6. Adaptoare grafice
description
Transcript of 6. Adaptoare grafice
1Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
6. Adaptoare grafice
Structura unui adaptor graficReprezentarea culorilorMemoria videoAcceleratoare graficeAcceleratoare 3DUnități de procesare graficăInterfețe digitale pentru monitoare
16.12.2015
2Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Unități de procesare grafică
Unități de procesare graficăPrezentare generală Calcul GPGPU Arhitectura CUDA Arhitectura Kepler
16.12.2015
3Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Prezentare generală (1)
GPU – Graphics Processing UnitProcesoare grafice dedicate pentru stații de lucru, calculatoare PC, console de jocuri
Utilizate inițial pentru accelerarea etapei de redare a graficii 3D (ex., maparea texturilor)Ulterior utilizate și pentru accelerarea calculelor geometrice (rotire, translatare)
GPU conțin unități pentru umbrire, maparea texturilor, eliminarea efectului de zimțuire etc.
16.12.2015
4Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Prezentare generală (2)
Unități de umbrire pentru vârfuriTransformă poziția 3D a fiecărui vârf în coordonatele 2D de pe ecran și valoarea de adâncime pentru bufferul z Modifică atributele vârfurilor: poziția, culoarea, coordonatele texturii
Unități de umbrire pentru figuri geometriceGenerează figuri geometrice sau adaugă detalii volumetrice obiectelor
16.12.2015
5Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Prezentare generală (3)
Unități de umbrire pentru pixeli/fragmenteDetermină culoarea, adâncimea z și valoarea alfa pentru fiecare pixel sau fragment
Unități de umbrire unificate Unități programabile Pot executa diferite tipuri de operații de umbrire (vârfuri, figuri geometrice, pixeli) GPU conțin o matrice de unități de calcul și o unitate care distribuie operațiile de executat
16.12.2015
6Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Prezentare generală (4)
Arhitectura cu unități programabile permite o utilizare mai flexibilă a resurselor hardware Unitățile programabile se pot utiliza și pentru alte tipuri de calcule Rezultă o arhitectură paralelă flexibilă
GPU conțin și module pentru accelerarea 2D, compresia MPEG, decodificarea imaginilor video de înaltă definiție
16.12.2015
7Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Prezentare generală (5)
GPU pot fi dedicate sau integrate GPU dedicate
Utilizate în plăcile grafice interfațate cu placa de bază printr-o magistrală PCI Express sau interfață AGP (Accelerated Graphics Port)Au o memorie dedicată pe placă Exemple
AMD Radeon HD 8xxx (ex., 8970)
NVIDIA GeForce GTX 7xx (ex., 780)
16.12.2015
8Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Prezentare generală (6)
GPU integrateIntegrate într-un set de circuite sau procesorUtilizează o porțiune a memoriei sistemului Au performanțe mai scăzute comparativ cu GPU dedicate Exemple
Intel HD Graphics (ex., HD Graphics 4600) AMD Radeon HD 8xxx din procesoarele APU (Accelerated Processing Unit)NVIDIA din procesoarele Tegra
16.12.2015
9Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Prezentare generală (7)
Proiectarea GPU a fost influențată de interfețele de programare 2D și 3D
Implementează în hardware funcții APIOpenGL (Open Graphics Library)
Pentru diferite platforme și limbaje Funcții pentru desenarea scenelor 3D pe baza unor primitive
Direct3D (componentă a DirectX) Numai pentru sistemele de operare Microsoft Interfață de nivel scăzut cu funcțiile hardware 3D 16.12.2015
10Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Prezentare generală (8)
Tehnologii pentru conectarea GPU multiple de pe mai multe plăci graficeNVIDIA: SLI (Scalable Link Interface)
2 .. 4 plăci grafice identice sunt conectate printr-o placă de bază (PCIe x 16)
AMD: CrossFireX Se pot conecta până la 4 plăci graficePlăcile grafice nu trebuie să fie identice Plăcile au conectori externi
16.12.2015
11Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Unități de procesare grafică
Unități de procesare graficăPrezentare generală Calcul GPGPU Arhitectura CUDA Arhitectura Kepler
16.12.2015
12Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Calcul GPGPU (1)GPGPU (General Purpose computing on GPU)Unitățile de procesare ale GPU furnizează o putere masivă de calcul în VM
Exemplu: un singur GPU NVIDIA GK110 (2880 nuclee) atinge 4,29 TFLOPS
Sistemul pipeline grafic poate fi utilizat și pentru aplicații generale
Performanțele pot fi cu ordine de mărime mai mari decât cele ale UCP convenționale
16.12.2015
13Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Calcul GPGPU (2)
GPU pot procesa vârfuri și pixeli/fragmente independente procesoare de flux
Flux: set de înregistrări care necesită calcule similare Funcție nucleu (kernel): se aplică fiecărui element din flux Nu se pot utiliza memorii partajate
Aplicații GPGPU ideale: seturi mari de date, paralelism ridicat, dependențe reduse
16.12.2015
14Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Calcul GPGPU (3)Dezavantaje ale calculului GPGPU:
Programatorii trebuie să cunoască interfețele de programare grafice și arhitectura GPU Problemele trebuie exprimate în termeni de coordonate, texturi, funcții de umbrire Necesitatea utilizării unor limbaje de programare grafice: OpenGL, DirectX, Cg
Extensii API pentru execuția unor funcții ale programelor pe unitățile GPU: CUDA (NVIDIA), OpenCL (Khronos Group)
16.12.2015
15Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Unități de procesare grafică
Unități de procesare graficăPrezentare generală Calcul GPGPU Arhitectura CUDA Arhitectura Kepler
16.12.2015
16Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Arhitectura CUDA (1)
CUDA (Compute Unified Device Architecture)Arhitectură software și hardware
Permite GPU executarea programelor scrise în limbajele C, C++, Fortran, OpenCL Permite utilizarea interfeței de programare API DirectCompute (Microsoft)Permite accesul direct la resursele GPU pentru calcule generale
Exploatează posibilitatea GPU de a opera asupra matricelor mari în paralel
16.12.2015
17Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Arhitectura CUDA (2)
Un program CUDA apelează funcții nucleu (kernel) se execută prin fire de execuțieFirele de execuție sunt organizate în blocuri și grupe de blocuri (grile) Bloc de fire de execuție:
Set de fire de execuție concurenteComunică printr-o memorie partajată Fiecare fir de execuție are un identificator, registre, memorie privată, intrări, ieșiri
16.12.2015
18Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Arhitectura CUDA (3)
Grilă de blocuri:Grup de blocuri cu fire de execuție Blocurile execută aceeași funcție nucleu Asigură sincronizarea între apelurile de funcții dependente între ele Rezultatele sunt partajate într-o memorie globală alocată pentru o aplicație sincronizare globală
16.12.2015
19Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Arhitectura CUDA (4)
16.12.2015
20Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Arhitectura CUDA (5)
Ierarhia firelor de execuție se execută pe o ierarhie de procesoare din GPU
Fire de execuție: executate de nuclee CUDA și alte elemente de execuție Blocuri de fire de execuție: executate de un multiprocesor de flux (SM – Streaming Multiprocessor)Grup de 32 fire de execuție: urzeală (warp)Grile de blocuri: executate de GPU
16.12.2015
21Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Unități de procesare grafică
Unități de procesare graficăPrezentare generală Calcul GPGPU Arhitectura CUDA Arhitectura Kepler
16.12.2015
22Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Arhitectura Kepler (1)Îmbunătățire a arhitecturii Fermi
Implementări: GPU GK110, GK210Conțin 7,1 miliarde tranzistoareNumăr crescut de nuclee CUDA și unități aritmetice cu precizie dublăEficiență a puterii consumate până la 3x performanța/Watt a arhitecturii FermiArhitectură nouă a multiprocesorului de flux (SMX)Subsistem de memorie îmbunătățit
