Сочетание каких трех параметров определяет доступные режимы работы видеоподсистемы почему именно эти

Обновлено: 02.05.2024

Эффективность работы видеосистемы определяется качеством изображения и скоростью его обновления.

Каче­ство изображения зависит от способа его построения — двумерные и трехмер­ные, сцены которых строятся по-разному. Для них различны и требования к качеству и методы его оценки.

При тестировании видеокарт в двумерном режиме проверяется скорость рисования простых геометрических фигур (овалов). Этот режим не предъяв­ляет особых требований к быстродействию системы. Необходимо, чтобы изоб­ражение выдавалось точно и не утомляло глаза при продолжительной работе.

Для картинки, представляющей трехмерную сцену, важны как скорость визуа­лизации сцены, так и качество изображения. При этом оценка качества субъек­тивна, то есть зависит от зрителя.

Простой пример. Вы ведете ночью машину с включенными фарами по загородному шоссе. По центру дороги проходит разде­лительная линия. В свете фар линия выглядит яркой, но за Пределами освещен­ной зоны яркость заметно снижается и линия на некотором расстоянии пере­стает быть заметной. Можно ли, не проводя эксперимента, сказать, на каком расстоянии от машины это произойдёт? Опытный водитель, вероятно, способен ответить на этот вопрос. Но ответ зависит от остроты зрения человека, сидя­щего за рулем.

Современные видеоадаптеры способны улучшать качество изображения за счет их быстродействия. Чтобы понять, степень влияния на качество изображения упомянутых факторов остановимся на понятиях физическая и логическая частота кадров

Физическая и логическая частота кадров

Физиче­ская частота кадров на экране монитора определяется режимом работы видео­системы. Например, при частоте обновления в 75 Гц на мониторе каждую секунду сменяется 75 кадров. Этого достаточно, чтобы глаз не воспринимал изображение как дрожащее.

Логическая частота кадров определяется тем, насколько быстро компьютер может подготовить новое изображение, которое должно отображаться на экране. Именно эта скорость и определяет производительность видеосистемы. На практике нет никакого смысла в том, чтобы логическая частота кадров пре­восходила физическую, так как часть рассчитанных кадров при этом просто теряется.

При отображении трехмерной сцены ее загруженность часто меняется: какие-то объекты исчезают, другие появляются. Сложность кадра все время меняется, и поэтому логическая частота кадров — величина плавающая. Принято считать, что локальное увеличение сложности сцены иногда приводит к двукратному падению мгновенной частоты кадров по сравнению со средней. Максимальные требования к частоте кадров основаны на том, чтобы гарантировать постоянное сохранение логической частоты кадров на высоком уровне.

Частота логических кадров определяется возможностями компьютерной системы. Большинство программ работает с переменной частотой кадров, меняющейся динамически в зависимо­сти от сложности сцены.

Оценить приемлемую частоту кадров можно так. Старые киноленты обычно отсняты в режиме 12-16 кадров в секунду, в современном стандарте кино каж­дую секунду отображается 24-30 кадров, гладкость анимации на экране мони­тора, как считается, достигается при частоте 50-60 кадров в секунду.

Графическая производительность компьютера

Графическая производительность компьютера зависит не только от видео­карты. Значительная часть действий по формированию изображения трехмер­ной сцены выполняется основным процессором компьютера. Поэтому производительность компьютерной системы в области трехмерной графики определяют три основ­ных фактора:




• производительность центрального процессора;

• производительность графического процессора;

• пропускная способность линии связи между графическим процессором и видеопамятью.

Появление более эффективных алгоритмов (например, для отсечения невидимых поверхностей) может снизить нагрузку на память и повы­сить эффективность работы видеокарт при той же производительности видео­памяти. Развитие алгоритмов идет медленнее, чем повышение производитель­ности аппаратных средств, так что пропускная способность видеопамяти остается наиболее узким местом для большинства видеокарт.

На низких разрешениях (640x480) разница между видеокартами не очень заметна.

При наиболее высоких разрешениях производительность сегодняшних ви­деоадаптеров ограничивается пропускной способностью видеопамяти. Быст­рый графический процессор в комплекте с медленной памятью может уступать более медленному процессору, работающему с более быстрой памятью.

Оценка графической производительности компьютера.

