1. Пахомов с. Революция в мире графических процессоров // КомпьютерПресс, № 12, 2006.

5.8. Шейдеры

Шейдер - функция и программа компьютерной графики для создания тех или иных эффектов в изображениях. Виды шейдеров: вершинные, пиксельные, геометрические. Вершинные шейдеры могут изменять или трансформировать 3D-объекты, задаваемые вершинами. Пиксельные программы-шейдеры используются для создания сложных эффектов, позволяют менять цвета пикселей на основе каких-либо данных. С помощью геометрических шейдеров можно имитировать модификации и уничтожение объектов.

5.9. Геометрические шейдеры

Геометрический шейдер — программа, обрабатывающая данные не на уровне отдельных вершин, как в вершинных шейдерах, а на уровне графических примитивов, то есть наборов вершин, например линий, полосок, треугольников и т.д. Геометрические шейдеры позволяют существенно повысить эффективность преобразования сложных трехмерных объектов.

5.10. Унифицированный графический процессор

При обработке графической информации возможны ситуации, когда заняты все вершинные процессоры и лишь часть пиксельных процессоров, остальные пиксельные процессоры простаивают. Возможна и обратная ситуация, когда будут недоиспользованы вершинные процессоры.

Поэтому компания NVIDIA предложила применять унифицированные графические процессоры, которые могли бы выполнять как вершинные, так и пиксельные шейдеры. Унифицированные процессоры могут выполнять также обычные расчеты, чего вообще не было предусмотрено в графических процессорах предыдущих поколений.

Унифицированные процессоры NVIDIA называются унифицированными потоковыми процессорами (Unified Streaming Processors, SP) и представляют собой скалярные процессоры общего назначения для обработки данных с плавающей запятой. Напомним, что традиционно в процессорах существует два типа математики: векторная и скалярная. В случае векторной математики данные (операнды) представляются в виде n-мерных векторов, при этом над большим массивом данных проводится всего одна операция. Самый простой пример — задание цвета пиксела в виде четырехмерного вектора с координатами R, G, B, A, где первые три координаты (R, G, B) задают цвет пиксела, а последняя — его прозрачность. В качестве простого примера векторной операции можно рассмотреть сложение цвета двух пикселов. При этом одна операция осуществляется одновременно над восемью операндами (двумя 4-мерными векторами). В скалярной математике операции осуществляются над парой чисел. Понятно, что векторная обработка увеличивает скорость и эффективность обработки за счет того, что обработка целого набора (вектора) данных выполняется одной командой.

Список литературы

1. Пахомов с. Революция в мире графических процессоров // КомпьютерПресс, № 12, 2006.

5.11. Примеры графических процессоров

Компания NVidia выпускает графические платы на графических процессорах (ГП) семейства GeForce 6800 (ядро NV40, 130-нм технология) с 2004 г. Новый модельный ряд ГП составляет семейство GeForce 8800 (ядро G80, ранее известное как NV50) Это первый (ГП) с унифицированной архитектурой ядра NVIDIA GigaThread на базе 128 самостоятельных потоковых процессоров (в терминах NVIDIA Stream Processor), частота 1,35 ГГц, первый ГП, число транзисторов на одном ядре которого перевалило за полмиллиона, первый ГП с 384-разрядной подсистемой памяти и 768-Мбайт буфером кадров. Наконец, первый в индустрии ускоритель трехмерной графики, полностью совместимый с API DirectX 10 (язык High-level Shader Languages, модели шейдеров четвертого поколения Sahder Model 4.0), который способен обрабатывать множество физических эффектов.

Кроме того, в спецификацию ГП GeForce 8800 вошли хорошо знакомые по прежним решениям функции, без которых сегодня не обходится ни один 3D-ускоритель класса High-Definition Video. Среди них технология HDR в составе Luminex Engine и Pure Video HD, а также новые механизмы анизотропной фильтрации и полноэкранного сглаживания контуров объектов сцены.

Новое ядро позволяет задействовать режим полноэкранного сглаживания и функцию HDR, обеспечиваются сверхвысокие разрешения вплоть до 2560Ч1600 (типовое разрешение для широкоформатных 30-дюйм жидкокристаллических-дисплеев высокой четкости).

NVIDIA представила две модификации ядра G80, адресованные различным сегментам рынка. Роль флагмана отведена набору GeForce 8800 GTX, а более скромная модель GeForce 8800 GTS должна заполнить нишу между графическими платами высшего и среднего ценового диапазона. Для стабильной работы видеоподсистемы в первом случае нужен 450-Вт блок питания, а во втором БП мощностью 400 Вт.

В унифицированной архитектуре ядра G80 объединены в единый массив модули обработки вершинных и пиксельных шейдеров (в терминах NVIDIA они получили название потоковых или унифицированных графических процессоров). Отныне ГП способен подключать к решению конкретных задач ограниченный набор действительно необходимых модулей, при этом арбитраж процессов выполняет блок Thread Processor, способный распознавать и перенаправлять потоки, назначая оптимальные режимы их обработки.

С появлением на рынке серийных продуктов на ГП 8800-й серии позиционирование недавнего флагмана — набора NVIDIA GeForce 7950 GX2 — осталось прежним. Набор GeForce 7950 GX2 стал последним в модельном ряду ГП компании NVIDIA, в котором реализована распределенная архитектура вычислений. Инструкции вершинных и пиксельных шейдеров обрабатываются узкоспециализированными блоками, при этом пропускную способность 256-разрядной шины памяти удалось поднять до 76,8 Гбайт/с, это рекорд для плат указанной архитектуры. Чтобы обеспечить стабильность 3D-ускорителей на ГП GeForce 7950 GX2, частоты, на которых работают ядро и видеоОЗУ, пришлось понизить до 500 и 1200 МГц (у ГП GeForce 7900 GTX — 650 и 1600 МГц).

Список литературы

1. Денисов О, Яковлев К. Графические процессоры эпохи Vista // PC Magazine, 06.07.2007/ http://www.pcmag.ru/reviews/sub_detail.php?ID=9189&SUB_PAGE=5 -