Порт AGP

Порт AGP. AGP Acselerated Graphics Port Прежде чем приступить к дальнейшему изложению, определим некоторые термины.

Фрейм - буфер - память, расположенная на видеокарте и являющаяся хранилищем видеоизображения. Текстурными данными называются материалы, отображаемые на 3D-объектах цвет, фактура. Для хранения текстур используется специальная текстурная память, расположенная на видеокарте. Информацию о видимости трехмерных поверхностей хранит z-буфер, так-же расположенный на видеокарте. Итак, например, для того чтобы в трехмерной игре виртуальный воин не размахивал попусту бластером, ожидая смены интерьера, необходимо как можно быстрее прокачать информацию об этих изменениях между графическим акселератором и соответствующими областями памяти. Во многих графических подсистемах для этого используются дорогие быстродействующие чипы памяти, увеличивающие и стоимость компьютера.

Вот тут-то и выявляется узкое место сегодняшних PC. Во-первых, для повышения качества отображения 3D-графики необходимо все больше и больше текстур, соответственно и текстурной памяти, поэтому размещение их в видеопамяти продолжало бы увеличивать стоимость графической подсистемы.

И, что самое главное, эта память заведомо потеряна для системы в целом, поскольку имеет только целевое назначение хранение текстур. Во-вторых, текстурные данные довольно статичны по своей природе, и их все равно надо куда-то поместить на период работы конкретного 3D-приложения. Альтернативным решением этой проблемы стало бы перемещение текстур из памяти видеокарты в основную память. Такое перемещение позволило бы освободить ресурсы, которые могли бы использоваться другими элементами системы. Однако быстрое наложение текстур на объекты в масштабе реального времени требует значительно большой пропускной способности, что может предоставить шина PCI с портом AGP. AGP - специализированная надстройка над шиной PCI, позволяющая создать скоростной канал обмена данными между графическим акселератором и системной логикой PC. При этом прожорливые текстурные данные вместо драгоценной видеопамяти отъедят кусочек основной. рис. 3 Итак, AGP - расширение основной PCI-архитектуры основывается на трех китах многоканальной шине адреса, конвейерной обработке данных и рабочей частоте шины 133 Мгц. Для того чтобы достигнуть высокой скорости передачи, AGP определен как непосредственное или прямое соединение point-to-point, а не через общую шину. рис. 4 Как видно, новая подсистема связана с памятью и процессором через системное логическое устройство и предназначена исключительно для графики, причем эта система поддерживает графический контроллер как на материнской плате, так и на внешней графической карте.

Непосредственное соединение двух оконечных устройств, несомненно упростит задачу синхронизации, улучшит целостность данных, упростит AGP-протоколы и устранит арбитражные потери, присущие шине PCI. Как видно из рисунка 4, системная архитектура предлагаемого порта, добавляя высокоскоростной маршрут между графической подсистемой и системной памятью, не оказывает влияния на любой другой периферийный порт. При этом Intel пытается в трансляционном отношении сохранить в значительной мере часть PCI-спецификации, особо избегая использования любой из зарезервированных областей и штырьков в PCI-спецификации.

Большинство PCI - сигналов используется в AGP - командах, но, по сравнению с PCI, добавлено еще 16 сигналов, ответственных за расширенные функции AGP. Специфические AGP-протоколы, подобно конвейеру, перекрываются на PCI таким образом, что для стандартного устройства в шине PCI надстройка AGP прозрачна.

Тем не менее всем AGP устройствам потребуется отвечать на PCI-запросы, поэтому они должны оперировать едиными сигналами, как определено спецификацией PCI . Несмотря на совместимость AGP и PCI, они предназначены для различных устройств. Главная причина в том, что AGP - это не шина в широком смысле и поддерживает единственное графическое устройство.

Если бы Intel пыталась сформировать AGP как расширенный набор PCI, устанавливая AGP-устройства в этой шине, то это решение должно было или ограничить AGP частотой 33 Мгц, или обязать все PCI устройства поддерживать 66 Мгц, удорожая большинство периферийных устройств.

Кроме того, AGP определяет собственный слот, отличный от PCI, и многоканальная адресация сигналов не должна приспосабливаться к существующему PCI-слоту.

