[發(fā)明專利]圖形處理單元可編程著色器的紋元數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和其操作方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310409272.2
• 申請(qǐng)日: 2013-09-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103679786A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 卡斯·W·艾弗里特;亨利·P·莫爾頓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 輝達(dá)公司
• 主分類號(hào): G06T15/00
• 分類號(hào): G06T15/00;G06T1/60;G06T1/20
• 代理公司: 北京市磐華律師事務(wù)所 11336
• 代理人: 董巍;謝栒

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求于2012年9月11日由Everitt等人所提交的序列號(hào)為13/609,698的、標(biāo)題為“TEXTEL?DATA?STRUCTURE?FOR?GRAPHICS?PROCESSING?UNIT?PROGRAMMABLE?SHADER?AND?METHOD?OF?OPERATION?THEREOF”的美國(guó)申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，在先申請(qǐng)與本申請(qǐng)共同受讓，并在本文通過(guò)援引的方式加以合并。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)總地涉及計(jì)算機(jī)圖形，并且，更具體地，涉及用于圖形處理單元（GPU）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

許多計(jì)算機(jī)圖形圖像是通過(guò)將光與給定視角的三維場(chǎng)景的交互數(shù)學(xué)地建模來(lái)創(chuàng)建的。該處理稱為“渲染”，生成該給定視角的該場(chǎng)景的二維圖像，并類似于對(duì)真實(shí)世界場(chǎng)景進(jìn)行拍照。

隨著對(duì)于計(jì)算機(jī)圖形、具體來(lái)講對(duì)于實(shí)時(shí)計(jì)算機(jī)圖形的需求的增加，適用于加速渲染過(guò)程的具有圖形處理子系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)已廣泛使用。在這些計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，渲染過(guò)程在計(jì)算機(jī)的通用中央處理單元（CPU）和圖形處理子系統(tǒng)之間被分開(kāi)。典型地，CPU實(shí)施高級(jí)操作，諸如在給定場(chǎng)景中確定對(duì)象的位置、運(yùn)動(dòng)和碰撞。從這些高級(jí)操作中，CPU生成限定圖像或期望渲染圖像的渲染命令和數(shù)據(jù)的集合。例如，渲染命令和數(shù)據(jù)可限定場(chǎng)景幾何、光照、著色、紋理、運(yùn)動(dòng)和/或用于場(chǎng)景的相機(jī)參數(shù)。圖形處理子系統(tǒng)依據(jù)渲染命令和數(shù)據(jù)的集合創(chuàng)建一個(gè)或多個(gè)經(jīng)渲染圖像。

場(chǎng)景幾何典型地由諸如點(diǎn)、線、多邊形（例如三角形和四邊形）的幾何基元和由一個(gè)或多個(gè)二維或三維頂點(diǎn)所限定的曲面所表示。每個(gè)頂點(diǎn)可具有附加的標(biāo)量或矢量屬性，用來(lái)確定諸如頂點(diǎn)和其相關(guān)聯(lián)的幾何基元的動(dòng)畫、顏色、透明度、光照和著色的質(zhì)量。

許多圖形處理子系統(tǒng)是通過(guò)應(yīng)用編程接口（API）高度可編程的，使能復(fù)雜的光照和著色算法的實(shí)現(xiàn)方案和其他方面。為開(kāi)拓該可編程性，應(yīng)用可包括一個(gè)或多個(gè)圖形處理子系統(tǒng)程序，其可隨著主程序由CPU的執(zhí)行由圖形處理子系統(tǒng)并行執(zhí)行。雖然不僅限制于實(shí)現(xiàn)著色和光照算法，這些圖形處理子系統(tǒng)程序通常稱為“著色程序”、“可編程著色器”或簡(jiǎn)稱“著色器”。

發(fā)明內(nèi)容

一個(gè)方面提供圖形處理子系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，子系統(tǒng)包括：（1）存儲(chǔ)器，配置為包含紋元數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，根據(jù)該結(jié)構(gòu)，與特定復(fù)合紋元相對(duì)應(yīng)的多個(gè)基元紋元包含在存儲(chǔ)器的單個(gè)頁(yè)中，以及（2）圖形處理單元，配置為經(jīng)由數(shù)據(jù)總線與存儲(chǔ)器進(jìn)行通信，并執(zhí)行著色器以獲取包含在單個(gè)頁(yè)中的多個(gè)基元紋元來(lái)生成特定復(fù)合紋元。

在另一個(gè)實(shí)施例中，子系統(tǒng)包括：（1）存儲(chǔ)器，配置為包含紋元數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，根據(jù)該結(jié)構(gòu)，與特定復(fù)合紋元相對(duì)應(yīng)的多個(gè)基元紋元包含在存儲(chǔ)器的單個(gè)頁(yè)中，以及（2）圖形處理單元，配置為經(jīng)由數(shù)據(jù)總線與存儲(chǔ)器進(jìn)行通信并包括多個(gè)流多處理器，流多處理器中的至少一個(gè)配置為執(zhí)行著色器。在一個(gè)實(shí)施例中，著色器配置為：（2a）發(fā)起多個(gè)基元紋元的獲取，該發(fā)起包括單個(gè)地址轉(zhuǎn)譯，以及（2b）采用多個(gè)基元紋元以渲染特定復(fù)合紋元。

另一方面提供著色的方法。在一個(gè)實(shí)施例中，方法包括：（1）初始化著色器以實(shí)施針對(duì)特定復(fù)合紋元的著色操作，（2）發(fā)起多個(gè)基元紋元的獲取，該發(fā)起產(chǎn)生與包含多個(gè)基元紋元的單個(gè)頁(yè)相對(duì)應(yīng)的地址轉(zhuǎn)譯，（3）從單個(gè)頁(yè)獲取多個(gè)基元紋元，以及（4）采用多個(gè)基元紋元以實(shí)施著色操作。

附圖說(shuō)明

現(xiàn)在將結(jié)合附圖對(duì)接下來(lái)采取的描述進(jìn)行參考，其中：

圖1是其中可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面的計(jì)算系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的框圖；

圖2是存在于圖1的GPU內(nèi)的可編程圖形管線的一個(gè)實(shí)施例的框圖；

圖3是圖2的圖形管線的幾何著色引擎的一個(gè)實(shí)施例的框圖；

圖4是圖1的片上GPU存儲(chǔ)器的一部分的一個(gè)實(shí)施例的框圖；以及

圖5是著色的方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。

具體實(shí)施方式

本文應(yīng)理解的是，在實(shí)行其著色算法中，可編程著色器通常從虛擬存儲(chǔ)器空間讀取或“獲取”多個(gè)基元紋元元素或“紋元”以創(chuàng)建一個(gè)或多個(gè)復(fù)合紋元。