Конспект урока на тему: Параллельный порт. Графический порт AGP (10 класс)

10 А класс

Тема урока: «Параллельный порт. Графический порт AGP»

Цели урока:

• знакомство с параллельными портами, с графическим портом AGP;

• развитие памяти, логического мышления;

• привитие интереса к изучаемому предмету.

Оборудование: мультимедиа.

Ход урока

1. Орг. момент

2. Постановка целей и задач

3. Изучение нового материала

Порт AGP (Accelerated Graphic Port - порт ускоренной графики) был введен для подключения графических адаптеров с 3D-акселераторами. Такой адаптер содержит акселератор - специализированный графический процессор; локальную память, используемую как видеопамять и как локальное ОЗУ графического процессора; управляющие и конфигурационные регистры, доступные как локальному, так и центральному процессорам. Акселератор может обращаться и к локальной памяти, и к системному ОЗУ, в котором для него могут храниться наборы данных, не умещающиеся в локальной памяти (как правило, текстуры большого объема). Основная идея AGP заключается в предоставлении акселератору максимально быстрого доступа к системной памяти (локальная ему и так близка), более приоритетного, чем доступ к ОЗУ со стороны других устройств.

Порт AGP представляет собой 32-разрядный параллельный синхронный интерфейс с тактовой частотой 66 МГц; большая часть сигналов позаимствована из шины PCI. Однако в отличие от PCI порт AGP представляет собой двухточечный интерфейс, соединяющий графический акселератор с памятью и системной шиной процессора каналами данных чипсета системной платы, не пересекаясь с «узким местом» - шиной PCI. Обмен через порт может происходить как по протоколу PCI, так и по протоколу AGP. Отличительные особенности порта AGP:

• конвейеризация обращений к памяти;

• умноженная (2x/4x/8x) частота передачи данных (относительно тактовой частоты порта);

• «внеполосная» подача команд (SBA), обеспеченная демультиплексированием шин адреса и данных.

Идею конвейеризации обращений к памяти иллюстрирует рисунок, где сравниваются обращения к памяти по шине PCI и через порт AGP. В PCI во время реакции памяти на запрос шина простаивает (но не свободна). Конвейерный доступ AGP позволяет в это время передавать следующие запросы, а потом получить поток ответов.

Умножение частоты передачи данных обеспечивает при частоте 66 МГц пиковую пропускную способность до 533 (2x), 1066 (4x) и 2132 Мбайт/с в режиме 8x. Выше 66 МГц тактовую частоту официально не поднимают.

Демультиплексирование (разделение) шины адреса и данных сделано несколько необычным образом. С целью экономии числа интерфейсных линий шину адреса и команды в демультиплексированном режиме AGP представляют всего 8 линий SBA (SideBand Address), по которым команда, адрес и значение длины передачи передаются последовательно за несколько тактов. Поддержка демультиплексированной адресации не являлась обязательной для устройства AGP 1.0, поскольку имеется альтернативный способ подачи адреса по шине AD. В версии AGP 2.0 она стала обязательной, а в 3.0 это уже единственный способ подачи адреса.

Отметим, что порт AGP дает только преимущества, которые могут быть реализованы лишь при поддержке аппаратными средствами графического адаптера и специального ПО. Графический адаптер с интерфейсом AGP может реально вести себя по-разному:

• не задействовать конвейеризацию, а использовать только быструю запись PCI (Fast Write);

• не работать с текстурами, расположенными в системной памяти, но использовать более быстрый обмен данными между памятью и локальным буфером;

• использовать все возможности порта, когда акселератор имеет быстрый доступ к системной памяти, а центральный процессор может быстро закачивать данные в локальную память адаптера.

