Сумісність стандартів AGP

1. 0. Замість передмови
2. 1. AGP 1.0: Як це було ...
3. 2. AGP 2.0: ... і починаються чудеса ...
4. 3. AGP 3.0 - ... все чудесатее і чудесатее ...
5. 4. А тепер про те, що з цього випливає, і як це все застосувати на практиці.
6. 5. Старі плати і нові відеокарти - як змусити працювати?
7. матеріали:

Костянтин Ворон ( int13H )

25.07.2003

0. Замість передмови

Останнім часом в конференціях з'явилася величезна кількість питань по стандарту AGP, і, зокрема, по сумісності відеокарт і материнських плат. Ця стаття являє собою спробу розповісти про це інтерфейсі, і дати відповідь на питання, що цікавлять багатьох питання, зокрема, про сумісність старих материнських плат з новими відеокартами.

Отже, магістральний інтерфейс AGP. Називати його шиною не зовсім вірно - на кілька слотів розширення він не був розрахований спочатку, і, хоча в специфікації AGP 3.0 є згадка про можливість подібних конфігурацій, в залозі нічого подібного так і не з'явилося. Цей інтерфейс був розроблений фірмою Intel для підключення відеокарт. При його впровадженні будувалися грандіозні плани - передбачався майже повна відмова від локальної відеопам'яті, і використання замість неї системною.

Першим кроком в цьому напрямку стала відеокарта Intel 740 - на ній встановлювався відносно невеликий обсяг пам'яті, який використовували під буфер кадру і Z-буфер, а все текстури зберігалися тільки в системній пам'яті. Але шлях виявився тупиковим - щодо повільна системна пам'ять не змогла суперничати з широкими і швидкими шинами пам'яті відеокарт - відмова від модулів розширення дозволив реалізувати 128 і 256-бітний доступ, а істотно більш м'які вимоги до відмовостійкості окремих осередків пам'яті дозволили підняти частоту навіть на тих же самих мікросхемах. Вся справа в тому, що зміна вмісту однієї-єдиної осередку відеопам'яті на картинку сильно вплинути не здатне - змінила колір на одному-єдиному кадрі точку помітити практично неможливо, тоді як у разі сістмний пам'яті такий збій матиме куди більш сумні наслідки. Причому підвищити частоти при таких вимогах до відмовостійкості можна дуже сильно - на що стояла у мене у свій час мапі Radeon VE від PowerMagic були встановлені мікросхеми Hynix HY5DU281622AT-K. Як нескладно зрозуміти з маркування, ці мікросхеми DDR SDRAM призначалися для використання в якості системної пам'яті з максимальною частотою 133MHz (266 MHz DDR). Як відеопам'яті ж вони працювали на номінальній частоті 166MHz (333MHz DDR), більш того, не давали помітних артефактів при розгоні до частоти 210MHz (420MHz DDR). Так що текстури соврменной карти зберігають у своїй пам'яті, використовуючи можливості AGP тільки в разі її браку, а Intel 740 так і залишився єдиним у своєму роді прискорювачем, ставши пізніше основою вбудованого в багато чіпсети від Intel графічного ядра I752 - в цьому застосуванні його особливості припали як раз до речі.

1. AGP 1.0: Як це було ...

За основу інтерфейсу AGP 1.0 була взята шина PCI 2.1, а точніше, її варіант PCI 32/66 - 32х розрядна шина з частотою роботи 66MHz. У стандарті AGP 3.0 передбачено розширення розрядності до 64х біт при збереженні зворотної сумісності, але поки такі конфігурації не реалізовані. Електрично (але не по слоту і розводці) AGP 1.0 залишився назад сумісний з PCI, але отримав і деякі розширення:

1. Черга запитів. На AGP, на відміну від PCI, для передачі наступного адреси чекати закінчення поточної передачі зовсім не обов'язково - можна зробити відразу кілька запитів на читання (запис), а потім послідовно вважати (передати) дані.
2. Часткове демультиплексирование шин адреси і даних. Реалізація вельми оригінальна - на додаток до стандартної 32х-бітної мультиплексированной шині (AD) є 8-ми розрядна "бічна" шина адреси (SBA). Алгоритм такий: при порожній черзі запитів кілька перших передач адреси проводиться станадартно, по мультиплексированной шині AD, а після того, як по ній підуть запитані дані, передачі наступних адрес в чергу будуть проводитися по шині SBA.
3. Режим DDR для ліній даних. Уже в стандарті AGP 1.0 був реалізований режим 2x - передачі по лініях AD і SBA з подвоєною частотою, по фронту і спаду синхросигналу. Всупереч розповсюдженими помилці, материнських плат з підтримкою тільки режиму 1x просто не існує - в першому чіпсеті з підтримкою AGP, Intel 440LX, режим 2x вже був реалізований.

