Архитектура видеоадаптеров.
В этой части мы рассмотрим архитектуру видеоадаптеров на основе устройств от ATI R600 и nVidia G80.
Преимущества этих видеокарт состоят в шейдерной архитектуре графического процессора. Первой видеокартой, соответствовавшей данному требованию, была GeForce 8800 GTX на основе графического процессора G80 с его 128-ю унифицированными шейдерными конвейерами. Ответом компании ATI стал продукт под названием Radeon HD 2900 XT на основе графического процессора R600, обладающего 320-ю шейдерными конвейерами.
Рассмотрим архитектуру видеокарты nVidia G80. Собственно, архитектура на основе унифицированных (универсальных) шейдерных конвейеров уже сама по себе способствует увеличению реальной производительности графического процессора. При использовании специализированных конвейеров, то есть когда одни предназначены исключительно для обработки вершинных (геометрических) шейдеров, а другие — пиксельных , часто возникают ситуации, когда при расчёте сцены основная нагрузка ложится на пиксельные конвейеры, а вершинные частично простаивают. Или наоборот. Унифицированная архитектура избавлена от этих недостатков, так как каждый шейдерный конвейер может обрабатывать как вершинные, так и пиксельные команды.
Блок-схема графического процессора NVIDIA G80 выглядит следующим образом:
Теперь мы рассмотрим архитектуру видеокарты от другого гиганта в производстве видеоадаптеров ATI R600. Как уже было упомянуто, новый продукт под названием Radeon HD 2900 XT основан на графическом процессоре с кодовым названием R600, который обладает 320-ю унифицированными шейдерными конвейерами.
Блок-схема графического процессора ATI R600:
видеокарты ATI Radeon обладают суперскалярной архитектурой, в отличие от видеокарт NVIDIA GeForce с их скалярной архитектурой, и реальное количество шейдерных блоков у видеокарт ATI значительно меньше заявленного количества конвейеров.
Однако в 3D-приложениях, выпущенных к моменту выхода R600, суперскалярная архитектура не оправдала ожиданий. Во время разработки R600 основной акцент был сделан именно на вычисления, а не на скорость текстурирования или скорость заполнения (fill rate) — R600 показывает отличные результаты почти по всех синтетических тестах, особенно в геометрических, а также в тестах сложных пиксельных шейдеров с ветвлениями. Поэтому количество блоков текстурирования и растеризации не столь значительно, как ранее предполагалось. Превосходство R600 в шейдерной производительности будет тем значительнее, чем сложнее (векторизированнее) будут шейдерные операции.
История развития видеоадаптеров.
В этом раздели я хочу рассмотреть развития видеоадаптеров от фирмы первопроходца в этой отрасли IBM.
История видеоадаптеров началась в далеком 1981 году, когда транснациональная корпорация IBM выпустила первый видеоадаптер, назвав его MDA (Monochrome Display Adapter). Он работал только в текстовом режиме с разрешением 80×25 символов (физически 720×350 точек) и поддерживал пять атрибутов текста: обычный, яркий, инверсный, подчёркнутый и мигающий. Никакой цветовой или графической информации он передавать не мог, и то, какого цвета будут буквы, определялось моделью использовавшегося монитора. Обычно они были чёрно-белыми, янтарными или изумрудными.
Первой же цветной видеокартой стала CGA(Color Graphics Adapter) выпущенная все тем же IBM и ставшая законодателем мод в последующем развитие видеокарт. Её характеристики отличались в лучшую сторону в сравнение со своей предшественницей. CGA могла работать либо в текстовом режиме с разрешениями 40×25 знакомест и 80×25 знакомест (матрица символа — 8×8), либо в графическом с разрешениями 320×200 точек или 640×200 точек. В текстовых режимах доступно 256 атрибутов символа — 16 цветов символа и 16 цветов фона (либо 8 цветов фона и атрибут мигания), в графическом режиме 320×200 было доступно четыре палитры по четыре цвета каждая, режим высокого разрешения 640×200 был монохромным. В последствии эта видеокарта была модерниированна в адаптеры EGA (Enhanced Graphics Adapter) c улучшенный графический адаптер, с расширенной до 64 цветов палитрой, и промежуточным буфером.
Стоит также отметить что интерфейс компьютеров с монитором всех этих типов видеоадаптеров были цифровые, MDA и HGC передавали только светится или не светится точка и дополнительный сигнал яркости для атрибута текста «яркий», аналогично CGA по трём каналам (красный, зелёный, синий) передавал основной видеосигнал, и мог дополнительно передавать сигнал яркости (всего получалось 16 цветов), EGA имел по две линии передачи на каждый из основных цветов, то есть каждый основной цвет мог отображаться с полной яркостью, 2/3 или 1/3 от полной яркости, что и давало в сумме максимум 64 цвета.
Следующим шагом развитии этой серии видеоадаптеров стала MCGA (Multicolor Graphics Adapter — многоцветный графический адаптер). Она не отличалась кардинально от своих предшественников, большей часть у этой видеокарты были повышены технические характеристики.
В последствии IBM пошла дальше и усовершенствовала свои видеокарты, назвав новую модель VGA (Video Graphics Array — графический видео массив) Добавлены: текстовое разрешение 720x400 для эмуляции MDA и графический режим 640x480 с доступом через битовые плоскости. Режим 640x480 замечателен тем, что в нём используется квадратный пиксель, то есть соотношение числа пикселов по горизонтали и вертикали совпадает со стандартным соотношением сторон экрана — 4:3.
Следующим рывком IBM в развитии видеоадаптеров стало появление усовершенствованных видеокарт VGA с добавлением более высоких режимов и дополнительного сервиса, например возможности поставить произвольную частоту кадров. Число одновременно отображаемых цветов увеличивается до 65 536 (High Color, 16 бит) и 16 777 216 (True Color, 24 бита), появляются дополнительные текстовые режимы.