ΚΕΝΤΡΟ ΠΛΗ.ΝΕ.Τ. Ν. ΦΛΩΡΙΝΑΣ

Η Κάρτα AGP

Τι Είναι η Κάρτα AGP

Με τους σύγχρονους υπολογιστές μπορούμε να δείχνουμε, να επιλέγουμε, να κάνουμε κλικ, να σύρουμε και να αφήνουμε το ποντίκι. Διάφορα αρχεία ανοίγουν και κλείνουν σε ξεχωριστά παράθυρα. Ταινίες παίζουν, μηνύματα (pop-ups) εμφανίζονται ξαφνικά και βιντεοπαιχνίδια γεμίζουν την οθόνη, εισάγοντάς μας στον κόσμο των τρισδιάστατων γραφικών (3-D graphics). Αυτό είναι το υλικό που έχουμε συνηθίσει να βλέπουμε στις οθόνες των υπολογιστών μας. Όλα ξεκίνησαν το 1973, όταν η εταιρεία Xerox ολοκλήρωσε τον Alto, τον πρώτο υπολογιστή που χρησιμοποιούσε μια γραφική διεπαφή χρήστη (graphical user interface). Αυτή η καινοτομία άλλαξε για πάντα τον τρόπο που οι άνθρωποι εργάζονται με τους υπολογιστές τους.

Σήμερα, όλες οι εφαρμογές των υπολογιστών, από τη δημιουργία κίνησης (animation) έως και απλές εργασίες όπως είναι η επεξεργασία κειμένου και η λήψη ή αποστολή e-mail, χρησιμοποιούν πολλά γραφικά για να δημιουργήσουν ένα πιο διαισθητικό περιβάλλον εργασίας για τον χρήστη. Το υλικό (hardware) που χρησιμοποιείται για την υποστήριξη αυτών των γραφικών καλείται κάρτα γραφικών ή κάρτα οθόνης (graphics card). Ο τρόπος που αυτή η κάρτα συνδέεται με τον υπολογιστή μας αποτελεί έναν παράγοντα κλειδί για την ικανότητα του υπολογιστή μας να αναπαραστήσει σωστά τα γραφικά. Εδώ θα δούμε την κάρτα γραφικών AGP (Accelerated Graphics Port).

Η κάρτα AGP δίνει τη δυνατότητα στον υπολογιστή μας να έχει μια αποκλειστική οδό επικοινωνίας με την κάρτα γραφικών, ενισχύοντας μ' αυτόν τον τρόπο την απεικόνιση αλλά και την ταχύτητα των γραφικών στον υπολογιστή μας.

Η Τεχνολογία PCI και η AGP

Το 1996, η Intel παρουσίασε την τεχνολογία AGP ως έναν πιο αποτελεσματικό τρόπο εμφάνισης του βίντεο συνεχούς ροής (streaming video) και των τρισδιάστατων γραφικών που είχαν αρχίσει από τότε να εμφανίζονται όλο και συχνότερα σ’ όλους τους τομείς των υπολογιστών. Μέχρι τότε, η καθιερωμένη τεχνολογία απεικόνισης των γραφικών στις οθόνες των υπολογιστών ήταν το κανάλι (bus) PCI (Peripheral Component Interconnect).

Το κανάλι (bus) PCI χρησιμοποιείται για τη μεταφορά πληροφοριών από την κάρτα γραφικών (graphics card) στην ΚΜΕ (Κεντρική Μονάδα Επεξεργασία) –  CPU (Central Processing Unit). Ένα κανάλι επιτρέπει σε πολλά πακέτα πληροφοριών που προέρχονται από διαφορετικές πηγές να ταξιδεύουν στο ίδιο κανάλι ταυτόχρονα. Οι πληροφορίες από την κάρτα γραφικών ταξιδεύουν μέσα στο κανάλι αυτό μαζί μ’ άλλες πληροφορίες που προέρχονται από μια συσκευή που είναι συνδεδεμένη στο PCI. Όταν φθάσουν όλες οι πληροφορίες στην CPU, θα πρέπει να περιμένουν τη σειρά τους ώστε να τις επεξεργασθεί η CPU.

Αυτό το σύστημα δούλεψε καλά για πολλά χρόνια, αλλά τελικά η τεχνολογία του καναλιού PCI φάνηκε ξεπερασμένη. Το Internet και τα περισσότερα προγράμματα είχαν όλο και περισσότερες απαιτήσεις σε γραφικά και έτσι οι απαιτήσεις από την κάρτα γραφικών είχαν προτεραιότητα απ’ όλες τις άλλες συσκευές PCI.

Η AGP βασίζεται στη σχεδίαση του καναλιού PCI, αλλά σ’ αντίθεση μ’ αυτό, εξασφαλίζει μια αφοσιωμένη σημείου προς σημείου (point-to-point) σύνδεση από την κάρτα γραφικών έως την CPU. Με μια απευθείας διαδρομή έως την CPU και τη μνήμη του συστήματος, η AGP παρέχει έναν πολύ ταχύτερο και πιο αποτελεσματικό τρόπο σε σχέση με την κάρτα PCI, ώστε να μπορεί ο υπολογιστής μας να λάβει τις πληροφορίες που χρειάζεται και να αποδώσει σωστά και γρήγορα τα σύνθετα γραφικά.

