Аппаратный ускоритель обработки трехмерной графики для ПЭВМ типа IBM PC/AT-386

УДК 681.325.5

Д.В. Матвеенко, А.Г. Лукьянов, А.О.Пьявченко

АППАРАТНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ ОБРАБОТКИ ТРЕХМЕРНОЙ ГРАФИКИ ДЛЯ

ПЭВМ ТИПА IBM PC/AT-386

Появление в последнее время большого спектра графических приложений для ПЭВМ предъявляет все большие требования к скорости вычислений, к объему используемой памяти. В связи с этим имеется актуальная проблема модернизации существующего парка ПЭВМ с целью их адаптации к новым приложениям, особенно связанным с обработкой трехмерных графических объектов. В докладе предлагается решение проблемы адаптации морально устаревшей ПЭВМ за счет встраивания в ее архитектуру разработанного одноплатного аппаратного ускорителя (АУ) обработки трехмерной (3D) графики. При этом подробно рассматриваются структура комплекса ПЭВМ-АУ и структура его программного обеспечения, ориентированные на поддержку задач обработки 3D-графики, а также процесс построения 3D-изображения на выбранном алгоритмическом базисе. Приведены результаты машинного моделирования указанных алгоритмов, позволившие определить систему команд АУ, структуру его программного обеспечения. Подробно рассмотрена структура АУ и особенности его функционирования в составе комплекса.

Отличительными чертами комплекса являются поддержка схемы организации вычислительного процесса типа "ведущий-ведомый", поддержка фонового режима работы, ориентация на видеосистемы типа VGA и совместимые с ней, использование в структуре ускорителя двух специализированных RISC-процессоров i860, применение ОЗУ на плате АУ объемом до 9,25 Мбайт, аппаратная поддержка прямого вывода кадра изображения, совмещение процесса вывода видеоинформации с процессом параллельной обработки нового кадра и т.п. Предложены способы оптимального размещения видеоинформации в ОЗУ АУ. Разработанное устройство предложено конструктивно выполнять в виде многослойной печатной платы с двусторонней установкой цифровых интегральных микросхем, вставляемой в слот расширения материнской платы ПЭВМ указанного типа.

Применение разработанного аппаратного ускорителя в составе ПЭВМ указанного типа позволит при сравнительно низких дополнительных финансовых затратах повысить ее пиковую производительность не менее чем в 120 раз при решении задач обработки трехмерных графических изображений в видеорежиме 320x200 (256 цветов) и эффективно применять ее для поддержки таких пакетов, как CAD-ориентированные системы, 3DS и т.п.