16.12.2015
23Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Arhitectura Kepler (2)
O implementare completă conține:15 unități SMX cu câte 192 nuclee CUDA (15x192 = 2.880 nuclee)Șase controlere de memorie de 64 biți fiecare (interfață de 384 biți)Memorie cache L2 comună pentru unitățile SMXInterfață PCI Express 3.0 cu UCPPlanificator global GigaThread Engine
16.12.2015
24Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Arhitectura Kepler (3)
16.12.2015
25Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Arhitectura Kepler (4)
Fiecare nucleu CUDA conține:UAL pentru numere întregi Unitate de calcul în VM IEEE 754-2008Instrucțiune de înmulțire și adunare fuzionată mai precisă
64 unități cu precizie dublă (DP)32 unități Load/Store (LD/ST)32 unități pentru funcții speciale (SFU) funcții transcendentale
16.12.2015
26Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Arhitectura Kepler (5)
16.12.2015
27Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Arhitectura Kepler (6)
Firele de execuție sunt planificate în grupe de câte 32 (urzeli)Fiecare unitate SMX conține:
Patru planificatoare pentru urzeliOpt unități de lansare în execuție
Din fiecare urzeală, pot fi lansate în execuție două instrucțiuni în fiecare cicluFiecare fir de execuție poate accesa până la 255 registre
16.12.2015
28Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Arhitectura Kepler (7)
Subsistemul de memorieFiecare unitate SMX conține o memorie de 64 KB sau 128 KB partajată sau cache L1Configurații (partajată/L1): 48 KB/16 KB; 16 KB/48 KB; 32 KB/32 KB48 KB de memorie cache de date (R/O)1536 KB de memorie cache L2: permite partajarea datelor între unitățile SMXSeturile de registre și memoriile sunt protejate cu un cod ECC
16.12.2015
29Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Arhitectura Kepler (8)
Acceleratorul GPU Tesla K80Bazat pe arhitectura GPU Kepler și pe modelul de calcul paralel CUDA Destinat accelerării calculelor științifice Conține două unități GPU GK210Număr de nuclee CUDA: 2 x (13x192) = 4.992
Doar 13 unități SMX sunt validate în fiecare GPUPerformanța în VM cu precizie simplă: 5,6 TFLOPS; cu precizie dublă: 1,87 TFLOPSDimensiunea memoriei: 24 GB (GDDR5)
16.12.2015
30Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Arhitectura Kepler (9)
16.12.2015
31Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
6. Adaptoare grafice
Structura unui adaptor graficReprezentarea culorilorMemoria videoAcceleratoare graficeAcceleratoare 3DUnități de procesare graficăInterfețe digitale pentru monitoare
16.12.2015
32Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Interfețe digitale pentru monitoare
Interfețe digitale pentru monitoareInterfața DVIInterfața HDMI Interfața DisplayPort
16.12.2015
33Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Interfața DVI (1)
DVI – Digital Visual InterfaceElaborată de grupul DDWG (Digital Display Working Group) Destinată monitoarelor cu cristale lichide și proiectoarelor digitale Se bazează pe tehnologia PanelLink a firmei Silicon Image interfață serială pentru date video digitale necomprimate Compatibilă parțial cu interfețele HDMI (în mod digital) și VGA (în mod analogic)
16.12.2015
34Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Interfața DVI (2)
Conține semnale pentru un canal DDC (Display Data Channel) între monitor și calculator
Implementat prin magistrala serială ACCESS.bus (bazată pe I2C)DDC2 asigură o comunicație bidirecțională între monitor și calculator Permite configurarea automată a sistemuluiFormatul datelor de configurație este definit de standardul EDID (Extended Display Identification Data) memorie EPROM EDID
16.12.2015
35Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Interfața DVI (3)
Protocolul TMDS (Transition Minimized Differential Signaling)
