5.2.6 AGP总线

5.2.6  AGP总线

1．AGP概述

随着多媒体的广泛应用，3D纹理与几何材质都需要大量显存和更高的总线带宽，PCI已不敷应用，Intel公司于1997年在PCI的基础上推出了高性能图形总线AGP（Accelerate Graphics Ports，加速图形接口）以解决高速视频显示问题。

严格地说，AGP不能称为总线，它与PCI总线不同，因为它是点对点连接，即连接控制芯片和AGP显示卡，但在习惯上我们依然称其为AGP总线。AGP接口是基于PCI 2.1版规范并进行扩充修改而成，工作频率为66MHz。

AGP总线直接与主板的北桥芯片相连，且通过该接口让显示芯片与系统主内存直接相连，避免了窄带宽的PCI总线形成的系统瓶颈，增加3D图形数据传输速度，同时在显存不足的情况下，还可以调用系统主内存。所以，它拥有很高的传输速率，这是PCI等总线无法与其相比拟的。

由于采用了数据读/写的流水线操作，减少了内存等待时间，数据传输速度有了很大提高；具有133MHz及更高的数据传输频率；地址信号与数据信号分离，可提高随机内存访问的速度；采用并行操作，允许在CPU访问系统RAM的同时，AGP显示卡访问AGP内存；显示带宽也不与其他设备共享，从而进一步提高系统性能。

AGP标准在使用32位总线时有66MHz和133MHz两种工作频率，最高数据传输带宽为266MB/s和533MB/s。而PCI总线理论上的最大传输带宽仅为133MB/s。目前，最高规格的AGP 8X模式下，数据传输带宽达到了2.1GB/s。

AGP接口的发展经历了AGP 1.0（AGP 1X、AGP 2X）、AGP 2.0（AGP Pro、AGP 4X）、AGP 3.0（AGP 8X）等阶段，其传输速度也从最早的AGP 1X的266MB/s的带宽，发展到了AGP 8X的2.1GB/s。

（1）AGP 1.0（AGP 1X、AGP 2X）。

1996年7月，AGP 1.0图形标准问世，分为1X和2X两种模式，数据传输带宽分别达到了266MB/s和533MB/s。这种图形接口规范是在66MHz PCI 2.1规范基础上经过扩充和加强而形成的，其工作频率为66MHz，工作电压为3.3V，在一段时间内基本满足了显示设备与系统交换数据的需要。这种规范中的AGP带宽很小，现在已经被淘汰了，只有在以前的主板上才会看到。

（2）AGP 2.0（AGP 4X）。

随着芯片的飞速发展，图形卡单位时间内所能处理的数据呈几何级数成倍增长，AGP 1.0图形标准越来越难以满足技术的进步了。由此，AGP 2.0便应运而生了。1998年5月份，AGP 2.0规范正式发布，工作频率依然是66MHz，但工作电压降低到了1.5V，并且增加了4X模式。这样，它的数据传输带宽达到了1066MB/s，数据传输能力增强了。

（3）AGP Pro。

AGP Pro接口与AGP 2.0同时推出，这是一种为了满足显示设备功耗日益加大的现实而研发的图形接口标准。应用该技术的图形接口，主要的特点是比AGP 4X略长一些，其加长部分可容纳更多的电源引脚，使用这种接口可以驱动功耗更大（25W～110W）或者处理能力更强的AGP显卡。这种标准其实是专为高端图形工作站而设计的，完全兼容AGP 4X规范，使得AGP 4X的显卡也可以插在这种插槽中正常使用。AGP Pro在原有AGP插槽的两侧进行延伸，提供额外的电能。它是用来增强而不是取代现有AGP插槽的功能。根据所能提供能量的不同，可以把AGP Pro细分为AGP Pro 110和AGP Pro 50。在某些高档台式机主板上也能见到AGP Pro插槽，例如华硕的许多主板。

（4）AGP 3.0（AGP 8X）。

2000 年8月，Intel推出AGP 3.0规范，工作电压降到0.8V，并增加了8X模式，这样它的数据传输带宽达到了2133MB/s，数据传输能力相对于AGP 4X成倍增长，能较好地满足当前显示设备的带宽需求。

（5）AGP接口模式的传输方式。

不同AGP接口的模式，传输方式也是各不相同的，如表5-6所示。

AGP 1X模式工作频率达到了PCI总线的两倍，即66MHz（注意，应该为 MHz，为方便于记忆特写成66MHz，但仍代表MHz，故133MB/s代表MB/s，依此类推），传输带宽理论上可达到266MB/s。

AGP 2X工作频率同样为66MHz，但是它使用了正负沿（一个时钟周期的上升沿和下降沿）触发的工作方式，在这种触发方式中，在一个时钟周期的上升沿和下降沿各传送一次数据，从而使得一个工作周期先后被触发两次，使传输带宽达到了加倍的目的。而这种触发信号的工作频率为133MHz。这样，AGP 2X的传输带宽就达到了266MB/s×2（触发次数）＝533MB/s的高度。

AGP 4X仍使用了这种信号触发方式，只是利用两个触发信号在每个时钟周期的下降沿分别引起两次触发，从而达到了在一个时钟周期中触发4次的目的，这样，在理论上它就可以达到266MB/s×2（单信号触发次数）×2（信号个数）＝1066MB/s的带宽了。

在AGP 8X 规范中，这种触发模式仍然使用，只是触发信号的工作频率变成266MHz，两个信号触发点也变成了每个时钟周期的上升沿，单信号触发次数为4次。这样，它在一个时钟周期所能传输的数据，就从AGP 4X的4倍变成了8倍，理论传输带宽将可达到266MB/s×4（单信号触发次数）×2（信号个数）＝2133MB/s的高度了。

目前，常用的AGP接口为：AGP 4X、AGP Pro、AGP通用及AGP 8X接口。需要说明的是，由于AGP 3.0显卡的额定电压为0.8V～1.5V，因此，不能把AGP 8X的显卡插接到AGP 1.0规格的插槽中。这就是说，AGP 8X规格与旧有的AGP 1X/2X模式不兼容。而对于AGP 4X系统，AGP 8X显卡仍旧在其上工作，但仅会以AGP 4X模式工作，无法发挥AGP 8X的优势。

表5-6  AGP工作方式和参数

2．AGP的特点

（1）直接内存执行（DME）。AGP允许数据量极大的3D纹理数据放入系统内存而不存入拥挤的帧缓冲区（图形控制器的内存），从而释放帧缓冲区供其他功能使用。允许显示卡直接操作内存的技术称为DME（Direct Memory Execute，直接内存执行）技术。

（2）数据读/写流水操作。AGP采用内存请求流水线（memory pipelining）技术，允许系统处理图形的控制器对内存进行多次请求，并对内存请求进行排队，深度流水线隐去了对内存访问造成的延迟，加快了整个流程的操作速度。AGP流水操作的最大深度不受结构上的约束，在结构规范中定义为256，实际受限于主控器与从控器的能力，一个典型的内存请求队列可处理12个以上请求。

AGP流水式访问请求有一个确定的访问长度（PCI传输的长度由FRAME信号的有效时间来决定），而且是8的整数倍。AGP操作中所使用的存储器地址总是按8字节的边界对齐，每次访问的最小长度为8个字节，所有访问的长度都是8字节的整数倍。

（3）并行操作。处理器访问内存的同时，显示卡可访问AGP存储器，显示带宽不与其他设备共享。

AGP采用边带信号传输（side band signaling）技术，该方法控制显示信号不通过系统数据总线而经AGP的单独信号线来传输，AGP整个32/64位总线全部分配给图形加速器，充分利用了系统资源。