圖像加速器的功能
隨著象素分辨率和顏色分辨率的提高,構(gòu)造一個(gè)視頻系統(tǒng)相對(duì)說(shuō)來(lái)既不困難,成本也不高,只需隨之增加刷新緩沖區(qū)的存儲(chǔ)容量即可。但是,隨著分辨率的提高,也就意味著計(jì) 算工作量會(huì)成倍乃至幾十倍增加,對(duì)圖形控制工作量也是呈猛增勢(shì)頭。在PC視頻子系統(tǒng) 內(nèi),無(wú)論計(jì)算還是控制均是由CPU完成的.由于計(jì)算量和控制量的增加,意味著在屏幕上顯示信息量增加,由此可推出,整個(gè)系統(tǒng)的輸入輸出信息量增加,從而導(dǎo)致經(jīng)常會(huì)超出 系統(tǒng)資源所允許的范圍現(xiàn)象。
解決這一問(wèn)題的方法是,在視頻系統(tǒng)內(nèi)以圖形加速器的形式構(gòu)造一個(gè)有自激功能的 機(jī)構(gòu).在這里,標(biāo)準(zhǔn)視頻系統(tǒng)的主要目的是把刷新緩沖區(qū)基本管理機(jī)制提供給硬件,刷新 緩沖區(qū)基本管理主要是對(duì)各個(gè)象素、一些專用象素或象素組用來(lái)控制顯示圖形塊的圖形 加速器等圖形單元圖形部件的管理,以及對(duì)像繪制線段、圓弧和顯示模塊等高層次圖形原語(yǔ)等功能的管理。
通過(guò)專用的圖形協(xié)同處理器,在硬件上就可直接實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展功能,通過(guò)由硬件支持的圖 形程序設(shè)計(jì)接口也同樣可以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展功能。一般說(shuō)來(lái),所謂硬件支持指的是標(biāo)準(zhǔn)微處理機(jī)支持,而且是與駐留在ROM內(nèi)的圖形控制程序一起提供支持。對(duì)這樣的系統(tǒng)來(lái)說(shuō),高級(jí) 程序設(shè)計(jì)接口是一個(gè)非常重要的接口,在構(gòu)造圖形加速器時(shí)非常有用。圖形加速器主要是接收CPU對(duì)圖元的描述(往往是命令、函數(shù)和描述屬性的參數(shù)),執(zhí)行坐標(biāo)系的變換(把世界坐標(biāo)系變換成設(shè)備坐標(biāo)系,主要是浮點(diǎn)計(jì)算),裁剪、變比、彩色明暗處理、開(kāi)窗口和隱藏面消除等操作,其輸出有的是像素操作、光素操作,而高檔的圖形加速器直接輸出紅綠藍(lán)彩色信號(hào)。
作為工作站上的圖形系統(tǒng),除了圖形加速器外,還要有該圖形加速器所支持的圖形庫(kù),例如:SUN公司的GX,TurboGXplus,SPARCstationZX圖形加速器支持該公司XGL的圖形庫(kù),SGI公司的Indy圖形板,Reality EnginZ等都支持該公司的IRIS圖形庫(kù)和OPENGL。
圖形加速器的關(guān)鍵器件是圖形加速芯片,它將一些常用的基本繪圖功能和圖像處理功能的軟件進(jìn)行了固化,即將這些功能軟件固化在該芯片內(nèi),這樣當(dāng)要用到這些畫圖功能時(shí),無(wú)需再由CPU進(jìn)行計(jì)算并調(diào)用某些畫圖功能,而直接由加速芯片執(zhí)行,因而可大大提高畫圖速度,對(duì)VGA或SVGA來(lái)說(shuō),上述過(guò)程還需通過(guò)總線來(lái)回在CPU和適配器之間進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)傳輸,因而更延誤了時(shí)間。對(duì)圖形加速器來(lái)說(shuō),上述過(guò)程均在加速器內(nèi)進(jìn)行,不再進(jìn)行總線操作。因而加速了圖形生成。 [3] 在圖形加速芯片中固化的圖形和圖像功能隨廠家不同而有所不同,例如專為Windows設(shè)計(jì)的圖形加速器,對(duì)處理由模線、長(zhǎng)方形等規(guī)則圖形組成的圖形適用,因?yàn)樵赪indows窗口內(nèi),看到的圖形大都由這些規(guī)則圖形組成,當(dāng)用來(lái)加速不規(guī)則圖形,例如三維畫則不適用。 [3] 圖形加速器完全兼容VGA和SVGA,它們一般采用VESA總線或PCI總線。
由于圖形加速器中VRAM存放的是要顯示的圖像數(shù)據(jù),表示一個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)的長(zhǎng)度,代表了可顯示的顏色數(shù),因而隨VRAM容量的不同、顯示分辨率的不同,可顯示的顏色數(shù)也不同,表3.6示出了圖形加速器可支持的圖像分辨率和顯示的顏色數(shù)及要求的VRAM容量。
圖形加速器能夠快速的計(jì)算圖形方面的計(jì)算,如繪制三角形,也具備常用圖形圖像格式的計(jì)算,如jpg解壓、視頻流解壓等等,具備高級(jí)的紋理、材質(zhì)、光照的計(jì)算,大大減輕主CPU的運(yùn)算負(fù)擔(dān),從而“加速”了圖形圖像。圖形加速器的優(yōu)點(diǎn)非常明顯:除整個(gè)圖形系統(tǒng)的性能有明顯改進(jìn)外,還明顯減輕了由于對(duì)眾多圖形管理而給CPU帶來(lái)的壓力,有些硬件還達(dá)到了獨(dú)立操作的境地。有了高級(jí)圖形接口就可以防止程序設(shè)計(jì)人員直接對(duì)視頻硬件操作.由此也就有效地避免了兼容性問(wèn)題。從某種意義上說(shuō),圖形加速器只不過(guò)是有效的滿足了圖形程序設(shè)計(jì)接口的需要,而 且一開(kāi)始就應(yīng)該把圖形程序設(shè)計(jì)接口裝到bios內(nèi)。