Linux për fillestarët: Nënsistemi grafik. Pajisja grafike e së ardhmes

Ne nuk do të kujtojmë edhe një herë fjalën e urtë se "çdo gjë është e re", por thjesht përpiqemi të arsyetojmë në një mënyrë logjike se çfarë do të arrijnë përshpejtuesit e grafikës 3D në kohën e afërt dhe (madje) pak a shumë të largët. Nuk do të debatojmë thjesht, por pjesërisht. Kështu që.

Ndërfaqet e jashtme dhe prodhimi i imazhit

Nuk ka dyshim se pas një kohe të gjitha sistemet e ekranit (monitorë, projektorë, etj.) do të lidhen me përshpejtuesin përmes një ndërfaqeje dixhitale. Në fillim do të jenë frytet e evolucionit të një ndërfaqeje të specializuar (DVI), por më vonë, është mjaft logjike të pritet një zëvendësim gradual i një autobusi serial të specializuar dixhital me analogun e tij për qëllime të përgjithshme, për shembull, një nga pasardhësit e USB ose FireWire. Pse jam kaq i sigurt?

Së pari, rezolucioni dhe, për më tepër, shpejtësia e kornizës së pajisjeve të ekranit nuk do të rritet aq shpejt sa fuqia llogaritëse e një përshpejtuesi. Ka disa arsye për këtë, e para prej tyre është rezolucioni i kufizuar i syrit, për të cilin një imazh me 3..4 mijë pika horizontale tashmë perceptohet (nëse shikohet në tërësi) si monolit dhe pafundësisht i detajuar. Së dyti, një shpejtësi kuadri më e lartë se 150..200 ndryshime imazhi në sekondë nuk ka kuptim edhe nëse nuk ka zbutje të objekteve në lëvizje: një epërsi pothuajse dhjetëfish mbi frekuencën kinematografike do të sigurojë zbutjen e lëvizjes për shkak të inercisë së perceptimit në sy, i cili në mënyrë të pavullnetshme do të grumbullohet dhe do të mesatarizohet në disa korniza me radhë. Sigurisht, opsionet janë të mundshme - të tilla si ekranet panoramike dhe sferike, ose ekranet stereo që kërkojnë dy fotografi për sy të ndryshëm, por të gjitha, në një mënyrë ose në një tjetër, mund të kënaqen me një rezolucion prej rreth dhjetë mijë piksele horizontale. Një rritje e mëtejshme e rezolucionit është e mundur, por nuk duket të jetë një detyrë prioritare - shumë më tepër përpjekje (tashmë) shpenzohen për të përmirësuar realizmin e figurës sesa për ta zbutur atë.

Pra, një rritje e ngadaltë (relativisht) e rezolucionit dhe shpejtësisë së kornizës së shpejti do të lejojë autobusët konvencionalë me qëllime të përgjithshme të shërbejnë si një kanal për transmetimin e informacionit në një monitor dhe pajisje të tjera ekrani. Pse është e rëndësishme? Sepse është shumë i përshtatshëm. Imagjinoni që mund të lidheni me secilën nga 6 portat USB (nëse dëshironi, me ekranin). Imagjinoni që kamera ose PDA më elementare, nëse dëshironi, mund të lidhet me një projektor ose monitor përmes së njëjtës ndërfaqe përmes së cilës sinkronizoni dhe transferoni të dhënat në një PC. etj. etj.

Në një kohë më të largët, aftësia për të lidhur "çdo gjë-me-gjithçka" duke përdorur të njëjtat ndërfaqe (+ protokolle të hapura për transferimin e të dhënave të formateve të ndryshme) do të hapë perspektiva të shkëlqyera, dhe jo vetëm në fushën e shfaqjes së informacionit vizual.. .

Pra, përshpejtuesi ynë i ardhshëm ka elementin e parë pak a shumë të qartë - një ose më shumë porte të jashtme universale të bazuara në autobusë serialë me shpejtësi të lartë. Nga rruga, ato nuk duhet të jenë të vendosura në vetë bordin e përshpejtuesit (modul, kartë); ai gjithashtu mund të përdorë portat e motherboard për transmetimin e imazhit - aq më tepër pasi autobusi i sistemit padyshim do të tejkalojë ndërfaqet e jashtme universale periferike në gjerësia e brezit.

Në të njëjtën mënyrë, është logjike të pritet shfaqja e ekraneve dhe projektorëve me ndërfaqe radio të integruara (tashmë ekzistojnë modelet e para të projektorëve me varietetet 802.11). Natyrisht, të gjithë PC-të e ardhshëm, PDA-të, laptopët dhe pajisjet e tjera do të përfshijnë një lloj ndërfaqesh me valë dhe transferimi i imazheve në ekranin më të afërt, pa ndonjë lidhje me tela është shumë i përshtatshëm, si në biznes ashtu edhe në aplikacione shtëpiake apo personale. Duke folur për ekranet:

Ekranet dhe sistemet e tjera të ekranit

Le të diskutojmë çështjen e demonstrimit të imazheve të transmetuara nga përshpejtuesi. Së pari, është e qartë se në të ardhmen e afërt, pothuajse të gjitha ekranet do të bëhen të sheshta dhe do të përdorin një lloj teknologjie të panelit të sheshtë. Deri më tani nuk po flasim për projektorë, por shumica e tyre sot përdorin jo tuba vakum skanues, por matrica miniaturë LCD me temperaturë të lartë ose matrica me grupe pasqyrash mikromekanike që veprojnë në transmetim. Rezolucioni dhe madhësia e ekraneve do të rriten, por këtu nuk mund të pritet asgjë veçanërisht e re - panelet shumë të mëdha nuk janë të përshtatshme dhe madje të dëmshme - ato marrin shumë hapësirë ​​dhe nuk janë të lehta për t'u transportuar (pesha, brishtësia). Prandaj, dimensionet mbi 20 inç diagonalisht do të lidhen vetëm me kamare specifike. Zgjidhja ideale për përmasa të mëdha janë disa lloje projektuesish - të shoqëruar me ekrane shumë kompakte, ata mund të ofrojnë imazhe të madhësive të ndryshme brenda një gamë mjaft të gjerë dhe në të njëjtën kohë janë pajisje mjaft kompakte në vetvete.

Pra, ekrani personal i së ardhmes është një panel i sheshtë që varion nga 17 në 20..24 inç me një rezolucion prej rreth 3.4 mijë pika horizontale dhe një shpejtësi maksimale të rifreskimit fizik prej rreth 100 korniza për sekondë. Më pas, projektorë të ndryshëm dhe panele të përbëra hyjnë në lojë. E para do të marrë një rezolucion dhe shkëlqim më të lartë, përsëri deri në 3 ... 4 mijë pikë - të cilat jo vetëm që do të lejojnë shfaqjen e plotë të filmave me cilësi shumë të lartë mbi to, por gjithashtu kërkojnë standarde të reja për shkrepjen, ngjeshjen dhe transmetimin e një lëvizjeje. imazh - edhe standardet e avancuara HDTV janë larg shifrave të tilla. Pikërisht në këtë fushë do të ndodhë përparimi më domethënës për sa i përket cilësisë së kapjes, ruajtjes dhe transferimit të imazheve. Por nuk duhet të harrojmë se tema kryesore e këtij artikulli është grafika 3D në të ardhmen.

Së dyti, panelet që mund të krijojnë një imazh tre-dimensionale pa përdorimin e mjeteve shtesë, siç janë syzet speciale stereo, do të jenë shumë të përhapura, nëse jo të kudogjendura. Teknologji të ndryshme mund të japin rezultate këtu. Në të ardhmen e largët, matricat LCD holografike (Unë personalisht e njoh ish-studentë të angazhuar në kërkime të tilla për LG) ka të ngjarë të riprodhojnë më shumë karakteristika të fluksit të dritës së kapur sesa sistemet tradicionale dhe të japin një holografik tredimensional me ngjyra (!). imazh. Zgjidhje të tilla do të kërkojnë rezolucionin dukshëm më të lartë të matricës dhe një formë të veçantë të paraqitjes së të dhënave, dhe për këtë arsye nuk duhet të pritet që të shfaqen në sasi komerciale në pesë vitet e ardhshme. Çdo zgjidhje hibride është gjithashtu e mundur, në të cilat strukturat difraktive të sintonizueshme dinamike ndajnë dritën nga matrica për sytë e djathtë dhe të majtë, duke monitoruar pozicionin e kokës dhe duke siguruar thellësinë optimale të zonës së perceptimit të qëndrueshëm të imazhit stereo. Dhe, së fundi, sistemet më të mundshme në të ardhmen e afërt me një ndarje të thjeshtë imazhi për sytë e djathtë dhe të majtë, bazuar në një panel LCD. Sisteme të tilla janë tashmë të disponueshme në treg. Natyrisht, matricat e rikonfigurueshme do të shfaqen në të ardhmen e afërt, të afta të funksionojnë si në mënyrën e ndarjes së imazhit në dy sy ashtu edhe në mënyrën e një matrice të sheshtë konvencionale me kënde të gjera shikimi - nga pikëpamja teknike, kjo nuk është e pranishme. ndonjë vështirësi.

Pra, ekranet e së ardhmes do të jenë më të holla dhe më të lehta, dhe ka të ngjarë të kenë stereo si një opsion të domosdoshëm. Por, në fushën e madhësive dhe rezolucioneve të mëdha, do të ndodhin kërcime shumë më mbresëlënëse cilësore dhe sasiore në pajisjet e projektimit.

Autobusi i sistemit, autobusi i memories dhe transferimi i të dhënave

Fakti që autobusët e sistemit së shpejti do të bëhen të gjithë serialë nuk është sekret për shumicën e lexuesve. Lidhjet pronësore midis komponentëve të çipave, HT, PCI-Express dhe madje edhe LPC demonstruan qartë zbatimin e prirjes jo të re drejt transferimit të gjithçkaje dhe gjithçkaje në kanalet e sinjalit serik. Megjithatë, le të shohim se si do të ndikojë saktësisht ky proces tek përshpejtuesit. Në të ardhmen e afërt, do të shfaqen përshpejtuesit me ndërfaqe PCI-Express me gjerësi brezi 16x - kjo është pikërisht sloti për kartat grafike dhe kartat e tjera PCI-Express me performancë të lartë që do të kenë PC-të e parë. Megjithatë, shkallëzueshmëria fleksibël e këtij autobusi ju lejon të shkoni më tej.

Imagjinoni që 32 korsi PCI-Express janë të para-ndërtuara në çip me mundësinë e konfigurimit dinamik. Së pari, sapo të shfaqen stacione pune produktive (dhe chipset) me slota 32x, do të jetë e mundur të bëhet një kartë profesionale bazuar në të njëjtin çip. Së dyti, mund të krijoni një version server të kartës me 8x (një vend i caktuar për serverin), dhe disa karta të tilla mund të instalohen në server në të njëjtën kohë. Dhe së fundi, nëse është e nevojshme, mund të bëni një zgjidhje me shumë çipa thjesht duke lidhur dy ose më shumë çipa në një mënyrë ose në një tjetër, me pjesëmarrjen e 16 kanaleve të dytë.

