sonraki »

[Levent (Lvnt)]

Doğru anlamış mıyım emin değilim:

C64, amiga vb makinelerde aynı ram bölgesi aynı zaman aralığında bir cpu bir grafik işlemci tarafından kullanılıyor. Bu şekilde hızlı grafik (ve diğer) işlemler sağlanıyor.

Yeni sistemlerde böyle bir paylaşım yok; cpu ve veriyolu üzerindeki cihazlar (dma) kuzey köprüsü vasıtasıyla chipset yönetiminde ram'a erişiyorlar. Başka bir deyişle ram'a direkt erişim yok, chipset vasıtasıyla erişim var.

Şimdi soru: Bu iki sistemdeki ram'ler aynı hızda çalışsaydı hangisi daha hızlı grafik işlemi yapıyor olurdu?

Doğru cevabı henüz bilmiyorum ama tahminim şu: yeni sistemlerde dram'lara hızlı erişim (burst mode gibi), refresh vb bazı durumlardan ötürü ram chipset kontrolünde kullanılmak zorunda. Bu da aslında erişimi biraz yavaşlatsa da sistem tasarımını basitleştiriyor. Yani tahminim ilk sistem daha hızlı

Grafik kartının sadece kendine ait ram'ini kullanması konu dışı bir durum, mesele verinin kopyalama olmadan aynı ram üzerinden hem cpu hem de grafik sistemi tarafından kullanılması

Bu konuda bilgisi olanlar paylaşıp yardımcı olurlarsa çok memnun olurum

[i_r_on]

DMA yapan kazanırdı. C64'de DMA görevini üstlenen bir çip yok. İşlemcinin bellekle işi olmasa da bellek atıl kalıyor. Yeni işlemcilerde cpu'nun yavaş olan belleğe olan ihtiyacını azaltmak için cache bellekler var, işlemcilerin kendilerinin instruction cache'leri filan var.

Yeni nesil grafik çiplerinin mimarisini bilmesem de olay aslında çoğu zaman o grafik çipinin eriştiği özel belleğin üstünden dönüyor OpenGL ve Directx ile. Herhalde sadece texture'lar filan aktarılırken ana bellek kullanılıyor.

Eski bus paylaşımlı mimarinin sebebi sanıyorum zamanın ram fiyatları. Grafik çipine ayrı bir bellek adama gibi bir opsiyonları olmamış adamların.

[wizofwor]

Aslında bus paylaşımı hızı düşüren bir şey. Çünkü grafik işlemcisi hafızaya erişmek için CPU'yu bekletiyor. Hele birde 8-bit sistemlerdeki gibi ekranla senkronize çalışırsa bütün sistemi color clock sinyaline endekslemiş oluyorsun.

Bellek işlem gücünden daha pahalı olduğu için ekonomik olmak adına bu yönteme gidilmiş. Aynı dönemdeki arcade sistemlerde çoğunlukla ayrı grafik belleği vardır. Grafik belleğini ayırdığında senin de söylediğin gibi sistem tasarımı basitleşiyor. Mikrobilgisayar dünyasında buna örnek olarak ilk aklıma gelen MSX sistemlerdeki VDP çipi var mesela. Ters köşe örnek de grafiği doğrudan ana CPU'nun çizdiği sevgili Speccy. İkisinin arasındaki fiyat farkı durumu çok güzel özetliyor olsa gerek.

Olayın bir başka boyutu da 8-bit'lik işlemcilerin taş çatlasa 64KB adresleyebiliyor olması. Bol renkli ve yüksek çözünürlüklü bir grafik çipi bu alanın en azından dörtte birini kendine isteyecektir. Derleyici ve diğer rom rutinlerini de düşününce adreslenebilir belleğin yarısı gidiyor. Hal böyleyken grafik belleği sırf program belleğinden tasarruf etmek için de ayrı kurgulanabilir.

Paylaşımlı belleğin genel performansa olumsuz etkisini bir tarafa bırakırsan bazı güzellikleri de var. Yerine göre hem işlem gücünden hem de bellekten tasarrufa da sağlayabilir. Çünkü CPU grafik datası üzerinde dinamik olarak hesaplama yapabilir. Hesapladığı datayı grafik belleğine, veya tampon oluşturmak adına program belleği içinde bir yere kopyalamak zorunda kalmaz.

