Появление шины РСI не сняло всех проблем по качественному выводу визуальной информации для 3-х мерных изображений, "живого" видео. Здесь уже требовались скорости в сотни Мбайт/сек, а нагрузка на PCIсо стороны разных устройств: жестких дисков, сетевых карт и других высокоскоростных устройств привели к тому, что пропускной способности локальной шиныPCIдля удовлетворения всех этих требований начало явно недоставать.
В 1996г. фирма Intel разработала новую шину AGP (Accelerated Graphics Port – порт ускоренной графики), предназначенную только для связи ОЗУ и процессора с видеокартой монитора. Эта шина обеспечивает пропускную способность в сотни Мбайт/сек. Она непосредственно связывает видеокарту с ОЗУ минуя шину РСI (рис. 2)
Характеристики шины AGP
Год создания: 1996
Разрядность шины данных: 32;
Частота шины: 66 МГц;
Раздельные линии адреса и данных (в отличие от PCI);
Конвейеризация операций обращения к памяти;
Максимальная пропускная способность: 532 МБ/с;
Спецификации AGP 2x, AGP4x,AGP8x– возможность пересылать несколько блоков данных за один такт шины. Максимальная пропускная способностьAGP8x: 2 ГБ/с;
Важной особенностью шины AGPявляется конвейеризация операций обращения к памяти. В обычных неконвейерных шинах (например, в шине PCI) при выполнении запроса чтения/записи ячеек оперативной памяти шина простаивает, ожидая завершения этой операции. Конвейерный доступ AGP позволяет в это время передавать следующие запросы, а потом получить ответы на эти запросы в виде непрерывного потока данных.
Шина AGP может объединять в один пакет до 256 запросов чтения/записи ячеек оперативной памяти и получить ответы на них, объединенные в пакет длиной до 256 32-разрядных слов данных.
Графическая подсистема
AGPпредназначалась для того, чтобы графические карты могли хранить необходимые им данные (текстуры) не только в своей дорогой локальной памяти, установленной на борту, но и в дешевой системной памяти компьютера. При этом они (карты) могли иметь меньший объем этой самой локальной памяти и, соответственно, дешевле стоить.
Ускоренный графический порт (AGP) -- это расширение шины PCI, чье назначение -- обработка больших массивов данных 3D графики. Intel разрабатывала AGP для решения двух проблем перед внедрением 3D графики на PCI. Во-первых, 3D графике требуется как можно больше памяти информации текстурных карт (texture maps) и z-буфера (z-buffer), который содержит информацию, относящуюся к представлению глубины изображения.
Разработчики PC имели ранее возможность использовать системную память для хранения информации о текстурах и z-буфера, но ограничением в этом подходе была передача такой информации через шину PCI. Производительность графической подсистемы и системной памяти ограничиваются физическими характеристиками шины PCI. Кроме того, ширина полосы пропускания PCI, или ее емкость, не достаточна для обработки графики в режиме реального времени. Чтобы решить эти проблемы, Intel разработала AGP.
Если определить кратко, что такое AGP, то это - прямое соединение между графической подсистемой и системной памятью. Это решение позволяет обеспечить значительно лучшие показатели передачи данных, чем при передаче через шину PCI, и явно разрабатывалось, чтобы удовлетворить требованиям вывода 3D графики в режиме реального времени.
Через AGP можно подключить только один тип устройств - это графическая плата. Графические системы, встроенные в материнскую плату и использующие AGP, не могут быть улучшены.
Скорость, с которой мы получаем информацию на наши экраны, и количество информации, которое выходит из видеоадаптера и передается на экран - все зависит от трех факторов:
Разрешение вашего монитора
Количество цветов
Частота, с которой происходит обновление экрана
Современная видеокарта – это, по сути, второй самостоятельный компьютер внутри персонального компьютера. Причем, когда пользователь играет в 3-D игру, процессор видеокарты фактически выполняет большую часть работы, а центральный процессор отступает на второй план. Более мощный графический процессор создает более реалистическое изображение.
Для увеличения производительности графической подсистемы настолько, насколько это возможно, приходится снижать до минимума все препятствия на этом пути. Графический контроллер производит обработку графических функций, требующих интенсивных вычислений, в результате разгружается центральный процессор системы. Отсюда следует, что графический контроллер должен оперировать своей собственной, можно даже сказать частной, местной памятью. Тип памяти, в которой хранятся графические данные, называется буфер кадра (frame buffer). В системах, ориентированных на обработку 3D-приложений, требуется еще и наличие специальной памяти, называемой z-буфер (z-buffer), в котором хранится информация о глубине изображаемой сцены. Также, в некоторых системах может иметься собственная память текстур (texture memory), т.е. память для хранения элементов, из которых формируются поверхности объекта. Наличие текстурных карт ключевым образом влияет на реалистичность изображения трехмерных сцен.
В принципе, для работы современных офисных приложений и просмотра видеофильмов вполне хватает 8Мбайт видеопамяти для разрешения 800х600 или 16 Мбайт для разрешения 1024х768. Вся остальная память, свыше этого, которая имеется сегодня в современных видеоадаптерах, тратится на сторонние нужды, в частности, для поддержки экранной графики операционной системы Windows (особенно в WindowsVista).
Использование 64, 128, 256 и 512 МБайт видеопамяти связано, в первую очередь, с интересами «игроманов». Следует сказать, что стремительное увеличение объема видеопамяти в настоящее время не связано с таким же прогрессом повышения разрешения изображения на экране. Практически уже достигнут потолок для традиционных систем отображения видеоинформации. Основная же причина все большего наращивания оперативной памяти видеоадаптера состоит в том, что на плате видеоадаптера теперь находится видеопроцессор, который может самостоятельно, по управляющим командам центрального процессора, строить объемные изображения (они же -3D), а это требует необычайно много ресурсов для хранения промежуточных результатов вычислений и образцов текстур, которыми заливаются условные плоскости моделируемых фигур.
Однако, даже для офисных приложений, сегодня, если в операционной системе Windowsиспользуется интерфейсDirectX9 или 10, объем памяти видеокарты долэен быть не менее 128 МБайт.
Первоначально, видеокарты строились по следующим принципам. Все, что записывается центральным процессором в видеопамять, по строго определенным алгоритмам преобразуется в аналоговый видеосигнал, который подается на монитор. Таким образом, центральному процессору необходимо самому рассчитать параметры всех точек, которые должны быть в данный момент отражены на экране, и загрузить все данные в видеопамять. Любое изменение на экране, даже если это след мыши, это результат работы центрального процессора. Соответственно, чем больше используемое разрешение и количество цветов, тем больше процессор затрачивает времени на расчет всех точек формируемого растра.
Так как персональный компьютер с течением времени стал неразрывно связан с графическим интерфейсом Windows, и различными трехмерными играми, то разработчики «железа» предприняли ряд шагов по совершенствованию стандартной видеокарты, чтобы избавить центральный процессор от лишней работы по прорисовке элементарных изображений. Подобные устройства получили название графических ускорителей, или иначе графических акселераторов (они же видео- или графические процессоры).
Аббревиатура AGP либо вам знакома, либо вы не любите играть на компьютере. Так обозначается популярная разновидность системной шины, имеющая особый формат разъема для подключения плат расширения. Существует немало карт расширения, предназначенных для данной 32-разрядной шины, и практически все они относятся к категории графических ускорителей. Хотя в настоящее время, начиная с 2010 г., видеокарты для данной шины практически не выпускаются, поскольку она уступила пальму первенства , тем не менее, существует немало компьютеров, имеющих графические ускорители, предназначенные для шины AGP.
За все время существования системной шины персонального компьютера было разработано несколько ее различных стандартов. Однако лишь немногие из этих шин разрабатывались специально для подключения видеокарт. Шина AGP является одним из примеров подобной шины.
Возможно, читателям будет интересно узнать, что же обозначает данная аббревиатура. Она расшифровывается как Accelerated Graphic Port (Ускоренный графический порт). Шина AGP была разработана компанией Intel в 1996 г. в качестве усовершенствования шины PCI, и впервые начала применяться в чипсетах Intel, предназначенных для процессоров Pentium и Pentium 2. В операционных системах семейства Windows поддержка шины появилась, начиная с Windows 95 OSR2 и Windows NT 4.0 SP3.
Основной идеей при разработке шины было не только повышение эффективности видеосистемы компьютера, но и ее удешевление. Это предполагалось достигнуть за счет уменьшения объема оперативной памяти карты, поскольку стандарт Accelerated Graphic Port предполагал улучшенные по сравнению с PCI возможности по использованию основной оперативной памяти компьютера.
За время существования шины было выпущено несколько ее спецификаций, последней из которых стала спецификация 3.0. Кроме того, было разработано несколько стандартов скорости шины, начиная от 1x и кончая 8x.
По мере развития компьютерного «железа», начиная с середины 2000-х гг., стало очевидно, однако, что шина AGP не удовлетворяет новым требованиям, предъявляемым к графическим ускорителям. Поэтому было создано несколько расширений стандарта, например, 64-разрядная шина Accelerated Graphic Port или вариант шины, получивший название Accelerated Graphic Port Pro. Кроме того, некоторыми разработчиками материнских плат был создан ряд неофициальных расширений шины, однако они не получили широкого распространения.
Характеристики и отличие от PCI
До появления шины Accelerated Graphic Port подавляющее большинство графических ускорителей использовало разъем PCI. В отличие от PCI новая шина имела вдвое большую тактовую частоту (66 МГц), а также вдвое более высокую скорость передачи данных (533 МБ/c). Хотя первоначально она имела такое же напряжение питания, как и PCI – 3,3 В, впоследствии, в спецификациях 2.0 и 3.0 оно было уменьшено до 1,5 и 0,8 В соответственно. Также, в отличие от PCI, шина поддерживала прямой доступ к памяти DMA и разделение запросов по обработке данных. Работой шины был призван управлять AGP-контроллер, расположенный в чипсете материнской платы.
Характеристики шины различных версий приведены в нижеследующей таблице:
Стандартный слот AGP имеет 132 контакта (по 66 с каждой стороны). В целом их расположение похоже на расположение контактов шины PCI, однако имеется и несколько дополнительных сигналов. В то же время разъем может иметь несколько вариантов, отличающихся рабочим напряжением. Разъем, рассчитанный на напряжение в 1,5 В, так же, как и разъем, рассчитанный на напряжение в 3,3 В, имеет специальный выступ, который исключает вставку платы неподходящего стандарта. Кроме того, существует и универсальный разъем, который позволяет вставлять в него видеокарты всех типов. Также имеются видеокарты, которые можно вставить в разъем любого типа.
Однако следует иметь в виду, что существуют материнские платы, использующие разъем, рассчитанный лишь на определенное значение напряжения, и при этом не снабженные ключами, исключающими неправильное подключение. Поэтому при установке видеокарт в разъем стоит обращать внимание на данный момент, а также изучить инструкции к материнской плате и видеокарте и сравнить их характеристики, поскольку подключение видеокарты в разъем с неправильным напряжением грозит выходом из строя как карты, так и самого разъема.
Разъем для карт, поддерживающих стандарт Accelerated Graphic Port Pro, тоже имеет два варианта, рассчитанных на разные напряжения – 1,5 В и 3,3 В. Карты обычного стандарта можно вставить в слот типа Pro, однако обратную операцию осуществить невозможно.
Настройка работы шины в BIOS
Возможно, многих читателей интересуют такие вопросы, как включить AGP и как настроить AGP. Для этой цели проще всего обратиться к средствам BIOS Setup. Как таковое включение шины Accelerated Graphic Port в БИОС не производится, она активирована по умолчанию. Но в BIOS можно встретить немало опций, предназначенных для её конфигурирования. Например, при помощи можно включить режим быстрой записи для видеокарты. В этом режиме видеокарта получает данные напрямую от центрального процессора, минуя системную оперативную память, как промежуточное место их хранения. При помощи же , можно установить размер ОЗУ, который будет использован видеокартой с этим интерфейсом. Подробнее о настройке некоторых параметров работы шины вы можете почитать на нашем сайте в разделе, посвященном опциям BIOS («Параметры чипсета»).
Заключение
Хотя сейчас в большинстве материнских плат слот AGP уступил свое место слотам такой высокопроизводительной шины, как PCI Express, тем не менее, внедрение шины Accelerated Graphic Port оказалось в свое время настоящим прорывом в мире графических видеокарт. Кроме того, графические карты этого формата все еще можно встретить во многих работающих компьютерах.
AGP (Accelerated Graphics Port) - высокоскоростной канал типа «точка-точка», предназначен для подключения видеокарты к материнской плате компьютера. Разъем создан, прежде всего, для ускорения обработки компьютерной 3D-графики.
С 2004 года фокус пользовательских предпочтений сместился постепенно с AGP на PCI Express (PCIe). К середине 2009 года PCIe -карты доминировали на рынке. Однако, несмотря на такое повальное смещение спроса, AGP-карты все еще существуют на современном рынке, но поддержка OEM-драйверов для них - минимальна. Вообще, следует подробнее рассмотреть различия и преимущества разъема AGP, в сравнении с PCI .
Сравнения AGP и PCI
Поскольку компьютеры со временем становились все более и более графически-ориентированы, последующие поколения графических адаптеров стали расширять границы PCI , шины с общей пропускной способностью. Это привело к скорому развитию AGP - шины, которая ориентирована на графические адаптеры.
Основным преимуществом AGP перед PCI является то, что этот разъем обеспечивает выделенный канал между слотом и процессором, что же касается шины PCI , то она осуществляет обмен, расшаривает данные. В дополнение к отсутствию конкуренции для шины AGP, директивное подключение и направленный обмен данными позволяет добиться более высоких показателей тактовой частоты работы шины. AGP также использует «боковую» адресацию, это означает, что адреса и шины данных распределяются таким образом, что нет необходимости в чтении всего пакета для получения адресной информации. Это достигается с помощью добавления дополнительных 8-битных шин, которые позволяют графическим контроллерам выдавать новые AGP-запросы и команды, причем в то же самое время, пока другие AGP-данные направляются через главную 32-адрессную линию (AD). Это приводит к повышению общей пропускной способности AGP-шины.
Более того, для загрузки текстур, графическая карта PCI должна скопировать информацию из системной памяти (RAM) в буфер обмена карты. Карты AGP же, в свою очередь, способны осуществлять чтение текстур напрямую из оперативной памяти, используя таблицу графических адресов, которая пропорционально распределяет оперативную память по мере необходимости для хранения текстур, что позволяет видеокарте обращаться к этим данным напрямую. Максимальный объем системной памяти, доступной для AGP, определяется апертурой AGP.
История развития AGP
Впервые слот AGP появился на x86-совместимых системных платах, построенных с использованием Socket 7 Intel P5 Pentium и Slot 1 P6 Pentium II процессоров. Компания Intel представила AGP-поддержку в чипсете i440LX Slot 1, 26 августа, 1997 года. Немногим после этого выхода, на рынок хлынул целый поток подобных продуктов и от других проиводителей.
Первыми чипсетами Socket 7 с поддержкой AGP были: VIA Apollo VP3, SiS 5591/5592 и ALI Aladdin V. Что касается компании Intel, то они никогда не выпускали Socket 7 чипсет с поддержкой AGP. Компания FIC продемонстировала рынку первую Socket 7 AGP систему в ноябре 1997 года. То была FIC PA-2012, построенная на платформе чипсета VIA Apollo VP3, новая технология весьма скоро появилась на рынке, сразу после выхода EPoX P55-VP3, также построенного на базе VIA VP3 чипсете.
Наиболее яркими представителями ранних видео-чипсетов с поддержкой AGP являются: Rendition Vérité V2200, 3dfx Voodoo Banshee, Nvidia RIVA 128, 3Dlabs PERMEDIA 2, Intel i740, ATI Rage series, Matrox Millennium II, и S3 ViRGE GX/2. Некоторые ранние AGP-платы использовали графические процессоры, построенные на базе PCI, и легко могли трансформироваться в AGP. Это привело к тому, что некоторые параметры перекочевали в PCI из новой шины. Например, была улучшена пропускная способность шины - до 66 MHz. Примерами таких карт являются Voodoo Banshee, Vérité V2200, Millennium II, и S3 ViRGE GX/2. Интелловский i740 был специально разработан для использования новых функций AGP, причем, сразу целым сетом. По факту, он был создан целенаправлено для загрузки текстур по шине AGP, поскольку PCI имела множество сложностей в загрузке таких текстур. Оперативная память должна была эмулировать память AGP.
Microsoft и AGP
Компания Microsoft впервые ввела поддержку AGP в своей системе Windows 95 OEM Service Release 2 (OSR2 version 1111 или 950B) через USB -приложение к OSR2 патчу. После применения патча система получила версию 4.00.950 B. Первой системой типа Windows NT, получившей поддержку AGP, стала версия Windows NT 4.0 Service Pack 3, представленная в 1997 году.
Поддержка Linux для AGP, расширяющая быструю передачу данных, впервые была внедрена в систему в 1999 году, вместе с реализацией AGPgart модуля ядра.
Версии AGP
Компания Intel выпустила AGP-спецификацию в версии 1.0 в 1997 году. Она включала в себя 1× и 2× скорости. Спецификация 2.0 дала рождение AGP 4×, а версия 3.0 - 8×. Доступные версии включают в себя:
AGP и PCI: 32-битные шины, работающие на 66 и 33 MHz, соответственно
|
Спецификация |
Скорость |
Подкачка |
Норма (MB/s) |
Частота (MHz) |
Напряжение (V) |
|
единичная |
|||||
|
единичная |
|||||
|
двоичная |
|||||
|
четверичная |
|||||
|
восьмиричная |
|||||
|
восьмиричная |
*AGP версии 3.5 были обнародованы компанией Microsoft публично.
