Шина AGP и в чём была основная идея её разработки. Сравнения AGP и Распиновка agp 1.5 v карты

Появление шины РСI не сняло всех проблем по качественному выводу визуальной информации для 3-х мерных изображений, "живого" видео. Здесь уже требовались скорости в сотни Мбайт/сек, а нагрузка на PCIсо стороны разных устройств: жестких дисков, сетевых карт и других высокоскоростных устройств привели к тому, что пропускной способности локальной шиныPCIдля удовлетворения всех этих требований начало явно недоставать.

В 1996г. фирма Intel разработала новую шину AGP (Accelerated Graphics Port – порт ускоренной графики), предназначенную только для связи ОЗУ и процессора с видеокартой монитора. Эта шина обеспечивает пропускную способность в сотни Мбайт/сек. Она непосредственно связывает видеокарту с ОЗУ минуя шину РСI (рис. 2)

Характеристики шины AGP

Год создания: 1996

Разрядность шины данных: 32;

Частота шины: 66 МГц;

Раздельные линии адреса и данных (в отличие от PCI);

Конвейеризация операций обращения к памяти;

Максимальная пропускная способность: 532 МБ/с;

Спецификации AGP 2x, AGP4x,AGP8x– возможность пересылать несколько блоков данных за один такт шины. Максимальная пропускная способностьAGP8x: 2 ГБ/с;

Важной особенностью шины AGPявляется конвейеризация операций обращения к памяти. В обычных неконвейерных шинах (например, в шине PCI) при выполнении запроса чтения/записи ячеек оперативной памяти шина простаивает, ожидая завершения этой операции. Конвейерный доступ AGP позволяет в это время передавать следующие запросы, а потом получить ответы на эти запросы в виде непрерывного потока данных.

Шина AGP может объединять в один пакет до 256 запросов чтения/записи ячеек оперативной памяти и получить ответы на них, объединенные в пакет длиной до 256 32-разрядных слов данных.

Графическая подсистема

AGPпредназначалась для того, чтобы графические карты могли хранить необходимые им данные (текстуры) не только в своей дорогой локальной памяти, установленной на борту, но и в дешевой системной памяти компьютера. При этом они (карты) могли иметь меньший объем этой самой локальной памяти и, соответственно, дешевле стоить.

Ускоренный графический порт (AGP) -- это расширение шины PCI, чье назначение -- обработка больших массивов данных 3D графики. Intel разрабатывала AGP для решения двух проблем перед внедрением 3D графики на PCI. Во-первых, 3D графике требуется как можно больше памяти информации текстурных карт (texture maps) и z-буфера (z-buffer), который содержит информацию, относящуюся к представлению глубины изображения.

Разработчики PC имели ранее возможность использовать системную память для хранения информации о текстурах и z-буфера, но ограничением в этом подходе была передача такой информации через шину PCI. Производительность графической подсистемы и системной памяти ограничиваются физическими характеристиками шины PCI. Кроме того, ширина полосы пропускания PCI, или ее емкость, не достаточна для обработки графики в режиме реального времени. Чтобы решить эти проблемы, Intel разработала AGP.

Если определить кратко, что такое AGP, то это - прямое соединение между графической подсистемой и системной памятью. Это решение позволяет обеспечить значительно лучшие показатели передачи данных, чем при передаче через шину PCI, и явно разрабатывалось, чтобы удовлетворить требованиям вывода 3D графики в режиме реального времени.

Через AGP можно подключить только один тип устройств - это графическая плата. Графические системы, встроенные в материнскую плату и использующие AGP, не могут быть улучшены.

Скорость, с которой мы получаем информацию на наши экраны, и количество информации, которое выходит из видеоадаптера и передается на экран - все зависит от трех факторов:

Разрешение вашего монитора

Количество цветов

Частота, с которой происходит обновление экрана

Современная видеокарта – это, по сути, второй самостоятельный компьютер внутри персонального компьютера. Причем, когда пользователь играет в 3-D игру, процессор видеокарты фактически выполняет большую часть работы, а центральный процессор отступает на второй план. Более мощный графический процессор создает более реалистическое изображение.

Для увеличения производительности графической подсистемы настолько, насколько это возможно, приходится снижать до минимума все препятствия на этом пути. Графический контроллер производит обработку графических функций, требующих интенсивных вычислений, в результате разгружается центральный процессор системы. Отсюда следует, что графический контроллер должен оперировать своей собственной, можно даже сказать частной, местной памятью. Тип памяти, в которой хранятся графические данные, называется буфер кадра (frame buffer). В системах, ориентированных на обработку 3D-приложений, требуется еще и наличие специальной памяти, называемой z-буфер (z-buffer), в котором хранится информация о глубине изображаемой сцены. Также, в некоторых системах может иметься собственная память текстур (texture memory), т.е. память для хранения элементов, из которых формируются поверхности объекта. Наличие текстурных карт ключевым образом влияет на реалистичность изображения трехмерных сцен.

В принципе, для работы современных офисных приложений и просмотра видеофильмов вполне хватает 8Мбайт видеопамяти для разрешения 800х600 или 16 Мбайт для разрешения 1024х768. Вся остальная память, свыше этого, которая имеется сегодня в современных видеоадаптерах, тратится на сторонние нужды, в частности, для поддержки экранной графики операционной системы Windows (особенно в WindowsVista).

Использование 64, 128, 256 и 512 МБайт видеопамяти связано, в первую очередь, с интересами «игроманов». Следует сказать, что стремительное увеличение объема видеопамяти в настоящее время не связано с таким же прогрессом повышения разрешения изображения на экране. Практически уже достигнут потолок для традиционных систем отображения видеоинформации. Основная же причина все большего наращивания оперативной памяти видеоадаптера состоит в том, что на плате видеоадаптера теперь находится видеопроцессор, который может самостоятельно, по управляющим командам центрального процессора, строить объемные изображения (они же -3D), а это требует необычайно много ресурсов для хранения промежуточных результатов вычислений и образцов текстур, которыми заливаются условные плоскости моделируемых фигур.

Однако, даже для офисных приложений, сегодня, если в операционной системе Windowsиспользуется интерфейсDirectX9 или 10, объем памяти видеокарты долэен быть не менее 128 МБайт.

Первоначально, видеокарты строились по следующим принципам. Все, что записывается центральным процессором в видеопамять, по строго определенным алгоритмам преобразуется в аналоговый видеосигнал, который подается на монитор. Таким образом, центральному процессору необходимо самому рассчитать параметры всех точек, которые должны быть в данный момент отражены на экране, и загрузить все данные в видеопамять. Любое изменение на экране, даже если это след мыши, это результат работы центрального процессора. Соответственно, чем больше используемое разрешение и количество цветов, тем больше процессор затрачивает времени на расчет всех точек формируемого растра.

Так как персональный компьютер с течением времени стал неразрывно связан с графическим интерфейсом Windows, и различными трехмерными играми, то разработчики «железа» предприняли ряд шагов по совершенствованию стандартной видеокарты, чтобы избавить центральный процессор от лишней работы по прорисовке элементарных изображений. Подобные устройства получили название графических ускорителей, или иначе графических акселераторов (они же видео- или графические процессоры).

С развитием новой техники требовалось увеличение скорости передачи данных по шине, связанной с графическим адаптером. Поэтому появилась специализированная шина AGP, которая имеет улучшенные характеристики.

AGP (от англ. Accelerated Graphics Port, ускоренный графический порт) - разработанная в 1997 году компанией Intel, специализированная 32-битная системная шина для видеокарты. Появилась одновременно с чипсетами для процессора Intel Pentium II.

Основной задачей разработчиков было увеличение производительности и уменьшение стоимости видеокарты, за счёт уменьшения количества встроенной видеопамяти. По замыслу Intel большие объёмы видеопамяти для AGP-карт были бы не нужны, поскольку технология предусматривала высокоскоростной доступ к общей памяти.

Техниеская характеристика шины

AGP основан на шине PCI , но разработан специально для обеспечения высокоскоростной передачи больших блоков данных 3D текстур между видеоконтроллером (видеокартой) и памятью компьютера. Во-первых, 3D графика требуется как можно больше памяти информации текстурных карт (texture maps) и z-буфера (z-buffer). Чем больше текстурных карт доступно для 3D приложений, тем лучше выглядит конечный результат. При нормальных обстоятельствах z-буфер, который содержит информацию относящуюся к представлению глубины изображения, использует ту же память как и текстуры. Этот конфликт предоставляет разработчикам 3D множество вариантов для выбора оптимального решения, которое они привязывают к большой значимости памяти для текстур и z-буфера, и результаты напрямую влияют на качество выводимого изображения. Разработчики PC имели ранее возможность использовать системную память для хранения информации о текстурах и z-буфера, но ограничение в таком подходе, была передача такой информации через шину PCI . Производительность графической подсистемы и системной памяти ограничиваются физическими характеристиками шины PCI. Кроме того, ширина полосы пропускания PCI , или ее емкость, не достаточна для обработки графики в режиме реального времени. Чтобы решить эти проблемы Intel разработала AGP.

Макет различных слотов AGP

Если определить кратко, что такое AGP, то это - прямым соединением между графической подсистемой и системной памятью. AGP позволяет более эффективно использовать память страничного буфера (frame buffer), тем самым увеличивая производительность 2D графики также, как увеличивая скорость прохождения потока данных 3D графики через систему. Определение AGP, как вид прямого соединения между графической подсистемой и системной памятью, называется соединение point-to-point.

AGP соединяет графическую подсистему с блоком управления системной памятью, разделяя этот доступ к памяти с центральным процессором компьютера (CPU). Вместо того чтобы использовать PCI шину для видео данных, AGP использует прямой канал, для того чтобы видеокарта (графический контроллер) имела прямой доступ к оперативной памяти. Шина позволяет использовать конвейеризацию обращений, т. е. посылать данные в виде непрерывных пакетов.

Увеличение скорости обеспечивается следующими тремя факторами:

• Конвейеризацией операций обращения к памяти.
• Сдвоенными передачами данных.
• Демультиплексированием шин адреса и данных.

Через AGP можно подключить только один тип устройств - это графическая плата. Графические системы, встроенные в материнскую плату и использующие AGP не могут быть улучшены.

Oтличия от шины PCI:

• работа на тактовой частоте 66 МГц;
• увеличенная пропускная способность (до 266 Мб/с, тогда как PCI шина имеет скорость передачи данных только 133 Мб/с);
• режим работы с памятью DMA и DME;
• разделение запросов на операцию и передачу данных;
• возможность использования видеокарт с большим энергопотреблением, нежели PCI

Очередь запросов

Передача данных из основной памяти в видеопамять карты осуществляется в два этапа, сначала передаётся 64-битный адрес, откуда данные нужно считать, затем идут сами данные. Шина AGP предусматривает два варианта передачи, первый - совместим с шиной PCI - запросы данных и адреса происходят по одному каналу; второй - в режиме SBA (Sideband Addressing), по отдельной боковой шине, таким образом, можно посылать запросы на новые данные, не дожидаясь получения предыдущих.

В шине AGP посылаются несколько адресов и несколько данных одно за другим, благодаря чему имеется возможность постановки в очередь до 256 запросов и поддерживания двух очередей для операций чтения/записи с высоким и низким приоритетом. Сдвоенная передача, т. е. передача за один такт двух данных вместо одного, позволяет: иметь пропускную способность при частоте 66 МГц до 528Мб/с, работать на частоте, до 100 МГц и выше с более высокой пропускной способностью.

Стандарты шины AGP

Для шины AGP существует несколько стандартов:

Большинство карт работает со стандартом 4X и 8X.

Шина AGP 1.0

Компьютеры, оснащенные AGP, и графические акселераторы впервые поступили в продажу в августе 1997 года.

За основу интерфейса AGP 1.0 была взята шина PCI 2.1, а точнее, ее вариант PCI 32/66 - 32х разрядная шина с частотой работы 66 МГц.

Карта AGP 1.0:

Шина AGP 1.0 имеет два основных режима работы: Execute и DMA.

DMA (Direct Memory Access) - доступ к памяти, в этом режиме основной памятью считается встроенная видеопамять на карте, текстуры копируются туда перед использованием из системной памяти компьютера. Этот режим работы не был новым, по тому же принципу работают звуковые карты, некоторые контроллеры и т. п.

В режиме DMA основной памятью является память карты. Текстуры хранятся в системной памяти, но перед использованием (тот самый execute) копируются в локальную память карты. Таким образом, AGP действует в качестве "тыловой структуры", обеспечивающей своевременную доставку текстур в локальную память. Обмен ведется большими последовательными пакетами.

В режиме Execute локальная и системная память для видеокарты логически равноправны. Текстуры не копируются в локальную память, а выбираются непосредственно из системной. Таким образом, приходится выбирать из памяти относительно малые случайно расположенные куски. Поскольку системная память выделяется динамически, блоками по 4К, в этом режиме для обеспечения приемлемого быстродействия предусмотрен механизм, отображающий последовательные адреса на реальные адреса 4-х килобайтных блоков в системной памяти. Эта задача выполняется с использованием специальной таблицы (Graphic Address Re-mapping Table или GART – графическая таблица переадресации адресов), расположенной в памяти.

При этом адреса, не попадающие в диапазон GART (GART range), не изменяются и непосредственно отображаются на системную память или область памяти устройства (device specific range).

Шина AGP полностью поддерживает операции шины PCI , поэтому AGP-траффик может представлять из себя смесь чередующихся AGP и PCI операций чтения/записи. Операции шины AGP являются раздельными (split). Это означает, что запрос на проведение операции отделен от собственно пересылки данных.

Шина AGP 2.0

В декабре 1997 года фирма Intel выпустила предварительную версию стандарта AGP 2.0, а в мае 1998 года окончательный вариант(этот режим получил название "4x").

Основные отличия от предыдущей версии:

• Скорость передачи может быть увеличена еще в два раза по сравнению с 1.0 - и достигать значения 1064 Mб/c.
• Могло пересылаться уже 4 блока за один такт.
• Пропускная способность около 1 ГБ/с.
• Добавлен механизм "быстрой записи" Fast Write (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# (Write Buffer Full - буфер записи полон). Если сигнал активен, то режим FW невозможен.

Первые видеокарты, поддерживающие версию 2.0, появились в конце апреля 1999 года.

Карта AGP 2.0:

Шина AGP Pro

В июле 1998 года Intel выпустила версию 0.9 спецификации на AGP Pro, существенно отличающейся конструктивно от AGP 2.0.

Новый стандарт не видоизменяет шину AGP. Основное направление - увеличение энергоснабжения графических карт. С этой целью в разъем AGP Pro добавлены новые линии питания. Краткая суть отличий в следующем:

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

Шина 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. Кроме этого, в проект нового варианта шины заложены несколько принципиальных изменений, расширяющих возможности интерфейса AGP:

• 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;

Литература

• Косцов А., Косцов В. Железо ПК. Настольная книга пользователя. - М.: Мартин, 2006. - 480 с.

AGP (Accelerated Graphics Port) - высокоскоростной канал типа «точка-точка», предназначен для подключения видеокарты к материнской плате компьютера. Разъем создан, прежде всего, для ускорения обработки компьютерной 3D-графики.

С 2004 года фокус пользовательских предпочтений сместился постепенно с AGP на PCI Express (PCIe). К середине 2009 года PCIe -карты доминировали на рынке. Однако, несмотря на такое повальное смещение спроса, AGP-карты все еще существуют на современном рынке, но поддержка OEM-драйверов для них - минимальна. Вообще, следует подробнее рассмотреть различия и преимущества разъема AGP, в сравнении с PCI .

Сравнения AGP и PCI

Поскольку компьютеры со временем становились все более и более графически-ориентированы, последующие поколения графических адаптеров стали расширять границы PCI , шины с общей пропускной способностью. Это привело к скорому развитию AGP - шины, которая ориентирована на графические адаптеры.

Основным преимуществом AGP перед PCI является то, что этот разъем обеспечивает выделенный канал между слотом и процессором, что же касается шины PCI , то она осуществляет обмен, расшаривает данные. В дополнение к отсутствию конкуренции для шины AGP, директивное подключение и направленный обмен данными позволяет добиться более высоких показателей тактовой частоты работы шины. AGP также использует «боковую» адресацию, это означает, что адреса и шины данных распределяются таким образом, что нет необходимости в чтении всего пакета для получения адресной информации. Это достигается с помощью добавления дополнительных 8-битных шин, которые позволяют графическим контроллерам выдавать новые AGP-запросы и команды, причем в то же самое время, пока другие AGP-данные направляются через главную 32-адрессную линию (AD). Это приводит к повышению общей пропускной способности AGP-шины.

Более того, для загрузки текстур, графическая карта PCI должна скопировать информацию из системной памяти (RAM) в буфер обмена карты. Карты AGP же, в свою очередь, способны осуществлять чтение текстур напрямую из оперативной памяти, используя таблицу графических адресов, которая пропорционально распределяет оперативную память по мере необходимости для хранения текстур, что позволяет видеокарте обращаться к этим данным напрямую. Максимальный объем системной памяти, доступной для AGP, определяется апертурой AGP.

История развития AGP

Впервые слот AGP появился на x86-совместимых системных платах, построенных с использованием Socket 7 Intel P5 Pentium и Slot 1 P6 Pentium II процессоров. Компания Intel представила AGP-поддержку в чипсете i440LX Slot 1, 26 августа, 1997 года. Немногим после этого выхода, на рынок хлынул целый поток подобных продуктов и от других проиводителей.

Первыми чипсетами Socket 7 с поддержкой AGP были: VIA Apollo VP3, SiS 5591/5592 и ALI Aladdin V. Что касается компании Intel, то они никогда не выпускали Socket 7 чипсет с поддержкой AGP. Компания FIC продемонстировала рынку первую Socket 7 AGP систему в ноябре 1997 года. То была FIC PA-2012, построенная на платформе чипсета VIA Apollo VP3, новая технология весьма скоро появилась на рынке, сразу после выхода EPoX P55-VP3, также построенного на базе VIA VP3 чипсете.

Наиболее яркими представителями ранних видео-чипсетов с поддержкой AGP являются: Rendition Vérité V2200, 3dfx Voodoo Banshee, Nvidia RIVA 128, 3Dlabs PERMEDIA 2, Intel i740, ATI Rage series, Matrox Millennium II, и S3 ViRGE GX/2. Некоторые ранние AGP-платы использовали графические процессоры, построенные на базе PCI, и легко могли трансформироваться в AGP. Это привело к тому, что некоторые параметры перекочевали в PCI из новой шины. Например, была улучшена пропускная способность шины - до 66 MHz. Примерами таких карт являются Voodoo Banshee, Vérité V2200, Millennium II, и S3 ViRGE GX/2. Интелловский i740 был специально разработан для использования новых функций AGP, причем, сразу целым сетом. По факту, он был создан целенаправлено для загрузки текстур по шине AGP, поскольку PCI имела множество сложностей в загрузке таких текстур. Оперативная память должна была эмулировать память AGP.

Microsoft и AGP

Компания Microsoft впервые ввела поддержку AGP в своей системе Windows 95 OEM Service Release 2 (OSR2 version 1111 или 950B) через USB -приложение к OSR2 патчу. После применения патча система получила версию 4.00.950 B. Первой системой типа Windows NT, получившей поддержку AGP, стала версия Windows NT 4.0 Service Pack 3, представленная в 1997 году.

Поддержка Linux для AGP, расширяющая быструю передачу данных, впервые была внедрена в систему в 1999 году, вместе с реализацией AGPgart модуля ядра.

Версии AGP

Компания Intel выпустила AGP-спецификацию в версии 1.0 в 1997 году. Она включала в себя 1× и 2× скорости. Спецификация 2.0 дала рождение AGP 4×, а версия 3.0 - 8×. Доступные версии включают в себя:

AGP и PCI: 32-битные шины, работающие на 66 и 33 MHz, соответственно

*AGP версии 3.5 были обнародованы компанией Microsoft публично.

Порт Accelerated Graphics Port (UAGP), определяющий обязательность поддержки экстра регистров был как-то внедрен как опциональный элемент в версии AGP 3.0. Обновленные регистры включали в себя PCISTS, CAPPTR, NCAPID, AGPSTAT, AGPCMD, NISTAT, NICMD. Новые требуемые регистры должны включать также и APBASELO, APBASEHI, AGPCTRL, APSIZE, NEPG, GARTLO, GARTHI. Существует множество различных вариаций физических интерфейсов и коннекторов.

Официальные расширения

Это официальное расширение, созданное специально для карт, требующих бОльшую электрическую мощность. Это более длинный слот, с дополнительными контактами, специально предназначенными для этой цели. Карты формата AGP Pro, как правило, являются картами класса «рабочая станция», используемыми для ускорения и более оперативной работы больших профессиональных графических приложений, применяющихся в проектировании, 3D-моделировании и дизайне.

64-битные AGP

64-битный канал был однажды предложен в качестве дополнительного стандарта AGP 3.0, в проектной документации. Однако, в своей окончательной версии стандарт так и не получил дальнейшей реализации и широкого распространения.

Данный стандарт позволяет добиться 64-битной транзакции для AGP8× - в процессах чтении и записи. Также доступны 32-битные процессы на PCI -платформе.

Неофициальные расширения

Огромное число нестандартных вариаций AGP-интерфейса было выпущено самими производителями оборудования.

Внутренний AGP-интерфейс

Ultra-AGP, Ultra-AGPII

Стандарт внутреннего AGP-интерфейса, использовавшийся производителем SiS для мостов контроллеров с интегрированной графикой. Оригинальная версия поддерживает такую же пропускную способность, что и AGP 8×, в то время, как Ultra-AGPII имеет масимальный показатель пропускной способности в 3.2ГБ/с.

AGP порты, основанные на PCI

AGP Express

Ненастоящий и неполноценный AGP-интерфейс, но позволяет AGP-карте быть подключенной посредством шины PCI Express , расположенной на материнской плате. Данная технология активно использовалась и применялась на материнских платах компании ECS. Она предназначалась для того, чтобы использовать существующую AGP-карту в новых материнских платах, взамен устаревающей PCIe-карте.

По своей сути, слот AGP Express - это тот же самый PCI -слот, но только с удвоенными показателями электроэнергии, и с несколько другим разъемом. Он допускает обратную совместимость с AGP-картами, но не обеспечивает полную программную поддержку (поэтому иногда случается так, что некоторые AGP-карты не работают на слоте AGP Express) и полную производительность карты. PCI-слот, по своей сути, обеспечивает меньший уровень пропускной способности. Но в любом случае, AGP все равно быстрее.

AGI - ASRock Graphics Interface, является частным вариантом общераспространенного стандарта Accelerated Graphics Port (AGP). Его основной целью является обеспечение AGP-поддержкой фирменных материнских плат компании ASrock. Дело в том, что фирменные чипсеты компании не поддерживают AGP-формат, поэтому возникла необходимость в «домашней» адаптации имеющихся технологий под общепринятые. Тем не менее, имеющиеся у ASrock технологии не имеют полной совместимости с AGP - некоторые известные и довольно распространенные чипсеты видео-карт не поддерживаются их внутренним оборудованием.

Advanced Graphics eXtended (AGX) - фирменная технология компании EpoX, представляет собой очередную вариацию AGP-шины, в фирменном исполнении. AGX обладает всеми теми же преимуществами и недостатками, что и AGI. Инструкция по эксплуатации не рекомендует использовать AGP 8× ATI карты с AGX - плохая совместимость.

Xtreme Graphics Port - фирменный интерфейс компании Biostar, также является аналогом AGP, с такими же преимуществами и недостатками, как AGI и AGX.

AGP-порты, построенные на PCIe платформе

AGR - Advanced Graphics Riser. Это вариация AGP-порта, используемая на некоторых «PCIe -материнках». Технология разработана компанией MSI, и предлагает совместимость, хотя и ограниченную, с AGP-технологией.

AGR - это, по сути, модифицированный PCIe-порт, обеспечивающий производительность, близкую к показателям AGP 4×/8×. Но, опять-таки, как и все разъемы-аналоги, данный формат не поддерживает все без исключения AGP-карты. Производитель опубликовал на своем официальном сайте перечень карт, поддерживаемых их форматом.

Совместимость

AGP-карты обладают неплохой прямой и обратной совместимостью, в доступных пределах. Единственное что, карты с напряжением 1.5 V не будут работать на слотах с показателем 3.3 V, и наоборот. Хотя, универсальные карты (с пометкой «Universal» на самой плате), согласно паспортным заявлениям, впишутся в любой тип слота. Также существуют беcключевые слоты «Universal», которые могут принять любой тип карт. Когда карта типа AGP Universal вставляется в соответствующий разъем AGP Universal, только 1.5 V-ая часть карты используется. Некоторые карты, например, Nvidia"s GeForce 6 series (заисключением 6200) или ATI"s Radeon X800 series, оснащены специальными ключами, которые допускают использование только на 1.5 V-ых слотах - с целью предотвращения их установки на более старые материнские платы, не поддерживающие 1,5-Вольтовый режим.

Некоторые их современных видео-карт имеют поддержку 3.3 V. Например, Nvidia GeForce FX series (FX 5200, FX 5500, FX 5700, некоторые FX 5800, FX 5900 и кое-какие версии FX 5950), Geforce 6 Series (6200, 6600/6600 LE/6600 GT) и ATI Radeon 9500/9700/9800 (R350) (но не 9600/9800(R360)). Некоторые Geforce 6200-карты и Geforce 6600 -карты работают на AGP 1.0 (3.3v) слотах.

AGP Pro-карты не вписываются в стандартные слоты, но стандартные AGP-карты будут полноценно функционировать на Pro-слотах. Материнские платы, оснащенные слотами Universal AGP Pro, принимают карты как с 1.5 V-параметрами, так и 3.3 V-ые, причем, как в AGP Pro, так и в сандартной конфигурации AGP, Universal AGP или Universal AGP Pro.

Некоторые карты имеют неправильные двойные вырезы, некоторые материнские платы - некорретно открытые слоты, позволяющие вставить в них карту, которую сам слот, по паспорту, не поддерживает. Это в нередких случаях, приводит к выходу из строя установленной карты, либо самой материнской платы. Некоторые, более ранние видео-карты формата 3.3 V, имеют ключ в 1.5 V.

Кроме того, существуют некоторые частные системы, несовместимые со стандартом AGP. Например, компьютеры Apple Power Macintosh с их разъемом Apple Display Connector (ADC), имеют дополнительный разъем, который обеспечивает питание подключенного к нему дисплея. Некоторые же карты разработаны для работы на специфицческой CPU -архитектуре (PC и Apple), которая может быть несовместима с другим прошивками.

Потребляемая мощность

Фактическое питание слота AGP зависит от используемой карты. Максимальный потребляемый ток приведен в спецификациях для различных версий. Например, если считать по всем показателям по максимуму, то в случае с AGP 3.0 максимальный ток будет составлять 48.25 Вт. Эта цифра может быть указана для обозначения источника питания, вполне консервативно. Однако, на практике такая карта вряд ли когда-либо выдаст показатель, превышающий 40 Вт от слота. При этом, многие карты используют и того меньше. Слот AGP Pro, как мы уже говорили, обеспечивает дополнительную мощность, до 110 W. Многие AGP-карты оснащены дополнительным разъемом питания, чтобы обеспечить больше энергии, чем это может сделать слот.

Наследие и современность

К 2010 году некоторые новые маетеринские платы оснащались AGP-слотами. При этом, никаких новых чипсетов на рынке по AGP-формату не было выпущено, материнские платы менялись, слот оставался прежним. Старые чипсеты в новых материнских платах поддерживали старую спецификацию AGP.

Графические процессоры на тот период времени использовали платформу PCI-Express, причем общего назначения (а не целенаправленно заточенные под графику). Это стандарт, поддерживающий высокую скорость передачи данных и полный дуплекс. Для создания AGP-совместимой видео-карты те чипы требовали дополнительного мостового чипа типа «PCIe-to-AGP», чтобы конвертировать сигналы PCIe в плоскость AGP, и наоборот. Это влекло за собой повышение стоимости, поскольку возникала необходимость внедрения дополнительного чипа-моста, а для отдельных AGP-устройств - еще и специальной системной платы.

Однако, тем не менее, различные производители продолжают выпускать графические карты формата AGP для все более и более сокращающейся аудитории потребителей. Первые карты, оснащеные таким вот мостом, выпущены двумя производителями: eForce 6600 и ATI Radeon X800 XL. Эти устройства были представлены в 2004-2005 годах. В 2009 году AGP карты от Nvidia выделились в новую ветку: GeForce 7 Series. В 2011 году DirectX 10-совмесимые AGP карты от AMD (Club 3D, HIS, Sapphire, Jaton, Visiontek, Diamond, etc.) включали такие модели, как: Radeon HD 2400, 3450, 3650, 4350, 4650, и 4670. AGP-серия HD 5000, упомянутая в некоторых программных обеспечениях, на самом деле, никогда не была доступна. Существовало множество проблем с AMD Catalyst 11.2 - 11.6 AGP-драйверами, особенно под Windows 7, с серией HD 4000, использующей версию драйвера 10.12 или 11.1, рекомендуемую источниками, близкими к производителю. Некоторые из перечисленных выше производителей предлагают более старые версии AGP-драйверов для полноценной и стабильной работы устройств. Так, потребительский фокус все более смещается в сторону PCIe-платформы.

AGP (Accelerated Graphic Port или Advancet Graphic Port, ускоренный графический порт) - это новая высокоскоростная шина, которая разрабатывалась компанией Intel специально для работы с графическим адаптером. Шина AGP лучше подходит для видеоадаптеров по сравнению с PCI (не PCI-Express!), так как она предоставляет прямую связь между центральным процессором и видеокартой. Дело в том, что поначалу графические видеокарты использовали шину PCI, но скоро ее пропускная способность уже не справлялась с возрастающими мощностями видеокарт. И тогда была разработана новая шина AGP.

Интерфейс AGP

Слот AGP на материнской плате

В отличие от универсальной шины PCI, AGP используется только для видеокарт. Интерфейс имеет несколько модификаций. На данный момент существует последняя версия AGP 8x с пропускной способностью 2.1 Гб/с, что в 8 раз больше начального стандарта AGP с параметрами 32-бит и 66 МГц.

Спецификации AGP

Спецификации AGP появились в 1997 году при участии Intel. В первой версии описывалась спецификация AGP, включающую две скорости: 1x и 2x. Вторая версия спецификации описывала AGP 4x, а в версии 3.0 - AGP 8x:

• AGP 1x - 32-битный канал, работающий на частоте 66 МГц, с пропускной способностью 266 Мбайт/с, что в два раза выше полосы PCI.
• AGP 2x - 32-битный канал, работающий с пропускной способностью 533 Мбайт/с на частоте 66 МГц.
• AGP 4x - 32-битный канал, работающий на 66 МГц, но в результате дальнейших ухищрений была достигнута учетверенная "эффективная" частота 266 МГц, с максимальной пропускной способностью более 1 ГБ/с.
• AGP 8x - дополнительные изменения в этой модификации позволили получить пропускную способность уже до 2.1 ГБ/с.

Видеокарты с интерфейсом AGP и соответствующие слоты на системных платах совместимы в определенных пределах. Видеокарты, рассчитанные на 1.5 Вольт, не работают в слотах, поддерживающих 3.3 Вольт, и наоборот. Но существуют универсальные разъемы, которые поддерживают оба типа плат. Некоторые новые видеокарты имеют специальные ключи, не позволяющие установить их в старые системные платы без поддержки 1.5 В. При апгрейде старой AGP системы обязательно нужно учитывать возможную несовместимость разных версий слотов AGP. Новые видеокарты в старые системные платы можно вставлять без особого риска, в крайнем случае, система просто не заработает. Попытки установки старых видеокарт на новую материнскую плату может иметь печальные последствия. Для установки новых видеоплат на устаревшую материнскую плату, имеющую разъемы AGP 1.0, нужно, чтобы новая видеокарта имела универсальный разъем AGP 1.0/2.0.

Универсальный разъем AGP 1.0/2.0

Но если новая видеокарта имеет разъем AGP 2.0, то заставить ее работать на старой системе не получится. AGP 3.0 имеет такой же разъем, как и AGP 2.0.

На данный момент число новых материнских карт с AGP падает, уступая дорогу более современной и перспективной шине PCI Express.

В последнее время в конференциях появилось огромное количество вопросов по стандарту AGP, и, в частности, по совместимости видеокарт и материнских плат, поддерживающих разные версии этого стандарта. Эта статья представляет собой попытку рассказать об этом интерфейсе, и дать ответ на интересующие многих вопросы, в частности, о совместимости старых материнских плат с новыми видеокартами.

Итак, магистральный интерфейс AGP. Называть его шиной не совсем верно — на несколько слотов расширения он не был рассчитан изначально, и, хотя в спецификации AGP 3.0 есть упоминание о возможности подобных конфигураций, в железе ничего подобного так и не появилось. Этот интерфейс был разработан фирмой Intel для подключения видеокарт. При его внедрении строились грандиозные планы — предполагался почти полный отказ от локальной видеопамяти, и использование вместо нее системной. Первым шагом в этом направлении стала видеокарта Intel 740 — на ней устанавливался относительно небольшой объем памяти, использовавшийся под буфер кадра и Z-буфер, а все текстуры хранились только в системной памяти. Но путь оказался тупиковым — относительно медленная системная память не смогла соперничать с широкими и быстрыми шинами памяти видеокарт — отказ от модулей расширения позволил реализовать 128- и 256-битный доступ, а существенно более мягкие требования к отказоустойчивости отдельных ячеек памяти позволили поднять частоту даже на тех же самых микросхемах. Все дело в том, что изменение содержимого одной-единственной ячейки видеопамяти на картинку сильно повлиять не способно — изменившую цвет на одном-единственном кадре точку заметить практически невозможно, тогда как в случае системной памяти такой сбой будет иметь куда более печальные последствия. Причем повысить частоты при таких требованиях к отказоустойчивости можно очень сильно — на стоявшей у меня одно время карте RADEON VE от PowerMagic были установлены микросхемы Hynix HY5DU281622AT-K. Как несложно понять из маркировки, эти микросхемы DDR SDRAM предназначались для использования в качестве системной памяти с максимальной частотой 133MHz (266 MHz DDR). В качестве видеопамяти же они работали на номинальной частоте 166MHz (333MHz DDR), более того, не давали заметных артефактов при разгоне до частоты 210MHz (420MHz DDR). Так что текстуры соврменные карты хранят в собственной памяти, используя возможности AGP только в случае ее нехватки, а Intel 740 так и остался единственным в своем роде ускорителем, став позже основой встроенного в многие чипсеты от Intel графического ядра I752 — в этом применении его особенности пришлись как раз кстати.

1. AGP 1.0: Как это было…

За основу интерфейса AGP 1.0 была взята шина PCI 2.1, а точнее, ее вариант PCI 32/66 — 32х разрядная шина с частотой работы 66MHz. В стандарте AGP 3.0 предусмотрено расширение разрядности до 64х бит при сохранении обратной совместимости, но пока такие конфигурации не реализованы. Электрически (но не по слоту и разводке) AGP 1.0 остался обратно совместим с PCI, но получил и кое-какие расширения:

1. Очередь запросов. На AGP, в отличие от PCI, для передачи следующего адреса дожидаться окончания текущей передачи вовсе не обязательно — можно сделать сразу несколько запросов на чтение (запись), а затем последовательно считать (передать) данные.
2. Частичное демультиплексирование шин адреса и данных. Реализация весьма оригинальна — в дополнение к стандартной 32х-битной мультиплексированной шине (AD) имеется 8-ми разрядная «боковая» шина адреса (SBA). Алгоритм таков: при пустой очереди запросов несколько первых передач адреса производится станадартно, по мультиплексированной шине AD, а после того, как по ней пойдут запрошенные данные, передачи следующих адресов в очередь будут производиться по шине SBA.
3. Режим DDR для линий данных. Уже в стандарте AGP 1.0 был реализован режим 2x — передачи по линиям AD и SBA с удвоенной частотой, по фронту и спаду синхросигнала. Вопреки распостраненному заблуждению, материнских плат с поддержкой только режима 1x просто не существует — в первом чипсете с поддержкой AGP, Intel 440LX, режим 2x уже был реализован.

   Этот вариант AGP довольно быстро стал общим стандартом, VIA, SIS и ALi выпустили собственные чипсеты с поддержкой AGP.

2. AGP 2.0: …и начинаются чудеса…

Довольно быстро развитие системной памяти привело к тому, что ее пропускная способность превысила пропускную способность AGP 1.0 даже в режиме 2x. Естественно, был разработан новый стандарт — AGP 2.0. И вот тут-то чудеса и начались... Кроме мелких усовершенствованиях режима Bus Master, оставшегося от PCI, было одно-единственное, но глобальное изменение спецификации - для реализации передач QDR (4 передачи за такт) сигнальные уровни интерфейса были снижены до 1.5V вместо 3.3V в AGP 1.0. Из-за того, что при таких частотах емкость проводников начинает играть уже существенное значение, понижение уровня логической «1» способно уменьшить потребление выходных каскадов и повысить быстродействие и стабильность. Вопреки распостраненным заблуждениям, напряжение линий, по которым подается питание для чипа и памяти (или их стабилизаторов) не изменилось — все 3 линии, VDD 3.3, VDD 5 и VDD 12 так и остались в разъеме. С 3.3V до 1.5V изменилось только VDDQ — напряжение питания для выходных каскадов чипа. Мало кто знает, но подобное решение уходит корнями еще в спецификацию PCI — изначально эта шина имела уровень логической «1» 5.0V, а в спецификации PCI 2.1 для реализации частоты 66MHz было предусмотрено его снижение до 3.3V. Проблем не возникло, во-первых, потому, что варианты PCI 32/66 и 64/66 широкого распостранения до сих пор не получили, присутствуя только в серверных решениях, а во-вторых, из-за того, что сигнальные уровни шины однозначно задаются ключами слота PCI:

Сверху — 66MHz слот, снизу — 33MHz.

Для совместимости с AGP 1.0 новых материнских плат и видеокарт были предприняты следующие действия:

Пока чипсеты поддерживали режимы AGP 1.0, все было прекрасно. Но после выпуска Intel"ом чипсетов серии 845xx, не поддерживавших сигнальные уровни 3.3V, выяснилось, что не все так гладко, как казалось…

Первой, и грубейшей ошибкой производителей была установка на эти платы универсальных слотов, вместо требуемых спецификацией слотов с ключем «1.5V Only». Казалось бы — ничего страшного, VDDQ-то все равно 1.5V, карта стандарта 1.0 просто не запустится, но, как выяснилось, карты стандарта 1.0 даже при VDDQ 1.5V все равно выдавали 3.3V на входы чипсета, рассчитанные на 1.5V. Естественно, несчастный северный мост не переносил такого издевательства, и горел напрочь, после чего плату можно было смело выкидывать — оборудование для пайки BGA и запасные мосты были в наличии у очень немногих фирм. К счастью, урок из этого извлекли достаточно быстро, и ключи на слотах появились. Но проблемы не исчезли. Как выяснилось, некоторые карты, не смотря на то, что имели универсальный разъем, с AGP 4x были или совместимы частично, или несовместимы вообще. В лучшем случае карты просто не запускались или работали нестабильно, в худшем — тупо врубали трехвольтовые уровни, естественно, с последующим летальным исходом для северного моста. Встречались также, например, карты, на которых сигнальные уровни задавались джампером. Естественно, по умолчанию он стоял в положении «3.3V». К счастью, сигнал TYPEDET# на таких картах, как правило, выдает корректную информацию, так что некоторые производители, например, ASUStek, сделали на этом принципе схему защиты — при высоком уровне TYPEDET# плата не стартует. Понять, какие карты можно ставить на эти чипсеты, а какие нет можно из приведенной ниже таблицы. Для установки на эти чипсеты (а также на все последующие с поддержкой AGP 8x) карта должна поддерживать AGP 2.0:

Таблица поддержки стандартов AGP для видеокарт:

3. AGP 3.0 — …все чудесатее и чудесатее…

Итак, и AGP 2.0 настала пора уйти в отставку — его пропускной способности опять перестало хватать. В новом стандарте 3.0 уровень логической «1» в очередной раз был изменен — уменьшен до 0.8V для режима 8x. Опорная частота интерфейса так и не изменилась, просто был введен режим ODR — передача по линиям AD и SBA с частотой, в 8 раз превышающей опорную. Естественно, добавили две новых линии — GC_AGP8X_DET# и MB_AGP8X_DET# — соответственно, определяющие поддержку AGP 3.0 у видеокарты и материнской платы. Разъем остался тем же самым — AGP 4X/1.5V Only (ох, зря, не наступили бы они опять на те же грабли при отказе от поддержки 1.5V сигнальных уровней), защита обеспечивается линией GC_AGP8X_DET# — при ее высоком уровне материнская плата с поддержкой только AGP 8x стартовать не должна. И, естественно, чудеса с сигнальными уровнями продолжились… По стандарту от Intel, и карта, и материнская плата при наличии поддержки AGP 8x поддерживать режимы с уровнями 3.3V не должна (это совсем не означает отсутствия поддержки режима 1x! Еще в стандарте AGP 2.0 были определены режимы 1x/1.5V и 2x/1.5V). На практике же, хотя материнские платы действительно эту рекомендацию выполняют, с видеокартами все далеко не так. Почти все современные видеокарты с поддержкой AGP 8x имеют и поддержку материнских плат стандарта AGP 1.0 (единственное исключение — RADEON 9600). Другое дело, что совместимость по сигнальным уровням — необходимое, а не достаточное условие работоспособности. Например, старые блоки питания чего-нибудь типа RADEON 9700 просто, как правило, не выдерживают. Но примеры работающих конфигураций есть, так что при желании любую карту, даже RADEON 9800 PRO, можно поставить на Intel 440BX, например. Но имеет ли смысл?

