→ → Техническая документация. AGP - agp, agp шина, agp стандарт. Cтандарты РСI и AGP AGP-порты, построенные на PCIe платформе

Техническая документация. AGP - agp, agp шина, agp стандарт. Cтандарты РСI и AGP AGP-порты, построенные на PCIe платформе

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.

Стандарты подключения устройств

Для подключения внутренних и внешних устройств к материнской плате используются следующие основные шины:

· шина AGP;

· шина USB;

· шина IEEE 1394 (FireWire);

Устройства внешней памяти подключаются к компьютеру с помощью интерфейсов IDE (ATA), SATA и eSATA.

Интерфейсы SCSI и SAS также используются для подключения устройств внешней памяти, однако к ним можно подключить и другие устройства.

Для беспроводного подключения устройств к компьютеру можно использовать и беспроводные порты: IrDA и Bluetooth.

Порт Ethernet можно использовать как для подключения некоторых видов устройств к компьютеру, так и для подключения компьютера к телекоммуникационной сети Ethernet.

Беспроводное подключение устройств к компьютеру можно выполнить и с помощью порта Wi-Fi. Этот порт позволяет также подключить компьютер к беспроводной сети Wi-Fi.

Некоторые интерфейсы и порты компьютера являются устаревшими, хотя они до сих пор входят в состав материнской платы. Это

· интерфейс FDD;

· параллельный порт;

· последовательный порт;

· порт PS/2;

· игровой порт.

Несмотря большую скорость шины PCI, ее возможностей становится недостаточно в условиях растущей нагрузки на видеосистему (видеокарту и монитор), поскольку реализация трехмерной графики и видео требует передачи больших объемов данных между монитором, процессором и оперативной памятью. Поэтому фирмой Intel в 1997 г. был разработан стандарт на шину AGP (Accelerated Graphics Port – ускоренный графический порт) – канал передачи данных между видеокартой и оперативной памятью на основе стандарта PCI. Этот стандарт предназначен для увеличения производительности компьютера при обработке трехмерных изображений без установки специализированных дорогостоящих видеокарт.

Поскольку шинаAGP 32-разрядная и ее тактовая частота равна тактовой частоте системной шины (66 МГц), то в стандартном режиме ее пропускная спо­собность, составляющая 266 Мб/с, в два раза превышает пропускную спо­собность шиныPCI.

Для повышения пропускной способности шины был разработан режим AGP2X (спецификация AGP 1.0), в котором данные передаются в два раза быстрее (532 Мбайт/с). Это дости­гается за счет воз­можности управления чтением/записью данных по фронтам и срезам такто­вых импульсов, что позволяет передавать два блока данных за один такт работы шины AGP.

В 1998 г. корпорация Intel разработала новую спецификацию (AGP 2.0) стандарта AGP – AGP4X. Реализация передачи четырех блоков данных за один такт привело к увеличению скорости передачи до 1 Гбайта/с.

Дальнейшим развитием стандарта AGP является режим AGP8X (спецификация AGP 3.0, принятая в 2002 г.), в котором скорость передачи увеличилась до 2 Гбайт/с за счет передачи восьми блоков данных за один такт.

Разъем AGP8X приведен на рис. ????.

Рис. ?????. Разъем AGP8X

Одной из основных особенностей стандарта AGP является способность раз­делить оперативную память между центральным процессором и видеоадаптером, т.е. обработка трехмерных изображений выполняется в оперативной памяти как центральным процессором, так и процессором в видеоадаптере.

В настоящее время корпорация Intel прекратила поддержку шины AGP, которая постепенно заменяется шиной PCI Express, хотя материнские платы и видеокарты с шиной AGP все еще выпускаются.

Стандарт на AGP был разработан фирмой Intel с для того, чтобы не меняя сложившийся стандарт на шину PCI, ускорить ввод/вывод данных в видеокарту и, кроме этого, увеличить производительность компьютера при обработке трехмерных изображений без установки дорогостоящих двухпроцессорных видеокарт с большими объемами как видеопамяти, так и памяти под текстуры, z-буфер и т.п.. Этот стандарт был поддержан большим количеством фирм, входящих в AGP Implementors Forum, организацию, созданную на добровольной основе для внедрения этого стандарта. Стартовая версия стандарта - AGP 1.0.

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

    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:

    • 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.

