омп'ютерн≥ науки > ўо нас чекаЇ найближчим часом у св≥т≥ 3D граф≥ки

якщо вс≥ обчисленн¤, необх≥дн≥ на етапах 3D граф≥чн≥ конвеЇри, виконуютьс¤ одним CPU системи, то в результат≥ ми одержимо на екран≥ мон≥тора непоказну ≥ пов≥льну граф≥ку, тому що центральний процесор системи повинний займатис¤ ще ≥ керуванн¤м вс≥х апаратних пристроњв, операц≥йною системою ≥ додатками.  оли на ринку з'¤вивс¤ перший 3D граф≥чний акселератор, його чип виконував на апаратному р≥вн≥ вс≥ обчисленн¤ етапу рендеринга, а центральний процесор системи виконував вс≥ обчисленн¤ на геометричному етап≥. ÷ей метод уже прот¤гом п'¤ти рок≥в Ї кращим способом в≥дображенн¤ 3D граф≥ки. ќднак в ≥грах ≥ додатках використовуЇтьс¤ усе б≥льш ≥ б≥льш детал≥зована граф≥ка у високих дозволах, у результат≥ центральний процесор ставати вузьким м≥сцем системи, тому що геометричний етап дуже сильно залежить в≥д обчислювальноњ потужност≥ CPU. ƒл¤ розвантаженн¤ CPU на де¤ких профес≥йних OpenGL ≥ спец≥ал≥зованих граф≥чних прискорювачах (Heidi, RenderGL) застосовуютьс¤ геометричн≥ сп≥впроцесори, тобто на цих в≥деокартах апаратно виконуютьс¤ вс≥ обчисленн¤ обох етап≥в (геометричного ≥ рендеринга) 3D граф≥чн≥ конвеЇри. ƒл¤ приклада можна назвати в≥деоадаптери RealiZm II в≥д Intergraph, Oxygen в≥д 3Dlabs ≥ Visualize-fx6 в≥д Hewlett Packard. «авд¤ки тому, що CPU займаЇтьс¤ керуванн¤м т≥льки апаратними пристро¤ми системи, операц≥йною системою ≥ додатками, що вив≥льн¤ютьс¤ обчислювальн≥ ресурси можуть використовуватис¤ дл¤ в≥зуал≥зац≥њ б≥льш природноњ ≥ детал≥зованоњ граф≥ки.

ѕом≥тимо, що використанн¤ геометричного акселератора не означаЇ, що робота з розрахунку геометр≥њ буде ц≥лком зн¤та з CPU системи. Ќавпаки, при грамотно реал≥зован≥й технолог≥њ ≥ в≥дпов≥дних драйверах удаЇтьс¤ домогтис¤ високоефективного паралел≥зму обчислень. ” цьому випадку ≥ CPU, ≥ геометричний акселератор виконують ту саму роботу, але паралельно. «а рахунок цього продуктивн≥сть може бути ≥стотно п≥двищена ≥ збережетьс¤ масштабован≥сть ус≥Їњ граф≥чноњ п≥дсистеми. „и буде такий метод застосовуватис¤ в картах на баз≥ Voodo4 ≥ NV10 -≥ поки не¤сно, можна т≥льки п≥дкреслити, що реал≥зац≥¤ такоњ технолог≥њ -≥ дуже складна задача. ќтут варто згадати про SSE ≥ новий вар≥ант 3DNow! (додана ще 21 ≥нструкц≥¤). «астосуванн¤ цих розширень дозволить б≥льш ефективно використовувати обчислювальн≥ потужност≥ CPU, а саме: використанн¤ потенц≥алу SIMD дозволить одночасно перетворювати к≥лька просторових координат ≥ паралельно розраховувати координати дек≥лькох джерел св≥тла. √оловне, щоб можлив≥сть використанн¤ потенц≥алу SIMD була реал≥зована в драйверах в≥деоакселератор≥в. «астосуванн¤ геометричних акселератор≥в створить ситуац≥ю, коли CPU б≥льше не буде вузьким м≥сцем у систем≥, а виходить, Intel ≥ AMD зможуть усп≥шно просувати своњ нов≥, ще б≥льш могутн≥ процесори. ” цьому випадку зам≥на одного CPU на б≥льш новий процесор, ≥мов≥рно, дозволить реально в≥дчути зм≥ни, а не просто в≥рити на слово.

” результат≥, при використанн≥ граф≥чних акселератор≥в з геометричними сп≥впроцесорами (неймов≥рно швидких ≥ розумних) удаЇтьс¤ в≥дтворити фотореал≥стичну граф≥ку нав≥ть на системах з малопотужними центральними процесорами. Ќа жаль, под≥бн≥ профес≥йн≥ в≥деоприскорювач≥ коштують дуже дорого. ѕричому висока ц≥на викликана не т≥льки складн≥стю створенн¤ под≥бних карт ≥ драйвер≥в дл¤ них, але ≥ дуже вузьким сектором ринку, на ¤кий вони розрахован≥. Ќасл≥дком малих обс¤г≥в продаж≥в у пор≥вн¤нн≥ з картами, розрахованими на споживчий ринок, Ї висока ц≥на ≥ мала поширен≥сть.

‘отореал≥стична граф≥ка

√еометрична акселерац≥¤ (читай: "застосуванн¤ геометричного сп≥впроцесора") може застосовуватис¤ в додатках ≥ ≥грах, у ¤ких потр≥бно висока продуктивн≥сть при в≥дображенн≥ на екран≥ динам≥чноњ граф≥ки, наприклад, 3D ан≥мац≥њ. ÷¤ технолог≥¤ може усп≥шно застосовуватис¤ (≥ застосовуЇтьс¤) у системах CAD/CAM, Visual Simulation (ус≥л¤к≥ симул¤торы реальност≥), 3D ≥грах ≥ при створенн≥ р≥зних вид≥в додатк≥в. –езультати, що виход¤ть завд¤ки використанню геометричних акселератор≥в, вражають.

