Акселераторы
Программирование акселераторов
После включения ПК и загрузки операционной системы, неважно какой, акселератор работает как обычная видеокарта. Такой режим необходим для нормальной работы операционных систем и многих прикладных задач. Примером могут служить Windows и ее многочисленные приложения. Программирование акселератора как обычной видеокарты ничем не отличается от того, что описано в данной книге.
Основные (вычислительные) функции акселераторов выполняются в 32-разрядном (защищенном) режиме работы ПК. Речь идет о разрядности адресов, данные могут содержать меньшее или большее количество разрядов. Выполнение прикладных задач в защищенном режиме поддерживают, например, Windows 9X/2000/NT и OS/2. DOS является операционной системой реального (16-разрядного) режима, но существуют так называемые расширители (DOS extenders), которые подключаются к прикладной задаче и создают на время ее выполнения вычислительную среду, необходимую для работы в защищенном режиме. Наиболее известными из них являются DOS4GW, DOS32A, PMODE/W.
При выборе операционной системы приходится учитывать тот факт, что в настоящее время не существует стандарта на программирование функций акселераторов, хотя ассоциация VESA предпринимает активные усилия по его разработке. Первый документ VBE/AF Standard 1.0 был выпущен в августе 1996 года. В настоящее время опубликована третья редакция этого документа, но в ее первых строках подчеркивается, что она содержит черновые предложения и не более того.
Отсутствие стандартов означает, что непосредственно взаимодействующая с акселератором задача не будет переносимой. Она будет выполняться только на тех ПК, на которых установлена соответствующая модель акселератора. Существует довольно много компьютерных игр, созданных для определенных моделей акселераторов, в остальных случаях они либо вообще не работают, либо работают медленно, если вычисления выполняет процессор.
Проблема переносимости частично решается с помощью драйверов, которые продаются вместе с акселератором. Они составлены для определенной операционной системы и рассчитаны на взаимодействие с одной из распространенных графических библиотек.
Среда Windows позволяет создавать любые графические приложения. Разработчикам доступны графические библиотеки Direct3D и OpenGL, которые хорошо документированы и общедоступны. Если установлен соответствующий драйвер, то они используют возможности акселератора, в противном случае требуемые действия выполняются программно, что замедляет процесс выполнения задач, но решает проблему их переносимости.
Пакет Direct3D разработан Microsoft и является одной из частей библиотеки DirectX, входящей в состав Windows 9X, начиная с версии 98, Windows NT и 2000. Он предназначен для ускорения выполнения игровых задач в среде Windows. Первая версия пакета была выпущена в 1996 году.
Библиотека OpenGL была создана в 1993 году фирмой Silicon Graphics для компьютеров совершенно другого класса и для иной операционной системы. В 1995 году совместно с Microsoft она адаптировала ее для IBM PC. С этой библиотекой работает, например, последняя версия компилятора Фортрана для Windows.
В отличие от Direct3D, OpenGL более гибкая и многофункциональная библиотека. Изначально она создавалась для применения трехмерной графики в системах автоматизированного проектирования. Однако она не содержит средств, позволяющих работать непосредственно с видеопамятью в обход интерфейса графических устройств (GDI), который существенно замедляет выполнение прикладных задач. Для этого нужна дополнительная библиотека WinG или DirectDraw, которая является частью библиотеки DirectX.
Еще совсем недавно мысль о том, что можно создать хорошее трехмерное графическое приложение под Windows казалась совершенно нелепой любому программисту, имеющему дело с этой системой. С появлением библиотеки DirectX ситуация изменилась в лучшую сторону. Но, тем не менее, среда Windows остается весьма инерционной, и разработчики компьютерных игр продолжают и, вероятно, еще долго будут продолжать использовать для ускорения процесса игры расширитель DOS4GW и ему подобные.