Новости

Подход компании RGB Spectrum к процессорам видеостены напоминает гонку “Формула-1”. Автогонка “Формула-1” – это, прежде всего, настройка производительности гоночного автомобиля, с жесткими правилами, определяющими компоненты и параметры проектирования. Хотя компоненты гоночного автомобиля аналогичны тем, что используются в коммерческих транспортных средствах, интегрированная система гоночного автомобиля извлекает из этих компонентов максимальную производительность, дающую захватывающие результаты. Закон синергиии, при котором производительность целого больше, чем сумма его частей, верен как для болида “Формулы-1”, так и для правильно спроектированного высокопроизводительного процессора видестены. 

Интеллектуальный процессор видеостены профессионального класса так же отличается от обычной системы персонального компьютера, как гоночный автомобиль “Формулы-1” от семейного микроавтобуса. Хотя компоненты могут быть одинаковы, уровни производительности различаются, как небо и земля. Мы сможем лучше понять это, если посмотрим на различия в конструкции объединительной видеоплаты, изоляции обработки, надежности, системы управления и поддержки приложений компьютера.

Дизайн объединительной видеоплаты

Так же, как гоночный автомобиль “Формулы-1” начинается с мощного двигателя, высокопроизводительный процессор видеостены построен вокруг высокопроизводительной объединительной видеоплаты Peripheral Component Interconnect Express (PCIe), специально предназначенной для поддержки видео и его обработки. Типичная объединительная видеоплата компьютера с двумя или тремя 16-полосными PCIe-слотами не обладает достаточной мощностью для обработки одновременно нескольких сигналов видео высокого разрешения. Чтобы достигнуть подобного уровня производительности, интеллектуальный процессор видеостены должен иметь максимальное количество слотов (17 16-полосных PCIe-слотов для  блока с шасси 19"), с максимально возможной пропускной способностью каждого слота. 

При полной загрузке, 16-полосная объединительная плата 2.0PCIe должна быть в состоянии поддерживать одновременную обработку 21 несжатых 1080p видеосигналов с частотой 60 Гц, 24-бит, цветовая выборка 4:4:4, или большее число сигналов (до 56), если эти характеристики будут ниже. Однако для того, тобы правильно обрабатывать 4K-видео, требуется объединительная плата процессора спецификации 3.0 PCIe (выпущена в 2010), которая поддерживает до 7,877 Гбит на полосу, т.е. до 126,032 Гбит/слот на 16-полосной плате.

Кроме того, BIOS должен поддерживать широкий спектр передовых возможностей, таких как управление доступом к шине, тайминг и связанные с ними возможности. Все эти возможности являются неотъемлемой частью функционирования интеллектуального процессора видеостены и находятся просто вне досягаемости серверной объединительной видеоплаты типичного персонального компьютера.

Изоляция обработки

Для того, чтобы переправлять данные между периферийными картами, ГПУ и другими компьютерными подсистемами через объединительную плату, типичные компьютерные серверы полагаются на процессор. Тем не менее, когда требуется обрабатыватть несколько видеосигналов, на производительность системы серьезно влияет тот факт, что процессору не хватает пропускной способности и вычислительной мощности для эффективной обработки таких больших объемов данных.

В отличие от этого, должным образом разработанная интеллектуальная система видеостены использует процессор не для обработки видео и отображения функций системы (т.е. как "информационную плату"), а для управления маршрутизацией, масштабированием и макетами, а также для контроля за состоянием системы (т.е. как "контрольную плату"). Процессоры входа и выхода видео напрямую сообщаются друг с другом по объединительной видеоплате PCIe, в результате чего ограничения центрального процессора не могут отрицательно сказываться на возможностях системы, связанных с обработкой видео.

Водитель болида “Формулы-1” не должен толкать свою машину, чтобы двигать ее вперед. Но он должен обеспечивать должное функционирование двигателя и всех других компонентов, а также их мгновенную реакцию на его команды в ситуации, когда время имеет существенное значение. Точно так же, для обеспечения высокой производительности интеллектуального процессора видеостены, его процессор ("водитель" системы) должен проводить мониторинг системы и облегчать сообщение, но не контролировать функционирование отдельных компонентов обработки видео.

Надежность

Потенциал скорости гоночного автомобиля не имеет значения, если вся система ненадежна и не в состоянии поддерживать максимальную производительность. Поскольку гонка “Формулы-1” может занимать несколько дней, болиды должны выдерживать большие нагрузки в течение продолжительного периода времени. Подобно этому, интеллектуальные процессоры стены должны обеспечивать непрерывную производительность с высокой степенью надежности.

На тот случай, если какой-либо компонент в высокопроизводительном гоночном автомобиле или процессоре видеостены откажет функционировать, система должна быть спроектирована так, чтобы обеспечивать быстрый  ремонт или быструю перезагрузку/восстановление, минимизирующие "время остановки”, необходимое для полного восстановления функций. Поэтому в дизайн интеллектуального процессора видеостены входят: модульный дизайн, съемные крышки, простая печатная плата, оперативно замеянемые дисководы и блоки питания и меньшая зависимость от “спиннинговых” деталей (которые, скорее всего, и дают сбой). Кроме того, для повышения общей надежности системы, каждый компонент должен иметь более высокий уровень "среднего времени безотказной работы". Когда эти проектные требования учитываются при создании интеллектуального процессора видеостены, результатом является система, отличающаяся одновременно высокой надежностью и простотой обслуживания. 

Система управления

Производительность зависит от повышения качества и легкости управления. Сев перед пультом управления (обычно рабочей станции ПК, связанной с интеллектуальным процессором видеостены по сети), пользователи должны легко понимать, как им выполнять свою работу. Пользовательский интерфейс должен обеспечивать их всей информацией, они должны видеть, что делает система, какие входы/выходы имеются в наличии, как направлять сигналы от входов к выходам и как изменять структуру стены.

Привыкнув к системе управления, пользователи могут захотеть автоматизировать повторяющиеся процессы, за исключением системных макетов и настроек, и вспоминать предпочтительные настройки быстро и легко. Интеллектуальный процессор видеостены должен предоставлять инструменты, доступные для более опытных пользователей, нуждающихся в этих возможностях.

Управление системой должно быть отзывчивым. Так же, как автомобиль должен немедленно реагировать на поворот руля, органы управления интеллектуального процессора видеостены должны отвечать с той же непосредственностью. Когда вы работаете с хорошо спроектированным интеллектуальным процессором видеостены, изменения макета, маршрутизации, размеров окон, их открытие и закрытие будут происходить моментально, в режиме реального времени.

Поддержка приложений

Одной из самых востребованных функций интеллектуального процессора видеостены является возможность запуска приложений для конечного пользователя непосредственно на видеостене. В условиях диспетчерской, компьютеры, цифровые камеры, сетевые приложения и другие источники видео одновременно передают данные для отображения на стене. Интеллектуальный процессор видеостены должен обладать способностью получать это видеопотоки в исходных форматах и ​​позволять операторам легко выбирать, какие сигналы отображать на стене и в каком формате.

Создание такого процессора видеостены, который может запускать приложения и одновременно управлять видеоплатой, является сложной и комплексной задачей. Следует понимать, какие ресурсы использует каждое приложение, какие сервисы необходимы для его поддержания,  приоритеты его ресурсов, и как он взаимодействует с другими приложениями. Как и в случае “Формулы-1”, именно команда поддержки должна оценивать приложения с целью определения их соответствия производительности. Для гарантии того, что интеллектуальный процессор видеостены будет взаимодействовать с приложениями как следует, необходимо кропотливое внимание к деталям в сочетании с исчерпывающим тестированием.

Дополнительной проблемой является то, что декодирование IP видео может конкурировать с видеоплатой за одни и те же системные ресурсы. Интеллектуальный процессор видеостены должен уметь полностью изолировать эти ресурсы друг от друга и оставлять достаточно ресурсов для декодирования IP, с тем чтобы разумное количество потоков могло быть обработано с разумным числом кадров в секунду.

Победа в гонке!

В день гонки интеллектуальный процессор видеостены демонстрирует такую производительность и надежность, которые позволяют конечному пользователю пройти всю дистанцию. Как и в случае  высокопроизводительных гоночных автомобилей, в случае интеллектуальных процессоров видеостен, именно продуманный дизайн и помощь команды поддержки, разбирающейся в работе системы, ее оптимизации и обслуживании, гарантируют появление синергетической, высокопроизводительной машины, которая выигрывает каждый раз.

¹ "W12 Engine" by Saveferris888 - Own work. Licensed under CC BY-SA 3.0 via Wikimedia Commons - http://commons.wikimedia.org/wiki/File:W12_Engine.jpg#mediaviewer/File:W...