9.5 Графические системы из набора сверх больших интегральных схем (сбис)

В таких системах разработчик сам определяет требуемые функции и реализует их, используя те или иные компоненты набора. Например, набор СБИС AGCS 85xx (Advanced Graphics Chip Set) фирмы National Semiconductor состоит из:

 DP-8500 - растровый графический процессор (RGP - Raster Graphics Processor),

 DP-8510 процессор обмена блоками информации (BPU - BitBlt Processing Unit),

 DP-8512 - генератор тактовых импульсов для вывода видеоизображения (VCG - Video Clock Generator),

 DP-8515 - высокоскоростной сдвиговый регистр (VSR - Video Shift Register).

Рис. 9.4. Графическая система на базе AGCS 85xx

9.6 Растровый графический процессор dp-8500

Рис. 9.5. Графический процессор DP-8500

Имеет следующие характеристики:

 тактирование 20 МГц, цикл шины 100 нс,

 производительность графической системы 10160 Мпикселов/с,

 адресное АЛУ, 28 разрядов, 16 регистров,

 АЛУ данных, 16 разрядов, 16 регистров,

 аппаратная генерация линий,

 аппаратное отсечение,

 аппаратное копирование блоков бит,

 видеопамять послойная, в глубину, смешанная,

 получение дисплейного файла от ЦП по флагу.

9.7 Графические системы на универсальном процессоре

Одни из самых специфичных графических систем. Расширение числа аппаратно реализованных функций мало приемлемо по следующим причинам:

1. Набор графических функций был бы жестко зафиксирован. Новые примитивы или старые, но с расширенными возможностями, не смогут быть поддержаны.

2. Аппаратная реализация означает "жесткий" выбор поддерживаемых атрибутов, (ТИП ЛИНИИ, ШИРИНА ЛИНИИ, ЦВЕТ ЛИНИИ, ПРОЗРАЧНОСТЬ и т.п.) т.е. некоторые редкие, но существенные для отдельных применений атрибуты будут опущены, например, ФОРМА КОНЦОВ ЛИНИИ (endpoint shape).

3. Высококачественная графика требует точного контроля над алгоритмами формирования изображений, например, для устранения ступенчатости. При аппаратной реализации потребуются дополнительные параметры. В программной реализации сглаживание выполняется при необходимости.

4. Формат дисплейного списка, или команд формирования изображений может варьироваться в соответствии с требованиями пользователя. (Например, отображение простых и/или высококачественных шрифтов.)

Единственный способ гибкого удовлетворения требований - программирование функций процессора, интерпретирующего графические команды.

RISC процессор с графическим устройством i860

Основные технические характеристики:

 тактирование 50 МГц;

 пиковое быстродействие - 40 MIPS и 80 MFLOPS;

 процессор для целых - управление системой и операции над 8, 16 и 32-х битовыми целыми;

 векторный и скалярный режимы для вещественных;

 графическое устройство обрабатывает до нескольких пикселов одновременно в 64-х битном слове;

 глубина пиксела - 8/16/32 бита;

 имеется режим поддержки 3D отображения;

 аппаратная поддержка сравнения в Z-буфере;

 закраска Гуро - 50000 треугольников/с;

 до 500 000 однородных преобразований/с.

Рис. 9.6 . RISC процессор

9.8 Высокоскоростные графические системы

Кроме высокоскоростной генерации и манипулирования растровыми образами для формирования высокореалистичных картин в реальном времени, в подобных системах требуются сбалансированные по времени моделирование сцен, выполнение геометрических расчетов, расчет освещенностей.

Подходы для быстрого вычисления изображений:

 использование специализированной аппаратуры (Silicon Graphics);

 использование универсального вычислителя, дополненного средствами быстрого отображения (Stardent);

Рабочие (супер)станции Silicon Graphics

Джеймс Кларк (James Clark) в 1981 г. разработал Геометрическую машину, ориентированную на моделирование 3D сцен. Она послужила прототипом этих рабочих станций. В 1982 г. основана фирма Silicon Graphics, и в 1984 г. произошел выход на рынок рабочих станций на базе машины Дж. Кларка. С 1988 г. в рабочих станциях SG используются только RISC-процессоры фирмы MIPS.

Рис. 9.7 . Структура станции Silicon Graphics

В системе осуществляется более 10⁶Z-буферизованных треугольников в сек. Скорость доступа к кадровому буферу - более 20·10⁶пикс./с.

Для каждого пиксела хранятся:

 R, G, B и Альфа-каналы по 8 бит,

 Z-координата,

 текстурные планы для R, G, B и Альфа-каналов,

 биты управления перекрытиями окон,

 биты задания способа отображения (полноцветное или индексное изображение, одно/двухкратная буферизация).

Рис. 9.8. Структура RISC-процессора фирмы MIPS.