javadshahvand
14-07-2007, 21:26
برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید
مشاهده نسخه کامل
: بانک اطلاعات در مورد پردازشگر Gpu گرافیک ها
javadshahvand
15-07-2007, 16:37
زماني كه كارت‌هاي گرافيكي دوبعدي در PCها مورد‌استفاده بودند، يك كاربر براي دستيابي به شتاب گرافيكي سه‌بعدي (3D Acceleration) بايد از يك كارت ويژه در كنار كارت‌هاي رايج دوبعدي استفاده‌مي‌كرد. با رايج شدن قابليت‌هاي گرافيك سه‌بعدي، كارت‌هاي گرافيك، با دو قابليت همزمان دوبعدي/ سه‌بعدي، جايگزين كارت‌هاي گرافيكي سه‌بعدي شدند. اين كارت‌هاي تركيبي 2D/3D، تابع‌هاي استاندارد 2D را با قابليت‌هاي شتاب 3D در يك كارت تلفيق مي‌نمايند و راهبرد موثرتري را براي دستيابي دوستداران بازي‌هاي كامپيوتري به بازي‌هاي بهتر فراهم مي‌كنند. تقريبا همه كارت‌هاي گرافيكي امروزي داراي نوعي شتاب‌دهنده سه‌بعدي ويژه هستند. ولي كارايي آن‌ها بسته به نوعشان بسيار متفاوت است. GPU يا پردازنده گرافيكي تراشه‌اي است كه تقريباً همه كار شتاب‌دهندگي گرافيكي سه‌بعدي را در كارت‌هاي مدرن امروزي انجام مي‌دهد. علت اين‌كه به بخشي از پردازش‌هاي گرافيكي "شتاب نرم‌افزاري"يا "شتاب سخت‌افزاري" گفته مي‌شود، اين است كه اين دستورها، فيلترها و افكت‌هاي خاص كه به برخي از آن‌ها در اين مقاله اشاره خواهد شد، كار ترسيم، ايجاد بافت و افزودن جلوه‌هاي ويژه را با سرعت بسيار بيشتري نسبت به روش‌هاي گذشته انجام مي‌دهند.
nVidia و پيدايش GPU
nVidia در روزسي و يكم آگوست سال 1999،GPU را به صنعت كامپيوترهاي شخصي معرفي نمود. GPU، پردازنده‌اي است با مجموعه‌اي از موتورهاي رندركننده، تبديل و نوردهي (T&L)، تنظيم‌كننده و برش‌دهنده چندضلعي كه قادر است در هر ثانيه دست‌كم ده ميليون چند ضلعي را مورد پردازش قرار دهد.
با انجام دادن كار Transform &Lighting) T&L) بخش بزرگي از كار CPU به GPU واگذار مي‌شود و از بار پردازشيCPU كم مي‌شود و CPU مي‌تواند داده‌هاي ديگري را مورد پردازش قرار دهد. از اين‌رو سيستم‌هايي كه از GPU در بوردهاي گرافيكي خود استفاده مي‌كنند، نسبت به سيستم‌هاي ديگر از كارايي بسيار بيشتري برخوردارند. يكي از عللي كه باعث مي‌شود GPU سريع‌تر از CPU پردازش‌هاي گرافيكي را انجام دهد، تك منظوره بودن است.
CPU براي اجراي يك بازي، بايد همه داده‌ها و امكانات بازي را مورد پردازش قرار دهد؛ مانند هوش مصنوعي، اجراي فايل‌هاي گرافيكي و صوتي و انجام دادن هر آنچه كه موردنياز است تا بازي بارگذاري، اجرا و انجام شود. درضمن، پردازش گرافيكي يكي از سنگين‌ترين كارهايي است كه يك پردازنده بايد انجام دهد. با واگذاري اين كار به واحد پردازش گرافيكي، اين پردازنده ويژه، درگير ديگر پردازش‌هاي سيستم نمي‌شود و از اين‌رو سريع‌تر از پردازنده اصلي اين كار را انجام مي‌دهد. با اين كار، طراحان بازي مي‌توانند با دستي فراخ‌تر به ساخت بازي‌هايي با گرافيك پيچيده‌تر و جزئيات بيشتر اقدام كنند.
T&L، دو موتور جدا از هم در پردازنده گرافيكي براي ترسيم تعداد بسيار زيادي چندضلعي در برنامه‌هاي گرافيكي پيچيده است. انتقال (Transform) تعيين‌كننده پيچيدگي و تعداد اشيا، بدون ايجاد وقفه درميزان نمايش فريم‌ها براي نشان دادن روي صفحه نمايشگر است. Lighting (نوردهي) هم با تغيير نوردهي اشيا براساس منابع نور به صحنه افزوده مي‌شود.
nVidia و پيدايش GPU
nVidia در روزسي و يكم آگوست سال 1999،GPU را به صنعت كامپيوترهاي شخصي معرفي نمود. GPU، پردازنده‌اي است با مجموعه‌اي از موتورهاي رندركننده، تبديل و نوردهي (T&L)، تنظيم‌كننده و برش‌دهنده چندضلعي كه قادر است در هر ثانيه دست‌كم ده ميليون چند ضلعي را مورد پردازش قرار دهد.
با انجام دادن كار Transform &Lighting) T&L) بخش بزرگي از كار CPU به GPU واگذار مي‌شود و از بار پردازشيCPU كم مي‌شود و CPU مي‌تواند داده‌هاي ديگري را مورد پردازش قرار دهد. از اين‌رو سيستم‌هايي كه از GPU در بوردهاي گرافيكي خود استفاده مي‌كنند، نسبت به سيستم‌هاي ديگر از كارايي بسيار بيشتري برخوردارند. يكي از عللي كه باعث مي‌شود GPU سريع‌تر از CPU پردازش‌هاي گرافيكي را انجام دهد، تك منظوره بودن است.
CPU براي اجراي يك بازي، بايد همه داده‌ها و امكانات بازي را مورد پردازش قرار دهد؛ مانند هوش مصنوعي، اجراي فايل‌هاي گرافيكي و صوتي و انجام دادن هر آنچه كه موردنياز است تا بازي بارگذاري، اجرا و انجام شود. درضمن، پردازش گرافيكي يكي از سنگين‌ترين كارهايي است كه يك پردازنده بايد انجام دهد. با واگذاري اين كار به واحد پردازش گرافيكي، اين پردازنده ويژه، درگير ديگر پردازش‌هاي سيستم نمي‌شود و از اين‌رو سريع‌تر از پردازنده اصلي اين كار را انجام مي‌دهد. با اين كار، طراحان بازي مي‌توانند با دستي فراخ‌تر به ساخت بازي‌هايي با گرافيك پيچيده‌تر و جزئيات بيشتر اقدام كنند.
T&L، دو موتور جدا از هم در پردازنده گرافيكي براي ترسيم تعداد بسيار زيادي چندضلعي در برنامه‌هاي گرافيكي پيچيده است. انتقال (Transform) تعيين‌كننده پيچيدگي و تعداد اشيا، بدون ايجاد وقفه درميزان نمايش فريم‌ها براي نشان دادن روي صفحه نمايشگر است. Lighting (نوردهي) هم با تغيير نوردهي اشيا براساس منابع نور به صحنه افزوده مي‌شود.
