Шина AGP и в чём была основная идея её разработки. Техническая документация. AGP - agp, agp шина, agp стандарт Пропускная способность шины agp

Чтобы, не меняя уже сложившийся стандарт на шину РС1, ускорить ввод/вывод данных на видеоадаптер и, кроме того, увеличить производительность PC при обработке трехмерных изображений без установки специализированных дорогостоящих двухпроцессорных видеоадаптеров, в 1997 г. фирмой Intel был разработан стандарт на шину AGP (Accelerated Graphics Port). AGP является каналом передачи данных между видеоадаптерами и памятью RAM, а также системной шиной процессора, при этом не пересекаясь с шиной РС1.

Примечание Из-за проблем с совместимостью видеокарт с различными спецификациями AGP, что в тяжелых случаях вызывало выгорание материнской платы и видеоадаптера, шина AGP в новых разработках не используется.

Шина AGP - это высокоскоростная локальная шина ввода/вывода, предназначенная исключительно для нужд видеосистемы. Она связывает видеоадаптер (ЗО-акселератор) с системной памятью PC, поэтому на материнской плате имеется только один разъем (слот) AGP. Поскольку шину AGP использует только одно устройство, не возникает характерной для шины РС1 проблемы арбитража (когда несколько устройств одновременно требуют доступа к шине), что повышает скорость обмена данными между видеоадаптером и системной памятью.

Шина AGP была разработана на основе архитектуры шины РС1, поэтому она также является 32-разрядной.

Вместе с тем, у нее имеется ряд важных отличий от шины PCI, позволяющих в несколько раз увеличить пропускную способность.

Использование более высоких тактовых частот.

Демультиплексирование (режим SBA).

Пакетная передача данных.

Режим прямого исполнения в системной памяти (DiME).

Режимы работы Если шина PCI в стандартном варианте (32-разрядная) имеет тактовую частоту 33 МГц, что обеспечивает теоретически пропускную способность шины PCI

Рис. 5.4. Структурная схема видеосистемы на основе шины AGP

33 - 32 = 1056 бит/с = 132 Мбайт/с. то шина AGP тактируется сигналом с частотой 66 МГц. поэтому ее пропускная способность составляет 66 - 32 = 264 Мбайт/с (это соответствует так называемому режиму 1П). Помимо режима 1 - . стандартом AGP Revision 1.0 предусмотрен режим 2D. при котором передача данных производится не только по переднему, но и по заднему фронту тактового импульса. В режиме 2D эквивалентная тактовая частота составит 132 МГц. а пропускная способность - 528 Мбайт/с.

В последних версиях шины AGP. использующих пониженное напряжение питания, за один такт синхронизации удается выполнить уже не две. а четыре или восемь передач (режимы 4П и 8).

В самом общем виде структурная схема видеосистемы на основе AGP может быть представлена так. как показано на рис. 5.4.

Конструктивно разъем AGP напоминает слот РСТ. однако он несколько выше, поскольку контакты в разъеме AGP расположены в два этажа. В зависимости от поддерживаемого напряжения питания различают несколько типов слотов AGP. Поддерживающие режимы карты обычно имеют универсальный разъем с двумя прорезями (рис. 5.5).

Рис. 5.5. Универсальный разъем шины AGP у видеоадаптера

Конструктивное исполнение :

Отдельный слот с питанием 3.3 V, напоминающий слот PCI, но на самом деле никак с ним несовместимом. Обычная видеокарта не может быть установлена в этот слот и наооборот.

