AGP(加速圖形端口)工作原理

AGP概述

您拿著鼠標(biāo)在屏幕上進(jìn)行指向、單擊和拖放等一系列操作。各個(gè)文件在獨(dú)立的窗口中打開(kāi)和關(guān)閉。精彩的電影、突然出現(xiàn)的彈出窗口以及令人著迷的視頻游戲構(gòu)成了奇妙的三維圖形世界。這些都是我們經(jīng)常在計(jì)算機(jī)屏幕上看到的東西。

這一切均始于1973年。當(dāng)時(shí)施樂(lè)公司（Xerox）開(kāi)發(fā)出了第一臺(tái)使用圖形用戶界面的計(jì)算機(jī)阿爾托（Alto）。這項(xiàng)創(chuàng)新永遠(yuǎn)改變了人們使用計(jì)算機(jī)的方式。

今天，各個(gè)信息處理領(lǐng)域（從動(dòng)畫制作到簡(jiǎn)單的任務(wù)，比如文字處理和電子郵件收發(fā)）都要用到大量的圖形，以便為用戶創(chuàng)造更為直觀的工作環(huán)境。支持這些圖形的硬件稱為圖形卡。這種板卡與計(jì)算機(jī)的連接方式是計(jì)算機(jī)圖形渲染能力的關(guān)鍵所在。本文將向您介紹AGP，即加速圖形端口。它能使計(jì)算機(jī)通過(guò)一條專門的通道與圖形卡進(jìn)行通訊，從而改善圖形的外觀，加快計(jì)算機(jī)的圖形處理速度。

AGP的優(yōu)勢(shì)：擺脫總線束縛

英特爾公司于1996年推出了AGP，以便更加高效地傳輸在各個(gè)信息處理領(lǐng)域中逐漸普及的流視頻和實(shí)時(shí)渲染的三維圖形。此前，標(biāo)準(zhǔn)的傳輸方法是借助外設(shè)組件互連（PCI）總線。作為一條數(shù)據(jù)通道，PCI總線負(fù)責(zé)將圖形卡中的信息傳輸至中央處理器（CPU）?？偩€允許來(lái)自不同源頭的多個(gè)信息包同時(shí)在一條通道上傳輸。來(lái)自圖形卡的信息可以與PCI上連接的其他設(shè)備發(fā)出的信息一起在總線上傳輸。當(dāng)所有信息到達(dá)CPU時(shí)，必須排隊(duì)等待CPU對(duì)其進(jìn)行處理。

AGP以PCI總線的設(shè)計(jì)作為基礎(chǔ)。但與總線不一樣，它提供了從圖形卡到CPU的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)專用連接。AGP憑借直達(dá)CPU系統(tǒng)內(nèi)存的高速通道，可以使計(jì)算機(jī)更快、更高效地獲取渲染復(fù)雜圖形所需的信息。在下一節(jié)中，我們將介紹具體的實(shí)現(xiàn)方法。

AGP實(shí)現(xiàn)方法

AGP的設(shè)計(jì)思想在于改進(jìn)PCI向CPU傳輸數(shù)據(jù)的方式。英特爾公司通過(guò)對(duì)PCI傳輸在系統(tǒng)中造成數(shù)據(jù)瓶頸的所有區(qū)域進(jìn)行定位，來(lái)實(shí)現(xiàn)這一設(shè)想。AGP通過(guò)清除數(shù)據(jù)流量堵塞，提升了計(jì)算機(jī)的圖形渲染速度，同時(shí)更有效地利用系統(tǒng)資源以緩解總體延遲。具體的實(shí)現(xiàn)方法如下：

• 專用端口——除了圖形卡以外，沒(méi)有任何其他設(shè)備連接到AGP端口。利用通往CPU的專門通道，圖形卡總能以最強(qiáng)的連接能力進(jìn)行工作。

• 管道傳輸——這種數(shù)據(jù)組織方法使圖形卡只需通過(guò)一個(gè)請(qǐng)求即可接收和響應(yīng)多個(gè)數(shù)據(jù)包。下面是這種傳輸方式的簡(jiǎn)單示例：

在使用AGP時(shí)，圖形卡可以接收對(duì)渲染特定圖像所需的全部信息的請(qǐng)求，并一次性將其發(fā)送出去。而在使用PCI時(shí)，圖形卡會(huì)先接收?qǐng)D像的高度信息然后等待，隨后接收?qǐng)D像的長(zhǎng)度信息然后等待，接著再接收?qǐng)D像的寬度信息然后再等待，最終整合這些數(shù)據(jù)并將其發(fā)送出去。
• 邊帶尋址——像信件一樣，從計(jì)算機(jī)的一個(gè)部件發(fā)送給另一個(gè)部件的所有請(qǐng)求和信息都必須標(biāo)有地址，其中包括“接收方”和“發(fā)送方”。PCI的問(wèn)題在于，“接收方”和“發(fā)送方”信息與工作數(shù)據(jù)捆綁在同一個(gè)數(shù)據(jù)包中進(jìn)行發(fā)送。這種情況就相當(dāng)于將地址卡片擱在信封中寄送給朋友。于是郵局必須拆開(kāi)信封，看看其中的地址，才能知道將信寄往何處。這樣就占用了郵局的寶貴時(shí)間。另外，地址卡片本身也在信封中占用一定的空間，從而減少了可以寄給朋友的物品總量。

  通過(guò)邊帶尋址，AGP可對(duì)數(shù)據(jù)包發(fā)出八條額外的線路，專門用于尋址。這樣就相當(dāng)于將地址置于信封外面，也就是說(shuō)，將釋放數(shù)據(jù)通道的全部帶寬用于信息的往返傳輸，還騰出了原先用于打開(kāi)數(shù)據(jù)包讀取地址的系統(tǒng)資源。

PCI：浪費(fèi)RAM

AGP不僅僅在速度上超越了上一代系統(tǒng)，還通過(guò)更有效地使用系統(tǒng)內(nèi)存，簡(jiǎn)化了圖形渲染過(guò)程。

您在計(jì)算機(jī)上看到的任何三維圖形都是由紋理貼圖構(gòu)建的。紋理貼圖好比包裝紙。計(jì)算機(jī)用二維平面圖像包裹圖形卡指定的一組參數(shù)來(lái)創(chuàng)建三維圖像的外觀。您想象一下，就像是用包裝紙包裹一個(gè)隱形的盒子，以顯出其大小。認(rèn)識(shí)這一點(diǎn)很重要，因?yàn)榧y理貼圖的創(chuàng)建和存儲(chǔ)是消耗圖形卡和整個(gè)系統(tǒng)的內(nèi)存的主要因素。

使用PCI圖形卡時(shí)，每個(gè)紋理貼圖都必須存儲(chǔ)兩次。首先，紋理貼圖從硬盤加載到系統(tǒng)內(nèi)存（RAM）中，并一直保留到需要使用時(shí)為止。需要用到紋理貼圖的時(shí)候，便將其從內(nèi)存中取出，發(fā)送給CPU進(jìn)行處理。處理完后，即通過(guò)PCI總線發(fā)回到圖形卡，并再次存儲(chǔ)在圖形卡的幀緩沖區(qū)中。幀緩沖區(qū)是圖形卡保存渲染后的圖像的存儲(chǔ)區(qū)，這樣在每次需要圖像時(shí)都可對(duì)其進(jìn)行刷新。系統(tǒng)和圖形卡之間的這些存儲(chǔ)和發(fā)送操作對(duì)計(jì)算機(jī)的整體性能造成了非常不利的影響。

AGP：節(jié)省RAM

AGP通過(guò)允許操作系統(tǒng)為圖形卡動(dòng)態(tài)分配RAM，從而改善了紋理貼圖的存儲(chǔ)過(guò)程。這種內(nèi)存稱為AGP內(nèi)存或非本地視頻內(nèi)存。使用操作系統(tǒng)所用的更大更快的RAM來(lái)存儲(chǔ)紋理貼圖可減少存儲(chǔ)在圖形卡內(nèi)存中的貼圖數(shù)量。另外，計(jì)算機(jī)所能處理的紋理貼圖的大小不再受圖形卡上的RAM容量的限制。

AGP節(jié)省RAM的另一條途徑是：僅存儲(chǔ)紋理貼圖一次。這是通過(guò)一個(gè)小竅門來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這個(gè)竅門體現(xiàn)在一種稱為圖形地址重映射表（GART）的芯片組上。GART利用AGP借用的系統(tǒng)內(nèi)存部分來(lái)為圖形卡存儲(chǔ)紋理貼圖，并重新對(duì)其指定地址。GART提供的新地址使CPU以為紋理貼圖存儲(chǔ)在圖形卡的幀緩沖區(qū)中。GART可能會(huì)將貼圖零散地存儲(chǔ)在系統(tǒng)RAM的各處，但是當(dāng)CPU需要時(shí)，紋理貼圖總是各就各位，井然有序。

AGP現(xiàn)狀

AGP和AGP圖形卡如今已是計(jì)算機(jī)圖形處理的標(biāo)準(zhǔn)配置。與所有硬件一樣，其技術(shù)和規(guī)格都在不斷改進(jìn)。要了解AGP的當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)和AGP圖形卡的價(jià)格，請(qǐng)單擊以下鏈接。

規(guī)格：

• Intel：AGP技術(shù)信息
  http://www.intel.com/technology/agp/info.htm
  提供有關(guān)AGP2.0和3.0的大量設(shè)計(jì)、規(guī)格和技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息，包括一個(gè)很不錯(cuò)的教程。

• nVidia:AGP 8X
  http://www.nvidia.com/object/feature_agp8x.html
  進(jìn)入后請(qǐng)單擊左欄中的“Technical Brief:AGP 8X”，了解大量有關(guān)新的AGP3.0版的信息、規(guī)格及其發(fā)展歷程。