javadshahvand
15-07-2007, 22:02
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
در ساخت GPUهاي موجود روي بوردهاي گرافيكي Geforce از حدود بيست و سه ميليون ترانزيستور (بيش از دو برابر پيچيده‌تر از پردازنده‌هاي پنتيوم 3) استفاده شده است كه توانايي پردازش پانزده ميليون چندضلعي و 480 ميليون پيكسل در ثانيه را دارد و از 128 مگابايت حافظه فريم بافر پشتيباني مي‌كند.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
يكي از تازه‌ترين محصولا‌ت nVidia تا سال 2006، GPUهاي Geforce 7800 GTX است كه در پردازشگر گرافيكي آن از سيصد و دو ميليون ترانزيستور استفاده شده است و مي‌تواند 13.2 ميليارد پيكسل را در هر ثانيه پر كند. بزرگ‌ترين تفاوت‌هاي اين كارت گرافيك با نوع پيشين خود، عبارتند از:
- موتورهاي بافت و پيكسل جديد
- استفاده از بيست و چهار مسير در ساختار آن در مقايسه با شانزده مسير در مدل قبلي
- بهينه‌ترشدن مسيرها وافزايش كارايي و قابليت برنامه‌ريزي shader
- افزايش سرعت كلا‌ك
nVidia براي افزايش شگفت‌انگيز سرعت GPUهاي نسل چهارم خود از فناوري nVidia CineFX 4.0 استفاده مي‌كند. با استفاده از اين فناروي، توسعه‌دهندگان مي‌توانند افكت‌هاي گرافيكي پيشرفته‌تر و با كيفيت بيشتري را براي بازي‌هاي كامپيوتري و نرم‌افزارهاي گرافيكي ديگر ايجاد كنند. CineFX 4.0 از DirectX 9.0 پشتيباني مي‌كند.
nVidia SLI نيز فناوري‌اي است كه اين شركت با استفاده از آن از دو GPU به صورت موازي براي افزايش كارايي سيستم گرافيكي استفاده مي‌كند.
در ساخت GPUهاي موجود روي بوردهاي گرافيكي Geforce از حدود بيست و سه ميليون ترانزيستور (بيش از دو برابر پيچيده‌تر از پردازنده‌هاي پنتيوم 3) استفاده شده است كه توانايي پردازش پانزده ميليون چندضلعي و 480 ميليون پيكسل در ثانيه را دارد و از 128 مگابايت حافظه فريم بافر پشتيباني مي‌كند.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
يكي از تازه‌ترين محصولا‌ت nVidia تا سال 2006، GPUهاي Geforce 7800 GTX است كه در پردازشگر گرافيكي آن از سيصد و دو ميليون ترانزيستور استفاده شده است و مي‌تواند 13.2 ميليارد پيكسل را در هر ثانيه پر كند. بزرگ‌ترين تفاوت‌هاي اين كارت گرافيك با نوع پيشين خود، عبارتند از:
- موتورهاي بافت و پيكسل جديد
- استفاده از بيست و چهار مسير در ساختار آن در مقايسه با شانزده مسير در مدل قبلي
- بهينه‌ترشدن مسيرها وافزايش كارايي و قابليت برنامه‌ريزي shader
- افزايش سرعت كلا‌ك
nVidia براي افزايش شگفت‌انگيز سرعت GPUهاي نسل چهارم خود از فناوري nVidia CineFX 4.0 استفاده مي‌كند. با استفاده از اين فناروي، توسعه‌دهندگان مي‌توانند افكت‌هاي گرافيكي پيشرفته‌تر و با كيفيت بيشتري را براي بازي‌هاي كامپيوتري و نرم‌افزارهاي گرافيكي ديگر ايجاد كنند. CineFX 4.0 از DirectX 9.0 پشتيباني مي‌كند.
nVidia SLI نيز فناوري‌اي است كه اين شركت با استفاده از آن از دو GPU به صورت موازي براي افزايش كارايي سيستم گرافيكي استفاده مي‌كند.
Aminzikzak
16-07-2007, 02:24
ممنون از اطلاعات دقیقت ...
javadshahvand
16-07-2007, 09:41
هنوز تموم نشده دوست عزیز دنبال مقاله های کاملتر هستم
javadshahvand
17-07-2007, 17:41
شتاب سخت‌افزاري و نرم‌افزاري
منظور از شتاب سخت‌افزاري (hardware 3D acceleration)، رندر نمودن و ترسيم گرافيك سه بعدي با استفاده از پردازنده‌هاي گرافيكي كارت‌هاي گرافيك (GPU) به جاي استفاده از پردازنده اصلي (CPU) است. چنانچه اين كار به وسيله CPU انجام شود، به آن شتاب نرم‌افزاري (software acceleration) گفته مي‌شود. چرا كه CPU براي هرگونه ترسيم گرافيكي، از كتابخانه‌هاي گرافيكي پلتفرم نرم‌افزاري سيستم خود مانند Mesa در سيستم‌هاي لينوكس و كامپوننت‌هاي DirectX در سيستم ويندوز استفاده مي‌كند. اگر اين‌كار را GPU انجام دهد، به آن شتاب سخت‌افزاري گفته مي‌شود.
.
Texture mapping، روشي براي ترسيم بافت روي يك شي و محاسبه رنگ بافت براي هر پيكسل است و Zbuffer بخشي از حافظه گرافيكي است كه براي ذخيره بعد سوم (Z) يا اطلاعات عمق درباره اشياي رندر شده به كار مي‌رود. مقدار Zbuffer يك پيكسل، مشخص مي‌كند كه آن پيكسل در پشت پيكسل ديگر قرار دارد يا جلوي آن. اين‌كار از جايگزيني (overwriting) اشياي پس‌زمينه با اشياي پيش‌زمينه جلوگيري مي‌كند.
.
Bump mapping، يك روش سايه‌پردازي با استفاده از بافت‌هاي چندگانه و افكت‌هاي نورپردازي است كه براي شبيه‌سازي چروك، فرورفتگي و برآمدگي سطوح به‌كار مي‌رود و بسيار پركاربرد است. چون به يك سطح سه‌بعدي، بدون اين‌كه به پيچيدگي هندسي آن بيفزايد، جلوه‌هايي مانند سختي و جزئياتي مانند فرورفتگي مي‌بخشد.
Reflection mapping، قابليت سخت‌افزار در استخراج سريع اطلاعات از صحنه است كه اين اطلاعات مي‌تواند در ايجاد بافت‌هاي شفاف مورد استفاده قرار گيرد.
براي مطمئن بودن از سازگاري يك سخت‌افزار خاص با OPenGL، آن قطعه بايد تست كاركرد OpenGL را پشت سر بگذارد كه مجموعه‌اي از تست‌هاي طراحي شده براي ايجاد اطمينان از طراحي و توليد سيستمي مناسب براي رندرهاي سه‌بعدي است. شكل 5، مراحل اين تست را نشان مي‌دهد.
زماني كه OpenGL API فراخواني مي‌شود، دستورها در بافر دستور، و داده‌هاي برآمدگي و بافت در بافر يكساني قرار مي‌گيرند. وقتي بافر خالي مي‌شود، محتواي آن به مرحله بعدي در pipeline مي‌رود. مرحله انتقال و نوردهي با برآمدگي‌ها براي آماده‌سازي و قرارگيري در مكان خود، محاسبه مي‌شوند و محاسبات نوردهي براي رندركردن رنگ و سايه‌زني در هر برآمدگي به‌كار مي‌رود. پس از مرحله T&L، داده وارد مرحله rasterization مي‌شود.
Rastirizer در واقع با استفاده از مشخصات هندسي و بافت‌ها تصويري دوبعدي ايجاد مي‌كند. اين تصوير سرانجام وارد فريم بافر مي‌شود كه در حافظه كارت‌گرافيك قرار دارد. (تصوير در اين مرحله مي‌تواند روي نمايشگر نشان داده شود).
DirectX نيز كتابخانه توسعه چندرسانه‌اي است كه توسط مايكروسافت ساخته شده است. يكي از كامپوننت‌هاي آن Direct 3D است كه در اصل توسط شركتي انگليسي به نام RenderMorphics ساخته شده است و سپس توسط مايكروسافت توسعه داده شد و كامپوننتي از كتابخانه DirectX گرديد.
D3D) Direct 3D)، مستقل از نوع سخت‌افزار مي‌تواند به شتاب‌دهنده‌هاي گرافيكي و توابع رندركننده گرافيك سه‌بعدي دسترسي پيدا كند. در شكل6، نحوه فراخواني Direct 3D نشان داده شده است.
بافر اجرا (Execure Buffer) درDirect 3D كمي شبيه بافر دستور (Command Buffer) در OpenGL است. بافر اجرا شامل اطلاعات هندسي و دستورهايي براي اجرا است. برخلا‌ف بافر دستور در OPenGL، بافرهاي اجرا در D3D كمي كند هستند.
آخرين بخش در فراخواني D3D ،DirectDraw است كه در واقع دسترسي به فريم بافر را برعهده دارد. محدوديت ديگرDirect 3D نسبت به OpenGL آن است كه تنها از سه ضلعي‌ها پشتيباني مي‌كند. ولي OpenGL از چندضلعي‌ها پشتيباني مي‌نمايد.
منظور از شتاب سخت‌افزاري (hardware 3D acceleration)، رندر نمودن و ترسيم گرافيك سه بعدي با استفاده از پردازنده‌هاي گرافيكي كارت‌هاي گرافيك (GPU) به جاي استفاده از پردازنده اصلي (CPU) است. چنانچه اين كار به وسيله CPU انجام شود، به آن شتاب نرم‌افزاري (software acceleration) گفته مي‌شود. چرا كه CPU براي هرگونه ترسيم گرافيكي، از كتابخانه‌هاي گرافيكي پلتفرم نرم‌افزاري سيستم خود مانند Mesa در سيستم‌هاي لينوكس و كامپوننت‌هاي DirectX در سيستم ويندوز استفاده مي‌كند. اگر اين‌كار را GPU انجام دهد، به آن شتاب سخت‌افزاري گفته مي‌شود.
.
Texture mapping، روشي براي ترسيم بافت روي يك شي و محاسبه رنگ بافت براي هر پيكسل است و Zbuffer بخشي از حافظه گرافيكي است كه براي ذخيره بعد سوم (Z) يا اطلاعات عمق درباره اشياي رندر شده به كار مي‌رود. مقدار Zbuffer يك پيكسل، مشخص مي‌كند كه آن پيكسل در پشت پيكسل ديگر قرار دارد يا جلوي آن. اين‌كار از جايگزيني (overwriting) اشياي پس‌زمينه با اشياي پيش‌زمينه جلوگيري مي‌كند.
.
Bump mapping، يك روش سايه‌پردازي با استفاده از بافت‌هاي چندگانه و افكت‌هاي نورپردازي است كه براي شبيه‌سازي چروك، فرورفتگي و برآمدگي سطوح به‌كار مي‌رود و بسيار پركاربرد است. چون به يك سطح سه‌بعدي، بدون اين‌كه به پيچيدگي هندسي آن بيفزايد، جلوه‌هايي مانند سختي و جزئياتي مانند فرورفتگي مي‌بخشد.
Reflection mapping، قابليت سخت‌افزار در استخراج سريع اطلاعات از صحنه است كه اين اطلاعات مي‌تواند در ايجاد بافت‌هاي شفاف مورد استفاده قرار گيرد.
براي مطمئن بودن از سازگاري يك سخت‌افزار خاص با OPenGL، آن قطعه بايد تست كاركرد OpenGL را پشت سر بگذارد كه مجموعه‌اي از تست‌هاي طراحي شده براي ايجاد اطمينان از طراحي و توليد سيستمي مناسب براي رندرهاي سه‌بعدي است. شكل 5، مراحل اين تست را نشان مي‌دهد.
زماني كه OpenGL API فراخواني مي‌شود، دستورها در بافر دستور، و داده‌هاي برآمدگي و بافت در بافر يكساني قرار مي‌گيرند. وقتي بافر خالي مي‌شود، محتواي آن به مرحله بعدي در pipeline مي‌رود. مرحله انتقال و نوردهي با برآمدگي‌ها براي آماده‌سازي و قرارگيري در مكان خود، محاسبه مي‌شوند و محاسبات نوردهي براي رندركردن رنگ و سايه‌زني در هر برآمدگي به‌كار مي‌رود. پس از مرحله T&L، داده وارد مرحله rasterization مي‌شود.