Для оценки используют игровые тесты, так как максимальную загрузку графической системы компьютера обеспечивают ком­пьютерные игры. Оценочным параметром эффективности работы видеосис­темы считают логическую частоту кадров (Frames per Second, FPS). Чем больше это значение, тем лучше работает система. Практичность полученных значений во внимание не принимается — кадры в секунду рассматриваются как услов­ные единицы измерения.

Компьютерная программа в ходе своей работы рассчитывает переменное число кадров в секунду, а изображение на экране обновляется по мере возможности. Реальная скорость обновления зависит от сложности сцены, которая меняется по ходу компьютерной игры. Практическую ценность имеет минимальная скорость обновления картинки — если она падает ниже 20 кадров в секунду, это уже чув­ствуется, а если меньше 10 кадров в секунду, глаз фиксирует рывки и задержки. При замерах производительности определяется средняя скорость работы.

Игры, используемые для тестирования, имеют несколько особенностей, облегчающих их использование.

Во-первых, все они способны подсчитывать автоматически и выводить на экран число логических кадров в секунду.

Во-вторых, име­ется возможность записи демо-файлов— протоколов прохождения сценарных фрагментов (уровней игры). Среднее число кадров в секунду при воспроизведении демо-файла — значение, постоянное для кон­кретного компьютера. Его можно использовать для сравнения разных систем.

Синтетические тесты

В игровых тестах полу­ченные данные трудно поддаются сравнению и объективной оценке. Обычный пользователь не имеет возможности выполнить тестирование на группе одно­типных компьютеров, отличающихся, например, только картой видеоадаптера. Синтетическое тестирование производят, чтобы знать насколько отличается производительность видеокарт основанных на различных чипах, или же насколько отличается производительность одинаковых видеокарт, но от разных производителей. Готовы ли эти видеокарты к играм, как сегодняшнего, так и завтрашнего дня, а также выяснить, насколько производительна система в целом.
К синтетическим тестам, служащим для оценки производительности видеокарт, относятся программы серии тестовых пакетов 3DMark от компании Futuremark Corporation, а именно: 3DMark05 и 3DMark06.

Для каждого механизма используется фиксированное разрешение, но сцена может иметь разное число объектов — разную сложность. При этом изменяется нагрузка, как на процессор, так и на видеоадаптер, так что оценка получается сбалансированной. Результаты выдают в баллах и кадрах в секунду. Для того, чтобы сравнить производительность видеоадаптера, достаточно выйти в интернет. Эти программы пользуются большой популярностью и позволяют сравнить свои результаты с другими видеоадаптерами.

Если по результатам теста 3DMark видно, что проверяемый компьютер существенно уступает имеющимся аналогам, следует поискать настройки, которые позволят компенсировать это отставание.

По результатам этого эксперимента можно сделать следующие выводы.

• В данной конфигурации производительность центрального процессора меньше, чем ресурс видеоадаптера — компьютерная система несбалансирована. Направление обновления аппаратных средств очевидны.

• Чтобы сбалансировать систему, надо примерно вдвое увеличить частоту процессора. Это самый простой вариант обновления. Возможность его осуществления зависит от конкретной аппаратной конфигурации.

• При увеличении производительности процессора в 3-4 раза производи­тельность видеосистемы станет определяться видеокартой. Если низкая производительность видеосистемы является основной причиной обнов­ления; то такая трата денег не очень эффективна.

Эффективность работы видеосистемы определяется качеством изображения и скоростью его обновления.

Каче­ство изображения зависит от способа его построения — двумерные и трехмер­ные, сцены которых строятся по-разному. Для них различны и требования к качеству и методы его оценки.

При тестировании видеокарт в двумерном режиме проверяется скорость рисования простых геометрических фигур (овалов). Этот режим не предъяв­ляет особых требований к быстродействию системы. Необходимо, чтобы изоб­ражение выдавалось точно и не утомляло глаза при продолжительной работе.

Для картинки, представляющей трехмерную сцену, важны как скорость визуа­лизации сцены, так и качество изображения. При этом оценка качества субъек­тивна, то есть зависит от зрителя.

