Çoklu arabelleğe alma - Multiple buffering

Setleri 1, 2 ve 3 sırasıyla tek, çift ve üçlü tamponlamanın çalışmasını temsil eder. dikey senkronizasyon (vsync) etkinleştirildi. Her grafikte zaman soldan sağa doğru akar. Bunu not et 3 gösterir takas zinciri üç tamponlu; üçlü ara belleğin orijinal tanımı, D karesi biter bitmez C karesini atacak ve E çizim karesini gecikme olmaksızın ara belleğe 1 başlayacaktır. Ayarlamak 4 bir karenin (bu durumda B) çizilmesi normalden uzun sürdüğünde ne olduğunu gösterir. Bu durumda, bir çerçeve güncellemesi kaçırılır. Video oynatma gibi zamana duyarlı uygulamalarda, tüm çerçeve düşebilir. Sette üç tamponlu takas zinciri ile 5, B çerçevesinin çizimi, A çerçevesinin video belleğine kopyalanmasını beklemek zorunda kalmadan başlayabilir, bu da gecikmeli bir çerçevenin dikey olarak yeniden izini kaybetme olasılığını azaltır.

İçinde bilgisayar Bilimi, çoklu tamponlama birden fazla kullanılması tampon bir veri bloğunu tutmak için, böylece bir "okuyucu", bir veri bloğu tarafından oluşturulan verilerin kısmen güncellenmiş bir versiyonu yerine, verilerin tam (belki de eski) bir versiyonunu görecektir. "yazar". Ayrıca kullanma ihtiyacını önlemek için de kullanılır. çift ​​bağlantı noktalı RAM (DPRAM) okuyucular ve yazarlar farklı cihazlar olduğunda.

Açıklama

Çoklu arabelleğin nasıl çalıştığını açıklamanın kolay bir yolu, gerçek dünyadan bir örnek almaktır. Güzel güneşli bir gün ve çocuk havuzunu çıkarmaya karar verdiniz, sadece bahçe hortumunuzu bulamıyorsunuz. Havuzu kovalarla doldurmanız gerekecek. Böylece musluktan bir kova (veya tampon) doldurursunuz, musluğu kapatın, havuza gidin, suyu doldurun, egzersizi tekrarlamak için musluğa geri dönün. Bu, tek arabelleğe almaya benzer. Kova su "işlenirken" musluğun kapatılması gerekir.

Şimdi, iki kovanız olsaydı bunu nasıl yapacağınızı düşünün. İlk kovayı doldurursunuz ve ardından akan musluğun altında ikincisini değiştirirsiniz. Daha sonra, birinciyi çocuk havuzuna boşaltmak için ikinci kovanın dolması için gereken süreye sahip olursunuz. Geri döndüğünüzde, kovaları kolayca değiştirebilirsiniz, böylece birincisi şimdi tekrar doldurulur, bu süre zarfında ikinciyi havuza boşaltabilirsiniz. Bu, havuz dolana kadar tekrar edilebilir. Kova doluyken beklemek, hiçbir şey yapmamak için harcanan zaman çok daha az olduğundan, bu tekniğin havuzu çok daha hızlı dolduracağını görmek açıktır. Bu, çift arabelleğe almaya benzer. Musluk her zaman açık olabilir ve işlem tamamlanırken beklemesi gerekmez.

Biri doldurulurken ve diğeri boşaltılırken havuza bir kova taşımak için başka bir kişiyi işe alırsanız, bu üçlü arabelleğe almaya benzer. Bu adım yeterince uzun sürerse, musluğun sürekli olarak doldurma kovaları çalıştırması için daha da fazla kova kullanabilirsiniz.

Bilgisayar biliminde, kapatılamayan veya kapatılmaması gereken çalışan bir musluğa sahip olma durumu yaygındır (bir ses akışı gibi). Ayrıca, bilgisayarlar genellikle akışlar yerine veri yığınlarıyla uğraşmayı tercih eder. Bu tür durumlarda, genellikle çift arabellekleme kullanılır.

Çift tamponlu Petri ağı

Çift Tamponlu Petri Ağı

Petri ağı resimde çift arabelleğe almanın nasıl çalıştığı gösterilmektedir. W1 ve W2 geçişleri sırasıyla tampon 1 ve 2'ye yazmayı temsil ederken, R1 ve R2 sırasıyla tampon 1 ve 2'den okumayı temsil eder. Başlangıçta sadece W1 geçişi etkinleştirilir. W1 yangınlarından sonra, hem R1 hem de W2 etkinleştirilir ve paralel olarak ilerleyebilir. Bitirdiklerinde, R2 ve W1 paralel olarak ilerler ve böyle devam eder.

