[發明專利]3D圖形處理的圖元裝配硬件加速器

有效

• 申請號: 201810852931.2
• 申請日: 2018-07-30
• 公開（公告）號: CN109035378B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 杜麗娜;石小剛;黃光新
• 申請（專利權）人: 南京軍微半導體科技有限公司
• 主分類號: G06T15/00
• 分類號: G06T15/00
• 代理公司: 合肥禾知知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 34246
• 代理人: 盧雙雙

本發明公開了一種3D圖形處理的圖元裝配硬件加速器，它涉及計算圖形學和計算機結構設計領域。本發明可處理10種圖元類型（POINTS、LINES、LINE_STRIP、LINE_LOOP、TRIANGLES、TRIANGLE_STRIP、TRIANGLE_FAN、QUADS、QUAD_STRIP、POLYGON），一批次最多處理256個頂點（一個頂點最多包含32個屬性）的結構，由于頂點數據量過大，硬件實現采用將從前一級接收的頂點數據全部通過DDR控制器存放至DDR中，裝配完成待輸出時，再通過緩存CACHE從DDR讀取。采用該方法，硬件實現簡單，并減少片上存儲的使用量。最終基于上述技術獲得了一種在兼顧性能的情況下結構緊湊的低功耗設計，在3D圖形處理器管線中非性能瓶頸節點任務的功耗降低中可以發揮出相當有價值的作用。

技術領域

本發明涉及的是計算圖形學和計算機結構設計領域，具體涉及一種3D圖形處理的圖元裝配硬件加速器。

背景技術

3D圖形處理是當前非常重要的領域，圖形處理器GPU與計算機CPU同屬主流計算芯片。3D圖形處理中有許多模塊的計算量都很大，用通用處理器來實現則速度較慢且功耗很高。因此，這類模塊需要專用加速器來完成。其中，圖元裝配可以用硬件加速器來實現，既加快了速度，又降低了功耗。

周高財在2017年發表于《微電子學與計算機》上的圖元裝配的硬件實現與驗證，他采用對頂點索引預裝配的方式，首先根據圖元類型、頂點個數對頂點索引按照與openGL相兼容的裝配規則進行預裝配，并將裝配好的頂點索引存放在片上存儲上；他將染色后需要裝配的頂點數據存放在片上存儲上。如果一批頂點的最大數目較小，且一個頂點的屬性數據較小，采用該方法，完全可以。但是如果一批頂點的數目較大，且屬性個數較多，例如，本人所申請圖元裝配的專利所適用的GPU，一批頂點的最大個數為2^32，且一個頂點的最大屬性個數為32，在這種情況下，索引存儲以及數據存儲的大小過大，導致該加速單元的面積過大，同時功耗也是無法承受的。

綜上所述，本發明設計了一種3D圖形處理的圖元裝配硬件加速器。

發明內容

針對現有技術上存在的不足，本發明目的是在于提供一種3D圖形處理的圖元裝配硬件加速器，硬件實現簡單，并減少了片上存儲的使用量。

為了實現上述目的，本發明是通過如下的技術方案來實現：3D圖形處理的圖元裝配硬件加速器，采用圖元裝配模塊PA，圖元裝配模塊PA包括配置模塊、頂點數據輸入模塊、排序模塊、控制模塊、預取模塊和輸出模塊，所述的配置模塊接收GPU中頂點調度模塊VDPR/命令解析模塊FEP發送過來的配置信息，解析出圖元類型、頂點編號的起始值、頂點編號的數目、頂點編號的批次狀態(每處理完一批頂點更新一次)以及頂點存入DDR的基址，將有用信息傳遞給相應模塊。

所述的頂點數據輸入模塊PA接收來自CCU的頂點數據，通過DDR控制器全部存放至DDR中，同時將整批次中的0號索引的數據存放在片上存儲DMEM中，這一做法為了避免處理triangle_fan/polygon圖元類型時，持續訪問DDR的問題。另外從頂點數據攜帶的包頭中，解析出有用的索引號和屬性狀態表。索引號用來計算該頂點數據在DDR中的存放基址；屬性狀態表用來告訴后續模塊來自CCU的頂點數據具體包含哪些屬性，以完成頂點數據下發的剪裁模塊時地址的匹配。

所述的排序模塊根據圖元類型決定下發給下一模塊的索引值，當對應索引值的頂點數據已存入PA時，將頂點數據的索引值發送給控制模塊。

所述的控制模塊根據索引組裝模塊的頂點索引計算出頂點數據在DDR/片上存儲中的基址，將該地址發送給預取模塊。

所述的預取模塊根據控制模塊發送的地址取出相應的頂點數據發送給輸出模塊。

所述的輸出模塊按照相應的格式輸出頂點數據。