Принципы работы и основные преимущества AGP по сравнению с PCI :

1. Физические характеристики AGP по сравнению с PCI

Скорость передачи данных до 532 Mb/s, которая обусловлена частотой шины AGP 66 MHz, возможностью отмены механизма мультиплексирования шины адреса и данных (на PCI по одним и тем же физическим линиям сначала выдается адрес, а потом данные). Шина PCI имеет тактовую частоту 33 MHz и 32 разряда данных, поэтому может пропустить 33 000 000 х 4 байта = 132 Mb/s. AGP имеет частоту шины 66 MHz и ту же разрядность и в стандартном режиме (точнее - режим "1x") может пропустить 66 000 000 х 4 байта = 266 Mbytes/s. В режиме x1 в качестве строба используется сам сигнал тактовой частоты. Для повышения пропускной способности шины AGP в стандарт заложена возможность передавать данные с помощью дополнительных специальных сигналов, используемых как стробы, вместо сигнала CLK в обычном режиме (это режимы "2x" и "4х"). В режиме 2x пропускная способность становится тем самым 66 000 000 х 2 х 4 байта = 532 Mbytes/s. В режиме "4х" (введен в спецификации 2.0) пропускная способность возрастает соответственно, до 1064 Mbytes/s.

Кроме "классического" способа адресации как на PCI - сначала выставляется адрес, затем на тех же шинах появляются данные, в AGP может использоваться режим sideband addressing, называемый также "адресацией по боковой полосе", при котором шины адреса и данных разнесены и поэтому могут передаваться одновременно. Скорость обмена в режиме SBA существенно возрастает, так как ликвидируются временные затраты на передачу адреса по шине. При этом используются специальные, отсутствующие в PCI, сигналы адреса SBA (S ideB and A ddressing). В таблице ниже приведены результаты теста 3DMark99 для видеокарты ASUS V3400 TNT 16 MB SGRAM с включенным режимом SBA и без него.

Конвейрная обработка данных на AGP в отличии от PCI. Рисунок ниже показывает это наглядно:

Рисунок 1 . AGP против PCI. На PCI по выставленному адресу после задержки появляются данные. На AGP сначала выставляется пакет адресов, на которые следует ответ пакетом данных. (c) Intel Corporation

Основная обработка трехмерных изображений выполняется в основной памяти компьютера как центральным процессором, так и процессором видеокарты. Механизм доступа процессора видеокарты к памяти получил название DI rect M emory E xecute (DIME - непосредственное выполнение в памяти). Следует упомянуть, что сейчас не все видеокарты стандарта AGP поддерживают этот механизм. Некоторые карты пока имеют только механизм, аналогичный bus master на шине PCI, т.е. используются каналы DMA для быстрой перекачки даннных в видеокарту. Не следует путать этот принцип с UMA (Unified Memory Architecture), который используется в недорогих видеокартах, размещенных, как правило, на материнской плате (например, SP97-V фирмы ASUSTeK Computers). Основные отличия:

• Область основной памяти компьютера, которая может использоваться AGP картой (ее также называют "AGP память"), не заменяет память экрана. В UMA основная память используется как память экрана, а AGP память лишь дополняет ее.

  Пропускная способность памяти в UMA видеокарте меньше, чем для шины PCI.

Рисунок 2 . Структурная схема взаимодействия AGP карты и компьютера.

Для вычислений текстур привлекаются только центральный процессор и процессор видеокарты.

Центральный процессор записывает данные для видеокарты непосредственно в область обычной памяти, доступ к которой получает также и процессор видеокарты.

Выполняются только операции чтения/записи в память

Нет арбитража на шине (AGP порт всегда один) и временных затрат на него

2. Сравнение AGP и PCI видеокарт :

Реально AGP карта будет опережать обычную карту (если сравнивать карты с близкими по мощности видеопроцессорами) только на задачах обработки трехмерных изображений, требующих большого объема памяти для текстур (более 8 Mb). Надо понимать при этом, что собственно память компьютера должна быть не менее 32 MB, иначе AGP карте негде будет размещать текстуры.

Тесты различных карт, выполненные Tom Pabst осенью 1997 года, показали, что на обычных тестах практически никакой разницы между появившемися сейчас AGP картами и эталонной картой Matrox Millenium II нет. На трехмерных тестах разница есть, но не очень существенная. С тех пор много воды утекло и ситуация существенно изменилась, о чем и говорится далее.

