[發明專利]用于圖形處理的本地圖像塊

有效

• 申請號: 201780071037.5
• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN109964244B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: T·M·波特;R·肯尼;A·A·芒施;J·A·亨斯利;R·W·施賴爾
• 申請（專利權）人: 蘋果公司
• 主分類號: G06T1/60
• 分類號: G06T1/60
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華;李崢宇

本發明公開了涉及用于圖形處理的硬件支持的柔性數據結構的技術。在一些實施方案中，所述數據結構的維度可在X方向、Y方向、每個像素的多個樣本和每個樣本的數據量中配置。在一些實施方案中，這些屬性可使用硬件寄存器來配置。在一些實施方案中，所述數據結構在整個正在處理的圖塊上是持續的，由此使得渲染傳遞的渲染線程和中間渲染計算線程兩者均可訪問本地存儲器上下文。

背景技術

技術領域

本公開整體涉及圖形處理器，更具體地講，涉及可編程著色器架構。

相關技術描述

圖形處理通常涉及針對不同的圖形元素(例如，像素或頂點)并行地執行相同的指令。此外，相同組的圖形指令通常被多次執行(例如，用于在不同的時間針對不同的圖形元素或針對相同的圖形元素執行特定功能)。圖形處理器(GPU)通常包括在移動設備諸如蜂窩電話、可穿戴設備等中，其中功率消耗和處理器區域是重要的設計問題。

圖形單元通常利用具有專用于特定處理元件的高速緩存和存儲器以及在多個處理元素之間共享的較高級別高速緩存和存儲器的存儲器分級結構。此外，一些存儲器(諸如系統存儲器)可與非圖形處理元件諸如中央處理單元(CPU)共享。一些圖形架構允許進行無序存儲器訪問，并且可以在共享高速緩存或本地高速緩存中高速緩存各種不同級別的數據。在這些架構中強制執行存儲器一致性的硬件可能消耗相當大的功率，并且可能限制性能。

一般來講，圖形工作在概念上可分為三種類型：矢量任務、像素任務和計算任務。頂點處理涉及使用多邊形來表示圖像，其中矢量定義多邊形。頂點著色的輸出通常被光柵化以生成片段信息，該片段信息由像素/片段著色器操作以生成用于輸出至顯示器的像素數據。計算處理涉及諸如生成光列表、生成紋理圖(或其他約簡算法)等其他輔助任務。

通常，圖形渲染傳遞(例如，對于產生像素數據的像素著色器線程)由著色器內核使用其本地存儲器來執行。一旦完成渲染，結果就被寫入設備存儲器和可供其他核心或處理元件使用。因此，傳統上，計算任務是在渲染器之間使用設備存儲器中的數據來執行。換句話講，設備存儲器傳統上用于在計算任務和像素渲染任務之間共享數據。然而，對設備存儲器的訪問可能是GPU設計的瓶頸，并且可能消耗大量電力。

通常期望GPU以特定順序執行片段/像素操作(以圖形程序向GPU提交操作的順序)。一些GPU被配置為生成片段的“傳遞組”，其中操作順序無關緊要(例如，給定傳遞組中的片段通常在屏幕空間中不重疊，因此組內的操作順序不應當彼此影響)。傳統上，對傳遞組排序由此使得較舊的傳遞組在執行較新的傳遞組前完成。強制傳遞組排序可能是性能瓶頸，可能消耗大量的電力。

發明內容

根據一些實施方案，公開了用于在具有寬松存儲器訪問排序的圖形架構中保持存儲器一致性的技術。在一些實施方案中，這些技術用于具有至少一個分體式高速緩存級別(例如，在圖像和緩沖數據之間分割)的存儲器分級結構中。在一些實施方案中，除非使用軟件指令明確指定，否則存儲器一致性和排序不寬松。這可將一致性的責任轉移給編譯器或開發器，這可増加GPU性能和/或降低功率消耗。各種操作、圍欄和屏障操作可指定諸如獲取、釋放或順序一致的存儲器屬性，并且還可指定實施屬性的范圍。可以根據指定的范圍在存儲器分級結構中的不同級別強制執行這些屬性。

在一些實施方案中，在不訪問共享存儲器的情況下執行中間渲染的計算任務。這可減少存儲器流量(例如，共享存儲器傳統上用于在計算內核和渲染傳遞之間共享數據)，并且計算任務可能能夠使用本地存儲器與片段著色器共享數據。

在一些實施方案中，硬件寄存器可配置為指定本地存儲器中的柔性本地圖像塊數據結構的維度。可配置的示例性維度包括X維度和Y維度、每個像素的樣本數以及每個樣本的數據量。在一些實施方案中，本地圖像塊數據結構可促進中間渲染計算任務。例如，本地圖像塊可由計算內核聲明并通過渲染傳遞來訪問或反之亦然。