Блиттер - Blitter

А блиттер цепь, иногда как сопроцессор или логический блок на микропроцессор, посвященный быстрому перемещению и модификации данных внутри компьютера объем памяти. Блиттер может относительно быстро копировать большие объемы данных из одной области памяти в другую и параллельно с ЦПУ, освобождая более сложные возможности ЦП для других операций. Типичное использование блиттера - движение битовая карта, например окна и шрифты в графический интерфейс пользователя или изображения и фоны в 2D-видеоигре. Название происходит от немного блит операция 1973 г. Xerox Alto,[1] что означает передачу битового блока.[2] Блит-операция - это больше, чем копия памяти, потому что она может включать данные, которые не выровнены по байтам (отсюда и немного в немного блит), обработка прозрачных пикселей (пиксели, которые не должны перезаписывать место назначения) и различные способы комбинирования исходных и целевых данных.

Блиттеры в значительной степени вытеснены программируемыми графические процессоры.

История

В ранних компьютерах с растровая графика выход, кадровый буфер обычно проводился в основная память и обновляется с помощью программного обеспечения, запущенного на ЦП. Для многих простых графических процедур, таких как объединение меньшего изображения в большее (например, для видеоигры) или рисование заполненного прямоугольника, приходилось манипулировать большими объемами памяти, и многие циклы ЦП тратились на выборку и декодирование инструкций для краткости. повторяющиеся циклы инструкций загрузки / сохранения. Для ЦП без кешей требования к шине для инструкций были столь же важны, как и данные. Кроме того, поскольку один байт обычно находится между 2 (для 16 цветов) и 8 (для монохромных) пикселями, данные не были естественным образом выровнены для ЦП, поэтому потребовались дополнительные операции сдвига и маскирования.

Блиттеры в персональных компьютерах и видеоиграх

1973: В Xerox Alto, где термин немного блит создан, имеет инструкцию передачи битового блока, реализованную в микрокод, что делает его намного быстрее, чем та же операция, написанная на ЦП.[1] Микрокод реализован Дэн Ингаллс.[1]

1982: В Роботрон: 2084 аркадная игра от Williams Electronics включает в себя две фишки блиттера, которые позволяют в игре иметь до 80 одновременно движущихся объектов.[3] Производительность составила примерно 910 КБ / с.[3] Блиттер работает с 4-битными (16-цветными) пикселями, где цвет 0 является прозрачным, что позволяет создавать непрямоугольные формы.[4] Уильямс использовал то же оборудование в других играх того времени, включая Sinistar и Рыцарский турнир.[4]

1984: В MS-DOS совместимый Мышление персональный компьютер содержит пользовательский СБИС чип для перемещения прямоугольных участков растрового изображения. Аппаратное обеспечение обеспечивает прозрачность и восемь режимов объединения исходных и целевых данных.[5] Утверждалось, что в Mindset графика была до 50 раз быстрее, чем на компьютерах того времени.[6] но система не сработала.

1985: Один из аппаратных сопроцессоров в Amiga персональный компьютер - блиттер. Первая патентная заявка в США, в которой используется термин блиттер «Персональный компьютер для блочной передачи данных растрового изображения», присвоенный Commodore-Amiga, Inc.[7] Блиттер выполняет произвольную логическую операцию с тремя битовыми векторами размером 16:

назначение: = op (источник A, источник B, источник C)

1986: В TMS34010 представляет собой 32-разрядный процессор общего назначения с дополнительными инструкциями, подобными блиттеру, для управления растровыми данными. Он оптимизирован для случаев, когда центральный процессор требует дополнительной обработки, такой как обработка прозрачных пикселей, работа с не выровненными по байтам данными и преобразование между битовой глубиной. TMS34010 служил как ЦП, так и ГП для ряда аркадных игр, начиная с 1988 г. Нарк и в том числе Hard Drivin ', ', Smash TV, Смертельная битва, и NBA Jam, [8] Он также использовался в платах ускорителей графики профессионального уровня в 1990-х годах.

1986: Intel 82786 - это программируемый графический процессор с BIT_BLT инструкция по перемещению прямоугольных участков растровых изображений.[9]

1987: В IBM 8514 / А адаптер дисплея, представленный в Персональная система IBM / 2 компьютеры, выпущенные в апреле 1987 года, включают оборудование для передачи битовых блоков.[10]

Чип Atari ST Blitter

1987: В Atari Mega ST 2 поставляется с блиттерным чипом.[11] Официально названный «Процессор передачи битовых блоков Atari ST», стилизованный под BLiTTER, он предоставляет 16 вариантов для объединения исходных и целевых данных.[12] Блиттер поддерживается на большинстве последующих машин ST, включая более поздние версии домашних компьютеров STfm начального уровня.

