 |
|
Технология создания графических эффектов.
Шейдер - это специальная микропрограмма, которая определяет правило расчета графической информации. Для обработки шейдеров используются программированные регистры видеокарты. Существуют два вида шейдеров, вершинные и пиксельные. Вершинныешейдеры предоставляют возможность производить различные геометрические преобразования. В наборе команд вершинных шейдеров присутствует 127 инструкций. Эффекты: туман, деформации объектов, плавный морфинг и размытие при движении.
Пиксельные шейдеры позволяют обрабатывать экранные точки. В составе пиксельных шейдеров 8 инструкций. Эти шейдеры позволяют пошагово управлять процессом наложения текстур, т.е. проводят вычисления цвета конкретного пикселя. Благодаря пиксельным шейдерам создается реальное освещение объекта.
Мультисеплинг - это эффект сглаживания. Связано с тем, что изображение состоит из главных линий, и чтобы сгладить эффект угла, не требуется редактировать всю область. К тому же мультисеплинг позволяет полученный однажды цвет использовать на других участках изображения, т.е. не вычислять цвет для каждого пикселя, а использовать массив сглаживания, это экономит ресурсы видеокарты.
Шина HT (LDT)
Двунаправленная, последовательно-параллельная, полнодуплексная шина с высокой пропускной способностью и малыми задержками. Данная шина разрабатывалась для многопроцессорных и многоядерных систем, и с помощью использования п.о. HUMА позволяло одному процессору использовать как свою локальную память другого процессора. Благодаря такой архитектуре операция по пересылке данных по межпроцессорной шине позволяет не дожидаясь выполнения контроллером памяти запроса к процессору начинает выполнять другую задачу. Архитектура шины HT основана на передаче пакетов. Шина HT имеет 2 уровня OSI: физический и канальный. Физический уровеньопределяет двунаправленное соединение «точка-точка», в котором одно направление используется на прием, а второе на передачу. Шина может иметь 2, 4, 8, 16, 32 линии в каждом направлении, причем каждая шина может конфигурироваться автоматически. Может использоваться 30 линий на передачу и 2 на прием.Шина HT может работать на частоте от 200 МГц до 3,2 ГГц. Пропускная способность шины составляет 25800 Гб/сек.
На канальном уровнешина HT состоит из 2 пакетов: служебный и данные. Каждый пакет данных состоит из 32 разрядных слов вне зависимости от физической ширины и количества информационных линий. Первое слово в пакете всегда управляющее и состоит из 8 бит. Образуется пакет 40 бит. Пакеты передаются по шине последовательно. В конце каждого пакета передается блок проверки ошибок. Служебный пакет и пакет с данными разделяется специальной линией CTL.
Шина QPI (CSI)
Последовательная, КЭШкодирентная шина типа «точка-точка», предназначенная для соединения процессоров между собой и соединения их с чипсетом. Шина QPI разработана для замены шины FSB в процессорах INTEL. Данная шина предусматривает использование оперативной памяти ДДР3 и выше, работающая в 2-х канальном режиме.
Шина QPI предназначена для снижения перегрузки, имеющих место в последовательной шине FSB. Данная шина так же как и HT является полнодуплексной, содержащей 20 выделенных полос в каждом направлении.
Шина QPI используется в процессоре i3 i5 i7 на разъёмы LGA 1155, LGA 1156, LGA 1166.
Архитектура кластерных систем предусматривает соединение процессоров между собой шиной QPI и подключение их к единому контролеру в/в.
Технология QPI предусматривает 5 уровней OIS:
Физический, Канальный, Маршрутизации, Транспортный , Уровень протокола
Вывод:
Для отправки 64 бит данных шина QPI будет использовать 1 пакет и 16 бит служебной информации. При этом шина HT для передачи 64 бит данных использует 2 пакета по 32 бита, для чтения используется дополнительно максимально 8 бит служебной информации, а для записи 12 бит. При этом ширина шины может изменяться .
Шина QPI способна передавать информацию со скоростью 25,6 Гбайт/сек.
Шина FSB
Последовательная, полудуплексная шина (в обоих направлениях, но разное время), обеспечивающая соединение CPU с северным мостом чипсета. Преимущество данной шины заключается в том, что она является центральной магистралью системы, к которой можно подключить любые периферийные устройства. Данная шина может быть 32 и 64 разрядная. Универсальность шины предполагает возможность связи ОЗУ, видеокарты и чипсета на одной ширине..Спецификация шины FSB имеет 3 различных типа:GTL AGTL QPB
ШинаGTLработает на частоте 100МГц и осуществляет передачу адресов, команд и данных с одинаковой частотой.
Шина AGTLосуществляет передачу данных с удвоенной частотой, а передачу адресов с одиночной частотой. При этом появляется такое понятие множитель. Работает на частоте от 100-133МГц.
Шина QPBработает на частоте от 100-800МГц. Обеспечивает передачу данных с учетверенной скоростью, передачу адресов с удвоенной скоростью, а передачу команд с одинарной скоростью. Теоретическая пропускная способность шины 1066 мб/с. В типе шины QPB используется режим синхронной работы, который обеспечивает согласование передачи данных и команд. Данный режим называется RAT и реализуется в чипсетах i875p и выше.
14 PCI – шина для соединения периферийных компонентов, является мостом между локальной шиной процессора и другими устройствами, входящими в состав системы.
Шина PCI предусматривает тактовую частоту от 33 до 133 МГц и поддерживает разъёмы для карт расширения с напряжением 5В и 3.5В. На одной шине может подключено не более 4 слотов, по принципу моста. Шина поддерживает синхронный обмен данными, при этом используется метод мультиплексирования, то есть передача адресов и данных переходит по одним линиям, что позволило снизить количество контактных разъёмов. Метод передачи данных по шине называется «методом линейных пакетов», то есть данные при записи и чтении идут единым пакетом, так как адрес каждого следующего кадра (байта) увеличивается на 1-цу автоматически. Таким образом отпадает необходимость в наличии шины адреса. Для ускорения передачи данных система используется методы отложенной и непосредственной записи.PCI 2.1 – 33 МГц PCI 2.2 – 66 МГЦ PCI-X – 133 МГц
16 AGP – разработка компании Intel, предназначена для передачи видеоданных и обр-ки видео графики. АГП позволил обеспечить прямое соединение графической подсистемы с ОЗУ.
Выпускалась:AGP 2X, AGP 4X, AGP 8X Т.е. шина способна за один такт процессора передавать 2, 4, 8 блоков данных за один такт. Основная идея AGP заключалась в том, что частота шины FSB равна частоте шины AGP.(2133 мгц)
Режимы работы:
Режим DMA
В данном режиме основной памятью видеокарты является память видеокарты. Текстуры могут храниться в ОЗУ, но перед началом их считывания они в обязательном порядке будут копироваться в память видеокарты.
Режим DIME
В этом режиме память видеокарты и ОЗУ равнозначны, т.е. текстуры не копируются, а выбираются непосредственно из ОЗУ. Обычно такой режим используется в интегрированных видеокартах.
| Параметр | AGP 1.0 | AGP 2.0 | AGP 3.0 |
| Уровень сигнала | 3,3 В | 1,5 | 0,8 |
| Скорость | 2x; 1x | 4x; 2x; 1x | 8x; 4x |
| Разъем | 3,3 В | 3,3 – 1,5 В | 1,5 В |
15 PCI-Е– использует концепцию PCI, то есть передача данных осуществляется последовательно и пакетами. Отличие от шины PCI-E заключается в том, что шина PCI-E строится на основе транспортного уровня, это позволило отказаться от деления чипсета на северный и южный мост и использовать единый контроллер для шины PCI-E.
Архитектура PCI-E имеет три низших уровня OSI:
Физический уровень отвечает за передачу электрических сигналов по линии несколькими напряжениями и разной частотой. Физический уровень изолирует канальный уровень, от всех подробностей передачи физического сигнала
Канальный является генератором или получателем пакетов DLLP (данные с линейными пакетами). Этот уровень отвечает за обнаружение ошибок, организацию повторных передач и отказ в соединении. При передачи данных канальный уровень с третьего уровня (с уровня транзакций) получая пакет, добавляет номер пакета и контрольную сумму.
Уровень транзакций – отвечает сборку и разборку транзакционных пакетов ТЛП, эти пакеты используются сообщений при событиях при передаче данных уникальный идентификатор, который позволяет направить ответный пакет его отправителю. В ТЛП пакете используются различные формы адресации, зависящие от типа транзакций. На сегодняшний день интерфейс PCI E может использоваться кабельным исполнением для соединения узлов информационной системы находящихся на расстоянии друг от друга до 40 сантиметров. Состоят из 4х портов пропускную способность 500 Мб/с.
