Особенности использования для разных задач пользователя двухпортовой видеопамяти

Двухпортовая видеопамять: графический процессор осуществляет чтение из видеопамяти или запись в нее через один порт, а RAMDAC осуществляет чтение данных из видеопамяти, используя второй независимый порт. В результате графическому процессору больше не надо ожидать, пока RAMDAC завершит свои операции с видеопамятью, и наоборот, RAMDAC больше не требуется ожидать, пока графический процессор не завершит свою работу с видеопамятью.

Такой тип памяти с двухпортовой организацией называется VRAM (Video RAM). На самом деле реализация этой технологии несколько сложнее, чем просто сделать два независимых порта для чтения и записи, поэтому производство такой памяти обходится не дешево. Зато это объясняет, почему видеоадаптеры, использующие VRAM, стоят так дорого и работают так быстро. Аналогичным образом устроена память WRAM (Window RAM), которая тоже является двухпортовой и применяется на видеоплатах компании Matrox.

Эта память имеет лучшую организацию, благодаря чему она работает быстрее, чем VRAM. Видеоадаптеры, оснащенные двухпортовой памятью, обычно обеспечивают высокую частоту обновления экрана при высокой глубине представления цвета, что объясняется просто. Высокая частота регенерации экрана означает, что RAMDAC посылает в монитор полный образ изображения гораздо чаще, чем при более низких показателях частоты вертикальной развертки. Соответственно при этом RAMDAC необходимо чаще обращаться в режиме чтения к видеопамяти. Такая возможность имеется при использовании видеопамяти типа VRAM/WRAM за счет возможности обращения к памяти через второй порт. В случае же с обычной видеопамятью (типа FP DRAM/EDO DRAM) такой возможности нет, поэтому производительность видеоадаптера существенно ниже.

Все сказанное элементарно подтверждается тестами при их проведении с различными уровнями частоты регенерации (обновления) экрана. Аналогичная ситуация наблюдается и в случае использования режимов с высокой глубиной представления цвета. Например, при 8-битной глубине представления цвета (256 цветов) при разрешении 1024x768 RAMDAC должен считать из видеопамяти 786432 байт данных, чтобы послать на монитор полный образ изображения. Если цвет имеет глубину представления 24 бит (16 млн. цветов), то для отправки на монитор образа в таком же разрешении RAMDAC требуется считать из видеопамяти уже 2359296 байт, что, разумеется, занимает больше времени. Это, кстати, объясняет, почему, используя недорогие видеоадаптеры, нельзя использовать такую же высокую частоту обновления экрана в режиме True color, как и при меньшем количестве цветов.

Другим методом для увеличения производительности является увеличение ширины (разрядности) шины, через которую графический процессор и RAMDAC обмениваются данными с видеопамятью. Около четырех лет назад, когда появились первые 32-битные видеоадаптеры, они казались верхом совершенства.

Сегодня такие платы можно смело назвать раритетом. Эти карты имели 32-битную шину данных, соединяющую видеопамять с графическим процессором и RAMDAC. По 32-битной шине может за раз передаваться 4 байта данных. Впечатляюще? Несколько позднее появились 64 разрядные видеоадаптеры, которые могут передавать единовременно 8 байт, являющиеся на сегодня самыми распространенными. И только совсем недавно мы стали свидетелями массового появления графических адаптеров, в архитектуре которых применяется 128 разрядная шина, по которой за одну транзакцию передается 16 байт информации.

Нетрудно заметить, что видеоадаптеры, оснащенные 128-битной шиной и использующие видеопамять типа VRAM/WRAM, имеют наилучшие шансы для достижения максимальной производительности.