Порт AGP содержит практически полный набор сигналов шины PCI и дополнительные сигналы AGP. Устройство, подключаемое к порту AGP, может предназначаться как исключительно для операций AGP, так и быть комбинацией AGP + PCI. Акселератор адаптера является мастером (ведущим устройством) порта AGP, свои запросы он может выполнять как в режиме AGP, так и в режиме PCI (см. главу 2). В режиме AGP обмены выполняются с поддержкой (или без поддержки) таких свойств, как внеполосная адресация (SBA) и скорость 2x/4x/8x. Для транзакций в режиме AGP ему доступно только системное ОЗУ (но не локальная память устройств PCI). Кроме того, адаптер является целевым устройством PCI, для которого, кроме обычных команд PCI, может поддерживаться (или не поддерживаться) быстрая запись (Fast write) со стороны процессора (сокоростью 2x/4x/8x).

В качестве целевого устройства адаптер выступает при обращениях ЦП к его локальной памяти, регистрам ввода-вывода и конфигурационного пространства. Устройство, подключаемое к AGP, обязательно должно выполнять функции ведущего устройства AGP (иначе порт AGP для него теряет смысл) и функции ведомого устройства PCI со всеми его атрибутами (конфигурационными регистрами и т. п.); дополнительно оно может быть и ведущим устройством PCI.

Порт AGP позволяет акселератору работать в двух режимах - DMA и DIME (DIrect Memory Execute). В режиме DMA акселератор при вычислениях рассматривает локальную память как первичную, а когда ее недостаточно, подкачивает в нее данные из основной памяти. В режиме DIME (он же режим исполнения, Executive Mode) локальная память и основная память для акселератора логически равнозначны и располагаются в едином адресном пространстве. В режиме DMA для трафика порта характерны длительные блочные передачи, в режиме DIME трафик порта будет насыщен короткими произвольными запросами.

Спецификации AGP разрабатывались фирмой Intel на базе шины PCI 2.1 с частотой 66 МГц; пока имеется три основные версии спецификаций:

• AGP 1.0 (1996 год) - определен порт с конвейерным обращением к памяти, двумя альтернативными способами подачи команд: внеполосной (по шине SBA) и внутриполосной (по сигналу PIPE#). Режимы передачи 1x/2x, питание интерфейса - 3,3 В;

• AGP 2.0 (1998 год) - добавлена возможность быстрой записи в режиме PCI (Fast Writes), а также режим 4х с питанием 1,5 В;

• AGP 3.0 (2002 год, проект назывался AGP8X) - добавлен режим 8x с питанием 0,8 В и динамическим инвертированием байтов, отменены скорости 1x и 2x; оставлен один способ подачи команд - внеполосный (SBA); исключены некоторые команды AGP; введены команды изохронного обмена; введена возможность выбора размера страниц, описанных в GART; введена селективная поддержка когерентности при обращениях к разным страницам в пределах GAR

Порт AGP предназначен только для подключения интеллектуального графического адаптера, имеющего 3D-акселератор, причем только одного. Системная логика порта AGP отличается сложным контроллером памяти, который выполняет глубокую буферизацию и высокопроизводительное обслуживание запросов AGP (от адаптера) и других своих клиентов - центрального процессора (одного или нескольких) и шины PCI. Единственный вариант подключения нескольких адаптеров с AGP - организация на системной плате нескольких портов AGP, что вряд ли будет применяться.

AGP может реализовать всю пропускную способность 64-битной системы памяти современного компьютера. При этом возможны конкурирующие обращения к памяти как со стороны процессора, так и со стороны мостов шин PCI. Фирма Intel впервые ввела поддержку AGP в чипсеты для процессоров P6, конкуренты используют AGP и в системных платах для процессоров с интерфейсом Pentium (сокет Super 7). В настоящее время порт AGP имеется практически во всех системных платах для PC-совместимых компьютеров и других платформ (даже Macintosh).

AGP - Accelerated Graphics Port

AGP-слот с защёлкой для графической карты.
Большинство графических карт в пользовательских ПК используют интерфейс Accelerated Graphics Port (AGP). У самых старых систем для той же цели применяется интерфейс PCI. Впрочем, на замену обоим интерфейсам призван PCI Express (PCIe). Несмотря на название, PCI Express является последовательной шиной, а PCI (без суффикса Express) - параллельной. В общем, шины PCI и PCI Express не имеют ничего общего, помимо названия.