Преимущества PCI-E:
Высокая пропускная способность.
Малое число электроконтактов.
Упрощённая развёртка материнской платы.
Дополнительная зашита данных от электропомех за счёт избыточного кодирования.
Гарантированная полоса пропускания для 16ти независимых каналов передачи данных.
Дополнительный контроль целостности передаваемых данных.
Горячая замена карт.
17 LPT-порт используется для передачи одновременно 8 бит информации, т.е. данные передаются в виде машинных слов. Порт используется непосредственно для подключения принтеров и сканеров, граф-построителей. Длина кабеля для подключения составляет до 5 метров, интерфейс подключения DB25, т.е. 25 по 8 линий передачи данных, 8 шин заземления.Управляющие сигналы: стробовый сигнал, сообщающий печатающему устройству, что текущая передача окончена;
АСК-линия подтверждает готовность передачи данных, т.е. если на линии имеется высоки потенциал напряжения или 1-ца, то это говорит о том, что принтер включен, но не занят;
BUSY сигнализирует о том, что принтер занят, либо выключен и не готов к приему/передаче;
SELECT – процессором определяется, что выбран данный принтер в режиме онлайн, и что на нем дальше можно начать печать;
FDXT – линия перевода стоки;
линия ошибки, этой линией сообщается принтеру о приостановлении печати, либо окончании бумаги;
INK – сброс данных, т.е. переводится принтер в начальное состояние после включения
18 USB– унив последов шина с пропускной способностью до 480Мбит/с. Архитектура USB представляет топологию «Звезда» на основе корневого концентратора типа «HUB». Корневой концентратор находится в южном мосту. Разъем USB используется 4 контакта, питанием 5В. Через один корневой концентратор может быть подключено до 127 периферийных устройств. К корневому концентратору могут подключаться дополнительные концентраторы, что увеличивает количество подключаемых устройств.
Спецификация USB имеет две части интерфейса: внешнюю и внутреннюю. Внутренняя часть делится на аппаратную, (корневой концентратор и контроллер) и программную (драйвера контроллера, шины концентратора и клиенты). Внешне представляет устройство для подключения класса периферийных устройств: класс принтеров, класс накопителей, класс мобильных телефонов. Классы описывают способ взаимодействия с шиной. И определяют Односторонний или двунаправленный способ передачи данных, порядок инициализации и порядок форматирования данных на периферийных устройствах.
Напряжение питания 5В. Спецификация предусматривает, что можно подключить любое устройство через USB с током мене 100 мА, в противном случае система просто не зарегистрирует устройство
COM-порт (RS232C)
Данный разъем считается универсальным с асинхронной передачей данных с прослушиванием несущей. К данному порту подключаются; мышь, модем принтер, плоттер.
Последовательная передача данных выполняется в виде пакета в формате кадра данных, содержащий сигнал начала передачи (стартовый бит) и конец передачи (стоповый бит). Для синхронизации бит в байте используется бит четности, выявляющий проверку на ошибку.
Сущ-ет 2 разъема для подключения периферийных устр-в к COM-порту: D25, D9.
Ннапряжение питания данного интерфейса составляется +15/-15В. Напряжение +5В/-5В является невидимым, т.е. нулевым.
21 SISD- одиночный поток команд и данных.– к этому классу относятся последовательные компьютерные системы, которые имеют один центральный процессор архитектуры RISC или CISC, способный обрабатывать только один поток последовательно исполняемых инструкций. Для увеличения скорости обработки команд и скорости выполнения арифметических операций может применятся конвейерная обработка, обычно это используется в векторных системах.
SIMD- одиночный поток команд, множественный поток данных. – эта система имеет обычно большое количество процессоров от 1024-16388, которые могут выполнять одну и ту же инструкцию относительно различных данный определенной конфигурации. К этим системам относят векторные компьютеры, манипулирующие массивами исходных данных. В таких системах данные обрабатываются посредство векторных модулей, и результаты могут быть выданы за один или два такта. В таких системах производительность оценивается тактовой частотой процессоров. Машины такого типа предусматривают для каждого процессора собственную память.
22 MISD - множественный поток команд, одиночный поток данных.– распределенная многопроцессорная система с общими данными. Теоритически в этом типе множество инструкций должно выполняться над единым потоком данных. Данная система похожа на локальную сеть архитектуры клиент-сервер.
