[發(fā)明專利]可編程圖形處理單元計(jì)算核心的常量緩沖的方法和系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810091665.2
• 申請(qǐng)日: 2008-04-11
• 公開（公告）號(hào): CN101271584A
• 公開（公告）日: 2008-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 焦陽;約翰·柏拉勒斯;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): G06T15/00
• 分類號(hào): G06T15/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所
• 代理人: 黃小臨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(data?processing?systems)，且特別是關(guān)于可編程圖形處理(programmable?graphics?processing)的方法與系統(tǒng)。

背景技術(shù)

計(jì)算機(jī)圖形(computer?graphics)是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)生成畫面、圖像或者其它繪畫的、圖示信息的工藝和科學(xué)。畫面或圖像的產(chǎn)生一般被稱為渲染(rendering)。通常而言，在三維(3D)計(jì)算機(jī)圖形中，一個(gè)場(chǎng)景(scene)中代表物體表面的圖元(geometry)會(huì)被轉(zhuǎn)化為若干像素(圖像的基本元素)，儲(chǔ)存于一幀緩沖器，然后被顯示在顯示裝置中。

一些不同的坐標(biāo)空間會(huì)被用于將一個(gè)場(chǎng)景中的物體轉(zhuǎn)換成可以顯示在顯示屏上的圖像。例如，物體開始處于一個(gè)沒有進(jìn)行任何轉(zhuǎn)換的模型空間。從該模型空間，該物體的頂點(diǎn)(vertices)和標(biāo)準(zhǔn)量(normals)可以通過使用一個(gè)或者多個(gè)模型轉(zhuǎn)換器(model?transform)來定位或定向以轉(zhuǎn)換到世界空間或世界坐標(biāo)。進(jìn)而，對(duì)具有世界坐標(biāo)的模型做視野轉(zhuǎn)換，來定義該模型相對(duì)于相機(jī)的位置和方向。在該結(jié)果空間中，經(jīng)常是指視覺空間或相機(jī)空間，以便利各種操作，比如映射和剪切功能，以及進(jìn)一步的轉(zhuǎn)換。

這些來自于視覺空間的進(jìn)一步轉(zhuǎn)換可以包含可編程著色程序的使用，比如頂點(diǎn)著色、像素著色，和圖元著色，這些轉(zhuǎn)換可以在平行、多線程執(zhí)行單元池中被執(zhí)行，以形成圖形處理單元(GPU)的計(jì)算核心。著色器通常是指應(yīng)用于三維計(jì)算機(jī)圖形中的程序，該著色器用于決定一個(gè)物體或者圖像的最終表面性質(zhì)(surface?properties)。每個(gè)物體或者一組物體可能具有與表面外觀相關(guān)的特定視覺屬性(比如，材質(zhì)、反射系數(shù)、形狀、紋理等)，以及與之相關(guān)的操作；這些全部可稱為該個(gè)物體或者一組物體的渲染內(nèi)文。當(dāng)對(duì)一個(gè)給定的渲染內(nèi)文的一個(gè)物體或者一組物體進(jìn)行渲染時(shí)，著色器需利用常量數(shù)據(jù)池(例如，存儲(chǔ)于常量緩沖器中的特定內(nèi)文常量)。

舉例而言，頂點(diǎn)著色器通常被應(yīng)用于每個(gè)頂點(diǎn)，運(yùn)行在可編程的頂點(diǎn)處理器。該頂點(diǎn)著色器可以定義一個(gè)方法去計(jì)算向量空間的轉(zhuǎn)換，并執(zhí)行其它計(jì)算。在計(jì)算向量空間的轉(zhuǎn)換時(shí)，會(huì)用到各種常量。比如，頂點(diǎn)(x，y，z，w)可通過使用一個(gè)常量(例如，C00，C01，C02，C03，...C33)矩陣(例如，4×4矩陣)被轉(zhuǎn)換成新的頂點(diǎn)(x’，y’，z’，w’)。這些常量通常存儲(chǔ)在相應(yīng)于一個(gè)別執(zhí)行單元的一個(gè)常量緩沖器中，該常量與一個(gè)或者更多三維物體的渲染內(nèi)文關(guān)聯(lián)。

現(xiàn)有系統(tǒng)目前存在一個(gè)新的挑戰(zhàn)，由于為了渲染定義在適當(dāng)?shù)匿秩緝?nèi)文中帶有不同視覺屬性的物體隊(duì)列，該常量緩沖器的至少一部分需要頻繁的更新。通常而言，常量的更新需要“沖洗”整個(gè)包含與“舊”內(nèi)文關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)的常量緩沖器，然后載入與新內(nèi)文關(guān)聯(lián)的“新”常量。

而且，相應(yīng)于該常量緩沖器的該執(zhí)行單元，可能運(yùn)轉(zhuǎn)多線程，可能會(huì)在沖洗該常量緩沖器的時(shí)候被延遲。即，該執(zhí)行單元可能會(huì)在開始利用一組新常量之前沖洗該多線程(例如，允許利用先前的常量完成處理)。因此，在運(yùn)行于多線程計(jì)算核心的著色器中做這種渲染內(nèi)文轉(zhuǎn)換(例如，從第一內(nèi)文至第二內(nèi)文)，可能會(huì)引起顯著的表現(xiàn)力減低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明揭露了一種用于可編程圖形處理單元計(jì)算核心的常量緩沖的方法，其特征在于包含以下步驟：響應(yīng)第一著色器操作，在常量緩沖器中接收第一常量組，該第一常量組相應(yīng)于第一渲染內(nèi)文；響應(yīng)第二著色器操作，在該常量緩沖器中接收第二常量組，該第二常量組相應(yīng)于第二渲染內(nèi)文，而且該第一常量組未被沖刷；更新內(nèi)文地址轉(zhuǎn)換表格，該內(nèi)文地址轉(zhuǎn)換表格將該第一著色器操作或者該第二著色器操作的參考值匹配至該常量緩沖器的物理地址，該第一著色器操作或者該第二著色器操作用來執(zhí)行該第一常量組或該第二常量組中的常量。

本發(fā)明還提供一種用于可編程圖形處理單元計(jì)算核心的常量緩沖的系統(tǒng)，其特征在于包含：執(zhí)行單元池控制邏輯單元；常量緩沖器，該常量緩沖器和該執(zhí)行單元池控制邏輯單元可以響應(yīng)第一著色器操作，接收相應(yīng)于第一渲染內(nèi)文的第一常量組，和響應(yīng)第二著色器操作，接收相應(yīng)于第二渲染內(nèi)文的第二常量組，而且該第一常量組未被沖刷；以及常量緩沖控制器和內(nèi)文地址轉(zhuǎn)換表格，其中該常量緩沖控制器使用該內(nèi)文地址轉(zhuǎn)換表格將應(yīng)用程序界面空間中的常量的參考值，匹配至該常量緩沖器中的物理地址，該參考值是由一個(gè)或者多個(gè)該第一著色器操作和該第二著色器操作所提供的。