Interfaces de Video
Placas de Video.
• Los componentes de una placa de vídeo
son:
– El procesador Gráfico
– La memoria de vídeo
– El RAMDAC
– La BIOS de Video
– La Interfaz de Video
– La interfaz de Monitor (CRT, TFT...)
Acelerador
• A estos elementos se incorporan procesadores
especializados que ejecutan un repertorio de
instrucciones específicamente orientado a
tratamiento de imágenes tanto en 2D como en
3D
– Realizan parte las etapas de la creación de las
escenas:
•
•
•
•
Modelado
Composición de la escena
División en componentes poligonales
Añadir texturas
Creación de escenas
Interfaces
• Los aceleradores gráficos trabajan sobre la memoria de
video residente en la propia placa, porque es ahí donde
va a quedar el resultado de su trabajo.
• Pero también necesitan memoria de trabajo donde
almacenar datos temporales y estables: polígonos, tipos de
texturas, datos de distancia.
– Necesidad de usar la memoria del sistema
• Los procesadores del sistema se comunican con el
acelerador a través de comandos de alto nivel. Y también
intervienen directamente en el proceso de creación de los gráficos.
– Necesidad de una interfaz eficiente con la
tarjeta de vídeo
Arquitectura de un sistema con tarjeta gráfica
PCI-AGP-PCI-Express
• Las primeras tarjetas gráficas se
insertaban en el sistema a través del bus
del sistema.
– El procesador accede a la memoria de la
tarjeta mapeándola en el espacio de
direcciones.
– Los aceleradores utilizan la memoria propia
de la tarjeta (2D)
Tarjeta de vídeo en PCI
www.csee.umbc.edu/.../ chap15_lect13_bus.html
AGP
• Aumentan las prestaciones de los
aceleradores gráficos. También los
requerimientos de memoria
Dos soluciones
– Añadir más memoria a la placa de vídeo
– Acceder a la memoria del sistema
Insersión de la interfaz agp
AGP
• Accelerate Graphic Port (1997)
– Conectado directamente a la memoria del sistema
– (Basado en PCI) 32 bits de datos. 66 MHz
• 4*66*106 = (+-) 264MB/s (251MB/s)
– Utiliza pipeline
• Capacidad de enviar sucesivamente varias peticiones sin
esperar por la respuesta de la anterior
– y Side band addressing
• Se añade un conjunto de líneas de dirección lo que permite
enviar simultáneamente datos y direcciones demultiplexadas
– (posibilidad de reducir el ciclo de bus a un periodo)
AGP
• Introducen la técnica de transmitir dos
bloques de datos por periodo.
–
–
–
–
AGP (1x): 66MHz clock, 4 bytes/clock, 264MB/s
AGP (2x): 66MHz clock, 8 bytes/clock, 528MB/s
AGP (4x): 66MHz clock, 16 bytes/clock, 1056MB/s
AGP (8x): 66MHz clock, 32 bytes/clock, 2.1GB/s
AGP Revisiones
• Las diferencias en las
versiones mejoraban
las velocidades y
reducían el consumo.
• Mantenían
compatibilidad hacia
atrás.
AGP
Tension
Mode
AGP 1.0
3.3 V
1x, 2x
AGP 2.0
1.5 V
1x, 2x, 4x
AGP 2.0 universal
1.5 V, 3.3 V
1x, 2x, 4x
AGP 3.0
1.5 V
4x, 8x
AGP => PCI-Express
• A AGP le ha venido a sustituir PCI como
interfaz
• Más que una necesidad se postula como
una estrategia arquitectónica de intel
– Con la intención de sustituir incluso las
interfaces de e/s como USB y Fire-Wire por
PCI- Express
comparativas
PCI-Express
• Peripheral Component Interconect Express.
(2002)
– denominado 3GIO por 3ª Generación de
Entrada/Salida.
– Sustituto del PCI (-X) como bus de sistema y además
interfaz de entrada salida.
– Estructurado como enlaces serie punto a punto.
• 2.5 GigaTransferencias por segundo y dirección => 200MB/s
• Cada enlace puede disponer de una o varias pistas:
1x,4x,8x,16x,32x
Detalle de un enlace físico
entre dos puntos
Sistema con PCI-E (en canal
rosa)
PCI-Express: arquitectura
• Se estructura en niveles con el propósito
de:
– Encajar en el sistema con el menor trauma
para este.