Недостаток такой системы является то, что с любого терминала в любой момент времени можно подать команду на обработку данных, хранящихся в базе. Это делает невозможным учесть результаты обработки до полной остановки системы.
MIMD- множественные потоки команд и данных. – к этому классу принадлежат машины, параллельно выполняющие несколько инструкций над различными данными, аналогами являются матричные процессоры. В отличии от SISM, где параллельно могут выполняться различные данные одной задачи, то в данном случае система автоматически делит полученную единую задачу на несколько независимых подзадач. Система с множественным потоком команд может использовать два способа обработки данных:
1Конвейерный способ, работающий в режиме разделения времени, где каждый поток данных обрабатывается собственным устройством, т.е. конвейерная или векторная обработка.
2Параллельная обработка. При такой обработке рассматривается несколько таких машин или процессоров, причём процессоры работаю сообща, и могут быть скалярными и векторными.
Базовой моделью вычисления матричных процессов является совокупность независимых процессов, периодически обращающихся к разделяемым данным. Разделение осуществляется программным способом.
23 Многопроцессорная (SMP) архитектура
Особенностью данной архитектуры является наличие общей физической памяти, разделяемой между всеми процессорами. Память является способом передачи сообщений между процессорами, при этом все вычислительные устройства при обращении к памяти и имеют равные права и оду и ту же адресацию ко всем ячейкам памяти. Основными преимуществами данных систем является простота и универсальность программирования. Данная модель предусматривает программирование параллельных ветвей, когда процессоры работаю независимо друг от друга, вместе с тем допускается межпроцессорный обмен, а использование внешней памяти увеличивает скорость обмена между процессорами. Легкость эксплуатации. Возможность технического обслуживания. Приемлемая цена. Недостатки: данная система плохо масштабируется и используемая шина передачи данных, а так же обращение к общими ячейкам памяти позволяет обрабатывать только одну транзакцию. В итоге происходит коллизия при работе вычислительных элементов. Конфликты могут возникать 8, 24 и более 32 процессоров.
24 MPP
Арх-ра массивно-паралел.обр-ки, может исп-ся в многомашинных системах. Особ-ть: ОП разделена м/у процессорами системы . В этом случае система строится из отд.модулей, содер-х процессор и ОП. В модуле хран-ся свой процесс, в состав кот входит сов-ть команд, исх и промеж-х данных.
схема
Доступ к ОП согласно данной схемы имеют только процессоры, вход-е в состав модуля соед-ся специал коммуник.каналами. Польз-ль может опред-ть логич.номер процессора, к кот он подключен и орган-ть обмен сообщ-й с др процессорами. В осн.исп-ся ОС Unix, подобная система устан-ся на каждом отд.модуле и модуль может раб-ть в полном объеме. Достоинства: 1.может исп-ть станд.процессоры и в зав-ти от кол-ва модулей, вход-х в состав системы имеет неогран. быстродействие. 2.система с разд.памятью легко масштабируется=>возн-ет необ-ть потактовой синхронизации процесса.
Недостатки:
1.Отсутствие общей шины памяти(снижает скорость межпроцес.обмена)/ Проблематично создать едиую среду хран-я данных/Программ-е коммутаций процесса явл-ся слабо автомат./невозм-но макс. исп-ть системные ресурсы системы MPP/выс.цена системы
25NUMA
Гибридная арх-ра. Суть данной арх-ры закл-ся в том, что память физически распред-ся по разл.частям системы, но польз-ль видит ее как единое целое адресное простр-во. (рис). Система состоит из однородных базовых модулей и небол.числа процессоров, кот исп-ют один модуль памяти. Все модули объед-ны с помощью высокоскорост. коммутатора. Гибридная арх-ра по сути объед-ет арх-ру MPP и SMP.Кэшкодирентность заключ-ся в том, что все процессоры получают один.знач-я одних и тех же переменных в любой момент времени, т.е данные попадая в кэш одного процессора д.б доступны всем др процессорам, для этого произв-ся синхронизация инф-и . Для создания кодирентности кэшей исп-ся 2варианта: 1механизм отслеживания шины запросов, к кот кэши отслеж-ют переменные, передаваемые к любому из центр.процессоров и при необ-ти модиф-ют собст.копии как переменные.2.Выдел-ся спец.часть памяти, отвеч-ие за отслеживания всех исп-х копий переменных.