Por ky është vetëm fillimi. Në të ardhmen, autobusët e kujtesës do të bëhen gjithashtu më inteligjentë dhe konsistent. Kjo jo vetëm që do ta bëjë më të lehtë shkallëzimin e gjerësisë së brezit të kujtesës, por edhe thjeshtimin e paraqitjes në tabelë, sepse të dhënat nga kanale të ndryshme mund të mos transmetohen në mënyrë sinkrone dhe, në përputhje me rrethanat, gjatësia e përcjellësve nuk duhet të jetë e njëjtë. Kjo do të rrisë shpejtësinë e orës dhe do të zvogëlojë kostot e instalimeve elektrike. Për më tepër, kanalet e vetme dydrejtimëshe, tashmë të njohura për ne nga PCI-Express, mund të funksionojnë në mënyrë të pavarur nga njëri-tjetri dhe në modalitetin full duplex, d.m.th. problemi kryesor i vonesave gjatë akseseve intensive të përshpejtuesit në memorie është problemi i kalimit nga modaliteti i leximit në shkrim dhe problemi i rrjedhave paralele të të dhënave do të zgjidhet bukur dhe natyrshëm. Si rezultat, nevoja për cache intensive të disa llojeve të të dhënave do të ulet dhe burimet e liruara në çip mund të hidhen në gjënë më të rëndësishme - bufferin e kornizës, duke e vendosur plotësisht në çip dhe duke e lidhur atë me blloqet e mbushjes me një autobus shumë i gjerë. Megjithatë, ne po ecim përpara.

Dhe tani pjesa më interesante - dhe, në fakt, pse autobusi i memories serike dhe autobusi i sistemit serik duhet të jenë të ndryshëm? Herët a vonë, ne mund të presim një teknologji sinjali të ngjashme, nëse dëshirohet, të pajtueshme dhe ndoshta thjesht të pajtueshme, e cila do të na lejojë thjesht të furnizojmë çipin me 256 (ose më mirë 256 + 32 + 8 - me mend pse ;-)) të lartë - shpejtësinë e kanaleve serike dhe, në varësi të vullnetit të zhvilluesve të një produkti të caktuar, shpërndani ato për komunikim me sistemin (procesor dhe chipset), për komunikim me memorien lokale, për komunikim me çipa të tjerë në një zgjidhje me shumë çipa, si dhe për ndërfaqe të ndryshme hyrëse dhe dalëse, për shembull, një kanal mund t'i jepet çipit të kapjes së videos. Fillimisht, kanalet janë të barabarta, dhe secili prej tyre, për shembull, mund të zërë 4 kunja ngjitur të çipit. Kjo do të bëjë të mundur rregullimin e elementëve të tjerë në tabelën e përshpejtuesit ashtu siç dëshiron zemra e zhvilluesit, dhe më pas, pa shumë hezitim, të zgjerohen kanalet tek ata nga kunjat më të afërta të çipit.

Është e qartë se një qasje e tillë - një grup i madh kanalesh të transmetimit të të dhënave identike dhe të shpërndara në mënyrë fleksibël - ka perspektiva më globale. Herët a vonë (herët se sa vonë - shih materialet HT), logjika e sistemit (chipset) dhe procesorët do të vijnë gjithashtu në një skemë të ngjashme, duke bërë të mundur përfundimisht krijimin e topologjive absolutisht fantastike të sistemeve kompjuterike, si grupe përbërësish aktivë të lidhur me autobusë me numër të ndryshëm kanalesh - sikur lodra të mbledhura nga grupi i konstruksionit Lego për fëmijë.

Arkitektura e përshpejtuesit dhe programueshmëria

Unifikimi që po bëhet duket qartë. Për shembull, njësitë e kulmit dhe pikselit (në tekstin e mëtejmë si procesorë) brenda përshpejtuesit tashmë kanë një sistem të unifikuar udhëzues dhe një arkitekturë të ngjashme softueri (numri i regjistrave është i ndryshëm, por jo metodat e punës me ta). Por, edhe para bashkimit të përgjithshëm, ne jemi në pritje të shfaqjes së një lloji të tretë të procesorëve - një procesor për gjenerimin e kulmeve ose, me fjalë të tjera, "tessellation". Dhe, në përputhje me rrethanat, një lloj i ri shader - shaders tessellation. Vendi i tij në tubacionin grafik është përpara procesorit të kulmit:

Dhe gjithashtu, ka shumë të ngjarë që një procesor i veçantë të shfaqet për marrjen e mostrave, shpaketimin, filtrimin dhe gjenerimin e teksteve.

Detyra kryesore e njësisë tessellation është të krijojë trekëndësha dhe kulme të reja në bazë të një programi fleksibël (tessellation shader, TS), dhe më pas t'i transferojë ato në kulm shader (VS) për transformimin dhe ndriçimin me të cilin jemi mësuar tashmë. Kjo qasje do të lejojë mënyrën më të përgjithshme për të transferuar në përshpejtues ndërtimin e primitivëve të një rendi më të lartë se trekëndëshat, për shembull, sipërfaqet e lëmuara të vijës. Para së gjithash, prania e një procesori të tillë do të rrisë kompleksitetin e skenave dhe do të zbatojë detajet adaptive të modeleve dhe mjediseve pa ngarkesë shtesë në procesorin qendror dhe kanalin e transmetimit të të dhënave të sistemit. Për shembull, problemi i ndërtimit të një peizazhi me detaje adaptive, i njohur për zhvilluesit e simulatorëve, aktualisht nuk mund të zgjidhet në mënyrë efektive duke përdorur një përshpejtues. Çdo zgjidhje duket si një kompromis dhe me ardhjen e një procesori tessellation, do t'ju lejojë të krijoni një pamje përshtatëse të peizazhit në fluturim, pa ngarkuar procesorin e sistemit ose autobusin.

Kushtojini vëmendje bllokut të gjelbër - ky është procesori i filtrimit, marrjes së mostrave dhe përpunimit të teksturës. Për momentin, të gjitha operacionet jostandarde me teksturat, të tilla si metodat speciale të filtrimit ose gjenerimi i teksturave procedurale, kryhen në nivelin e hijeve të pikselëve dhe disa detyra, të tilla si zbërthimi i formateve të teksturave të kompresuara, janë të koduara vetëm nga hardueri. . Sidoqoftë, është shumë më efikase të ndahet një procesor i veçantë për këtë, dhe kjo do të bëhet në të ardhmen. Texture shaders (TxS), tashmë të njohur nga paketat realiste të programeve grafike, do të jenë përgjegjës për gjenerimin e teksturave procedurale sipas kërkesës, marrjen e mostrave, transformimin dhe modifikimin e vlerave të teksturave të rregullta, zbatimin e metodave optimale të ngjeshjes dhe, më e rëndësishmja, metodat speciale të filtrimit. të tilla si filtrimi i avancuar anizotropik, stokastik ose, shumë i rëndësishëm për aplikimet e ardhshme, duke marrë parasysh lëvizjen e një objekti për të zbatuar zbutjen efektive dhe me cilësi të lartë të objekteve në lëvizje.

Radhët e të dhënave janë të vendosura midis përpunuesve, të treguara me shigjeta në figurë. Ato lejojnë grumbullimin (dhe, nëse është e mundur, ruajtjen në memorie për ripërdorim) të të dhënave të llogaritura nga një procesor për një tjetër, dhe kështu shmangin vonesat, duke lejuar që procesorët të punojnë paralelisht dhe në mënyrë asinkrone në masën e duhur. Është prania e rrymave të tilla të qarta të të dhënave me një drejtim që bën të mundur paralelizimin efektiv të detyrave të ndërtimit të imazhit, dhe në të njëjtën kohë është ky fakt që vendos kufizime të rëndësishme për shaderët - për shembull, ata nuk mund të kenë akses të rastësishëm në të dhëna të primitivëve ose pikselëve fqinjë, pasi ato mund të llogariten paralelisht ose të mos llogariten ende. Sidoqoftë, duke pasur aftësinë, në një mënyrë ose në një tjetër, të regjistrojmë rrjedhën e të dhënave nga dalja e procesorit shader dhe ta dërgojmë atë në hyrje, ne mund (si të themi, "në disa kalime") të zbatojmë algoritme më komplekse, duke përfshirë akses të rastësishëm, megjithëse në një mënyrë jo më të tretshme.

Në diagramin tonë, si procesori i tekstilit, ashtu edhe procesori i gjeometrisë dhe procesori i pikselit mund të marrin të dhëna nga procesori i marrjes së teksturës, dhe shigjetat e zeza të holla simbolizojnë radhën e kërkesave për të dhëna të tilla. Për shembull, kur gjeneron një terren, procesori tessellation mund të aksesojë kështu hartën e lartësisë së ruajtur si teksturë 2D dhe procesori i transformimit mund të përdorë teksturën si hartë të zhvendosjes së kulmeve.

Para nesh është përshpejtuesi grafik i së ardhmes. Koncepti bazë është një grup i një numri procesorësh identikë shader (natyrisht, me një program të gjatë të pakufizuar, një grup të gjerë instruksionesh, duke përfshirë kontrollin dinamik të ekzekutimit të instruksioneve - kushtet, sythe dhe nënprograme). Gjatë imazhit, procesorët janë të lidhur dinamikisht me njëri-tjetrin në një topologji të caktuar, për shembull, si kjo:

dhe ndërmjet procesorëve (rrathëve), organizohen radhët e të dhënave asinkrone një dhe dykahëshe, të cilat në fakt menaxhohen nga kontrollorët e rrjedhës (shih diagramin e mëparshëm). Çdo kontrollues është konfiguruar për një metodë të veçantë të ruajtjes së të dhënave (stake, radhë, akses vetëm rastësor) dhe merr pronësinë ekskluzive të një pjese të memories së brendshme me shpejtësi të lartë (cache) të përshpejtuesit ose zbaton aksesin në rrjedhën e të dhënave nga lokali ose memorie të sistemit jashtë çipit të përshpejtuesit. Një modalitet me akses të rastësishëm pa transmetim është gjithashtu i mundur, por në aplikacionet reale, cilësime të tilla duhet të shmangen në çdo mënyrë të mundshme, pasi ato mund të dëmtojnë ndjeshëm performancën si rezultat i përpjekjeve të optimizuara dobët për të hyrë në kujtesën e jashtme. Sidoqoftë, në një mënyrë ose në një tjetër, për shkak të memorizimit intensiv dhe përdorimit të modeleve të parashikimit të aksesit, ky problem mund të zgjidhet në një "4" të fortë, megjithëse jo në gjeneratën e parë të përshpejtuesve të tillë, duke hapur rrugën për qasjet më të njohura të programuesve. për shembull, për indeksimin arbitrar të elementeve të grupit ...

Pra, ka shumë mundësi. Jo vetëm metoda alternative të filtrimit, përzgjedhjes dhe gjenerimit të kulmeve dhe pikselëve, por edhe opsione të tilla si programimi i një shader një metodë të re të anti-aliasing në ekran të plotë, madje edhe një shader përgjegjës për rialokimin dinamik të burimeve (llogaritëse dhe memorie) të përshpejtuesit, dmth një lloj "sistemi operativ". Është e qartë se është jashtëzakonisht e vështirë për vetë programuesin të menaxhojë të gjithë komunikimin e blloqeve të një çipi të tillë, por kjo nuk është e nevojshme - kjo do të jetë përgjegjësi e API-së. Programuesi do të formulojë detyrën në formën e një grupi shaderash për qëllime të ndryshme (në fakt, funksionon në një gjuhë programimi të caktuar të nivelit të lartë) dhe një përshkrim të strukturave të transmetuara dhe të marra ose parametrave, dhe, rrjedhimisht, rendit në të cilat të dhënat do të kalojnë nëpër këto shader. Pjesa tjetër merret nga API - DirectX ose OpenGL e së ardhmes. API përpilon kodin shader në udhëzimet e makinës, i optimizon ato, konfiguron ndërveprimin e radhëve dhe blloqeve dhe shpërndan cache dhe burime të tjera. Për shembull, lind një pyetje logjike - sa procesorë të jepen për shader A dhe sa për shader B, në mënyrë që i gjithë sistemi të jetë sa më i balancuar dhe asnjë milimetër silikoni të mos jetë boshe. Përgjigja për këtë pyetje nuk është e drejtpërdrejtë. Ju mund të tregoni përafërsisht rëndësinë e një shader në njësi të caktuara, edhe kur e shkruani atë në një gjuhë të nivelit të lartë, ose mund të krijoni një API që analizon vlerat e numëruesve të brendshëm të performancës në çip gjatë ndërtimit të kornizave dhe në mënyrë dinamike rialokon procesorët pasi aplikacioni ekzekutohet çdo sekondë apo më shumë.