• Conserva el esquema de direccionamiento y el
protocolo de inicialización y enumeración
– Admitir revisiones en cada nivel sin afectar a
los otros
Arquitectura de PCI Express
PCI-Express: niveles
– Nivel Físico:
•
•
•
•
Conexión punto a punto.
Transmisión serie.
Codificación diferencial.
Insersión y extracción en caliente.
– Nivel de Enlace.
• Integridad de los datos.
– Nivel de Transacción.
• Protocolo basado en transmisión de paquetes.
– Nivel de Software
• Software PCI
• Drivers de dispositivos.
– Nivel de configuración del Sistema Operativo.
• Modelo PCI PnP: inicialización, enumeración, configuración)
Nivel Físico:
– Admite que se añadan nuevas Pistas (lanes)
• Pista: dos enlaces simplex, uno en cada dirección.
– Cuando hay más de un enlace en una dirección, el
nivel físico distribuye los datos a transmitir entre
todos los enlaces.
• El proceso de distribución y reconstrucción de un paquete
para ser enviado por múltiples enlaces físicos es
completamente transparente al nivel de enlace.
– En la inicialización, los niveles físicos de dos
dispositivos interconectados acuerdan, sin la
intervención de ningún firmware o S.O., el número de
pistas y la frecuencia a utilizar en la comunicación.
Distribución de paquetes entre los
múltiples enlaces.
Nivel de Enlace.
• Su principal cometido es asegurar la
emisión/recepción fiable de paquetes al enlace.
• Los paquetes son troceados, secuencializados y
se les añade códigos de corrección de error, crc.
• Un paquete no se envía hasta asegurar que al
otro lado hay espacio disponible para recibirlo.
• Los paquetes detectados como erróneos a la
recepción son retransmitidos.
Paquetes entre niveles
Nivel de Transacción
• Recibe peticiones de lectura y escritura desde el sofware, crea
los paquetes de solicitud y los envía al nivel de enlace.
• Recibe paquetes de respuesta del nivel del enlace, y completa una
petición solicitada desde el software.
– Cada paquete tiene un único identificador, de manera que las
respuestas a ese paquete sean dirigidas correctamente.
– Un paquete contiene una dirección de destino de 32 bits, extensible a
64 bits, y pueden añadírsele categorías como “prioridad” que serán
utilizadas para un óptimo enrutamiento.
• Soporta 4 espacios de direcciones:
–
–
–
–
Memoria
Entrada/Salida
Configuración
Espacio de Mensajes.
• El Espacio de Mensajes es utilizado para la transmisión de todo tipo de
mensajes alternativos al uso tradicional del bus: interrupciones, peticiones
de manejo de la alimentación, reseteos (Ciclos especiales)
Nivel Software
• Se consideran dos aspectos importantes en cuanto a la
compatibilidad software:
– Inicialización o enumeración
– Run-time
• El modelo de Inicialización o enumeración de PCI es
lo suficientemente robusto
– Los conceptos de Espacio de configuración de PCI no han
cambiado en PCI Express, por lo tanto, el software de
inicialización existente en los SO deberá seguir funcionando en
PCI Express.
• El modelo de uso Run-Time del bus permanece
igualmente sin modificar.
– Existen un conjunto de dispositivos con recursos asignados y se
accederá a ellos por medio de transacciones de lectura y
escritura tanto a memoria como a entrada salida.
Conectores.
• El conector básico es 1x y posee 36 conexiones.
– Se supone útil para dispositivos de entrada salida de
alta velocidad.
• El conector 4x posee 64 conexiones
– se le postula para servidores.
• El conector 8x posee 98 conexiones
– está destinado a ser usado sobre servidores
• El conector 16x posee 164 conexiones
– mide 89 mm siendo destinado a servir de puerto
gráfico.
http://www.atmarkit.co.jp/fsys/kaisetsu/009pci_innovation/connector.jpg
Bibliografía
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AGP y PCI-Express: http://www.commentcamarche.net/pc/
PCI-Express: Creating a Third Generation I/O Interconnect
Ajay V. Bhaff
Desktop Architecture Labs
Intel Corporation
AGP: http://www.sysopt.com/features/mboard/article.php/3549951
AGP: http://www.interfacebus.com/Design_Connector_AGP.html
etc
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