Η Παλιά Τεχνολογία

Η AGP είναι βασισμένη στην ιδέα της βελτίωσης των τρόπων που η PCI μεταφέρει τα δεδομένα στην CPU. Η Intel το πέτυχε αυτό δίνοντας διευθύνσεις σ’ όλες τις περιοχές όπου η PCI μεταφέρει δεδομένα προκαλώντας κυκλοφοριακή συμφόρηση στο σύστημα. Λύνοντας το πρόβλημα της κυκλοφοριακής συμφόρησης των δεδομένων, η AGP αυξάνει την ταχύτητα με την οποία μπορούν τα μηχανήματα να απεικονίσουν τα γραφικά ενώ ταυτόχρονα χρησιμοποιεί τις πηγές του συστήματος πιο αποδοτικά ώστε να ελαττώσει τη συνολική καθυστέρηση.

            Ο τρόπος που γίνεται αυτό αναλύεται παρακάτω :

• Dedicated Port (Αφοσιωμένη Θύρα) – Δεν υπάρχουν άλλες συσκευές που να είναι συνδεδεμένες στην AGP εκτός από την κάρτα γραφικών. Με μια αφοσιωμένη (αποκλειστική) διαδρομή έως την CPU, η κάρτα γραφικών θα μπορεί πάντα να λειτουργεί με τη μεγαλύτερη δυνατή απόδοση (χωρητικότητα) της σύνδεσης.

• Pipelining (Διασωλήνωση) – Αυτή η μέθοδος οργάνωσης των δεδομένων δίνει τη δυνατότητα στην κάρτα γραφικών να λαμβάνει και να αποκρίνεται σε πολλά πακέτα δεδομένων σε μία μόνο αίτηση ταυτόχρονα. Ακολουθεί ένα απλοποιημένο παράδειγμα :

o       Με την AGP, η κάρτα γραφικών μπορεί να λάβει μια αίτηση (request) γι’ όλες τις πληροφορίες που απαιτούνται για να απεικονισθεί μια συγκεκριμένη εικόνα και να την στείλει απευθείας. Με την PCI, η κάρτα γραφικών θα λάβει πληροφορίες σχετικά με το ύψος της εικόνας και θα περιμένει … μετά για το μήκος της εικόνας και θα περιμένει … μετά για το πλάτος της εικόνας και θα περιμένει … μετά θα συνδυάσει τα δεδομένα αυτά και μετά θα τα στείλει.

• Sideband addressing (Πλευρική Διευθυνσιοδότηση) – Όπως ένα γράμμα, όλες οι αιτήσεις και οι πληροφορίες που στέλνονται από ένα τμήμα του υπολογιστή σας στο επόμενο θα πρέπει να έχουν μια διεύθυνση που να περιέχει τα πεδία «Προς» και «Από». Το πρόβλημα με την PCI είναι ότι αυτές οι πληροφορίες «Προς» και «Από» στέλνονται μαζί με τα καθαρά δεδομένα σ’ ένα πακέτο.

Αυτό ισοδυναμεί  με το να υπάρχει μια κάρτα διεύθυνσης (address card) μέσα στον φάκελο όταν στέλνουμε ένα γράμμα σ’ έναν φίλο : οι υπάλληλοι του ταχυδρομείου θα πρέπει να ανοίξουν τον φάκελο για να δουν τη διεύθυνση ώστε να γνωρίζουν πού θα στείλουν την αλληλογραφία. Αυτή η διαδικασία σπαταλά χρόνο και επιπλέον, η κάρτα διεύθυνσης καταλαμβάνει και η ίδια κάποιο χώρο στον φάκελο, ελαττώτοντας έτσι την συνολική ποσότητα υλικού που μπορούμε να στείλουμε στον φίλο μας. Με την πλευρική διευθυνσιοδότηση, η AGP παραχωρεί οκτώ επιπλέον γραμμές στο πακέτο δεδομένων απλά και μόνο για διευθυνσιοδότηση. Έτσι, η διεύθυνση τοποθετείται στο εξωτερικό του φακέλου, για να κάνουμε την αντιστοιχία, ελευθερώνοντας το συνολικό πλάτος εύρους του καναλιού των δεδομένων, το οποίο χρησιμοποιείται μόνο για τη μεταφορά των πληροφοριών. Επιπλέον, ξεμπλοκάρει τους πόρους του συστήματος που χρησιμοποιόντουσαν προηγουμένως, όπου έπρεπε να ανοιχθεί το πακέτο και να διαβασθεί η διεύθυνση.

