EEPW论坛

AGP(加速图形端口)工作原理

AGP概述

您拿着鼠标在屏幕上进行指向、单击和拖放等一系列操作。各个文件在独立的窗口中打开和关闭。精彩的电影、突然出现的弹出窗口以及令人着迷的视频游戏构成了奇妙的三维图形世界。这些都是我们经常在计算机屏幕上看到的东西。

这一切均始于1973年。当时施乐公司（Xerox）开发出了第一台使用图形用户界面的计算机阿尔托（Alto）。这项创新永远改变了人们使用计算机的方式。

今天，各个信息处理领域（从动画制作到简单的任务，比如文字处理和电子邮件收发）都要用到大量的图形，以便为用户创造更为直观的工作环境。支持这些图形的硬件称为图形卡。这种板卡与计算机的连接方式是计算机图形渲染能力的关键所在。本文将向您介绍AGP，即加速图形端口。它能使计算机通过一条专门的通道与图形卡进行通讯，从而改善图形的外观，加快计算机的图形处理速度。

AGP的优势：摆脱总线束缚

英特尔公司于1996年推出了AGP，以便更加高效地传输在各个信息处理领域中逐渐普及的流视频和实时渲染的三维图形。此前，标准的传输方法是借助外设组件互连（PCI）总线。作为一条数据通道，PCI总线负责将图形卡中的信息传输至中央处理器（CPU）。总线允许来自不同源头的多个信息包同时在一条通道上传输。来自图形卡的信息可以与PCI上连接的其他设备发出的信息一起在总线上传输。当所有信息到达CPU时，必须排队等待CPU对其进行处理。

典型的AGP图形卡

AGP以PCI总线的设计作为基础。但与总线不一样，它提供了从图形卡到CPU的点对点专用连接。AGP凭借直达CPU系统内存的高速通道，可以使计算机更快、更高效地获取渲染复杂图形所需的信息。在下一节中，我们将介绍具体的实现方法。

AGP实现方法

AGP的设计思想在于改进PCI向CPU传输数据的方式。英特尔公司通过对PCI传输在系统中造成数据瓶颈的所有区域进行定位，来实现这一设想。AGP通过清除数据流量堵塞，提升了计算机的图形渲染速度，同时更有效地利用系统资源以缓解总体延迟。具体的实现方法如下：

• 专用端口——除了图形卡以外，没有任何其他设备连接到AGP端口。利用通往CPU的专门通道，图形卡总能以最强的连接能力进行工作。

• 管道传输——这种数据组织方法使图形卡只需通过一个请求即可接收和响应多个数据包。下面是这种传输方式的简单示例：

在使用AGP时，图形卡可以接收对渲染特定图像所需的全部信息的请求，并一次性将其发送出去。而在使用PCI时，图形卡会先接收图像的高度信息然后等待，随后接收图像的长度信息然后等待，接着再接收图像的宽度信息然后再等待，最终整合这些数据并将其发送出去。
• 边带寻址——像信件一样，从计算机的一个部件发送给另一个部件的所有请求和信息都必须标有地址，其中包括“接收方”和“发送方”。PCI的问题在于，“接收方”和“发送方”信息与工作数据捆绑在同一个数据包中进行发送。这种情况就相当于将地址卡片搁在信封中寄送给朋友。于是邮局必须拆开信封，看看其中的地址，才能知道将信寄往何处。这样就占用了邮局的宝贵时间。另外，地址卡片本身也在信封中占用一定的空间，从而减少了可以寄给朋友的物品总量。

  通过边带寻址，AGP可对数据包发出八条额外的线路，专门用于寻址。这样就相当于将地址置于信封外面，也就是说，将释放数据通道的全部带宽用于信息的往返传输，还腾出了原先用于打开数据包读取地址的系统资源。

PCI：浪费RAM

AGP不仅仅在速度上超越了上一代系统，还通过更有效地使用系统内存，简化了图形渲染过程。

您在计算机上看到的任何三维图形都是由纹理贴图构建的。纹理贴图好比包装纸。计算机用二维平面图像包裹图形卡指定的一组参数来创建三维图像的外观。您想象一下，就像是用包装纸包裹一个隐形的盒子，以显出其大小。认识这一点很重要，因为纹理贴图的创建和存储是消耗图形卡和整个系统的内存的主要因素。

使用PCI图形卡时，每个纹理贴图都必须存储两次。首先，纹理贴图从硬盘加载到系统内存（RAM）中，并一直保留到需要使用时为止。需要用到纹理贴图的时候，便将其从内存中取出，发送给CPU进行处理。处理完后，即通过PCI总线发回到图形卡，并再次存储在图形卡的帧缓冲区中。帧缓冲区是图形卡保存渲染后的图像的存储区，这样在每次需要图像时都可对其进行刷新。系统和图形卡之间的这些存储和发送操作对计算机的整体性能造成了非常不利的影响。

英特尔公司供图 使用PCI时，纹理贴图从硬盘加载到系统内存中，接着由CPU进行处理，然后加载到图形卡的帧缓冲区中。

AGP：节省RAM

AGP通过允许操作系统为图形卡动态分配RAM，从而改善了纹理贴图的存储过程。这种内存称为AGP内存或非本地视频内存。使用操作系统所用的更大更快的RAM来存储纹理贴图可减少存储在图形卡内存中的贴图数量。另外，计算机所能处理的纹理贴图的大小不再受图形卡上的RAM容量的限制。

AGP节省RAM的另一条途径是：仅存储纹理贴图一次。这是通过一个小窍门来实现的。这个窍门体现在一种称为图形地址重映射表（GART）的芯片组上。GART利用AGP借用的系统内存部分来为图形卡存储纹理贴图，并重新对其指定地址。GART提供的新地址使CPU以为纹理贴图存储在图形卡的帧缓冲区中。GART可能会将贴图零散地存储在系统RAM的各处，但是当CPU需要时，纹理贴图总是各就各位，井然有序。

英特尔公司供图 采用AGP的奔腾III系统的标准体系结构示意图

AGP现状

AGP和AGP图形卡如今已是计算机图形处理的标准配置。与所有硬件一样，其技术和规格都在不断改进。要了解AGP的当前标准和AGP图形卡的价格，请单击以下链接。

规格：

• Intel：AGP技术信息
  http://www.intel.com/technology/agp/info.htm
  提供有关AGP2.0和3.0的大量设计、规格和技术实现信息，包括一个很不错的教程。

• nVidia:AGP 8X
  http://www.nvidia.com/object/feature_agp8x.html
  进入后请单击左栏中的“Technical Brief:AGP 8X”，了解大量有关新的AGP3.0版的信息、规格及其发展历程。