Глава 9. Архитектуры графических систем
Графические рабочие станции стали результатом сбалансированного объединения технологий: построения процессоров,организации связи,организации ввода/вывода,работы с графическими объектами и устройствами.
Графические рабочие станции построены, в основном из стандартных компонент. Операционные системы, как правило, Unix, реже - Windows. Следуют концепции открытых систем. Поддерживают 3D графику. В период с1980 по 2005 г. осуществлялось удвоение производительности за 2 года.
9.1 Суперстанции
Обычно проектируются по принципу объединения в одной системе возможностей рабочих станций (3D графика, интегрированность) и суперкомпьютеров (быстрый ввод/вывод, распараллеливание или векторизация вычислений).
Состав типичной суперстанции:
один или несколько 32/64-битных центральных процессоров (ЦП);
сопроцессоры с плавающей запятой и/или векторный;
графическая подсистема с процессором, кадровым буфером и Z-буфером;
не менее чем 32-битная внутренняя шина;
сетевой контроллер (FDDI, Ethernet Token Ring);
быстрый дисковый контроллер (IPI, SCSI);
от 16 до 256 мегабайт внутренней памяти;
стандартная шина ввода/вывода (VME, EISA, MCA) для подключения периферийных устройств;
один или несколько асинхронных портов;
монитор, клавиатура, мышь;
Unix,XWindow,NFS,PHIGS,GKS,C,Fortran,TCP-IP, эмуляторы графических терминалов, средства отладки.
9.2 Компоненты растровых дисплейных систем
Рис. 9.1. Растровая графическая система
графический процессор – отвечает за генерацию примитивов и BitBlt операции;
видеопамять - за хранение изображения;
видеоконтроллер – за отображение кадрового буфера, управление раскраской, некоторыми атрибутами и монитором.
9.3 Подходы к проектированию графических систем
1) максимум простоты, минимум гибкости - функционально завершенный графический сопроцессор, аппаратно реализующий основные графические примитивы. Изменения алгоритмов сопроцессора невозможны. Недостающие графические средства реализуются за счет доступа к видеопамяти из программы пользователя (Intel, i82786);
2) гибкость на этапе проектирования - построение графической системы из набора сверх больщих интегральных схем (СБИС), реализующих строго регламентированные функции (National Smiconductor, набор СБИС DP 85xx);
3) максимум гибкости - использование универсального процессора, программируемого на языке высокого уровня и аппаратно реализующего основные растровые операции (Texas Instruments, TMS 34010, TMS 34020 и Intel, i860).
9.4 Графические системы на базе сопроцессора i82786
Рис. 9.2. Графическая система на базе i82786
Имеют следующие характеристики:
неавтономная работа под управлением ЦП на базе микропроцессора Intel, который передает команды и данные, отрабатываемые сопроцессором.
22-разрядная шина адреса - до 4 М видеопамяти,
16-разрядная шина данных,
системное тактирование - 10 МГц,
видеотактирование - 25 МГц,
построение символов - 25 млн. символов/с, разрешающая способность: от 640×480×8 до 1024×1024×2,программирование сигналов монитора - до 4096×4096
Используют следующий набор команд: общее управление,управление курсором,управление атрибутами примитивов,генерация примитивов,блочная перепись и управление окнами.
ЦП в видеопамяти формирует таблицу, описывающую конфигурацию экранного буфера. Экранный буфер может быть разбит на полосы. Каждая строка может быть разбита на окна-сегменты. Минимальная ширина окна - 1/16 длины строки.
Рис. 9.3. Таблица конфигурации экранного буфера