[發(fā)明專利]一種GPU統(tǒng)一染色處理陣列的調(diào)試結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611140110.3
• 申請(qǐng)日: 2016-12-12
• 公開（公告）號(hào): CN106709860B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張駿;田澤;任向隆;韓立敏;鄭新建;牛少平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國航空工業(yè)集團(tuán)公司西安航空計(jì)算技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): G06T1/20
• 分類號(hào): G06T1/20;G06F9/50
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

一種GPU統(tǒng)一染色處理陣列的調(diào)試結(jié)構(gòu)，包含GPU與主機(jī)之間的總線接口單元、染色任務(wù)調(diào)度單元、多個(gè)統(tǒng)一染色陣列中的控制和狀態(tài)寄存器、多個(gè)染色器簇程序入口寄存器，以及對(duì)統(tǒng)一染色陣列內(nèi)部局部存儲(chǔ)器進(jìn)行訪問的窗口訪問控制邏輯。基于上述功能單元，本發(fā)明可以連續(xù)向統(tǒng)一染色陣列中注入不超過最大任務(wù)數(shù)量的任意多個(gè)染色任務(wù)；每一種染色任務(wù)的類型可以任意指定；不同種類染色任務(wù)的處理方式可以任意指定；主機(jī)可以獲取所有染色任務(wù)的處理結(jié)果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及GPU統(tǒng)一染色處理陣列的調(diào)試結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

隨著圖形化應(yīng)用的不斷增加，早期單靠CPU進(jìn)行圖形繪制的解決方案已經(jīng)難以滿足成績(jī)和技術(shù)增長的圖形處理需求，圖形處理器(Graphic Processing Unit，GPU)應(yīng)運(yùn)而生。從1999年Nvidia發(fā)布第一款GPU產(chǎn)品至今，GPU技術(shù)的發(fā)展主要經(jīng)歷了固定功能流水線階段、分離染色器架構(gòu)階段、統(tǒng)一染色器架構(gòu)階段，其圖形處理能力不斷提升，應(yīng)用領(lǐng)域也從最初的圖形繪制逐步擴(kuò)展到通用計(jì)算領(lǐng)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(jì)算提供了良好的運(yùn)行平臺(tái)。

目前，我國尚無基于統(tǒng)一染色架構(gòu)的GPU，各領(lǐng)域顯示控制系統(tǒng)中大量采用國外進(jìn)口的商用GPU芯片。尤其是在軍用領(lǐng)域中，國外進(jìn)口商用GPU芯片存在溫度和環(huán)境適應(yīng)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(lǐng)域不需要的冗余功能單元，功耗指標(biāo)無法滿足要求、商用GPU芯片更新?lián)Q代快，隨時(shí)面臨停產(chǎn)、斷檔，難以滿足武器裝備持續(xù)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(jīng)濟(jì)等原因，國外對(duì)我國實(shí)行技術(shù)“封鎖”和產(chǎn)品“壟斷”，難以獲得GPU芯片的底層技術(shù)資料，如寄存器資料、詳細(xì)內(nèi)部微架構(gòu)、核心軟件源碼等，導(dǎo)致GPU功能、性能無法充分發(fā)揮，且移植性較差；上述問題嚴(yán)重制約了我國顯示系統(tǒng)的獨(dú)立研制和自主發(fā)展。

尤其是GPU統(tǒng)一染色陣列調(diào)試機(jī)制，是GPU圖形處理流水線微架構(gòu)的核心設(shè)計(jì)與驗(yàn)證技術(shù)，突破GPU統(tǒng)一染色陣列調(diào)試關(guān)鍵技術(shù)，研制高性能圖形處理器芯片迫在眉睫。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明公開了一種GPU統(tǒng)一染色處理陣列的調(diào)試結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)在設(shè)計(jì)驗(yàn)證和使用過程中，主機(jī)對(duì)GPU統(tǒng)一染色陣列中所有染色任務(wù)屬性數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)便、高效訪問。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種GPU統(tǒng)一染色處理陣列的調(diào)試結(jié)構(gòu)，包括：

包含GPU與主機(jī)之間的總線接口單元(1)(PCIe EP)、染色任務(wù)調(diào)度單元(2)、多個(gè)統(tǒng)一染色陣列中的控制和狀態(tài)寄存器(3)(CSR，Control and Status Register)、多個(gè)染色器簇程序入口寄存器(4)(SPE，Shader Program Entry)，以及對(duì)統(tǒng)一染色陣列內(nèi)部局部存儲(chǔ)器進(jìn)行訪問的窗口訪問控制邏輯(5)；

主機(jī)通過總線接口單元(1)配置染色任務(wù)調(diào)度單元(2)，確定染色任務(wù)的調(diào)度模式，即每個(gè)染色任務(wù)中多個(gè)獨(dú)立頂點(diǎn)和像素的MASK標(biāo)識(shí)和染色任務(wù)在SSC中的位置信息；

主機(jī)通過總線接口單元(1)配置控制和狀態(tài)寄存器(3)，確定統(tǒng)一染色陣列中多個(gè)SSC的工作模式；

主機(jī)通過總線接口單元(1)配置染色器簇程序入口寄存器(4)，確定統(tǒng)一染色陣列中多個(gè)SSC執(zhí)行染色程序時(shí)的入口地址；

主機(jī)通過總線接口單元(1)配置窗口訪問控制邏輯(5)，確定窗口控制邏輯的工作模式；

主機(jī)通過總線接口單元(1)根據(jù)染色任務(wù)調(diào)度單元(2)中的調(diào)度模式信息，通過訪問窗口訪問控制邏輯(5)中的地址窗口寄存器和數(shù)據(jù)窗口寄存器將要調(diào)試的染色任務(wù)數(shù)據(jù)送入統(tǒng)一染色陣列中不同的SSC中，調(diào)試準(zhǔn)備工作結(jié)束；