Pokročilé architektury počítačů (PAP_09.ppt) Karel Vlček, katedra Informatiky, FEI VŠB Technická Univerzita Ostrava.

Prezentace na téma: "Pokročilé architektury počítačů (PAP_09.ppt) Karel Vlček, katedra Informatiky, FEI VŠB Technická Univerzita Ostrava."— Transkript prezentace:

1 Pokročilé architektury počítačů (PAP_09.ppt) Karel Vlček, karel.vlcek@vsb.cz karel.vlcek@vsb.cz katedra Informatiky, FEI VŠB Technická Univerzita Ostrava

2 Karel VlčekPokročilé 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)

3 Karel VlčekPokročilé 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

4 Karel VlčekPokročilé 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

5 Karel VlčekPokročilé 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

6 Karel VlčekPokročilé 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

7 Karel VlčekPokročilé 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

8 Karel VlčekPokročilé architektury procesorů 8 Intel i860 Procesor RISC, který podporuje 3D grafiku FX a registry Řadič FP a registry I-cache 4kB D-cache 8kB FP násobička FP sčítačka Grafická jednotka

9 Karel VlčekPokročilé 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

10 Karel VlčekPokročilé 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

11 Karel VlčekPokročilé 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)

12 Karel VlčekPokročilé 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

13 Karel VlčekPokročilé architektury procesorů 13 Hlavní bloky 3D stroje Stroj na počítání trojúhelníků (Setup Engine) Skenovací konvertor Texturovací řetězec Kalkulátor barev

14 Karel VlčekPokročilé architektury procesorů 14 Hlavní operace 3D stroje Mapování textur Bilineární MIP (multus in parvo) Gouraudovo stínování Alfa míchání Ořezávání Antialiasing Mlha

15 Karel VlčekPokročilé 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

16 Karel VlčekPokročilé 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

17 Karel VlčekPokročilé architektury procesorů 17 Uspořádání řetězce Permedia RastizérOříznutí Čtení bufferu Šablona Adresa textury Barevný DDA Čtení paměti Zápis do bufferu YUV Čtení textury Textura mlha Dither Logické operace Zápis do paměti Výstup

18 Karel VlčekPokročilé 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

19 Karel VlčekPokročilé 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

20 Karel VlčekPokročilé architektury procesorů 20 Riva 128

21 Karel VlčekPokročilé 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

22 Karel VlčekPokročilé architektury procesorů 22 Riva TNT

23 Karel VlčekPokročilé 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

24 Karel VlčekPokročilé architektury procesorů 24 Riva TNT 2

25 Karel VlčekPokročilé architektury procesorů 25 Variantou je DiamondViper V770

26 Karel VlčekPokročilé architektury procesorů 26 Voodoo3 2000 AGP

27 Karel VlčekPokročilé architektury procesorů 27 Voodoo3 2000 PCI

28 Karel VlčekPokročilé 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