ѕродуктивн≥сть граф≥чних систем, оснащених геометричними акселераторами, знаходитьс¤ на найвищому р≥вн≥. «вичайно дл¤ тестуванн¤ профес≥йних граф≥чних прискорювач≥в використовуЇтьс¤ тестовий пакет Viewperf, спец≥ально оптимизированный дл¤ використанн¤ з платами, що мають на борт≥ геометричний сп≥впроцесор. ѕриведемо приклад тестуванн¤ профес≥йноњ граф≥чноњ карти RealiZm II в≥д компан≥њ Intergraph. ѕом≥тимо, що карта RealiZm II поставл¤Їтьс¤ в двох вар≥антах: з геометричним акселератором ≥ без. –езультати говор¤ть сам≥ за себе (чим б≥льше значенн¤, тим краще):

Viewperf Benchmark for RealiZm II 3D

ƒл¤ дов≥дки: геометричний сп≥впроцесор дл¤ RealiZm II маЇ продуктивн≥сть 1,680 Mflops ≥ м≥стить 14 спец≥ал≥зованих процесор≥в, що апаратно прискорюють кожну стад≥ю геометричного етапу 3D граф≥чн≥ конвеЇри, включаючи так≥ стад≥њ, ¤к трансформац≥¤, вир≥занн¤ (clipping) ≥ розрахунок висв≥тленн¤. ƒл¤ приклада: продуктивн≥сть, що забезпечуЇ RealiZm II при робот≥ з фотореал≥стичною граф≥кою, знаходитьс¤ на одному р≥вн≥ з граф≥чною станц≥Їю Octane в≥д SGI.

ѕро геометричний акселератор у NV10 н≥чого поки нев≥домо. «ате про IMPAC-GE ≥нформац≥¤ доступна. ¬ар≥ант IMPAC-GE (M64591AFP, у корпус≥ HQFP 240 pin), зроблений з використанн¤м 0.5 мкм процесу, здатний обробл¤ти до 4 млн. трикутник≥в у секунду. ѕри цьому, за за¤вою Mitsubishi, при переход≥ на б≥льш прогресивний технолог≥чний процес продуктивн≥сть IMPAC-GE зб≥льшитьс¤. ¬ основ≥ IMPAC-GE лежить арх≥тектура SIMD (Single Instruction Multiple Data). ” чип IMPAC-GE убудований блок FPU ≥ блок IPU (integer processing unit), що обробл¤Ї ц≥л≥ числа. ќбидва блоки обчислень забезпечують перетворенн¤ однор≥дних XYZW-координатних матриць ≥ обчисленн¤ значень RGB кольор≥в.  р≥м того, у IMPAC-GE убудована п≥дтримка роботи з такими операц≥¤ми, ¤к розпод≥л, вит¤г квадратного корен¤ ≥ т.д. „ип IMPAC-GE у пар≥ з процесором рендеринга REALimage 2100 в≥д Evans & Southerland використовуЇтьс¤ на плат≥ FireGL 5000 в≥д Diamond. FireGL 5000 випускаЇтьс¤ в двох вар≥антах комплектац≥њ локальноњ пам'¤т≥: 20 ћб 3D-RAM / 16 ћб CDRAM ≥ 20 ћб 3D-RAM / 32 ћб CDRAM. ƒо питанн¤ про типи пам'¤т≥ ми повернемос¤ нижче.

Ќа систем≥, оснащеноњ процесором Intel Pentium II Xeon, плата FireGL 5000 продемонструвала наступн≥ результати в одному з тест≥в ViewPerf:

÷≥ дан≥ ще раз п≥дтверджують, що застосуванн¤ геометричних акселератор≥в ≥стотно п≥двищують продуктивн≥сть граф≥чноњ п≥дсистеми.

ƒо реч≥, не виключено, що 3dfx буде розм≥щати на своњх картах на Voodoo4 не сам чип IMPAC-GE, а лише гн≥здо (socket 240) дл¤ його установки. ” цьому випадку по¤ва карт на Voodoo4 без геометричного сп≥впроцесора, але уже восени, ц≥лком реально. ј опц≥¤, тобто сам геометричний сп≥впроцесор, почне продаватис¤ п≥д к≥нець року, коли будуть в≥дшл≥фован≥ вс≥ драйвери ≥ з'¤вл¤тьс¤ додатки, що використовують його переваги. ” цьому випадку nVidia, швидше за все, не буде вступати в суперництво, а випустить св≥й чип NV10 лише до к≥нц¤ 1999 чи року нав≥ть п≥зн≥ше.

ќтже, переваги використанн¤ геометричного акселератора очевидн≥. якщо у випадку з 3dfx ус≥ б≥льш-менш зрозум≥ло, тому що вони будуть використовувати зовн≥шн≥й геометричний сп≥впроцесор IMPAC-GE в≥д Mitsubishi, то головне питанн¤ в≥дносно nVidia такий: чи зможе nVidia ≥нтегрувати в один чип акселератор геометр≥њ ≥ рендеринга? ÷¤ задача зовс≥м не трив≥альна. —аме тому, ¤кщо в≥рити слухам, 3dfx зупинилас¤ на вар≥ант≥ використанн¤ зовн≥шнього геометричного акселератора, продовжуючи в той же час вести розробку власного геометричного сп≥впроцесора.

1	2	3	4

Ќазва: ўо нас чекаЇ найближчим часом у св≥т≥ 3D граф≥ки
ƒата публ≥кац≥њ: 2005-02-22 (1265 прочитано)