Шина AGP

Контрольна робота з дисципліни: «Архітектура ЕОМ»

2005

Призначення шини AGP

Пристегните ремені безпеки! Очікується, що нова графічна шина фірми Intel підвищить продуктивність відеосистеми і забезпечить реалістичну передачу тривимірних зображень. Проте тести перших моделей AGP-плат показали, що подорож по дорозі AGP можна назвати яким завгодно, але тільки не безхмарним.

Спочатку були модеми на 56 кбіт/с, потім DVD, а тепер притчею во язицех став прискорений графічний порт (Accelerated Graphics Port - AGP) фірми Intel. Список "напівфабрикатів" нових технологій, які нав'язує покупцям комп'ютерів, безперервно зростає. Майже через чотири роки з того часу, коли шина PCI стала стандартом в настільних ПК, корпорація Intel оголосила про нову, призначеної виключно для графіки, шині, яку посилено рекламує як архітектуру, здатну підвищити продуктивність навіть найвибагливіших до ресурсів відео-, 2D-, 3D-додатків. Шина AGP - разом з новим, спеціальним роз'ємом розширення - розвантажить шину PCI від потоку відеоданих і надасть їм власний швидкісний шлях до центрального процесора. Виникає лише один проблема: нова шина швидше заплутає покупців, ніж реально підвищить швидкодію операцій з двох-і тривимірною графікою.

Чому Intel вирішила піти на такі складнощі, пов'язані з введенням нового з'єднання типу? Якщо відповісти коротко, то з-за 3D-графіки. Переваги шини AGP в повною мірою можуть проявитися в 3D-іграх, розважальних програмах і пакетах, написаних з урахуванням її можливостей. Вона дозволить їм стати більш реалістичними, використовувати багаті графічні можливості для оформлення сцен. Крім того, як вже згадувалося, нова шина має зменшити навантаження на шину PCI, до роз'ємів якій крім відеоадаптера сьогодні підключається майже вся периферія - від мережевих адаптерів до звукових плат.

Не для всякого ПК

Не поспішайте! Не варто відразу зриватися з місця і кидатися купувати AGP-плату. Щоб отримати переваги від нової технології, вам потрібен або ПК, оснащений шиною і роз'ємом AGP, або відеосистема AGP повинна бути вбудована в системну плату. Ці компоненти почали з'являтися в системах із процесором Pentium II тільки з вересня 1997 р. За секрету повідомляємо необхідні інгредієнти: набір мікросхем Intel 440LX і Microsoft Windows 95 OEM Service Release 2.1. Набір 440LX не тільки має підтримку AGP, але і допускає використання в машинах на базі Pentium II швидкодіючої пам'яті SDRAM, що забезпечує більш високу продуктивність, ніж ОЗУ типу EDO DRAM, що застосовується в машинах Pentium II з старим набором мікросхем 440FX. На всіх нових ПК з процесором Pentium II, що поставляються з попередньо встановленою Windows 95, має бути інстальована версія OSR 2.1 цієї операційної системи. Крім того, потрібно переконатися, що OSR 2.1 має додаток для шини USB, що включає і 32-розрядний драйвер для підтримки шини AGP (таким доповненням комплектуються далеко не всі машини на базі Pentium II).

Так як апаратні вимоги істотно обмежують кількість ПК, які можна модернізувати для підтримки AGP, виготовлювачі відеоадаптерів поки не бачать великого сенсу в тому, щоб негайно приступати до поставок AGP-плат. Тому цілком імовірно, що пройде ще чотири-шість місяців, перш ніж на полицях магазинів з'явиться багатий вибір відеоакселератора для шини AGP.

Щоб з'ясувати, чи здатна нова шина підвищити продуктивність та забезпечити більш реалістичний висновок тривимірної графіки, ми протестували п'ять перших серійних моделей AGP-плат. Наш висновок: можливо, відеоадаптери для шини AGP поліпшать візуальне сприйняття програм, написаних спеціально з урахуванням AGP, але при використанні сучасних популярних програм AGP якщо і дає переваги, то дуже незначні. Так, застосування нової шини не призводить до помітного підвищення продуктивності при роботі з насиченими 2D-графікою пакетами, наприклад з PowerPoint, і навіть в іграх з підтримкою AGP швидкість буде майже така ж, як і при використанні відеоадаптерів для шини PCI.

Ще важливіше те, що далеко не всі графічні плати AGP володіють рівноцінними функціональними можливостями. У деяких з них відсутня основна функція AGP-текстурування, завдяки якій підвищується продуктивність і поліпшується візуальна деталізація оптимізованих для AGP тривимірних графічних програм. Причина? Опублікована Intel специфікація AGP не вимагає від виробників обов'язкової підтримки більшості її функцій.

В Зараз оптимізовані для AGP програми знайти не легше, ніж дешеві будинки в Сан-Франциско. Однак є надія, що в другій половині 1998 м. користувачам, що мріють про високоякісної графіку, буде запропонована маса ігор і кілька ділових 3D-пакетів, включаючи Caligari TrueSpace і Virtus ConceptCAD, способниe скористатися унікальними "талантами" шини AGP.

Всі п'ять протестованих плат мали мікросхеми-прискорювачі 3D-графіки і підтримували деякі новітні графічні технології. Ми випробували OEM-версії плат ATI Xpert @ Work, Diamond Viper V330, Matrox Millennium II AGP, Number Nine Revolution 3D і STB Velocity 128 AGP. Щоб оцінити продуктивність цих AGP-пристроїв, ми також протестували версії тих же плат для шини PCI. Оскільки сьогодні AGP-плати в основному доступні лише як частина нового ПК, звання "Кращий вибір "присуджувати було не можна, але порекомендувати один відеоадаптер можна - Це ATI Xpert @ Work.

Чи справді AGP швидше, ніж PCI?

Якщо ви хочете замінити ваш графічний адаптер PCI на AGP-плату тільки заради прискорення повсякденної роботи, то на приріст продуктивності можете не розраховувати, принаймні зараз, при використанні нині доступних офісних Windows-додатків. П'ять відеоплат були протестовані на оснащеної портом AGP машині Dell Dimension XPS D266 з процесором Pentium II. Моделі обох версій -- AGP і PCI - проходили серію тестів, побудованих на офісних і мультимедійних додатках, включаючи 2D-графіка, відтворення відео і 3D-ігри. Результат? При роботі з цими програмами різниці в продуктивності між PCI-та AGP-варіантами плат практично не було. Наприклад, показники PC WorldBench у AGP-і PCI-версій чотирьох плат відрізнялися не більше ніж на один бал, тобто абсолютно несуттєво.

Тест з відтворенням відео у форматі MPEG-2 також не виявив жодних особливих переваг AGP. Тут було лише одне виключення: плата STB Velocity 128 AGP продемонструвала швидкість виведення на 3 кадри в секунду більш високу, ніж її PCI-версія, також показала дуже хороший результат - 30 кадрів в секунду. І навіть у тесті з не оптимізована для AGP версією гри G-Police фірми Psygnosis швидкодію більшості плат було практично однаковим.

Що ж з цього виходить? На думку старшого аналітика журналу Microprocessor Report Пітера Глазковська, нинішнім 3D-програмами, не оптимізованими для AGP, ця технологія нічого запропонувати не може, тому що якість 3D-виводу, яке визначається кількістю і видом багатокутників, не перевершує можливостей передачі даних шини PCI. Іншими словами, поки що не існує завдань, для вирішення яких потрібна була б шина AGP, адже більша частина операцій з виведення графіки і відео не використовує всієї смуги пропускання сучасних плат PCI. Всі це нагадує розширення і так вільної автомагістралі: поява додаткових рядів не призведе до підвищення швидкості, тому що машини [існуючих марок] і раніше безперешкодно рухалися з максимально можливою швидкістю.

Втім, на деяких ПК переваги нової шини можна відчути й сьогодні. Мова йде про системах з периферійними PCI-пристроями, наприклад SCSI-адаптерами жорстких дисків і PCI-версіями звукових плат, які можуть настільки близько підійти до межі пропускної здатності шини PCI, що це негативно позначиться на швидкодії відеосистеми.

Ще одна причина рівній продуктивності PCI-і AGP-версій плат полягає в те, що в них використовуються одні й ті самі мікросхеми-акселератори. У насправді значно більша різниця у швидкодії спостерігалася між платами цих п'яти марок, а не між версіями одного продукту для PCI і AGP.

AGP 3D: не швидкість, але вигляд

Ну добре, ми з'ясували, що AGP не може прискорити виконання існуючих програм. А як щодо ігор і додатків, що використовують можливості AGP по виведенню тривимірної графіки? У більшості випадків AGP дозволяє запускати насичені текстурами гри з реалістичними тривимірними сценами, які "поставлять на коліна "шину PCI.

