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310 B Aufbau von PC-Bildverarbeitungssystemen
B.5 Frei programmierbare Systeme
Eines der größten Hindernisse der PC-basierten Bildverarbeitung ist der Transfer der
Bilddaten vom Bildspeicher auf das PC-Memory. Deshalb ist die Integration eines frei
programmierbaren Graphikprozessors auf der Bildspeicherkarte ein wesentlicher Fortschritt.
Die erste Karte, auf der dieses Konzept realisiert wurde, war die Vista-Karte
mit dem Graphikprozessor TMS 34010 von Texas Instruments. Der TMS 34010 ist
ein allgemein verwendbarer 32-Bit-Prozessor, der einen umfangreichen Befehlssatz für
die Pixelverarbeitung hat. Mit diesen Befehlen können Pixel von zwei Fenstern mit
arithmetischen und logischen Operationen verknüpft werden.
Mit einem ANSI C-Crosscompiler und den dazugehörigen Entwicklungswerkzeugen
können C-Programme für den TMS 34010 auf dem PC entwickelt und dann in die auf die
Bildspeicherkarte ladbare Programmbibliothek integriert werden. Bedingt durch den
großen linear-adressierbaren Bildspeicher der Vista-Karte (4 MBytezur Bilddarstellung
und weitere bis zu 10 MByte für Programme und Bilddaten), ist ein komfortables
Arbeiten möglich. Bilder für Zwischenrechnungen können dynamisch angelegt werden,
und man kann Bilder mit gängigen C-Datentypen benutzen.
Der Nachfolgeprozessor des TMS 34010, der TMS 34020, verfügt neben einem 32
Bit breiten Datenbus über eine Schnittstelle zu einem numerischen Koprozessor, dem
TMS 34082 mit einer Spitzenrechenleistung von 20 Millionen Gleitkommaoperationen
(20MFLOPS) pro Sekunde. Der TMS 34020 ist zum Beispiel auf dem Modular Frame
Grabher von Imaging Technology integriert (Abb. B.3). Diese Karte zeichnet sich auch
durch austauschbare Videoeingangsteile (Abb. B.4) und einen 24 Bit tiefen Videobus
(Abb. B.3) aus, über den Bilddaten in Videoechtzeit von und zu weiteren Karten transferiert
werden können.
Sehr interessant für die digitale Bildverarbeitung sind auch moderne RISC-Prozessoren
wie der Intel i860 oder der Motorola 88110. Beide Prozessoren haben bei 50
MHzTaktrate eine Spitzenleistung von 100 MFLOPS. Mit einem speziellen Grafikbefehlssatz
lassen sich Operationen mit mehreren Pixeln gleichzeitig durchführen. Die
Firma Hyperspeed (San Diego, USA) bietet zum Beispiel i860-Prozessorkarten mit AToder
EISA-Bus und einer direkten Schnittstelle zum Visionbus für die Bildspeicherkarten
von Imaging Technology (Abb. B.3). Damit können Einzelbilder und Bildfolgen in
Videoechtzeit zwischen dem i860 und dem Bildspeicher transferiert werden. Typischerweise
sind die Rechenzeiten in Gleitkommaarithmetik auf diesem System nochmals um
einen Faktor 4 bis 20 gegenüber einem 80486 PC beschleunigt (Tabelle B.3).
Es ist zu erwarten, daß in naher Zukunft weitere leistungsfähige Bildverarbeitungssysteme
mit solchen Prozessoren auf den Markt kommen. Generell zeichnet sich der
Trend ab, daß Bildverarbeitung und Computergrafik integraler Bestandteil zukünftiger
Mikrorechnersysteme werden. Damit sind entscheidende Vorteile verbunden wie komfortable
Entwicklungsumgebung, standardisierte grafische Benutzeroberflächen, leichte
Übertragbarkeit von Bildverarbeitungssoftwarepaketen auf neue Rechnersysteme und
nicht zuletzt günstigere Preise.