Rastirizer در واقع با استفاده از مشخصات هندسي و بافت‌ها تصويري دوبعدي ايجاد مي‌كند. اين تصوير سرانجام وارد فريم بافر مي‌شود كه در حافظه كارت‌گرافيك قرار دارد. (تصوير در اين مرحله مي‌تواند روي نمايشگر نشان داده شود).
DirectX نيز كتابخانه توسعه چندرسانه‌اي است كه توسط مايكروسافت ساخته شده است. يكي از كامپوننت‌هاي آن Direct 3D است كه در اصل توسط شركتي انگليسي به نام RenderMorphics ساخته شده است و سپس توسط مايكروسافت توسعه داده شد و كامپوننتي از كتابخانه DirectX گرديد.
D3D) Direct 3D)، مستقل از نوع سخت‌افزار مي‌تواند به شتاب‌دهنده‌هاي گرافيكي و توابع رندركننده گرافيك سه‌بعدي دسترسي پيدا كند. در شكل6، نحوه فراخواني Direct 3D نشان داده شده است.
بافر اجرا (Execure Buffer) درDirect 3D كمي شبيه بافر دستور (Command Buffer) در OpenGL است. بافر اجرا شامل اطلاعات هندسي و دستورهايي براي اجرا است. برخلا‌ف بافر دستور در OPenGL، بافرهاي اجرا در D3D كمي كند هستند.
آخرين بخش در فراخواني D3D ،DirectDraw است كه در واقع دسترسي به فريم بافر را برعهده دارد. محدوديت ديگرDirect 3D نسبت به OpenGL آن است كه تنها از سه ضلعي‌ها پشتيباني مي‌كند. ولي OpenGL از چندضلعي‌ها پشتيباني مي‌نمايد.
javadshahvand
19-07-2007, 19:35
Anti-aliasing
بيشتر كاربران دوست دارند تصويرها را در كامپيوتر، با وضوحي بسيار بالا ببينند. تنها وضوح بالا‌ي نمايشگر نمي‌تواند به اين خواسته آنان پاسخ دهد. چون اين چشم انسان است كه وضوح تصويرها را تشخص مي‌دهد. به همين علت يك فيلم MPEG1 با وضوح 320 در 240 پيكسل با كيفيت بهتري از يك تصوير سه‌بعدي رندر شده با وضوح 1024 در 768 پيكسل ديده مي‌شود. به همين علت anti-aliasing نقشي تعيين‌كننده در ايجاد تصويري نزديك به واقعيت دارد.
يك مانع بر سر راه نمايش گرافيك با وضوح بسيار خوب افكت under-sampling است. اين افكت باعث مي‌شود كه اشياي داراي بافت، با كوچك‌ترشدن تصوير وضوح بيشتري پيدا كنند.
براي نمونه بازسازي مجازي يك صفحه شطرنجي روي مانيتور كه در فضاي سه‌بعدي تا دوردست ادامه مي‌يابد؛
بيشتر كاربران دوست دارند تصويرها را در كامپيوتر، با وضوحي بسيار بالا ببينند. تنها وضوح بالا‌ي نمايشگر نمي‌تواند به اين خواسته آنان پاسخ دهد. چون اين چشم انسان است كه وضوح تصويرها را تشخص مي‌دهد. به همين علت يك فيلم MPEG1 با وضوح 320 در 240 پيكسل با كيفيت بهتري از يك تصوير سه‌بعدي رندر شده با وضوح 1024 در 768 پيكسل ديده مي‌شود. به همين علت anti-aliasing نقشي تعيين‌كننده در ايجاد تصويري نزديك به واقعيت دارد.
يك مانع بر سر راه نمايش گرافيك با وضوح بسيار خوب افكت under-sampling است. اين افكت باعث مي‌شود كه اشياي داراي بافت، با كوچك‌ترشدن تصوير وضوح بيشتري پيدا كنند.
براي نمونه بازسازي مجازي يك صفحه شطرنجي روي مانيتور كه در فضاي سه‌بعدي تا دوردست ادامه مي‌يابد؛
vBulletin , Copyright ©2000-2024, Jelsoft Enterprises Ltd.