Проблемы аппаратной реализации систем визуализации

Проблемы аппаратной реализации систем визуализации Аппаратная реализация СВ может иметь ту или иную степень специализа-ции. В настоящее время СВ разрабатывают согласно двум основным направле-ниям: - использование универсальных ЭВМ; - создание специализированных систем. В первом случае и прикладные, и графические задачи выполняются цен-тральным процессором. Основное преимущество такого подхода - низкая стои-мость, а недостаток – низкая скорость разложения в растр (т.к. эта работа вы-полняется программно). Специализированные системы содержат графический процессор (display processor), который выполняет такие задачи, как сложные трехмерные геомет-рические преобразования и определение видимых поверхностей. Примером та-кой системы является устройство для вычисления быстрых геометрических преобразований, работающее в реальном времени по методу обратного трасси-рования [47]. Таким системам свойственна более высокая производительность, но и более высокая стоимость. Компромиссным вариантом можно считать спе-циализированные системы, построенные на основе готовых процессоров [37,68]. Для них характерна меньшая стоимость при меньшей производительности. В настоящее время можно выделить три основных стратегии повышения производительности графических операций: 1) интегрированные процессоры, содержащие внутреннюю аппаратную поддержку графических операций; 2) графические процессоры с собственными шинами и системами памяти; 3) кластерные системы. Применение стратегии (1) в настоящее время проявляется в использовании дополнительного набора команд для центрального процессора. В настоящее время существуют следующие расширения наборов команд для x86-совместимых процессоров: Multimedia extension (MMX), AMD 3DNow!, Intel Streaming SIMD extension (SSE, SSE2). Процессор, поддерживающий данный набор команд, выполняет графические задачи быстрее, однако это увеличение производительности не удовлетворяет потребностей приложений, интенсивно работающих с 3D-графикой. Поэтому современные системы используют специ-ализированные графические карты, имеющие аппаратную поддержку трехмер-ных операций. Функциональность и производительность графических карт практически полностью определяется использованными в них графическими чипами (процессорами). Среди ведущих производителей графических чипов следует отметить компании ATI и nVidia. Фактически, использование графиче-ских карт является применением стратегии (2), так как на плате графической карты присутствуют графические процессоры с собственными шинами (в случае платформ x86 – AGP) и системами памяти (типа DDR, SDR) [69]. Данная стратегия неудобна тем, что в основу графических чипов положены конкретные методы и алгоритмы, не всегда позволяющие добиться высокого реализма син-тезируемого изображения. Стратегия (3) построена на применении стандартных IBM совместимых компьютеров, объединенных в локальную сеть, например Ethernet. Любой элемент локальной сети может быть добавлен или отключен без реструктуризации системы в целом. Для обмена данными в сети применяются стандартные протоколы, что позволяет использовать встроенные средства операционной системы. Недостаток данной стратегии заключается высокой стоимости таких проектов.