Таблица поддержки стандартов AGP для чипсетов:

Это самые первые чипсеты с поддержкой AGP. Возможность стабильной работы новых карт целиком и полностью зависит от конкрентых материнских плат. Естественно, что от ACORP многого ждать не стоит, тогда как на ASUSTEK, например, можно запустить и RADEON 9700…

Первый чипсет с AGP не от Intel. Как ни странно, серьезных аппаратных проблем не имел (не считая конкретные реализации AGP на некоторых материнских платах, но это уже не вина VIA). Крайне рекомендуется обновить BIOS перед установкой новых карт.

У ранних плат, возможно, для стабильной работы режима 4x потребуется вручную подобрать AGP Driving Value.

Поскольку матерных выражений редактор не одобряет, я ничего не буду говорить про реализацию AGP у этого чипсета и материнских плат на нем. Типы работающих видеокарт узнаются только подбором…

Ну и, до кучи:

Таблица всех режимов AGP:

Как видно из этой таблицы, в AGP 2.0 и 3.0 от режимов 1x и 2x не отказались, а просто перевели их на сигнальные уровни 1.5V. Так что не удивляйтесь, увидев вариант «1x» в настройках режима AGP на новых платах. 4. А теперь о том, что из этого следует, и как это все применить на практике

1. Совместимость новых материнских плат и старых карт можно определить из таблиц, приведенных выше. В спорных случаях рекомендуется установить карту на материнскую плату с универсальным слотом 1.0/2.0, и проконтролировать включение режима AGP 4x с помощью RivaTuner или PowerStrip. Если карта работает в этом режиме, на новые платы ее можно ставить безбоязненно.
2. Сжечь новую видеокарту установкой в старую материнскую плату невозможно. Единственная на данный момент карта без поддержки AGP 1.0 — RADEON 9600/PRO, но и ей это не грозит, так как в старые платы она не влезет физически.
3. Не смотря на это, стабильность работы конфигураций «старая плата + новая видеокарта» не гарантируется.

В этом разделе собрано большинство проблем, которые могут возникнуть при установке новых видеокарт на старые материнские платы:

Недостаточная мощность блока питания.
Проблема:
Мощность блока питания недостаточна.
Симптомы:
Уход напряжений питания из допустимых пределов.
Запуск системы только после нажатия reset.
Высокий уровень помех по питанию, и, как следствие, произвольные сбои в работе (трудноопределимо).
Решение:
Заменить БП.

На материнской плате установлен стабилизатор на линии VDD3.3 (Сразу предупреждая возможные вопросы — на большинстве плат питающие напряжения на AGP подаются непосредственно с разъема питания системной платы. То, что в BIOS"е названо VAGP — всего-навсего VDDQ, и повышать его не стоит).
Проблема:
Из-за маломощного стабилизатора на линии VDD3.3 видеокарте не хватает питания.
Решение:
Для AT платы — установка более мощного стабилизатора (трудновыполнимо).
Для ATX платы — запитка видеокарты непосредственно от БП, как правило, отключением стабилизатора и напаиванием проводника от разъема питания. На некоторых материнских платах стабилизатор отключается джамперами.

Неверный уровень VREFGC.
Проблема:
Наряжение VREFGC, подающееся картой стандарта 2.0 на контакты A66 и B66 закорачивается на землю платой стандарта 1.0. В стандарте 1.0 эти контакты зарезервированы. Зачем зарезервированные контакты понадобилось заземлять — тайна, сокрытая в мраке ночи. Так сделано, например, на Chaintech 6BTM
Симптомы:
Система не стартует.
Решение:
Изолировать два последних контакта в слоте.

Маломощный стабилизатор VDDQ.
Проблема:
Неустойчивость передач по шине из-за маломощного стабилизатора VDDQ. В особо запущенных случаях — использование общего стабилизатора VDDQ для AGP и оперативной памяти. Для информации: по стандарту AGP максимальный разрешенный ток линии VDDQ — 8 ампер.
Симптомы:
Нестабильность системы, особенно в 3D-играх. Для общего стабилизатора VDDQ AGP и памяти — нестабильность проявляется при установке нескольких модулей памяти или модулей с большим количеством микросхем совместно с новой картой.
Решение:
Установить более мощный стабилизатор. Для второго случая — развязать VDDQ памяти и AGP. И то, и другое — трудновыполнимо, проще заменить плату.

Высокая частота AGP
Проблема:
На чипсете Intel 440BX при использовании процессоров с шиной 133MHz частота AGP составляет 89MHz вместо стандартных 66.
Симптомы:
Нестабильность системы, особенно в 3D играх. Иногда система вообще не стартует.
Решение:
Установить режим 1x. При отсутствии положительного результата — СНИЗИТЬ напряжения VDDQ и VREF, но не более чем на 5% от номинала (до 3.135V и 1.5675V минимум). Учтите, что VREF=VDDQ/2, причем допустимое отклонение — не более 2%. Это особенно критично для плат ABIT и ASUStek, у которых VDDQ (и, соответственно, VREF) может быть завышено по умолчанию, что стабильности в данном случае совсем не прибавляет… Часто задают вопрос — а что же карта с поддержкой 4x или 8x какие-то 89MHz переварить не способна? Ответ прост — во-первых, в штатном режиме работы частота всех линий, кроме AD и SBA, так и осталась 66MHz, даже в стандарте 3.0. Во-вторых — хотя линии на AD и SBA в режиме 4x и выше работают с частотой, превышающей 89MHz (или 178 — для режима 2x), но работают-то они при других сигнальных уровнях…