Windows 95 OSR2 версии 2.5 уже достаточно полно поддерживает AGP и результаты трехмерных тестов для AGP опережают результаты для PCI, особенно при сценах с большими наборами текстур. На сайте Tom Pabst можно посмотреть их результаты. В Windows NT 4.0 поддержки AGP нет и только в версии NT 5.0 (Windows 2000) преимущества AGP можно будет использовать.

Стандарт AGP сам по себе не гарантирует роста производительности. Только в том случае, когда разработчик видеокарты (точнее, процессора видеокарты) использует все возможности шины, это дает прирост производительности. Например, видеокарта Matrox Millenium II AGP не поддерживает как DIME, так и режим "2x", поэтому практически невозможно найти приложение, под которым AGP вариант этой видеокарты будет как-то превосходить вариант PCI.

AGP видеокарта может существенно опередить такую же PCI видеокарту только в случае использования либо DMA и x2, либо DIME и x2. В режимах без x2 выигрыша практически нет. Проверить, в каком режиме работает видеокарта в компьютере, можно с помощью небольшой программы pcilist , которую можно переписать с сайта фирмы EnTech Taiwan.

Развитие AGP

1. AGP 2.0

В декабре 1997 года фирма Intel выпустила предварительную версию стандарта AGP 2.0, а в мае 1998 года окончательный вариант. Основные отличия от предыдущей версии:

Скорость передачи может быть увеличена еще в два раза по сравнению с 1.0 - этот режим получил название "4x" - и достигать значения 1064 MB/c.

Скорость передачи адреса в режиме "адресации по боковой полосе" также может быть увеличена еще в два раза

Добавлен механизм "быстрой записи" F ast W rite (FW ). Основная идея - запись данных/команд управления непосредственно в AGP устройство, минуя промежуточное хранение данных в основной памяти. Для устранения возможных ошибок в стандарт на шину введен новый сигнал WBF# (W rite B uffer F ull - буфер записи полон). Если сигнал активен, то режим FW невозможен.

Первые видеокарты, поддерживающие версию 2.0, появились в конце апреля 1999 года. По внешнему виду AGP разъема видеокарты можно легко определить наличие такой поддержки.

Как видно из фотографий, конструктивно разъемы отличаются дополнительной прорезью у AGP 2.0. Поскольку соответствующий разъем на материнской плате будет иметь пластиковую полосу в под вторую прорезь, плату с AGP 1.0 в такой разъем установить будет нельзя, а наооборот - без каких-либо проблем.

2. AGP Pro

В июле 1998 года Intel выпустила версию 0.9 спецификации на AGP Pro, существенно отличающейся конструктивно от AGP 2.0. Краткая суть отличий в следующем:

Изменен разъем AGP - добавлены выводы по краям существующего разъема для подключения дополнительных цепей питания 12V и 3.3V

Совместимость с AGP 2.0 только снизу вверх - платы с AGP 2.0 можно устанавливать в слот AGP Pro, но не наооборот.

AGP Pro предназначена только для систем с ATX форм-фактором. Установка плат AGP Pro в NLX системы не предусмотрена (слишком велик размер платы в AGP Pro).

Поскольку карте AGP Pro разрешено потребление до 110 Wt (!!), высота элементов на плате (с учетом возможных элементов охлаждения) может достигать 55 мм, поэтому два соседних слота PCI должны оставаться свободными. Кроме этого, два соседних слота PCI могут использоваться платой AGP Pro для своих целей.

С точки зрения схемотехники новая спецификация ничего не добавляет, кроме специальных выводов, сообщающих системе о потреблении платы AGP Pro.

