Аппаратные средства персональных компьютеров

Причем по цене, мало отличающейся от обычной 133 МГц памяти: технология та же (включая методику упаковки чипов - TSOP, не microBGA, как у RDRAM), оборудование - то же, энергопотребление, практически  не отличающееся от SDRAM, площадь чипа отличается лишь на несколько процентов. Именно это сочетание доступности  с требующейся на сегодняшний  день производительностью и заинтересовало в первую очередь прагматичную индустрию DRAM - точно так же в свое время  они выбирали PC66, PC100, PC133…

Однако первыми чипы DDR использовали отнюдь не производители  модулей памяти. Производителям видеокарт  проще - на карте они в праве применять что угодно, лишь бы на выходе был стандартный сигнал. Да и ширина шины памяти все же всегда была узким местом скорее для графических чипов, чем для центральных процессоров. Так что, производители видеокарт гораздо раньше воспользовались появившейся в графических чипах поддержкой DDR SDRAM/SGRAM.- Уже через несколько месяцев после выхода первого такого чипа, GeForce 256, появились карты с DDR SDRAM и SGRAM чипами на борту.

А вот с модулями памяти DIMM DDR SDRAM положение несколько иное: их востребовать было некому - весь вопрос встал за чипсетами, обладающими  поддержкой этого типа памяти и, соответственно, за материнскими платами на базе этих чипсетов. Первый пользовательский чипсет, обладающий поддержкой этого типа памяти, ожидался от VIA сначала осенью 99 г., затем зимой 2000, весной… И только в конце 2002 года «положила на лопатки» свою предшественницу SDRAM.

К сожалению, ничто на свете  не дается даром и увеличение пропускной способности памяти вдвое сопровождалось изменением форм-фактора модулей. При сохранении тех же размеров модуля число контактов увеличилось со 168 до 184.

Стандарт модулей DIMM DDR SDRAM предполагает использование до 200 МГц  и выше чипов, с результирующей частотой более 400 МГц и пропускной способностью более 3.2 Гбайт/с. С того момента, когда DDR SDRAM исчерпает свои возможности, в 2004 г. должен стартовать DDR-II.

Скорость DDR-II чипов, как предполагается, начнется с 200 МГц, но за счет того, что  будет передаваться 4 пакета данных за такт, их пропускная способность  должна составить 6.4 Гбайт/с.

Модули на этих чипах, как  и модули на чипах DDR, также будут  иметь свой собственный форм-фактор (230 контактов), и требовать новых  чипсетов.

Видеоподсистема

Устройство, которое называется видеоадаптером, есть в каждом компьютере. В виде устройства, интегрированного в системную плату, либо в качестве самостоятельного компонента. Главная  функция, выполняемая видеокартой, - преобразование полученной от центрального процессора информации и команд в  формат, который воспринимается электроникой монитора, для создания изображения  на экране. Монитор обычно является неотъемлемой частью любой системы, с помощью которого пользователь получает визуальную информацию.

Таким образом, связку видеоадаптера  и монитора можно назвать видеоподсистемой компьютера.

То, как эти компоненты справляются со своей работой, и  в каком виде пользователь получает видеоинформацию, включая графику, текст, живое видео, влияет на производительность как самого пользователя и его  здоровье, так и на производительность всего компьютера в целом.

Видеокарты

Прежде чем стать изображением на мониторе, двоичные цифровые данные обрабатываются центральным процессором, затем через шину данных направляются в видеоадаптер, где они обрабатываются и преобразуются в аналоговые данные и уже после этого направляются в монитор и формируют изображение. Сначала данные в цифровом виде из шины попадают в видеопроцессор, где  они начинают обрабатываться. После  этого обработанные цифровые данные направляются в видеопамять, где  создается образ изображения, которое  должно быть выведено на дисплее. Затем, все еще в цифровом формате, данные, образующие образ, передаются в RAMDAC, где  они конвертируются в аналоговый вид, после чего передаются в монитор, на котором выводится требуемое  изображение.

Самым распространенным на сегодняшний день методом оптимизации  работы видеоадаптеров является применение повышенной тактовой частоты, на которой  работает графический процессор, видеопамять  и RAMDAC, что позволяет увеличить  скорость обмена информацией между  компонентами платы.

Несколько лет назад графические  процессоры работали с тактовой частотой, значения которой не превышали скорости работы шины системной памяти на материнской  плате. Теперь ситуация изменилась: например, видеопроцессоры и видеопамять (DDR II) работают на тактовой частоте до 1GHz, а RAMDAC – до 600МГц.

The Accelerated Graphics Port (AGP)

AGP - Ускоренный Графический  Порт. Шина персонального компьютера  претерпела множество изменений  в связи с повышаемыми к  ней требованиями. AGP - это расширение  шины PCI, чье назначение - обработка  больших массивов данных 3D графики. Intel разрабатывала AGP для решения  двух проблем перед внедрением 3D графики на PCI. Во-первых, 3D графике  требуется как можно больше  памяти информации текстурных  карт (texture maps) и z-буфера (z-buffer). Чем  больше текстурных карт доступно  для 3D приложений, тем лучше выглядит  конечный результат. При нормальных  обстоятельствах z-буфер, который содержит информацию, относящуюся к представлению глубины изображения, использует ту же память, что и текстуры. Этот конфликт предоставляет разработчикам 3D множество вариантов для выбора оптимального решения, которое они привязывают к большой значимости памяти для текстур и z-буфера, и результаты напрямую влияют на качество выводимого изображения.

Разработчики PC имели ранее  возможность использовать системную  память для хранения информации о  текстурах и z-буфера, но ограничением в этом подходе была передача такой  информации через шину PCI. Производительность графической подсистемы и системной  памяти ограничиваются физическими  характеристиками шины PCI. Кроме того, ширина полосы пропускания PCI, или ее емкость, не достаточна для обработки  графики в режиме реального времени. Чтобы решить эти проблемы, Intel разработала AGP.

Если определить кратко, что такое AGP, то это - прямое соединение между графической подсистемой  и системной памятью. Это решение  позволяет обеспечить значительно  лучшие показатели передачи данных, чем  при передаче через шину PCI, и явно разрабатывалось, чтобы удовлетворить  требованиям вывода 3D графики в  режиме реального времени. AGP позволит более эффективно использовать память страничного буфера (frame buffer), тем  самым увеличивая производительность 2D графики также, как увеличивая скорость прохождения потока данных 3D графики через систему.

Определением AGP, как вида прямого соединения между графической  подсистемой и системной памятью, является соединение point-to-point (точка-точка). В действительности, AGP соединяет  графическую подсистему с блоком управления системной памятью, разделяя этот доступ к памяти с центральным  процессором компьютера (CPU).

Через AGP можно подключить только один тип устройств - это графическая  плата. Графические системы, встроенные в материнскую плату и использующие AGP, не могут быть улучшены.

Производительность  текстурных карт

Определение Intel, подтверждающее, что после реализации AGP становится стандартом, следует из того, что  без такого решения достижение оптимальной  производительности 3D графики в PC будет  очень трудным. 3D графика в режиме реального времени требует прохождения  очень большого потока данных графическую  подсистему. Без AGP для решения этой проблемы требуется применение нестандартных  устройств памяти, которые являются дорогостоящими. При применении AGP текстурная информация и данные z-буфера могут  хранится в системной памяти. При более эффективном использовании системной памяти графические платы на базе AGP не требуют собственной памяти для хранения текстур и могут предлагаться уже по значительно более низким ценам.

Теоретически PCI могла бы выполнять те же функции, что и AGP, но производительность была бы недостаточной  для большинства приложений. Intel разрабатывала AGP для функционирования на частоте 133 MHz и для управления памятью по совершенно другому принципу, чем это осуществляет PCI. В случае с PCI, любая информация, находящаяся  в системной памяти, не является физически непрерывной. Это означает, что существует задержка при исполнении, пока информация считывается по своему физическому адресу в системной  памяти и передается по нужному пути в графическую подсистему. В случае с AGP Intel создала механизм, в результате действия которого, физический адрес, по которому информация хранится в  системной памяти, совершенно не важен  для графической подсистемы. Это - ключевое решение, когда приложение использует системную память, чтобы  получать и хранить необходимую  информацию. В системе на основе AGP не имеет значения, как и где хранятся данные о текстурах, графическая подсистема имеет полный и беспроблемный доступ к требуемой информации.

Индустрия компьютерной графики  как сообщество разработчиков аппаратных и программных средств поддержала и приняла спецификацию AGP. В отличие  от PCI, где существует много соперничающих  между собой различных устройств для управления шиной, в случае с AGP единственным устройством является графическая подсистема. Дизайн шины AGP призван преодолеть ограничения шины PCI при передаче данных в системной памяти. AGP позволяет улучшить физическую скорость передачи данных, работая на тактовой частоте до 133MHz, по сравнению с 33 MHz тактовой частоты шины PCI, и, кроме того, AGP обеспечивает согласованное управление памятью, которое допускает разбросанность данных в системной памяти и их быстрое считывание случайным образом. AGP позволяет увеличить не только производительность 3D графики в режиме реального времени за счет ускорения вывода текстур, но и уменьшает общую стоимость создающихся высокопроизводительных графических подсистем, за счет использования существующих архитектур системной памяти.