Imagjinoni - duke luajtur FPS, ju dilni në ujë dhe më shumë procesorë shkojnë në hijezues të pikselëve, shfaqet një përbindësh i detajuar dhe pak më shumë burime shkojnë te procesorët vertex. Puna delikate dhe e mundimshme e balancimit të ngarkesës në njësi të ndryshme përshpejtuesi, e cila aktualisht po zbatohet gjatë programimit të aplikacionit përmes përsëritjeve mjaft të lodhshme, provave dhe gabimeve, do të automatizohet në nivel API dhe harduerik!

Qasje të reja dhe të përmirësuara ndaj imazhit

Sigurisht, pasi kemi marrë në dispozicion një sistem kaq fleksibël, ne nuk mund të mos kthejmë sytë drejt metodave alternative të ndërtimit të imazhit. Primitivë të rinj, për shembull poligone vëllimore (3D) me një hartë reliev të dhënë (e saktë në një piksel!), Topa ose sipërfaqe të lëmuara (këtë herë vërtet të lëmuara, të pa përafruar me trekëndësha). Dhe, sigurisht, hijet e buta: gjurmimi i rrezeve do të bëhet i mundur për llogaritjen e të ashtuquajturave. Ndriçimi “Global”, ndërsa lyerja bëhet në mënyrë tradicionale. Dua të? -Te lutem. Metodat e kombinuara duke përdorur radiosity? - Nate. Oh, dhe në rastin më të keq, gjurmimi i rrezeve të pasme të modës së vjetër mund të zbatohet lehtësisht. Me kusht që skena, edhe nëse përshkruhet nga primitivë të nivelit të lartë, do të vendoset plotësisht në kujtesën lokale të përshpejtuesit. Atëherë ai mund të interpretohet nga ai praktikisht pa pjesëmarrjen e procesorit.

Zbutja e objekteve në lëvizje është padyshim e rëndësishme. Është kjo që dallon grafikat realiste kinematografike nga pajisjet e lojërave, dhe falë saj, karikaturat që përdorin personazhe kompjuterike duken shumë më mirë me 25 korniza për sekondë se të gjithë revolet më të mira me 120. Qasja ndaj anti-aliasing duhet të jetë e balancuar - forca brutale. të shprehura në llogaritjen N korniza në vend të një dhe mesatarja e tyre e mëvonshme nuk lejohet. Përdorimi kompetent i pikselëve, teksturës dhe hijeve speciale kundër aliasimit, së bashku me informacionin për shpejtësinë e secilës pikë specifike, do t'ju lejojë të krijoni objekte lëvizëse anti-aliased me shumë saktësi dhe cilësi të lartë, ndërkohë që vizatoni vetëm një (!) imazh në një kohë. Çelësi për këtë është arkitektura fleksibël e përshpejtuesit që përshkrova.

Do të ketë ende shami për çati, oh-oh-oh

Është interesante se çështjet e furnizimit me energji, konsumit të energjisë dhe shpërndarjes së nxehtësisë shqetësojnë projektuesit e kompjuterëve modernë shumë më tepër sesa çështjet e besueshmërisë. Ne duhet të presim faktorë të rinj të formës për përshpejtuesit, në formën e diçkaje të ngjashme me një modul procesor (fishek), siç ishte procesori Pentium II në kohën e tij ose, për shembull, siç është projektuar tani Itanium. Kuti metalike, lidhës kontakti i poshtëm, instalimi vertikal i saj në tabelë. Brenda, një çip përshpejtues dhe memorie. Ndërfaqet janë transferuar në motherboard - të gjitha të dhënat, duke përfshirë kapjen e videos dhe imazhin që rezulton, shkojnë në formë dixhitale përmes një autobusi të përbashkët të sistemit.

Rezultatet

• Shpërndarja dinamike e burimeve
• Një grup i madh procesorësh me të njëjtat aftësi
• Ndërprerës i përbashkët
• Komplet i madh i kontrollorëve të radhës dhe aksesit të kujtesës
• Vetëm ndërfaqet dixhitale, të gjitha të bazuara në një grup autobusësh serial për qëllime të përgjithshme
• Memorie që funksionon direkt me autobusë të tillë
• Pajisjet dalëse me ndërfaqe të zakonshme periferike si dhe ndërfaqe me valë
• Duke u fokusuar në cilësi, jo në rezolucionin ose, për më tepër, në shpejtësinë e kornizës së imazhit
• Ekranet stereo.

Pra, basti është vënë, do të vijë koha dhe unë do të mund të përgjigjem se sa përqind kam pasur të drejtë dhe sa kam gabuar ;-)

Nuk është aq e gjatë për të pritur.

Aplikacion

Pyetja është, si ndryshon kjo gjë nga CPU?

Përgjigja 1 - fokusimi në përpunimin paralel efikas të rrjedhave mjaft të thjeshta të të dhënave, prania e specializimit.

Përgjigja 2 - nëse argumentojmë rreptësisht, atëherë sa më tej, praktikisht asgjë.

Është shumë e vështirë të thuhet se kush do të jetë i pari që do të vijë në pikën logjike të bashkimit - ose CPU-ja tjetër nga Intel do të mësojë të llogarisë programatikisht imazhet e nivelit të karikaturave moderne kompjuterike (gjë që nuk kërkon aq shumë - ~ 20 vjet) ose përshpejtuesi tjetër nga NVIDIA ose ATI do të mësojë se si të ekzekutojë Microsoft Windows ose (në rastin më të keq) një nga klonet Linux. Ndoshta kjo.

Besohet se stërgjyshi i kartës video moderne është përshtatësi MDA (Monochrome DisplayAdapter), i prezantuar në 1981 për PC IBM. Karta video e asaj kohe kishte 4K byte memorie video, punonte vetëm me informacione teksti dhe me një rezolucion prej 720x350 piksele dhe mund të shfaqte 25 rreshta me 80 karaktere për rresht në ekran. Ngjyra e shkronjave varej nga lloji i monitorit: e bardhë, smerald ose qelibar, dhe vetë shkronjat mund të shfaqeshin në modalitete normale, të nënvizuara, të kundërta (të errëta në një sfond të hapur) dhe të ndezjes. Një zhvillim i mëtejshëm i MDA u lëshua në 1982 nga kompania e njohur e atëhershme Hercules dhe u quajt HerculesGraphicsController (HGC). Hercules ndryshonte nga MDA në aftësinë e tij për të shfaqur tekstin në 132 kolona dhe 44 rreshta. Por edhe kjo kartë video nuk lejonte punën me grafikë. Duhet të theksohet se gjatësia e kartës HGC ishte mbi 30 cm.

Figura 7. Përshtatës video HGC

Dhe vetëm me lëshimin e përshtatësit video CGA (ColorGraphicsAdapter), i cili u bë baza për standardet pasuese, u bë e mundur të punohej me informacione grafike me ngjyra në një rezolucion prej 320x200 (4 ngjyra) dhe 640x200 (modaliteti pikturë njëngjyrëshe), ndërsa memoria kapaciteti i kartës video ishte tashmë 16 KB. Të gjitha kartat e mësipërme përdorën Multibus për të komunikuar me PC.

Standardi tjetër për kartat video - EnhancedGraphicsAdapter (EGA), i zhvilluar në 1984, lejonte punën me 16 ngjyra nga një gamë 64 ngjyrash në të njëjtën kohë me rezolucion 640x350. Kapaciteti i memories video tani ishte nga 64 në 256 KB, dhe gjithashtu u deklarua përputhshmëria me CGA dhe MDA. Duke filluar me EGA, përshtatësit video filluan të përdorin autobusin "të gjerë" ISA.

Të gjitha kartat video të përshkruara më sipër u lidhën me monitorin përmes një lidhësi 9-pin dhe transmetonin informacion në formë dixhitale. Vetëm me lëshimin e përshtatësit standard MCGA (MultiColorGraphicsAdapter - përshtatës grafik shumëngjyrësh) pati një kalim në një sinjal analog, pasi paleta u rrit në 262144 ngjyra (64 hije për secilën nga ngjyrat bazë Kuqe / Jeshile / Blu). Rezolucioni i ekranit i lëshuar nga MCGA gjatë punës me tekst ishte 640x400 me 256 ngjyra të shfaqura njëkohësisht, për aplikacionet grafike - 320x200 piksele. Lidhësi për lidhjen me monitorin fiton formën e zakonshme për ne - 15-pin "D-Sub". Një veçori tjetër e MCGA - pika në ekran tani është bërë katrore(dikur ishte drejtkëndëshe). Kjo do të thotë që rrethi i shfaqur do të jetë me të vërtetë një rreth dhe jo një elips.

Hapi tjetër në evolucionin e nënsistemit të videove kompjuterike është VGA (VideoGraphics Array), i cili u shfaq në 1987. Përshtatësit VGA tashmë mbështesin një rezolucion prej 640x480 dhe 256 ngjyrash (nga një paletë prej 262144 ngjyrash), kapaciteti i memories ishte 256-512 KB, dhe raporti i pamjes së ekranit ishte i barabartë me atë tashmë të njohur 4: 3.

Dhe së fundi, në 1991, u shfaqën përshtatësit e parë SVGA (SuperVGA), duke lejuar punën me një rezolucion prej 800x600 dhe 1024x768 piksele, numri i ngjyrave të shfaqura u rrit në 65536 (HighColor) dhe 16.7 milion (TrueColor). Gjithashtu bëhet e mundur që përdoruesi të vendosë shkallën e rifreskimit të ekranit të monitorit - deri në këtë pikë, ai ishte i lidhur në mënyrë të ngurtë me një vlerë të caktuar. Kujtesa e përshtatësve video SVGA ishte tashmë mbi 1 MB.

Me zhvillimin e predhave grafike të sistemeve operative (për shembull, Windows), kartat video morën përsipër një pjesë të llogaritjeve për shfaqjen përfundimtare të figurës në ekran, të cilat zakonisht kryheshin nga procesori qendror: lëvizja e dritareve, linjat e vizatimit, fontet dhe të tjera. Me ardhjen e lojërave tre-dimensionale, kartat video fituan një përshpejtues 3D, i cili në fillim dukej si një kartë e veçantë e futur në një vend të lirë në motherboard - deri në këtë pikë, përshtatësi video lejonte punën vetëm me grafikë dydimensionale ( 2D). Përshpejtuesi, si rregull, përfshihej në ndarjen e kabllove midis kartës video dhe monitorit dhe merrte përsipër daljen e videos kur programi që funksiononte në kompjuter e kërkonte atë. Më tej, me zhvillimin e teknologjive të prodhimit të gjysmëpërçuesve, çipi grafik filloi të përmbajë të gjitha blloqet e nevojshme përgjegjëse për grafikat 2D dhe 3D.

Ishte atëherë që kompania dominuese në atë kohë 3dfx (të gjitha aktivet 3dfx u transferuan në NVIDIA pas falimentimit) prezantoi teknologjinë SLI (ScanLineInterleave - ndërthurja e linjës), falë së cilës u bë e mundur kombinimi i dy kartave video të ngjashme me një autobus PCI për të formoni një imazh duke përdorur metodën e ndërthurjes së linjës, e cila rriti performancën grafike, nënsistemet dhe rezolucionin e ekranit.

