Warum haben Grafikkarten Spezial-RAM?

Auf den heutigen Blog bin ich gekommen, weil ich an einem seit langem angefangenen Aufsatz über den „idealen CP/M Rechner“ weitermache, den wohl niemand außer mir interessiert. Das Hautproblem ist dabei die RAM Ausstattung, genauer gesagt der Bildschirmspeicher und der Zugriff auf ihn.

Damit man die Materie etwas besser versteht hier mal eine Erklärung der Problematik. Bei den damals üblichen Monitoren mit Röhren war es so, das der Computer parallel zur Bewegung des Elektronenstrahls die Bits an den Monitor übergeben musste, meist über eine serielle Leitung. Bei typisch 100.000 bis 300.000 Pixeln pro Bild zur damaligen Zeit und Bildwiederholraten von 50 bis 70 Hz kommt man so leicht in den zweistelligen Megabit Bereich. Es gab schon Bausteine, die auf schnelle Transfers spezialisiert waren. Viele Rechner setzten dafür eigene ASIC Bausteine wie Video Gate Arrays ein, die sequenziell den Speicher auslasen und dann die Bits in ein Schieberegister ablegten wo sie getaktet bitweise übertrugen wurden. War mehr als Schwarz-Weiß bzw. Schwarz-Grün oder Schwarz-Bernstein nötig, so gab es mehrere Leitungen, meist eine pro RGB Komponente (Rot, Grün., Blau), zusammen mit einem Signal für die Helligkeit kam man so auf 16 Farben, die bei vielen Rechnern Standard waren (8 Farben als Mischung der RGB Signale in zwei Helligkeiten). Farbe erhöhte natürlich noch die Problematik der Bandbreite bzw. des schnellen Auslesens von Speicherbausteinen, weil so aus acht Schwarz-Weiß Pixeln zwei Pixeln in 16 Farben wurden. Continue reading „Warum haben Grafikkarten Spezial-RAM?“

Warum hatten Computer früher eine so niedrige Grafikauflösung?

Heute spielt die Auflösung die eine Grafikkarte bietet keine Rolle mehr, zumindest bei der Kaufentscheidung. Die neueste Version der HDMI-Spezifikationen definiert Formate bis 10K, also über 10.000 Pixel in der Horizontalen, Standardkarten beherrschen schon 8 K und Monitore in der Größe gibt es auch, z.B. von Dell (allerdings braucht man dann Adleraugen, denn bei 100 % Sehfähigkeit muss man, um diese Auflösung bei 32 Zoll Diagonale auch würdigen zu können, bis auf 30 cm an den Monitor heranrücken). Erstaunlicherweise entwickelte sich die Grafikauflösung relativ langsam, sprich Prozessoren hatten viel größere Zuwachsraten in Sachen Geschwindigkeit, selbst der Arbeitsspeicher stieg schneller an. Nun gibt es bei einem Monitor eine physikalische Einschränkung – die Pixel muss man ja auch erkennen können. So wuchs in den Neunziger die Bildschirmdiagonale. Bis VGA nutzte man nur die Auflösung aus, die man auf einem 12-Zoll-Monitor nutzen konnte. Der reichte also für ein ganzes Jahrzehnt als Ausgabegerät. Die Auflösung 800 x 600 führte zur Einführung des 14 Zoll Multisync Bildschirms, 1.024 x 768 dann zu 17 Zoll Diagonale und 1.280 x 1.204 zum 19 oder 20 Zöller und der war dann echt schwer. Größer ging es dann nicht, sonst passt das Ding nicht mehr auf den Schreibtisch. Trotzdem war ein Pixel auf einem 19 Zöller bei der „1,2, K Auflösung“ 30 Prozent kleiner als auf einem 12 Zöller bei VGA-Auflösung. Seit etwa zehn Jahren steigt die Auflösung wieder rapide an, die Bildschirmdiagonalen aber kaum. Ein 10 K Monitor hat zwar eine 40 % größere Diagonale als ein 24 Zöller, aber die 5-fache Zahl an Pixeln in jeder Achse. Continue reading „Warum hatten Computer früher eine so niedrige Grafikauflösung?“

Ich möchte einen Xeon Phi

Schon in meinen ersten Computerjahren, so Anfang / Mitte der achtziger faszinierten mich Supercomputer. Diese Rechenpower auf kleinstem Raum, die hochgezüchtete Elektronik, wie bei der Cray die superschnelle ECL Logik. Inzwischen haben Supercomputer viel Sex-Appeal verloren. Einige Tausend bis einige Zehntausend PC’s miteinander koppeln kann jeder, okay es sind keine PC’s, sondern Server aber im Prinzip Standard PC Technik. Anstatt einem kompakten Rechner wie der Cray 1, die man notfalls auch als Couch nutzen konnte, füllen heute Supercomputer ganze Hallen und verbrauchen Megawatt an Strom. Für den Earth-Simulator hat man sogar extra ein Gebäude, samt Kraftwerk nebenan, für die Stromversorgung gebaut. Continue reading „Ich möchte einen Xeon Phi“

Kleine Geschichte der Grafikkarten

Eine Mail gestern in der meine Aufsätze zur Geschichte des Computers gelobt wurden, brachte mich auf die Idee mal wieder darüber was zu schreiben. Nun finde ich die derzeitige Entwicklung ziemlich langweilig und sehe auch so was wie eine Schere zwischen Anwendungen und Hardware – es wird immer mehr Kerne auf einem Prozessor geben, aber es fehlen bei dem Privatanwender die Anwendungen die so viele Kerne nutzen können, da die meisten Anwendungen im Batch oder Dialogbetrieb arbeiten. So habe ich mich einem Kapitel aus der Hardwaregeschichte zugewandt: Der Anzeige von Informationen.

Am Anfang war alles noch recht einfach: Es gab nur Text. Eine Routine im Betriebssystem oder eine festverdrahtete Logik las aus einem bestimmten Speicherbereich den Buchstabencode aus, sah in einer Tabelle aus welche Pixel dafür an waren und welche aus und steuerte damit den Elektronenstrahl. Bei den nachleuchtenden Monitoren, die damals üblich waren musste das Timing nicht exakt sein und eine hohe Bildwiederholrate war auch nicht nötig. Das konnte selbst ein schwachbrüstiger 8 Bit Prozessor nebenher erledigen. So hatten die ersten Computer wie Altair 8800, IMSAI oder von Prozessor Technologies nur monochrome Textdarstellung. Das galt auch für viele der nächsten Generationen wie den ersten Commodore CBM Systemen. Es gab damals keine eigene Hardware für die Darstellung und auch keinen dezidierten Grafikspeicher. Continue reading „Kleine Geschichte der Grafikkarten“