Из рисунка видно, что размеры слота AGP Pro вызывают ностальгические воспоминания по концу 80-х годов, когда плата контроллера дисплея выглядела почти так же (хотя по толщине не была больше одного отсека). Конечно, спецификация на AGP Pro оговаривает максимальные габариты и токи потребления, но после ознакомления с ней в голову приходит крамольная мысль - а что Intel теперь считает основным процессором в компьютере?

AGP 8X

В ноябре 2000 года Intel выпустила предварительную версию (draft) следующего варианта AGP шины - 8X. Основная идея - увеличение полосы пропускания до 8х4=32 байт за один такт системной шины. Это означает, что скорость передачи данных на шине возрастет до 2-х Гигабайт в секунду. Как это получается, видно из рисунка ниже:

Кроме этого, в проект нового варианта шины заложены несколько принципиальных изменений, расширяющих возможности интерфейса AGP. Можно перечислить некоторые из них:

Понижение уровня напряжений сигналов на шине

Циклы калибровки

Динамическая инверсия шины

Поддержка изохронного режима передачи данных

Поддержка нескольких AGP 8X портов (ранее был возможен только один порт)

Новые регистры конфигурации для 8Х шины

Что дальше?

На самом деле с уменьшением стоимости синхронной памяти SDRAM (и ее разновидности - синхронной графической памяти SGRAM), а также еще более быстрой DDR DRAM перспективы AGP не так радужны, как в свое время казалось. Основная цель, которую преследовала Intel - создание дешевого эквивалента профессиональным видеокартам с большими объемами локальной памяти теряет смысл при низкой стоимости памяти. Значение полосы пропускания в платах стандарта AGP 2.0 (1 GB/s), которые еще только должны появиться, в 2 раза меньше реальной сегодняшней полосы пропускания для локальной SGRAM памяти, достигающей 2 GB/s. Поэтому увеличение тактовой частоты и разрядности шины PCI может свести на нет все преимущества AGP.
Другое дело, что AGP стал фактически единственным интерфейсом для видеокарт и только этот факт делает практически невозможным обратный переход к PCI, поэтому AGP развиваться будет и впредь, но как бы параллельно с развитием PCI.

Accelerated Graphics Port (AGP) - Ускоренный графический порт

Аббревиатура AGP либо вам знакома, либо вы не любите играть на компьютере. Так обозначается популярная разновидность системной шины, имеющая особый формат разъема для подключения плат расширения. Существует немало карт расширения, предназначенных для данной 32-разрядной шины, и практически все они относятся к категории графических ускорителей. Хотя в настоящее время, начиная с 2010 г., видеокарты для данной шины практически не выпускаются, поскольку она уступила пальму первенства , тем не менее, существует немало компьютеров, имеющих графические ускорители, предназначенные для шины AGP.

За все время существования системной шины персонального компьютера было разработано несколько ее различных стандартов. Однако лишь немногие из этих шин разрабатывались специально для подключения видеокарт. Шина AGP является одним из примеров подобной шины.

Возможно, читателям будет интересно узнать, что же обозначает данная аббревиатура. Она расшифровывается как Accelerated Graphic Port (Ускоренный графический порт). Шина AGP была разработана компанией Intel в 1996 г. в качестве усовершенствования шины PCI, и впервые начала применяться в чипсетах Intel, предназначенных для процессоров Pentium и Pentium 2. В операционных системах семейства Windows поддержка шины появилась, начиная с Windows 95 OSR2 и Windows NT 4.0 SP3.

Основной идеей при разработке шины было не только повышение эффективности видеосистемы компьютера, но и ее удешевление. Это предполагалось достигнуть за счет уменьшения объема оперативной памяти карты, поскольку стандарт Accelerated Graphic Port предполагал улучшенные по сравнению с PCI возможности по использованию основной оперативной памяти компьютера.

За время существования шины было выпущено несколько ее спецификаций, последней из которых стала спецификация 3.0. Кроме того, было разработано несколько стандартов скорости шины, начиная от 1x и кончая 8x.