Dolayısıyla, W1'in tek başına ateşlendiği ilk geçici olaydan sonra, bu sistem periyodiktir ve geçişler etkinleştirilir - her zaman çiftler halinde (sırasıyla W2 ile R1 ve W1 ile R2).

Bilgisayar grafiklerinde çift tamponlama

İçinde bilgisayar grafikleri, çift ​​tamponlama kekemelik göstermeyen (veya daha az) grafik çizme tekniğidir, yırtılma ve diğer eserler.

Bir programın, piksellerin bir defadan fazla değişmemesi için ekran çizmesi zordur. Örneğin, bir metin sayfasını güncellerken, tüm sayfayı temizlemek ve ardından harfleri çizmek, yalnızca eski harflerde kullanılan ancak yenilerinde kullanılmayan pikselleri bir şekilde silmekten çok daha kolaydır. Ancak bu ara görüntü, kullanıcı tarafından şu şekilde görülür: titreyen. Ek olarak, bilgisayar monitörleri sürekli olarak görünür video sayfasını yeniden çizin (geleneksel olarak saniyede yaklaşık 60 kez), böylece mükemmel bir güncelleme bile "yeni" görüntü ile yeniden çizilmemiş "eski" görüntü arasında yatay bir ayırıcı olarak anlık olarak görülebilir. yırtılma.

Yazılım çift tamponlama

Çift arabelleğe alma yazılım uygulaması, tüm çizim işlemlerinin sonuçlarını sistemin bazı bölgelerinde depolamasını sağlar Veri deposu; bu tür herhangi bir bölge genellikle "geri tampon" olarak adlandırılır. Tüm çizim işlemlerinin tamamlandığı kabul edildiğinde, tüm bölge (veya yalnızca değiştirilen kısım) video RAM ("ön tampon"); bu kopyalama genellikle monitörün raster yırtılmayı önlemek için kiriş. Çift arabelleğe alma yazılım uygulamaları, arka arabellek için ayrılan sistem belleği, kopyalama işlemi için zaman ve senkronizasyon için bekleme süresi nedeniyle zorunlu olarak tek arabelleğe almaya göre daha fazla bellek ve CPU süresi gerektirir.

Pencere yöneticilerini birleştirme genellikle "kopyalama" işlemini "birleştirme "pencereleri konumlandırmak, ölçek veya çarpıtma efektleriyle dönüştürmek ve bölümleri saydam yapmak için kullanılır. Bu nedenle," ön tampon "yalnızca ekranda görülen bileşik görüntüyü içerebilirken, pencereyi içeren her pencere için farklı bir" arka tampon "varken tüm pencere içeriğinin birleştirilmiş olmayan görüntüsü.

Sayfa çevirme

Sayfa çevirme yönteminde, verileri kopyalamak yerine, her iki tampon da görüntülenebilir (her ikisi de Video RAM ). Herhangi bir anda, bir ara bellek monitör tarafından aktif olarak görüntülenirken, diğeri arka plan arabelleği çekilir. Arka plan arabelleği tamamlandığında, ikisinin rolleri değiştirilir. Sayfa çevirme tipik olarak bir donanım kaydı içinde video görüntüleme denetleyicisi - video belleğindeki görüntü verilerinin başlangıcına bir işaretçinin değeri.

Sayfa çevirme, verileri kopyalamaktan çok daha hızlıdır ve monitörün izleme sırasında sayfalar değiştirildiği sürece yırtılmanın görülmeyeceğini garanti edebilir. dikey boşluk aralığı - hiçbir video verisi çekilmediğinde boş dönem. Şu anda aktif ve görünür olan arabelleğe ön tampon, arka plan sayfasına arka tampon.

Üçlü tamponlama

İçinde bilgisayar grafikleri, üçlü tamponlama çift ​​arabelleğe almaya benzer ancak gelişmiş performans sağlayabilir. Çift tamponlamada, program bir sonraki çizime başlamadan önce biten çizimin kopyalanmasını veya değiştirilmesini beklemelidir. Bu bekleme süresi birkaç olabilir milisaniye bu sırada hiçbir tampona dokunulamaz.

Üçlü arabelleğe almada, programın iki arka arabelleği vardır ve bu tür bir kopyalamaya dahil olmayan programda hemen çizime başlayabilir. Üçüncü tampon, ön tampon, görüntüyü monitörde görüntülemek için grafik kartı tarafından okunur. Görüntü monitöre gönderildikten sonra, ön tampon en son görüntüyü tutan arka tamponla çevrilir (veya buradan kopyalanır). Arka tamponlardan biri her zaman tamamlandığından, grafik kartı yazılımın tamamlanmasını beklemek zorunda kalmaz. Sonuç olarak, yazılım ve grafik kartı tamamen bağımsızdır ve kendi hızlarında çalışabilir. Son olarak, görüntülenen görüntü senkronizasyon beklenmeden ve dolayısıyla minimum gecikme ile başlatıldı.[1]

Yazılım nedeniyle algoritma ekran yenileme olayları için grafik donanımını sorgulamadığında, algoritma, donanımın bunları işleyebildiği hızda sürekli olarak ek çerçeveler çizebilir. Yenilemeler arasındaki aralıktan çok daha hızlı tamamlanan çerçeveler için, kopyalamadan önce arka arabelleklerin çerçevelerini daha yeni yinelemelerle değiştirmek mümkündür. Bu, çerçevelerin ardışık çerçeveler tarafından üzerine yazılmadan önce hiç kullanılmayan arka arabelleğe yazılabileceği anlamına gelir. Nvidia bu yöntemi "Hızlı Senkronizasyon" adı altında uygulamıştır.[2]

Bazen üçlü tamponlama olarak adlandırılan alternatif bir yöntem, takas zinciri üç tampon uzunluğunda. Program her iki geri arabelleği de çektikten sonra, başka bir geri arabellek çizmeden önce birincisi ekrana yerleştirilene kadar bekler (yani 3-uzunlukludur) ilk giren ilk çıkar sıra). Çoğu Windows oyunu, üçlü arabelleğe almayı etkinleştirirken bu yönteme başvuruyor gibi görünüyor.[kaynak belirtilmeli ]

Dörtlü arabelleğe alma

Dönem dörtlü arabelleğe alma sol ve sağ göz görüntülerinin her biri için çift ara belleğin kullanılması anlamına gelir. stereoskopik uygulamalar, dolayısıyla toplam dört arabellek (üçlü arabellekleme kullanılmışsa, o zaman altı tamponlar). Arabelleği değiştirme veya kopyalama komutu tipik olarak her iki çifte birden uygulanır, bu nedenle hiçbir zaman bir göz diğer gözden daha eski bir görüntü görmez.

Dörtlü arabelleğe alma, çoğu tüketici kartı için devre dışı bırakılan grafik kartı sürücülerinde özel destek gerektirir. AMD'nin Radeon HD 6000 Serisi ve daha yenisi bunu destekliyor [1].

3D standartları gibi OpenGL[3] ve Direct3D dörtlü arabelleğe almayı destekler.

DMA için çift arabelleğe alma

Dönem çift ​​tamponlama iki arabellek arasında veri kopyalamak için kullanılır. Doğrudan bellek erişimi (DMA) transferleri, değil performansı artırmak için, ancak bir aygıtın belirli adresleme gereksinimlerini karşılamak için (özellikle, daha geniş adresleme yoluyla sağlanan sistemlerdeki 32 bit aygıtlar) Fiziksel Adres Uzantısı ).[4] DOS ve pencereler aygıt sürücüleri "çift arabelleğe alma" teriminin kullanılmasının muhtemel olduğu bir yerdir. Linux ve BSD kaynak kodu, bu "geri dönen tamponlar" olarak adlandırılır.[5]

Bazı programcılar bu tür çift arabelleklemeden kaçınmaya çalışırlar. sıfır kopya teknikleri.

Diğer kullanımlar

Çift tamponlama da kolaylaştırmak için bir teknik olarak kullanılır. taramalı veya deinterlacing video sinyalleri.

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ "Üçlü Arabellekleme: Neden Seviyoruz". AnandTech. 26 Haziran 2009. Alındı 2009-07-16.
  2. ^ Smith, Ryan. "NVIDIA GeForce GTX 1080 & GTX 1070 Founders Editions Review: FinFET Generation Başlıyor". Alındı 2017-08-01.
  3. ^ OpenGL 3.0 Spesifikasyonu, Bölüm 4
  4. ^ "Fiziksel Adres Uzantısı - PAE Belleği ve Windows". Microsoft Windows Donanım Geliştirme Merkezi. 2005. Alındı 2008-04-07.
  5. ^ Gorman, Mel. "Linux Sanal Bellek Yöneticisini Anlamak, 10.4 Geri Dönme Tamponları".

Dış bağlantılar