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.
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, X Window, NFS, PHIGS, GKS, C, Fortran, TCP-IP, эмуляторы графических терминалов, средства отладки.
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.
Подходы к проектированию графических систем
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);
гибкость на этапе проектирования - построение графической системы из набора
сверх больщих интегральных схем (СБИС), реализующих строго регламентированные функции (National Smiconductor, набор СБИС DP 85xx);
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).
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