وحدة رسم الخرائط النسيجية
في مجال رسومات الحاسوب ، تُعد وحدة رسم الخرائط النسيجية ( TMU ) مكونًا أساسيًا في وحدات معالجة الرسومات الحديثة (GPUs). تستطيع هذه الوحدة تدوير صورة نقطية وتغيير حجمها وتشويهها لوضعها على أي مستوى من نموذج ثلاثي الأبعاد كنسيج، في عملية تُسمى رسم الخرائط النسيجية . في بطاقات الرسومات الحديثة ، تُنفذ هذه الوحدة كمرحلة منفصلة ضمن مسار معالجة الرسومات ، [ 1 ] بينما كانت تُنفذ عند ظهورها لأول مرة كمعالج مستقل، كما هو الحال في بطاقة الرسومات Voodoo2 .
الخلفية والتاريخ
نشأت وحدة معالجة الصور ثلاثية الأبعاد (TMU) نتيجةً لمتطلبات الحوسبة اللازمة لأخذ عينات من صورة مسطحة (كخريطة نسيج) وتحويلها إلى الزاوية والمنظور الصحيحين المطلوبين في الفضاء ثلاثي الأبعاد. وتتمثل عملية الحساب في ضرب مصفوفة كبيرة ، وهو ما لم تكن وحدات المعالجة المركزية في ذلك الوقت ( مثل معالجات بنتيوم المبكرة ) قادرة على التعامل معه بمستوى أداء مقبول.
في عام 2013، أصبحت وحدات معالجة النسيج (TMUs) جزءًا من مسار معالجة التظليل ، منفصلةً عن مسارات إخراج العرض (ROPs). على سبيل المثال، في معالج الرسوميات Cypress من AMD، يحتوي كل مسار معالجة تظليل (وعددها 20) على أربع وحدات TMUs، مما يمنح معالج الرسوميات 80 وحدة TMUs. يُطبّق مصممو الرقاقات هذا التصميم لربط برامج التظليل بمحركات معالجة النسيج التي ستتعامل معها بشكل وثيق.
الهندسة
تتكون المشاهد ثلاثية الأبعاد عمومًا من عنصرين: هندسة ثلاثية الأبعاد ، والنسيج الذي يغطي هذه الهندسة. تقوم وحدات النسيج في بطاقة الفيديو بأخذ نسيج و"إسقاطه" على جزء من الهندسة. أي أنها تُغلّف النسيج حول الهندسة وتُنتج وحدات بكسل مُنسّقة يمكن عرضها على الشاشة. يمكن أن يكون النسيج صورة حقيقية، أو خريطة إضاءة ، أو حتى خرائط عادية لتأثيرات إضاءة سطحية متقدمة.
معدل تعبئة النسيج
لعرض مشهد ثلاثي الأبعاد، تُطبّق الخامات على شبكات المضلعات . تُسمى هذه العملية "رسم الخامات" وتُنجز بواسطة وحدات رسم الخامات (TMUs) الموجودة على بطاقة الفيديو. معدل تعبئة الخامات هو مقياس لسرعة تنفيذ بطاقة معينة لعملية رسم الخامات.
على الرغم من تزايد أهمية معالجة تظليل البكسل ، إلا أن هذا الرقم لا يزال ذا أهمية. خير مثال على ذلك هو بطاقة X1600 XT. تتميز هذه البطاقة بنسبة 3 إلى 1 بين معالجات تظليل البكسل ووحدات رسم الخرائط النسيجية. ونتيجة لذلك، تحقق X1600 XT أداءً أقل مقارنةً بوحدات معالجة الرسومات الأخرى من نفس الحقبة والفئة (مثل nVidia 7600GT) . في الفئة المتوسطة، لا تزال رسم الخرائط النسيجية تشكل عنق زجاجة. أما في الفئة العليا، فرغم أن X1900 XTX تتمتع بنفس النسبة 3 إلى 1، إلا أنها تؤدي أداءً ممتازًا نظرًا لدقة الشاشة العالية وقدرتها الفائقة على رسم الخرائط النسيجية التي تكفي لتشغيل أي شاشة.
تفاصيل
وحدات رسم الخرائط النسيجية (TMUs)
تتطلب معالجة الصور النسيجية (TMUs) معالجةً وترشيحًا. تُنجز هذه المهمة بواسطة وحدات معالجة الصور النسيجية (TMUs) التي تعمل بالتنسيق مع وحدات تظليل البكسل والرؤوس . وتتمثل مهمة وحدة معالجة الصور النسيجية في تطبيق عمليات النسيج على البكسلات. يُستخدم عدد وحدات معالجة الصور النسيجية في معالج الرسومات عند مقارنة بطاقتين مختلفتين من حيث أداء معالجة الصور النسيجية. ومن المنطقي افتراض أن البطاقة التي تحتوي على عدد أكبر من وحدات معالجة الصور النسيجية ستكون أسرع في معالجة معلومات النسيج. في وحدات معالجة الرسومات الحديثة، تحتوي وحدات معالجة الصور النسيجية على وحدات عناوين النسيج (TA) ووحدات ترشيح النسيج (TF). تقوم وحدات عناوين النسيج بربط وحدات معالجة الصور النسيجية بالبكسلات ويمكنها تنفيذ أوضاع عناوين النسيج. أما وحدات ترشيح النسيج، فتُنفذ اختياريًا ترشيح النسيج باستخدام مكونات مادية .
خطوط الأنابيب
خط الأنابيب هو بنية بطاقة الرسومات، والذي يوفر فكرة دقيقة بشكل عام عن قوة الحوسبة لمعالج الرسومات.
لا يُعتبر مصطلح "خط الأنابيب" مصطلحًا تقنيًا معتمدًا رسميًا. يحتوي معالج الرسومات على خطوط أنابيب مختلفة نظرًا لتعدد الوظائف التي تُنفذ في أي وقت. تاريخيًا، كان يُشار إليه بمعالج البكسل المتصل بوحدة TMU مخصصة. كانت بطاقة GeForce 3 تحتوي على أربعة خطوط أنابيب بكسل، كل منها مزود بوحدتي TMU. أما باقي خط الأنابيب فكان يُعنى بأمور مثل العمق وعمليات المزج.
كانت بطاقة ATI Radeon 9700 أول من كسر هذا النمط، وذلك بوضع عدد من محركات تظليل الرؤوس بشكل مستقل عن مُظللات البكسل. احتوت وحدة معالجة الرسومات R300 المستخدمة في Radeon 9700 على أربعة مُظللات رؤوس عامة، لكنها قسمت بقية مسار العرض إلى نصفين (كانت، إن صح التعبير، ثنائية النواة)، كل نصف، يُسمى رباعي النواة، يحتوي على أربعة مُظللات بكسل، وأربع وحدات TMU، وأربع وحدات ROP.
تُستخدم بعض الوحدات أكثر من غيرها، وفي محاولة لزيادة أداء المعالج ككل، سعوا إلى إيجاد "نقطة مثالية" في عدد الوحدات اللازمة لتحقيق الكفاءة المثلى دون الحاجة إلى مساحة إضافية من السيليكون. في هذا التصميم، فقد مصطلح "خط أنابيب البكسل" معناه، حيث لم تعد معالجات البكسل مرتبطة بوحدات TMU منفردة.
لقد تم فصل مظلل الرؤوس منذ فترة طويلة، بدءًا من R300، ولكن لم يكن من السهل القيام بذلك مع مظلل البكسل، لأنه يتطلب بيانات لونية (مثل عينات النسيج) للعمل معها، وبالتالي كان من الضروري ربطه بشكل وثيق بوحدة TMU.
لا يزال هذا الترابط قائماً حتى يومنا هذا، حيث يرتبط محرك التظليل، المكون من وحدات قادرة على تشغيل بيانات الرؤوس أو البكسل، ارتباطاً وثيقاً بوحدة TMU ولكنه يحتوي على موزع متقاطع بين مخرجاته ومجموعة ROPs.
خطوط أنابيب إخراج العرض (ROPs)
يُعدّ مصطلح "خط أنابيب إخراج العرض" مصطلحًا شائعًا، ويُشار إليه غالبًا باسم " وحدة إخراج العرض" . وتتمثل وظيفته في التحكم في أخذ عينات البكسلات (كل بكسل عبارة عن نقطة بلا أبعاد)، وبالتالي فهو يتحكم في عملية منع التعرجات ، عندما يتم دمج أكثر من عينة في بكسل واحد. يجب أن تمر جميع البيانات المعروضة عبر وحدة إخراج العرض ليتم كتابتها في مخزن الإطارات ، ومن هناك يمكن إرسالها إلى الشاشة.
لذلك، فإن ROP هو المكان الذي يتم فيه تجميع مخرجات وحدة معالجة الرسومات في صورة نقطية جاهزة للعرض.
الاستخدام في GPGPU
في معالجة الرسومات للأغراض العامة (GPGPU) ، يمكن استخدام خرائط النسيج أحادية أو ثنائية أو ثلاثية الأبعاد لتخزين بيانات متنوعة. ومن خلال توفير الاستيفاء ، توفر وحدة رسم خرائط النسيج وسيلة ملائمة لتقريب الدوال المتنوعة باستخدام جداول البيانات.
انظر أيضاً
مراجع
روابط خارجية
- أجهزة الرسومات
- الهندسة في مجال رؤية الحاسوب