Порт Accelerated Graphics Port (UAGP), определяющий обязательность поддержки экстра регистров был как-то внедрен как опциональный элемент в версии AGP 3.0. Обновленные регистры включали в себя PCISTS, CAPPTR, NCAPID, AGPSTAT, AGPCMD, NISTAT, NICMD. Новые требуемые регистры должны включать также и APBASELO, APBASEHI, AGPCTRL, APSIZE, NEPG, GARTLO, GARTHI. Существует множество различных вариаций физических интерфейсов и коннекторов.
Официальные расширения
Это официальное расширение, созданное специально для карт, требующих бОльшую электрическую мощность. Это более длинный слот, с дополнительными контактами, специально предназначенными для этой цели. Карты формата AGP Pro, как правило, являются картами класса «рабочая станция», используемыми для ускорения и более оперативной работы больших профессиональных графических приложений, применяющихся в проектировании, 3D-моделировании и дизайне.
64-битные AGP
64-битный канал был однажды предложен в качестве дополнительного стандарта AGP 3.0, в проектной документации. Однако, в своей окончательной версии стандарт так и не получил дальнейшей реализации и широкого распространения.
Данный стандарт позволяет добиться 64-битной транзакции для AGP8× - в процессах чтении и записи. Также доступны 32-битные процессы на PCI -платформе.
Неофициальные расширения
Огромное число нестандартных вариаций AGP-интерфейса было выпущено самими производителями оборудования.
Внутренний AGP-интерфейс
Ultra-AGP, Ultra-AGPII
Стандарт внутреннего AGP-интерфейса, использовавшийся производителем SiS для мостов контроллеров с интегрированной графикой. Оригинальная версия поддерживает такую же пропускную способность, что и AGP 8×, в то время, как Ultra-AGPII имеет масимальный показатель пропускной способности в 3.2ГБ/с.
AGP порты, основанные на PCI
AGP Express
Ненастоящий и неполноценный AGP-интерфейс, но позволяет AGP-карте быть подключенной посредством шины PCI Express , расположенной на материнской плате. Данная технология активно использовалась и применялась на материнских платах компании ECS. Она предназначалась для того, чтобы использовать существующую AGP-карту в новых материнских платах, взамен устаревающей PCIe-карте.
По своей сути, слот AGP Express - это тот же самый PCI -слот, но только с удвоенными показателями электроэнергии, и с несколько другим разъемом. Он допускает обратную совместимость с AGP-картами, но не обеспечивает полную программную поддержку (поэтому иногда случается так, что некоторые AGP-карты не работают на слоте AGP Express) и полную производительность карты. PCI-слот, по своей сути, обеспечивает меньший уровень пропускной способности. Но в любом случае, AGP все равно быстрее.
AGI - ASRock Graphics Interface, является частным вариантом общераспространенного стандарта Accelerated Graphics Port (AGP). Его основной целью является обеспечение AGP-поддержкой фирменных материнских плат компании ASrock. Дело в том, что фирменные чипсеты компании не поддерживают AGP-формат, поэтому возникла необходимость в «домашней» адаптации имеющихся технологий под общепринятые. Тем не менее, имеющиеся у ASrock технологии не имеют полной совместимости с AGP - некоторые известные и довольно распространенные чипсеты видео-карт не поддерживаются их внутренним оборудованием.
Advanced Graphics eXtended (AGX) - фирменная технология компании EpoX, представляет собой очередную вариацию AGP-шины, в фирменном исполнении. AGX обладает всеми теми же преимуществами и недостатками, что и AGI. Инструкция по эксплуатации не рекомендует использовать AGP 8× ATI карты с AGX - плохая совместимость.
Xtreme Graphics Port - фирменный интерфейс компании Biostar, также является аналогом AGP, с такими же преимуществами и недостатками, как AGI и AGX.
AGP-порты, построенные на PCIe платформе
AGR - Advanced Graphics Riser. Это вариация AGP-порта, используемая на некоторых «PCIe -материнках». Технология разработана компанией MSI, и предлагает совместимость, хотя и ограниченную, с AGP-технологией.
AGR - это, по сути, модифицированный PCIe-порт, обеспечивающий производительность, близкую к показателям AGP 4×/8×. Но, опять-таки, как и все разъемы-аналоги, данный формат не поддерживает все без исключения AGP-карты. Производитель опубликовал на своем официальном сайте перечень карт, поддерживаемых их форматом.
Совместимость
AGP-карты обладают неплохой прямой и обратной совместимостью, в доступных пределах. Единственное что, карты с напряжением 1.5 V не будут работать на слотах с показателем 3.3 V, и наоборот. Хотя, универсальные карты (с пометкой «Universal» на самой плате), согласно паспортным заявлениям, впишутся в любой тип слота. Также существуют беcключевые слоты «Universal», которые могут принять любой тип карт. Когда карта типа AGP Universal вставляется в соответствующий разъем AGP Universal, только 1.5 V-ая часть карты используется. Некоторые карты, например, Nvidia"s GeForce 6 series (заисключением 6200) или ATI"s Radeon X800 series, оснащены специальными ключами, которые допускают использование только на 1.5 V-ых слотах - с целью предотвращения их установки на более старые материнские платы, не поддерживающие 1,5-Вольтовый режим.
Некоторые их современных видео-карт имеют поддержку 3.3 V. Например, Nvidia GeForce FX series (FX 5200, FX 5500, FX 5700, некоторые FX 5800, FX 5900 и кое-какие версии FX 5950), Geforce 6 Series (6200, 6600/6600 LE/6600 GT) и ATI Radeon 9500/9700/9800 (R350) (но не 9600/9800(R360)). Некоторые Geforce 6200-карты и Geforce 6600 -карты работают на AGP 1.0 (3.3v) слотах.