1989: Недолговечный Рабочая станция Atari Transputer содержит аппаратный блиттер как часть своей видеосистемы "Blossom" (на базе Mega ST).[13]

1993: Последняя игровая консоль, выпущенная Atari Corporation, Ягуар, поставляется с блиттерным оборудованием как часть пользовательского чипа Tom.[14]

Операция

Спрайты (слева) и маски (справа)

Как правило, компьютерная программа помещает информацию в определенные регистры, описывающие, какая передача памяти должна быть завершена, и логические операции, которые необходимо выполнить с данными. Затем ЦП запускает блиттер, чтобы начать работу. Во время работы блиттера процессор свободен для другой обработки, хотя параллельный запуск блиттера использует полосу пропускания памяти.

Для копирования данных с прозрачными частями, такими как спрайты, можно указать цвет, который будет игнорироваться во время копирования (например, цвет 0). В других системах второе изображение 1 бит на пиксель может использоваться как «маска», чтобы указать, какие пиксели передать, а какие оставить нетронутыми (см. Изображение справа). Маска действует как трафарет. Логическая операция для системы прозрачного цвета (после суммирования битов пикселей по ИЛИ для определения того, является ли этот пиксель цветом 0): назначение: = (фон И НЕ маска) ИЛИ спрайт. Для отдельной предварительно рассчитанной плоскости маски, где могут быть использованы как замаскированные, так и немаскированные пиксели. Любые запись палитры / комбинация 0 и 1 битов (и в предыдущей операции потенциально могут конфликтовать с фоном, даже если предположительно замаскированы), операция назначение: = (фон И НЕ маска) ИЛИ (спрайт И маска) (все еще три входа, но один из них используется дважды), аналогичный по работе XOR основанный на программном рендеринге метод (например, указатели мыши с 1 битом плюс маска в ранних монохромных или цветных графических интерфейсах с битовой плоскостью, с любыми дополнительными битовыми плоскостями, которые все ограничены до 0 в маскированных областях).

Другие подходы

Основная статья: Sprite (компьютерная графика)

Оборудование спрайты представляют собой небольшие растровые изображения, которые могут быть размещены независимо друг от друга, объединены вместе с фоном на лету видеочипом, поэтому фактического изменения буфера кадра не происходит.[15] Системы Sprite более эффективны для движущейся графики, обычно требующей 1/3 цикла памяти, потому что необходимо извлекать только данные изображения, а не инструкции ЦП, а последующее наложение происходит на кристалле.[нужна цитата ] Обратной стороной спрайтов является ограничение количества движущихся графических изображений на строку развертки, которое может варьироваться от трех (Atari 2600 ) до восьми (Коммодор 64 и Семейство 8-битных Atari ) значительно выше для 16-битного аркадного оборудования и консолей, а также невозможности обновления постоянного растрового изображения (что делает их непригодными для общего ускорения графического интерфейса рабочего стола).

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ а б c Ширрифф, Кен. «Восстановление Xerox Alto от YCombinator, день 5: Трассировка микрокода с помощью логического анализатора». Блог Кена Ширриффа.
  2. ^ «Функция BitBlt». Сеть разработчиков Windows. Microsoft. Получено 2 октября 2016.
  3. ^ а б Вольф, Марк Дж. П. (июнь 2012 г.). Before the Crash: Early Video Game History (Ранняя история видеоигр). Издательство государственного университета Уэйна. п. 185. ISBN  9780814334508.
  4. ^ а б Загадка, Шон. "Информация о блиттере".
  5. ^ Уильямс, Грегг (апрель 1984). «Обзор продукта: персональный компьютер с мировоззрением». Журнал Byte. 9 (4): 278–280.
  6. ^ Андерсон, Джон Дж. (Февраль 1985 г.). «Mindset Micro: выход за рамки или что случилось с инновациями?». Творческие вычисления. 11 (2): 50.
  7. ^ "Патент США 4874164" Персональный компьютер для блочной передачи данных растрового изображения."".
  8. ^ «Список игр для игр, работающих на процессоре TMS34010». mamedb.com. Архивировано из оригинал на 2016-03-04. Получено 2016-05-15.
  9. ^ 82786 Руководство пользователя графического сопроцессора. Intel. 1988. с. 2-29.
  10. ^ Некасек, Михаил. "Графический ускоритель 8514 / A". OS / 2 музей.
  11. ^ «Atari Mega ST 2». Центр истории вычислений.
  12. ^ «Руководство пользователя процессора передачи битовых блоков Atari ST». archive.org. Корпорация Atari. 17 июня 1987 г.
  13. ^ Розенталь, маршал М. (ноябрь 1989 г.). "Транспьютерная связь: Эксклюзивное интервью с доктором Тимом Кингом из Perihelion". Начните. 4 (4).
  14. ^ "Техническое справочное руководство Том и Джерри" (PDF). Февраль 2001. С. 4–5.
  15. ^ Гаага, Джеймс. «Почему существуют специализированные игровые консоли?». Программирование в 21 веке. Архивировано из оригинал на 2018-04-23. Получено 2019-09-03.