Pokročilé architektury počítačů (PAP_09)

Pokročilé architektury počítačů (PAP_09.ppt)

Karel Vlček, karel.vlcek@vsb.cz katedra Informatiky, FEIVŠB Technická Univerzita Ostrava

Karel Vlček Pokročilé architektury procesorů 2

Funkce TIGA

Programové vybavení TIGA (Texas Instruments Graphics Architecture) je zaměřeno na podporu grafických operací

Funkce TIGA se dělí na funkce jádra a rozšiřující funkce

Funkce jádra jsou vždy k dispozici (107 fcí) Rozšiřující funkce nejsou v základní verzi

dostupné (64 funkcí)

Karel Vlček Pokročilé architektury procesorů 3

Skupiny funkcí TIGA

Inicializační funkce Grafické atributy Paleta barev Kreslení grafiky Funkce poly-kreslení Řízení pole pixelů Textové funkce Grafický kursor

Grafické utility Správa paměti s

nástrojem Správa paměti s

ukazatelem Vstup/výstup dat Funkce rozšiřitelnosti Funkce správy

přerušení

Karel Vlček Pokročilé architektury procesorů 4

Funkce poly-kreslení

Funkce poly-kreslení potřebují více parametrů, ty jsou předávány pomocí vyrovnávacího registru

Hlavním přínosem je vykreslování objektů s více čarami (tzv. polyline)

Dalšími funkcemi jsou vyplňování polygonů vybranou výplní se vzorkem

Karel Vlček Pokročilé architektury procesorů 5

Grafické utility TIGA

Funkce grafických utilit poskytují různé grafické funkce a vrací hodnotu pixelu

Nastavení a čtení informace o prostředí, ve kterém se grafický objekt nachází, atd.

Další skupiny funkcí se týkají správy počítačového grafického subsystému

Funkce grafického kursoru slouží k nastavování a vracení atributů kursoru

Karel Vlček Pokročilé architektury procesorů 6

Funkce Trio64V+

Na adaptér TIGA navázala definice adaptéru Trio64V+, jehož přenosy obrazových dat jsou dvojího typu:

Přenáší se úplná informace o barvě pixelů, což je označováno jako přenos přes plochu

Přenáší se data z jedné vybrané plochy, což je označováno jako přenos napříč plochou

Karel Vlček Pokročilé architektury procesorů 7

Procesor toků Trio64V+

Procesor toků Trio64V+ vytváří obraz v paměti snímků ve 24-bitovém formátu ze tří zdrojů:

Z primárního toku (RGB nebo YUV) Ze sekundárního toku (má pružnější změnu

měřítka) z různých míst paměti RAM a hardwarového kursoru

Sekundární tok je vždy viditelný, což je výhodné při zobrazení textu přes video

Karel Vlček Pokročilé architektury procesorů 8

Intel i860

Procesor RISC, který podporuje 3D grafiku

FX a registry

Řadič

FP a registry

I-cache4kB

D-cache8kB

FP násobička

FPsčítačka

Grafickájednotka

Karel Vlček Pokročilé architektury procesorů 9

Intel i860 - instrukce

Procesor Intel i860 má 10 grafických instrukcí, FX, FP, a grafickou jednotku

Výkon je 33 MIPS a 13 MFLOPS 500 000 transformací souřadnic za sekundu 50 000 operací se 100 pixelovými

trojúhelníky za sekundu

Karel Vlček Pokročilé architektury procesorů 10

Intel i860 - organizace paměti obrazu

Za tím účelem byla zkonstruována VRAM (video RAM)

Pro dostatečně rychlou činnost paměti musí být přístup do paměti při obnovování obrazu při f = 60 Hz roven t = 12,7 ns

Výpočet: t = 1/(1280 x 1024 x 60) = 12,7 ns Řešení: čtyři nezávislé paměti s časovým

posunem a cirkulačním registrem

Karel Vlček Pokročilé architektury procesorů 11

Vývoj grafických adaptérů PC

Rok 1981 CGA (Color Graphic Adapter) Rok 1982 Hercules - monochromatický Rok 1984 EGA (Enhanced Graphic Adapter) Rok 1984 VGA (Video Graphic Adapter) Rok 1987 SVGA (Super Video Graphic

Adapter) Rok 1987 TIGA (Texas Instruments Graphic

Adapter)