Для підтвердження цього ми випробували AGP-і PCI-версії тих же п'яти плат за допомогою синтетичного тесту Final Reality, розробленого компанією VNU Labs на базі ігрового ядра фірми Remedy Entertainment. У цьому тесті для створення складних тривимірних сцен, які здатні сповна навантажити графічні плати так, щоб їм потрібно задіяти основну пам'ять ПК, використовувалися текстури загальним об'ємом 16 Мбайт. Результат? Відеоадаптери для шини PCI, а також AGP-версії плат, які не підтримують текстурування, просто "захлинулися", виводячи приблизно 1 сцену в секунду. Плати AGP, що підтримують текстурування, продемонстрували високу швидкість виведення - в середньому більше 66 сцен за секунду.

При запуску оптимізована для AGP версії гри G-Police плати AGP і PCI показали приблизно однакову швидкість зміни кадрів. У випадку, коли використовувалася PCI-плата, G-Police, як все добре написані AGP-ігри, автоматично перемикається з режиму з багатими текстурами в "полегшений" режим. Тому різниці в швидкості не спостерігалося, а ось якість зображення було різним.

Очікується, що з приходом технології AGP настане кінець програмами з потворними, занадто спрощеними тривимірними зображеннями. Запускаючи одну і ту ж гру у двох різних версіях (з оптимізацією для AGP і без неї), ми на власні очі переконалися, що значно покращилася деталізація картинки. Під час тестування за допомогою оптимізованої для AGP версії гри G-Police ми помітили, що зображення вибухів вже не має гострих кутів, настільки дратівливих в PCI-версії, а статичні вивіски перетворилися в сліпучі знаки з швидким відео. Причина поліпшень в наступному: шина AGP здатна передавати дані про 3D-об'єкті в процесор графічної плати в кілька разів швидше, ніж шина PCI.

Більше якісне зображення, однак, не завжди означає більш плавну гру. Протестована модель STB Velocity у оптимізована для AGP грі G-Police показала саму високу швидкість зміни кадрів за винятком тих випадків, коли доводилося відображати сцени, перевантажені текстурами. Кожного разу перед появою на екрані однієї з таких сцен відбувалася дратівлива затримка через завантаження необхідних текстур.

Дивно, але дві протестовані AGP-плати - Number Nine Revolution 3D і Matrox Millennium II AGP - мали майже така ж невисока швидкодія, як і плати для шини PCI, причому і за візуальною оцінкою AGP-версії гри G-Police, і по продуктивності в контрольній задачі Final Reality. У тесті з G-Police обидві ці плати виводили такі ж нескладні текстури, що та плати PCI. У тесті Final Reality відеоадаптер Millennium II AGP виводив 1 сцену в секунду, а в моделі Revolution 3D цей результат не набагато краще - 1,6 сцени в секунду. В обох випадках швидкість виведення цих пристроїв була практично такою ж, як і у їхніх версій для шини PCI.

Як з'ясувалося, Revolution 3D і Millennium II AGP на відміну від трьох інших плат не мають підтримки функції текстурування. Тому, хоча ці плати і працюють на шині з частотою 66 МГц, їх швидкодію майже такий же, як у плат для шини PCI з тактовою частотою 33 МГц. Коли тест вимагав від плати витягти дані з текстурами безпосередньо із системної пам'яті, інформацію спочатку доводилося копіювати в графічний кадровий буфер, тобто операція розтягувалася на два стадії, що викликало тимчасові затримки.

Представники фірм Matrox і Number Nine заявили, що їх плати в основному призначені для ділової аудиторії, що використовує 2D-додатки, а не для завзятих комп'ютерних гравців і користувачів, що захоплюються 3D-анімацією. Але тут відразу ж виникає питання: чому в платах, офіційно іменованих AGP-сумісними, може відсутнім найважливіша функція AGP?

Запитаємо про це Intel. Як роз'яснив менеджер компанії з маркетингу AGP Джим Нуччі, будь-яка графічна плата, що встановлюється в роз'єм AGP, вважається платою AGP, причому не важливо, чи працює вона в режимі 1X, 2X, чи використовує протокол PCI, має чи не має високопродуктивні функції. На думку Intel, це завжди AGP. Іншими словами, коли фірма Intel розробляла AGP, вона не включила текстурування до числа обов'язкових функцій для графічних плат AGP.

Текстура і проблеми

В результаті випробувань з'ясувалося, що плата може не мати чотирьох різних функцій AGP, але все одно буде називатися "AGP-сумісної". Найбільш помітна характеристика плат - стандарти AGP 1X і AGP 2X. Плати 1X працюють на частоті 66 МГц і забезпечують швидкість передачі даних 264 Мбайт/с, тоді як плати 2X мають удвічі більшу смугу пропускання - 528 Мбайт/с. Плати стандарту 2X при тій же частоті 66 МГц передають дані швидше, ніж плати 1X, завдяки виконанню двох операцій за один такт.

Всі це добре звучить і, можливо, в майбутньому буде не гірше працювати. А поки тести з оптимізованою для AGP версією G-Police виявили лише невелику різницю в частоті зміни кадрів для плат AGP і PCI. Єдиною платою стандарту AGP 2X з числа протестованих була ATI Xpert @ Work. На відміну від чотирьох інших плат стандарту 1X, гра G-Police йшла на AGP-виробі фірми ATI трохи швидше, ніж на версії тієї ж плати для шини PCI. Всі плати 1X мали перед своїми PCI-версіями або зовсім невелику перевагу у швидкості зміни кадрів, або не мали його зовсім.

Найбільш важлива функція, принаймні при використанні оптимізованих для AGP тривимірних ігор, ПЗ, - AGP-текстурування, також зване Intel режимом Direct Memory Execute (виконання при безпосередньому зверненні до пам'яті). Завдяки цій функції графічні плати AGP можуть отримувати дані 3D-текстур прямо з системного ОЗУ, що дозволяє включати в майбутні ігри тривимірні сцени з многомегабайтнимі текстурами для досягнення високого ступеня реалістичності. Як уже згадувалося, два з п'яти протестованих плат AGP не мали цієї функції і тому в AGP-версії G-Police виводили сцени з тими ж "легкими" текстурами, що та плати PCI.

Говорячи про AGP, слід відзначити ще дві функції. Адресація по бічній смузі (sideband addressing) сприяє прискоренню передачі інформації, вилучаючи адресні та командні дії з потоку даних і направляючи їх по бічній смузі в системний набір мікросхем. Ця додаткова доріжка знімає частину навантаження з "швидкісної автостради" AGP, що дозволяє розширювати смугу пропускання для передачі графічних даних.

Також підвищує ефективність командного трафіку функція конвейеризації (pipelining). Зазвичай графічна плата, віддавши команду, чекає відповіді, перш ніж приступити до наступній команді. У результаті плата витрачає дуже багато часу перед "червоним сигналом світлофора ". Функція конвейеризації дозволяє їй віддавати в швидкої послідовності декілька команд, не чекаючи відповіді, - потік команд AGP не переривається.

Основна складність для покупця полягає в тому, що він не знає, чи володіє дана AGP-плата чотирма названими функціями чи ні. Так, одна модель може відповідати стандарту 1X і разом з тим підтримувати текстурізацію, адресацію по бічній смузі і конвейеризації, тоді як в іншої, задовольняє стандарту 2X, інші три функції можуть бути недоступні. Але, за Intel думку, це не має значення, адже вважається, що всі плати відповідають стандарту AGP.

Чому ж Intel допустила виникнення такої плутанини з функціями? Мабуть, щоб прискорити появу продуктів для нової шини. Як вважає Пітер Глазковська, "Intel була стурбована тим, що більшість постачальників графічних плат не зможуть забезпечити мікросхеми стандарту 2X, і в цьому вона має рацію. Конвейеризації, адресація по бічній смузі - все це досить важко реалізуються речі ".

Але це ще не все. Очікується, що в 1998 р. Intel випустить специфікацію AGP 4X, яка збільшить пропускну здатність шини до 1 Гбайт/с або більше. Поки компанія відмовляється обговорювати деталі нової технології, але, на думку Глазковська, тактова частота шини AGP 4X складе 133 МГц, тобто буде вдвічі вищою за нинішню, а графічні плати стануть виконувати по дві операції за один такт. Не варто розраховувати, що вам вдасться модернізувати сьогоднішню AGP-систему, встановивши плату стандарту 4X, швидше за все, це буде неможливо.

"Оскільки рівні сигналів будуть іншими, плати AGP 4X не стануть працювати ні з якою з реалізацій AGP першого покоління ", - отмечає Джон латте, промисловий аналітик видання Wave Report.

До вибору графічної плати AGP потрібно підходити дуже відповідально, інакше велика ймовірність придбати модель, яка нічим істотним не буде відрізнятися від плати для шини PCI навіть при запуску програм, оптимізованих для AGP. За Глазковська словами, більшість користувачів можуть залишитися розчарованими покупкою перших моделей графічних адаптерів, системних плат, ПЗ з підтримкою AGP.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://5ka.ru/