Материал: 2225

Схемотехника RAMDAC быстро развивалась, и сегодня стандартным считается RAMDAC, обеспечивающий разрешение 1600×1200 точек при 32-битном цвете на частоте 75 – 85 Гц. Качество получае-

26

мого изображения в большой степени зависит от таких характеристик RAMDAC, как его частота, разрядность, время переключения с черного сигнала на белый и обратно, варианта исполнения (внешний или внутренний). Частота RAMDAC говорит о том, какое максимальное разрешение при какой частоте кадровой развертки сможет поддерживать видеоадаптер. Например, при разрешении 1024×768 точек и частоте кадровой развертки 70 Гц выводить единичный пиксел (с учетом времени на обратный ход луча по горизонтали и вертикали) необходимо примерно за 13 нc. Следовательно, в этом режиме RAMDAC должен поддерживать собственную частоту около 75 МГц. Современными можно считать RAMDAC с частотой не ниже 170 МГц. Разрядность RAMDAC говорит о том, какое цветовое пространство способен охватывать видеоадаптер. Большинство микросхем поддерживает представление 8 бит на каждый канал цвета, что обеспечивает отображение около 16,7 миллиона цветов.

27

Видеопамять служит для хранения изображения. От ее объема зависит максимально возможное полное разрешение видеоадаптера. На графических адаптерах массового применения использовать дорогую память типа 3D RAM, DR DRAM, CD RAM невозможно по экономическим соображениям, поэтому большинство производителей используют модули с памятью типа SDRAM и DDRDRAM. При их совместной работе с мощными графическими чипсетами возникает ряд проблем.

Для кодирования графической и видеоинформации используются форматы JPEG и MPEG. JPEG – стандарт сжатия изображения с потерями, однако весьма эффективный.

Интерфейс AGP

Стандарт на AGP был разработан фирмой Intel 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 видеокарт с большими объемами как видеопамяти, так и памяти под текстуры, z-буфер и т.п. Скорость передачи данных интерфейса AGP – до 532 Мбайт, которая обусловлена частотой шины – 66 МГц, возможностью отмены механизма мультиплексирования шины адреса и данных (на PCI по одним и тем же физическим линиям сначала выдается адрес, а потом данные). Интерфейс может пропустить 66 000 000,4 байта = 266 Мбайт/с. В режиме "×1" в качестве строба используется сам сигнал тактовой частоты. Для повышения пропускной способности шины в стандарт заложена возможность передавать данные с помощью дополнительных специальных сигналов, используемых как стробы, вместо сигнала CLK в обычном режиме (это режимы "×2" и "×4"). В режиме "×2" пропускная способность становится 66 000 000 × 2 × 4 байта = 532 Мбайт/с. В режиме "×4" (введен в спецификации 2.0) пропускная способность возрастает соответственно до 1064 Мбайт/с; "×8" – следующий вариант шины. Основная идея введения режимов – увеличение полосы пропускания до 8×4 = 32 байт за один такт системной шины. Это означает, что скорость передачи данных на шине возрастет до 2 Гбайт/с.

28

Интерфейс PCI-Express

Двадцать второго июля две тысячи второго года опубликована базовая спецификация протокола и сигнального уровня, а также базовая спецификация на форм-фактор и энергопотребление карт и разъемы. Стандарт PCI-Express (PCI-E) впервые был представлен на форуме Intel в сентябре 2003 года и, по словам разработчиков, должен заменить AGP, т.к. имеет значительные преимущества перед ним. Развитием стандарта PCI-Express занимается организация PCI-Special Interest Group.

Ни для кого не секрет, что в наше время идеальный внешний интерфейс является последовательным. Переход происходит медленно, но верно: сначала клавиатура и мышь, затем модем, через годы – сканеры и принтеры, видеокамеры, цифровые фотоаппараты – все они используют последовательные интерфейсы USB, IEE1394, USB 2. В настоящее время большинство новых интерфейсов переходит на последовательные соединения. Не за горами и беспроводные решения. Очевиден тот факт, что в наше время выгоднее заложить максимум функциональности в чип, нежели иметь дело с избыточными объемами контактов, кабелями с сотней проводов внутри, недешевыми пайкой, экранированием, разводкой и медью. Более подробно преимущества последовательных шин и интерфейсов рассмотрены в [5].

Преимущества PCI-Express.

•Высокая производительность: повышение пропускной способности версии "×1" как минимум вдвое по сравнению с PCI, возможность линейного наращивания производительности путем линейного расширения шины. Помимо этого, PCI-Express – это реально дуплексная шина;

•упрощение разводки периферии: стандартизация там, где ранее использовались всевозможные варианты PCI , PCI-X и др.; снижение комплексных затрат на разработку и внедрение систем;

•уровневая архитектура: основные затраты на развитие PCIExpress в дальнейшем ложатся лишь на разработку соответствующей обвязки, что дает возможность экономить на работе с прежним программным обеспечением;

•следующее поколение периферии: PCI-Express позволяет реализовать новые возможности обмена данными и мультимедийным контентом за счет изохронной природы передачи (т.е. разнесения отдельных частей сигнала по времени);

29

• простота использования: производить апгрейд и доработку систем устройствами PCI-Express станет значительно легче. Теперь появится возможность использовать PCI-Express-карты с "горячим" подключением.

Ключевые отличия PCI-Express от PCI

новая шина последовательная, а не параллельная. Основные преимущества – снижение стоимости, миниатюризация, лучшее масштабирование, более выгодные электрические и частотные параметры (нет необходимости синхронизировать все сигнальные линии);

спецификация разделена на целый стек протоколов, каждый уровень которого может быть усовершенствован, упрощен или заменен, не оказывая влияния на остальные. Это позволяет быстро и удобно разрабатывать адаптированные варианты специального назначения;

в изначальной спецификации заложены возможности “горячей” замены карт;

заложены возможности создания виртуальных каналов, гарантирования пропускной полосы и времени отклика, сбора статистики QoS (Quality of Service – качество обслуживания);

заложены возможности контроля целостности передаваемых данных (CRC);

заложены возможности управления питанием.

Архитектуру PCI-Express можно рассматривать послойно, в сравнении с адресной моделью PCI. Конфигурация PCI-Express – стандартна для устройств, определенных plug-and-play спецификациями PCI: программный уровень генерирует запросы чтения/записи, уровень транзакций транспортирует эти запросы к периферийным устройствам с помощью разделенного пакетного протокола. Для поддержания высокой производительности шины соединительный (link) уровень добавляет пакетам очередность и CRC. Базовый физический уровень состоит из двойного симплексного канала, осуществляющего функции приемной и передающей пары. PCI-Express использует программную модель шины

PCI.

Физический протокол основан на последовательной передаче данных. На электрическом уровне каждое соединение использует низковольтную дифференциальную передачу сигнала (LVDS), приём и передача информации производятся каждым устройством PCI-Express по отдельной витой паре. Каждый канал состоит из двух дифференциаль-

30