[發明專利]用標準處理單元的圖形處理單元和圖形處理單元構建方法

在審

• 申請號: 201310138563.2
• 申請日: 2013-04-19
• 公開（公告）號: CN103886546A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 阿爾貝特·邁克斯納
• 申請（專利權）人: 輝達公司
• 主分類號: G06T1/20
• 分類號: G06T1/20
• 代理公司: 北京市磐華律師事務所 11336
• 代理人: 徐丁峰;魏寧

技術領域

本申請總地針對圖形處理單元（GPU），并且更具體地，針對GPU的部件。

背景技術

在傳統的GPU中，固定功能單元靜態地連接在一起以形成固定功能圖形管線。每個固定功能單元或固定功能級的輸出數據包設計為與下游的固定功能單元的輸入數據包相匹配。更靈活的方法是在軟件中定義圖形管線為運行在可編程處理器上的程序。在這類管線中，利用經由規則的通用存儲器系統所移動的數據而在軟件中實現功能級。

發明內容

一方面，公開了一種圖形管線。在一個實施例中，圖形管線包括：（1）加速器，（2）耦連到加速器中的每一個的輸入輸出接口以及（3）耦連到輸入輸出接口并配置為圖形管線的可編程功能單元的通用處理單元，該通用處理單元配置為經由輸入輸出接口發出矢量指令到用于可編程功能單元的矢量數據路徑。

另一方面，公開了一種裝置。在一個實施例中，該裝置包括：（1）標量處理核心，其編程為仿真圖形管線的功能單元以及（2）存儲器，其直接耦連到標量處理核心并且包括配置為存儲用于圖形管線的加速器的輸入和輸出操作數的圖形寄存器。

在又一方面，公開了一種制造圖形處理單元的方法。在一個實施例中，該方法包括：（1）將固定功能單元耦連到輸入輸出接口，（2）將通用處理單元耦連到輸入輸出接口，（3）對通用處理單元進行編程以仿真圖形管線的功能單元以及（4）將矢量數據路徑耦連到輸入輸出接口，其中矢量數據路徑與通用處理單元功能單元相關聯。

附圖說明

現在結合附圖參考以下描述，其中：

圖1是在其中可以實現本公開的一個或多個方面的計算系統的實施例的框圖；

圖2示出了根據本公開的原理所構建的圖形管線的實施例的框圖；以及

圖3示出了根據本公開的原理所實行的制造圖形管線的方法的流程圖。

具體實施方式

在具有軟件定義的功能單元的管線中，定制處理器通常用來實現可編程功能級以及經建立以處理并行代碼。因此，定制處理器要求必要的修改和關聯的代價以實現具體配置為處理并行代碼的處理器。雖然專用處理器非常適合于高度并行的代碼，但是其不適合于標量代碼。

因此，本文所公開的是采用通用處理單元來實現管線的功能級的可編程圖形管線。可編程圖形管線有利地將功能級的矢量數據路徑作為加速器并且將矢量數據路徑附加到在圖形管線的級間提供可編程的、非靜態的連接的輸入輸出接口。通用處理單元是具有適合于處理標量代碼的標量核心的標準處理單元。例如，通用處理單元可以是標準CPU，諸如ARM?A9/A15。如本文所公開的，通用處理單元還包括處理器存儲器。

加速器是用來對圖形管線中的處理進行加速的硬件實現單元。加速器的示例是固定功能光柵器或紋理單元。因此，本公開提供具有通用處理單元的圖形管線架構，該通用處理單元將矢量指令作為規則圖形請求發出到輸入輸出接口中。請求是將由加速器之一所實施的工作請求。因此，可以經由將通用處理單元連接到輸入輸出接口的控制總線來發出矢量指令。在一個實施例中，輸入輸出接口是如由Albert?Meixner所發明的、申請號為13/722,901、題目為“AN?INPUT?OUTPUT?CONNECTOR?FOR?ACCESSING?GRAPHICS?FIXED?FUNCTION?UNITS?IN?A?SOFTWARE-DEFINED?PIPELINE?AND?A?METHOD?OF?OPERATING?A?PIPELINE”的專利申請中所公開的輸入輸出連接器，其與本公開同日提交并作為參考并入本文。

通用處理單元包括并入本文的、具有圖形寄存器的處理器存儲器，該圖形寄存器配置為包括用于矢量數據路徑的輸入和輸出操作數以及圖形管線的其他加速器。在一個實施例中，處理器存儲器是L2高速緩存。L2或2級高速緩存是通用處理單元的多級存儲架構的一部分。在一些實施例中將處理器存儲器建立在通用處理單元的主板中。處理器存儲器可以是隨機存取存儲器（RAM）或另一類型的非易失性存儲器。處理器存儲器用來最小化通用處理單元上的延遲損失用于在仍然在處理單元的處理核心和矢量路徑之間提供大量帶寬的同時，共享將通用處理單元連接到輸入輸出接口的數據路徑。