CC BY
29
зданий и теплопроводов определяется толщиной их теплозащитных о болочек при заданной теплопроводности материала этих о болочек.
При этом снижение затрат энергетических ресурсов (топлива, тепловой и электрической энергии) на поддержание требуемого теплового состояния внутренней среды зданий (сооружений) в результате увеличения уровня их теплозащиты и уровня теплозащиты теплопроводов, уменьшения конечного значения температуры и значения скорости движения теплоносителей сопровождается ростом затрат материальных ресурсов (строительных и теплоизоляционных материалов, металла).
Минимизация суммарных затрат энергетических и материальных ресурсов на поддержание тре буемого теплового состояния внутренней среды зданий и сооружений о еспечивается в рамках метода техникоэкономической оптимизации путем решения соответствующих частных оптимизационных задач [3-6]. В результате решения этих задач определяются оптимальные значения толщин непрозрачных участков наружных ограждений зданий и слоя изоляции теплопроводов тепловой сети, а также оптимальные значения перепада температуры (энтальпии) и скорости движения теплоносителей в циркуляционных кольцах системы теплосна жения.
Оптимизация мощности системы теплоснабжения о еспечивает экономически целесоо разные размеры тепловой сети, что позволяет улучшить условия ее эксплуатации и качество ее ремонтов.
Соответственно, экономическая эффективность проектного решения отдельных элементов системы теплосна жения оценивается в рамках сравнительного анализа с использованием таких известных величин как сравнительный срок окупаемости То и приведенные затраты П [7]. Оценка экономической эффективности проектного решения системы теплосна же-ния в целом осуществляется с использованием а со-лютных экономических показателей [8].
Таким о разом, из выполненного анализа следует, что один из главных путей повышения эффективности системы теплосна бжения - это грамотное о босно-вание значений параметров состояния теплоносителей, циркулирующих в ее кольцах, и значений конструктивных параметров ее отдельных элементов, а также ее мощности.
Литература
1. Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод) / Под ред. Н.В. Кузнецова, В.В. Мито-ра, И.Е. Дубовского, Э.С. Карасиной. - М.: Энергия, 1973. - 376 с.
2. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника. Кн. 4: Справочник / Под о бщ. ред. В. А. Григорьева, В.М. Зорина - 2-е изд., перера б. - М: Энергоатом-издат, 1991. - 558 с.
3. Горшенин, В.П. Совершенствование метода оптимизации толщины непрозрачных элементов ограждения зданий и сооружений / В.П. Горшенин // Строительные материалы. - 2003. - №11. - С. 52-54.
4. Горшенин, В.П. Оптимизация теплового режима зданий и сооружений / В.П. Горшенин // Известия вузов. Строительство. - 2005. - №3. - С. 71-73.
5. Горшенин, В.П. Оптимизация параметров состояния продуктов сгорания в водогрейных котлах / В.П. Горшенин // Энерго- и ресурсос бережение - XXI век: Материалы Третьей международной научнопрактической интернет-конференции / ОрелГТУ. -Орел: Издательский Дом «Орлик», 2005. - С. 34-36.
6. Горшенин, В.П. Оптимизация параметров состояния греющего теплоносителя в рекуперативных теплоо бменниках / В.П Горшенин // Известия вузов. Строительство. - 2006. - №3-4. - С. 109-116.
7. Экономика предприятий энергетического комплекса: Уче бник для вузов / В.С. Самсонов, М.А. Вят-кин. - М.: Высшая школа, 2001. - 416 с.
8. Горшенин, В.П. Технико-экономическое о бос-нование проектного решения системы централизованного теплосна бжения / В.П. Горшенин // Известия вузов. Строительство.- 2006. - №5. - С. 51-55.
УДК 004.772
ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ОБРАБОТКИ КОМПЬЮТЕРНОЙ ГРАФИКИ
А.С. Ковалев, к.т.н. (ФГОУВПО ОрелГАУ)
В связи с внедрением в этом году новой операционной системы Windows Vista, от ПК тре буется мощных ресурсов, как аппаратных, так и программных. Поэтому в уче ный процесс по информационным технологиям следует включить разделы изучения новых элементов видеосистемы. Центральным вопросом повышение производительности компьютера становится ра бота графического процессора (GPU).
Современные графические процессоры имеют сотни миллионов транзисторов и самую ыстродейст-вующую видеопамять. Видеоадаптеры поддерживают быстрое построение трехмерных объектов - 3D-графики. Такими процессорами поддерживается и технология создания и ыстрого перемещения спрай-тов - подвижных о ъектов, составленных из ряда слоев - полупрозрачных и прозрачных. Осо бенно это нео ходимо при моделировании графики различных динамических задач физики и технических конструкций. Спрайты используются для создания быстро перемещающихся по экрану сложных о ъектов с изменяющейся формой и видом.
Построение 3D^ бъектов ведется в две стадии. В первой стадии выполняется геометрическая о ра отка изо бражения - оно разбивается на треугольники, координаты углов которых пересчитываются при их динамике по экрану монитора. На второй стадии закрашиваются треугольники с учетом различных световых эффектов по алгоритму Гуро (рендеринг).
Архитектура современных графических процессоров опирается на три фундаментальных свойства программ создания полигональной трехмерной графики:
• высокая скорость арифметичность графических алгоритмов с минимальной долей логических операций;
• возможность эффективного распараллеливания графических алгоритмов;
• потоковый характер операций графического конвейера.
Первичные данные, с которыми оперирует современная компьютерная графика (вершины, матрицы прео разования, значения цвета) относятся к векторному типу. Большинство операций, выполняемых графическим процессором, являются векторными. Графические векторы, как правило, четырехмерные: три цветных компонентов (R, G, B) и степень прозрачности (альфа-канал). Поэтому графические процессоры содержат четырехмерные векторные АЛУ, исполняющие операции с компонентами того или иного формата.
Операции с цветом и прозрачностью - чисто арифметические, логические данные друг от друга не зависят, поэтому их можно выполнять параллельно, то есть за один шаг. Поэтому имеется один векторный АЛУ и о бщий блок контрольной логики, о беспечи-вающий произвольную перестановку компонентов перед вычислениями.
Осо бенность графических алгоритмов в том, что о ъекты, о ра атываемые в графическом конвейере, как правило, не зависят друг от друга. При о бработке вершин треугольника не важен порядок вычислений. Поэтому в современных процессорах несколько вершинных блоков. О бработка пикселей тоже поддается распараллеливанию. Как следствие, происходит рост числа пиксельных конвейеров в архитектуре GPU. То есть наращивается мощность графических ускорителей клонированием вершинных и пиксельных локов, что ведет к увеличению температуры графических карт.
Все изменения в интерфейсе Vista связаны с новой графической подсистемой ’’Avalon” - кодовое имя технологии WPF (Windows Presentation Foundation). Благодаря WPF можно создавать двумерные, трехмерные, анимированные и графические видео-, аудио, и другие специальные о бъекты, а также визуализировать текст, используя один единственный API-интерфейс, функционирующий ста ильно, независимо от того, с о ъектом какого типа ра отает пользователь.
Технология WPF также имеет новую технологию - новый язык разметки, который называется XAML (Extensible Application Markup Language - расширяемый язык разметки приложений) и выступает в роли интерфейса для создания пользовательских интерфейсов.
С точки зрения пользователя главной про блемой всегда ыло то, что хотя графические процессоры GPU становились все мощнее и видеоадаптеры пополнялись все ольшими о ъемами видеопамяти, операционные системы не имели возможности пользоваться преимуществами всего этого мощного о о-рудования.
Появление WPF изменило ситуацию, потому что в WPF реализована новая графическая модель, спо-со ная в полной мере использовать все преимущества доступных на сегодняшний день мощных процессоров и видеоОЗУ. В WPF весь вывод проходит через мощный слой Direct3D, а это означает, что вся связанная с графикой ра ота перекладывается на графи-
ческий процессор, то есть ресурсы ЦП остаются сво-одными и могут использоваться для выполнения более важных задач. Кроме того, для вывода используется векторная графика. Это технология визуализации, в которой каждое изо ражение на экране состоит из точек, линий, многоугольников и кривых. В отличие от растровой графики, в которой каждое изо ра-жение на экране состоит из пикселей, векторная графика поддерживает изо ражения с очень высоким разрешением и позволяет изменять их масшта , сохраняя их качество.
Также в WPF реализована новая технология DWM (Desktop Windows Manager - Диспетчер окна ра очего стола), которая контролирует все, что ото-ражается на экране. При этом каждое приложение прорисовывает свою графику во внеэкранном уфере, а DWM затем компонует содержимое этого уфера на экране.
В WPF графика проходит через аппаратноускоренный графический процессор, поэтому перемещение окон проходит плавно и ез разрывов независимо от того, насколько ыстро окна перетаскиваются по экрану.
Благодаря мощи WPF при быстром перемещении или сворачивания окон включается эффект размытости (motion blur), который наглядным о бразом дает понять, что сейчас выполняется операция перемещения окон. Изменения масштаба пиктограмм также не вызывает ухудшения качества.
Эффекты прозрачности тре уют аппаратного ускорения, и WPF хорошо справляется с этой задачей, поэтому на о щей производительности системы это не сказывается.
Т ехнология WPF относится в видео так, будто бы это просто один графический о бъект. Так как, WPF имеет прямой доступ к аппаратному ускорению графического процессора, можно перемещать воспроизводящиеся видеофайлы и до авлять в них анимацию, не теряя кадров и не понижая производительности ЦП.
Как известно, Vista имеет новую функциональную возможность запускать интерфейс Aero Glass (воздушный с цветовой схемой прозрачности). Но для этого нужно установить совместимый с WDDM видеодрайвер. Но при этом возможно торможение системы. Эффекты прозрачности распространяются на окна и диалоговые окна приложений. Каждое открытое окно или диалоговое окно имеет эффект от расы-вания тени. При наведении курсора мыши на кнопку окна, кнопка зажигается: кнопки свернуть и развернуть светятся голу ым цветом, а кнопка закрыть -красным. Все рабочие элементы при наведении на них курсора мыши подсвечиваются. В диалоговом окне по умолчанию кнопка ОК имеет эффект постепенного затухания, при котором цвет, о ычно ото ражающий-ся, когда пользователь наводит на кнопку курсор мыши, сначала становится ярче, а потом постепенно лекнет.
При наличии видеокарты, которая поддерживает Windows Vista Device Model, версия переключателя Flip-3D ра ботает подо бно утилите Alt+Tab Replacement Power Toy. При этом Vista ото бражает не только пиктограмму для каждого окна, но также уменьшенную версию каждого окна. Мощные возможности WPF дают этому так называемому Flip-методу пере-
ключателя с одного окна на другое, используя векторную графику. При этом имеется доступ WPF к графическому процессору GPU, что о еспечивает текущее состояние каждого окна, воспроизводя полностью видео.
B Vista реализована еще одна технология для переключения с одного окна на другое, которая называется Flip-3Dc. При нажатии клавиатурной ком ина-ции Windows+Tab открытие окна ото ражается в виде трехмерной стопки.
Операционная система Vista поддерживает для панели задач окна предварительного просмотра. При наведении курсора мыши на кнопку в панели задач WPF ото ражает не только заголовок окна, но и его миниатюрное изо ражение.
Применение о бъемности графического интерфейса операционной системы MS Vista вынуждает видеокарту ра отать с максимальной нагрузкой в течение всего сеанса, что ведет к серьезной перестройки системы охлаждения вплоть до применения кулера на «жидком металле» от компании Sapphire. Поэтому следует применить двухкарточный режим новых технологий.
Технологии SLI (Scalable Link Interface - масшта-ируемый соединительный интерфейс) и CrossFire (CF) отличаются в элементах реализации и несовместимы по аппаратным средствам.
Технология SLI о бъединяет две графические карты только на процессорах GeForce. Карты устанавливаются в слоты PCI Express системной платы и соединяются между со ой мостом (SLI-bridge), который о беспечивает о бмен данными между графическими процессорами на скорости 1Гбайт!с.
Видеокарты, о бъединенные по технологии SLI, ра отают в двух режимах: режим SFR (Split Frame Rendering) и режим AFR (Alternate Frame Rendering). Режим SFR о беспечивает равномерную нагрузку изображения кадра между картами. Режим AFR направляет четные кадры на одну карту, а нечетные кадры на другую карту. Выбор режимов зависит от версии драйверов NVIDIA, чем свежее драйвер, тем эффективнее становится распределение нагрузки, повышая производительность системы.
Технология CF предусматривает о бъединение карт на процессорах Radeon и тре бует соответствующей материнской платы. CrossFire о ра атывает изо-ражение в трех режимах: SFR, AFR и тайловый.
Тайловый режим раз бивает кадр на фрагменты не ольших ячеек изо ражения, которые распределяются между двумя ускорителями. Т акой режим почти идеально разделяет нагрузку между графическими процессорами, но создает ольшую нагрузку на память, потому что во многих кадрах о разуются дважды накладываемые текстуры, которым нужно ольше сво одного места в видеопамяти.
При ра оте CF драйвер видеокарты вы ирает, какой режим о ра отки изо ражения следует включить.
B среднем прирост производительности двух карт повышается в пределах 2G-6G%. Но в некоторых случаях о разованный тандем из двух акселераторов не только приносит эффекта, а нао борот, ухудшает производительность. Использование сборки SLI или CF тре бует возрастающих системных возможностей. К тому же, недостатком о оих технологий заключается
в том, что они не поддерживают вывод изо ражения для нескольких мониторов. Для питания этих систем тре буются мощные блоки источников - свыше 450 Вт. Так, например, для Сго88Рке на базе Яа-ёеопХ1950ХТХ и веРогее 7950вХ2 и 8800вТХ нужно иметь лок питания 600 Вт. Это в свою очередь вызывает дополнительный шум от ра оты двух кул-леров. Поэтому необходимо применять жидкостное охлаждение.
В некоторых новых источниках литературы за 2007 год соо бщается о том, что при тестировании 8Ы-и СР-тандемов превосходство их над одиночными видео картами не превышает 2-34%. Однако при разрешении экрана 1600х1200 двухкарточные системы о еспечивают олее высокое качество изо ражения.
Технологии 8Ы и СР можно оценивать по-разному. Тем не менее, прирост производительности ПК с использованием тандемов не соразмерен денежным затратам.
Таким о разом, использование этих технологий снижает температурный режим о ра отки графики, повышает производительность выполнения различных о бъемных задач, улучшает надежностные параметры ПК, но тре бует значительных финансовых затрат.
Литература
1. European Journal of Natural History. Журнал №5, 2007.
2. Ковалев А.С. Новейшая информатика: монография / А.С.Ковалев, О.А.Шалимова. - Вестник РАСХН - ОрелГАУ Москва - Орел, 2007.