^ Графическая карта AGP (сверху) и графическая карта PCI Express (снизу).


Материнские платы для рабочих станций используют слот AGP Pro, который обеспечивает дополнительное питание для прожорливых карт OpenGL. Впрочем, в него можно устанавливать и обычные графические карты. Однако AGP Pro так и не получил широкое признание. Обычно прожорливые графические карты комплектуются дополнительным гнездом питания - для той же вилки Molex, к примеру.


^ Дополнительное питание для графической карты: 4- или 6-контактное гнездо.

Дополнительное питание для графической карты: гнедо Molex.
Стандарт AGP пережил несколько обновлений.

Если вы любите копаться в "железе", то следует помнить о двух уровнях напряжения интерфейса. Стандарты AGP 1X и 2X работают на 3,3 В, в то время как AGP 4X и 8X требуют всего 1,5 В. Кроме того, существуют карты типа Universal AGP, которые подходят для разъёма любого типа. Чтобы предотвратить ошибочную установку карт, слоты AGP используют специальные выступы. А карты - прорези.


У верхней карты есть прорезь для AGP 3,3 В. В середине: универсальная карта с двумя вырезами (один для AGP 3,3 В, второй - для AGP 1,5 В). Снизу показана карта с вырезом справа для AGP 1,5 В.

PCI Express: последовательная шина

Слоты расширения материнской платы: PCI Express x16 линий (сверху) и 2 PCI Express x1 линия (снизу).


^ Два слота PCI Express для установки двух графических карт nVidia SLi. Между ними можно заметить маленький слот PCI Express x1.

PCI Express является последовательным интерфейсом, и его не следует путать с шинами PCI-X или PCI, которые используют параллельную передачу сигналов.

PCI Express (PCIe) является самым современным интерфейсом для графических карт. В то же время, он подходит и для установки других карт расширения, хотя на рынке пока их очень мало. PCIe x16 обеспечивает в два раза большую пропускную способность, чем AGP 8x. Но на практике это преимущество так себя и не проявило.


^ Графическая карта AGP (сверху) в сравнении с графической картой PCI Express (снизу).


Сверху вниз: PCI Express x16 (последовательный), два интерфейса параллельной PCI и PCI Express x1 (последовательный).

^

PCI и PCI-X: параллельные шины

PCI является стандартной шиной для подключения периферийных устройств. Среди них можно отметить сетевые карты, модемы, звуковые карты и платы захвата видео.

Среди материнских плат для широкого рынка больше всего распространена шина PCI стандарта 2.1, работающая на частоте 33 МГц и имеющая ширину 32 бита. Она обладает пропускной способностью до 133 Мбит/с. Производители так широко и не приняли шины PCI 2.3 с частотой до 66 МГц. Именно поэтому карт данного стандарта очень мало. Но некоторые материнские платы этот стандарт поддерживают.

Ещё одна разработка в мире параллельной шины PCI известна как PCI-X. Данные слоты чаще всего встречаются на материнских платах для серверов и рабочих станций, поскольку PCI-X обеспечивает более высокую пропускную способность для RAID-контроллеров или сетевых карт. К примеру, шина PCI-X 1.0 предлагает пропускную способность до 1 Гбит/с с частотой шины 133 МГц и разрядностью 64 бита.


Спецификация PCI 2.1 сегодня предусматривает напряжение питания 3,3 В. Левый вырез/выступ предотвращает установку старых 5-В карт, которые показаны на иллюстрации.


Карта с вырезом, а также PCI-слот с ключом.


^ RAID-контроллер для 64-битного слота PCI-X.


Классический 32-битный слот PCI сверху, а три 64-битных слота PCI-X снизу. Зелёный слот поддерживает ZCR (Zero Channel RAID).

4. Подведение итогов

5. Д/з
   
   

7