Figura 8. Përshpejtuesi i çiftuar i videos (SLI)

Figura 7 tregon kartën video Quantum3D ObsidianX-24 bazuar në dy Voodoo2 në modalitetin SLI

Në të vërtetë, gjithçka e re është e mirë (në këtë rast, shumë e mirë) e harruar e vjetër: pothuajse 15 vjet më vonë, NVIDIA ringjalli SLI në kartat video për autobusin PCIe.

Figura 9. Karta video me autobus AGP

Nga fundi i viteve '90 të shekullit të kaluar, adaptorët video morën autobusin e tyre - AGP (Port i përshpejtuar i grafikëve) dhe fituan veçoritë e kartave video moderne: vëllimi i memories lokale video arriti në dhjetëra megabajt, u bë e mundur nxjerrja e videos. në një marrës tjetër, për shembull, një televizor. Figura 8 tregon një kartë video të bazuar në SiS315 me një autobus AGP.

Pothuajse të gjitha kartat video moderne përbëhen nga komponentët kryesorë të mëposhtëm:

Video memorie.

Çipset, (chipset video).

Video BIOS.

Gjeneratorë të orës.

Parimi i funksionimit të kartave video (në formimin e një imazhi dydimensional) nuk ndryshon shumë nga parimet mbi të cilat u bazua funksionimi i përshtatësit CGA. Procesori qendror i kompjuterit gjeneron një imazh (kornizë) në formën e një grupi të dhënash dhe e shkruan atë në memorien e videos, dhe veçanërisht në buferin e kornizës. Pas kësaj, chipset video në mënyrë sekuenciale, pak nga pak, rresht pas rreshti, lexon përmbajtjen e buferit të kornizës dhe e transmeton atë në RAMDAC (konvertuesi dixhital në analog i të dhënave të ruajtura në memorie). Ai, nga ana tjetër, gjeneron një sinjal analog RGB, i cili, së bashku me sinjalet e sinkronizimit, transmetohet në monitor. Kujtesa video skanohet në mënyrë sinkrone me lëvizjen e rrezes nëpër ekranin e monitorit, sinjalet e sinkronizimit gjenerohen nga gjeneratorët e orës të integruar në kartën video.

Një nga pajisjet kompjuterike më të rëndësishme që përdoret për të shfaqur informacionin është një ekran ose monitor (nga monitor - një pajisje për gjurmimin, kontrollin). Ekrani i ekranit shfaq të dhënat e futura nga tastiera, rezultatet e përpunimit të tyre, si dhe të gjitha llojet e informacionit të shërbimit.

Ekranet janë pikturë njëngjyrëshe (d.m.th., pikturë njëngjyrëshe - bardh e zi, me një nuancë të verdhë ose të gjelbër) dhe me ngjyra. Përveç kësaj, bëhet një dallim midis shfaqjeve alfanumerike dhe grafike. Në ekranet alfanumerike, një grup pikselësh që zënë një zonë të vogël drejtkëndore të ekranit dhe përdoren për të akomoduar imazhin e një personazhi formon një njohje. Për shembull, për një raster 600 x 480, zona e zënë nga familjariteti formohet nga një grup pikselësh 8x8. Imazhi i simbolit formohet pothuajse në të njëjtën mënyrë si imazhi i çdo shifre të kodit postar të adresuesit është marrë nga një grup pikash në një zarf postar. Theksojmë se ekranet alfanumerike nuk kanë aftësinë për të punuar me një piksel të vetëm. Informacioni shfaqet në ekran në të njëjtën kohë si një simbol i plotë i njohjes. Prandaj, ekrane të tilla mund të përdoren vetëm për të shfaqur lloje të ndryshme tekstesh. Fotografitë, grafikët, vizatimet, fotografitë nuk mund të shfaqen në ekranet alfanumerike. Aktualisht, ekranet alfanumerike përdoren për të kontrolluar lloje të ndryshme serverësh, domethënë aty ku nuk kërkohet shfaqja e grafikëve.

Ekranet grafike dallohen nga fakti se gjendja e një piksel individual mund të kontrollohet nga programi, dhe për këtë arsye, të gjitha mundësitë e imazhit janë të disponueshme për ta.

Karakteristikat kryesore teknike të ekraneve janë:

Parimi i funksionimit;

Madhësia diagonale e ekranit;

Rezoluta;

Madhësia e kokrrës së ekranit;

Frekuenca e rigjenerimit;

Forma e ekranit;

Klasa e mbrojtjes.

Sipas parimit të funksionimit, ekranet në një tub me rreze katodë (CRT, ose CRT - nga terminali i rrezeve katodë, domethënë një terminal në një tub me rreze katodë), kristal të lëngshëm (LCD, ose LCD - nga Ekrani me kristal të lëngshëm), që është ekrani me kristal të lëngshëm) dhe ekranet plazmatike.

Parimi i funksionimit të monitorëve me një tub me rreze katodë është saktësisht i njëjtë me atë të TV-ve shtëpiake. Një armë elektronike, një analog i një katode në llambat inkandeshente elektronike, gjeneron një rreze - një rrymë elektronesh me drejtim të ngushtë, i cili, duke përdorur një sistem pllakash devijuese, skanon sipërfaqen e ekranit të ekranit. Pika e kryqëzimit të rrezes me ekranin është një piksel - një njësi elementare e imazhit. Me ndihmën e një qarku dekodues, në hyrjen e të cilit hyn një imazh i koduar, piksel konvertohet në një nga dy gjendjet - e zezë ose e bardhë: kjo lejon formimin e imazheve njëngjyrëshe. Për të krijuar një imazh me ngjyra, tre armë elektronike janë instaluar në monitor - të kuqe, jeshile dhe blu. Monitorët CRT janë mjaft të mëdhenj në madhësi, riprodhim të shkëlqyeshëm të ngjyrave dhe kosto të ulët.

Parimi i funksionimit të ekraneve me kristal të lëngët bazohet në vetitë e kristaleve të lëngëta, të zbuluara në vitin 1888. Ato janë molekula organike viskoze, të cilat, nga njëra anë, kanë një strukturë të ngjashme me atë të një kristal, dhe nga ana tjetër, sillen si molekula të lëngshme. Doli se vetitë optike të kristaleve të lëngëta varen nga orientimi i molekulave dhe orientimi i molekulave të kristalit të lëngshëm mund të ndikohet nga një fushë elektrike, e cila krijon mundësinë për imazhe të kontrolluara nga softueri.

Ekrani LCD përbëhet nga dy pllaka xhami paralele, hapësira ndërmjet të cilave është e mbushur me një substancë kristal të lëngët. Në ekranet pasive të kristaleve të lëngëta me matricë, një rrjet elektrodash transparente aplikohet në pllaka xhami. Për shembull, për të siguruar një rezolucion të ekranit prej 800 x 600, rrjeta në pllakën e pasme përmban 800 tela vertikale dhe rrjeta në pllakën e përparme përmban 600 tela horizontale. Një burim drite pas pllakës së pasme ndriçon ekranin nga brenda monitorit. Në telat e rrjetit aplikohet tension, i cili i orienton molekulat në mënyra të ndryshme në pika të ndryshme të ekranit, duke përcaktuar në mënyrën e dëshiruar ngjyrën, shkëlqimin ose kontrastin në çdo pikë, në çdo piksel. Në ekranet e kristaleve të lëngëta me matricë aktive, në vend të dy grupeve të rrjetave, ekziston një element i vogël ndërrues i tensionit të fushës elektrike pranë çdo piksel të ekranit. Duke ndryshuar përkatësisht tensionin e elementit në çdo pikë, është e mundur të kontrollohet imazhi në ekran.

Ekranet me kristal të lëngshëm janë të hollë dhe të sheshtë. Kostoja e tyre është ende më e lartë se kostoja e monitorëve me një tub me rreze katodike. Për më tepër, monitorët me matricë aktive janë më cilësor dhe më të shtrenjtë, ndërsa monitorët me matricë pasive kanë një imazh më të zbehtë, gjurmët e ndryshimeve të kornizës janë më të dukshme në to, por janë edhe më të lirë.

Më të shtrenjtë aktualisht janë monitorët plazma, të cilët kanë një cilësi të lartë imazhi dhe mund të kenë dimensione të konsiderueshme - deri në 1 m ose më shumë në diagonale me një trashësi prej vetëm 10 cm.

Ekranet e ndërtuara duke përdorur teknologjinë OLED (nga Organic Light Emitting Diodes - diodat organike që lëshojnë dritë) janë një drejtim premtues në zhvillimin e pajisjeve të shfaqjes së të dhënave.

Së pari, këto ekrane nuk kërkojnë ndriçim shtesë, pasi vetë substanca lëshon dritë, dhe së dyti, është e mundur të vendosen ekrane shumë të hollë në një bazë fleksibël.

Madhësia diagonale e ekranit të ekranit matet në centimetra ose inç. Aktualisht, monitorët prodhohen me ekrane nga 9 deri në 42 inç ose nga 23 në 107 cm. Ekranet më të zakonshëm janë 15, 17, 19 dhe 21 inç. Për qëllime standarde, mjafton një ekran 17 inç. Nëse keni shumë punë me grafikë, këshillohet të zgjidhni monitorë 19 ose 21 inç.

Një karakteristikë e rëndësishme e ekraneve është rezolucioni i ekranit, i cili përcakton shkallën e qartësisë së imazhit. Rezolucioni varet nga numri i rreshtave në të gjithë ekranin dhe numri i pikselëve për rresht. Aktualisht, ekzistojnë disa rezolucione standarde, në veçanti: 800 x 600, 1024 x 768, 1152 x 864, 1280 x 1024, 1600 x 1200, 1600 x 1280, 1920 x 1200, 1206, 1920 x 1200, 111. numri përcakton numrin e pikselëve në një rresht, dhe i dyti - numrin e linjave në ekran. Rezolucioni që mund të merrni varet shumë nga madhësia aktuale e ekranit. Për shembull, për një monitor 17 inç, rezolucioni standard është 1024 x 768, dhe rezolucioni maksimal mund të jetë 1600 x 1200.

Vini re se monitorët CRT kanë rezolucion më të mirë, ai mund të arrijë 2048 x 1536, ndërsa monitorët më të mirë LCD kanë rezolucion shumë më të ulët - deri në 1280 x 1024. sot rezolucioni konsiderohet të jetë 1024 x 768.

Cilësia e imazhit përcaktohet jo vetëm nga rezolucioni, por edhe nga i ashtuquajturi grimca e ekranit. Grain përcaktohet nga prodhues të ndryshëm ose si madhësia aktuale lineare e pikselit ose distanca midis dy pikselëve ngjitur. Aktualisht, ky parametër për shumicën e monitorëve është 0.18-0.28 mm. Sa më i vogël të jetë madhësia e kokrrave, aq më mirë, por edhe më i shtrenjtë monitori.

Shpejtësia e rifreskimit (shkalla e rifreskimit) është një parametër që tregon sa herë në sekondë rifreskohet imazhi në ekranin e ekranit. Pa një përditësim të tillë, formimi i perceptimit normal vizual të imazhit televiziv është i pamundur, dhe transmetimi i lëvizjeve është gjithashtu i pamundur. Nëse shpejtësia e rifreskimit është më e vogël se 60 Hz, domethënë nëse rifreskimi ndodh më pak se 60 herë në sekondë, atëherë në imazh shfaqet dridhje, e cila ndikon negativisht në shikim. Aktualisht, shkalla e rifreskimit të shumicës së monitorëve është 60-100 Hz, dhe standardi konsiderohet të jetë 85 Hz.

Ekranet e monitorit janë ose konveks ose të sheshtë. Aktualisht, shumica e ekraneve, përfshirë ato të televizorëve shtëpiak, janë konveks. Në të njëjtën kohë, modelet më premtuese konsiderohen të jenë monitorë me ekran të sheshtë, për shembull, modeli Trinitron, në të cilin ekrani është absolutisht i sheshtë vertikalisht dhe vetëm pak i lakuar horizontalisht.

