8.3.3. Шина расширения agp

↑ Наверх

Стандарт на AGP (Accelerated Graphics Port - ускоренный графический порт) был разра-ботан фирмой Intel с для того, чтобы не меняя сложившийся стандарт на шину PCI, ускорить ввод/вывод данных в видеокарту и, кроме этого, увеличить производительность компьютера при обработке трехмерных изображений без установки дорогостоящих двухпроцессорных ви-деокарт с большими объемами как видеопамяти, так и памяти под текстуры, z-буфер и т.п.. Этот стандарт был поддержан большим количеством фирм, входящих в AGP Implementors Forum, организацию, созданную на добровольной основе для внедрения этого стандарта. По-этому развитие AGP было довольно стремительным. Стартовая версия стандарта - AGP 1.0. Конструктивное исполнение представляет собой отдельный слот с питанием 3.3 V, напоминающий слот PCI, но на самом деле никак с ним несовместимом. Обычная видеокарта не может быть установлена в этот слот и наооборот. Скорость передачи данных до 532 Мбайт/с, обусловлена частотой шины AGP до 132 МГц, отсутствием мультиплексирования шины адреса и данных (на PCI по одним и тем же физическим линиям сначала выдается адрес, а потом данные). AGP имеет частоту шины 66 МГц и ту же разрядность и в стандартном режиме (точнее - режим “1x”) может пропустить 266 Мбайт/с. Для повышения пропускной способности шины AGP в стандарт заложена возможность передавать данные, используя как передний так и задний фронт синхросигнала - режим 2x. В режиме 2x пропускная способность 532 Мбайт/с. При достижении частоты шины в 100 МГц скорость обмена возрастет до 800 Мбайт/с. Кроме “классического” способа адресации, как на PCI, в AGP может использоваться режим sideband addressing, называемый “адресацией по боковой полосе”. При этом используются специальные, отсутствующие в PCI, сигналы SBA (SideBand Addressing). В отличие от шины PCI на AGP присутствует конвейрная обработка данных. Основная обработка трехмерных изображений выполняется в основной памяти компьютера как центральным процессором, так и процессором видеокарты. Механизм доступа процессора видеокарты к памяти получил название DIrect Memory Execute (DIME - непосредственное выполнение в памяти). Следует упомянуть, что сейчас не все видеокарты стандарта AGP поддерживают этот механизм. Некоторые карты пока имеют только механизм, аналогичный bus master на шине PCI. Не следует путать этот принцип с UMA, который используется в недорогих видеокартах, размещенных, как правило, на материнской плате. Основные отличия:

• Область основной памяти компьютера, которая может использоваться AGP картой (ее также называют “AGP память”), не заменяет память экрана. В UMA основная память использу-ется как память экрана, а AGP память лишь дополняет ее.

• Пропускная способность памяти в UMA видеокарте меньше, чем для шины PCI.

• Для вычислений текстур привлекаются только центральный процессор и процессор видеокарты.

• Центральный процессор записывает данные для видеокарты непосредственно в область обычной памяти, доступ к которой получает также и процессор видеокарты.

• Выполняются только операции чтения/записи в память

• Нет арбитража на шине (AGP порт всегда один) и временных затрат на него

• Обычная память (даже SDRAM) существенно дешевле, чем видеопамять для графических карт.

В декабре 1997 года фирма Intel выпустила предварительную версию стандарта AGP 2.0, а в мае 1998 года окончательный вариант. Основные отличия от предыдущей версии:

• Скорость передачи может быть увеличена еще в два раза по сравнению с 1.0 - этот ре-жим получил название “4x” - и достигать значения 1064 Мбайт/с.

• Скорость передачи адреса в режиме “адресации по боковой полосе” также может быть увеличена еще в два раза

• Добавлен механизм “быстрой записи” Fast Write (FW). Основная идея - запись данных/команд управления непосредственно в AGP устройство, минуя промежуточное хранение данных в основной памяти. Для устранения возможных ошибок в стандарт на шину введен но-вый сигнал WBF# (Write Buffer Full - буфер записи полон). Если сигнал активен, то режим FW невозможен.

