Восьмая скорость цвета. Новый стандарт графической шины — AGP 8X

Человечеству, видимо, свойственно стремиться куда-то ввысь

и вдаль. Паровозы и пароходы, лишь недавно бывшие последним словом индустрии, уступили место тепловозам и теплоходам, автомобили успевают морально устаревать до окончания их гарантийного срока. Отрасль высоких технологий всегда была на гребне стремления человечества к Олимпу. Здесь новые технологии порой устаревают, не успев воплотиться в серийные образцы устройств. Как молнии, пролетают новые стандарты и инновации над головами бедных пользователей. Данная статья призвана помочь читателям не попасть под колеса прогресса и успеть своевременно принять нужное решение. Итак, сегодня на нашем операционном столе чрезвычайно интересный и весьма перспективный пациент — промышленный стандарт AGP 8X. У больного явные признаки переношенности вкупе с замедленным развитием — первичная ( draft ) спецификация AGP 8X ( AGP 3.0 ) версии 0.9 была принята еще в ноябре 2000 года. С тех пор она несколько раз модернизировалась и дополнялась, но так и не дошла до версии 1.0. Последняя черновая версия спецификации — 0.95 — датирована маем 2001 года. Несмотря на этот факт, новые наборы микросхем для материнских плат и видеокарты с поддержкой AGP 8X уже объявлены и показаны в действующих образцах на выставке CeBit 2002. Лог-файл По традиции, перед вскрытием пациента нужно сделать небольшую выдержку из его истории болезни. Стандарт AGP ( Accelerated Graphic Port — ускоренный графический порт) появился в 1997 году как замена шины PCI для видеокарт. Главным отличием AGP от PCI была его однопортовость, то есть возможность подключить одну видеокарту и больше ничего. Именно поэтому AGP называется портом, а не шиной. Основными целями, преследовавшимися разработчиками AGP , были: 1) использование части системной памяти компьютера для хранения текстур и больших трехмерных сцен, не вмещающихся в ограниченную память видеокарты; 2) прямая передача информации между видеокартой и оперативной памятью, минуя процессор; 3) увеличение скорости передачи данных между видеокартой и системной шиной. Частота работы порта AGP составляет 66,6 МГц. Изначально существовало два вида разъемов стандарта AGP 1.0 — AGP 1X и AGP 2X , оба с напряжением питания 3,3 В. Значки " Х " означают скорость (как и в CD - ROM ) по сравнению с односкоростным эталонным устройством. AGP 2X , работая на той же тактовой частоте, что и его более медленный собрат, за один такт передавал 2 порции информации по 32 бита, используя не только передний, но и задний фронт информационного импульса (по такому же принципу, к примеру, работает DDR память). Передавая за такт 32 бита ( 4 байта), этот порт давал пиковую производительность 66,6х4х2=533 Мбайт/c. Позже на рынке появился стандарт AGP 2.0 , привнесший в компьютерный мир разъем AGP 4X с напряжением питания в 1,5 В. Он полностью совместим с AGP 2X (за счет добавочных контактов питания) и обладает скоростью передачи данных в 1066 Мбайт/c. Царствие AGP 4X продолжается уже довольно долгое время и, думаю, не ошибусь, если скажу, что после его выхода развитие технологии несколько приостановилось. Основными причинами этой вынужденной остановки были недостаточная производительность тогдашних видеокарт, не перекрывавших даже скоростные рамки диапазона AGP 2X , а также низкая скорость обмена с оперативной памятью. Многие тестирования тех времен, проводившиеся с использованием видеокарт TNT2 и Voodoo 3 , показывали абсолютную избыточность стандарта AGP 4X. Выигрыш по сравнению с AGP 2X был минимален. А потом появился GeForce… И DDR пророк его Этот графический процессор, впервые в истории использовавший сложную аппаратную технологию T &L, нуждался в больших объемах памяти для хранения информации и текстур. Данные вначале должны были быть накоплены в ОЗУ и лишь потом отосланы для обработки на T &L конвейер. Стандарт AGP 4X теоретически давал видеокарте гигабайтный канал для обмена с ОЗУ. Но сама оперативная память не могла работать с такой скоростью. Теоретическая скорость обмена памяти стандарта SDRAM PC133 с устройствами составляет те же 1066 Мбайт/c, что и у AGP 4X. Но с оперативной памятью общается не только (и не столько) видеокарта, но и другие устройства — в частности, центральный процессор, DMA устройства и PCI платы расширения. В итоге, после такого ожесточенного “дележа”, для AGP мало что оставалось. И теоретически более быстрый канал просто простаивал в ожидании освобождения ОЗУ. Ситуация начала выправляться только после выхода на рынок чипсетов, поддерживающих более быструю память Rambus RDRAM 800 и DDR SDRAM 266. Таблица скоростей обмена информацией для всех типов памяти представлена ниже. Тип памяти Скорость Мб/с
SDRAM PC133 1066
Одноканальная PC800 RDRAM 1600
DDR SDRAM 266 2100
DDR SDRAM 333 2700
Двухканальная PC800 RDRAM 3600
Итак, AGP 4X , наконец, нашел поддержку со стороны памяти ПК. И таки смог продемонстрировать свою максимальную производительность и истинные возможности. Единственным оставшимся препятствием была чрезвычайно высокая цена на новые типы памяти и отсутствие поддержки относительно дешевого стандарта DDR SDRAM со стороны крупнейшего производителя процессоров и чипсетов __

— компании Intel. Cо временем цены потихоньку снизились, и новая память наконец заняла свое законное место и в разъемах материнских плат, и на платах видеоакселераторов. Последним и решающим действием был выход “фирменных” чипсетов с поддержкой DDR для популярной платформы Pentium 4. Теперь узким местом в связке “графический акселератор-память” опять стал сам канал AGP. Его пропускная способность была слишком мала для передачи огромных потоков информации современными видеокартами. А новый, более быстрый стандарт AGP тем временем совсем не спешил выходить на рынок. В итоге память “на борту” видеоакселераторов растет, как снежный ком с Джомолунгмы. Уже появились монструозные DDR видеокарты с объемом памяти, равным ОЗУ самой системы. А все новые и новые приложения отважно грозятся сделать и этот объем недостаточным для хранения их реалистичных текстур. На горизонте грозно маячит тень Doom III с его оптимистичным девизом: “на GeForce 2 игра не даст и 30 кадров в секунду”. Необходимость сделать решительный шаг, прежде чем хрупкий текстолит печатных плат перестанет выдерживать давление чипов памяти, назрела уже давно. И этот шаг наконец сделан, ибо грядет AGP 8X , способный решить все проблемы с дисбалансом оперативной и видеопамяти. Что AGP грядущий нам готовит? Спецификацией предусмотрена обратная совместимость только с картами стандарта AGP 4X. AGP 2X и AGP 1X отправляются на свалку истории. Есть два подстандарта: сам AGP 8X , не совместимый ни с чем, кроме AGP 8X , и Universal AGP с поддержкой старых — AGP 4X — видеокарт. Поддержка предусмотрена только для видеокарт с питанием 1,5 В, что заставит многих пользователей совершить вместе с переходом на новую платформу и вынужденный апгрейд видеочасти. Установленные в новый разъем видеокарты с питанием на 3,3 В способны унести с собой в могилу весь чипсет (т.е. материнскую плату). Взамен AGP 8X предлагает следующие нововведения: **

*** Увеличившаяся до2,1Гбайт/с скорость передачи данных * Понижение уровня напряжений сигналов на шине * Циклы калибровки (100мкс задержка при старте компьютера для первичной калибровки видеокарты и ОЗУ, а также периодические сигналы калибровки) * Динамическая инверсия шины (ограничение потока информации, передаваемой за один такт, при помощи инвертирования потока информации) * Поддержка изохронного режима передачи данных * Поддержка несколькихAGP 8Xпортов Принцип работы (8циклов за один такт) представлен на диаграмме:Новый стандарт позволяет графическим чипам последних поколений выдать на-гора максимум от максимума производительности. Недаром в разработке стандарта участвовали “отцы” индустрии —NVIDIAиATI. Рассмотрим поподробнее те ключевые нововведения, которые интересуют нас в первую очередь, как пользователей грядущих устройств. Первое — это изохронный режим передачи данных, второе — это многопортовость. Слово “изохронность”, столь непривычное для нашего русского уха, на практике означает огромные перспективы развития рынка видеоакселераторов. Выше мы уже описывали то, чтоAGPплаты могут только требовать весь канал от контроллера, но они далеко не всегда его получают. Современные графические приложения могут действовать двумя способами. Первые требуют очень большие порции информации, но делают это довольно редко.AGP2.0не может обеспечить нормальную латентность (время отклика на запрос чтения или записи) команды, и в итоге информация должна постоянно находиться в буфере самой видеоплаты. В случае с редкими, но большими порциями информации буфер свою функцию выполняет и частично спасает положение. Второй же категории ПО, наоборот, нужен постоянный поток информации, состоящей из малых пакетов (streaming), и, как следствие, необходима высокая латентность операций. Некоторые доработки, введенные в стандартAGP 3.0 , позволили снизить задержку при выполнении потоковых операций и уменьшить необходимость буферизации информации. Эта технология и получила название изохронного режима. При этом был сохранен и старый добрый асинхронный режим передачи данных. Для изохронных данных система гарантирует

