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1 AGP -AGP的意義



簡介

關於AGP,當前最先進的圖形系統介面,我想沒必要再作過多的解釋了。這項技術始於三年以前,那時3D圖形加速技術開始流行並且迅速普及,新興的3D加速卡需要從CPU和系統內存獲得的數據比它們僅僅具有「2D加速」功能的前輩們所需要的多得多。為了使系統和圖形加速卡之間的數據傳輸獲得比PCI匯流排更高的帶寬,AGP便應運而生。

AGP vs PCI——理論上的較量

AGP和PCI根本上的區別在於AGP是一個「埠」,這意味著它只能接駁一個終端而這個終端又必須是圖形加速卡。PCI則是一條匯流排,它可以連接許多不同種類的終端,可以是顯卡,也可以是網卡或者SCSI卡,還有音效卡,等等等等。所有這些不同的終端都必須共享這條PCI匯流排和它的帶寬,而AGP則為圖形加速卡提供了直接通向晶元組的專線,從那裡它又可以通向CPU、系統內存或者PCI匯流排。

普通的PCI匯流排數據寬度為32位(bit),以33MHz的速度運行,這樣它能提供的最大帶寬就是4byte/sX33MHz=133MB/s。儘管新的PCI64/66規範提供了64位的數據寬度和66MHz的工作頻率,帶寬相應達到了533MB/s,但它面向的是需要極高數據帶寬的I/O控制器,比如IEEE1394或者千兆位的網卡,目前幾乎沒有得到任何支持。AGP同樣是32位的數據寬度,但它的工作頻率從66MHz開始,這樣,按常規方法利用每個時鐘周期的下降沿傳輸數據的AGP1X規範就能提供266MB/s的帶寬,而AGP2X,通過同時利用時鐘周期的上升和下降沿傳輸數據,可以達到533MB/s的帶寬,最新的AGP4X更是把帶寬提高到了1066MB/s。

為什麼需要AGP?

剛開始的時候,AGP的高帶寬被用來將3D物體的紋理數據傳送給3D加速卡。一些3D加速卡僅僅是把AGP當作更快的PCI匯流排來使用,另外一些3D加速晶元則用到了「AGP紋理」,也就是說把大紋理儲存在系統主存中,需要時直接從那裡而不是本地顯存里調用。當然,這在今天仍然是AGP的用途之一,但是對AGP4X的需求則是來自3D渲染過程的另一個環節——複雜3D物體的三角形數據。在一個3D場景進行轉換和光照處理之前,場景中所包含的物體應當被確定,物體的細節越清晰,需要傳輸的三維像素就越多。比如NVidia的GeForce,作為第一個集成了轉換與光照引擎的3D加速晶元,能夠處理的三角形數量是驚人的,但是在這一切開始之前,所需要的數據必須被傳送給它,毫無疑問,這就只有通過AGP來進行。

評測AGP

這個事實在對AGP進行測試時同樣需要考慮到。幾年以前的AGP測試僅僅是通過顯示需要大量紋理的3D場景,試圖用大量的紋理數據流來使AGP介面達到飽和,這樣的測試幾乎沒有顯示出AGP1X和2X之間到底有什麼區別,它們當然同樣也不能體現出AGP4X帶來的性能提升。這就是為什麼我們需要用另外的方法來使AGP介面飽和。目前測試AGP性能的最好方法無疑是通過顯示包含大量極其複雜的3D物體的場景,來讓AGP傳送極其大量的三角形數據。在後面你們將看到測試結果。無論如何,現在的3D遊戲所用到的多邊形還遠沒有達到AGP4X的極限,所以我們不得不再次等待「將來的話題」。眼下真正用到極其複雜的3D物體的軟體主要是專業的OpenGL軟體,所以用它們來做測試應該是再合適不過的了。

2 AGP -有關AGP的其他方面



在以前的文章裡面,我曾經提到100MHz的內存匯流排是AGP和其他一些內存相關的系統所必需的。在今天,這樣的需求有增無減,只有當系統有了足夠的內存帶寬AGP的超高帶寬才會得到充分利用。內存永遠是要被許多系統設備同時共享的:CPU、PCI匯流排、DMA設備,還有AGP。在大多數情況下,內存是AGP設備的數據來源,所以如果AGP用到了它的全部帶寬,內存就至少應當能夠提供同樣高的帶寬。這樣的話,相應於AGP4X的1066MB/s帶寬,內存就至少要是PC133的才行:64位的數據寬度和133MHz的工作頻率提供的帶寬恰恰是1066MB/s。但是AGP不可能獨佔內存帶寬,它必須和其他設備共享,於是只有當系統使用了RDRAM或DDR-SDRAM時AGP4X才能完全發揮。Intel的820晶元組支持的單條PC800 RDRAM通道提供了1.6GB/s的帶寬,相當於PC200 DDR-SDRAM,PC266 DDR-SDRAM則提供了2.1GB/s的帶寬,而Intel 840晶元組上的雙PC800 RDRAM通道最終將提供3.2GB/s的帶寬。當軟體開始利用AGP4X時,上述平台的表現將會優於目前的PC100或PC133平台。

快寫——GeForce獨一無二的特性

NVidia的GeForce256 3D圖形加速晶元的特性之一就是它對「快寫」模式的獨一無二的支持。這個概念意味著直接從CPU到圖形晶元之間的數據傳輸,顯然與「AGP紋理」之類的概念無關。運用極其複雜的3D物體的3D軟體需要CPU把極其大量的三角形數據傳送給圖形晶元,這裡「快寫」模式的運用就避免了數據從CPU到內存再從內存到圖形晶元這樣一個緩慢曲折的過程。「快寫」的概念就是把CPU和圖形晶元直接聯繫起來。關於「快寫」的更多細節請看NVidia的白皮書。目前這項技術只有在Intel的820和840晶元組上才能實現,其他的支持AGP4X的晶元組比如VIA的Apollo Pro 133和Apollo KX133沒有得到GeForce驅動的支持。在下面的章節里,你們將會發現這其實是一件好事,因為支持「快寫」的驅動似乎還存在一些問題,而這些問題導致了820和840系統性能的明顯下降。

AGP和Windows NT

在描述了AGP硬體方面的一些特性之後,我們還應當明白AGP同樣需要軟體的支持。正如前面已經提到過的,AGP為圖形晶元提供了快速訪問主內存的通道以滿足各種需要,AGP紋理即是其中之一。對此操作系統必須加以支持並且應當能夠在適當的時候把內存資源分配給顯示驅動調用。圖形地址重映射表(gart—— graphics address remapping table)就是這些內存資源的清單而GART驅動就是負責這一切的軟體。今天,所有的AGP顯卡都已經在針對Windows9x的驅動中包含了Intel平台上的名為「vgart.vxd」GART驅動,而其他的晶元組廠商就不得不為相應的主板提供他們自己的GART驅動軟體。比如Athlon系統,在沒有安裝驅動時就根本認不出AGP顯卡,只有安裝了相應的驅動,對於AMD750晶元組是「amdmp.sys」,VIA Apollo KX-133則是「viagart.vxd」,才能正常地工作。

至於微軟的Windows NT操作系統則根本沒有打算提供AGP支持。在迄今為止所有的NT補丁包裡面都沒有包含GART驅動,以至於圖形晶元廠商不得不獨立提供NT下的AGP支持,這種支持也許會包含在顯卡的NT驅動裡面,也許不會,你只有通過一些特殊的偵測軟體或者在NT下進行測試才能判斷出來。目前我只對NVidia的晶元進行了NT下的測試,發現TNT、TNT2和GeForce都具有AGP支持,但僅僅是在Intel平台上。基於其他晶元組的平台只能通過所謂的「PCI66」模式獲得一些補償,這種模式提供了略低於AGP1X的帶寬。目前最新的但不是正式的例外只有VIA的Athlon晶元組KX-133,即使在NT下它也能使GeForce256晶元運行AGP4X。這一點希望能夠在即將發布的Windows2000中得到糾正。

AGP標準分為AGP1.0(AGP 1X和AGP 2X),AGP2.0(AGP 4X),AGP3.0(AGP 8X)。

1996年7月AGP 1.0 圖形標準問世,分為1X和2X兩種模式,數據傳輸帶寬分別達到了266MB/s和533MB/s。這種圖形介面規範是在66MHz PCI2.1規範基礎上經過擴充和加強而形成的,其工作頻率為66MHz,工作電壓為3.3v,在一段時間內基本滿足了顯示設備與系統交換數據的需要。這種規範中的AGP帶寬很小,現在已經被淘汰了,只有在前幾年的老主板上還見得到。

近幾年顯示晶元的發展實在是太快了,圖形卡單位時間內所能處理的數據呈幾何級數成倍增長,AGP 1.0 圖形標準越來越難以滿足技術的進步了,由此AGP 2.0便應運而生了。1998年5月份,AGP 2.0 規範正式發布,工作頻率依然是66MHz,但工作電壓降低到了1.5v,並且增加了4x模式,這樣它的數據傳輸帶寬達到了1066MB/sec,數據傳輸能力大大地增強了。

AGP Pro介面與AGP 2.0同時推出,這是一種為了滿足顯示設備功耗日益加大的現實而研發的圖形介面標準,應用該技術的圖形介面主要的特點是比AGP 4x略長一些,其加長部分可容納更多的電源引腳,使得這種介面可以驅動功耗更大(25-110w)或者處理能力更強大的AGP顯卡。這種標準其實是專為高端圖形工作站而設計的,完全兼容AGP 4x規範,使得AGP 4x的顯卡也可以插在這種插槽中正常使用。AGP Pro在原有AGP插槽的兩側進行延伸,提供額外的電能。它是用來增強,而不是取代現有AGP插槽的功能。根據所能提供能量的不同,可以把AGP Pro細分為AGP Pro110和AGP Pro50。在某些高檔台式機主板上也能見到AGP Pro插槽。

2000年8月,Intel推出AGP3.0規範,工作電壓降到0.8V,並增加了8X模式,這樣它的數據傳輸帶寬達到了2133MB/sec,數據傳輸能力相對於AGP 4X成倍增長,能較好的滿足當前顯示設備的帶寬需求。


Accelerated Graphics Port的縮寫,即「加速圖形埠」,是英特爾開發的新一代局部圖形匯流排技術。AGP技術的兩個核心內容是:一、使用PC的主內存作為顯存的擴展延伸,這樣就大大增加了顯存的潛在容量;二、使用更高的匯流排頻率66MHz、133HZ甚至266MHz,極大地提高數據傳輸率。AGP匯流排是一種專用的顯示匯流排,並且將顯示卡從POI:上獨立出去,使得PCI音效卡、SCSI設備、網路設備、I/S設備等的工作效率隨之得到提高。從AGP中受益最大的是以3D遊戲為主的一些3D程序。 其發展已經經歷了AGP 1×,AGP 2×,AGP 4×,AGP 8×幾個階段。  
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