Но есть и ложка дегтя. Дело в том, что, как правило, микросхемы видеопамяти имеют организацию 8x1 Mbit, т. е. такую же, как и видеопамять на устаревших 32-разрядных видеоадаптерах. В итоге, даже в случае 128-разрядных плат, доступ к видеопамяти может осуществляться только с ограничением ширины потока данных в 32-бита. Кстати, именно этим фактом объясняется то, что 64-битные видеоадаптеры, имеющие на борту лишь 1Мб видеопамяти, работают медленнее, чем те же самые видеоплаты, но с 2Мб видеопамяти. Соответственно, 128-разрядные графические платы, использующие видеопамять со стандартной организацией, например Number Nine Imagine128 Series 2, для нормальной работы требуют 4Мб минимально установленного объема памяти для реализации возможностей 128-битной шины видеоданных. Не случайно, компания Tseng при разработке своего 128-разрядного графического процессора ET6000, выбрала для работы новый тип видеопамяти MDRAM (Multi bank DRAM) компании MoSys. Этот новый тип памяти имеет совершенно другую организацию, чем стандартная память DRAM. Используя методы чередования (интерливинга) и другие хитрости, при организации MDRAM удалось получить возможность использовать 2Мб видеопамяти на видеоадаптерах, построенных на основе ET6000. Но самым распространенным на сегодняшний день методом оптимизации работы видеоадаптеров является применение повышенной тактовой частоты, на которой работает графический процессор, видеопамять и RAMDAC, что позволяет увеличить скорость обмена информацией между компонентами платы.

Несколько лет назад графические процессоры работали с тактовой частотой, значения которой не превышали скорость работы шины системной памяти на материнской плате. Теперь ситуация изменилась, например, процессор Tseng ET6000 работает на тактовой частоте до 100MHz, но и процессоры от других производителей не отстают. Для работы на таких частотах требуется специальная видеопамять. Кроме MDRAM работать с высокой тактовой частотой может видеопамять типа SGRAM. На самом деле SGRAM — это просто версия SDRAM, рассчитанная для работы в качестве видеопамяти. Кстати, существующие микросхемы SGRAM могут работать на частотах до 125 MHz, чего вполне достаточно.

Выводы

Лучшим видеоадаптером для игр, из числа протестированных оказалась плата Hercules Stingray 128/3D, занявшая в общем зачете девятое место. Она обеспечивает самый гладкий вывод VRML и 3D-игр, а также наилучшее качество отображения трехмерной графики среди всех протестированных графических адаптеров. Высокая 3D-производительность платы Stingray достигается за счет использования отдельной микросхемы, отвечающей за обработку трехмерной графики, и отдельного банка памяти, благодаря которому текстуры (например, под дерево) перемещаются в трехмерных сценах быстрее.

Вам нужна плата для качественного воспроизведения мультимедийных презентаций? Акселератор ATI 3D Pro Turbo PC2TV с 8-Мбайт ОЗУ, занявший первое место и получивший звание "Лучший выбор", был самым быстрым при создании и выполнении презентации PowerPoint. А что с анимированным тестом Macromedia Director? Здесь показатели плат были очень близкими, впереди с минимальным преимуществом оказалась модель Diamond Stealth 3D 3000, также получившая звание "Лучший выбор" и занявшая второе место. Немногие платы были столь же хороши при воспроизведении видео в формате AVI. Шесть из шестнадцати протестированных плат, включая победителя — ATI 3D Pro Turbo, — пропустили так много кадров, что видеовоспроизведение было прерывистым. Однако несколько плат, и Diamond Stealth 3D 3000 в их числе, воспроизводили клип очень гладко, на полной скорости 30 кадров в секунду.

Обновленные тесты видеоплат выявили двух новых победителей: ими стали ATI 3D Pro Turbo PC2TV (219 долл.) и Diamond Stealth 3D 3000. Эти две платы лучше всех остальных проявили себя при работе в широком диапазоне приложений, начиная от стандартных офисных программ и заканчивая средствами виртуальной реальности. Они не были самыми быстрыми в каждом отдельном типе графических задач, но в общем зачете их показатели были наилучшими, поэтому эти две модели на сегодняшний день — наиболее подходящие как для работы, так и для развлечения.

Плата 3D Pro Turbo особенно мощная, так как содержит 8-Мбайт ОЗУ типа SGRAM. Она обеспечивает очень высокую производительность в нескольких различных областях, включая двухмерную графику, но качество воспроизведения видео в формате AVI у нее лишь посредственное. Кроме того, эта модель имеет выход для подключения к телевизору. Видеоадаптер Diamond Stealth 3D 3000 показал великолепное быстродействие с 2D-программами и хорошо проявил себя в двух из трех субъективных тестах с играми. Однако нельзя не отметить, что это одна из нескольких плат, камнем преткновения для которых стала игра Independence Day фирмы Fox Interactive.