[發(fā)明專利]在分布式圖形處理單元內(nèi)管理多重執(zhí)行緒的系統(tǒng)與方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710109968.8
• 申請(qǐng)日: 2007-06-11
• 公開（公告）號(hào): CN101261729A
• 公開（公告）日: 2008-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廖群峰;焦陽;蘇奕榮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 威盛電子股份有限公司
• 主分類號(hào): G06T1/20
• 分類號(hào): G06T1/20
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所
• 代理人: 黃小臨;王志森

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是有關(guān)于計(jì)算機(jī)運(yùn)算領(lǐng)域，特別是有關(guān)于分布式圖形處理單元的多重執(zhí)行緒(multiple?contexts)管理。

背景技術(shù)

現(xiàn)今計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序愈來愈強(qiáng)調(diào)圖形化，而且比以前擁有更高度的圖形處理能力。一些應(yīng)用程序(如游戲)通常包含復(fù)雜且高細(xì)節(jié)的圖形繪制，里面有需要大量處理的不同形式顯示對(duì)象。除了上述的應(yīng)用程序之外，現(xiàn)今的應(yīng)用程序也運(yùn)作在執(zhí)行多重應(yīng)用程序的窗口環(huán)境中。窗口系統(tǒng)允許單一實(shí)體顯示裝置呈現(xiàn)多重應(yīng)用程序的圖形輸出。此輸出通常顯示于一個(gè)或數(shù)個(gè)窗口，每個(gè)窗口可能需要一個(gè)唯一的執(zhí)行緒(context)。每個(gè)窗口的執(zhí)行緒定義了該窗口區(qū)域的性質(zhì)和參數(shù)，以便執(zhí)行某一應(yīng)用程序。另一種形式的執(zhí)行緒(例如繪圖執(zhí)行緒)可能與利用某種紋理、表面材質(zhì)類型、和相關(guān)著色程序進(jìn)行繪制的一個(gè)或數(shù)個(gè)對(duì)象有關(guān)。以此方式，一個(gè)執(zhí)行緒可能與圖形系統(tǒng)利用來控制繪圖處理的數(shù)據(jù)有關(guān)。舉例而言，顯示畫面可能包含數(shù)個(gè)重迭的窗口，每個(gè)窗口由不同的應(yīng)用程序所趨動(dòng)。紋理數(shù)據(jù)、著色數(shù)據(jù)、以及每個(gè)窗口的相關(guān)狀態(tài)值可構(gòu)成這些多重應(yīng)用程序的執(zhí)行緒。在背景窗口轉(zhuǎn)換成前景窗口的情形下，顯示畫面利用與先前應(yīng)用程序有關(guān)的覆蓋窗口更新執(zhí)行緒。在低階執(zhí)行緒轉(zhuǎn)換下，圖形處理單元(graphic?processing?unit，GPU)可能先完成一種物體型態(tài)的描繪，再切換至使用不同紋理和材質(zhì)組的其它形態(tài)物體。

紋理執(zhí)行緒可能包含紋理基準(zhǔn)地址、取樣原則、形態(tài)格式等等。著色執(zhí)行緒可能包含相似的紋理執(zhí)行緒，以及表面材質(zhì)特性、常數(shù)、著色代碼變化、和/或其它著色相關(guān)信息。考慮一個(gè)圖形處理單元的管線(pipeline)有非常長(zhǎng)的幾個(gè)管線階段之下(可能同時(shí)要繪制不同窗口或是物體，以及從不同執(zhí)行緒提供紋理數(shù)據(jù))，控制紋理執(zhí)行緒的集中式系統(tǒng)可能無法避免顯著的執(zhí)行效能降低。

在一個(gè)典型集中式控制結(jié)構(gòu)中，調(diào)度器可控制執(zhí)行緒暫存器以及切換任務(wù)進(jìn)出此執(zhí)行緒暫存器。舉例而言，一個(gè)像素著色調(diào)度器可控制多重描繪執(zhí)行緒，以及根據(jù)著色程序的需求派送紋理服務(wù)要求。然而，在紋理擷取控制與著色控制互為獨(dú)立的狀況下，紋理控制時(shí)常在著色程序執(zhí)行之前與執(zhí)行期間預(yù)先處理紋理數(shù)據(jù)。著色調(diào)度器和紋理控制單元的互動(dòng)產(chǎn)生顯著的存儲(chǔ)器和時(shí)間冗余，以及造成集中式執(zhí)行緒管理結(jié)構(gòu)的無效率。將這些執(zhí)行緒暫存器在眾多處理階段中分散開來，將會(huì)面臨重要的數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)問題。于是，此領(lǐng)域尚存在未發(fā)現(xiàn)的上述需求，以克服上述的缺陷與不足。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一些實(shí)施例提供管理分布式圖形處理單元內(nèi)多重執(zhí)行緒的系統(tǒng)與方法。一個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)的實(shí)施例中，在圖形處理單元內(nèi)有紋理控制單元(texture?control?unit)用以處理紋理數(shù)據(jù)。該紋理控制單元包括主執(zhí)行緒調(diào)度器(master?context?scheduler)，對(duì)應(yīng)于紋理處理而管理執(zhí)行緒數(shù)據(jù)，以及紋理執(zhí)行緒暫存器(texture?context?buffer)，儲(chǔ)存紋理控制單元所需的執(zhí)行緒數(shù)據(jù)。此系統(tǒng)也可包含著色控制單元(shader?control?unit)，在圖形處理單元內(nèi)處理色彩及紋理數(shù)據(jù)。該著色控制單元包含副執(zhí)行緒調(diào)度器(slave?context?scheduler)，對(duì)應(yīng)于著色處理而管理執(zhí)行緒數(shù)據(jù)，以及包含著色執(zhí)行緒暫存器(shader?context?buffer)，儲(chǔ)存著色控制單元所用的執(zhí)行緒數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的一些實(shí)施例也可視為在分布式圖形處理單元內(nèi)管理執(zhí)行緒數(shù)據(jù)的一種方法。依此觀點(diǎn)，實(shí)施例的方法可大約分成下列步驟：接收數(shù)個(gè)一連串的執(zhí)行緒到第一控制單元內(nèi)，在主執(zhí)行緒調(diào)度器里產(chǎn)生數(shù)個(gè)執(zhí)行緒識(shí)別符(context?identifier)；處理第一控制單元內(nèi)該等執(zhí)行緒的第一部分；從第一控制單元接收?qǐng)?zhí)行緒數(shù)據(jù)到第二控制單元：從第二控制單元接收?qǐng)?zhí)行緒狀態(tài)數(shù)據(jù)到第一控制單元；以及從第二控制單元產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的一些實(shí)施例也可視為在分布式圖形處理單元內(nèi)管理執(zhí)行緒數(shù)據(jù)的一種系統(tǒng)。此系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例可包含數(shù)個(gè)控制單元，每個(gè)控制單元包含執(zhí)行緒暫存器、執(zhí)行緒處理器、以及執(zhí)行緒調(diào)度器。此系統(tǒng)還可包含邏輯電路以接收數(shù)個(gè)執(zhí)行緒、邏輯電路以識(shí)別每個(gè)執(zhí)行緒、以及邏輯電路供作每個(gè)控制單元之間的連絡(luò)。

還有另一種在分布式圖形處理單元內(nèi)管理執(zhí)行緒數(shù)據(jù)的系統(tǒng)實(shí)施例可以實(shí)現(xiàn)如下：第一控制單元，接收一序列的數(shù)個(gè)執(zhí)行緒，其中第一控制單元還用以處理該等執(zhí)行緒的第一部分；以及第二控制單元，從第一控制單元接收該等執(zhí)行緒的第二部分，其中第二控制單元還傳達(dá)執(zhí)行緒處理狀態(tài)給第一控制單元，并且第二控制單元更進(jìn)一步傳送處理過的此序列執(zhí)行緒數(shù)據(jù)。