Nga pikëpamja e punës së sigurisë me monitorët, është e nevojshme të merret parasysh klasa e mbrojtjes së monitorit, e cila përcaktohet nga standardet ndërkombëtare. Aktualisht, ekziston një standard i quajtur ТСО-2ОО4, i cili parashtron kërkesat më të rrepta për nivelin e rrezatimit elektromagnetik të sigurt për njerëzit, parametrat ergonomikë dhe mjedisorë, si dhe parametrat që përcaktojnë cilësinë e imazhit - ndriçimi, kontrasti, dridhja, kundër shkëlqimit. dhe vetitë antistatike të ekranit të monitorit të veshjes.

Për të krijuar imazhin në ekranin e ekranit, kërkohet një komponent tjetër kompjuterik, i cili quhet kartë video, kartë video ose përshtatës video. Për të qenë të saktë, kjo pajisje duhet të quhet një kontrollues grafik. Është përshtatësi video që përcakton rezolucionin e monitorit dhe numrin e nuancave të ngjyrave të transmetuara. Përshtatësi video së bashku me ekranin formojnë nënsistemin video të kompjuterit. Aktualisht përdoren kryesisht adaptorë të tipit SVGA (nga Super Video Graphics Array - grup super video grafike), të aftë për të transmetuar 16.7 milion nuanca ngjyrash.

Për të siguruar një numër të tillë ngjyrash, si dhe një rezolucion të mirë, përshtatësit video përmbajnë kujtesën e tyre video me një vëllim mjaft të madh - 64 MB dhe më shumë. Ndërtimi i imazheve me cilësi të lartë dhe, për më tepër, çdo transformim i tyre, si rregull, kërkon një numër të madh operacionesh matematikore. Për të çliruar procesorin e kompjuterit nga veprimet me imazhe dhe në këtë mënyrë për të shpejtuar ndjeshëm ndërtimin e tyre, si dhe për të rritur efikasitetin e përgjithshëm të kompjuterit, përshtatësit modernë të videos marrin një pjesë të konsiderueshme të këtyre operacioneve. Në këtë rast, një pjesë e punës për formimin e imazhit i caktohet harduerit të përshtatësit - mikroqarqeve të përshpejtuesit të videos, të cilat mund të përfshihen në përshtatësin e videos ose të vendosen në një tabelë të veçantë të lidhur me përshtatësin. Ekzistojnë dy lloje të përshpejtuesve video: të sheshtë, ose 2D (nga 2-dimensionale - dy-dimensionale), dhe tre-dimensionale, ose 3D (nga 3-dimensionale - tre-dimensionale). Kërkesat e përshtatësve video modernë, veçanërisht atyre me përshpejtim harduer, nuk plotësohen më nga autobusët standardë të kompjuterave. Prandaj, autobusët e specializuar tashmë të përmendur AGP u zhvilluan për ta.

Planifikoni
Prezantimi

Prezantimi

Sistemi grafik i kompjuterit personal përfshin mjete për të punuar me imazhe video.

Komponentët e kërkuar të sistemit grafik janë karta video dhe monitori, si dhe ndërfaqet që i shërbejnë.

Komponentët shtesë janë shpesh një sintonizues TV, kartë për kapjen e videove, projektor dhe pajisje të tjera.

Kartë videoËshtë një pajisje që konverton një imazh në kujtesën e kompjuterit në një sinjal video për një monitor. Zakonisht një kartë video është një kartë zgjerimi dhe futet në një lidhës të veçantë për kartat video në motherboard, por gjithashtu mund të integrohet. Kartat video kanë një procesor grafik të integruar (GP), i cili përpunon informacionin pa ngarkuar procesorin qendror të kompjuterit.

Figura 1. Kartat video

1. Historia e zhvillimit të kartave video

Një nga përshtatësit e parë grafikë për IBM PC ishte MDA (Përshtatës Monochrome Display) në 1981. Ai funksionoi vetëm në modalitetin e tekstit me një rezolucion prej 80x25 karaktere (fizikisht 720x350 piksele) dhe mbështeti pesë atribute teksti: normal, i ndritshëm, i kundërt, i nënvizuar dhe i ndezur. Ai nuk mund të përcillte asnjë informacion me ngjyra apo grafik, dhe ngjyra e shkronjave përcaktohej nga modeli i monitorit të përdorur. Zakonisht ishin bardh e zi, qelibar ose smeraldi.

Figura 2. Përshtatës MDA (Përshtatës monokrom i ekranit)

Figura 3. Sistemi me MDA (Përshtatës Monochrome Display)

Kompania Hercules në 1982 lëshoi ​​​​një zhvillim të mëtejshëm të përshtatësit MDA, përshtatësin video HGC (Hercules Graphics Controller), i cili kishte një rezolutë grafike prej 720 × 348 piksele dhe mbështette dy faqe grafike. Megjithatë, ajo ende nuk lejoi manipulimin e ngjyrave.

Figura 3. Përshtatës video HGC

Figura 4. Përshtatës video Hercules Thriller 3D TH2318SGA

Karta e parë video me ngjyra ishte CGA (Përshtatësi i Grafikës me ngjyra), i lëshuar nga IBM dhe u bë baza për standardet e mëpasshme të kartës video. Mund të funksionojë ose në modalitetin e tekstit me rezolucione 40 × 25 dhe 80 × 25 (matrica e simboleve - 8 × 8), ose në modalitetin grafik me rezolucione 320 × 200 ose 640 × 200. Në modalitetet e tekstit, disponohen 256 atribute simbolesh - 16 ngjyra simbolesh dhe 16 ngjyra të sfondit (ose 8 ngjyra të sfondit dhe një atribut vezullues), në modalitetin grafikë 320 × 200, ishin të disponueshme katër paleta me katër ngjyra secila, me lartësi 640 × 200 modaliteti i rezolucionit ishte pikturë njëngjyrëshe.

Figura 5. CGA (Përshtatës i Grafikës me ngjyra)

Figura 6. Kabllo për lidhjen e përshtatësit CGA dhe pajisjes dalëse (monitor, etj.)

Figura 7. Spina e përshtatësit CGA

Figura 8. Shfaqja e tekstit dhe informacionit grafik të përshtatësit CGA

Figura 9. Lojë Warcraft I në përshtatësin CGA

Si zhvillim i kësaj karte, u shfaq EGA (Përshtatës i Përmirësuar Grafik) - një përshtatës grafik i përmirësuar, me një gamë të zgjeruar në 64 ngjyra dhe një tampon të ndërmjetëm. Rezolucioni është përmirësuar në 640 × 350, duke rezultuar në një modalitet teksti 80 × 43 me një matricë 8 × 8 karaktere. Për modalitetin 80x25, u përdor një matricë e madhe 8x14, 16 ngjyra mund të përdoreshin njëkohësisht, gama e ngjyrave u zgjerua në 64 ngjyra. Modaliteti i grafikës lejoi gjithashtu përdorimin në një rezolucion prej 640 × 350 16 ngjyrash nga një gamë prej 64 ngjyrash. Ishte në përputhje me CGA dhe MDA.

Figura 10. Ngjyrat e përshtatësit EGA

Vlen të përmendet se ndërfaqet me monitorin e të gjithë këtyre llojeve të përshtatësve video ishin dixhitale, MDA dhe HGC transmetuan vetëm një pikë dhe një sinjal shtesë ndriçimi për atributin e tekstit "të ndritshëm", ngjashëm me CGA, përmes tre kanaleve (e kuqe, jeshile, blu) transmetoi sinjalin kryesor të videos , dhe gjithashtu mund të transmetonte një sinjal ndriçimi (janë marrë gjithsej 16 ngjyra), EGA kishte dy linja transmetimi për secilën nga ngjyrat kryesore, domethënë secila ngjyrë kryesore mund të shfaqej plotësisht ndriçimi, 2/3, ose 1/3 e ndriçimit të plotë, që jepte maksimumi 64 ngjyra në total.

Figura 11. Kabllo për lidhjen e përshtatësit EGA dhe pajisjes dalëse (monitor, etj.)

Figura 12. Përshtatës grafik i përmirësuar (EGA)

Në kompjuterët e hershëm IBM PS / 2, shfaqet një përshtatës i ri grafik MCGA (Multicolor Graphics Adapter). Rezolucioni i tekstit u rrit në 640x400, gjë që bëri të mundur përdorimin e modalitetit 80x50 me një matricë 8x8, dhe për modalitetin 80x25, përdorni një matricë 8x16. Numri i ngjyrave u rrit në 262144 (64 nivele ndriçimi për secilën ngjyrë), për pajtueshmërinë me EGA në modalitetet e tekstit, u prezantua një tabelë ngjyrash, përmes së cilës hapësira EGA me 64 ngjyra u konvertua në hapësirën e ngjyrave MCGA. U shfaq modaliteti 320x200x256, ku çdo piksel në ekran ishte i koduar nga bajt-i përkatës në kujtesën e videos, nuk kishte plane bit, kështu që EGA ishte e pajtueshme vetëm me mënyrat e tekstit dhe CGA ishte plotësisht e pajtueshme. Për shkak të numrit të madh të shkëlqimit të ngjyrave kryesore, u bë e nevojshme të përdorni një sinjal analog ngjyrash, frekuenca horizontale ishte tashmë 31.5 KHz.

Figura 13. MCGA (Adapter grafik me shumë ngjyra)

Figura 14. Përshtatës VGA në MCGA

Pastaj IBM shkoi edhe më tej dhe bëri VGA (Video Graphics Array), një shtesë MCGA e pajtueshme me EGA dhe e prezantuar në modelet e rangut të mesëm PS / 2. Ky është standardi de fakto i përshtatësit video që nga fundi i viteve '80. U shtua rezolucion teksti 720x400 për emulimin MDA dhe modalitetin grafike 640x480, i aksesuar përmes planeve bit. Modaliteti 640x480 është i jashtëzakonshëm në atë që përdor një piksel katror, ​​domethënë, raporti i numrit të pikselëve horizontalisht dhe vertikalisht përkon me raportin standard të pamjes së ekranit - 4: 3. Më pas erdhi IBM 8514, a me rezolucion 640x480x256 dhe 1024x768x256, dhe IBM XGA me një modalitet teksti 132x25 (1056x400) dhe një thellësi ngjyrash të rritur (640x480x65K).

Figura 15. Ngjyrat e përshtatësit VGA

Figura 16. Kablloja e përshtatësit VGA dhe lidhësi i kabllit VGA

Që nga viti 1991, është shfaqur koncepti i SVGA (Super VGA - "mbi" VGA) - një shtrirje e VGA me shtimin e mënyrave më të larta dhe shërbimeve shtesë, për shembull, aftësinë për të vendosur një shkallë arbitrare të kornizës. Numri i ngjyrave të shfaqura njëkohësisht rritet në 65536 (Ngjyrë e lartë, 16 bit) dhe 16777216 (Ngjyrë e vërtetë, 24 bit), shfaqen mënyra shtesë të tekstit. Nga funksionet e shërbimit, shfaqet mbështetja për VBE (VESA BIOS Extention - Zgjerimi BIOS i standardit VESA). SVGA është perceptuar si standardi de fakto i përshtatësit video diku nga mesi i vitit 1992, pasi Shoqata e Standarteve të Elektronikës Video (VESA) miratoi versionin VBE 1.0. Deri në atë moment, pothuajse të gjithë përshtatësit video SVGA ishin të papajtueshëm me njëri-tjetrin.

