[發明專利]基于寄存器的對紋理請求的排隊

有效

• 申請號: 201210120467.0
• 申請日: 2005-02-09
• 公開（公告）號: CN102750664A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 約翰·埃里克·林霍爾姆;約翰·R·尼克科爾斯;西蒙·S·莫伊;布雷特·W·庫恩
• 申請（專利權）人: 輝達公司
• 主分類號: G06T1/60
• 分類號: G06T1/60
• 代理公司: 北京市磐華律師事務所 11336
• 代理人: 董巍;顧珊

技術領域

本發明涉及計算機圖形領域。

背景技術

許多計算機圖形圖像是通過自給定視點對光與三維景物的相互作用進行數學建模而產生。此過程稱作再現自所述給定視點產生所述景物的二維圖像，且類似于拍攝一張現實景物照片。

隨著對計算機圖形且特別是對實時計算機圖形的需求的增加，具有適于使再現過程加速的圖形處理子系統的計算機系統已變得很普遍。在這些計算機系統中，是在一計算機的通用中央處理器(CPU)與圖形處理子系統之間劃分再現過程。通常，CPU執行高級操作，例如確定一給定景物中物體的位置、運動及沖突。通過這些高級操作，CPU產生一組用于界定所期望再現的圖像的再現命令及數據。例如，再現命令及數據可界定景物幾何形狀、照明度、著色、紋理、運動、及/或一景物的照相參數。圖形處理子系統根據該組再現命令及數據產生一個或多個再現圖像。

典型的圖形處理子系統包括一具有一個或多個執行單元及一個或多個紋理單元的圖形處理單元。除其它任務外，，執行單元尤其負責處理幾何形狀及照明度信息。紋理單元通過從存儲于存儲器中的紋理映射圖中檢索紋素數據來實施對景物幾何形狀的紋理映射。將紋素數據與由執行單元所產生的像素數據相組合以確定所再現圖像的像素的顏色值。

為使性能達到最佳，執行單元及紋理單元通常要克服不同的障礙。執行單元通常具有一深的基本固定的處理管線，從而使典型執行單元的管線中斷在性能方面的代價非常高昂。為了減少管線中斷，常將再現應用程序劃分成許多獨立的執行線程，以使執行單元的利用率最大化。

與此相反，紋理單元的主要性能瓶頸是因檢索紋素數據而引起的存儲器等待時間。此瓶頸因執行單元傾向于同時發出成批的紋理命令而不是隨著時間分發紋理命令而加劇。因在多個執行單元上運行多個線程，紋理命令的不規則定時可使紋理單元的性能嚴重劣化。

為了使紋理命令的猝發(bursts)變得平滑，可使用一緩沖器(例如一先進先出緩沖器(FIFO))來對發送至紋理單元的紋理命令進行排隊。然而，紋理命令常常包括大量的相關聯數據。例如，一典型的紋理命令及其關聯數據可遠遠超過100位數據。一具有此寬度的FIFO會消耗一圖形處理單元中的大量電路面積，從而減少可供用于其它器件的面積量。

因此，需要一種有效地對紋理命令進行排隊而不必使用大的FIFO的圖形處理系統。進一步，需要在與多個執行單元一起使用時可有效地進行按比例縮放的紋理排隊機構。

發明內容

本發明使一圖形處理單元能夠對大量紋理請求進行排隊以抵消紋理請求的可變性而無需使用大的紋理請求緩沖器。在一實施例中，一專用紋理請求緩沖器對相對小的紋理命令及參數進行排隊。另外，對于每一排隊的紋理命令，均在一通用寄存器中存儲相關聯的一組紋理自變量，所述紋理自變量通常遠遠大于所述紋理命令。所述紋理單元從所述紋理請求緩沖器中檢索紋理命令并隨后從適當的通用寄存器中提取所述相關聯的紋理自變量。在另一實施例中，將所述紋理自變量存儲于被指定作為所述紋理單元所計算出的最終紋理值的目的地的通用寄存器中。由于在對紋理命令進行排隊時必須為所述最終紋理值分配目的寄存器，因此將所述紋理自變量存儲于此寄存器中并不耗用任何額外的寄存器。

在一實施例中，一圖形處理子系統包括一執行單元，所述執行單元包含一紋理請求緩沖器及一寄存器隊列。所述寄存器隊列包括復數個通用寄存器。所述執行單元適于向所述紋理請求緩沖器發出一紋理命令并將一紋理自變量存儲于所述寄存器隊列中。一紋理單元適于從所述紋理請求緩沖器中讀取所述紋理命令并從所述寄存器隊列中檢索所述紋理自變量。所述紋理單元進一步適于響應于所述紋理命令而檢索一紋理映射圖的一部分。所述紋理單元根據所述紋理映射圖的所述部分計算出一最終紋理值并將所述最終紋理值存儲于所述寄存器隊列的一目的寄存器中。

在另一實施例中，所述執行單元適于將所述紋理自變量存儲于所述復數個寄存器中的所述目的寄存器中，以使所述紋理單元適于在存儲所述最終紋理值時覆蓋所述紋理自變量。在一替代實施例中，所述執行單元將所述紋理自變量存儲于一與所述目的寄存器相分離的源寄存器中。

在另一實施例中，所述紋理命令包括一紋理參數。所述紋理命令也可指定一紋理映射類型及/或一紋理映射圖。在再一實施例中，所述紋理單元根據所述紋理參數確定存儲所述紋理自變量的源寄存器。所述紋理參數還指定所述復數個寄存器的所述目的寄存器也為所述復數個寄存器的所述源寄存器。