Архитектурные особенности и технические характеристики видеоадаптеров

видеопамяти. При непосредственном доступе к видеопамяти нулевой и первый

цветовые слои отображаются на общее адресное пространство с чередованием

байтов из слоев. Коды символов имеют четные адреса, а их атрибуты --

нечетные. При установке текстовых режимов работы видеоадаптеров EGA и VGA

BIOS загружает таблицы знакогенератора из ПЗУ во второй цветовой слой

видеопамяти. Впоследствие таблицы используются при отображении символов на

экране. Благодаря этому можно легко заменить стандартную таблицу

знакогенератора своей

собственной. Это широко применяется при русификации компьютеров. EGA и VGA

обеспечивают возможность одновременной загрузки соответственно четырех и

восьми таблиц знакогенераторов в память. Каждая таблица содержит описание

256 символов. Одновременно активными могут быть одна или две таблицы

знакогенератора. Это дает возможность одновременно отображать на экране до

512 символов. При этом один бит из байта атрибутов указывает, какая из

активных

таблиц знакогенератора используется при отображении данного символа. Номера

активных таблиц знакогенератора определяются регистром выбора

знакогенератора. EGA поддерживает два размера для матриц символов: 8х8 и

8х14 пикселов. Один из этих наборов символов автомаически загружается BIOS

в видеопамять при выборе текстового режима. Так как VGA имеет большую

разрешающую способность, то его матрица символа имеет размеры 9х16. На

каждый символ отводится 32 байта. Первая таблица имеет в видеопамяти

адреса: 0000h--1FFFh, вторая: 2000h--3FFFh, ... , восьмая: E000h--FFFFh.

Каждый символ, отображаемый на экране в текстовом режиме, определяется не

только своим ASCII кодом, но и байтом атрибутов. Атрибуты задают цвет

символа,

цвет фона, а также некоторые другие параметры. Биты D0--D2 байта атрибутов

задают цвет символа, D4--D6 цвет фона. Если активной является одна таблица

знакогенератора, то D3 используется для управления интенсивностью цвета

символа, что позволяет увеличить количество воспроизводимых цветов до 16.

Если одновременно определены две таблицы знакогенератора, то D3 задает

таблицу знакогенератора, которая будет использована для отображения данного

символа.

Бит D7 выполняет две различные функции в зависимости от состояния регистра

режима контроллера атрибутов. Данный бит либо управляет интенсивностью

цвета фона, увеличивая количество отображаемых цветов до 16, либо

разрешением гашения символа, в результате чего символ на экране будет

мигать.По умолчанию данный бит управляет разрешением гашения символа.

Видеопамять в графических режимах: Распределение видеопамяти в графических

режимах работы адаптеров отличается от распредления видеопамяти в текстовых

режимах. Ниже рассмотрена структура распределения видеопамяти отдельно для

каждого графического режима.

Режимы 4 и 5. Это режимы низкого разрешения (320х200), используются 4

цвета. Поддерживаются видеоадаптерами CGA, EGA и VGA. У EGA и VGA

видеоданные расположены в нулевом цветовом слое, остальные слои не

используются. Для совместимости с CGA отображение видеопамяти на экране не

является непрерывным: первая половина видеопамяти (начальный адрес

В800:0000) содержит данные относительно всех нечетных линий экрана, а

вторая (начальный адрес В800:2000) – относительно всех четных линий.

Каждому пикселу соответствует два бита видеопамяти. За верхний левый пиксел

экрана отвечают биты D7 и D6 нулевого байта видеопамяти. В режимах 4 и 5

имеются два набора цветов: стандартный и альтернативный: 00 -черный; 01 -

светло-синий (зеленый); 10 - малиновый (красный); 11 - ярко-белый

(коричневый).

Режим 6. Режим 6 является режимом наибольшего разрешения для CGA

(640х200). Видеоадаптеры EGA и VGA используют для хранения информации

только нулевой слой. Как и в режимах 4 и 5 первая половина видеопамяти

отвечает за нечетные линии экрана, а вторая половина -- за четные. В данном

режиме на один пиксел отводится один бит видеопамяти. Если значение бита

равно 0, то пиксел имеет черный цвет, а если единице -- то белый.

Режимы 0Dh и 0Еh. Разрешающая способность в режиме 0Dh составляет

320х200, а в режиме 0Eh 640х200 пикселов. Данный режим поддерживается

только видеоадаптерами EGA и VGA Для хранения видеоданных используются

все четыре цветовых слоя. Адресу видеопамяти

соответствуют четыре байта, которые вместе определяют восемь пикселов.

Каждому пикселу соответствуют четыре бита -- по одному из каждого цветового

слоя. Четыре бита на пиксел, используемые в данных режимах, позволяют

отображать 16 различных цветов. Запись в каждый из этих цветовых слоев

можно разрешить или запретить при помощи разрешения записи цветового слоя.

Управление доступом к цветовым плоскостям осуществляется при помощи

регистров: Адресный регистр графического контроллера, порт вывода для этого

регистра 3CEh; биты 0--3

содержат адрес регистра, остальные не используются. Регистр цвета: для

доступа к этому регистру значение адресного регистра должно быть 00h, адрес

порта вывода для этого регистра 3CFh; биты 0--3 определяют значение для

соответствующей плоскости, остальные не используются. Регистр разрешения

цвета: для доступа к этому регистру значение адресного регистра должно быть

01h, адрес порта вывода для этого регистра 3CFh; биты 0--3 означают

разрешение соответствующего слоя, а остальные не используются. Регистр

выбора плоскости для чтения: для доступа к этому регистру значение

адресного регистра должно быть 04h, адрес порта вывода для этого регистра

3CFh; биты 0--2 содержат номер плоскости для чтения, а остальные не

используются.

Графический контроллер осуществляет обмен данными между видеопамятью и

процессором. Он может выполнять над данными, поступающими в видеопамять,

простейшие логические операции: И, ИЛИ, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, циклический сдвиг.

Таким образом, видеоадаптер может выполнять часть работы по обработке

видеоданных. Хотя процессор может читать данные только из одного цветового

слоя, запись данных в регистры-защелки происходит из всех цветовых слоев.

Эту

особенность можно использовать для быстрого копирования областей экрана. Во

время цикла чтения данных из видеопамяти , графический контроллер может

выполнять операцию сравнения цветов. В отличие от обычной операции чтения.

когда читается только один цветовой слой, при операции сравнения цветов

графический контроллер имеет доступ ко всем четырем слоям одновременно. В

случае совпадения вырабатывается определенный сигнал.

Последовательный преобразователь. Это устройство запоминает данные,

читаемые из видеопамяти в течении цикла регенерации, преобразует их в

последовательный поток бит, а затем передает их контроллеру атрибутов.

Контроллер атрибутов. Контроллер атрибутов в графических режимах

управляет цветами. Значениям цветовых атрибутов ставится в соответствие

определенный цвет при помощи таблицы

цветовой палитры. Эта таблица ставит в соответствие четырем битам из

видеопамяти шесть битов цветовой информации. Для ЕGA эта информация

поступает непосредственно на дисплей, а для VGA -- преобразуется в

соответствии с таблицей цветов тремя ЦАП в RGB-сигнал и передается на

дисплей. Контроллер ЭЛТ выполняет следующие функции: вырабатывает сигналы

управления

работой ЭЛТ, определяет формат экрана и символлов текста, определяет форму

курсора, управляет световым пером, управляет скроллингом содержимого

экрана. Синхронизатор управляет всеми временными парамет-рами

видеоадаптера.

Особенности использования для разных задач пользователя

Двухпортовую видеопамять.

Двухпортовую видеопамять - графический процессор осуществляет чтение

из видеопамяти или запись в нее через один порт, а RAMDAC осуществляет

чтение данных из видеопамяти, используя второй независимый порт. В

результате графическому процессору больше не надо ожидать, пока RAMDAC

завершит свои операции с видеопамятью, и наоборот, RAMDAC больше не

требуется ожидать, пока графический процессор не завершит свою работу с

видеопамятью.

Такой тип памяти с двухпортовой организацией называется VRAM (Video

RAM). На самом деле реализация этой технологии несколько сложнее, чем

просто сделать два независимых порта для чтения и записи, поэтому

производство такой памяти обходится не дешево. Зато это объясняет, почему

видеоадаптеры, использующие VRAM, стоят так дорого и работают так быстро.

Аналогичным образом устроена память WRAM (Window RAM), которая тоже

является двухпортовой и применяется на видеплатах компании Matrox.

Эта память имеет лучшую организацию, благодаря чему она работает быстрее,

чем VRAM. Видеоадаптеры, оснащенные двухпортовой памятью, обычно

обеспечивают высокую частоту обновления экрана при высокой глубине

представления цвета, что объясняется просто. Высокая частота регенерации

экрана означает, что RAMDAC посылает в монитор полный образ изображения

гораздо чаще, чем при более низких показателях частоты вертикальной

развертки. Соответственно при этом RAMDAC необходимо чаще обращаться в

режиме чтения к видеопамяти.

Такая возможность имеется при использовании видеопамяти типа

VRAM/WRAM, за счет возможности обращения к памяти через второй порт. В

случае же с обычной видеопамятью (типа FP DRAM/EDO DRAM) такой возможности

нет, поэтому производительность видеоадаптера существенно ниже.

Все сказанное элементарно подтверждается тестами при их проведении с

различными уровнями частоты регенерации (обновления) экрана. Аналогичная

ситуация наблюдается и в случае использования режимов с высокой глубиной

представления цвета. Например, при 8-битной глубине представления цвета

(256 цветов) при разрешении 1024x768 RAMDAC должен считать из видеопамяти

786,432 байт данных, чтобы послать на монитор полный образ изображения.

Если цвет имеет глубину представления 24 бит (16млн. цветов), то для

отправки на монитор образа в таком же разрешении RAMDAC требуется считать

из видеопамяти уже 2,359,296 байт, что, разумеется, занимает больше

времени. Это, кстати, объясняет, почему, используя недорогие видеоадаптеры,

нельзя использовать такую же высокую частоту обновления экрана в режиме

True color, как и при меньшем количестве цветов.

Другим методом для увеличения производительности является увеличение ширины

(разрядности) шины, через которую графический процессор и RAMDAC

обмениваются данными с видеопамятью. Около четырех лет назад, когда

появились первые 32-битные видеоадаптеры, они казались верхом совершенства.

Сегодня такие платы можно смело назвать раритетом. Эти карты имели 32-

битную шину данных, соединяющую видеопамять с графическим процессором и

RAMDAC. По 32-битной шине может за раз передаваться 4 байта данных.

Впечатляюще? Несколько позднее появились 64 разрядные видеоадаптеры,

которые могут передавать единовременно 8 байт, являющиеся на сегодня самыми

распространенными. И только совсем недавно мы стали свидетелями массового

появления графических адаптеров, в архитектуре которых применяется 128

разрядная шина, по которой за одну транзакцию передается 16 байт

информации.

Нетрудно заметить, что видеоадаптеры, оснащенные 128-битной шиной и

использующие видеопамять типа VRAM/WRAM, имеют наилучшие шансы для

достижения максимальной производительности.

