Видеоадаптеры, классификация, особенности строения и работы
3DFX - Voodoo Graphics (VooDoo1) надолго определил
стандарты качества, скорости и принципов 3D-графики на PC. Voodoo Graphics
состоял из двух микросхем, снабжаемых раздельными банками памяти - Pixel FX
и Texel FX. Первая была предназначена для работы с буфером кадров и Z-
буфером. Она осуществляла закраску треугольников, используя для этого
данные, поступающие со второго кристалла, который контролировал буфер
текстур и отвечал за все операции по получению данных и их интерполяции.
Судя по всему, первоначально эта архитектура разрабатывалась для более
серьезных, неигровых применений, и первые мощные платы Obsidian (позже и
Obsidian II на базе чипсета Voodoo2) использовались военными. Тактовая
частота — до 60 МГц. Поддерживалась только память типа EDO (время доступа —
30—35 нс), при этом размер буфера кадров мог достигать 4 Мб, а буфера
текстур — 8 Мб. Максимальное разрешение — 800х600 точек, у платы с буфером
кадров емкостью 2 Мб — 640х480. Скорость заполнения — 50—60 млн пикселей в
секунду. Производительность — около 500 тыс. треугольников в секунду. Вывод
трехмерных сцен в окне Windows не поддерживался (была возможна работа
только на полный экран). Также необходимо отметить ещё несколько
особенностей. Первое – это был внешний 3D-ускоритель, обычная 2D-видеокарта
соединялась с картой на базе VooDoo Graphics посредством скозного кабеля, а
та, в свою очередь, соединялась с монитором, пропуская ее видеосигнал через
себя. Когда программа начинала использовать 3D-функции, тогда VooDoo просто
блокировал сигнала обычной видеоплаты и работал сам. Второе – это
масштабируемость (массово эта технология стала применяться только в
Voodoo2), т.е. можно соединить две карты в одну и при этом увеличивается
максимальное разрешение и, конечно, скорость. И третье - удобный для
программирования API Glide, который поддерживался только картами от 3Dfx и
до сих пор еще поддерживается разработчиками программного обеспечения.
К тому же, 3DFX не стала лениться и добилась широкой поддержки своего
продукта разработчиками игр – путем личных бесед с программистами и
руководителями фирм, поставки вариантов своих карт для проверки
работоспособности программ и создания (без проволочек и задержек) SDK
(Software Development Kit) для Glide и бесплатной рассылки его почти всем
девелоперским фирмам.
Только почти через год, к концу 1996-нач. 1997 года появился конкурент
этому чипсету. И стал им новый продукт фирмы nVidia – Riva128. Фирма учла
свой неудачный опыт с NV1 и пошла по уже накатанной 3DFX колее в
архитектуре своего чипсета. Новый ускоритель работал с принятой всеми
разработчиками программного обеспечения полигонной технологией но, кроме
повторений некоторых идей 3DFX, имел и свои плюсы. Сразу отметим вдвое
большую разрядность шины памяти. Первый плюс. Второй плюс заключается в
интеграции 2D/3D ускорителей на одной микросхеме. Также, очень неплохой
являлась работа с вводом/выводом композитного видеосигнала (конечно для
видеоплаты, у которой эти функции не являются основными). Микросхема стала
одной из первых, кто был совместим с новой графической шиной AGP (не теряя
поддержки PCI) и была первой, корректно и осмысленно реализовавшей
естественную для AGP архитектуру DIME (Direct Memory Execution), которая
позволяет отводить часть оперативной памяти компьютера под хранение текстур
(AGP Memory). Таким образом буфер кадров и Z-буфер находятся в локальной
памяти платы, а большая часть текстур хранится в системной памяти
компьютера. Поддерживала работу только с 16 битным цветом. Riva128 была
сильно процессорозависимым чипом - максимальные характеристики были
достижимы только на недавно появившихся тогда процессорах класса PentiumII.
Fillrate составлял 100 млн. пикселей в секунду. Геометрия – до 5 млн.
треугольников в секунду. Также существовал несколько доработанный вариант
Riva 128ZX с увеличенным объемом памяти до 8 Мб (у обычной Riva 128 – 2-4
Мб).
В конце 1997-нач. 1998 г. (вообще, с тех пор именно это время почему-то
стало у фирм любимым временем представления новых 3D-продуктов) появились
ускорители следующего поколения.