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

Интерфейсы ПК

Фирма Intel, заметив, что дальнейшее повышение общей производительности персонального компьютера «упирается» в видеоподсистему, в свое время предложила выделить для передачи потока видеоданных отдельную интерфейсную шину AGP (Accelerated Graphics Port - ускоренный графический порт). Этот стандарт быстро вытеснил существовавшие ранее интерфейсы, использовавшиеся видеокартами: ISA, VLB и PCI.
Главным преимуществом шины AGP стала высокая пропускная способность. Если шина ISA позволяла передавать до 5,5 Мбайт/с, VLB - до 130 Мбайт/с, a PCI - до 133 Мбайт/с, то шина AGP теоретически имеет пиковую пропускную способность до 1066 Мбайт/с (в режиме передачи четырех 32-разрядных слов).
Компания Intel разрабатывала интерфейс AGP для решения двух основных проблем, связанных с особенностями обработки ЗD-графики на персональном компьютере. Во-первых, ЗD-графика требует выделять как можно больше памяти для хранения данных текстур и Z-буфера. Чем больше текстурных карт доступно для ЗD-приложений, тем лучше выглядит картинка на экране монитора. Обычно для Z-буфера используют ту же память, что и для текстур. Разработчики видеоконтроллеров и раньше имели возможность использовать обычную оперативную память для хранения информации о текстурах и Z-буфере, но серьезным ограничением здесь выступала пропускная способность шины PCI. Ширина полосы пропускания PCI оказалась мала для обработки графики в режиме реального времени. Эту проблему компания Intel решила путем внедрения стандарта шины AGP. Во-вторых, интерфейс AGP обеспечивает прямое соединение между графической подсистемой и оперативной памятью. Таким образом, выполняются требования вывода ЗD-графики в режиме реального времени и, кроме того, более эффективно используется память буфера кадра (frame buffer), тем самым увеличивается скорость обработки 2 D - г р а ф и ки.
В действительности шина AGP соединяет графическую подсистему с блоком управления системной памятью, разделяя доступ с центральным процессором компьютера. Через AGP возможно подключение единственного типа устройств - графических плат. При этом видеоконтроллеры, встроенные в материнскую плату и использующие интерфейс AGP, не подлежат модернизации.

Для контроллера AGP конкретный физический адрес, по которому информация хранится в оперативной памяти, не имеет значения. Это является ключевым решением новой технологии, обеспечивая доступ к графическим данным как к единому блоку, независимо от физической «разбросанности» информации по блокам памяти. Кроме того, AGP работает с частотой системной шины до 133 МГц.
Спецификация AGP фактически базируется на стандарте PCI версии 2.1, но отличается от него следующими основными особенностями:
шина способна передавать два (AGP 2х), четыре (AGP 4х) или восемь (AGP 8х) блоков данных за один цикл;
устранена мультиплексированность линий адреса и данных;
конвейеризация операций чтения/записи позволяет устранить влияние задержек в модулях памяти на скорость выполнения операций.

Шина AGP работает в двух основных режимах: DIME (Direct Memory Execute) и DMA (Direct Memory Access). В режиме DMA основной памятью считается память на карте. Текстуры могут храниться в системной памяти, но перед использованием копируются в локальную память видеокарты. Таким образом, интерфейс AGP действует в качестве «подносчика патронов» (текстур) к «огневой позиции» (в локальную память). Обмен ведется большими последовательными пакетами данных. 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 передавать сравнительно небольшие случайно расположенные куски. Поскольку системная память требуется и другим устройствам, она выделяется динамически, блоками по 4 Кбайт. Поэтому для обеспечения приемлемого быстродействия предусмотрен специальный механизм, отображающий последовательные адреса на реальные адреса блоков в системной памяти. Эта задача выполняется с использованием специальной таблицы (Graphic Address Re-mapping Table или GART), расположенной в памяти. Адреса, не попавшие в диапазон GART (GART range), не изменяются и непосредственно отображаются на системную память или область памяти устройства (device specific range). Точная спецификация на правила функционирования GART не определена, и конкретное решение зависит от управляющей электроники видеокарты.
Операции шины AGP являются раздельными (split). Это означает, что запрос на проведение операции отделен от собственно пересылки данных. Такой подход позволяет AGP-устройству генерировать очередь запросов, не дожидаясь завершения текущей операции, что также повышает быстродействие шины.
Версия AGP 2.0 благодаря использованию низковольтных электрических спецификаций предусматривает осуществление четырех транзакций (пересылок блока данных) за один такт (режим AGP 4х - четырехкратного умножения). В 2003 г. в массовое производство пошли видеокарты с интерфейсом AGP версии 3.0 (часто обозначаются как AGP 8х). Двукратное увеличение пропускной способности достигнуто за счет повышения тактовой частоты шины до 66 МГц и применения нового уровня сигналов 0,8В (в AGP 2.0 использовался уровень 1,5В). Тем самым при сохранении основных параметров интерфейса удалось повысить пропускную способность шины примерно до 2132 Мбайт/с. Хотя разъем сохранился прежним, механически совместимым с AGP 2.0, его электрические характеристики изменились благодаря снижению напряжения на сигнальных линиях. В настоящее время на современных платформах шина AGP заменяется последовательной шиной PCI Express.

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.

 

 
Это интересно: