AGP, serve davvero?

Il nuovo bus Accelerated Graphics Port sviluppato da Intel ha ricevuto critiche di una discreta parte del mondo tecnico, esaminiamone le caratteristiche e cerchiamo di capirne i vantaggi effettivi.

di Andrea Nenni

AGP è un nuovo bus a 32 bit dedicato al collegamento della sola scheda grafica con il bus di sistema (e quindi con RAM, PCI e CPU) e lavora a 66 MHz con un throughput massimo quindi di 266 MB/s nella modalità standard 1X (tutte queste velocità vengono dichiarati in Milioni di Byte al secondo anzichè in Mega che sarebbero invece 254, si verifica moltiplicando 4 Byte per 66.666) e di 533 MB/s nella modalità 2X con trasferimenti sui fronti di salita e discesa del clock, in pratica 133 MHz virtuali.
Come il PCI usa 32 linee multiplexate fra indirizzi e dati e trasferimenti burst per compensare questo limite ma aggiunge anche 8 linee di indirizzo fuori banda per permettere un parallelismo fra indirizzamento e trasferimento dati anche con dati non contigui ma evidentemente compresi in un range di 8 bit.
AGP è ottimizzato per gli accessi del chip grafico alla memoria di sistema in quanto adotta trasferimenti di tipo pipelined per eliminare l'alta latenza iniziale della RAM e i trasferimenti risultano quindi particolarmente veloci con la SDRAM che, dopo il primo accesso da 6 cicli, lavora in sincrono; è quindi prevista la possibilità per il chip grafico di allocarsi dinamicamente della memoria di sistema, denominata AGP memory, virtualmente attigua ma in realtà divisa in pagine fisiche (le stesse gestite dai classici meccanismi di paginazione e memoria virtuale) con una traduzione degli indirizzi in hardware.
Per concludere lo standard prevede anche un nuovo connettore su mother-board per la scheda video, leggermente più corto di quello PCI e maggiormente distante dalla feritoia esterna; ovviamente è anche possibile un integrazione su scheda madre per abbattere i costi.

I vantaggi secondo Intel

In base a queste caratteristiche Intel spinge particolarmente il suo marketing sui supposti benefici che traggono le schede video 3D su bus AGP sostenendo che per le macchine high-end il PCI con il suo tetto di 133 MB/s è ormai un collo di bottiglia e per le macchine più economiche invece è possibile memorizzare ampie texture nella RAM di sistema senza bisogno di montare più memoria dedicata sulla scheda video riducendo così i costi.
Entrambe le motivazioni alla base dei supposti vantaggi per il 3D sono però state oggetto di numerose critiche di vario tipo da parte di altri produttori di chip, tecnici di spicco, stampa specializzata e osservatori più o meno indipendenti.

AGP Memory

L'idea di allocare memoria di sistema al chip grafico in luogo di quella dedicata è giustamente l'argomentazione più bersagliata in quanto una riedizione variata e migliorata dell' UMA (Unified Memory Architecture) su PCI che spostava l'intero frame buffer da 1-2 MB nella memoria di sistema per risparmiare sulle macchine molto economiche.
L'insuccesso dell'UMA è stato sopratutto dovuto al crollo del prezzo della RAM che ha ridotto il risparmio a pochi dollari a fronte di un forte decadimento delle prestazioni con il PCI facilmente messo in crisi dagli accessi contemporanei del chip grafico per le funzioni di accellerazione e del DAC per il refresh dello schermo.
AGP evita tutto questo traffico lasciando comunque un frame buffer a bordo della scheda ed usando invece dinamicamente in caso di necessità la memoria aggiuntiva solamente per esigenze 3D quali ad esempio texture e z-buffer che però generano un traffico da parte dei motori grafici evoluti anche molto maggiore, in grado di saturare la banda a disposizione.
In particolare bisogna notare che i 533 MB/s oltre a essere un valore puramente teorico di picco che nella realtà si riduce considerevolmente non sono nemmeno sempre disponibili in quanto saturano completamente la banda della SDRAM con bus a 64bit e 66MHz (la EDO è anche più lenta) e gli accessi vanno comunque condivisi tramite arbitraggio con il PCI e sopratutto con la CPU e le sue cache, che vantano hit-rate notevoli anche del 80-90%, ma a seguito di tecniche di read-ahead massicce con un notevole traffico che non può certo essere penalizzato.
Il punto negativo fondamentale è che un'applicazione 3D avanzata che richieda diversi mega di texture (che oltretutto non sono ancora disponibili sul mercato) ha sicuramente anche dei pesanti requisiti di memoria di sistema e non si vede perchè in un PC economico quest'ultima dovrebbe abbondare visto che alla produzione i SIMM e DIMM sono ben più cari dei chip sciolti delle schede video e sono soggetti a note limitazioni di numero, combinazioni e tagli.
Oltretutto questo meccanismo ha bisogno di un consistente supporto da parte del Sistema Operativo che deve gestire dinamicamente la quantità di memoria per non penalizzare il sistema e dovrebbe essere incorporato solo nei futuri e già tante volte rimandati Microsoft Windows 98 e NT 5 attraverso modifiche all'API Direct DRaw.
In definitiva pollice sicuramente verso alla AGP memory su qualsiasi tipo di macchina, la memoria dedicata della scheda video costa meno e fornisce banda anche di 1,5 GB/s ma sopratutto sicura e costante, quando e se le applicazioni lo richiederanno si troveranno comunemente schede video economiche con 8,12,16 o più MB di RAM così come oggi quelle con 2-4 MB.

Banda effettiva e necessaria

Anche la giustificazione del collo di bottiglia rappresentato dal PCI offre spunto per diverse critiche ed è sopratutto molto dubbio che siano le applicazioni 3D a richiedere molta banda in presenza di moderni chip grafici accellerati.
Tutti i tipi di accellerazione sia 2D che 3D sono nati essenzialmente per sgravare la CPU ma hanno il vantaggio indiretto di alleviare enormemente anche il traffico sul bus perchè riducono i trasferimenti a molti semplici comandi ed un numero il più basso possibile di bitmap; questo è tanto più vero nel 3D in cui si possono costruire intere scene passando solo la descrizione degli oggetti e unicamente le poche bitmap delle texture.
L'unico caso in cui è richiesta molta banda è la riproduzione di una scena in movimento a pieno schermo in cui tutta l'elaborazione viene compiuta dal processore, inverosimile con le accellerazioni 3D e video dei chip grafici odierni e rappresentativa solo dei primi giochi di azione DOS senza supporti hardware accelleratori ( i vari Doom e simili) ma anche in questo caso ad esempio a una lussuosa risoluzione di 800x600 con 64k colori e 75 Hz di refresh occorrono solo 72 MB/s.
Quanto alle altre schede PCI, seppure in forte aumento, nessuna toglie molta banda, le schede di rete degli standard a 100Mbit usano al massimo 12,5MB/s ma generalmente molto meno, i controller disco Ultra ATA e Ultra Wide SCSI arrivano rispettivamente a 33 e 40 MB/s ma gli HD più veloci non vanno mediamente oltre i 10 sia pur con picchi continui anche sui 20, tanto meno le recenti schede audio o ISDN.
Le uniche schede da considerare preoccupanti sono quelle di rete ATM più veloci o il recente Gigabit Ethernet usate dai server di rete sulle dorsali veloci e i controller SCSI con cache magari in configurazione RAID usati dai file server; entrambi questi casi rappresentano poche macchine (spesso nemmeno PC) specializzate e costose e certo non usate come workstation grafiche, e in ogni caso adottano bus PCI multipli e concorrenti oppure veloci architetture di I/O proprietarie.
A riprova del ragionamento tutti i benchmark eseguiti sotto condizioni verosimili non mostrano nessun vantaggio prestazionale sul 3D a favore delle schede AGP rispetto alle stesse versioni per PCI, solamente nel 2D si ha qualche piccolo vantaggio percentuale negli indici ma questo è dovuto puramente alla stupidità di alcuni bench che apre e chiude finestre a un ritmo forsennato rappresentando non si sa bene quale condizione d'uso reale; se non si sale a grosse risoluzioni true color da grafica professionale ormai abbiamo raggiunto livelli in cui non si nota più alcuna differenza.
Oltretutto il bus PCI nelle specifiche attuali 2.1prevede già le estensioni a 64 bit (già implementate sull'architettura Digital Alpha) e a 66 MHz con un raddoppio di velocità per entrambe e un quadruplicamento se combinate senza doversi inventare un nuovo bus con tutti gli investimenti e inefficienze che ne seguono.
Considerando la logica aggiuntiva necessaria nel chipset e le piste sulla MB sia la soluzione dell'estensione a 64 bit di un paio di slot (con un connettore più lungo che accetta anche schede a 32 bit così come si è fatto su ISA da 8 a 16 bit) che quella di due bus PCI concorrenti di cui uno a 66MHz con un paio di slot sono meno gravose e garantiscono piena compatibilità e praticità.
Comunque in futuro le richieste di banda sono destinate ad aumentare con il sempre maggior numero di periferiche di I/O probabilmente sul veloce bus Firewire IEEE 1394 di prossima diffusione, con il prossimo Ultra ATA 66 e con la velocizzazione delle reti e bisognerà comunque considerare un upgrade del PCI anche se AGP in caso di affermazione (ormai probabile) rimanderebbe il problema.

Conclusioni

L'introduzione di AGP in questo momento sembra quindi una invenzione di marketing per guadagnare il prezioso vantaggio tecnologico ormai perso sul bus PCI ma che a suo tempo ha dato ad Intel la supremazia nei chipset Pentium e per spingere la piattaforma Pentium II cercando di rendere obsoleto il suo stesso diffusissimo chipset per Socket 7 Triton TX senza AGP e quindi tutta la piattaforma Pentium in cui la concorrenza di AMD e Cyrix è ormai molto forte.

Motherboard FIC PA-2013

Il primo chipset con AGP ad essere stato disponibile infatti è l'ormai diffuso Intel 440 LX per Pentium II ma nonostante Intel abbia sospeso lo sviluppo per Socket 7 anche per questa piattaforma è da poco disponibile un implementazione con l'ottimo chipset VIA Apollo VP3; potete già trovarlo nella veloce MB First International Computer PA-2012 ATX con 3 DIMM (il distributore italiano FIC per rivenditori è Datapool di Roma), nella TMC (Taiwan Mycomp Co, Ltd) AI5VG Baby AT con 4 SIMM+3 DIMM (distribuita da California Graphics & Peripherals, Inc. come Sunray VIA AGP) e in una recentissima scheda madre Epox.
Oltretutto visto da un altro punto di vista AGP è anche un bus molto veloce per far accedere la CPU alla scheda grafica e alla sua RAM e c'è chi ipotizza che possa essere utilizzato per far compiere compiti 3D alla CPU, nel continuo tentativo di Intel di giustificare sofisticati processori da 1000$ assegnandogli compiti svolti attualmente meglio e senza dover dipendere da particolari driver software di emulazione da chip dedicati da 10$; già ci sono stati tentativi con modem, decompressori MPEG e schede audio, rimasti ad oggi per fortuna molto isolati per i molti limiti di queste soluzioni e il piccolo risparmio di costo che se ne ottiene.
In definitiva per gli acquisti considerate la presenza di uno slot AGP sulla MB come un plus che non guasta ma non è assolutamente indispensabile e non vale al momento una spesa maggiore sopratutto su Socket 7 dove si trovano gli ottimi chipset PCI AMD 640 e VIA Apollo VP2 e VPX mentre per Pentium II il 440 LX offre comunque altri vantaggi rispeto al vecchio 440 FX; anche per la scheda grafica ovviamente AGP non vale che una piccola differenza di prezzo e sopratutto nel 3D un processore grafico potente come l'ormai classico 3DFX Voodo con una giusta dotazione di RAM vale non solo più di qualsiasi bus ma anche di qualsiasi CPU anche se MMX.

Per i siti dei costruttori potete consultare la mia lista, all'indirizzo http://www.comune.roma.it/COMUNE/bbs/vip/links-hw.html. Per contattarmi consultate la pagina di redazione.