Karel Vlček Pokročilé architektury procesorů 12

Druhá generace grafických procesorů

Obvodová podpora 3D grafiky: S3, Intel, 3D, nVIDIA, 3Dfx, ATI a Fujitsu Savage3D (1998) Savage4 (1999) Intel750 (1991) Intel740 (1998) multimediální funkce Intel 752 (1999) multimediální funkce

Karel Vlček Pokročilé architektury procesorů 13

Hlavní bloky 3D stroje

Stroj na počítání trojúhelníků (Setup Engine) Skenovací konvertor Texturovací řetězec Kalkulátor barev

Karel Vlček Pokročilé architektury procesorů 14

Hlavní operace 3D stroje

Mapování textur Bilineární MIP (multus in parvo) Gouraudovo stínování Alfa míchání Ořezávání Antialiasing Mlha

Karel Vlček Pokročilé architektury procesorů 15

Intel740, Intel752

Intel740 - hardwarová podpora vykreslování trojúhelníků: 1,1 M trojúhelníků/s

Intel752 - další zdokonalení, např. podpora anizortopní filtrace, vějíř trojúhelníků, popis pixelů 18 bitů, komprese textur

Intel752 - multimediální operace

Karel Vlček Pokročilé architektury procesorů 16

Permedia

Princip architektury firmy 3D využívá hluboké zřetězení (hyperpipelining)

Grafické akcelerátory: GLINT (1995) Delta (1995) Permedia (1996)

Je definován protokol předávání zpráv

Karel Vlček Pokročilé architektury procesorů 17

Uspořádání řetězce Permedia

Rastizér OříznutíČtení

bufferuŠablona

Adresa textury

Barevný DDA

Čtení paměti

Zápis dobufferu

YUVČtení textury

Texturamlha

DitherLogické operace

Zápis dopaměti

Výstup

Karel Vlček Pokročilé architektury procesorů 18

Permedia3 - architektura

Je označován jako geometrický stroj s větší obvodovou podporou geometrických výpočtů (1999)

Obsahuje 5 jednotek s pohyblivou řádovou čárkou (násobičku, sčítačku, dvě děličky a konverzní jednotku)

Tři paměti vrcholů trojhelníka

Karel Vlček Pokročilé architektury procesorů 19

Permedia3 - spolupráce jednotek

Zasílání dat zajišťuje směrovací obvod, který je popsaný ve VHDL jako stavový automat

Směrování se řídí podle soutěživého algoritmu zasílání vstupních parametrů (score-boarding)

Nanášení textur s trilineárním mapováním Rozhraní AGP

Karel Vlček Pokročilé architektury procesorů 20

Riva 128

Karel Vlček Pokročilé architektury procesorů 21

RIVA TNT

Obsahuje více než 7 milionů transistorů Pouzdro má 452 vývodů Výkonnost 9M trojúhelníků za sekundu Šířka slova 128 bitů Hlavní část výpočetního řetězce je zdvojená Odpovídá vybavení multimediálních

procesorů

Karel Vlček Pokročilé architektury procesorů 22

Riva TNT

Karel Vlček Pokročilé architektury procesorů 23

RIVA TNT2

Firma NVIDIA přizpůsobila grafický procesor RIVA TNT2 výkonu potřebnému pro většinu her ve 32bit kvalitě obrazu

Procesor je doplněn i kompresí MPEG – 2

Karel Vlček Pokročilé architektury procesorů 24

Riva TNT 2

Karel Vlček Pokročilé architektury procesorů 25

Variantou je DiamondViper V770

Karel Vlček Pokročilé architektury procesorů 26

Voodoo3 2000 AGP

Karel Vlček Pokročilé architektury procesorů 27

Voodoo3 2000 PCI

Karel Vlček Pokročilé architektury procesorů 28

Literatura:

Dvořák, V.: Architektura a programování paralelních systémů, VUTIUM Brno, (2004), ISBN 80-214-2608-X

Dvořák, V., Drábek, V.: Architektura procesorů, VUTIUM Brno, (1999), ISBN 80-214-1458-8

Drábek, V.: Výstavba počítačů, PC-DIR, s.r.o. Brno, (1995), ISBN 80-214-0691-7

Mueller, S.: Osobní počítač, Computer Press, Praha, (2001), ISBN 80-7226-470-2

Pluháček, A.: Projektování logiky počítačů, Vydavatelství ČVUT Praha, (2003), ISBN 80-01-02145-9

http://en.wikipedia.org/wiki/Voodoo3 http://en.wikipedia.org/wiki/RIVA_TNT2