[i_r_on]

@wizofwor : Yalnız şunu unutmamak lazım, grafik çipinin ram'e erişim hızı ayrı grafik hafızası ile artsa da bu sefer de cpu'nun oraya veri aktarmasının yavaşlığı devreye giriyor. Eski bilgisayarlarda belleğin ayrı olması bir avantajdan çok dezavantaj da olmuş yani bazen.

Bu anlamda en makul adımı gördüğüm kadarıyla Jay Miner CTIA, GTIA ve ANTIC tasarımı ile yapmış. İncelendiğinde modern gpu'ların çalışma mantığına benzer bir mantığa oturtmuş çiplerin işleyişini.

[wizofwor]

@wizofwor : Yalnız şunu unutmamak lazım, grafik çipinin ram'e erişim hızı ayrı grafik hafızası ile artsa da bu sefer de cpu'nun oraya veri aktarmasının yavaşlığı devreye giriyor. Eski bilgisayarlarda belleğin ayrı olması bir avantajdan çok dezavantaj da olmuş yani bazen.

Doğrudur çizim programı falan çalıştıracaksan ciddi yavaşlatır ama kritik anlarda video belleği ile ilgili dinamik bir işlem yapmayacaksan veri aktarımını bir kere yapıyorsun. Arcade oyunlarında mesela bu aktarım ekrana 'get ready' yazan kısma denk geliyor. Gerisi çok daha hızlı çalışıyor.

[Levent (Lvnt)]

Ana ram'den ayrı adanmış bir grafik belleği her durumda en hızlı çözüm olur herhalde. Ama bu da bir yere kadar, bir zaman sonra sorun yine ana ram'den grafik ram'e (ya da tersi) kopyalama hızı olarak yeniden ortaya çıkıyor. Yani adanmış grafik belleği sorunu çözmekten kaçmak gibi biryerde. Esas problem veri kopyalamanın yavaşlığı. Aslında veri kopyalama işlemi her tür bilgisayarlarlardaki (konsol vb hepsi) en önemli yavaşlık problemlerinden birisi. İşlemci ne kadar hızlı olsa da veri kopyalıyorum dediğiniz zaman bu hızın hiçbir anlamı kalmıyor, o işlem gücü kopyalama bitene kadar yapacak bir iş bulamazsa kenarda bekliyor.

Dma da aynı şekilde, kopyalama problemine bir tür çözüm olarak ortaya çıkmış, kopyalama sırasında işlemci başka işler yapabilsin hesabı.

En baştan kopyalama yapmayarak nereye kadar gidilebileceğini merak ediyorum. Bir şekilde ram paylaştırıldığında veri aynı yerde duruyor, bir cpu bir grafik işlemci tarafından kullanılıyor. @i_r_on'un dediği gibi jay miner'in tasarımları bu konuda çok dikkat çekici. Ama diğer taraftan bunlar paylaşımlı ram kullanıyor, yani cpu verileri yükleme sonunda nereye koyarsa oradan kullanıyor.

Diğer taraftan @wizofwor işlem gücünden ve bellekten tasarruf konusunu yazmış. Yani bu yöntemle aynı ram hızında daha az güç harcayan sistemler oluşturmak mümkün gibi gözüküyor.

[wizofwor]

Madem öyle Commodore 64'den örnek vereyim. Bütün sistem VIC-II etrafında tasarlanmış ve paylaşımlı bellek kullanılıyor. VIC-II ve 6510 belleğe sırayla erişmek durumunda olduğu için sistem 1Mhz hızında çalışmak zorunda. CBM aslında 2MHz'lik bir 6510 üretebilirdi ama VIC bu hıza çıkamayacaktı. Farklı hızlarda çalışan iki çip için daha karmaşık bir sistem de kurgulanabilirdi ama bunu da -muhtemelen maliyetinden dolayı- yapmadılar. Böylelikle sistem performansı kafadan yarı yarıya tırpanlamışlar oldular.

Ancak daha sonra üretilen C128'de hem VIC-II hemde VDC kullandılar. Sistem VIC-II aktifken 1Mhz, VDC aktifken 2Mhz oluyor. VDC'nin kendi grafik belleği var.

Peki VIC-II tasarımının kazanımları neler oldu? Bellekte istediğimiz yeri sprite olarak gösterebiliriz. Yani bellek yettiği kadar sprite animasyonunu tek bir adresi değiştirerek yapabilir hale geldik. Başka? Bank switching sistemiyle, bir sonraki frame'de gösterilecek ekranın datasını, o anki ekranın datasından ayrı olarak hesaplayabiliyoruz. Zamanı gelince yine kopyalama yapmadan ekranı değiştirebiliyoruz.

