопроцессором (TMS 34020), одновременно также являющуюся ускорителем для Windows.
     Плата #9GXiTC ECSTASY фирмы Number Nine (далее для краткости будем называть её - "сопроцессор") - мощное и гибкое средство обработки графической информации, позволяющее не просто ускорить работу, но и представить изображение в реальной гамме цветов при высоком разрешении. При использовании на PC любой конфигурации он довольствуется экономичными программами для CAD Windows, обеспечивая палитру 65 536 цветов для разрешения 1280x1024 и 16,8 млн. цветов - для разрешения 1024x768 и менее. Данное устройство можно рассматривать как полностью интегрированную графическую программно-аппаратную систему, не только отвечающую современным требованиям, но и рассчитанную на долговременную перспективу. Применяя этот сопроцессор, пользователь идет в ногу со временем, ибо #9GXiTC может быть перепрограммирован для использования преимуществ любой инновации.
     "Новая видеоплата #9GXiTC выполняет графические операции в системе Windows с высоким разрешением и скоростью, достаточными для удовлетворения самых высоких требований профессионалов в области обработки изображений", - отмечалось в PC Week. Тестирование в лаборатории PC Week показало, что применение режима виртуального разрешения (Virtual Resolution) существенно сокращает время монтажа изображений, особенно получаемых различными программами. Значительно ускоряет работу и применение аппаратной функции увеличения (Zoom). Отмечается четкость получаемого изображения, богатая цветовая палитра. Восхищают пользователей и утилиты Virtual Screen.
     Действительно, использование 32-битного кодирования цвета при разрешении 1024x768 позволяет не только ретушировать фотографии, но и создавать изображения, сопоставимые с фото по реалистичности. При разрешении 1280x1024 можно работать либо с 65 536 цветами (32-битная запись), либо 256 цветами (16-битная запись). Имеется возможность программно выбирать разрешение от 640x480 до 1280x1024 и получать стабильное изображение, обновляемое с частотой до 100 Гц.      Сопроцессор имеет собственную видеопамять емкостью 4 Мбайт и использует для представления огромного количества цветов самую современную технологию вывода. Такие прикладные пакеты, как Photo-Stiler и CorelDraw совместно с сопроцессором могут формировать изображения, по качеству не уступающие фотографиям. Если прикладные программы вашего компьютера в стандартах TIGA и Windows поддерживают режим True Color, то # 9 GXiTC - это именно та плата, которая вам нужна.
     Использование высокого разрешения позволяет увеличить количество одновременно выводимой на экран информации, например, можно использовать компоновочную программу, работая одновременно с двумя соседними страницами документа.
     Выдающаяся производительность #9GXiTC - результат не только использования трех специальных интегральных микросхем - ASIC, но и оптимизации программных драйверов #9, а также применения очень быстрого интеллектуального графического сопроцессора - TMS 34020 с тактовой частотой 40 МГц. Теперь центральный процессор освобожден от выполнения графических вычислений и может с полной отдачей работать над решением прикладных задач.
     Медлительность самых производительных PC при решении графических задач во многом обусловлена ограниченными возможностями шин стандартной ISA или EISA-архитектуры. Эти ограничения легко снимаются при использовании производительного и интеллектуального сопроцессора #9GXiTC. Немаловажным (особенно для ограниченного в средствах отечественного пользователя) является и то обстоятельство, что деньги, вложенные в программное обеспечение для VGA, не пропадут даром: сопроцессор #9GXiTC имеет встроенный адаптер видеографики, поддерживающий как SVGA, так и VGA-стандарты, совместимый с архитектурой EISA и работающий с прикладными программами VGA, использующими 16 цветов при разрешении 1024*768, или 256 цветов при разрешении 800x600. Кроме того, интегрированный встроенный адаптер упрощает инсталляцию и позволяет использовать ряд пакетов прикладных программ.      Number Nine внесла свою лепту и в обеспечение многопользовательского режима: встроенный адаптер VGA в сочетании с двумя разъемами для подключения мониторов поддерживает конфигурацию PC с одним или двумя мониторами. Обеспечена поддержка наиболее популярных типов мониторов диапазона от 31 до 96 КГц.      Программно выбирается скорость обновления выводимой на экран информации, достигающая частоты 100 Гц и гарантирующая стабильное изображение на экране.
     Наиболее быстродействующий из всех предлагаемых сегодня на рынке драйверов популярного пакета AutoCAD позволяет использовать все потенциальные возможности последнего. Например, вы можете получать четкое и насыщенное цветами изображение на одном дисплее, работая с VGA-адаптером на другом, при параллельном функционировании AutoCAD с предельно возможной скоростью в защищенном режиме. Поддерживаются версии AutoCAD RIO, Rll, R12; Autodesk3-D Studio V1.0, V2.0, а также AutoShade RenderMan V2.0
     Триумфальное шествие Windows отразилось в стремлении Number Nine к полной совместимости #9GXiTC с Windows. Оптимизированные драйверы #9 Windows обеспечивают скорость обработки, палитру цветов от 16 до 16,8 млн., высокое разрешение, стабильное изображение -и, следовательно, хорошую производительность и удобство для пользователя. Эффективность применения Windows значительно возрастает при использовании специального набора средств. Так, #9 Resolution Exchange позволяет переключать разрешение и создавать виртуальное рабочее поле размером 2048*2048 при любой реальной разрешающей способности вашего монитора. Например, одна пятая часть изображения (участок размером 1024x768) выводится на экран, в то время как остальное изображение находится в памяти. При этом можно одновременно работать с несколькими полномасштабными изображениями; время монтажа снижается: вместо нескольких минут -считанные секунды. Расширенное рабочее поле выводится на дисплей при перемещении курсора за пределы экрана.
     Вы можете мгновенно увеличить изображение, пользуясь процедурой #9 Zoom, и также быстро его уменьшить - время изменения выводимого изображения близко к нулю. Улучшить видимость курсора на различных фонах за счет изменения цвета курсора позволяет #9 Chameleon Cursor.
     Сегодня TIGA - доминирующий стандарт графики высокого разрешения, предоставляющий возможности использования сотен популярных прикладных программ, среди которых CADKey, DataCAD, DesignCAD, OrCAD, Personal Designer и др.
     Счастливчики, опробовавшие ECSTASY в деле, восхищались не только сочетанием высокой производительности с низкой ценой, но и простотой как установки самой платы, так и инсталляции соответствующего программного обеспечения. Сочетание мощного графического процессора со встроенным адаптером VGA, а также поддержка True Color сделали #9GXiTC идеальным средством для работы.

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Поиск

Голосование

Что Вы думаете на счет битрикса?
 

Все материалы раздела