[發明專利]基于渲染模式自適應的圖形處理器統一染色陣列旁路結構

有效

• 申請號: 201611139556.4
• 申請日: 2016-12-12
• 公開（公告）號: CN106780289B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 張駿;田澤;韓立敏;鄭新建;任向隆;郭亮
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司西安航空計算技術研究所
• 主分類號: G06T1/20
• 分類號: G06T1/20;G06T15/00;G06T15/50
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

一種基于渲染模式自適應的圖形處理器統一染色陣列旁路結構，包括染色任務調度單元、頂點染色功能配置寄存器單元、像素染色功能配置寄存器單元、圖形繪制簡單/復雜模式監測單元、1:2多路選擇器、頂點/像素旁路數據通路、統一染色陣列和染色任務輸出單元。通過圖形繪制簡單/復雜模式監測單元對當前頂點染色功能和像素染色功能配置寄存器內容的監測，可以識別出對于頂點染色和像素染色來說，當前圖形繪制處于簡單或者復雜模式，在無需統一染色陣列處理時，直接通過頂點/像素旁路數據通路將頂點和像素的屬性數據發送到染色任務輸出單元，從而降低頂點/像素染色處理延遲和統一染色陣列功耗，提升渲染效率。

技術領域

本發明涉及計算機硬件技術領域，尤其涉及基于渲染模式自適應的圖形處理器統一染色陣列旁路結構。

背景技術

隨著圖形化應用的不斷增加，早期單靠CPU進行圖形繪制的解決方案已經難以滿足成績和技術增長的圖形處理需求，圖形處理器(Graphic Processing Unit，GPU)應運而生。從1999年Nvidia發布第一款GPU產品至今，GPU技術的發展主要經歷了固定功能流水線階段、分離染色器架構階段、統一染色器架構階段，其圖形處理能力不斷提升，應用領域也從最初的圖形繪制逐步擴展到通用計算領域。GPU流水線高速、并行的特征和靈活的可編程能力，為圖形處理和通用并行計算提供了良好的運行平臺。

目前，我國尚無基于統一染色架構的GPU，各領域顯示控制系統中大量采用國外進口的商用GPU芯片。尤其是在軍用領域中，國外進口商用GPU芯片存在溫度和環境適應性差、無法保證電路本身或配套軟件沒有“后門”、包含大量軍用領域不需要的冗余功能單元，功耗指標無法滿足要求、商用GPU芯片更新換代快，隨時面臨停產、斷檔，難以滿足武器裝備持續保障等缺陷，在安全性、可靠性、保障性等方面的存在重大隱患。而且，出于政治、軍事、經濟等原因，國外對我國實行技術“封鎖”和產品“壟斷”，難以獲得GPU芯片的底層技術資料，如寄存器資料、詳細內部微架構、核心軟件源碼等，導致GPU功能、性能無法充分發揮，且移植性較差；上述問題嚴重制約了我國顯示系統的獨立研制和自主發展。

尤其是高性能低功耗圖形處理器設計技術，是GPU圖形處理體系結構的核心技術，突破高性能GPU低功耗設計關鍵技術，研制自主知識產權圖形處理器芯片迫在眉睫。

發明內容

本發明公開了基于渲染模式自適應的圖形處理器統一染色陣列旁路結構，能夠根據圖形繪制場景的行為特征，自適應的選擇頂點/像素屬性數據的傳輸通路，在簡單圖形繪制場景下，將統一染色陣列旁路掉，直接通過頂點/像素旁路數據通路將頂點和像素的屬性數據發送到染色任務輸出單元，從而大幅降低頂點/像素染色處理延遲和統一染色陣列功耗，提升渲染效率。

本發明的技術解決方案是：

一種基于渲染模式自適應的圖形處理器統一染色陣列旁路結構，包括：

染色任務調度單元(1)、頂點染色功能配置寄存器單元(2)、像素染色功能配置寄存器單元(3)、圖形繪制簡單/復雜模式監測單元(4)、1:2多路選擇器(5)、頂點/像素旁路數據通路(6)、統一染色陣列單元(7)和染色任務輸出單元(8)；

所述頂點染色功能配置寄存器單元(2)用來存儲由統一染色陣列單元(7)完成處理的所有頂點染色功能時所對應的開/關使能標志位；

所述像素染色功能配置寄存器單元(3)用來存儲由統一染色陣列單元(7)完成處理的所有像素染色功能時所對應的開/關使能標志位；