[發明專利]指令摺疊機制及其方法以及使用該摺疊機制及該方法之像素處理系統

無效

• 申請號: 200610074828.7
• 申請日: 2006-04-18
• 公開（公告）號: CN101059865A
• 公開（公告）日: 2007-10-24
• 發明（設計）人: 徐日明
• 申請（專利權）人: 矽統科技股份有限公司
• 主分類號: G06T1/20
• 分類號: G06T1/20
• 代理公司: 上海翼勝專利商標事務所
• 代理人: 翟羽

【技術領域】

本發明關于一種摺疊處理單元及其方法，以及執行該摺疊處理單元及該方法的像素處理系統，特別是有關于一種用于圖形處理器(GraphicProcessor?Unit，GPU)的指令摺疊處理單元(Instruction?Folding?Mechanism)及指令摺疊方法，以及使用該摺疊處理單元及該摺疊方法的像素處理系統。

【背景技術】

圖1為現有的圖形處理器的管線(Pipeline)架構方框圖。圖形處理器100主要包含三角設定單元102、像素處理單元104以及深度處理單元106，像素處理單元104包括像素著色器108以及連接于像素著色器108的材質單元(Texture?Unit)110與色彩內插器(Color?Interpolator)112。

將三維對象的表面分割成若干個三角形，該些三角形以幾何關聯性排列且具有任意的尺寸。每個三角形包含三個頂點，并且將這些頂點數據傳送至三角設定單元102，三角設定單元102將像素的參數輸出至像素處理單元104，其中參數像素在三角形的位置以及對應于三角形頂點的材質坐標。依據像素的位置以及頂點的材質坐標，利用材質單元110內插所有像素的材質坐標，然后將內插形成的材質坐標輸入至像素著色器108，并且在像素著色器108中進行處理。接著像素著色器108執行加載指令，并且回傳已處理完成的材質坐標給材質單元110。根據未處理的材質坐標以及已處理的材質坐標，材質單元110對像素在材質圖中的材質顏色進行取樣，并且將材質顏色輸出至像素著色器108。同時依據像素的位置以及頂點的材質坐標，色彩內插器112對所有像素的頂點顏色作內插運算，并且將這些頂點顏色輸出至像素著色器108。像素著色器108處理材質顏色以及像素的頂點顏色，并且將色彩值以及深度值輸出至深度處理單元106，以形成所顯示的像素顏色。然后畫出最后的顏色，以形成整個畫面(Frame)。

圖2為習知的圖形處理器以像素著色器執行一范例程序的方框圖。像素著色器108使用五種緩存器，主要包含：用來儲存暫時性數據的一般緩存器(r_n)、材質坐標緩存器(t_n)、材質編號緩存器(s_n)、頂點混色緩存器(v_n)以及輸出緩存器(_oc_n)，并且將最后轉換完成的像素顏色傳送至深度處理單元106。

像素著色器108的處理流程主要包括四個階段：坐標計算階段、材質加載階段、混色階段以及發出階段。首先將來自材質單元110的像素內插材質坐標儲存于材質坐標緩存器(t_n)。在坐標計算階段，將來自材質單元110的像素的內插材質坐標利用材質坐標緩存器(t_n)以及一般緩存器(r_n)進行算術運算，然后將運算的結果(亦即處理之后的材質坐標)儲存于一般緩存器(r_n)內。在材質處理階段，根據材質坐標緩存器(t_n)以及一般緩存器(r_n)內的材質坐標，利用像素著色器108來執行材質加載指令，使材質單元110從材質編號緩存器(s_n)指定的材質圖中取樣出材質顏色，再將取樣完成的材質顏色傳回一般緩存器(r_n)。在混色階段，利用像素著色器108將儲存在緩存器(r_n)的材質顏色以及來自色彩內插器112的頂點顏色作混色運算，并且將混色運算的結果儲存于頂點混色緩存器(v_n)中。最后在發出階段，像素著色器108將色彩值以及深度值輸出至深度處理單元106。應注意的是，坐標計算階段、材質處理階段以及混色階段可重復進行。

每個緩存器系由四個具有浮點數據格式的字段(Components)所組成，例如(x，y，z，w)或是(r，g，b，a)，此四種字段(x，y，z，w)稱為四元向量(Four-wide?Vectors)。在坐標計算以及材質處理階段，此四種字段用來表示三維空間的坐標或者是表示不同的材質格式的坐標。在混色階段以及發出階段，四種字段(r，g，b，a)分別代表紅(Red)、綠(Green)、藍(Blue)三原色以及透明度(Transparency)。這些字段配置給指令來源緩存器以及目標緩存器，而且可讀取各個字段內的值或是將值寫入至字段中，舉例來說，“r0.w”表示指令讀取”r0”緩存器的”w”字段的數據，或是表示將數據寫入至“w”字段內。