Но есть и ложка дегтя, как же без нее? Дело в том, что, как правило,

микросхемы видеопамяти имеют организацию 8x1 Mbit, т.е. такую же, как и

видеопамять на устаревших 32-разрядных видеоадаптерах. В итоге, даже в

случае 128-разрядных плат, доступ к видеопамяти может осуществляться только

с ограничением ширины потока данных в 32-бита. Кстати, именно этим фактом

объясняется то, что 64-битные видеоадаптеры, имеющие на борту лишь 1Мб

видеопамяти, работают медленнее, чем те же самые видеоплаты, но с 2Мб

видеопамяти. Соответственно, 128-разрядные графические платы, использующие

видеопамять со стандартной организацией, например Number Nine Imagine128

Series 2, для нормальной работы требуют 4Мб минимально установленного

объема памяти для реализации возможностей 128-битной шины видеоданных. Не

случайно, компания Tseng при разработке своего 128-разрядного графического

процессора ET6000, выбрала для работы новый тип видеопамяти MDRAM (Multi

bank DRAM) компании MoSys. Этот новый тип памяти имеет совершенно другую

организацию, чем стандартная память DRAM. Используя методы чередования

(интерливинга) и другие хитрости, при организации MDRAM удалось получить

возможность использовать 2Мб видеопамяти на видеоадаптерах, построенных на

основе ET6000. Но самым распространенным на сегодняшний день методом

оптимизации работы видеоадаптеров является применение повышенной тактовой

частоты, на которой работает графический процессор, видеопамять и RAMDAC,

что позволяет увеличить скорость обмена информацией между компонентами

платы.

Несколько лет назад графические процессоры работали с тактовой частотой,

значения которой не превышали скорость работы шины системной памяти на

материнской плате. Теперь ситуация изменилась, например, процессор Tseng

ET6000 работает на тактовой частоте до 100MHz, но и процессоры от других

производителей не отстают. Для работы на таких частотах требуется

специальная видеопамять. Кроме MDRAM работать с высокой тактовой частотой

может видеопамять типа SGRAM. На самом деле SGRAM - это просто версия

SDRAM, рассчитанная для работы в качестве видеопамяти. Кстати, существующие

микросхемы SGRAM могут работать на частотах до 125 MHz, чего вполне

достаточно.

Выводы

Лучшим видеоадаптером для игр из числа протестированных оказалась

плата Hercules Stingray 128/3D, занявшая в общем зачете девятое место. Она

обеспечивает самый гладкий вывод VRML и 3D-игр, а также наилучшее качество

отображения трехмерной графики среди всех протестированных графических

адаптеров. Высокая 3D-производительность платы Stingray достигается за счет

использования отдельной микросхемы, отвечающей за обработку трехмерной

графики, и отдельного банка памяти, благодаря которому текстуры (например,

под дерево) перемещаются в трехмерных сценах быстрее.

Вам нужна плата для качественного воспроизведения мультимедийных

презентаций? Акселератор ATI 3D Pro Turbo PC2TV с 8-Мбайт ОЗУ, занявший

первое место и получивший звание "Лучший выбор", был самым быстрым при

создании и выполнении презентации PowerPoint. А что с анимированным тестом

Macromedia Director? Здесь показатели плат были очень близкими, впереди с

минимальным преимуществом оказалась модель Diamond Stealth 3D 3000, также

получившая звание "Лучший выбор" и занявшая второе место. Немногие платы

были столь же хороши при воспроизведении видео в формате AVI. Шесть из

шестнадцати протестированных плат, включая победителя - ATI 3D Pro Turbo, -

пропустили так много кадров, что видеовоспроизведение было прерывистым.

Однако несколько плат, и Diamond Stealth 3D 3000 в их числе, воспроизводили

клип очень гладко, на полной скорости 30 кадров в секунду.

Лучший выбор

Обновленные тесты видеоплат выявили двух новых победителей: ими стали

ATI 3D Pro Turbo PC2TV (219 долл.) и Diamond Stealth 3D 3000. Эти две платы

лучше всех остальных проявили себя при работе в широком диапазоне

приложений, начиная от стандартных офисных программ и заканчивая средствами

виртуальной реальности. Они не были самыми быстрыми в каждом отдельном типе

графических задач, но в общем зачете их показатели были наилучшими, поэтому

эти две модели на сегодняшний день - наиболее подходящие как для работы,

так и для развлечения.

Плата 3D Pro Turbo особенно мощная, так как содержит 8-Мбайт ОЗУ типа

SGRAM. Она обеспечивает очень высокую производительность в нескольких

различных областях, включая двухмерную графику, но качество воспроизведения

видео в формате AVI у нее лишь посредственное. Кроме того, эта модель имеет

выход для подключения к телевизору. Видеоадаптер Diamond Stealth 3D 3000

показал великолепное быстродействие с 2D-программами и хорошо проявил себя

в двух из трех субъективных тестах с играми. Однако нельзя не отметить, что

это одна из нескольких плат, камнем преткновения для которых стала игра

Independence Day фирмы Fox Interactive.