Что такое DirectX?

DirectX представляет собой  набор из нескольких API (application programming interface - интерфейс программирования  приложений), позволяющих разработчикам  игр и других интерактивных  приложений получать доступ к  специфическим функциям аппаратного  обеспечения без необходимости  написания аппаратнозависимого  программного кода. Последняя версия DirectX имеет порядковый номер 9.0 и включает в себя следующие API:

· DirectDraw - обеспечивает доступ к аппаратным средствам, отвечающим за изображение. Предлагается возможность  работать с двумерной графикой и  напрямую управлять видеопамятью, оверлеями  и сменой видеостраниц.

· DirectSound - как видно из названия, этот компонент обеспечивает аппаратнонезависимый интерфейс воспроизведения  звука. DirectSound позволяет приложениям  полностью использовать возможности  аппаратных компонентов, обеспечивающих работу со звуком, например, микширование без временных задержек.

· DirectInput - Обеспечивает аппаратнонезависимый ввод данных в систему в режиме реального времени. События, обрабатываемые DirectInput, формируются клавиатурой, мышкой и джойстиком.

· DirectPlay - представляет собой  независимый протокол для осуществления  связи между компьютерами. Может  применяться для многопользовательских  игр, связь в которых осуществляется через Интернет, локальную сеть или  прямое последовательное соединение с  помощью кабеля. Интерфейс, именуемый DirectPlay Lobby, позволяет создавать онлайновые места встреч в интернете, попадая  в которые множество людей  могут объединяться и совместно  участвовать в играх.

· Direct3D - это подсистема создания трехмерных графических изображений. Состоит из API низкого уровня, который  обеспечивает несколько базовых  возможностей создания изображения, и API высокого уровня, который осуществляет комплекс операций, образующих изображение.

DirectX широко используется  в современном поколении компьютерных  игр. Каждая игрушка, имеющая  логотип "for Windows", прежде, чем  запуститься на Вашем компьютере, требует наличия установленного  в системе DirectX. Вот почему DirectX это не просто "нечто для  программистов", это принципиально  необходимое нечто для игроков. DirectX используется для обработки  событий, которые должны совершаться  в каждой игре, таких, как вывод  изображения на экран или считывание  входных данных с клавиатуры, мыши или джойстика. С появлением  все большего и большего числа  игр, использующих DirectX, пользователи  замечают некоторые отличия, например:

· Улучшенные многопользовательские  игры Причина, почему хороших многопользовательских  игр не так много, в том, что  они очень сложны в создании. DirectPlay делает создание таких игр менее  болезненной проблемой и упрощает их установку. Вот почему мы вправе ожидать увеличения количества новых  классных многопользовательских игр.

· Завораживающие 3D-игры Вы знаете, почему трехмерные игры идут на Вашем компьютере так медленно? Причина  в том, что изображение 3D-объектов на плоском экране требует огромного  количества математических вычислений. Если эти вычисления осуществляются центральным процессором системы, то такие процессы обсчитываются  слишком медленно, так как процессор  выполняет еще и другие системные  операции. Одним из решением этой проблемы является возложение задач по обработке  трехмерных процессов на специальные 3D-видеоакселераторы.

· Упрощенная установка программ Игры, соответствующие спецификации DirectX, полностью используют возможности, предоставляемые интерфейсом Windows, и их установка также проста, как  инсталляция Вашего любимого текстового процессора.

· Изображение в играх  стало гораздо лучше Большинство  игр, написанных для DOS, используют низкое разрешение изображения, обычно 320x240. Это  объясняется тем, что такое разрешение максимально для стандартных VGA-видеокарт, поддерживающих отображение только 256 цветов. Для того, чтобы использовать более высокое, а следовательно, более качественное разрешение, такое, как 640x480, или 800x600, или даже 1600х1200, разработчикам необходимо писать игры, работающие с видеокартами стандарта Super VGA, а это означает увеличение объема работ.

DirectX поддерживает VGA и SVGA видеорежимы при 64К цветов (Hi-color) без дополнительных затрат ресурсов. С каждым днем производительность  видеоадаптеров возрастает, следовательно, DirectX игры будут выглядеть все  более реалистично и привлекательно.