Bunun karşılığında kaybettiğimiz şeyler? Donanımsal sprite yüksekliği bize yetmiyorsa sanal spritler kullanacaksak işlemci yavaş olduğu için sorun yaşıyoruz. Örnek The Trapdoor, Popeye.

Aynı zamanda grafikle hiç işi olmayan programlar veya işin hesaplama kısmı grafiği çizmekten daha ağır basan 3D oyunlar da mecburen yarı hızda takılıyorlar. Örnek: Elite, Castle Master.

Özetle iş kullanılacak grafik çipinin yeteneklerine ve sistemde çalışacak yazılımın ihtiyaçlarına bakıyor.

 

[Levent (Lvnt)]

@wizofwor durum aynen yazdığınız gibi, örnek mükemmel, şimdi konu çok daha net düşünülebilir hale geldi. Her iki durumu birbiriyle karşılaştırabilmek için C128'in VDC modundayken de 1MHz çalıştığını düşünürsek:

1. durum: VDC'nin kendine ait ram'i full dolu ve ana bellekten de bazı verilere ulaşıyor olsaydı VIC-II ile aynı grafik performansı verir miydi? (VDC ana bellekten veriye ulaşabiliyormu? O da var)

2. durum: VDC ya da VIC-II; ekranda bir görüntü var ama sabit (ekran kapatılmayacak). 6510 ram'deki bazı verileri kullanarak hesaplama yapıyor. VDC ya da VIC-II durumunda 6510 hesaplama hızı aynı olur mu?

İlk konuyu açtığımda cpu performansını düşünmemiştim, yani 2. durum. Onu da dikkate almak lazım. Hatta gerçekte bilgisayarda başka işlemciler de oluyor. Ram üzerinden çalışan başka bir işlemci birşeyler yaparken (Örneğin dma ile kopyalama, ram kullanarak ses oluşturulurken ya da hızlı network veri gönder al yapılırken) 1. ve 2. durumlarda hıza etkisi ne olur?

Yani mesele mhz artırarak değil, sabit bir hızda gerçek dünya (yani gerçek oyun) performansı hangisinde daha tatmin edici onu bulmak.

Aklıma geldi not olarak yazayım: Bir keresinde commodore dergisinde legend miydi neydi bir grubun kurucusu ile bir röportaj yayınlanmıştı. Adam bir sürü işlemi bir arada yapabilmesini kastederek bir oyun makinesi dünyadaki en güçlü makinedir demiş. Şu konuştuğumuz şeyler yani. Yanlız o zamandan bu zamana sanki oyun makinelerinin inovasyonu yerini standart bilgisayar sistemlerinin tekdüzeliğine bıraktı.

[Alpyre]

Aklıma geldi not olarak yazayım: Bir keresinde commodore dergisinde legend miydi neydi bir grubun kurucusu ile bir röportaj yayınlanmıştı. Adam bir sürü işlemi bir arada yapabilmesini kastederek bir oyun makinesi dünyadaki en güçlü makinedir demiş. Şu konuştuğumuz şeyler yani. Yanlız o zamandan bu zamana sanki oyun makinelerinin inovasyonu yerini standart bilgisayar sistemlerinin tekdüzeliğine bıraktı.

Amiga'nın zamanındaki o ilkel işlemci teknolojileriyle bile rakiplerinden daha iyi performans göstermesinin nedeni de bu zaten. Aynı zamanda bir oyun makinesi olacak şekilde tasarlanmış olması. Ama önermenin doğruluğu "en güçlü makine"yi nasıl tanımladığına göre değişecektir.

1. durum: VDC'nin kendine ait ram'i full dolu ve ana bellekten de bazı verilere ulaşıyor olsaydı VIC-II ile aynı grafik performansı verir miydi? (VDC ana bellekten veriye ulaşabiliyormu? O da var)

VDC ana bellekten veriye ulaşamaz. Ancak CPU ona kopyalama yapabilir. O da VDC'den izin aldıktan sonra yapabilir bunu (Amiga'da da durum aşağı yukarı böyle Chip'e ulaşır Fast'a ulaşamaz).