Ndërfaqja grafike e përdoruesit, e cila u shfaq në shumë sisteme operative, stimuloi një fazë të re në zhvillimin e përshtatësve video. Shfaqet koncepti i "përshpejtuesit grafik". Këta janë përshtatës video që kryejnë disa nga funksionet grafike në nivelin e harduerit. Këto funksione përfshijnë lëvizjen e blloqeve të mëdha të imazhit nga një zonë e ekranit në tjetrën (për shembull, kur lëvizni një dritare), mbushja e zonave të imazhit, vizatimi i vijave, harqeve, shkronjave, mbështetje për një kursor harduer, etj. Një shtysë e drejtpërdrejtë për zhvillimi i një pajisjeje të tillë të specializuar ishte fakti që ndërfaqja grafike e përdoruesit është padyshim e përshtatshme, por përdorimi i saj kërkon burime të konsiderueshme llogaritëse nga procesori qendror, dhe një përshpejtues grafik modern është krijuar saktësisht për të hequr prej tij pjesën e luanit të llogaritjeve për shfaqja përfundimtare e imazhit në ekran.

2. Pajisja e kartave video (blloqet kryesore)

Një kartë video moderne përbëhet nga pjesët e mëposhtme:

njësia e përpunimit të grafikës- merret me llogaritjet e imazhit të shfaqur, duke e liruar procesorin qendror nga kjo përgjegjësi, bën llogaritjet për përpunimin e komandave grafike 3D. Është baza e një karte grafike, nga ajo varet shpejtësia dhe aftësitë e të gjithë pajisjes. Procesorët grafikë modernë nuk janë shumë inferiorë në kompleksitet ndaj procesorit qendror të një kompjuteri dhe shpesh e tejkalojnë atë si në numrin e transistorëve ashtu edhe në fuqinë llogaritëse, falë numrit të madh të njësive kompjuterike universale. Sidoqoftë, arkitektura e GPU-së së gjeneratës së mëparshme zakonisht supozon praninë e disa njësive të përpunimit të informacionit, përkatësisht: një njësi përpunimi grafike 2D, një njësi përpunimi grafike 3D, nga ana tjetër, zakonisht e ndarë në një bërthamë gjeometrike (plus një cache kulme) dhe një njësia e rasterizimit (plus një cache teksture) etj.

kontrollues video- është përgjegjës për formimin e imazhit në memorien video, jep komanda RAMDAC për të gjeneruar sinjale skanimi për monitorin dhe përpunon kërkesat nga procesori qendror. Përveç kësaj, zakonisht janë të pranishëm një kontrollues i jashtëm i autobusit të të dhënave (për shembull, PCI ose AGP), një kontrollues i brendshëm i autobusit të të dhënave dhe një kontrollues i kujtesës video. Gjerësia e autobusit të brendshëm dhe autobusit të kujtesës video është zakonisht më e madhe se ajo e jashtme (64, 128 ose 256 bit kundrejt 16 ose 32), dhe RAMDAC është gjithashtu i integruar në shumë kontrollues video. Përshtatësit modernë grafikë (ATI, nVidia) zakonisht kanë të paktën dy kontrollues video që punojnë në mënyrë të pavarur nga njëri-tjetri dhe kontrollojnë një ose më shumë ekrane në të njëjtën kohë.

memorie video- vepron si një tampon kornizë, i cili ruan një imazh të krijuar dhe ndryshuar vazhdimisht nga GPU dhe shfaqet në ekranin e monitorit (ose në shumë monitorë). Kujtesa video ruan gjithashtu elementë të ndërmjetëm imazhi dhe të dhëna të tjera që nuk janë të dukshme në ekran. Ekzistojnë disa lloje të memories video, të ndryshme në shpejtësinë e hyrjes dhe frekuencën e funksionimit. Kartat moderne video janë të pajisura me memorie DDR, DDR2, GDDR3, GDDR4 dhe GDDR5. Duhet të kihet parasysh gjithashtu se përveç kujtesës video në kartën video, procesorët grafikë modernë zakonisht përdorin në punën e tyre një pjesë të kujtesës totale të sistemit të kompjuterit, qasja e drejtpërdrejtë në të cilën organizohet nga drejtuesi i përshtatësit video përmes autobusin AGP ose PCIE.

Konvertuesi dixhital në analog (DAC, RAMDAC - Konvertuesi me memorie me akses të rastësishëm nga dixhital në analog)- shërben për të kthyer imazhin e formuar nga kontrolluesi i videos në nivele të intensitetit të ngjyrave të dhëna në një monitor analog. Gama e mundshme e ngjyrave të imazhit përcaktohet vetëm nga parametrat RAMDAC. Më shpesh, RAMDAC ka katër blloqe kryesore - tre konvertues dixhital në analog, një për çdo kanal ngjyrash (e kuqe, jeshile, blu, RGB) dhe SRAM për ruajtjen e të dhënave të korrigjimit gama. Shumica e DAC-ve kanë 8 bit për kanal - 256 nivele ndriçimi merren për çdo ngjyrë primare, e cila jep një total prej 16.7 milion ngjyrash (dhe për shkak të korrigjimit të gama, është e mundur të shfaqen 16.7 milion ngjyrat origjinale në një hapësirë ​​shumë më të lartë ngjyrash) . Disa RAMDAC janë 10-bit për kanal (1024 nivele ndriçimi), gjë që ju lejon të shfaqni më shumë se 1 miliard ngjyra në të njëjtën kohë, por kjo veçori praktikisht nuk përdoret. Një DAC i dytë shpesh instalohet për të mbështetur një monitor të dytë. Duhet të theksohet se monitorët dhe videoprojektorët e lidhur me daljen dixhitale DVI të kartës video përdorin konvertuesit e tyre dixhital në analog për të konvertuar rrjedhën e të dhënave dixhitale dhe nuk varen nga karakteristikat e DAC të kartës video.

video ROM- memorie vetëm për lexim, e cila përmban BIOS-in e videove, fontet e ekranit, tabelat e shërbimit, etj. ROM-i nuk përdoret drejtpërdrejt nga kontrolluesi i videos - vetëm procesori qendror akseson atë. Video BIOS i ruajtur në ROM siguron inicializimin dhe funksionimin e kartës video përpara se të ngarkohet sistemi kryesor operativ, dhe gjithashtu përmban të dhëna të sistemit që mund të lexohen dhe interpretohen nga drejtuesi i videos gjatë funksionimit (në varësi të metodës së ndarjes së përgjegjësive midis shoferi dhe BIOS). Në shumë karta moderne, janë instaluar ROM të programueshëm elektrik (EEPROM, Flash ROM), duke i lejuar përdoruesit të mbishkruajë vetë BIOS-in e videos duke përdorur një program të veçantë.

sistemi i ftohjes- projektuar për të mbajtur kushtet e temperaturës së procesorit video dhe kujtesës video brenda kufijve të pranueshëm.

Funksionimi i saktë dhe me funksione të plota të një përshtatësi grafik modern sigurohet me ndihmën e një drejtuesi video - softuer special i ofruar nga prodhuesi i kartës video dhe i ngarkuar gjatë procesit të nisjes së sistemit operativ. Drejtuesi i videos vepron si një ndërfaqe ndërmjet aplikacioneve që ekzekutojnë sistemin dhe përshtatësit të videos. Ashtu si video BIOS-i, drejtuesi i videos organizon dhe kontrollon në mënyrë programore funksionimin e të gjitha pjesëve të përshtatësit video përmes regjistrave specialë të kontrollit, të cilët aksesohen përmes autobusit përkatës.

3. Klasifikimi dhe karakteristikat kryesore të kartave video

Klasifikimi i kartave video

• Kartat e nivelit të ulët janë të lira, por jo edhe shumë të fuqishme. Projektuar kryesisht për aplikacione zyre.
• Kartat video të klasës së biznesit (meddle end) - mund të trajtojnë të gjitha lojërat moderne. Keni disa kufizime në lidhje me rezolucionin, shpejtësinë e kuadrove, etj.
• Top modele (hi-end) - kanë specifikat më të larta.

Karakteristikat kryesore të kartave video:

• Ndërfaqja
• GPU
• Frekuenca e funksionimit të bërthamës grafike:
• Mbështetje softuerike
• Lloji dhe madhësia e memories
• Frekuenca e punës së memories
• Thellësia bit e ndërfaqes së kujtesës
• Përpunuesit e rrjedhës
• teknologjitë
• Ftohja
• Rezultatet

Kujtesa e kartës video:

Llojet e memories

• GDDR është memorie e ndërtuar mbi teknologjinë Double Data-Rate. Përdoret në modelet buxhetore.
• GDDR2 funksionon me një frekuencë më të lartë se lloji i mëparshëm i memories. Mungesa e mbinxehjes së fortë.
• GDDR3 është i ngjashëm me GDDR2, funksionon me një frekuencë pak më të lartë dhe nxehet më pak.
• GDDR4 është më efikas se GDDR3. Funksionon me kohë aksesi deri në 0,6 ns, që korrespondon me një frekuencë prej 3330 MHz. Më ekonomike se gjeneratat e mëparshme
• GDDR5 është më i shpejtë se gjeneratat e mëparshme.

Autobusi i kujtesës
Numri i biteve (biteve) të të dhënave që mund të transmetohen në një cikël. Performanca e memories është sasia e të dhënave të transferuara për njësi të kohës. Kjo varet nga frekuenca e kujtesës dhe nga

gjerësia e autobusit

• modele të lira - autobus 64-bit;
• karta video buxhetore - autobus 128-bit;
• kartë video e klasës së biznesit - autobus 256-bit;
• modelet më të mira të kartave video - autobus 256-bit dhe më të lartë.

Frekuenca e memories:

• modele buxhetore - deri në 800 MHz;
• klasa e biznesit - deri në 1500 MHz;
• modelet kryesore - nga 1500 MHz dhe më lart.

Kujtesa
Kujtesa e kartës video ruan imazhin e figurës (korniza e ekranit), si dhe elementët e nevojshëm për të ndërtuar një imazh tredimensional. Në modelet moderne të kartave video, memoria instalohet në vëllime nga 128 MB në 1 GB.

• modele të lira - 32-64 MB;
• karta video buxhetore - 128 MB;
• kartë video e klasës së biznesit - 256-512 MB;
• modelet më të mira të kartave video - 512 MB dhe më të larta.

Frekuenca e punësGPU

4. Ndërfaqet softuerike dhe harduerike të kartave video

Software

DirectX
DirectX është një grup funksionesh API të krijuara për zgjidhjen e problemeve që lidhen me programimin e lojërave dhe videove nën Microsoft Windows. Më së shumti përdoret kur shkruani lojëra kompjuterike. Kompleti i Zhvillimit DirectX për Microsoft Windows disponohet pa pagesë nga faqja e internetit e Microsoft. Për momentin, versioni më i ri është DirectX 11. Shpesh, versionet më të fundit të DirectX furnizohen me aplikacione lojërash, pasi DirectX API përditësohet mjaft shpesh, dhe versioni i përfshirë në Windows shpesh është larg nga më i riu. Pothuajse të gjitha pjesët e DirectX API janë koleksione objektesh të pajtueshme me COM.

Derisa API DirectX ekzistonte në natyrë, shumica e programeve grafike për kompjuterët personalë punonin nën sistemin operativ MS-DOS ose drejtpërdrejt me një kartë video. Zhvilluesit e softuerit u detyruan të krijonin drejtues të ndryshëm për secilin lloj adaptuesish video, levë, karta zanore.

Në vitin 1995, Microsoft prezantoi versionin e parë të bibliotekës DirectX (që atëherë quhej Game SDK). Në 2004, u lëshua versioni i nëntë i DirectX (në fakt u lëshuan tetë versione, për disa arsye Microsoft humbi versionin e katërt). DirectX është një standard i korporatës dhe është në pronësi të Microsoft. Dhe vetëm Microsoft përcakton se çfarë të përfshijë në versionin tjetër të API-së dhe cilat sugjerime të shpërfillen. Kjo qasje diktatoriale bëri të mundur sjelljen e shpejtë të lojërave dhe procesorëve grafikë në një emërues të përbashkët dhe i shpëtoi përdoruesit nga shumica e problemeve me përputhshmërinë e harduerit. Kohët e fundit, të dy programet dhe përshtatësit video madje janë ndarë në breza sipas versioneve të mbështetura të DirectX.
DirectX API është menduar për:

• Programimi i grafikës 2D (moduli DirectDraw);
• Krijimi i grafikës 3D (moduli Direct3D);
• punë me tinguj dhe muzikë (modulet DirectSound dhe DirectMusic);
• mbështetje për pajisjet hyrëse (moduli Directlnput);
• zhvillimi i lojërave në rrjet (moduli DirectPlay).

Kështu, DirectX është një koleksion i disa API-ve relativisht të pavarura që lejojnë zhvilluesit e lojërave dhe aplikacioneve të tjera ndërvepruese të kenë akses në funksione specifike të harduerit pa pasur nevojë të shkruajnë kodin e softuerit të varur nga hardueri. DirectX bazohet në një grup ndërfaqesh të Modelit të Objekteve të Komponentit, dhe objektet COM mund të përshkruhen pothuajse në çdo gjuhë programimi, si C / C ++, Delphi dhe madje edhe Basic.

Popullariteti i DirectX është për shkak të aftësisë së tij për të përmbushur të gjitha nevojat e zhvilluesve të lojërave dhe harduerit: nga krijimi i grafikëve 3D dhe hyrjes së ndërfaqes së përdoruesit, deri te mbështetja për botët virtuale të lidhura me rrjetin.
Në përgjithësi, DirectX kategorizohet në:

• DirectX Graphics, një grup ndërfaqesh më parë (deri në versionin 8.0) të ndarë në:
• DirectDraw: Ndërfaqja e daljes së grafikës raster.
• Direct3D (D3D): Ndërfaqe primitive e interpretimit 3D.
• DirectInput: Një ndërfaqe e përdorur për të përpunuar të dhëna nga tastiera, miu, leva dhe kontrollorët e tjerë të lojës.
• DirectPlay: një ndërfaqe komunikimi në rrjet për lojëra.
• DirectSound: ndërfaqe audio e nivelit të ulët (format valë)
• DirectMusic: Një ndërfaqe për të luajtur muzikë në formatet e Microsoft.
• DirectShow: Një ndërfaqe e përdorur për të futur / nxjerrë të dhëna audio dhe / ose video.
• DirectSetup: pjesa përgjegjëse për instalimin e DirectX.
• Objektet mediatike DirectX: Zbaton mbështetje funksionale për objektet e transmetimit (p.sh. koduesit / dekoduesit)

Opengl
Në vitin 1982, Silicon Graphics zbatoi një tubacion rendering në stacionin e punës Silicon IRIS bazuar në grupin e udhëzimeve të bibliotekës grafike IRIS GL. Në bazë të bibliotekës IRIS GL, standardi grafik OpenGL (Open Graphics Library) u zhvillua dhe u miratua në 1992. Programet e shkruara me OpenGL mund të transferohen në pothuajse çdo platformë, qoftë kompjuter personal apo stacion grafik, me të njëjtin rezultat.

Kompleti bazë i OpenGL përfshin rreth 150 komanda të ndryshme me ndihmën e të cilave zbatojnë funksionet kryesore: përcaktimin e objekteve, specifikimin e vendndodhjes së tyre në hapësirën tredimensionale, vendosjen e parametrave të tjerë (rotacioni, shkalla), ndryshimi i vetive të objekteve (ngjyra, tekstura, materiali), pozicioni i vëzhguesit ... Bibliotekat shtesë OpenGL (shtesat) zbatojnë funksione që nuk gjenden në bibliotekën standarde. Për shembull, biblioteka GLAUX u zhvillua nga Microsoft për të përdorur OpenGL në mjedisin operativ Windows. Zhvilluesit e përshtatësve video krijojnë shtesat e tyre OpenGL bazuar në aftësitë e një GPU specifike.

Teknologjia SLI

SLI do të thotë Ndërfaqja e lidhjes së shkallëzuar. Teknologjia NVidia SLI kërkon dy karta video identike me mbështetje SLI, një motherboard që mbështet gjithashtu SLI, një përshtatës MIO që lidh kartat video dhe një drejtues ForceWare të versionit përkatës. Në kohën e këtij shkrimi, teknologjia SLI mbështetej nga kartat video të familjeve nVidia GeForce 6800 dhe 6600GT dhe motherboard me chipset nVidia nForce4 SLI (për procesorët AMD Athlon 64), Intel 7525 (për procesorët Xon) dhe nForce4 SLI Intel Edition ( për procesorët Pentium 4).

Teknologjia SLI mbështet dy mënyra funksionimi për një palë karta video: Rendering Frame Split (SFR) dhe Alternate Frame Rendering (AFR). Për të ekzekutuar lojëra të vjetruara, ofrohet një modalitet përputhshmërie kur përdoret vetëm një kartë grafike. Në modalitetin Split Frame Rendering (SFR), korniza ndahet në dy pjesë, për paraqitjen e secilës prej

e cila përgjigjet nga një përshtatës i veçantë video. Në këtë rast, korniza ndahet në mënyrë dinamike në varësi të kompleksitetit të skenës. Kjo mënyrë ju lejon të arrini performancën maksimale, pasi ngarkesa në secilën kartë shpërndahet në mënyrë të barabartë. Metoda e ndarjes quhet Symmetric Multi-Rendering with Dynamic Load Balancing (SMR), pra multi-rendering simetrik me balancim dinamik të ngarkesës. Në modalitetin Alternate Frame Rendering (AFR), kornizat paraqiten në mënyrë alternative nga secili përshtatës video.

Duke marrë parasysh gjerësinë e lartë të brezit të ndërfaqes PCI Express, ishte e mundur të kufizoheshim në transferimin e të dhënave përmes këtij autobusi, megjithatë, për të minimizuar vonesat e mundshme, kartat video SLI janë të pajisura me një ndërfaqe MIO. Kur kartat instalohen në një motherboard të pajisur me dy slota PCI Express xl6, ato duhet të lidhen me një përshtatës të veçantë - një kartë e vogël tekstoliti e pajisur me dy lidhës të llojit përkatës. Për të aktivizuar modalitetin SLI dhe funksionimin e saktë të tij, kërkohen dy kushte: të dy slotat PCI Express xl6 duhet të mbështesin konfigurimin "16 linja + 8 rreshta" ose konfigurimin 8 linja + 8 rreshta; chipset duhet të mbështetet nga drejtuesit e ForceWare. Nëse lansohet me sukses, konfigurimi SLI demonstron deri në 80% përmirësim të performancës në disa lojëra.

Zjarrit të kryqëzuar
Në përgjigje të zhvillimit dhe promovimit të teknologjisë SLI vjetër-re (MK # 30 (357) 2005) nga NVIDIA, konkurrenti kryesor në tregun e përshpejtuesve video, ATI, ka zhvilluar dhe zbatuar zgjidhjen e saj të ngjashme - teknologjinë CrossFire. Ashtu si SLI nga NVIDIA, ju lejon të kombinoni burimet e dy kartave video në një kompjuter me njëri-tjetrin, duke rritur performancën e nënsistemit video. Teknologjia CrossFire është thelbësisht e ndryshme nga SLI, kështu që ka pak të përbashkëta me konkurrentin. Duke i dhënë përparësi disa avantazheve të një teknologjie të caktuar, në të ardhmen e afërt, përdoruesit do të zgjedhin midis NVIDIA dhe ATI, jo vetëm bazuar në vitet e opinioneve të formuara për markat, por edhe bazuar në fakte rreth teknologjive SLI ose

Baza teknike

Për analogji me NVIDIA, për të akomoduar dy karta video ATI në një "ekip", do t'ju duhet një motherboard me një chipset nga i njëjti prodhues (është planifikuar që chipset Intel i975X të mbështesë gjithashtu CrossFire), me dy lojëra elektronike PCI Express. Ashtu si SLI, CrossFire është kërkues për burimet e sistemit, të cilat do të kërkojnë një PSU me cilësi të lartë. Le të shqyrtojmë kërkesat e sistemit në më shumë detaje.

Motherboard
- Duhet të bazohet në çip ATI Radeon Xpress 200 CrossFire ose më të lartë. Këto pllaka prodhohen për të dy procesorët AMD Sempron / Athlon 64 dhe Intel Pentium 4 / Celeron. Pra, ATI tani do të fitojë para edhe në çipa, prodhimi i të cilave nuk ka arritur në shkallë të gjerë më parë.

Kartat video.
Që teknologjia të funksionojë, kërkohet një kartë master CrossFire (më shumë për këtë më poshtë) dhe çdo kartë tjetër video e bazuar në një çip nga e njëjta familje si karta kryesore. Karta kryesore ndryshon nga të tjerat nga prania e një lidhësi DMS-59 (i lidhur me DVI në kartën skllav), një çip CrossFire dhe, natyrisht, kostoja e tij.

Furnizimi me energji elektrike... Për të mbajtur një grup kaq serioz, do t'ju duhet një njësi furnizimi me energji elektrike me një fuqi minimale prej 400-450 W, mundësisht një më të fuqishme.

Epo, kjo është në fakt gjithçka që ju nevojitet për të ndërtuar një sistem video CrossFire. Siç e vutë re, ATI i trajton klientët e saj në mënyrë më fleksibël, duke mos i lidhur ata, si toka me një fermë kolektive, me blerjen e detyrueshme të dy kartave me të njëjtin çip nga i njëjti prodhues. Lidhja kryhet vetëm për familjen e çipave video në të cilën bazohet përshpejtuesi. Kjo do të thotë, mund të blini përshpejtuesin kryesor të videos Radeon X800 dhe skllevër Radeon X800 XL. Master Radeon X800 do të jetë i pajtueshëm me çdo kartë prodhuesi bazuar në çdo modifikim të çipit X800. Ky është një avantazh i pakushtëzuar ndaj një konkurrenti - nëse merrni një përshpejtues me perspektivën e modernizimit të mëtejshëm duke shtuar një kartë video më shumë, nuk do t'ju duhet të pastroni në kërkim të një karte nga një prodhues i caktuar bazuar në një çip specifik. Për momentin, teknologjia CrossFire mbështetet nga karta video të bazuara në X800 dhe X850, si dhe produkte të reja të bazuara në X1xxx.

Parimet bazë

Karta kryesore video (master CrossFire) përmban një çip të veçantë që lejon kombinimin e përpjekjeve të përshpejtuesve. Ai përpunon imazhet e krijuara nga secila kartë piksel pas piksel (në kohë reale) dhe i kombinon ato në një imazh të vetëm. Të gjitha informacionet nga karta video skllav i masterit transmetohen përmes lidhjes përmes lidhësve DMS-59 dhe DVI. Në këtë rast, gjatësia e kabllit ndërmjet dy kartave është mjaft e shkurtër, gjë që shmang humbjet e transmetimit të të dhënave (teorikisht).

Karakteristikat dhe mënyrat e funksionimit të CrossFire
Ekzistojnë 3 mënyra renderimi të disponueshme për CrossFire: SuperTiling, AFR, Scissor. Ndryshe nga sistemet SLI, zgjedhja e lirë e mënyrave nuk është e disponueshme dhe mënyra e kërkuar zgjidhet automatikisht nga drejtuesi.