Простой пример. Вы ведете ночью машину с включенными фарами по загородному шоссе. По центру дороги проходит разде­лительная линия. В свете фар линия выглядит яркой, но за Пределами освещен­ной зоны яркость заметно снижается и линия на некотором расстоянии пере­стает быть заметной. Можно ли, не проводя эксперимента, сказать, на каком расстоянии от машины это произойдёт? Опытный водитель, вероятно, способен ответить на этот вопрос. Но ответ зависит от остроты зрения человека, сидя­щего за рулем.

Современные видеоадаптеры способны улучшать качество изображения за счет их быстродействия. Чтобы понять, степень влияния на качество изображения упомянутых факторов остановимся на понятиях физическая и логическая частота кадров

Физическая и логическая частота кадров

Физиче­ская частота кадров на экране монитора определяется режимом работы видео­системы. Например, при частоте обновления в 75 Гц на мониторе каждую секунду сменяется 75 кадров. Этого достаточно, чтобы глаз не воспринимал изображение как дрожащее.

Логическая частота кадров определяется тем, насколько быстро компьютер может подготовить новое изображение, которое должно отображаться на экране. Именно эта скорость и определяет производительность видеосистемы. На практике нет никакого смысла в том, чтобы логическая частота кадров пре­восходила физическую, так как часть рассчитанных кадров при этом просто теряется.

При отображении трехмерной сцены ее загруженность часто меняется: какие-то объекты исчезают, другие появляются. Сложность кадра все время меняется, и поэтому логическая частота кадров — величина плавающая. Принято считать, что локальное увеличение сложности сцены иногда приводит к двукратному падению мгновенной частоты кадров по сравнению со средней. Максимальные требования к частоте кадров основаны на том, чтобы гарантировать постоянное сохранение логической частоты кадров на высоком уровне.

Частота логических кадров определяется возможностями компьютерной системы. Большинство программ работает с переменной частотой кадров, меняющейся динамически в зависимо­сти от сложности сцены.

Оценить приемлемую частоту кадров можно так. Старые киноленты обычно отсняты в режиме 12-16 кадров в секунду, в современном стандарте кино каж­дую секунду отображается 24-30 кадров, гладкость анимации на экране мони­тора, как считается, достигается при частоте 50-60 кадров в секунду.

Графическая производительность компьютера

Графическая производительность компьютера зависит не только от видео­карты. Значительная часть действий по формированию изображения трехмер­ной сцены выполняется основным процессором компьютера. Поэтому производительность компьютерной системы в области трехмерной графики определяют три основ­ных фактора:




• производительность центрального процессора;

• производительность графического процессора;

• пропускная способность линии связи между графическим процессором и видеопамятью.

Появление более эффективных алгоритмов (например, для отсечения невидимых поверхностей) может снизить нагрузку на память и повы­сить эффективность работы видеокарт при той же производительности видео­памяти. Развитие алгоритмов идет медленнее, чем повышение производитель­ности аппаратных средств, так что пропускная способность видеопамяти остается наиболее узким местом для большинства видеокарт.

На низких разрешениях (640x480) разница между видеокартами не очень заметна.

При наиболее высоких разрешениях производительность сегодняшних ви­деоадаптеров ограничивается пропускной способностью видеопамяти. Быст­рый графический процессор в комплекте с медленной памятью может уступать более медленному процессору, работающему с более быстрой памятью.

Оценка графической производительности компьютера.

Для оценки используют игровые тесты, так как максимальную загрузку графической системы компьютера обеспечивают ком­пьютерные игры. Оценочным параметром эффективности работы видеосис­темы считают логическую частоту кадров (Frames per Second, FPS). Чем больше это значение, тем лучше работает система. Практичность полученных значений во внимание не принимается — кадры в секунду рассматриваются как услов­ные единицы измерения.

Компьютерная программа в ходе своей работы рассчитывает переменное число кадров в секунду, а изображение на экране обновляется по мере возможности. Реальная скорость обновления зависит от сложности сцены, которая меняется по ходу компьютерной игры. Практическую ценность имеет минимальная скорость обновления картинки — если она падает ниже 20 кадров в секунду, это уже чув­ствуется, а если меньше 10 кадров в секунду, глаз фиксирует рывки и задержки. При замерах производительности определяется средняя скорость работы.

Игры, используемые для тестирования, имеют несколько особенностей, облегчающих их использование.

Во-первых, все они способны подсчитывать автоматически и выводить на экран число логических кадров в секунду.

Во-вторых, име­ется возможность записи демо-файлов— протоколов прохождения сценарных фрагментов (уровней игры). Среднее число кадров в секунду при воспроизведении демо-файла — значение, постоянное для кон­кретного компьютера. Его можно использовать для сравнения разных систем.

Синтетические тесты

В игровых тестах полу­ченные данные трудно поддаются сравнению и объективной оценке. Обычный пользователь не имеет возможности выполнить тестирование на группе одно­типных компьютеров, отличающихся, например, только картой видеоадаптера. Синтетическое тестирование производят, чтобы знать насколько отличается производительность видеокарт основанных на различных чипах, или же насколько отличается производительность одинаковых видеокарт, но от разных производителей. Готовы ли эти видеокарты к играм, как сегодняшнего, так и завтрашнего дня, а также выяснить, насколько производительна система в целом.
К синтетическим тестам, служащим для оценки производительности видеокарт, относятся программы серии тестовых пакетов 3DMark от компании Futuremark Corporation, а именно: 3DMark05 и 3DMark06.

Для каждого механизма используется фиксированное разрешение, но сцена может иметь разное число объектов — разную сложность. При этом изменяется нагрузка, как на процессор, так и на видеоадаптер, так что оценка получается сбалансированной. Результаты выдают в баллах и кадрах в секунду. Для того, чтобы сравнить производительность видеоадаптера, достаточно выйти в интернет. Эти программы пользуются большой популярностью и позволяют сравнить свои результаты с другими видеоадаптерами.

Если по результатам теста 3DMark видно, что проверяемый компьютер существенно уступает имеющимся аналогам, следует поискать настройки, которые позволят компенсировать это отставание.

По результатам этого эксперимента можно сделать следующие выводы.

• В данной конфигурации производительность центрального процессора меньше, чем ресурс видеоадаптера — компьютерная система несбалансирована. Направление обновления аппаратных средств очевидны.

• Чтобы сбалансировать систему, надо примерно вдвое увеличить частоту процессора. Это самый простой вариант обновления. Возможность его осуществления зависит от конкретной аппаратной конфигурации.

• При увеличении производительности процессора в 3-4 раза производи­тельность видеосистемы станет определяться видеокартой. Если низкая производительность видеосистемы является основной причиной обнов­ления; то такая трата денег не очень эффективна.

Документ из архива "Видеосистема ПК", который расположен в категории "рефераты". Всё это находится в предмете "информатика, программирование" из раздела "Студенческие работы", которые можно найти в файловом архиве Студент. Не смотря на прямую связь этого архива с Студент, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "рефераты, доклады и презентации", в предмете "информатика, программирование" в общих файлах.

Онлайн просмотр документа "50394"

Текст из документа "50394"

Кемеровский колледж статистики, экономики и информационных технологий

Филиал государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования

Московский государственный университет экономики, статистики и информатики (МЭСИ)

Тема: Видеосистема ПК

Выполнил: студент 2 курса

Понятие видеосистемы ПК

Типы видеоадаптеров и доступ к периферии

Режимы работы видеосистемы

Принцип действия видеосистемы

Видео и компьютер

Список литературы и источников

За время, прошедшее с 50-х годов, цифровая ЭВМ превратилась из “волшебного”, но при этом дорогого, уникального и перегретого нагромождения электронных ламп, проводов и магнитных сердечников в небольшую по размерам машину - персональный компьютер - состоящий из миллионов крошечных полупроводниковых приборов, которые упакованы в небольшие пластмассовые коробочки.

В результате этого превращения компьютеры стали применяться повсюду. Они управляют работой кассовых аппаратов, следят за работой автомобильных систем зажигания, ведут учёт семейного бюджета, или просто используются в качестве развлекательного комплекса.… Но это только малая часть возможностей современных компьютеров. Более того, бурный прогресс полупроводниковой микроэлектроники, представляющей собой базу вычислительной техники, свидетельствует о том, что сегодняшний уровень, как самих компьютеров, так и областей их применения является лишь слабым подобием того, что наступит в будущем.

Компьютеры начинают затрагивать жизнь каждого человека. Если вы заболеете, и если вас направят в больницу, то попав туда, вы окажетесь в мире, где от компьютеров зависят жизни людей (в части современных больниц вы даже встретите компьютеров больше, чем самих пациентов, и это соотношение будет со временем расти, перевешивая число больных). Постепенно изучение компьютерной техники пытаются вводить в программы школьного обучения как обязательный предмет, чтобы ребёнок смог уже с довольно раннего возраста знать строение и возможности компьютеров. А в самих школах (в основном на западе и в Америке) уже многие годы компьютеры применялись для ведения учебной документации, а теперь они используются при изучении многих учебных дисциплин, не имеющих прямого отношения к вычислительной технике. Даже в начальной школе компьютеры внедряются для изучения курсов элементарной математики и физики. Сами микропроцессоры получили не менее широкое распространение, чем компьютеры — они встраиваются в кухонные плиты для приготовления пищи, посудомоечные машины и даже в часы.

Персональный компьютер смог стать привлекательным вычислительным средством благодаря интерактивности взаимодействия с пользователем. Видеосистема — важнейшая составляющая СНМ. Именно ее формат во многом определяет архитектуру СНМ и задает все остальные ее компоненты. Главная функция, выполняемая видеокартой, это преобразование полученной от центрального процессора информации и команд в формат, который воспринимается электроникой монитора, для создания изображения на экране. Монитор обычно является неотъемлемой частью любой системы, с помощью которого пользователь получает визуальную информацию.

Основной поток исходной информации PC визуальный, причем информация представляется как в текстовом, так и в графическом виде. Адаптеры, которые позволяют подключать монитор к шине компьютера, называют видеоадаптерами, и подразделяют на алфавитно-цифровых и графических. Последние кроме графической позволяют выводить и текстовую информацию. Вся выведенная информация формировалась под управлением системных и прикладных программ. Видеосистема современного компьютера состоит из обязательной графической подсистемы (формирующей изображение программно) и дополнительной подсистемы обработки видеоизображений. Обе этих составляющей части обычно используют общий монитор, а соответствующие аппаратные средства системного блока могут располагаться на раздельных картах разного функционального назначения или совмещаться на одном комбинированном адаптере, что уместно назвать адаптером дисплея (Display Adapter). Под видеосистемой понимается комбинация дисплея и адаптера. Монитор (дисплей) компьютера IBM PC (См. приложение 1) предназначен для вывода на экран текстовой и графической информации. Адаптер управляет дисплеем с платы в одном из разъемов расширения (в некоторых компьютерах адаптер находится на основной схемной плате). Мониторы могут быть цветными и монохромными. Они могут работать в одном из двух режимов: текстовом или графическом.

Текстовый режим

В текстовом режиме экран монитора условно разбивается на отдельные участки - знакоместа, чаще всего на 25 строк по 80 символов (знакомест). В каждое знакоместо может быть выведен один из 256 заранее заданных символов. В число этих символов входят большие и малые латинские буквы, цифры, а также псевдографические символы, используемые для вывода на экран таблиц и диаграмм, построения рамок вокруг участков экрана и т. д. В число символов, изображаемых на экране в текстовом режиме могут входить и символы кириллицы (буквы русского алфавита). На мониторах каждому знакоместу может соответствовать свой цвет символа и свой цвет фона, что позволяет выводить красивые цветные надписи на экран.

Графический режим

видеосистема видеокарта режим архитектура

Графический режим монитора предназначен для вывода на экран графиков, рисунков и т. д. Разумеется, в этом режиме можно выводить также и текстовую информацию в виде различных надписей, причем эти надписи могут иметь произвольный шрифт, размер букв и т.д. В графическом режиме экран монитора состоит из точек, каждая из которых может быть одного из нескольких цветов. Количество точек по горизонтали и вертикали называется разрешающей способностью монитора в данном режиме. Например, выражение разрешающая способность 640 x 200 - означает, что монитор в данном режиме выводит 640 точек по горизонтали и 200 точек по вертикали.

Различаются по способу передачи изображения от компьютера к дисплею.

1. Композитный дисплей: имеет одну аналоговую входную линию. Видеосигнал подается на дисплей в стандарте NTSC. Используется с ВА CGA.

2. Цифровой дисплей: имеет до шести входных линий. На нем может отображаться до 2n различных цветов, где n - число входных линий. Используется с ВА EGA.