Daha beteri CPU'nun VDC belleği üzerinde mantıksal işlem de yapamıyor olması. Ancak VDC belleğinden sistem belleğine kopyalama yapabilir, işlemleri gerçekleştirip, VDC belleğine geri kopyalama yapabilir. Yani oldukça yavaş ve kullanışsız bir tasarımı var (Amiga'da en azından bu sıkıntıyı halletmişler, CPU ChipRam üzerinde istediği işlemi yapabilir. Tabi yine önce Custom Chipset'ten izin alması - yani sırasını beklemesi - gerekiyor.

2. durum: VDC ya da VIC-II; ekranda bir görüntü var ama sabit (ekran kapatılmayacak). 6510 ram'deki bazı verileri kullanarak hesaplama yapıyor. VDC ya da VIC-II durumunda 6510 hesaplama hızı aynı olur mu?

VDC'de VIC-II'ye nazaran (teorik olarak) en az iki kat daha hızlı olur gibi geliyor bana (sonuçta artık system bus'ı paylaşmak zorunda değiller).

[wizofwor]

@wizofwor durum aynen yazdığınız gibi, örnek mükemmel, şimdi konu çok daha net düşünülebilir hale geldi. Her iki durumu birbiriyle karşılaştırabilmek için C128'in VDC modundayken de 1MHz çalıştığını düşünürsek:

1. durum: VDC'nin kendine ait ram'i full dolu ve ana bellekten de bazı verilere ulaşıyor olsaydı VIC-II ile aynı grafik performansı verir miydi? (VDC ana bellekten veriye ulaşabiliyormu? O da var)

VDC'nin belleğine yazmaçlar üzerinden ulaştığın için daha yavaş olacaktı. Ekrana bir karakter basmak için VIC-II'de tek bir instruction yeterli olurken VDC üç yazmacın değerini ayarlamak için üç ayrı instruction gerekiyor. Ancak aynı yazmaçlar üzerinden VDC'inin CPU'yu etkilemeden kendi belleğinde çalıştıracağı block copy, block write gibi komutlar da verebiliyorsun. Eğer pencereler kullanan bir GUI tasarlayacaksan VDC çok daha hızlı yapar.

2. durum: VDC ya da VIC-II; ekranda bir görüntü var ama sabit (ekran kapatılmayacak). 6510 ram'deki bazı verileri kullanarak hesaplama yapıyor. VDC ya da VIC-II durumunda 6510 hesaplama hızı aynı olur mu?

VIC-II biraz terbiyesiz olduğu ve arada işlemciyi karakter set ve sprite verisini okumak için durduruduğu (bad line) için VIC-II modu bir nebze daha yavaş oldurdu. Ancak bir teselli olarak, bu hesabı screen ram'de yapabilir ve ekranda garip şekiller çıkartarak sıfır maliyetle kullanıcıyı eğlendirebilirsin(!).

İlk konuyu açtığımda cpu performansını düşünmemiştim, yani 2. durum. Onu da dikkate almak lazım. Hatta gerçekte bilgisayarda başka işlemciler de oluyor. Ram üzerinden çalışan başka bir işlemci birşeyler yaparken (Örneğin dma ile kopyalama, ram kullanarak ses oluşturulurken ya da hızlı network veri gönder al yapılırken) 1. ve 2. durumlarda hıza etkisi ne olur?

Yani mesele mhz artırarak değil, sabit bir hızda gerçek dünya (yani gerçek oyun) performansı hangisinde daha tatmin edici onu bulmak.

Aklıma geldi not olarak yazayım: Bir keresinde commodore dergisinde legend miydi neydi bir grubun kurucusu ile bir röportaj yayınlanmıştı. Adam bir sürü işlemi bir arada yapabilmesini kastederek bir oyun makinesi dünyadaki en güçlü makinedir demiş. Şu konuştuğumuz şeyler yani. Yanlız o zamandan bu zamana sanki oyun makinelerinin inovasyonu yerini standart bilgisayar sistemlerinin tekdüzeliğine bıraktı.

Ram üzerinde başka işlemler de yapan ve CPU'yu dinamik olarak manipule eden bir tasarım için VDC değil de çok daha yetenekli bir sistem (Çipset) olan OCS'ye bakmak doğru olacak gibi. Zira OCS'nin bellek erişiminde istisnai bir durum var. Paylaşımlı bellek kullanılmış ama CPU ve OCS'nin adresleyebildiği bellek miktarları farklı. Chipset iş yüküne bağlı olarak CPU'nun chipram'da çalışmasını durdurabiliyor. Ancak CPU cipsetin  doğrudan ulaşamadığı fastram'de çalışıyorsa bundan etkilenmiyor. Bu açıdan bakında Jay Miner iki sistemin avantajları birleştirmiş gibi görünüyor.