AGP Pro-карты не вписываются в стандартные слоты, но стандартные AGP-карты будут полноценно функционировать на Pro-слотах. Материнские платы, оснащенные слотами Universal AGP Pro, принимают карты как с 1.5 V-параметрами, так и 3.3 V-ые, причем, как в AGP Pro, так и в сандартной конфигурации AGP, Universal AGP или Universal AGP Pro.
Некоторые карты имеют неправильные двойные вырезы, некоторые материнские платы - некорретно открытые слоты, позволяющие вставить в них карту, которую сам слот, по паспорту, не поддерживает. Это в нередких случаях, приводит к выходу из строя установленной карты, либо самой материнской платы. Некоторые, более ранние видео-карты формата 3.3 V, имеют ключ в 1.5 V.
Кроме того, существуют некоторые частные системы, несовместимые со стандартом AGP. Например, компьютеры Apple Power Macintosh с их разъемом Apple Display Connector (ADC), имеют дополнительный разъем, который обеспечивает питание подключенного к нему дисплея. Некоторые же карты разработаны для работы на специфицческой CPU -архитектуре (PC и Apple), которая может быть несовместима с другим прошивками.
Потребляемая мощность
Фактическое питание слота AGP зависит от используемой карты. Максимальный потребляемый ток приведен в спецификациях для различных версий. Например, если считать по всем показателям по максимуму, то в случае с AGP 3.0 максимальный ток будет составлять 48.25 Вт. Эта цифра может быть указана для обозначения источника питания, вполне консервативно. Однако, на практике такая карта вряд ли когда-либо выдаст показатель, превышающий 40 Вт от слота. При этом, многие карты используют и того меньше. Слот AGP Pro, как мы уже говорили, обеспечивает дополнительную мощность, до 110 W. Многие AGP-карты оснащены дополнительным разъемом питания, чтобы обеспечить больше энергии, чем это может сделать слот.
Наследие и современность
К 2010 году некоторые новые маетеринские платы оснащались AGP-слотами. При этом, никаких новых чипсетов на рынке по AGP-формату не было выпущено, материнские платы менялись, слот оставался прежним. Старые чипсеты в новых материнских платах поддерживали старую спецификацию AGP.
Графические процессоры на тот период времени использовали платформу PCI-Express, причем общего назначения (а не целенаправленно заточенные под графику). Это стандарт, поддерживающий высокую скорость передачи данных и полный дуплекс. Для создания AGP-совместимой видео-карты те чипы требовали дополнительного мостового чипа типа «PCIe-to-AGP», чтобы конвертировать сигналы PCIe в плоскость AGP, и наоборот. Это влекло за собой повышение стоимости, поскольку возникала необходимость внедрения дополнительного чипа-моста, а для отдельных AGP-устройств - еще и специальной системной платы.
Однако, тем не менее, различные производители продолжают выпускать графические карты формата AGP для все более и более сокращающейся аудитории потребителей. Первые карты, оснащеные таким вот мостом, выпущены двумя производителями: eForce 6600 и ATI Radeon X800 XL. Эти устройства были представлены в 2004-2005 годах. В 2009 году AGP карты от Nvidia выделились в новую ветку: GeForce 7 Series. В 2011 году DirectX 10-совмесимые AGP карты от AMD (Club 3D, HIS, Sapphire, Jaton, Visiontek, Diamond, etc.) включали такие модели, как: Radeon HD 2400, 3450, 3650, 4350, 4650, и 4670. AGP-серия HD 5000, упомянутая в некоторых программных обеспечениях, на самом деле, никогда не была доступна. Существовало множество проблем с AMD Catalyst 11.2 - 11.6 AGP-драйверами, особенно под Windows 7, с серией HD 4000, использующей версию драйвера 10.12 или 11.1, рекомендуемую источниками, близкими к производителю. Некоторые из перечисленных выше производителей предлагают более старые версии AGP-драйверов для полноценной и стабильной работы устройств. Так, потребительский фокус все более смещается в сторону PCIe-платформы.
С развитием новой техники требовалось увеличение скорости передачи данных по шине, связанной с графическим адаптером. Поэтому появилась специализированная шина AGP, которая имеет улучшенные характеристики.
AGP (от англ. Accelerated Graphics Port, ускоренный графический порт) - разработанная в 1997 году компанией Intel, специализированная 32-битная системная шина для видеокарты. Появилась одновременно с чипсетами для процессора Intel Pentium II.
Основной задачей разработчиков было увеличение производительности и уменьшение стоимости видеокарты, за счёт уменьшения количества встроенной видеопамяти. По замыслу Intel большие объёмы видеопамяти для AGP-карт были бы не нужны, поскольку технология предусматривала высокоскоростной доступ к общей памяти.
Техниеская характеристика шины
AGP основан на шине PCI , но разработан специально для обеспечения высокоскоростной передачи больших блоков данных 3D текстур между видеоконтроллером (видеокартой) и памятью компьютера. Во-первых, 3D графика требуется как можно больше памяти информации текстурных карт (texture maps) и z-буфера (z-buffer). Чем больше текстурных карт доступно для 3D приложений, тем лучше выглядит конечный результат. При нормальных обстоятельствах z-буфер, который содержит информацию относящуюся к представлению глубины изображения, использует ту же память как и текстуры. Этот конфликт предоставляет разработчикам 3D множество вариантов для выбора оптимального решения, которое они привязывают к большой значимости памяти для текстур и z-буфера, и результаты напрямую влияют на качество выводимого изображения. Разработчики PC имели ранее возможность использовать системную память для хранения информации о текстурах и z-буфера, но ограничение в таком подходе, была передача такой информации через шину PCI . Производительность графической подсистемы и системной памяти ограничиваются физическими характеристиками шины PCI. Кроме того, ширина полосы пропускания PCI , или ее емкость, не достаточна для обработки графики в режиме реального времени. Чтобы решить эти проблемы Intel разработала AGP.