Elaborat de firma Silicon ImageSe utilizează semnale diferențialeMinimizează numărul de tranziții ale semnalelor din starea 1 în starea 0 și invers codificare 8b/10bO legătură TMDS constă dintr un ‑transmițător TMDS și un receptor TMDS
16.12.2015
36Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Interfața DVI (4)
16.12.2015
37Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Interfața DVI (5)
Conține trei codificatoare identice Intrările fiecărui codificator sunt 8 biți pentru datele pixelilor și 2 biți de control În fiecare ciclu de ceas, codificatorul generează un caracter de 10 biți:
Din cei 8 biți de date, sauDin cei 2 biți de control
Ieșirea fiecărui codificator este un șir continuu de caractere TMDS serializate
16.12.2015
38Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Interfața DVI (6)
Frecvența max. a ceasului de pixeli: 165 MHz Rata binară a datelor pentru un canal TMDS: 10 x frecvența ceasului de pixeli Pentru o legătură TMDS: 3 x 1,65 = 4,95 Gbiți/s
Rata maximă a pixelilor: 165 megapixeli/s 2,75 megapixeli/cadru la 60 Hz
Rezoluția maximă: 19201440 (4:3) sau 20481152 (16:9) la 60 Hz
Creșterea rezoluției: legătură TMDS duală Conectorul conține pini pentru două legături
16.12.2015
Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2) 39
Interfața DVI (7)
Frecvența de reîmprospătare Legătură TMDS simplă Legătură TMDS duală
60 Hz 1920 1080 (HDTV) 2048 1536 (QXGA)
75 Hz 1280 1024 (SXGA) 2048 1536 (QXGA)
85 Hz 1280 1024 (SXGA) 1920 1080 (HDTV)
Rezoluții maxime permise de interfața DVI
16.12.2015
Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2) 40
Interfața DVI (8)
Tipuri de conectoriDVI-I (DVI-Integrated): conține semnalele digitale pentru o legătură simplă sau duală și semnalele analogice (a) DVI-D (DVI-Digital-only): conține doar semnalele digitale (b)
16.12.2015
41Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Interfețe digitale pentru monitoare
Interfețe digitale pentru monitoareInterfața DVIInterfața HDMI Interfața DisplayPort
16.12.2015
42Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Interfața HDMI (1)
HDMI – High-Definition Multimedia InterfaceInterfață audio/video pentru date digitale necomprimate
Pentru conectarea surselor A/V la monitoare, aparate TV digitale, aparate audio digitale
Permite transmiterea pe un singur cablu:Diferite formate video TV și PC Până la 8 șiruri de date audio digitale Date auxiliare și informații de control
16.12.2015
43Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Interfața HDMI (2)
Utilizează protocolul TMDS Semnalele HDMI sunt compatibile electric cu semnalele DVI adaptor pasiv Perioadă video: pentru pixelii unei linii video active (8b/10b); conține intervalele de stingere pe orizontală și pe verticală Perioadă de date: pentru pachete de date audio și auxiliare (4b/10b) surdină audio, număr de culori, spațiu de culori Perioadă de control: între perioadele video și de date
16.12.2015
44Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Interfața HDMI (3)
Versiunea 1.0 (2002)Lățime de bandă de 4,95 Gbiți/s (165 MHz) rezoluție de 19201200 (WUXGA), 60 Hz
Versiunea 1.1 (2004)Permite formatul DVD Audio
Versiunea 1.2 (2005)Permite formatul SACD (Super Audio CD) Permite aplicațiilor PC să utilizeze numai spațiul de culori RGB
16.12.2015
45Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Interfața HDMI (4)Versiunea 1.3 (2006)
Lățime de bandă de 10,2 Gbiți/s (340 MHz) rezoluție de 25601600 (WQXGA), 60 HzPermite imagini video cu mai multe culori: 30, 36 sau 48 biți/pixel (Deep Color, opțional) Permite formatele Dolby TrueHD și DTS-HD Master Audio (opțional) Două tipuri de cabluri:
Categoria 1: până la 74,25 MHz (720p sau 1080i) Categoria 2: până la 340 MHz (1080p sau peste)
Un conector mai mic: tip C16.12.2015
46Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Interfața HDMI (5)