[Levent (Lvnt)]

Çözümün amiga'da hazır bekliyor olması beni şaşırtmadı. Sabrınız ve ayrıntılı açıklamalarınız için çok teşekkürler

[wizofwor]

Yok canım ne ne sabrı muhabbet ediyoruz burada.

@i_r_on: C128'de kullanılan VDC'nin detaylarını C128 Programmers Reference Guide'dan aldım. Bu dökümanı biraz karıştırmanda fayda var. VDC'nin kendi belleği ve program hafızası arasında veri alış verişinin işleyişi ilgini çekecektir.

[witchdoktor]

Birkaç noktaya parmak basayım;

C128, MOS-8502 tüm ekran modlarında 1MHz ya da 2MHz hızda çalışabiliyor. Yalnız VIC-II çipi 2MHz hızda tazeleme yapamadığından ekran bir çöplüğe dönüştüğü için pratikte 'blank' moda alınarak devre dışı bırakılıyor. Hatta raster interrupt'lar yardımıyla görünürür raster satırları (51-251) dışında 8502'yi 2MHz'de çalıştırarak hız avantajı sağlayabiliyorsunuz. VDC ile 2MHz hızda çalıştığınızda, VIC-II'den kaynaklanan 'badlines' vb zaman çalma kayıplarından da kurtuluyorsunuz.

VDC-8563 çipi kendi bağımsız 16 ya da 64K'lık VRAM'i nedeniyle 1 ya da 2MHz'de sorunsuz çalışıyor. Sorun, VIC-II gibi memory mapped arabirimi olmadığı için (register'ler) Z80'deki in-out arabirimi şeklinde iletişim kurulabilmesi. Bu durumu telafi edecek tek şey, blitter benzeri primitif bir bellek kopyalama desteği sunması. Risen From Oblivion demo'sunda bunun gibi birçok trick'ten faydalanılarak gayet güzel efektler elde edilmiş...

C128'deki Z80A ise ne yazık ki 2MHz hızında kullanılabiliyor (aslında 4MHz'de çalışıyor ama 4 cycle'dan 2'sini kullanabiliyor). Bu nedenle CP/M performansı pek yüz güldürücü değil. Z80 ile VDC-8563 birlikteliğinde neden tam 4MHz hız elde edilemediği tam bir muamma...

[i_r_on]

@wizofwor : Niye böyle bir yola girmişler anlamadım ama C128'deki 8563 VDC için hakikaten çok meşakkatli bir erişim yolu seçmişler. Daha önce incelediğim TMS9918 bunun yerine programlamak için çocuk oyuncağı. Onda ekranda gösterilen kısma elleşmemek için yine bir poll etme olayı var ancak bir yerde yakaladıktan sonra istediğin gibi takılabiliyorsun. Adresi otomatik increment etme mantığı da sanıyorum 8563'ünkinden daha hızlı.

Register'ları doğrudan hafızaya map etmek yerine iki port üstünden eriştirmek hakikaten ilginçmiş.

Konu neymiş merak ettim ve biraz araştırdım. Bil Herd zamanında yazmış.
VDC çipini tasarlayan elemana çok pis giydirmiş. Temel sebebi Commodore'un çıkarmayı planladığı Commodore 900 için tasarlanmış olması ancak bu proje iptal olduktan sonra C128 tasarımında aceleyle kullanılmış olması diye anlıyorum.

http://homepage.hispeed.ch/commodore/c128_story.html

http://www.floodgap.com/retrobits/ckb/secret/d128.html

[witchdoktor]

@i_r_on

80 kolon text modu kullanımı için tasarlanmış olduğu düşünüldüğünde bence fazlaca yetenekli bir çip (640x400, 800x600 vb programlanabilir bitmap modları). Ekran belleğini temizleme, metin ekranını scroll etme, küçük metin bloklarını taşıma işleri için gayet efektif. C128'de kullanımı CP/M nedeniyle düşünülmüş zaten. GEOS128'de de yeterince başarılı bir iş çıkarmış.