Макет различных слотов AGP
Если определить кратко, что такое AGP, то это - прямым соединением между графической подсистемой и системной памятью. AGP позволяет более эффективно использовать память страничного буфера (frame buffer), тем самым увеличивая производительность 2D графики также, как увеличивая скорость прохождения потока данных 3D графики через систему. Определение AGP, как вид прямого соединения между графической подсистемой и системной памятью, называется соединение point-to-point.
AGP соединяет графическую подсистему с блоком управления системной памятью, разделяя этот доступ к памяти с центральным процессором компьютера (CPU). Вместо того чтобы использовать PCI шину для видео данных, AGP использует прямой канал, для того чтобы видеокарта (графический контроллер) имела прямой доступ к оперативной памяти. Шина позволяет использовать конвейеризацию обращений, т. е. посылать данные в виде непрерывных пакетов.
Увеличение скорости обеспечивается следующими тремя факторами:
- Конвейеризацией операций обращения к памяти.
- Сдвоенными передачами данных.
- Демультиплексированием шин адреса и данных.
Через AGP можно подключить только один тип устройств - это графическая плата. Графические системы, встроенные в материнскую плату и использующие AGP не могут быть улучшены.
Oтличия от шины PCI:
- работа на тактовой частоте 66 МГц;
- увеличенная пропускная способность (до 266 Мб/с, тогда как PCI шина имеет скорость передачи данных только 133 Мб/с);
- режим работы с памятью DMA и DME;
- разделение запросов на операцию и передачу данных;
- возможность использования видеокарт с большим энергопотреблением, нежели PCI
Очередь запросов
Передача данных из основной памяти в видеопамять карты осуществляется в два этапа, сначала передаётся 64-битный адрес, откуда данные нужно считать, затем идут сами данные. Шина AGP предусматривает два варианта передачи, первый - совместим с шиной PCI - запросы данных и адреса происходят по одному каналу; второй - в режиме SBA (Sideband Addressing), по отдельной боковой шине, таким образом, можно посылать запросы на новые данные, не дожидаясь получения предыдущих.
В шине AGP посылаются несколько адресов и несколько данных одно за другим, благодаря чему имеется возможность постановки в очередь до 256 запросов и поддерживания двух очередей для операций чтения/записи с высоким и низким приоритетом. Сдвоенная передача, т. е. передача за один такт двух данных вместо одного, позволяет: иметь пропускную способность при частоте 66 МГц до 528Мб/с, работать на частоте, до 100 МГц и выше с более высокой пропускной способностью.
Стандарты шины AGP
Для шины AGP существует несколько стандартов:
Большинство карт работает со стандартом 4X и 8X.
Шина AGP 1.0
Компьютеры, оснащенные AGP, и графические акселераторы впервые поступили в продажу в августе 1997 года.
За основу интерфейса AGP 1.0 была взята шина PCI 2.1, а точнее, ее вариант PCI 32/66 - 32х разрядная шина с частотой работы 66 МГц.
Карта AGP 1.0:
Шина AGP 1.0 имеет два основных режима работы: Execute и DMA.
DMA (Direct Memory Access) - доступ к памяти, в этом режиме основной памятью считается встроенная видеопамять на карте, текстуры копируются туда перед использованием из системной памяти компьютера. Этот режим работы не был новым, по тому же принципу работают звуковые карты, некоторые контроллеры и т. п.
В режиме DMA основной памятью является память карты. Текстуры хранятся в системной памяти, но перед использованием (тот самый execute) копируются в локальную память карты. Таким образом, AGP действует в качестве "тыловой структуры", обеспечивающей своевременную доставку текстур в локальную память. Обмен ведется большими последовательными пакетами.
В режиме Execute локальная и системная память для видеокарты логически равноправны. Текстуры не копируются в локальную память, а выбираются непосредственно из системной. Таким образом, приходится выбирать из памяти относительно малые случайно расположенные куски. Поскольку системная память выделяется динамически, блоками по 4К, в этом режиме для обеспечения приемлемого быстродействия предусмотрен механизм, отображающий последовательные адреса на реальные адреса 4-х килобайтных блоков в системной памяти. Эта задача выполняется с использованием специальной таблицы (Graphic Address Re-mapping Table или GART – графическая таблица переадресации адресов), расположенной в памяти.
При этом адреса, не попадающие в диапазон GART (GART range), не изменяются и непосредственно отображаются на системную память или область памяти устройства (device specific range).
Шина AGP полностью поддерживает операции шины PCI , поэтому AGP-траффик может представлять из себя смесь чередующихся AGP и PCI операций чтения/записи. Операции шины AGP являются раздельными (split). Это означает, что запрос на проведение операции отделен от собственно пересылки данных.
Шина AGP 2.0
В декабре 1997 года фирма Intel выпустила предварительную версию стандарта AGP 2.0, а в мае 1998 года окончательный вариант(этот режим получил название "4x").
Основные отличия от предыдущей версии:
- Скорость передачи может быть увеличена еще в два раза по сравнению с 1.0 - и достигать значения 1064 Mб/c.
- Могло пересылаться уже 4 блока за один такт.
- Пропускная способность около 1 ГБ/с.
- Добавлен механизм "быстрой записи" Fast Write (FW). Основная идея - запись данных/команд управления непосредственно в AGP устройство, минуя промежуточное хранение данных в основной памяти. Для устранения возможных ошибок в стандарт на шину введен новый сигнал WBF# (Write Buffer Full - буфер записи полон). Если сигнал активен, то режим FW невозможен.
Первые видеокарты, поддерживающие версию 2.0, появились в конце апреля 1999 года.
Карта AGP 2.0:
Шина AGP Pro
В июле 1998 года Intel выпустила версию 0.9 спецификации на AGP Pro, существенно отличающейся конструктивно от AGP 2.0.
Новый стандарт не видоизменяет шину AGP. Основное направление - увеличение энергоснабжения графических карт. С этой целью в разъем AGP Pro добавлены новые линии питания. Краткая суть отличий в следующем:
- Изменен разъем AGP - добавлены выводы по краям существующего разъема для подключения дополнительных цепей питания 12V и 3.3V
- AGP Pro предназначена только для систем с ATX форм-фактором. Установка плат AGP Pro в NLX системы не предусмотрена (слишком велик размер платы в AGP Pro).
- Поскольку карте AGP Pro разрешено потребление до 110 Вт, высота элементов на плате (с учетом возможных элементов охлаждения) может достигать 55 мм, поэтому два соседних слота PCI должны оставаться свободными. Кроме этого, два соседних слота PCI могут использоваться платой AGP Pro для своих целей.
Шина AGP 8X
В ноябре 2000 года Intel выпустила предварительную версию (draft) следующего варианта AGP шины - 8X. Основная идея - увеличение полосы пропускания до 8х4=32 байт за один такт системной шины. Это означает, что скорость передачи данных на шине возрастет до 2-х Гигабайт в секунду. Кроме этого, в проект нового варианта шины заложены несколько принципиальных изменений, расширяющих возможности интерфейса AGP:
- Понижение уровня напряжений сигналов на шине;
- Циклы калибровки;
- Динамическая инверсия шины;
- Поддержка изохронного режима передачи данных;
- Поддержка нескольких AGP 8X портов (ранее был возможен только один порт;
- Новые регистры конфигурации для 8Х шины;
Литература
- Косцов А., Косцов В. Железо ПК. Настольная книга пользователя. - М.: Мартин, 2006. - 480 с.
Конструктивное исполнение :
Отдельный слот с питанием 3.3 V, напоминающий слот PCI, но на самом деле никак с ним несовместимом. Обычная видеокарта не может быть установлена в этот слот и наооборот.
Принципы работы и основные преимущества AGP по сравнению с PCI :
1. Физические характеристики AGP по сравнению с PCI
Скорость передачи данных до 532 Mb/s, которая обусловлена частотой шины AGP 66 MHz, возможностью отмены механизма мультиплексирования шины адреса и данных (на PCI по одним и тем же физическим линиям сначала выдается адрес, а потом данные). Шина PCI имеет тактовую частоту 33 MHz и 32 разряда данных, поэтому может пропустить 33 000 000 х 4 байта = 132 Mb/s. AGP имеет частоту шины 66 MHz и ту же разрядность и в стандартном режиме (точнее - режим "1x") может пропустить 66 000 000 х 4 байта = 266 Mbytes/s. В режиме x1 в качестве строба используется сам сигнал тактовой частоты. Для повышения пропускной способности шины AGP в стандарт заложена возможность передавать данные с помощью дополнительных специальных сигналов, используемых как стробы, вместо сигнала CLK в обычном режиме (это режимы "2x" и "4х"). В режиме 2x пропускная способность становится тем самым 66 000 000 х 2 х 4 байта = 532 Mbytes/s. В режиме "4х" (введен в спецификации 2.0) пропускная способность возрастает соответственно, до 1064 Mbytes/s.
Кроме "классического" способа адресации как на PCI - сначала выставляется адрес, затем на тех же шинах появляются данные, в AGP может использоваться режим sideband addressing, называемый также "адресацией по боковой полосе", при котором шины адреса и данных разнесены и поэтому могут передаваться одновременно. Скорость обмена в режиме SBA существенно возрастает, так как ликвидируются временные затраты на передачу адреса по шине. При этом используются специальные, отсутствующие в PCI, сигналы адреса SBA (S ideB and A ddressing). В таблице ниже приведены результаты теста 3DMark99 для видеокарты ASUS V3400 TNT 16 MB SGRAM с включенным режимом SBA и без него.
Конвейрная обработка данных на AGP в отличии от PCI. Рисунок ниже показывает это наглядно:
Рисунок 1 . AGP против PCI. На PCI по выставленному адресу после задержки появляются данные. На AGP сначала выставляется пакет адресов, на которые следует ответ пакетом данных. (c) Intel Corporation
Область основной памяти компьютера, которая может использоваться AGP картой (ее также называют "AGP память"), не заменяет память экрана. В UMA основная память используется как память экрана, а AGP память лишь дополняет ее.
Пропускная способность памяти в UMA видеокарте меньше, чем для шины PCI.
Основная обработка трехмерных изображений выполняется в основной памяти компьютера как центральным процессором, так и процессором видеокарты. Механизм доступа процессора видеокарты к памяти получил название DI rect M emory E xecute (DIME - непосредственное выполнение в памяти). Следует упомянуть, что сейчас не все видеокарты стандарта AGP поддерживают этот механизм. Некоторые карты пока имеют только механизм, аналогичный bus master на шине PCI, т.е. используются каналы DMA для быстрой перекачки даннных в видеокарту. Не следует путать этот принцип с UMA (Unified Memory Architecture), который используется в недорогих видеокартах, размещенных, как правило, на материнской плате (например, SP97-V фирмы ASUSTeK Computers). Основные отличия:
Рисунок 2 . Структурная схема взаимодействия AGP карты и компьютера.
Для вычислений текстур привлекаются только центральный процессор и процессор видеокарты.
Центральный процессор записывает данные для видеокарты непосредственно в область обычной памяти, доступ к которой получает также и процессор видеокарты.
Выполняются только операции чтения/записи в память
Нет арбитража на шине (AGP порт всегда один) и временных затрат на него
2. Сравнение AGP и PCI видеокарт :
Реально AGP карта будет опережать обычную карту (если сравнивать карты с близкими по мощности видеопроцессорами) только на задачах обработки трехмерных изображений, требующих большого объема памяти для текстур (более 8 Mb). Надо понимать при этом, что собственно память компьютера должна быть не менее 32 MB, иначе AGP карте негде будет размещать текстуры.
Тесты различных карт, выполненные Tom Pabst осенью 1997 года, показали, что на обычных тестах практически никакой разницы между появившемися сейчас AGP картами и эталонной картой Matrox Millenium II нет. На трехмерных тестах разница есть, но не очень существенная. С тех пор много воды утекло и ситуация существенно изменилась, о чем и говорится далее.
Windows 95 OSR2 версии 2.5 уже достаточно полно поддерживает AGP и результаты трехмерных тестов для AGP опережают результаты для PCI, особенно при сценах с большими наборами текстур. На сайте Tom Pabst можно посмотреть их результаты. В Windows NT 4.0 поддержки AGP нет и только в версии NT 5.0 (Windows 2000) преимущества AGP можно будет использовать.
Стандарт AGP сам по себе не гарантирует роста производительности. Только в том случае, когда разработчик видеокарты (точнее, процессора видеокарты) использует все возможности шины, это дает прирост производительности. Например, видеокарта Matrox Millenium II AGP не поддерживает как DIME, так и режим "2x", поэтому практически невозможно найти приложение, под которым AGP вариант этой видеокарты будет как-то превосходить вариант PCI.
AGP видеокарта может существенно опередить такую же PCI видеокарту только в случае использования либо DMA и x2, либо DIME и x2. В режимах без x2 выигрыша практически нет. Проверить, в каком режиме работает видеокарта в компьютере, можно с помощью небольшой программы pcilist , которую можно переписать с сайта фирмы EnTech Taiwan.
Развитие AGP
1. AGP 2.0
В декабре 1997 года фирма Intel выпустила предварительную версию стандарта AGP 2.0, а в мае 1998 года окончательный вариант. Основные отличия от предыдущей версии:
Скорость передачи может быть увеличена еще в два раза по сравнению с 1.0 - этот режим получил название "4x" - и достигать значения 1064 MB/c.
Скорость передачи адреса в режиме "адресации по боковой полосе" также может быть увеличена еще в два раза
Добавлен механизм "быстрой записи" F ast W rite (FW ). Основная идея - запись данных/команд управления непосредственно в AGP устройство, минуя промежуточное хранение данных в основной памяти. Для устранения возможных ошибок в стандарт на шину введен новый сигнал WBF# (W rite B uffer F ull - буфер записи полон). Если сигнал активен, то режим FW невозможен.
Первые видеокарты, поддерживающие версию 2.0, появились в конце апреля 1999 года. По внешнему виду AGP разъема видеокарты можно легко определить наличие такой поддержки.
| Вид на разъем видеокарты с AGP 1.0 |
| Вид на разъем видеокарты с AGP 2.0 |
Как видно из фотографий, конструктивно разъемы отличаются дополнительной прорезью у AGP 2.0. Поскольку соответствующий разъем на материнской плате будет иметь пластиковую полосу в под вторую прорезь, плату с AGP 1.0 в такой разъем установить будет нельзя, а наооборот - без каких-либо проблем.
2. AGP Pro
В июле 1998 года Intel выпустила версию 0.9 спецификации на AGP Pro, существенно отличающейся конструктивно от AGP 2.0. Краткая суть отличий в следующем:
Изменен разъем AGP - добавлены выводы по краям существующего разъема для подключения дополнительных цепей питания 12V и 3.3V
Совместимость с AGP 2.0 только снизу вверх - платы с AGP 2.0 можно устанавливать в слот AGP Pro, но не наооборот.
AGP Pro предназначена только для систем с ATX форм-фактором. Установка плат AGP Pro в NLX системы не предусмотрена (слишком велик размер платы в AGP Pro).
Поскольку карте AGP Pro разрешено потребление до 110 Wt (!!), высота элементов на плате (с учетом возможных элементов охлаждения) может достигать 55 мм, поэтому два соседних слота PCI должны оставаться свободными. Кроме этого, два соседних слота PCI могут использоваться платой AGP Pro для своих целей.
С точки зрения схемотехники новая спецификация ничего не добавляет, кроме специальных выводов, сообщающих системе о потреблении платы AGP Pro.
Из рисунка видно, что размеры слота AGP Pro вызывают ностальгические воспоминания по концу 80-х годов, когда плата контроллера дисплея выглядела почти так же (хотя по толщине не была больше одного отсека). Конечно, спецификация на AGP Pro оговаривает максимальные габариты и токи потребления, но после ознакомления с ней в голову приходит крамольная мысль - а что Intel теперь считает основным процессором в компьютере?
AGP 8X
В ноябре 2000 года Intel выпустила предварительную версию (draft) следующего варианта AGP шины - 8X. Основная идея - увеличение полосы пропускания до 8х4=32 байт за один такт системной шины. Это означает, что скорость передачи данных на шине возрастет до 2-х Гигабайт в секунду. Как это получается, видно из рисунка ниже:
Кроме этого, в проект нового варианта шины заложены несколько принципиальных изменений, расширяющих возможности интерфейса AGP. Можно перечислить некоторые из них:
Понижение уровня напряжений сигналов на шине
Циклы калибровки
Динамическая инверсия шины
Поддержка изохронного режима передачи данных
Поддержка нескольких AGP 8X портов (ранее был возможен только один порт)
Новые регистры конфигурации для 8Х шины
Что дальше?
На самом деле с уменьшением стоимости синхронной памяти SDRAM (и ее разновидности - синхронной графической памяти SGRAM), а также еще более быстрой DDR DRAM перспективы AGP не так радужны, как в свое время казалось. Основная цель, которую преследовала Intel - создание дешевого эквивалента профессиональным видеокартам с большими объемами локальной памяти теряет смысл при низкой стоимости памяти. Значение полосы пропускания в платах стандарта AGP 2.0 (1 GB/s), которые еще только должны появиться, в 2 раза меньше реальной сегодняшней полосы пропускания для локальной SGRAM памяти, достигающей 2 GB/s. Поэтому увеличение тактовой частоты и разрядности шины PCI может свести на нет все преимущества AGP.
Другое дело, что AGP стал фактически единственным интерфейсом для видеокарт и только этот факт делает практически невозможным обратный переход к PCI, поэтому AGP развиваться будет и впредь, но как бы параллельно с развитием PCI.
Accelerated Graphics Port (AGP) - Ускоренный графический порт