Gërshërë
Një metodë mjaft e njohur e përpunimit të imazhit. Thelbi i saj qëndron në ndarjen e kornizës në dy pjesë, secila prej të cilave përpunohet nga një kartë video e veçantë. Në teori, një kornizë mund të ndahet në përpjesëtim me fuqinë e çipave video të instaluar në kartat video të PC. Për kartat identike, korniza është e ndarë në një raport 50:50; nëse njëri prej tyre është më i fuqishëm, atëherë zgjidhet një raport prej 30:70 ose 40:60. Megjithatë, siç mund të duket në shikim të parë, kjo mënyrë nuk do të jetë e preferueshme për të gjitha aplikacionet e lojërave. Për shembull, në revole 3D, pjesa e poshtme e kornizës ndryshon pak gjatë lojës, gjë që nuk mund të thuhet për pjesën e sipërme. Për këtë, sigurohet një rritje në zonën e përpunuar në kornizë për një kartë që është boshe në një kohë të caktuar. Megjithatë, për të llogaritur gjeometrinë e skenës, kërkohen edhe burime shtesë.

SuperTiling
Mënyra standarde CrossFire. Ndan imazhin në shumë katrorë që ngjajnë vizualisht me një tabelë shahu. Disa nga këto katrorë përpunohen nga një kartë video, disa nga një tjetër. Kjo ju lejon të shpërndani në mënyrë inteligjente ngarkesën midis kartave video në aplikacionet piksel. Megjithatë, të dyja kartat duhet të llogarisin të gjithë gjeometrinë e skenës. Dihet që kjo mënyrë nuk mbështetet nga lojërat e bazuara në OpenGL API.

Renderim alternativ i kornizës (AFR)
Një nga mënyrat më të shpejta CrossFire. Thelbi i saj qëndron në faktin se një kartë numëron kornizat çift, e dyta - ato të çuditshme. Kështu, ngarkesa në GPU-të shpërndahet në mënyrë të barabartë midis të dy përshpejtuesve. Në thelb, kjo metodë nuk është një risi, AFR është përdorur edhe në kartat e vjetra ATI me dy GPU. E vetmja pengesë e kësaj mënyre është se nuk do të funksionojë në lojërat kompjuterike që përdorin funksione të pasqyrimit në tekst. Vlen gjithashtu të kujtohet se performanca AFR e CrossFire do të varet nga specifikat e skenës që përpunohet. Së fundi, vini re se ato që përpunohen dhe shfaqen aktualisht janë korniza të ndryshme. Pra, AFR do të jetë efektive për shfaqjen e një fotografie me cilësi të lartë në aplikacione që nuk kërkojnë ndryshime të qetë të kornizës për punë të rehatshme me to. Me fjalë të thjeshta njerëzore, AFR do të jetë më pak efektive në gjuajtës dhe simulues sesa, të themi, në strategji.

Super AA
Një modalitet që ju lejon të përmirësoni ndjeshëm cilësinë e imazhit në kurriz të FPS shtesë. Thelbi i SuperAA është që të dyja kartat gjenerojnë një skenë me shabllone të ndryshëm FSAA. Çipi CrossFire më pas i integron ato në një tërësi koherente. Kjo lejon zbutjen më të mirë të "kokrrës" të njohur si aliasing.

Për sa i përket numrit të mënyrave të funksionimit, ATI ka anashkaluar NVIDA-n, por nuk është fakt që cilësia e zbatimit të tyre është në nivelin e duhur. Modaliteti AFR zotërohet nga teknologjitë nga të dyja kompanitë, dhe Scissor është vetëm një modalitet i ridizajnuar paksa i Split Frame Rendering nga NVIDIA. SuperAA përmirëson cilësinë në kurriz të performancës dhe prakticiteti i SuperTiling është i diskutueshëm. Pra, ende nuk dihet se kush do ta fitojë luftën për FPS shtesë.

Siç u përmend më lart, ka versione të çipave për procesorët AMD dhe Intel. Pllakat amë të bazuara në çipset ATI nuk kërkojnë vendosjen e mënyrave të funksionimit me një ose dy karta video - motherboard zbulon automatikisht lidhjen CrossFire, e cila përsëri ndryshon në mënyrë të favorshme nga NVIDIA nForce4 SLI. Procesi i prodhimit të çipave 130 nanometër do të sigurojë aftësi të mira mbingarkesë pa pasur nevojë për sisteme të shtrenjta ftohjeje me cilësi të lartë. Dhe në përgjithësi, vetë teknologjia synon maksimalisht entuziastët dhe mbingarkuesit.

Le të bëjmë paralele
Mendoj se do të ishte e arsyeshme të peshoheshin të mirat dhe të këqijat, duke krahasuar disavantazhet dhe avantazhet e teknologjive ATI CrossFire me NVIDIA SLI.

Përfitimet e CrossFire:

• për ATI CrossFire nuk është e nevojshme përshtatja e lojës me këtë teknologji, ajo funksionon me të gjitha lojërat e bazuara në DirectX API dhe OpenGL API;
• nuk ka nevojë të blini karta nga i njëjti prodhues me të njëjtat çipa dhe versionin BIOS - kartat ATI CrossFire mund të prodhohen nga kompani të ndryshme;
• ATI CrossFire punon me modelet Radeon X800 / X850 tashmë të shitura;
• ATI CrossFire ka më shumë mënyra funksionimi sesa NVIDIA SLI, por njëri prej tyre fokusohet në cilësi dhe jo në performancë.

Disavantazhet e CrossFire:

• kostoja e kartës master CrossFire është dukshëm më e lartë se ajo e slave, ndërsa kostoja e të dy kartave NVIDIA është e njëjtë;
• disponueshmëria e ulët e teknologjisë në treg.

Në përgjithësi, mund të themi me besim se të dyja teknologjitë kanë një të ardhme.

Një referencë e shpejtë e termave të përmendura në artikull

Shaderështë një program për një nga fazat e tubacionit grafik që përdoret në grafikën 3D për të përcaktuar parametrat përfundimtarë të një objekti ose imazhi. Mund të përfshijë përshkrime arbitrare të kompleksitetit të thithjes dhe shpërndarjes së dritës, hartës së teksturës, reflektimit dhe thyerjes, hijezimit, zhvendosjes së sipërfaqes dhe efekteve pas përpunimit.

Ndriçues pixel punon me fragmente imazhi, që në këtë rast nënkuptojnë pikselë që kanë një grup të caktuar atributesh, si ngjyra, thellësia, koordinatat e teksturës. Shaderi i pikselit përdoret në fazën e fundit të tubacionit grafik për të formuar një fragment të një imazhi.

Shader vertex operon mbi të dhënat që lidhen me kulmet e poliedrave. Të dhëna të tilla, në veçanti, përfshijnë koordinatat e kulmit në hapësirë, koordinatat e teksturës, vektorin tangjent, vektorin binormal, vektorin normal. Ndriçuesi i kulmit mund të përdoret për të transformuar kulmet në pamje dhe perspektivë, për të gjeneruar koordinatat e teksturës, për të llogaritur ndriçimin dhe më shumë.

Ndriçues gjeometrie, ndryshe nga kulmi, është i aftë të përpunojë jo vetëm një kulm, por edhe një primitiv të tërë. Mund të jetë një segment i vijës (dy kulme) dhe një trekëndësh (tre kulme), dhe me informacion rreth kulmeve ngjitur (ngjirja), mund të përpunohen deri në gjashtë kulme për një primitiv trekëndor. Për më tepër, shaderi i gjeometrisë është në gjendje të gjenerojë primitivë në fluturim pa përdorur CPU.

Tubacioni shader (procesor)është një pajisje për përpunimin e një elementi të dhënash me një komandë (zërët tipikë të të dhënave mund të jenë numra të plotë ose numra me pikë lundruese).

Njësia e rasterizimit (ROP, Operatori Raster)- një pajisje që kryen z-buffering, anti-aliasing dhe shkrimin e imazhit të përpunuar në buferin e kornizës së kartës video.

Njësia e hartës së teksturës (TMU)- një pajisje përgjegjëse për vendosjen e imazheve (teksturave) në sipërfaqen e objekteve gjeometrike.

Figura 5. Përshtatës CGA

Kabllo lidhëse për përshtatësin CGA dhe pajisjen dalëse (monitor, etj.)

UNIX nuk është zgjedhës për ndërfaqen kur bëhet fjalë për menaxhimin e sistemit. Një mënyrë tipike për të administruar një server UNIX është të punosh nga distanca në rrjet dhe (në sajë të internetit) mund të largohesh nga kompjuteri sa të duash, për sa kohë që ka një lidhje mjaft i besueshëm për punën në terminal. Kjo do të thotë se të gjitha mundësitë e tjera të ndërveprimit midis një makine dhe një personi kuptohen nga sistemi si burim, e cila duhet të shpërndahet midis detyrave të përdoruesit në të njëjtën mënyrë si RAM, hapësira në disk ose, të themi, burimet nënsistemet e printimit.

Le të kujtojmë tre detyra që zgjidhen nga mjedis operativ në lidhje me burimet: unifikimin, ndarje dhe Kontabiliteti akses. Me unifikimin, gjithçka është pak a shumë e qartë: ka shumë pajisje grafike në botë, kontrolli i të cilave në një nivel të ulët nuk është aspak një detyrë për përdoruesit, veçanërisht pasi çdo lloj pajisje kontrollohet në mënyrën e vet. Komandat e nivelit të ulët sistemi duhet të marrë përsipër, dhe përdoruesi duhet të sigurojë primitivët grafikë(si funksioni i vizatimit të vijës) që do të funksionojë gjithmonë në të njëjtën mënyrë.

Rezulton se nuk është e mjaftueshme që përdoruesi i këtij burimi të përfaqësojë përshtatësin grafik si një faqe të madhe memorie video, e shfaqur pjesërisht në pajisjen dalëse - monitorin: në fund të fundit, nuk është e mjaftueshme për përdoruesin e diskut. për ta përfaqësuar atë si një grup sektorësh! Dallimi është se kjo nuk do të mjaftonte për vetë sistemin, kështu që UNIX prezantoi konceptin sistemi i skedarëve objektet e të cilit janë shumë më komplekse se “sektori” apo “disku”. Për sa i përket grafikës, UNIX nuk ka preferenca apo pikëpamje të veçanta për këto aftësi të makinës. Kjo do të thotë se nga ana e sistemit është e arsyeshme të organizohet saktësisht aksesi në pajisje, dhe të nevojshme modeli i objektit le të zbatohet detyra e personalizuar.

Një detyrë e tillë, natyrisht, do të jetë e ndryshme nga shërbimet e personalizuara dhe produktet softuerike. Për sa i përket të drejtave të saj, ajo më mirë do të ishte e ngjashme me demonët. Ajo do të ketë aksesin e vetëm në pajisje, dhe në lidhje me vetë përdoruesin do të jetë mjedisi operativ, duke organizuar në mënyrën tuaj unifikimi, ndarja dhe llogaritja e aksesit në burimet grafike në modelin e objektit. Prandaj, zakonisht quhet i gjithë kompleksi i programeve për të punuar me pajisjet grafike nënsistemi grafik.

Dyfishimi i funksioneve është i pashmangshëm: sistemi merret me vërtetimin dhe autorizimin - dhe nënsistemi grafikështë i detyruar të bëjë të njëjtën gjë, pasi ngarkohet me detyrën e "ndarjes". Për më tepër, ndryshe nga i njëjti sistem skedarësh, vetë nocioni ndarjen e burimeve hyrje ose dalje grafike duket, për ta thënë butë, jo të dukshme. Si të ndani një maus midis përdoruesve? ekrani i monitorit? Me sa duket, do të na duhet ta pranojmë këtë me kjo partive nënsistemi grafikështë një person, por cilat lëndë i përkasin programet që e përdorin atë, nënsistemi grafik i panjohur. Në përgjithësi është e çuditshme të flitet për llogaritjen e burimeve grafike, megjithatë, siç do të shohim më vonë, ka një farë mase racionale në këtë, dhe qasja UNIX lejon që ajo të përdoret.