В июле 1998 года Intel выпустила версию 0.9 спецификации на AGP Pro, сущест-венно отличающейся конструктивно от AGP 2.0. Краткая суть отличий в следующем:

• Изменен разъем AGP - добавлены выводы по краям существующего разъема для под-ключения дополнительных цепей питания 12V и 3.3V

• Совместимость с AGP 2.0 только снизу вверх - платы с AGP 2.0 можно устанавливать в слот AGP Pro, но не наооборот.

• AGP Pro предназначена только для систем с ATX форм-фактором.

• Поскольку карте AGP Pro разрешено потребление до 110 Wt (!!), высота элементов на плате (с учетом возможных элементов охлаждения) может достигать 55 мм, поэтому два сосед-них слота PCI должны оставаться свободными. Кроме этого, два соседних слота PCI могут ис-пользоваться платой AGP Pro для своих целей.

• С точки зрения схемотехники новая спецификация ничего не добавляет, кроме специ-альных выводов, сообщающих системе о потреблении платы AGP Pro.

AGP быстро прижился в обыкновенных настольных системах из-за своей дешевизны и скорости, а видеокарты на AGP почти вытеснили обычные PCI-видеокарты.

По мере развития вычислительной техники и появления разных 3D ускорителей компь-ютерной графики все острее требовал решения вопрос: что делать? Либо увеличивать количе-ство дорогой памяти непосредственно на видеокарте, либо хранить часть информации в деше-вой системной памяти, но при этом каким-нибудь образом организовать к ней быстрый доступ. Как это практически всегда бывает в компьютерной индустрии, вопрос решен не был. Казалось бы, вот вам простейшее решение: переходите на 66-мегагерцовую 64-разрядную шину PCI с огромной пропускной способностью, так нет же. Intel на базе того же стандарта PCI R2.1 разрабатывает новую шину - AGP (R1.0, затем 2.0), которая отличается от своего “родителя” в следующем: 1. шина способна передавать два блока данных за один 66 MHz цикл (AGP 2x); 2. устранена мультиплексированность линий адреса и данных (напомню, что в PCI для удешевле-ния конструкции адрес и данные передавались по одним и тем же линиям); 3. дальнейшая кон-вейеризация операций чтения/записи, по мнению разработчиков, позволяет устранить влияние задержек в модулях памяти на скорость выполнения этих операций.

В результате пропускная способность шины была оценена в 500 МВ/сек, и предназнача-лась она для того, чтобы видеокарты хранили текстуры в системной памяти, соответственно имели меньше памяти на плате, и, соответственно, дешевели.

В последнее время начали появляться высоко производительные графические ускорите-ли, для которых производительности PCI шины уже недостаточно. В связи с этим был разрабо-тан новый стандарт шины, но по своей сути этот стандарт нельзя назвать новым, так как он явился просто усовершенствованным и адаптированным вариантом PCI 2.1. Эта шина при пе-редаче данных не пользуется услугами PCI шины, а напрямую работает с системной шиной и памятью. Высокой производительности шины способствует два фактора: o Обмен данными с памятью по принципу конвейера. Этот принцип фактически и выглядит как конвейер. Т.е. если PCI устройство, послав запрос на данные, ждёт ответа, то AGP в это время “ожидания” может передавать следующие запросы или принимать данные от преведущих запросов. o 2Х передача. Т.е. при синхронизации устройство передаёт данные как по падению напряжения на линии синхронизации так и по фронту(повышению). Вы перечисленные принципы позволили повысить производительность шины до 800Mb за секунду. Но APG может работать и в режиме PCI. При работе в режиме AGP работа этой шины также распределяется на два режима: o DMA. В случае использования этого режима память устройства рассматривается как первичная, а внешняя используется только при необходимости. o DIME (Direct Memory Execute). В этом случае устройство рассматривает “свою” и внешнюю память в качестве одного единого.