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第九十一章 专用图形处理器

【作者写昏了头,昨天弄错了对象,居然把286算到了IBM头上,所以将原有内容全部推倒,将章节内容重写,还请见谅。

感谢网友小-a、№こ世の战神、j68639991、octopus7372、无处随风、飘缈云隐、我是虫洞、360060728的打赏,作者在此表示诚挚的谢意!

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一整天的休息,让郭逸铭紧张的精神得到了难得的放松。不用去想如何与人勾心斗角,也不用整日里策划下一步该如何发展。看看蓝蓝的天空,呼吸一下新鲜空气,与舒雨菲说说笑话,聊聊家常,这种平常人的生活,此刻对他来说却是一种享受。

头天的放松,当他第二天投入工作的时候,感到思维似乎也更加敏捷一些,仿佛大脑也转得更快了。

看来也不能总是忙工作,偶尔的时候,也需要劳逸结合才更有效率。

郭逸铭一面飞速地批改着各种文件,一面这样想到。不过当他看到眼前这份报告,手中的笔渐渐停了下来。

“‘蝴蝶’已经研制出来了?”他转头看看不远处正在工作的舒雨菲,欣喜道。

“是的,昨天晚上报上来的。我看你难得有机会什么也不用想,让脑子休息一下,所以就自作主张没有立即交上来。不过今天我是把报告放在最上面一摞里,就是知道你急着等这枚芯片,所以希望你能尽快看到。”舒雨菲笑着承认这份报告已经滞后了,但怕他误会,又赶紧解释道。

“没关系,没关系!好啊,等了它将尽一年,终于研发出来了!”郭逸铭当然知道她是好意,再说研发代号‘蝴蝶’的芯片虽然重要,但早一天晚一天也并不是什么大事,遂摆摆手笑着说道,示意她不用紧张。

他看着这份技术报告上的相关数据,越看越是喜欢,脸上的笑容也越来越浓。

有了这个利器,图形操作系统的根基可就算牢固了。这对于混合并行个人计算机来说,可是大喜事啊!

他越看越是喜欢,忍不住笑出了声。

“老板,我虽然知道你一直在等这枚处理器研制出来,可也不用这么高兴吧。难道它就真的这么重要?”舒雨菲都被他的笑声给惊动了,看他笑得这么开心,忍不住也露出笑容,但还是有些不明所以。

“当然重要,太重要了!”

郭逸铭一点也不吝惜赞美之词,对于“蝴蝶”研发成功的重要价值毫无疑问:“图形界面的好用,你是亲自尝试了,可它对硬件的要求也高啊!

计算机它本身不会处理图形。所有的图形都是人类采用编码的方式,用一个个点所组成,然后交由计算机处理后,映射到内存。再经由数字/模拟电路转化为显示器能够识别的信号,扫描在显示屏上。

包括你打的报告,所使用的字符,都是人们预先画好的点阵图形。”

“怎么,连电脑上显示的文字,也是一个图案?”舒雨菲还真不知道,连忙凑到眼前的显示器前,仔细地分辩起来,“呀,真的呢,粗看起来是一个字符,但仔细看,才发现是由一个个小点组成的。”

“呵呵呵呵,当然了,显示器也好、电视也好,所显示的图像都是由一个个点组成的。不过电视是模拟信号,可以直接输入模拟信号。而计算机则是数字信号,一个点,就要在内存上占一个位置,图像有多大,就要占多大的内存。

你看看眼前这个文档窗口,如果你眼力好,能数清,你会发现从左到右是640列,从上到下是480行。这一个点就要占一个内存位置,你说这是多大?”

他看到久等的‘蝴蝶’研发成功,心情极好,便笑着顺便给舒雨菲科普一下。

“640×480,那是307200,这么多!”她心算不行,用手边的计算器算了一下,不觉吃惊地叫起来。

“那当然!现在的硬件还不够好,以后你要看到动辄几千×几千的图像,那才叫做细腻。再往后,就是更细腻的全三维立体影像也不算什么!

三十万看着多,不过按照计算机的存储格式,是八位算一个字节。所以三十万除以八,也就38400个字节。而1024个字节是一个KB,也就是说要显示这样一幅图,如果全部按点阵算,那就是37.5KB,四舍五入,就是38K。”

郭逸铭心算能力可比她强多了,电子科学家首先就得是一个数学家。事实上,早期的电子科学家还大都可以客串数学家。

这点小小的乘除计算,他随口就报出了答案。

“噢,原来几K几K,是这样来的啊!”舒雨菲恍然大悟,“还好,我们的计算机里装了64K内存,没问题的。”

“我们这个图形操作界面可用不了38K这么多。

事实上,我们用的是硬点阵,也就是跟你输入的文字一样,相关的线条、图标什么的,都是灌注在显示集成电路里的。调用的时候也不需要从内存读取,而直接从ROM硬点阵中调用就可以了。因此一个字符只需要在内存内存入一个8位的地址编码,再加上一个8位的属性编码,也就是两个字节就能显示出来了。

一个字符是8×8的点阵,那么横向640÷8就是80个字节,纵向是480÷8是60个字节。因此一幅采用硬点阵字符库显示的图形界面,实际只占用了10个KB的内存,很小吧?而且显示电路中自带了16K的专用内存,这点负担对它来说轻而易举。并且属性编码中有三位数据位用来给它标注颜色代码,可以让我们这图形界面显示出8种颜色来。”

郭逸铭笑眯眯地算给她听。

“我明白了……”舒雨菲凝神想了一下,但还是皱着眉若有所思,慢慢道,“可我感觉当我在玩坦克大战的时候,好像界面就看起来粗糙许多,似乎也变得有些慢。难道当我在玩游戏时,显示就不是硬点阵,而是存储在内存里,因为占内存太多,所以计算机就变慢了……”

“你说得很好!”

郭逸铭一拍手,赞不绝口:

“不错不错,你很懂得举一反三嘛!的确,我们用来画图形框架的线条、图标这些,可以预存在只读存储器中。但应用程序这么多,我们不可能把所有的图形都存进去。

所以在玩游戏、看图片的时候,计算机采用的是最基本的像素点显示法。

通过刚才的示范,你应该知道,这种画点的方式来显示图形,图像分辨率越高,所占用内存就越大。

所以我们对图形显示限定了显示模式,静态图只能运行在640×480单色模式下,这样就只占38K。或者是512×384,可以用四种颜色显示,它占用48K内存。

但对于游戏,因为有背景和操控的人物、对手,所以就要用两幅图组合起来,一幅是背景,一幅是动态的人物和怪兽等等。两幅图同时都要占用内存,那么再用高分辨率硬件就负担不起了。

因此对于游戏,我们强制限定为320×200低分辨率状态,也提供四种颜色显示,这算是最节省空间的分辨模式。

一幅图像16K,两幅也才32K,足以让计算机硬件能够负荷。

不过你说变慢了,可不是因为内存不够,而是处理器运算不过来了。我们这是通用处理器,为了承担尽可能多的计算任务,里面集成了各种各样的运算电路,也就是它什么都会。然而图形处理用得最多的,还是乘法和累加计算,就是一个个点的叠加和删减。可这些电路却很少,也就是说它不精。

多而不精,就是通用处理器的最大特点。

用它来处理图形,随着图形不断变化,处理器就需要飞快运算。它虽然能干这活,可毕竟进行图形处理的电路就只有这一点。其他的电路闲得要命,而这边还排着队,半天也处理不完,那运算起来怎么快得了?

反应出来,就是你感觉游戏变慢了。”

郭逸铭把条理说得如此清楚,舒雨菲一听就明白了。她脑子很快,立即由此联系到“蝴蝶”,当即惊喜道:“老板,您特意要求研发的这款蝴蝶,就是为了解决这个问题的吧!肯定比我们现在用的处理器,在处理图形上快得多?”

“哈哈哈哈,那当然,它就是干这个的!”

郭逸铭笑得很开怀,蝴蝶一出,困扰他多时的难题,也将迎刃而解。

现在的处理器速度不快,内存时钟的频率基本能与之同步,所以不存在延迟现象。但市场上有太多兼容机,奥尔森是个技术狂人,可以在DEC的品牌机显示电路自带16K显示专用内存,同时计算机最低内存配置也达到了64K。

然而外界的兼容机走的就是低价路线,怎么便宜怎么来。于是有些显示内存只有8K、4K,甚至还有2K的。内存也是一省再省,32K、16K啥都有,连8K的他都看到过好几款。有些兼容机制造商,为了省钱,干脆连DEC推出的图形处理芯片也换成了市面上能买到的通用字符集成电路。

没有硬点阵输出,效果可想而知。

图形显示对硬件的要求可是很高的,为了运行在现在的硬件配置下,西部计算机公司的研究人员想尽了办法,尽一切努力来减少图形显示对硬件的要求,才基本满足了需要。但这中解决方案对使用的字符集、内存大小也是有条件的。当那些兼容机将硬件抠减到只有几K显存,内存更是缩水到8K,甚至为了节约成本连特制的字符集也换掉的时候,再怎么用技术手段解决也没有用了。

因此图形操作系统推出后,少数使用廉价兼容机的用户颇有抱怨,说软件不好用。他们进入图形界面,能看到图框,但应该显示图标的地方却是一团乱码。用户捏着鼻子继续用,进行文本操作还没问题,可是一打开游戏,问题就接踵而至。扫雷这种小画面游戏还凑合,可想玩翻牌这种画面稍大一点的,运行起来就特别吃力。至于坦克大战,基本上是一打开就死机。

用户是盲目的,他们不会怪自己贪便宜,而是责骂西部计算机公司开发的软件不行,挂羊头卖狗肉。这些负面评论对西部计算机公司实实在在带来了一定的影响,还把一些用户赶到了IBM那一边,这着实让郭逸铭对这些无良兼容机商们感到愤怒。

所谓成也萧何,败也萧何。

当初DW联盟正是靠着这些数量众多的兼容机商们形成了规模效应,迅速占领了市场,打得IBM溃不成军。可现在市场是占住了,这些兼容机商们为了追求利润不择手段,用低劣货坑蒙顾客,就反过来成了西部计算机公司的包袱。

最可气的是他们偷工减料,结果责任居然要西部计算机公司来背。

幸亏郭逸铭熟知图形操作系统的历史,在推出图形操作系统之前,就预料到了会出现这种局面,提前就给出指示,要求进行专用图形处理芯片的研发。

要说DEC开发的字符集成电路,也能勉强算是图形处理器,IBM推出的个人机上,也同样配备有这种集成芯片。但这两种集成电路,究其实质,还是一个字符集成存储器,本身用于图形处理的电路几乎没有。也就是存储一下字符、数字、运算符号、点线,DEC的集成电路中还额外包含了支持图形界面所需的图标等必要元素。

除此之外,什么都没有。

只有郭逸铭指定开发的这款“蝴蝶”,才能算得上是真正的图形处理器。

这是一款纯正的精简指令架构处理器,把那些与图形处理无关的电路统统都删了个干干净净。处理器中仅留下了图形处理必需的数字处理电路,如乘法电路、加法器、三角函数运算等,这部分电路只占传统架构处理器的20%还不到。节省出来的80%空间,可以布置更多的寄存器,加快运算速度,同时将图形操作系统必要的线框、图标也给集成了进去。

郭逸铭为了保证性能,将这款芯片的研发交给了旧金山实验室,采用了最新的集成电路制造技术制造。

整枚芯片的集成度达到了12万,是他们最初型混合并行处理器的十倍!

因为有了更大的集成度和更多的空间,他还能在处理器上设置两个乘法器,四条流水管线,多达30个寄存器,内部集成的存储器容量达到了24K。

同时为了发挥处理器效能,还为图形运算专门设计了相应的指令,包含有图形缩放、回旋、点线计算、调色板、矢量计算、像素处理等多种手段。

这种计算机专用图形处理器设计的理念要到99年才会出现,现在由于郭逸铭的到来,而提前得到了实现。尤其是精简指令架构,这是后世图形处理器的标准架构,在这个时代从未出现过,其精专于图形处理的构思,前所未有。

而流水线作业,更是开创性的发明。

这个时代在大型图形工作站,也有专用的图形处理器,但都采用的传统架构设计,进行单指令处理。“蝴蝶”在郭逸铭指示下采用的流水线作业,将一条指令分成了数段,同时在不同运算电路进行批量运算。一条指令在一个周期内就可完成,相对于这个时代而言,超前了何止十年。

要说不足,就是现在的半导体技术与后世相差太大。同时为了找到代工工厂,不敢采用最先进的制造技术,只能根据半导体工业大规模制造水平,集成12万个元器件,算是有些遗憾。

但后世图形处理器该有的二维图形处理核心理念,这款芯片大都已经包含齐全了,唯一欠缺的仅仅是三维图形处理技术。

这种芯片一研发出来,即便连参与研发的工程师们都赞不绝口。

精简架构、流水线,使得蝴蝶的时钟频率达到了惊人的30赫兹,配以16K内部存储器,可以说除了分辨率低一点、颜色少一点,图片的显示速度并不比后世二维显卡差多少。并且有了专用的图形处理器来进行图形运算,CPU可以说完全得到了解放,可以全力运行其他应用程序,如此一来,西部计算机公司这款图形操作系统的优势就得到了充分发挥。

图形处理器研发出来了,接下来,就该是为这款处理器设计一款板卡,将其作为独立显卡上市出售的问题。

只有作为独立的显卡出售,才能让那些购买了廉价个人机的用户真正领略到图形操作系统的好处。

不过这个图形处理器和显卡的生产销售,他并不打算以西部计算机公司的名义来进行操作。

现在公司在个人计算机上涉及的面够宽了,又是硬件又是软件,不敢再增加更多的业务。个人机市场如此之大,他不能一家独吞,这只会把联邦政府的目光吸引过来。要是一不小心被告个垄断,把公司给他拆分了那才哭都来不及。

所以专利授权生产是最好的。

自己可以坐在家里收钱,然后专注于对图形处理技术的进一步研究,完善图形处理指令集,这样自己以后也有了钳制别人的手段。最好把图形处理的关键技术都抓在手里,设下几百上千个陷阱,让别人一踩进来就得给他交钱,这才爽!

看来要找一家联盟内的忠实盟友了……

郭逸铭脑子里无意识地东拉西扯乱想,忽然之间笑起来。自己这不正是在做IBM曾经做过的事么,为了不被告垄断,不得不到处拉盟友,就不知道,自己未来会不会也会扶持起一个英特尔或是微软出来。

兜啊兜,结果兜了一圈,还是回到原点。最多只是个人机的架构不同了,未来扶持起来的也是GPU生产商而不是CPU巨头。

最关键的,得益的是他而不是IBM。

也就这样了。

果然是太阳底下无新鲜事啊!

随着他的事业扩展,未来不知道还会不会扶持起更多的计算机硬件生产商来?

仔细想想,当他在个人计算机领域涉足越来越深,方面越来越广,这个现象的出现可以说是必然,就不知道下一个会是什么领域了……

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