Конспект лекций по компьютерной графике. Конспект лекций по дисциплине Компьютерная графика

• Название: Конспект лекций по дисциплине Компьютерная графика
• Анкор: Конспект лекций по компьютерной графике.doc
• Дата: 22.04.2017
• Размер: 16.3 Mb.
• Имя файла: Конспект лекций по компьютерной графике.doc
• Тип: Конспект лекций; #5372
• страница: 29 из 46

Глава 9. Архитектуры графических систем

Графические рабочие станции стали результатом сбалансированного объединения технологий:
 построения процессоров,
 организации связи,
 организации ввода/вывода,
 работы с графическими объектами и устройствами.

Графические рабочие станции построены, в основном из стандартных компонент. Операционные системы, как правило, Unix, реже - Windows. Следуют концепции открытых систем. Поддерживают 3D графику. В период с1980 по 2005 г. осуществлялось удвоение производительности за 2 года.

9.1 Суперстанции

Обычно проектируются по принципу объединения в одной системе возможностей рабочих станций (3D графика, интегрированность) и суперкомпьютеров (быстрый ввод/вывод, распараллеливание или векторизация вычислений).

Состав типичной суперстанции:

 один или несколько 32/64-битных центральных процессоров (ЦП);

 сопроцессоры с плавающей запятой и/или векторный;

 графическая подсистема с процессором, кадровым буфером и Z-буфером;

 не менее чем 32-битная внутренняя шина;

 сетевой контроллер (FDDI, Ethernet Token Ring);

 быстрый дисковый контроллер (IPI, SCSI);

 от 16 до 256 мегабайт внутренней памяти;

 стандартная шина ввода/вывода (VME, EISA, MCA) для подключения периферийных устройств;

 один или несколько асинхронных портов;

 монитор, клавиатура, мышь;

 Unix, X Window, NFS, PHIGS, GKS, C, Fortran, TCP-IP, эмуляторы графических терминалов, средства отладки.

9.2 Компоненты растровых дисплейных систем

Рис. 9.1. Растровая графическая система

 графический процессор – отвечает за генерацию примитивов и BitBlt операции;

 видеопамять - за хранение изображения;

 видеоконтроллер – за отображение кадрового буфера, управление раскраской, некоторыми атрибутами и монитором.

9.3 Подходы к проектированию графических систем

1) максимум простоты, минимум гибкости - функционально завершенный графический сопроцессор, аппаратно реализующий основные графические примитивы.
Изменения алгоритмов сопроцессора невозможны.
Недостающие графические средства реализуются за счет доступа к видеопамяти из программы пользователя (Intel, i82786);

2) гибкость на этапе проектирования - построение графической системы из набора сверх больщих интегральных схем (СБИС), реализующих строго регламентированные функции (National Smiconductor, набор СБИС DP 85xx);

3) максимум гибкости - использование универсального процессора, программируемого на языке высокого уровня и аппаратно реализующего основные растровые операции (Texas Instruments, TMS 34010, TMS 34020 и Intel, i860).

9.4 Графические системы на базе сопроцессора i82786

Рис. 9.2. Графическая система на базе i82786

Имеют следующие характеристики:

 неавтономная работа под управлением ЦП на базе микропроцессора Intel, который передает команды и данные, отрабатываемые сопроцессором.

 22-разрядная шина адреса - до 4 М видеопамяти,

 16-разрядная шина данных,

 системное тактирование - 10 МГц,

 видеотактирование - 25 МГц,

 построение символов - 25 млн. символов/с,
 разрешающая способность:
 от 640×480×8 до 1024×1024×2,
 программирование сигналов монитора - до 4096×4096

Используют следующий набор команд:
 общее управление,
 управление курсором,
 управление атрибутами примитивов,
 генерация примитивов,
 блочная перепись и управление окнами.

ЦП в видеопамяти формирует таблицу, описывающую конфигурацию экранного буфера. Экранный буфер может быть разбит на полосы. Каждая строка может быть разбита на окна-сегменты. Минимальная ширина окна - 1/16 длины строки.






Рис. 9.3. Таблица конфигурации экранного буфера

9.5 Графические системы из набора сверх больших интегральных схем (СБИС)

В таких системах разработчик сам определяет требуемые функции и реализует их, используя те или иные компоненты набора. Например, набор СБИС AGCS 85xx (Advanced Graphics Chip Set) фирмы National Semiconductor состоит из:

 DP-8500 - растровый графический процессор (RGP - Raster Graphics Processor),

 DP-8510 процессор обмена блоками информации (BPU - BitBlt Processing Unit),

 DP-8512 - генератор тактовых импульсов для вывода видеоизображения (VCG - Video Clock Generator),

 DP-8515 - высокоскоростной сдвиговый регистр (VSR - Video Shift Register).



Рис. 9.4. Графическая система на базе AGCS 85xx