3. Аналоговый RGB дисплей: имеет три аналоговые входные линии. Количество цветов, которые может отображать аналоговый дисплей ограничено только возможностями ВА. Используется с ВА VGA, SVGA, XGA.

Мониторы, подобно динамикам акустических системах, проектируются на работу с информацией в определенном частотном диапазоне. Когда мы покупаем динамик, то хотим иметь гарантию, что он сможет без искажений работать с выходным сигналом усилителя нашей стереосистемы. То же самое применимо и к мониторам. Каждый дисплей характеризуется некоторой заданной шириной полосы, определяющей диапазон частот сигналов, с которыми он может работать. Если требуется, чтобы изображение на экране было четким и не искажалось, то необходимо согласовать разрешение и частоту регенерации с техническими параметрами монитора.

Ширина полосы - это тот диапазон частот, с которым может работать электроника данного устройства. Все электронные схемы конструируют так, чтобы они могли обрабатывать сигналы, частоты которых не выходят за пределы некоторого диапазона. На ограничение частот иногда идут сознательно (предотвращают радиоизлучение и паразитные автоколебания). Чем шире полоса частот дисплея, тем выше рабочие частоты и лучше качество изображения на экране, поскольку четкость каждого пикселя определяется тем, как быстро происходит переход видеосигнала от уровня 0 к уроню 1 (этот промежуток называют временем нарастания). В состав видеоадаптера входит синхронизатор, частота работы которого настраивается изготовителем с запасом (на 50%).

Программное обеспечение (ПО), чтобы быть полезным, должно взаимодействовать с периферийным оборудованием и в первую очередь с дисплеем. Такое взаимодействие может осуществляться на трех уровнях:

Первый метод - программа может взаимодействовать с ВС с помощью BIOS, в которую встроены аппаратно-программные средства такого взаимодействия. Управление дисплеем осуществляется через прерывание INT 10h, функции которого образуют драйвер дисплея. Такой вариант обеспечивает переносимость программ на ПК с однотипными видеоадаптерами и хорошую производительность.

Второй метод - на уровне операционной системы с помощью программного системного прерывания. Такой способ обеспечивает наилучшую переносимость ПО, но имеет невысокую производительность.

Третий метод - прямое управление ВС 1 . через программно доступные регистры. Производительность при этом максимальная, а мобильность низкая. Например, для реализации некоторой функции обслуживание дисплея DOS требуется 100 команд CPU, BIOS - 10, а при прямом доступе к регистрам - единицы. Видеосистема персонального компьютера предназначена для формирования изображений, наблюдаемых на экране монитора. Ее основу составляют специализированные схемы для генерирования электрических сигналов, управляющих мониторами и сам дисплей. В большинстве клонов IBM PC нет встроенных видеосхем и видеоадаптер является отдельным модулем, который устанавливается в слот расширения системной шины. Наиболее распространенным сейчас является видеоадаптеры VGA (и SVGA).

Важной характеристикой монитора и его адаптера скорость работы. В текстовом режиме все мониторы работают достаточно быстро, но при выводе графических изображений с высокой разрешающей способностью скорость работы может быть довольно существенна. В приложениях с интенсивным использованием графики (обработке изображений, анимации, конструировании и т.д.) может оказаться необходимым использование "быстрого" адаптера и соответствующего монитора. Многие фирмы выпускают ВА 2 с графическим сопроцессорами или ускорителями. Они работают параллельно с CPU и освобождают CPU от специализированных задач формирования изображений и делают это быстрее CPU. CPU выдает ВА команды высокого уровня для формирования графических примитивов. Примеры таких команд: пересылка блока изображения, формирование отрезка прямой, изменение масштаба, заполнение графического окна заданным цветом и т.д. Часто такие ВА устанавливаются на локальную шину (VL - bus, PCI), что существенно увеличивает скорость передачи данных между CPU и видеопамятью.

Все видеосистемы персональных компьютеров (за исключением адаптера MDA) могут работать в двух основных режимах - текстовом и графическом. Различия этих режимов работы связаны со способом интерпретации содержимого видеобуфера.

Текстовый режим

В этом режиме, называемом также символьным, экран разделяется на отдельные символьные позиции, в каждой из которых выводится один символ. Символьные позиции определяются двумя координатами: номер текстовой строки и номер текстового столбца. Начало координат находится в верхнем левом углу рабочей области экрана.