Η PCI Σπαταλά RAM

Η ταχύτητα δεν είναι το μόνο σημείο όπου η AGP υπερέχει ως προς την προκάτοχό της. Η AGP απλοποιεί επίσης τη διαδικασία της απεικόνισης των γραφικών χρησιμοποιώντας αποδοτικότερα τη μνήμη του συστήματος. Ένα οποιοδήποτε τρισδιάστατο γραφικό (3-D graphic) που βλέπουμε στην οθόνη μας είναι φτιαγμένο από έναν χάρτη υφής (texture map), ο οποίος μοιάζει με το τύλιγμα του χαρτιού. Ο υπολογιστής μας λαμβάνει μια επίπεδη, δισδιάστατη εικόνα (2-D image) και την τυλίγει γύρω από ένα σύνολο παραμέτρων που καθορίζονται από την κάρτα γραφικών για να δημιουργηθεί έτσι η εμφάνιση (εντύπωση) μιας τρισδιάστατης εικόνας (3-D image).

Μπορούμε να το φανταστούμε αυτό σαν να τυλίγουμε ένα αόρατο κουτί με χαρτί περιτυλίγματος για να δείξουμε το μέγεθος του κουτιού. Είναι σημαντικό να το κατανοήσουμε καθώς η δημιουργία και η αποθήκευση των texture maps είναι η κύρια αιτία που στραγγίζεται μνήμη από την κάρτα γραφικών και από το σύστημα γενικότερα. Με μια κάρτα γραφικών βασισμένη σε PCI, το κάθε texture map θα πρέπει να αποθηκευθεί δύο φορές. Πρώτα, το texture map φορτώνεται από τον σκληρό δίσκο στη μνήμη του συστήματος (RAM) μέχρι να χρησιμοποιηθεί. Όταν χρειασθεί, τραβιέται από τη μνήμη και στέλνεται στην CPU για επεξεργασία.

Αφού επεξεργασθεί, στέλνεται μέσω του PCI bus στην κάρτα γραφικών, όπου αποθηκεύεται εκ νέου στο framebuffer της κάρτας. Το framebuffer είναι το μέρος όπου η κάρτα γραφικών κρατάει αποθηκευμένη την εικόνα αφού αυτή έχει γίνει rendered έτσι ώστε να μπορεί να ανανεώνεται κάθε φορά που την χρειαζόμαστε. Όλη αυτή η διαδικασία της αποθήκευσης και αποστολής ανάμεσα στο σύστημα και την κάρτα είναι πολύ επιβαρυντική για την ολική απόδοση του υπολογιστή. Με την τεχνολογία PCI, τα texture maps φορτώνονται από τον σκληρό δίσκο στη μνήμη του συστήματος, επεξεργάζονται από την CPU και μετά φορτώνονται στο framebuffer της κάρτας γραφικών.

Η AGP Εξοικονομεί RAM

Η τεχνολογία AGP βελτιώνει τη διαδικασία της αποθήκευσης των texture maps επιτρέποντας στο λειτουργικό σύστημα να καθορίζει την RAM που είναι απαραίτητη για χρήση από την κάρτα γραφικών απευθείας (on the fly). Αυτό το είδος μνήμης ονομάζεται AGP ή non-local video memory. Χρησιμοποιώντας την πολύ μεγαλύτερη και ταχύτερη μνήμη RAM του συστήματος, που χρησιμοποιείται από το λειτουργικό σύστημα για την αποθήκευση των texture maps, ελαττώνεται ο αριθμός των maps που θα πρέπει να αποθηκευθούν στη μνήμη της κάρτας γραφικών.

Επιπλέον, το μέγεθος του texture map που μπορεί να επεξεργασθεί ο υπολογιστής μας δεν περιορίζεται πλέον από την ποσότητα της RAM που υπάρχει στην κάρτα γραφικών. Ο άλλος τρόπος που η τεχνολογία AGP εξοικονομεί την RAM είναι ότι αποθηκεύει τα texture maps μία μόνο φορά. Αυτό το κατορθώνει μ’ ένα chipset που ονομάζεται GART (Graphics Address Remapping Table), το οποίο καταλαμβάνει το μέρος της μνήμης του συστήματος που η AGP δανείζεται για να αποθηκεύσει τα texture maps για την κάρτα γραφικών και δίνει καινούργια διεύθυνση.

Αυτή η νέα διεύθυνση που δίνεται από το GART κάνει την CPU να νομίζει ότι το texture map αποθηκεύεται στο framebuffer της κάρτας. Το GART μπορεί να τοποθετεί bits και κομμάτια του map σ’ όλη τη μνήμη RAM του συστήματος, αλλά όταν το χρειάζεται η CPU, το texture map βρίσκεται εκεί ακριβώς που πρέπει να είναι.

Η Τεχνολογία AGP Σήμερα

Η τεχνολογία AGP και οι κάρτες γραφικών AGP αποτελούν σήμερα το στάνταρτ για την επεξεργασία γραφικών στους υπολογιστές και όπως όλο το υλικό (hardware), η τεχνολογία και οι προδιαγραφές συνεχώς βελτιώνονται.

Μια τυπική κάρτα γραφικών AGP.

Μια τυπική θύρα (slot) κάρτας γραφικών AGP.

Επιστροφή