Цей варіант AGP досить швидко став загальним стандартом, VIA, SIS і ALi випустили власні чіпсети з підтримкою AGP.

2. AGP 2.0: ... і починаються чудеса ...

Досить швидко розвиток системної пам'яті призвело до того, що її пропускна здатність перевищила пропускну здатність AGP 1.0 навіть в режимі 2x. Природно, був розроблений новий стандарт - AGP 2.0. І ось тут-то дива і почалися ... Крім дрібних удосконалень режиму Bus Master, що залишився від PCI, було одне-єдине, але глобальна зміна специфікації - для реалізації передач QDR (4 передачі за такт) сигнальні рівні інтерфейсу були знижені до 1.5V замість 3.3V в AGP 1.0. Через те, що при таких частотах ємність провідників починає грати вже істотне значення, зниження рівня логічної "1" здатне зменшити споживання вихідних каскадів і підвищити швидкодію і стабільність. Всупереч розповсюдженим помилкам, напруга ліній, за якими підключений до джерела живлення для чіпа і пам'яті (або їх стабілізаторів) не змінилося - все 3 лінії, VDD 3.3, VDD 5 і VDD 12 так і залишилися в роз'ємі. З 3.3V до 1.5V змінилося тільки VDDQ - напруга вихідних каскадів чіпа.

Мало хто знає, але подібне рішення йде корінням ще в специфікацію PCI - спочатку ця шина мала рівень логічної "1" 5.0V, а в специфікації PCI 2.1 для реалізації частоти 66MHz було передбачено його зниження до 3.3V. Проблем не виникло, по-перше, тому, що варіанти PCI 32/66 і 64/66 широкого розповсюдження досі не отримали, коли вони присутні тільки в серверних рішеннях, а по-друге, через те, що сигнальні рівні шини однозначно задаються ключами слоти PCI:

Для сумісності з AGP 1.0 нових материнських плат і відеокарт були зроблені наступні дії:

1) Перший рівень сумісності - ключі роз'ємів:

Карта і роз'єм AGP 1.0. Сигнальні рівні - 3.3V.

Карта і роз'єм AGP 1.0 / 2.0 (Універсальні). Сигнальні рівні налаштовуються, 3.3V або 1.5V.

Карта і роз'єм AGP 2.0. Сигнальні рівні - 1.5V.

AGP Pro - не окремий стандарт, а просто назад сумісний слот з додатковими ланцюгами харчування.

Відповідно, несумісну карту в материнську плату увіткнути не вийде. На жаль, неправильно вирізані ключі рідко, але зустрічаються (див. Нижче).

Якщо ж карта або материнська плата підтримують кілька сигнальних рівнів, то

2) Сигнальні рівні задаються відкритий, лінією TYPEDET # - замикання її на землю включає режим 1.5-вольтоих рівнів.

3) Залежно від цього сигналу материнською платою виставляється напруга VDDQ

4) Залежно від поданого VDDQ відеокарта встановлює свої сигнальні рівні.

Поки чіпсети підтримували режими AGP 1.0, все було чудово. Але після випуску Intel'ом чіпсетів серії 845xx, що не підтримували сигнальні рівні 3.3V, з'ясувалося, що не все так гладко, як здавалося ...

Першою, і грубою помилкою виробників була установка на ці плати універсальних слотів, замість необхідних специфікацією слотів з ключем "1.5V Only". Здавалося б - нічого страшного, VDDQ-то все одно 1.5V, карта стандарту 1.0 просто не запуститься, але, як з'ясувалося, практично всі карти стандарту 1.0 не брали VDDQ з роз'єму, і на входи чіпсета, розраховані на 1.5V, в таких випадках подавалося 3.3V ... Природно, нещасний північний міст зазнавав такого знущання, і горів геть, після чого плату можна було сміливо викидати - обладнання для пайки BGA і запасні мости були в наявності у дуже небагатьох фірм. На щастя, урок з цього витягли досить швидко, і ключі на слотах з'явилися. Але проблеми не зникли. Як з'ясувалося, деякі карти, не дивлячись на те, що мали універсальний роз'єм, з AGP 4x були або сумісні частково, або несумісні взагалі. У кращому випадку карти просто не запускалися або працювали нестабільно, в худьшем - тупо врубали трехвольтовие рівні, природно, з наступним летальним результатом для північного моста. Зустрічалися також, наприклад, карти, на яких сигнальні рівні задавалися джампером. Природно, за замовчуванням він стояв в положенні "3.3V" ... На щастя, сигнал TYPEDET # на таких картах, як правило, видає коректну інформацію, так що деякі виробники, наприклад, ASUStek, зробили на цьому принципі схему захисту - при високому рівні TYPEDET # плата не стартує. Зрозуміти, які карти можна ставити на ці чіпсети, а які ні можна з наведеної нижче таблиці. Для установки на ці чіпсети (а також на всі наступні з підтримкою AGP 8x) карта повинна підтримувати AGP 2.0:

Таблиця підтримки стандартів AGP для відеокарт:

Виробник Чіп AGP 1.0 AGP 2.0 AGP 3.0 ATI Rage II PCI * - - ATI Rage PRO + - - ATI Rage 128 + - - ATI Rage 128 PRO + + 1 - ATI Rageon (7200) + + - ATI Rageon VE (7000) + + - ATI Rageon 7500 + + - ATI Rageon 8500 + + - ATI Rageon 9000 / PRO + + - ATI Rageon 9200 / PRO + + + ATI Rageon 9500 / PRO + + + ATI Rageon 9600 / PRO - 2 + + ATI Rageon 9700 / PRO + + + ATI Rageon 9800 / PRO + + + NVIDIA Riva 128 / ZX + - - NVIDIA TNT + - - NVIDIA TNT 2 + + 3 - NVIDIA GeForce + + - NVIDIA GeForce 2 / MX + + - NVIDIA GeForce 3 + + - NVIDIA GeForce 4 MX + + - NVIDIA GeForce 4 MX 8x + + + NVIDIA GeForce 4 Ti + + - NVIDIA GeForce 4 Ti 8x + + + NVIDIA GeForce FX 5200 / Ultra + + + NVIDIA GeForce FX 5600 / Ultra + + + NVIDIA GeForce FX 5800 / Ultra + + + NVIDIA GeForce FX 5900 / Ultra + + + Matrox Millenium II + - - Matrox G100 + - - Matrox G200 + - - Matrox G400 + + 4 - Matrox G450 + + - Matrox G550 + + - Matrox Parhelia + + - 5 Intel 740 + - - S3 Virge PCI * - - S3 Trio 3D + - - S3 Savage 4 + + - S3 Savage 2000+ + - 3DFX Voodoo Banshee PCI * - - 3DFX Voodoo 3 PCI * - - 3DFX VSA-based cards + + - # 9 Revolution 3D PCI * - - # 9 Revolution IV + - - SIS 315 + + - SIS Xabre + + + 6 PowerVR Kyro + + - PowerVR Kyro II / SE + + -

* - Карта вставляється в слот AGP, але використовує його лише як швидку PCI, без розширених можливостей, описаних вище.

1 - У двочіпових карт Rage MAXX проблеми з реалізацією AGP 2.0.

2 - Можливо, підтримка AGP 1.0 залишилася, а ключ в роз'ємі прибраний через велику споживання карти.

3 - На деяких картах сигнальні рівні задаються джампером. Модифікація TNT 2 Vanta LT не підтримує AGP 2.0, не дивлячись на універсальний роз'єм.

4 - У ранніх ревізій карт проблеми з реалізацією AGP 2.0.

5 - Заявлено - 3.0, реально - 2.0.

6 - У так і не вийшов Xabre 80 - тільки 2.0.

1 - У ранніх плат, можливо, для стабільної роботи режиму 4x потрібно вручну підібрати AGP Driving Value.

2 - Оскільки матірних виразів редактор не схвалює, я нічого не буду говорити про реалізацію AGP у цього чіпсета і материнських плат на ньому. Типи працюють відеокарт впізнаються тільки підбором ...

Ну і, до купи:

Таблиця всіх режимів AGP:

режим Рівень
лог. "1" AGP 1.0 AGP 1.0 / 2.0 AGP 2.0 AGP 2.0 / 3.0 AGP 3.0 1x 3.3V + + + - - 1x 1.5V - + + + - 2x 3.3V + + + - - 2x 1.5V - + + + - 4x 1.5V - + + + - 8x 0.8V

-

-

-

+

+

Як видно з цієї таблиці, в AGP 2.0 і 3.0 від режимів 1x і 2x не відмовилися, а просто перевели їх на сигнальні рівні 1.5V. Так що не дивуйтеся, побачивши варіант "1x" в настройках режиму AGP на нових платах.