[發(fā)明專利]一種非阻塞并行三角形光柵化單元結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711200672.7
• 申請(qǐng)日: 2017-11-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108009978B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張駿;任向隆;韓立敏;鄭新建;裴希杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)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
• 代理公司: 中國(guó)航空專利中心 11008
• 代理人: 王中興

本發(fā)明提供了一種非阻塞并行三角形光柵化單元結(jié)構(gòu)，該三角形光柵化單元結(jié)構(gòu)由7個(gè)功能流水級(jí)組成，從前到后依次為三角形頂點(diǎn)接收單元、三角形掃描參數(shù)建立單元、邊函數(shù)法Tile掃描單元、邊界Tile像素位置關(guān)系判定單元、邊界Tile像素反走樣單元、Tile屬性插值請(qǐng)求仲裁單元和Tile屬性插值單元。本發(fā)明具備非阻塞并行三角形塊掃描和處理的能力，將三角形覆蓋的像素Tile分為完全在內(nèi)Tile和部分在內(nèi)Tile兩種類型，并分別設(shè)置兩條并行的處理通道，能夠在保持三角形Tile輸出順序的前提下，實(shí)現(xiàn)兩類Tile的非阻塞并行掃描，提升資源利用率、三角形處理能力和像素生成能力，尤其對(duì)于較大三角形圖元來(lái)說(shuō)更為有效。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種非阻塞并行三角形光柵化單元結(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(zhǎng)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(guó)尚無(wú)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(guó)外進(jìn)口的商用GPU芯片。尤其是在軍用領(lǐng)域中，國(guó)外進(jìn)口商用GPU芯片存在溫度和環(huán)境適應(yīng)性差、無(wú)法保證電路本身或配套軟件沒(méi)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(wú)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(guó)外對(duì)我國(guó)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(wú)法充分發(fā)揮，且移植性較差；上述問(wèn)題嚴(yán)重制約了我國(guó)顯示系統(tǒng)的獨(dú)立研制和自主發(fā)展。

GPU三角形光柵化單元結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，是提升和增強(qiáng)GPU圖形處理器三角形處理性能的關(guān)鍵技術(shù)。突破高性能GPU三角形光柵化單元結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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)明的目的是：提供一種非阻塞并行三角形光柵化單元結(jié)構(gòu)，不但能夠在保證圖元掃描順序性的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)三角形圖元的連續(xù)、并行處理，還能夠降低對(duì)無(wú)效像素的掃描，更好的實(shí)現(xiàn)處理性能、設(shè)計(jì)規(guī)模、資源利用率、功耗幾個(gè)方面的平衡。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種非阻塞并行三角形光柵化單元結(jié)構(gòu)，由7個(gè)功能流水級(jí)組成，所述7個(gè)功能流水級(jí)按照從前到后的順序依次為三角形頂點(diǎn)接收單元、三角形掃描參數(shù)建立單元、邊函數(shù)法Tile掃描單元、邊界Tile像素位置關(guān)系判定單元、邊界Tile像素反走樣單元、Tile屬性插值請(qǐng)求仲裁單元和Tile屬性插值單元，并按照從前到后的順序相連，前一個(gè)流水級(jí)的數(shù)據(jù)輸出作為下一個(gè)流水級(jí)的數(shù)據(jù)輸入；

所述三角形頂點(diǎn)接收單元接收由光柵化單元外部送來(lái)的頂點(diǎn)屬性傳輸命令，提取命令中的頂點(diǎn)屬性數(shù)據(jù)，存入本單元內(nèi)部的頂點(diǎn)屬性數(shù)據(jù)緩沖器中，然后在頂點(diǎn)屬性數(shù)據(jù)緩沖器不為空的情況下，向三角形掃描參數(shù)建立單元發(fā)送頂點(diǎn)屬性數(shù)據(jù)；

所述三角形掃描參數(shù)建立單元接收三角形頂點(diǎn)接收單元的輸出數(shù)據(jù)，以流水的方式計(jì)算三角形在掃描和屬性插值過(guò)程中用到的所有參數(shù)，并將計(jì)算結(jié)果送入邊函數(shù)法Tile掃描單元；