По мере развития компьютерного «железа», начиная с середины 2000-х гг., стало очевидно, однако, что шина AGP не удовлетворяет новым требованиям, предъявляемым к графическим ускорителям. Поэтому было создано несколько расширений стандарта, например, 64-разрядная шина Accelerated Graphic Port или вариант шины, получивший название Accelerated Graphic Port Pro. Кроме того, некоторыми разработчиками материнских плат был создан ряд неофициальных расширений шины, однако они не получили широкого распространения.

Характеристики и отличие от PCI

До появления шины Accelerated Graphic Port подавляющее большинство графических ускорителей использовало разъем PCI. В отличие от PCI новая шина имела вдвое большую тактовую частоту (66 МГц), а также вдвое более высокую скорость передачи данных (533 МБ/c). Хотя первоначально она имела такое же напряжение питания, как и PCI – 3,3 В, впоследствии, в спецификациях 2.0 и 3.0 оно было уменьшено до 1,5 и 0,8 В соответственно. Также, в отличие от PCI, шина поддерживала прямой доступ к памяти DMA и разделение запросов по обработке данных. Работой шины был призван управлять AGP-контроллер, расположенный в чипсете материнской платы.

Характеристики шины различных версий приведены в нижеследующей таблице:

Стандартный слот AGP имеет 132 контакта (по 66 с каждой стороны). В целом их расположение похоже на расположение контактов шины PCI, однако имеется и несколько дополнительных сигналов. В то же время разъем может иметь несколько вариантов, отличающихся рабочим напряжением. Разъем, рассчитанный на напряжение в 1,5 В, так же, как и разъем, рассчитанный на напряжение в 3,3 В, имеет специальный выступ, который исключает вставку платы неподходящего стандарта. Кроме того, существует и универсальный разъем, который позволяет вставлять в него видеокарты всех типов. Также имеются видеокарты, которые можно вставить в разъем любого типа.

Однако следует иметь в виду, что существуют материнские платы, использующие разъем, рассчитанный лишь на определенное значение напряжения, и при этом не снабженные ключами, исключающими неправильное подключение. Поэтому при установке видеокарт в разъем стоит обращать внимание на данный момент, а также изучить инструкции к материнской плате и видеокарте и сравнить их характеристики, поскольку подключение видеокарты в разъем с неправильным напряжением грозит выходом из строя как карты, так и самого разъема.

Разъем для карт, поддерживающих стандарт Accelerated Graphic Port Pro, тоже имеет два варианта, рассчитанных на разные напряжения – 1,5 В и 3,3 В. Карты обычного стандарта можно вставить в слот типа Pro, однако обратную операцию осуществить невозможно.

Настройка работы шины в BIOS

Возможно, многих читателей интересуют такие вопросы, как включить AGP и как настроить AGP. Для этой цели проще всего обратиться к средствам BIOS Setup. Как таковое включение шины Accelerated Graphic Port в БИОС не производится, она активирована по умолчанию. Но в BIOS можно встретить немало опций, предназначенных для её конфигурирования. Например, при помощи можно включить режим быстрой записи для видеокарты. В этом режиме видеокарта получает данные напрямую от центрального процессора, минуя системную оперативную память, как промежуточное место их хранения. При помощи же , можно установить размер ОЗУ, который будет использован видеокартой с этим интерфейсом. Подробнее о настройке некоторых параметров работы шины вы можете почитать на нашем сайте в разделе, посвященном опциям BIOS («Параметры чипсета»).

Заключение

Хотя сейчас в большинстве материнских плат слот AGP уступил свое место слотам такой высокопроизводительной шины, как PCI Express, тем не менее, внедрение шины Accelerated Graphic Port оказалось в свое время настоящим прорывом в мире графических видеокарт. Кроме того, графические карты этого формата все еще можно встретить во многих работающих компьютерах.