Железяка - "SPRINTER-97": графический ускоритель.

  (C) Иван Макарченко, 1997.

   
   


         УСКОРИТЕЛЬ ЭКРАННЫХ ОПЕРАЦИЙ.

  Главная  идея  ускорителя  в  возможности ис-
пользования  максимально возможной скорости пе-
ресылки  данных в видео-ОЗУ.
  На  частоте 3.5 MHz видео-ОЗУ может принимать
информацию со скоростью 3 500 000 байт в секун-
ду.  При  объеме Spectrum-овского экрана в 6.3K
эта скорость позволяет, например, очистить весь
экран  за  2 милисекунды ( 1/10 часть экранного
цикла). Скролинг всего экрана осуществляется за
4  милисекунды (необходимо считать информацию с
экрана  и переместить ее). Если же использовать
подобную  скорость и в других операциях, то это
даст   огромное  увеличение  динамики  экранных
изображений.

  Как  работает процессор Z80. Он выбирает свою
команду, дешифрирует ее, а затем исполняет. Что
бы  переслать один байт на обычной частоте тре-
буется 4 микросекунды (вместе с командами пере-
сылки).  На  один  байт, на второй, на третий..
Получается, на пересылку всего экрана требуется
25 милисекунд.

  Что  делать?  Турбирование процессора не все-
сильно.  Можно  увеличить частоту в два раза, в
три... в четыре уже под большим вопросом. Пусть
мы  увеличили  частоту в четыре раза и скорость
пересылки возросла во столько же. Получаем вре-
мя:  1 микросекунда на байт; 6.3 милисекунды на
весь  экран. И это предел, выше которого турби-
рование процессора не прыгнет.

  Но  экранное  ОЗУ  позволяет  работать  с еще
большей  скоростью.  На минимальной частоте 3.5
MHz максимальная скорость обмена в полтора раза
превышает предел процессора. А что если ОЗУ ра-
ботает  на более высокой частоте ? На 7, на 14,
на 28... Для ОЗУ эти частоты вполне реальны при
установке  соответствующих микросхем. Вот здесь
и дает эффект ускоритель экранных операций.

  Схема ускорителя довольно проста и весь смысл
в  том, что в момент обращения процессора к ви-
део-ОЗУ  происходит  не одна, а сразу несколько
выборок информации с максимально возможной ско-
ростью для ОЗУ. Процессор лишь ждет. Информация
блоком переписывается в КЭШ ускорителя, а затем
точно так же она может быть перенесена в другое
место  видео-ОЗУ. И так же блоком. Скорость об-
мена информации на экране резко повышается !
  Кроме  указанных операций очистки и скролиро-
вания  экрана ускоритель предоставляет еще нес-
колько функций, но о них в другой раз.

  Экспериментальная схема ускорителя уже реали-
зована  и  опробована.  И здесь следует сказать
вот  что.  Достижение  максимального ускорения,
соответствующего  пределу  по частоте видео-ОЗУ
невозможно  из-за  последовательной работы про-
цессора и ускорителя. В момент работы ускорите-
ля процессор ждет ее окончания и наоборот. Но и
в  подобном  режиме работы достигнуто ускорение
работы с видеоизображением в несколько раз.

  Время  вывода  полного  изображения Spectrum-
-овского  экрана, когда оно предварительно было
загружено  в ОЗУ акселератора, составляет 3 ми-
лисекунды.  Это время практически не зависит от
режима работы процессора TURBO/не-TURBO, потому
что большую часть времени работает ускоритель.

  Для  новых режимов это время будет больше, но
оно  в любом случае оказывается меньше чем вре-
мя, за которое производился перенос изображения
на экран в старом Spectrum-e.

  Для графического изображения 320x256 точек на
16  цветов это время составляет примерно 15 ми-
лисекунд.  ( Для обычного ZX-Spectrum время за-
полнения обычного экрана составляет примерно 25
милисекунд).

  Увеличение скорости работы с ОЗУ будет прояв-
ляться  максимально,  когда  необходим  перенос
блоков  информации и когда необходим вывод оди-
наковых или часто встречающихся блоков.
  Для статических картинок ускоритель требуется
только  для увеличения удобства вывода, для пе-
рекодировок, для вывода символьной информации.
  Для  динамических  картинок  ускоритель  даст
возможность  быстрого изменения содержимого эк-
рана, когда экран содержит множество одинаковых
блоков.

  Как  еще увеличить динамику изображения, если
ускорителя не достаточно?
  Самое  простое  решение - переходить на более
низкий графический уровень. В определенных мес-
тах картинка может и не иметь полного разноцве-
тия.  В  этом случае можно перекодировать режим
вывода  на экран для этих мест. Например, заме-
нить  высокую  графику обычной Spectrum-овской.
Режим  вывода может быть изменен в процессе ра-
боты  программы. Например, при перемещении кра-
сивого цветного спрайта можно подгонять под не-
го  режим  в нужных местах экрана. Если же этот
спрайт выводится с помощью ускорителя, то высо-
кая динамика вам будет обеспечена.

                     ─────

  От редакции.
  В  настоящее время  в схему видеоакселератора
вносятся изменения и поэтому в данной статье не
приведены  его параметры. Но оснавная идея, как
нам  кажется, высказана достаточно ясно - новый
Spectrum-совместимый  компьютер  будет обладать
быстрой графикой.

                     ─────

Другие статьи номера: