[發(fā)明專利]圖形處理器的高效搶占

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580058893.8
• 申請(qǐng)日: 2015-11-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107430523B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 路奎元;S·馬余蘭;W-Y·陳;K·陳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 英特爾公司
• 主分類號(hào): G06F9/46
• 分類號(hào): G06F9/46
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 黃嵩泉

系統(tǒng)和方法可以提供在編譯計(jì)算機(jī)程序的同時(shí)插入一條或多條搶占指令。將所述一條或多條搶占指令插入所述計(jì)算機(jī)程序中的搶占窗口內(nèi)減少了每個(gè)搶占指令位置處的活躍寄存器數(shù)量。進(jìn)一步，所述搶占指令指示哪些寄存器要被保存在具體程序位置處，一般是在這個(gè)程序位置處活躍的寄存器。所述被編譯程序可以在執(zhí)行單元中運(yùn)行。可以向所述執(zhí)行單元做出搶占請(qǐng)求，并在正運(yùn)行于所述執(zhí)行單元中的所述程序中的下一可用搶占指令處執(zhí)行所述搶占請(qǐng)求。

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求于2014年11月18日提交的美國(guó)非臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?4/543,982的優(yōu)先權(quán)權(quán)益。

技術(shù)領(lǐng)域

實(shí)施例總體上涉及針對(duì)圖形處理器的搶占。更具體地，實(shí)施例涉及針對(duì)圖形處理單元(GPU)的高效搶占機(jī)制。

技術(shù)背景

隨著提高圖形工作負(fù)載的復(fù)雜度并擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域，圖形架構(gòu)可以朝更加通用、快速、和響應(yīng)型設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)移。傳統(tǒng)上，圖形處理單元(GPU)可以用于加速特定的三維(3D)圖形應(yīng)用，其中，不同的任務(wù)在可以被服務(wù)之前等待前一上下文被完成并從流水線放走。緊接著圖形編程和多任務(wù)驅(qū)動(dòng)器模型的最近發(fā)展，最近的GPU趨向于提供越來(lái)越可編程的執(zhí)行單元(EU)，所述執(zhí)行單元不僅有用于圖形目的(比如計(jì)算3D著色器功能)，而且還有用于媒體編解碼器功能以及從中央處理單元(CPU)卸載的其他一般目的工作負(fù)載。雖然多個(gè)任務(wù)可以通過(guò)時(shí)間共享的方式使用GPU，一些應(yīng)用(具體地，觸摸用戶界面或?qū)崟r(shí)系統(tǒng))要求提交給GPU的高優(yōu)先級(jí)任務(wù)在一定的時(shí)間預(yù)算內(nèi)執(zhí)行。這些應(yīng)用通常涉及搶占，這可以允許GPU暫時(shí)停止目前的工作，在搶占請(qǐng)求之后切換至不同的上下文，并在它完成了它由于搶占請(qǐng)求而執(zhí)行的高優(yōu)先級(jí)任務(wù)之后恢復(fù)所述已停止的工作。

現(xiàn)有的GPU平臺(tái)可以為啟用搶占提供基本支持。當(dāng)執(zhí)行單元接收到由搶占請(qǐng)求而產(chǎn)生的異常時(shí)，它可以停止進(jìn)一步下發(fā)來(lái)自應(yīng)用線程的指令，保存當(dāng)前指令指針，并加載系統(tǒng)例程以處理異常。為了保證功能正確性，系統(tǒng)例程可以負(fù)責(zé)保存當(dāng)前應(yīng)用的執(zhí)行狀態(tài)并稍后在重新開(kāi)始執(zhí)行時(shí)恢復(fù)所述執(zhí)行狀態(tài)。由于當(dāng)任何指令在運(yùn)行時(shí)都可以產(chǎn)生搶占請(qǐng)求，所以常規(guī)硬件會(huì)保守地保存在當(dāng)前執(zhí)行上下文下可以更改的所有系統(tǒng)狀態(tài)。這種方法一般會(huì)涉及保存通用寄存器組(GRF)和架構(gòu)寄存器組(ARF)中所包含的所有寄存器的內(nèi)容。所述通用寄存器組(GRF)包括通用讀寫寄存器，而架構(gòu)寄存器組(ARF)包括出于特定目的而定義的架構(gòu)寄存器，比如地址寄存器、累加器、標(biāo)記等。支持搶占的開(kāi)銷中的大部分是保存和恢復(fù)此類執(zhí)行狀態(tài)所導(dǎo)致的，這會(huì)顯著地減緩整體系統(tǒng)性能和響應(yīng)性。現(xiàn)有的GPU已經(jīng)提供了大型寄存器組，以便加速計(jì)算，并且結(jié)果，每次上下文切換會(huì)涉及保存高達(dá)幾兆字節(jié)的數(shù)據(jù)。隨著整合在出現(xiàn)的GPU平臺(tái)上的執(zhí)行單元的數(shù)量增長(zhǎng)，有待保存/恢復(fù)的相應(yīng)狀態(tài)量和所產(chǎn)生的搶占響應(yīng)時(shí)間會(huì)極大地影響系統(tǒng)性能。

附圖說(shuō)明

通過(guò)閱讀以下說(shuō)明書(shū)和所附權(quán)利要求書(shū)并參考以下附圖，實(shí)施例的各種優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將變得顯而易見(jiàn)，在附圖中：

圖1是根據(jù)實(shí)施例的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一部分的示例的框圖；

圖2是根據(jù)實(shí)施例的指令格式的示例的展示；

圖3是根據(jù)實(shí)施例的執(zhí)行單元的示例的框圖；

圖4和圖5是根據(jù)實(shí)施例的方法的示例的流程圖；

圖6至圖8是根據(jù)實(shí)施例的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的概況的示例的框圖；

圖9是根據(jù)實(shí)施例的圖形處理引擎的示例的框圖；

圖10至圖12是根據(jù)實(shí)施例的執(zhí)行單元的示例的框圖；

圖13是根據(jù)實(shí)施例的圖形流水線的示例的框圖；

圖14A至圖14B是根據(jù)實(shí)施例的圖形流水線編程的示例的框圖；以及

圖15是根據(jù)實(shí)施例的圖形軟件架構(gòu)的示例的框圖。

具體實(shí)施方式