• Thứ Tư, 26/05/2004 09:39 (GMT+7)

    Đồ họa thời PCI Express

    Để đáp ứng được yêu cầu của người dùng về hiệu quả giả lập mô hình và sức mạnh giải trí đa phương tiện, đồ họa máy tính đang cần thêm băng thông. Băng thông 4 GBps trong kiến trúc PCI Express vừa mang đến một nguồn động lực mới.

    Cuộc sống không thể thiếu đồ họa
    Khi chọn mua máy tính, bên cạnh mối quan tâm về sức mạnh tính toán, khách hàng còn chú trọng nhiều đến khả năng xử lý đồ họa. Bởi đồ họa máy tính không chỉ mang lại niềm vui giải trí, giá trị công việc mà còn là môi trường phát triển cho thế hệ ứng dụng trực quan, hướng người sử dụng.

    Hầu hết ứng dụng máy tính hiện nay đều cần sức mạnh của bộ xử lý đồ họa để xây dựng giao diện trực quan, lôi cuốn người dùng. Bạn có thể nhận ra rằng Microsoft đã sử dụng khá nhiều hiệu ứng đồ họa để tạo nên giao diện bóng bẩy, điệu dàng của Windows XP. Sử dụng hiệu ứng trong suốt, cửa sổ tra tìm nhanh của từ điển Lạc Việt mtdEVA 2002 không còn che khuất màn hình soạn thảo văn bản bên dưới nên người dùng không cần phải chuyển đổi ứng dụng nhiều lần như trước. Mặt khác, bộ xử lý đồ họa cũng đã góp phần nâng cao hiệu năng tính toán của hệ thống khi gánh vác giúp bộ xử lý phần việc tạo khung, xử lý ánh sáng và dựng hình.

    Máy tính giờ không đơn thuần chỉ là 'máy tính' mà đang tự hoàn thiện để trở thành trung tâm giải trí đa phương tiện của mỗi gia đình. Và để có thể trình chiếu hình ảnh, phim DVD chất lượng cao, máy tính rất cần sự hỗ trợ của bộ xử lý đồ họa. Mục tiêu cạnh tranh của các nhà sản xuất bộ xử lý đồ họa là cung cấp giải pháp trung tâm đa phương tiện toàn diện: bạn có thể xem VCD/DVD; nghe CD/MP3; bắt đài FM; thu, biên tập và xuất đĩa trên một giao diện chung. Trội hơn dòng Personal Cinema của nVidia, dòng All-in-wonder của ATI có hỗ trợ chia sẻ nội dung đa phương tiện qua mạng (chức năng EasyLook, EasyShare).

    Công nghệ truyền hình số chưa phổ biến tại Việt Nam song ở Bắc Mỹ và Hàn Quốc, truyền hình số đã phát triển lên công nghệ truyền hình số phân giải cao (HDTV-High Definition Television) với mật độ điểm ảnh cao gấp 5,5 lần chuẩn TV hiện nay. Theo thống kê của Hội Phát Thanh-Truyền Hình Quốc Gia của Mỹ (National Broadcasting Association - www.nab.org) thì tại Mỹ hiện có 1.155 đài truyền hình số phát sóng và cung cấp dịch vụ đến 99,42% gia đình. Dĩ nhiên, trong mục tiêu biến PC thành trung tâm giải trí số, hãng sản xuất chip đồ họa không thể quên đầu tư phát triển chức năng hỗ trợ video phân giải cao. ATI và nVidia lần lượt giới thiệu dòng sản phẩm hỗ trợ HDTV tương thích tất cả 18 định dạng ATSC (advanced television systems committee) của truyền hình số. Giải pháp chip Theater của ATI còn được công ty ALPS Electric chọn đưa vào thiết bị ITD (Integrated Tuner Demodulator).

    Trò chơi và ứng dụng giả lập không gian rất cần sử dụng hiệu ứng 3D nhưng thư viện hiệu ứng của chúng khác nhau khá nhiều. Vì thế, card đồ họa hỗ trợ trò chơi tốt chưa hẳn hỗ trợ ứng dụng thiết kế CAD/CAM tốt. Tương tự như chọn card đồ họa hỗ trợ tập lệnh DirectX, OpenGL cho trò chơi, bạn cần tìm những card đồ họa hỗ trợ các tập lệnh dựng hình ứng với phần mềm CAD/CAM đang dùng cho công việc. Không chỉ kỳ ảo, huyền diệu, cuốn hút trong trò chơi, không gian 3D giả lập còn tiết kiệm cho nhà sản xuất rất nhiều thời gian và chi phí thiết kế. Riêng trong lĩnh vực xử lý video, để tận dụng khả năng xử lý của card đồ họa và tránh vấn đề tương thích, Pinnacle - nhà sản xuất card dựng phim chuyên nghiệp - đã quyết định hợp tác với ATI để tích hợp hai chức năng vào sản phẩm Liquid Edition Pro ('Liquid Edition Pro: Chuyên nghiệp mà gần gũi', trang 102) . Nhờ băng thông AGP rộng hơn PCI, phần mềm Liquid Edition Pro có thêm chức năng dựng âm thầm và lưu tự động ngay trong lúc bạn đang thao tác.

    Kể từ khi được trang bị màn hình màu, yêu cầu xử lý hình ảnh, đồ họa của người dùng thiết bị cầm tay không dây (điện thoại di động, PDA) bùng nổ rất nhanh. Theo dự đoán của IDG, trò chơi di động sẽ mang lại cho các nhà cung cấp dịch vụ không dây tại Mỹ khoản doanh thu 1 tỷ USD vào năm 2006. Đặc biệt, các nhà phát triển game cho máy di động đang đòi hỏi nâng cao chất lượng xử lý đồ họa của thiết bị để họ thêm cơ hội sáng tạo. ATI chế tạo bộ đồng xử lý Imageon 2260 hỗ trợ điện thoại di động dòng 3G với khả năng hỗ trợ MMS chất lượng cao, xử lý hình ảnh phân giải cao, hỗ trợ chụp hình, giải mã video 30fps, tích hợp bộ đệm khung hình (frame buffer) và bộ điều khiển LCD. Trong dòng chip đồ họa cho di động GoForce, nVidia vừa giới thiệu phiên bản 4000 hỗ trợ bộ chụp hình 3 megapixel, phóng đại số 8X, giải mã và phát video theo chuẩn H.263 và MPEG-4.

    Cuối cùng, sự phát triển của card đồ họa có liên hệ mật thiết với sự phát triển của nhiều thiết bị ngoại vi khác, trong đó có màn hình máy tính. Card đồ họa hiện tại có khả năng hiển thị với độ phân giải 2048x1536, tần số quét 85Hz.

    Đồ họa cần băng thông
    'Cơn khát băng thông' của ứng dụng đồ họa máy tính đã trở thành động lực thúc đẩy các nhà thiết kế kiến trúc hệ thống. Thiết kế bus AGP dành riêng cho đồ họa, độc lập với bus PCI là điều mà các nhà thiết kế đã làm để giảm cơn khát này.

    Phiên bản AGP đầu tiên được phát triển dựa trên đặc tả rev. 2.1 của PCI 66MHz. Hầu hết hệ thống hiện nay vẫn đang dùng chuẩn PCI 33MHz và đặc tả PCI 66MHz không còn dịp chào đời! Năm 1997, chipset Intel Pentium II 440LX ra đời, chính thức khai sinh kiến trúc đồ họa AGP. Đặc tả AGP 1.0 đầu tiên hỗ trợ đồng thời hai chế độ: 1X và 2X. Tần số xung bus giống nhau (66MHz) nhưng chế độ AGP 2X truyền theo cả hai cạnh xung nên tần số hoạt động cao gấp đôi (133MHz) so với AGP 1X. Bằng cách sử dụng tín hiệu sideband, chuẩn AGP đưa thêm 3 chức năng mới: đọc/ghi bộ nhớ theo hàng, phân lập địa chỉ và dữ liệu tại bus, truyền dữ liệu theo tần số 133MHz.

    Tiếp sau AGP 2X/1X, bus AGP 4X và 8X lần lượt ra đời, nâng băng thông lên 1GB/s và 2GB/s. Điều này cho phép nhà sản xuất bổ sung nhiều công nghệ mới cho chip đồ họa ngày càng nhanh, thể hiện hiệu ứng phong phú, ấn tượng và sâu sắc hơn. Để thể hiện không gian 3D ảo chân thật như thực tế, bộ xử lý đồ họa được đầu tư phát triển khả năng tạo bóng điểm và vectơ, chống răng cưa, tăng chất lượng mẫu vân và cải tiến kỹ thuật 'dán' vân bề mặt lên khung nhân vật.

    Công nghệ tạo bóng điểm, vectơ mà ATI và nVidia đang sử dụng cho phép tạo bóng dưới nhiều nguồn sáng khác nhau một cách nhanh chóng, chân thực và hiệu quả. Cơ chế đổ bóng phân tích cảnh một cách thông minh và bỏ qua bước đổ bóng những đối tượng, vùng hiển thị bị che khuất.

    Công nghệ chống răng cưa hoạt động dựa trên cơ chế lấy giá trị mẫu các điểm xung quanh. Tiếc là khi kích hoạt công nghệ, hiệu năng xử lý của hệ thống giảm rất nhiều. Tăng băng thông, tốc độ xung hoạt động là cách mà ATI và nVidia sử dụng để vực lại hiệu năng hệ thống. Ngoài ra, cách lấy mẫu cũng được cải tiến linh hoạt hơn. ('nVidia GeForce FX5900 vượt lên dẫn đầu', TGVT A 7/2003).

    Vân bề mặt được thể hiện ở chế độ 24bit màu và dựng thành nhiều hình mẫu trung gian (mipmap). Việc tạo vân cho phép thể hiện trung thực chất liệu (đá, gỗ, kim loại,...) và thời gian (mới, cũ) qua những vết nứt nẻ. Tuy nhiên để tối ưu hiệu năng xử lý, dữ liệu mipmap có thể được nén lại.

    Có thể nói ATI Radeon 9800XT và nVidia GeForce FX 5950 Ultra là hai bộ xử lý đồ họa đỉnh cao trên kiến trúc AGP 8X. Radeon 9800 hiện thực giao tiếp bộ nhớ 256bit, thiết kế hàng lệnh 8 điểm (cho phép dựng cùng lúc 8 điểm) và được trang bị những phiên bản mới nhất của công nghệ SmartShader, SmoothVision, FullStream. FX5950 Ultra cũng dùng giao tiếp 256bit và trang bị công nghệ CineFX 2.0, Intellisample HCT, UltraShadow tương đương.

    Đồ họa thế hệ mới
    Chưa bao giờ, quan hệ giữa nhà sản xuất bộ xử lý đồ họa với cộng đồng phát triển kiến trúc lại mật thiết như hiện nay. Bởi họ hiểu rằng công nghệ xử lý đồ họa không thể tiếp tục bay bổng nếu thiếu bệ phóng do kiến trúc máy tính xây dựng; và ngược lại, kiến trúc máy tính cũng mong được bộ xử lý đồ họa khai thác hết hiệu quả sức mạnh để thuyết phục thị trường. Chính vì thế, trong quá trình xây dựng và vận động cho kiến trúc PCI Express ('Bus-Hệ giao thông huyết mạch', TGVT A 11/2003), Intel đã nhận được (và được nhận) sự ủng hộ, hợp tác từ hai nhà sản xuất bộ xử lý đồ họa hàng đầu là ATI và nVidia. Băng thông 4GBps chính là điều cuốn hút các nhà sản xuất bộ xử lý đồ họa!

    Ngày 17/2/2004, ATI công bố kế hoạch hợp tác cùng Intel và Pinnacle Systems để phát triển bộ xử lý video HD (High-Definition) cho PC dựa trên kiến trúc PCI Express. Trước đây, hệ thống xử lý video HD thời gian thực thường rất mắc tiền và cần thiết kế chuyên biệt. Dựa trên băng thông PCI Express, ATI và Pinnacle Systems lại tiếp tục nâng sức mạnh của bộ sản phẩm Liquid Edition Pro lên một tầm cao mới.

    Ngay ngày hôm sau, nVidia chính thức công bố dòng chip đồ họa mới dành cho kiến trúc PCI Express với tên gọi GeForce PCX. Tuy nhiên, nVidia không thụ động sử dụng kiến trúc PCI Express mà chủ động phối hợp cùng Intel phát triển giao thức kết nối tốc độ cao mới mang tên HSI (High-Speed Interconnection). Tất nhiên, nVidia đã không quên áp dụng chuẩn HSI vào nhân GeForce PCX.

    Dòng sản phẩm được phân thành 4 phiên bản tương ứng với 4 cấp khách hàng cao cấp, hiệu năng, phổ thông và giá trị.
        nVidia GeForce PCX 5950 cho hệ thống xử lý đồ họa và chơi game cao cấp.
        nVidia GeForce PCX 5750 cho hệ thống chơi game hiệu năng cao, được trang bị nhiều hiệu ứng điện ảnh và tính năng mới.
        nVidiaGeForce PCX 5300 cho hệ thống thông dụng với mục tiêu giá thành hợp lý, tính năng cạnh tranh.
        nVidiaGeForce PCX 4300 cho hệ thống cơ bản. Mức giá sẽ thấp nhất nhưng vẫn đảm bảo nâng cao chất lượng chiếu DVD và các ứng dụng giải trí trên PC khác.

    Chỉ trong chưa đầy một tuần, nVidia cung cấp được hơn 1.000 GPU dòng GeForce PCX cho các đối tác. Vì thế, chúng ta chắc chắn sẽ có dịp gặp sản phẩm mới này vào một ngày gần đây.

    Khánh Vũ

    ID: A0403_76