После загрузки, компьютер всегда начинает работать в текстовом режиме. На принимаемой по умолчанию текстовый режим ориентирован на ОС DOS. Процедуры вывода на экран ОС основаны на элементарных функциях BIOS, которые вызываются командой программного прерывания INT 10h.

Изображение символа формируется на точечной матрице, размер которой зависит от используемого адаптера и номера режима. Точки, образующие изображение символа называются передним планом, а остальные фоном. Чем больше размер точечной матрицы, тем выше качество изображения.

Во всех видеосистемах персональных компьютеров совместимых с IBM применяется один и тот же формат хранения текстовых данных в видеобуфере. Каждый символ представлен двумя байтами.

Байт с четным адресом содержит код символа и определяет, что выводится на экран. Соседний байт с большим нечетным адресом содержит атрибуты и определяет, как они выводятся на экран. Байты, содержащие коды символов и атрибуты, размещаются в видеобуфере последовательно. Адаптер считывает их и с помощью аппаратного знакогенератора преобразует код каждого символа в точечное изображение на экране. Одновременно контроллер атрибутов формирует заданные атрибуты символа - цвет, яркость, мерцание. Благодаря принятому способу представления текстовых данных обеспечивается независимое управление атрибутами каждого символа. Изображение символа формируется на прямоугольной матрице пикселей.

Графический режим

В этом режиме цветовое значение каждого пикселя хранится, как один или несколько бит в видеобуфере и считывается на экран с дополнительным преобразованием. Графический режим называется еще режимом с двоичным или точечным отображением (bit - mapped display), т.к. в нем имеется взаимно однозначное соответствие между битами в видеобуфере и пикселями на экране. Говорят, что в видеобуфере хранится образ экрана.

Если в видеобуфере пиксель кодируется n битами, то одновременно на экране можно наблюдать 2n цветов. Число бит, отведенных для кодирования цвета, иногда называют числом цветовых плоскостей. Адаптеры EGA и VGA осуществляют дополнительные преобразования битовых полей пикселей с целью расширения отображаемой палитры. С помощью специальных схем n-битный код расширяется до m-битного, причем m>n. При этом получается палитра из 2m цветов, однако одновременно на экране можно наблюдать по-прежнему лишь 2n цветов.

- История вопроса.
- Постановка задачи.
- Исследование процессорозависимости.
- Критерий корректного сравнения производительности видеокарт.
- Подтверждение теории. Первые практические результаты.

Предисловие

И начнем мы наше рассмотрение с анализа результатов, которые мы получаем при типичном тестировании производительности видеокарт.

Заметки о тестировании

А как же быть с отличиями в конфигурациях компьютеров (не говоря уже о различии платформ)? Наша методика позволяет найти корректное решение этой непростой задачи. А поможет нам, как ни странно, одно ограничение, которое стало часто встречаться при тестировании новейших видеокарт с наивысшей производительностью.

Процессорозависимость

В различных обзорах по видеокартам вам наверняка уже приходилось слышать фразу – «результаты упираются в производительность CPU (центрального процессора). Значение этой фразы проще всего продемонстрировать диаграммой, например вот такой:

Методика проведения тестов процессорозависимости

В качестве мерила производительности центрального процессора мы решили взять реальную частоту работы процессора в мегагерцах, потому что ее можно изменять в некоторых пределах и ожидать пропорционального изменения производительности CPU, не пересчитывая каждый раз всякие рейтинги. Что касается других параметров современных CPU, таких как объем встроенной кэш-памяти, количество каналов контроллера памяти и т.д., то влияние этих параметров мы пока оставим вне рассмотрения, хотя и их можно учесть должным образом. Главное для нас сейчас – линейность частоты как мерила производительности CPU.

Поскольку материал готовился довольно продолжительное время, то в разное время в роли видеоподсистемы использовались разные видеокарты, но это не повлияет на качество конечного результата. Более того – в процессе работы над материалом это служило косвенным подтверждением правильности выбранной методики, поскольку, согласно ей, при определенных условиях разные видеоподсистемы должны вести себя совершенно одинаково, в чем мы неоднократно и убеждались.

А начиналось все тогда, когда наиболее производительной видеокартой была GeForce 7800GTX. Драйверы, на которых проводилось основное тестирование – версии 81.85. Как уже было сказано, материал готовился долго, поэтому и версия драйверов такая старая. В дальнейшем версия видеодрайверов уже не менялась для обеспечения сопоставимости результатов тестирования. Впрочем, как мы увидим позже, для вывода полученных закономерностей версия драйверов не имеет определяющего значения. Для проверки мы протестировали еще раз то же самое на драйверах версии 84.21 и получили аналогичные результаты. Для фанатов ATI заметим, что мы проводили точно такие же опыты на Radeon X1900XTX и получили совершенно те же результаты (в пределах погрешности).

Тестовый стенд
Шина PCI-E
CPU AMD Athlon64 4000+
MB ASUS A8N-SLI Deluxe
Memory Kingston HyperX PC3200 2x512 Мб
OS WinXP + SP2 + DirectX 9.0c
PSU Hiper 525W

За счет изменения множителя CPU, был получен следующий набор рабочих частот центрального процессора (в мегагерцах) – 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2200, 2400.

В итоге получаем линию, очень напоминающую прямую. Собственно, так и должно быть - если производительность видеоподсистемы не является ограничивающим фактором, то результаты пропорциональны частоте центрального процессора. И вот почему. Давайте посмотрим, как в общем случае происходит отрисовка изображения компьютером. Для наглядности ниже приведен рисунок.

Именно это и показывает диаграмма, приведенная вначале статьи. Конечно, на той диаграмме приведены результаты для режима 4AA/16AF, но это не меняет дела. Верхняя граница ~146 FPS для частоты CPU 2400 МГц остается прежней и для гораздо более мощной системы на Radeon X1900 CrossFire, как видно из этой диаграммы.

Проанализируем получившиеся результаты. Очевидно, что увеличение нагрузки на видеоподсистему (посредством повышения разрешения и включения режима со сглаживанием и анизотропной фильтрацией) должно приводить к снижению FPS.

Однако, из полученного графика можно сделать еще несколько очень интересных и важных выводов. Этим мы сейчас и займемся.

Как правильно оценивать производительность видеокарты

Вопрос может показаться надуманным, Казалось бы, чего сложного - взяли стенд покруче, установили видеокарту и давай гонять во всех режимах. Ну, в общем-то, так обычно и делается. Собственно, вопрос состоит в трактовке полученных результатов. Все не так просто, как кажется. Давайте еще раз посмотрим на наш график и поищем подводные камни. Чтобы излишне не загружать картинку, в этот раз мы оставили линии только для трех режимов.

Красная линия показывает результаты тестирования видеокарты в режиме 1024х768 NO AA/AF. Что в этом случае мы измеряем? Производительность видеокарты? Вряд ли. Посмотрите, как сильно меняются результаты при изменении частоты CPU, но ведь видеокарта у нас осталась та же самая, и производительность у нее не могла измениться! Вывод – в этом режиме мы, по сути, измеряем производительность центрального процессора в скорости генерации кадров, ведь результаты практически линейно зависят от частоты CPU.

Теперь посмотрим на коричневую линию, которая соответствует режиму 1600х1200 NO AA/AF. Нагрузка на видеокарту заметно возросла и о прямой линии речь уже не идет. Тем не менее, разброс результатов остается значительным. Какое именно значение отражает производительность видеокарты? Как мы видим, корректный ответ обязательно должен включать условия тестирования, и если не целиком, то производительность (частоту) CPU, при которой получен результат – обязательно.

Критерий корректного сравнения производительности видеокарт (при прочих равных условиях) – допустимо сравнивать лишь те значения производительности (FPS), показываемые видеокартами, которые соответствуют горизонтальным уровням на графике процессорозависимости.

Трактовка результатов, показываемых multi-GPU системами

Конечно, все эти выводы были интуитивно понятны еще в момент анонса технологий объединения производительности видеокарт, мы лишь наглядно показали, где искать этот прирост.

Проверка полученных выводов на других 3D-приложениях

Как видите, общая картина очень напоминает ту, что мы видели в Half-Life 2. Разумеется, абсолютные значения FPS другие, но общий характер поведения линий сохраняется.

Ну и наконец – популярнейшие синтетические тесты семейства 3DMark. Для примера мы взяли 3DMark’05.

Прогнозирование результатов

Заключение

Читайте также: