Pokročilé architektury počítačů (PAP_09)

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

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) Pokročilé architektury procesorů

3. 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 Skupiny funkcí TIGA 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 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 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 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 Pokročilé architektury procesorů

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

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

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

17. Uspořádání řetězce Permedia Rastizér Oříznutí Čtení bufferu Šablona Adresa textury Barevný DDA Čtení paměti Zápis do bufferu YUV Čtení textury Textura mlha Dither Logické operace Zápis do paměti Výstup 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 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 Pokročilé architektury procesorů

20. Riva 128 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 Pokročilé architektury procesorů

22. Riva TNT 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 Pokročilé architektury procesorů

24. Riva TNT 2 Pokročilé architektury procesorů

25. Variantou je DiamondViper V770 Pokročilé architektury procesorů

26. Voodoo3 2000 AGP Pokročilé architektury procesorů

27. Voodoo3 2000 PCI 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 Pokročilé architektury procesorů