Значительная совместимость с PCI-шиной позволила Intel разработать спецификацию на AGP очень быстро. Сходство с PCI также упростит задачу разработчиков аппаратных средств.

В течении следующих нескольких лет многие графические чипы, будут носителями двойного AGPPCI-интерфейса, давая системному разработчику больше гибкости. Конвейер данных - основное расширение протокола, предусматриваемое AGP. Но только операции чтения и записи, инициируемые видеоускорителем и направленные в основную память, поставлены на конвейер. Системная логика может иметь доступ к графическому чипу только по стандартам PCI-протокола. Все операции шины, включая чтение и запись, обращенные в графический контроллер, выполнены как стандартные PCI-запросы.

Конвейерная обработка данных, определяемая AGP, работает по методу разделения транзакций групповые операции чтениязаписи. Рассмотрим это на примере чтения из системной памяти. Графический чип выдает запрос на конвейерную обработку запрос доступа в чип системной логики. Системная логика отвечает на запрос и обеспечивает затем передачу данных из основной памяти. Графический чип, не дожидаясь получения предшествующей порции данных, выдает следующий запрос.

Это перекрытие результатов и обеспечивает конвейер различных запросов чтения или записи, причем очередь запросов всегда активна. Что особенно важно, AGP-спецификация не навязывает предела длины очереди запросов, этот предел определяется возможностями системной реализации. Для конвейерной AGP-обработки характерна несвязанность фаз адреса и данных. см. рис. 5 Другое важное различие между AGP и PCI - техника двойной синхронизации, используемая для достижения скорости передачи данных с тактовой частотой 133 Мгц. Непосредственное соединение графического акселератора и чипа системной логики упростит не только электрическую среду их взаимодействия, но и обеспечит хорошее нагрузочное согласование, таким образом, открывается возможность осуществлять синхронизацию от импульсов одного и того же задающего тактового генератора частотой 66Мгц как по переднему фронту импульса, так и по заднему.

За счет этого и появляется возможность синхронизации по стробам 66 Мгц и 133 Мгц. При этом передача данных на частоте 66 Мгц соответствует некоторой расчетной спецификации 66 Мгц шины PCI, а режим AGP-133 требует дополнительного интерфейса - Intel добавляет 8-разрядную адресную шину SBA Bus, причем адреса и данные демультиплексированы, а адресация по шине SBA служит исключительно для передачи AGP-запросов доступа в системную память.

На частоте 133 МГц AGP достигает максимальной пропускной способности 533 Мбайтс. Очевидно, что принцип двойной синхронизации предъявляет особые требования к качеству импульсов задающего генератора.

Текстурные данные, которые планируется загружать в основную память, должны быть непрерывными с точки зрения трехмерного приложения и графического акселератора. Типичная текстура размерностью 256х256 пикселов и 16 бит на цвет занимает 128 Кбайт, и сколько таких текстур Как разместить их непрерывно в физической памяти Windows такой возможности не предоставляет. Решение Intel надо расположить текстурные данные в системной памяти постранично по 4 Кб, а информацию об их местоположении поместить в некую область памяти - карту текстуры, и затем распределить эти участки в физической памяти здесь прослеживается явная аналогия с формированием FAT - file allocation table на винчестере. Таблицу такого перевода виртуального адреса в физический Intel назвал GART Graphics Address Remapping Table. Intel в AGP установит чип, в котором и будет реализована GART. Этот чип назван 440LX и разрабатывается для взаимодействия с процессором Klamath.

GART потенциально довольно велик.

Описание 4 Мбайт текстурных данных требует 1024 записи по 4 байта каждая. Логическая спецификация AGP не описывает, как GART будет формироваться этим чипом. Взамен поставщик такого чипа должен обеспечить его драйвером, управляющим GART согласно вызовам API Application Programming Interface, которые определены в AGP-спецификации. Такой подход должен помочь другим поставщикам в разработке AGP - устройств, совместимых с Intel на системном уровне.

Итак, AGP - не универсальное решение, а средство оптимизации видеографики путем более полной реализации возможностей графических акселераторов. Это новшество никак не скажется на быстродействии шины PCI.