Versiunea 1.4 (2009)Aceeași lățime de bandă Rezoluții de 4K2K: 38402160p (Quad HD) la 24, 25 sau 30 Hz; 40962160p la 24 Hz Canal HDMI Ethernet (100 Mbiți/s)Canal de retur audio (ARC) Formate 3D stereoscopice Conector micro HDMI (tip D) Sistem de conectare pentru automobile
16.12.2015
47Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Interfața HDMI (6)
Versiunea 1.4a (2010) Specifică două noi formate 3D obligatorii
Versiunea 1.4b (2011) Suport pentru rezoluția de 19201080p, 120 Hz
HDMI Forum (www.hdmiforum.org): a fost creat în anul 2011 Versiunea 2.0 (2013)
Lățimea de bandă a crescut la 18 Gbiți/s rezoluții 4K2K la 60 Hz
16.12.2015
48Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Interfața HDMI (7)Conexiuni HDMI
Legătură simplă: rata de pixeli 25..340 MHzLegătură duală: rata de pixeli 25..680 MHz
Formate audioAudio necomprimat: PCM (Pulse Code Modul.)Rate de eșantionare: 32; 44,1; 48; 96; 192 KHzDimensiunea eșantioanelor: 16, 20 sau 24 biți Audio comprimat: Dolby Digital, DTSAudio comprimat fără pierderi: Dolby TrueHD, DTS-HD Master Audio
16.12.2015
49Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Interfața HDMI (8)
Formate video Spațiul culorilor: RGB, YCbCr, xvYCC (opțional) YCbCr: Y luminanță și sincronizare; Cb și Cr culoare (Cb = B Y, Cr = R Y)xvYCC: valorile culorilor pot corespunde unor valori RGB negative culori mai saturate Opțiunea Deep Color: 10 biți, 12 biți sau 16 biți pe componentă de culoare
12 biți pe componentă: 68,7 miliarde culori 16.12.2015
50Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Interfața HDMI (9)
CEC (Consumer Electronics Control) Magistrală serială bidirecțională cu un fir pentru transferul codurilor telecomenzilor
One Touch Play, System Standby, Tuner Control Utilizatorul poate controla mai multe aparate conectate prin HDMI cu o telecomandă Aparatele se pot comanda unele pe altele fără intervenția utilizatorului Nume alternative: Anynet+ (Samsung), BRAVIA Link (Sony), EasyLink (Philips)
16.12.2015
51Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Interfața HDMI (10)
ConectoriTip A: 19 pini, conexiune cu legătură simplăTip B: 29 pini, conexiune cu legătură duală Tip C: mini-conector, 19 pini; poate fi conectat la un conector de tip A Tip D: micro-conector, 19 pini (similar cu micro-USB)Tip E: pentru automobile
16.12.2015
52Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Interfețe digitale pentru monitoare
Interfețe digitale pentru monitoareInterfața DVIInterfața HDMI Interfața DisplayPort
16.12.2015
53Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Interfața DisplayPort
Interfața DisplayPort Prezentare generală Arhitectura DisplayPortInterfața Embedded DisplayPort (eDP)
16.12.2015
54Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Prezentare generală (1)
Elaborată de asociația VESA (Video Electronics Standards Association)Destinată înlocuirii interfețelor DVI și VGA, ca și a protocolului LVDS (Low-Voltage Differential Signaling)Interfețele DisplayPort și HDMI pot exista simultan în echipamentele electronice Versiuni ale specificațiilor DisplayPort
Versiunea 1.0: publicată în 2006Versiunea 1.2: publicată în 2009 Versiunea 1.3: publicată în 2014
16.12.2015
55Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Prezentare generală (2)
Legătură principală (unidirecțională)1, 2, sau 4 canale Protocolul de transmisie este bazat pe micro-pachete date ale pixelilor și audio Codificare 8b/10b semnalul de ceas este inclus în șirul de date
Canal auxiliar (AUX) (bidirecțional) Pentru controlul dispozitivelor și date auxiliare Mod implicit (standard): codificare Manchester Mod rapid: codificare 8b/10b
16.12.2015
56Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Prezentare generală (3)
Permite conexiuni externe și interne Pentru conexiuni interne ale calculatoarelor portabile: Embedded DisplayPort (eDP)
Cabluri de cupru sau fibră optică Semnalele DisplayPort nu sunt compatibile cu semnalele DVI și HDMI
Mod dual opțional: semnalele DVI/HDMI pot fi generate cu un convertor simplu Legătura principală și canalul AUX transmit 3 semnale TMDS, un semnal de ceas și date DDC
16.12.2015
57Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Prezentare generală (4)
Date video18, 24, 30, 36 sau 48 de biți pe pixel (bpp) Rezoluții și rate de reîmprospătare ridicate (până la 4096 2160, 24 bpp, 60 Hz)
Date audio 1..8 canale, date necomprimate Rate de eșantionare: 48; 96; 192 KHz Dimensiuni ale eșantioanelor: 16 sau 24 biți Rata maximă de biți: 6,144 Mbiți/s
16.12.2015
58Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Prezentare generală (5)Îmbunătățiri în versiunea 1.2
Lățimea de bandă este dublată rezoluții înalte Șiruri audio/video multiple independente
Până la 63 de șiruri A/V printr-o singură conexiune
Viteză mai ridicată a canalului auxiliar Periferice USB, camere video, date ale ecranului tactil
Suport pentru imagini 3D stereoscopice Adăugarea conectorului Mini DisplayPort (Apple)
16.12.2015
59Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Prezentare generală (6)
Îmbunătățiri în versiunea 1.3Lățimea de bandă a crescut la 8,1 Gbiți/s pe canal (cu 4 canale: 32,4 Gbiți/s)Lățimea de bandă permite:
Două monitoare UHD 4K (4096 2160), 60 HzUn afișaj UHD 4K stereo 3DO combinație de afișaj UHD 4K și date USB 3.0Un afișaj 5K (5120 2880) în mod RGBUn aparat TV UHD 8K (7680 4320)
16.12.2015
60Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Prezentare generală (7)
Conectori și cabluri 20 pini pentru conexiuni externeConectori alimentați 3,3 V, 500 mA (~1,5 W) Lungimea cablului: până la 2m pentru viteza maximă; 15 m pentru o viteză redusă
16.12.2015
61Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Interfața DisplayPort
Interfața DisplayPort Prezentare generală Arhitectura DisplayPortInterfața Embedded DisplayPort (eDP)
16.12.2015
62Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Arhitectura DisplayPort (1)
Semnalul Hot Plug Detect: 0 V sau 3,3 V Indică prezența sau absența unui monitor Poate semnala o întrerupere de la monitor
16.12.2015
63Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Arhitectura DisplayPort (2)
Legătura principală Semnal de ceas: 162; 270; 540 MHz Rate de biți nominale: 1,62; 2,7; 5,4 Gbiți/s pe canal Rate de biți efective: 80% din ratele de biți nominale (4 canale: 5,18; 8,64; 17,28 Gbiți/s) Nr. de monitoare permise (24 bpp, 60 Hz):
16.12.2015
Rezoluție 1280x768 1680x1050 1920x1080 2560x1600 4096x2160
Nume rezoluție WXGA WSXGA HDTV WQXGA 4 K x 2K
Nr. monitoare 10 5 4 2 1
64Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Arhitectura DisplayPort (3)
Canalul auxiliar Mod implicit: 1 Mbit/s (~200 Kbiți/s duplex) Mod rapid: 720 Mbiți/s (~200 Mbiți/s duplex) Utilizat de sursa video (GPU) pentru a identifica posibilitățile monitorului
Posibilități de afișare: citirea memoriei EDID a monitorului Suport pentru protecția conținutului video: comunicarea cheilor HDCP (High-bandwidth Digital Content Protection)
16.12.2015
65Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Arhitectura DisplayPort (4)Permite menținerea integrității legăturii
Monitorul poate notifica sursa video dacă au apărut erori ale datelor pe legătura principală
Poate transporta date auxiliare Date de la o cameră și microfon, date USB 2.0
Se poate utiliza pentru a controla setarea și funcționarea monitorului
Suport pentru standardul VESA MCCS (Monitor Control Command Set): comenzi pentru controlul proprietăților monitorului canal I2C
16.12.2015
66Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Arhitectura DisplayPort (5)
Exemplu de aplicație cu transport de date AUX
16.12.2015
67Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
DisplayPort
Interfața DisplayPort Prezentare generală Arhitectura DisplayPortInterfața Embedded DisplayPort (eDP)
16.12.2015
68Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Interfața Embedded DisplayPort (1)
Permite conectarea adaptoarelor grafice la panourile de afișare ale calculatoarelor portabile De obicei, se utilizează o interfață bazată pe protocolul electric LVDS (de ex., LDI) Se bazează pe standardul DisplayPort
Aceeași interfață electrică Același protocol digital de bază
Poate utiliza același port video GPU ca și conexiunile DisplayPort externe
16.12.2015
69Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Interfața Embedded DisplayPort (2)
Date transferate pe legătura principală:Date ale pixelilor și sincronizare (ex., ceasul de pixel) Informații despre formatul video (ex., spațiul culorilor, bpp) Cod ECC pentru datele video
Date transferate pe canalul AUX:Informații EDID Controlul afișării: luminozitate; control dinamic al luminii de fond; control al ratei cadrelor Controlul consumului de energie
16.12.2015
70Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Interfața Embedded DisplayPort (3)
Avantaje față de interfețele LVDS Un singur conector (date, control, alimentare)
16.12.2015
71Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Interfața Embedded DisplayPort (4)Număr redus de conexiuni cablu simplificat
Exemplu pentru o rezoluție de 19201080, 24 bpp: 4 fire de semnal față de 20 de fire de semnal
Interferențe electromagnetice mai reduse Permite noi posibilități de control al afișajelor Consum redus de energie (de ex., facilitatea de auto-reîmprospătare a afișajului) Protocolul bazat pe pachete este extensibil
16.12.2015
72Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Interfața Embedded DisplayPort (5)Permite controlere cu grad ridicat de integrare
16.12.2015
73Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Rezumat (1)
GPU se utilizează pentru accelerarea etapei geometrice și a etapei de redare a graficii 3D
Pot fi dedicate sau integrate într-un set de circuite sau procesor
GPU conțin un număr mare de nuclee de calcul programabile pentru diferite tipuri de umbrire
Puterea de calcul a GPU se poate utiliza și pentru alte aplicații care necesită operații vectoriale
Arhitectura CUDA permite accesul direct la resursele GPU pentru aplicații generale
16.12.2015
74Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Rezumat (2)
Interfața DVI a fost proiectată pentru afișaje cu cristale lichide și proiectoare digitale
Utilizează o interfață serială pentru date video necomprimate și protocolul electric TMDS
Interfața HDMI este destinată în special electronicii de consum
Permite transmiterea datelor video, audio și a informațiilor de control pe același cabluUtilizează același protocol electric ca și interfața DVI, dar asigură o lățime de bandă mai ridicată
16.12.2015
75Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Rezumat (3)
Interfața DisplayPort va înlocui interfețele VGA și DVI
Utilizează un nou protocol bazat pe pacheteDatele video și audio sunt transmise pe o legătură principală cu până la 4 canaleInformațiile de control sunt transmise pe o legătură auxiliară
Interfața eDP este destinată afișajelor interneUtilizează același protocol ca și DisplayPortAre diferite avantaje față de interfețele LVDS
16.12.2015
76Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Noțiuni, cunoștințe (1)
Tipuri de unități de umbrire conținute de GPUUnități de umbrire unificateGPU dedicate și integrateAvantaje și dezavantaje ale calculului GPGPUArhitectura CUDABloc de fire de execuție în arhitectura CUDAGrilă de blocuri de fire de execuție în arhitectura CUDACanalul DDC utilizat de interfața DVI
16.12.2015
77Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (06-2)
Noțiuni, cunoștințe (2)
Protocolul și legătura TMDSPrezentare generală a interfeței HDMICaracteristici ale versiunii 1.4 a interfeței HDMIMagistrala CEC (Consumer Electronics Control)Prezentare generală a interfeței DisplayPortÎmbunătățiri introduse în vers. 1.2 DisplayPortFuncțiile canalului auxiliar DisplayPortPrezentare generală a interfeței eDPAvantaje ale interfeței eDP
16.12.2015