определенное количество операций чтения и записи блоков информации ( N ) определенного размера ( Y ) за период ( T ). Период для устройств стандарта AGP 8X равен 1 мкс. Устройство, совместимое со стандартом AGP 3.0 , позволяет делить общее число транзакций между операциями чтения и записи. По AGP информация далее передается с учетом латентности ( L ). В итоге получаем ширину шины BANDWIDTH = (N * Y) / T и повышение производительности как игровых, так и мультимедийных приложений. Размеры пакетов могут варьироваться, в зависимости от запросов устройства, от 32 до 256 байт для чтения и 32 или 64 байта для записи. Новый стандарт, с его возможностью регуляции параметров N, Y, L, позволяет создавать устройства, четко ориентированные на выполнение определенного типа задач. Достаточно только задать эти значения — и система приобретает свою целевую направленность. Ниже приведен пример использования комбинаций этих чисел для различных платформ. Тип компьютера Ширина шины (Мб/c) N L Y Применение
Hi-end рабочая станция 640 5 10 128 Просмотр 2 фильмов высокого качества
Обычная рабочая станция 384 3 10 128 Просмотр 1 фильма высокого качества
Графическая станция 320 5 2 64 Редактирование видео
Любительская станция 128 2 2 64 Видеозахват
От одного нововведения

мы плавно переходим к другому. Изохронность позволяет создать изохронный мост ( Fan-Out Bridge ) и подключить к одному порту AGP 3.0 (не путайте с разъемом) два устройства, делящие между собой общую шину по мере необходимости. А самих портов AGP в системе может быть несколько. Это означает возвращение тех золотых стародавних времен SLI , когда включенные параллельно два акселератора Voodoo 2 ( 3dfx , где ты?) давали удвоенную производительность. Возможен вывод сигнала с одного компьютера на несколько мониторов с нескольких видеокарт. Представляете, какую производительность будут давать два спаренных в одну упряжку GeForce 4? Если в ближайшем будущем появятся чипсеты с поддержкой не только самого стандарта AGP 8X , но и этого моста, то графическую индустрию ждет микрореволюция. Новый виток исторической спирали не за горами. Пример того, чем все это может закончиться, приведен на рисунке.

Первые ласты А мы пока вернемся в настоящее. На данный момент пионером технологии AGP 8X является с боем вернувшийся на рынок концерн SiS. Именно их чипсеты, представленные на выставке CeBIT 2002 , являются первенцами большого семейства готовящихся системных плат с поддержкой AGP 8X. И, хотя на продемонстрированных образцах разъем AGP только один, его скорость позволяет порекомендовать данные чипсеты всем любителям новизны, желающим не остаться за бортом лайнера прогресса. Компания представила наборы микросхем как для процессоров Pentium 4 ( SiS 648 ), так и для Athlon/Duron ( SiS 746 ). **__**В обеих материнских платах имеется поддержка быстрой памяти DDR333 , позволяющей видеоплатам хранить в основной памяти ПК большие объемы текстур и считывать их оттуда с огромной скоростью в 2,1 Гбайт/c (то есть на максимуме стандарта AGP 3.0 ). Не желая останавливаться на достигнутом, SiS представила также полностью работоспособный образец нового графического акселератора собственного производства: SiS 330 , поддерживающий стандарт AGP 8X. Видеоакселератор позиционируется как прямой конкурент GeForce4 MX и Radeon 7500. На тестовых стендах компании на бенчмарке MadOnion 3DMark 2001SE образец демонстрирует неплохую производительность, на 5-7 % превосходящую конкурентов.

**_

_Злейшие "друзья"IntelиVIAтакже планируют выпуск чипсетов с поддержкойAGP 8Xк середине2002года. Ими станут:IntelGraniteBayChipset:Pentium 4 Socket 478 533Mhz FSB, 6 Layers PCB, Dual Channel DDR200/266/333, AGP8XиVIA Pentium 4X333 Chipset: Pentium 4 Socket 478 533Mhz FSB, DDR200/266/333, AGP 8X, 6 PCI, 1 CNR**. В планах корпорацииNVIDIAна этот год уже значится выпуск новых картGeForce 4с поддержкойAGP8X.ATI, надо думать, тоже постарается не отстать от конкурента.Апгрейд подкрался незаметноИтак, апгрейд подкрался незаметно, дамы и господа. В ближайшие год-два стандартAGP 8Xполностью вытеснитAGP 4Xс рынка графических станций и персональных ПК. По оценкам экспертовIntel, новый стандарт продержится еще минимум2-3поколения графических акселераторов. Незатронутым останется только сегментlow-end, куда уже тихой сапой ползут интегрированные решения, не имеющие разъемаAGPкак такового. Желающим в ближайшее время покупать компьютер настоятельно рекомендую подождать выхода материнских плат с поддержкойAGP 8X. Иначе вы рискуете не увидеть производительностьGeForce 5во всей его красе. Кстати,AGP 8Xявляется последним представителем линейкиAGP, и за его спиной маячит проект корпорацииIntelAraphoe, грозящий нам из облаков разноцветным разъемомSerialAGP. Но это, как говорится, тема совсем другой истории. Истории о бесконечности апгрейда. Удачи вам во всех маленьких и больших усовершенствованиях. До следующего свидания.