Теория и практика разгона видеокарт на базе чипсетов nVidia Riva TNT2

Какой компьютерщик (а тем более геймер) не любит быстрой езды? Все

любят осознавать, что их компьютер работает на все 150% мощности. Как же

выжать из электронного друга максимум? Ответ очевиден - это разгон или

оверклокинг. Типы разгона бывают разными. Но, как правило, разгоняют

системную шину (FSB) компьютера, что увеличивает производительность, прежде

всего CPU, системной памяти и, иногда, периферийных устройств. Любой разгон

имеет и обратную сторону. С одной стороны, вы увеличиваете

производительность системы в целом или отдельных компонентов, с другой

стороны, возникают проблемы стабильной работы и охлаждения, с которыми

приходится бороться. Если покой вам только снится и каждый день без борьбы

считается прожитым зря, значит в душе или в реальности вы оверклокер. Как

правило, разгоном занимаются те компьютерщики, которые не прочь

поразвлечься после работы в какую-нибудь игрушку, например, завалит раз

двадцать в Quake3 Arena лучшего друга. За счет разгона видео акселератора

удается увеличить количество тех самых заветных fps, т.е. величину смены

кадров в секунду. Зачем? Ну, прежде всего, чем больше значение fps, тем

выше играбельность. Выражается это в

том, что движения персонажей в игре выглядят плавно и естественно, а

значит, реальность происходящего на экране монитора становится более

ощутимой. Вы можете возразить, да в игре вовсе не замечаешь, сколько кадров

там этих. Зачем разгонять то? Нет, это не так, чем более сложная сцена

отображается на мониторе, тем большая нагрузка ложится на графический

акселератор. Поэтому запас мощности пригодится как раз тогда, когда вы

вбежите на уровень, где режутся сразу десяток человек. Вот тогда вы

поймете, что лишних 10 fps тут будут как раз кстати. Ведь на самом деле за

этими самыми fps прячется общая производительность графической карты. Чем

сложнее отображаемая сцена, тем медленнее происходит ее рендеринг и тем

меньше значение fps. Фактически, при увеличении нагрузки на графический

чипсет происходит падение производительности, и как следствие падение

значений fps. Чем больше запас этих fps, т.е. чем больше производительность

видеокарты, тем больше вероятность, что скорость рендеринга сцены, а значит

и величина fps останется на приемлемом уровне и вам не придется наблюдать

слайд-шоу на экране монитора, когда вы шмаляете из рокет ланчера в гущу

друзей. Итак, речь сегодня пойдет о разгоне видео акселераторов. Сразу

отметим, что разгон видеокарт несколько проще, чем, например, разгон CPU.

Объясняется это тем, что выбрать графический акселератор с запасом мощности

(и прочности) несколько проще, ввиду того, что чипы локальной видео памяти

расположены на виду и имеют четкую маркировку, а чипсеты видеокарт от

одного и того же производителя, как правило, разгоняются примерно

одинаково. Поэтому, выбрать хорошо разгоняемую видеокарту можно без

утомительного перебора множества плат - достаточно воспользоваться

обобщенной статистикой разгона, которую мы и представим в данном материале.

Хороший разгон видеокарт на базе чипов серии TNT2 от компании nVidia

возможен по следующим причинам: У плат на TNT2 частоты чипа и памяти не

фиксированы относительно друг друга (как, например у карт от 3dfx), что

позволяет достигнуть максимумa возможной производительности чипа и

видеопамяти каждого конкретного экземпляра. Именно благодаря этой

особенности платы на TNT2 в разогнанном режиме способны показывать

феноменальную производительность - скорость TNT2 платы в силу своих

архитектурных особенностей зависит в основном от частоты работы памяти, а

при разгоне памяти нам не нужно "оглядываться" на максимально возможную

частоту работы процессора.

Многие платы комплектуются чипами памяти, максимально возможные

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6