Первым вышел новый чипсет от 3DFX – VooDoo2. Это было трехчиповое
решение – чипсет имел 2 микросхемы Texel FX2, работавших под управлением
схемы Pixel FX2. Карты на его основе продолжали традиции VooDoo Graphics и
были дополнительными картами для основной видеоплаты. В связи с наличием
двух текстурных процессоров, стало возможным наложение двух текстур за один
проход - “бесплатное” мультитекстурирование (“бесплатное” в том смысле, что
производительность в режиме мультитекстурирования не падала, по сравнению с
однотекстурным режимом, так как в этом случае второй текстурный процессор
просто не работал). Тактовая частота кристалла возросла до 100 МГц. Имел
192-битную архитектуру, скорость работы с памятью – 2,2 Гб/с, fill rate –
90 Mpixels/sec, способен обсчитывать 3млн. полигонов/с. Именно в этом
чипсете была полностью реализована для массового пользователя технология
SLI (Scan Line Interleave). По этой технологии 2 карты VooDoo 2
устанавливались в систему и соединялись для параллельной работы (одна
считала четные строки изображения, а вторая – нечетные). При этом
теоретическая производительность вырастает вдвое (реально чуть меньше). За
счет этого Voodoo2 удавалось долго держаться на плаву.
Позже появился и главный конкурент – 3D-чип Riva TNT (TwiN Texel) от
фирмы nVidia. Он тоже имел два текстурных конвейера и мог делать
однопроходное мультитекстурирование и трилинейную и анизотропную
фильтрацию. Имел 24(16)-битный Z-буфер и 8-битный буфер шаблонов (через
который можно было делать интересные эффекты, вроде “правильных” теней).
Fill rate – 250 Mpixels/sec (125 – в режиме мультитекстурирования), 6 млн.
полигонов/с. Обладал прекрасными 2D- возможностями – имел RAMDAC 250 MHz,
акселерацию для распаковки видео форматов MPEG-1 и MPEG-2 (для проигрывания
DVD).
Чуть позже TNT, 3DFX выпустил на рынок первый свой 2D/3D-чипсет Voodoo
Banshee. Это был вариант Voodoo 2, но без одного Texel FX2 процессора и со
встроенной в чип 2D-графикой. Был медленнее Voodoo2 в режиме
мультитекстурирования, который фактически вытеснил однотекстурный к этому
времени, но все равно обладал неплохой скоростью и качественной графикой,
поэтому, хотя и не стал лидером продаж, нашел свою долю рынка.
Вышедшие через год чипсеты 3DFX Voodoo 3 и nVidia Riva TNT2 являлись
эволюционным развитием предшественников и были, по существу, вариантами
Banshee и TNT - сделанными на новом технологическом процессе, с
исправленными ошибками, добавлением второго текстурного процессора (для
Voodoo3), работающие на более высоких частотах чипа и памяти, и с
некоторыми мелкими улучшениями и нововведениями. Так, технологический
процесс уменьшился с 0,35 мкм до 0,25-0,22 мкм, частоты возросли от 100 до
143-183 MHz, выросло количество адресуемой памяти – до 32 Мб и режимы 32-
битной 3D-графики приобрели вполне рабочую скорость в высоких разрешениях
(но не Voodoo3 – 3DFX считала, что 32-битный цвет никому не нужен и не
интересен).
В настоящий момент главные игроки на поле трехмерной акселерации –
фирмы nVidia и 3DFX поменялись ролями (теперь 3DFX выступает в роли более
слабого конкурента nVidia) выбрали себе разные пути развития, по которым и
пытаются повести весь мир за собой.
NVidia выбрала путь создания устройств менее процессорозависимых,
способных выполнять весь цикл рендеринга самостоятельно – устройств с
аппаратным расчетом трансформации, отсечения и освещения, так называемым
hardware T&L (TCL). У нее уже вышло два чипсета с поддержкой T&L –
GeForce256 и GeForce2 GTS. Их характеристики впечатляют – хотя они и не
намного (GeForce2 GTS – всего в 2,5-3 раза) быстрее чем устройства, которые
для этих расчетов используют центральный процессор PC, но зато при этом они
почти полностью освобождают его от работы над графикой (все занимается
специальный графический процессор – GPU) и позволяют использовать ЦП для
программирования физики или искусственного интеллекта противников в играх,
для обработки красивого окружающего звука, процедурных текстур (текстур,
расчет которых идет с использованием фрактальной математики) и пр.
К сожалению, пока их новые идеи и продукты слабо поддержаны
разработчиками, но такие программы уже появляются, а поддержка hardware T&L
в DirectX7 и OpenGL дает все основания думать, что даром усилия фирмы
nVidia не пропадут и что она движется в правильном направлении. К тому же,
там где hardware T&L не поддерживается, новые акселераторы могут работать
как обычные (но более быстрые) и все равно являются лидерами по
производительности.
3DFX пошла по пути увеличения fill rate и использования полноэкранного
сглаживания. Она разработала архитектуру VSA-100, одночиповое решение с
поддержкой 32-битного цвета, которое можно масштабировать, объединяя до 32
чипов (каждый со своей собственной памятью), а по некоторым данным и до 128
чипов, добиваясь при этом fill rate более 3,5 Гигатекселей в секунду! А
еще, при использовании более 2-х чипов на плате, становится доступным
использование их новейшей
| |  скачать работу |
Видеоадаптеры, классификация, особенности строения и работы |
