[發明專利]一種鏈式結構的GPU顯存管理方法

在審

• 申請號: 201810939808.4
• 申請日: 2018-08-17
• 公開（公告）號: CN109376003A
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 廖科;時洋洋;李少光
• 申請（專利權）人: 中國航空無線電電子研究所
• 主分類號: G06F9/50
• 分類號: G06F9/50;G06T1/20;G06T1/60
• 代理公司: 上海和躍知識產權代理事務所(普通合伙) 31239
• 代理人: 楊慧

一種鏈式結構的GPU顯存管理方法，包含以下步驟：1)在GPU顯存空間中建立堆對象，每個堆對象至少由一個顯存塊組成，建立全局鏈表和空閑鏈表；2)釋放顯存空間時，將傳入的地址所在的顯存塊塊標示為空閑，查詢當前顯存塊的前后顯存塊是否為空閑顯存塊，如果是則進行合并，更新全局鏈表和空閑鏈表。本發明采用臨近空閑塊合并算法,在保證效率的同時，減少顯存碎片的產生，提高顯存使用效率。

技術領域

本發明屬于圖形處理器驅動領域，涉及一種對GPU芯片上的片上顯存進行管理的方法。

背景技術

圖形處理器(GPU)廣泛應用于工業、醫療、消費電子等各種需要圖形生成及顯示的領域，最常見的應用場景為中央處理器(CPU)通過PCI或PCIE總線和GPU相互交互數據和命令，GPU負責繪制圖形并輸出。在三維圖形生成過程中，大量的數據需要從CPU本地內存搬移到GPU中或者從GPU搬移到CPU內存中，受到內存帶寬及PCI/PCIE總線帶寬的限制，GPU從CPU本地內存讀寫數據的速度遠遠低于GPU從片上顯存讀寫數據的速度，以嵌入式領域常用的T2080處理器為例，其DDR內存速度為2.133Gb/s,而同時期的嵌入式GPU片上顯存帶寬為72Gb/s。受成本、功耗、體積等因素的制約，GPU片上顯存一般容量較小，一般用來存放對性能影響比較大的數據比如紋理數據、頂點數組對象數據、幀緩存數據等，因此一個好的顯存管理策略對GPU性能的發揮起到重要的作用。

傳統的GPU顯存管理時具有以下不足：

1)顯存利用率低

由于顯存駐留在GPU上，只能由GPU來進行控制，傳統的malloc或free函數只能管理CPU本地的內存及部分GPU映射的顯存，而不能管理GPU的全部片上顯存；

2)顯存調度效率低

通用的顯存管理策略考慮多線程使用等復雜應用場景，加入了很多判斷和維護機制，增加了開銷，降低了運行效率，不適用于嵌入式這種應用場景單純、要求運行效率高的領域；

3)安全性差

頻繁調用malloc或free函數容易產生大量內存碎片，同時申請和釋放時容易造成“野指針”的出現，造成程序崩潰且難以排查原因。

發明內容

為了解決傳統方法的顯存利用率低、運行效率低、安全性不高等問題，本發明的發明目的在于提供一種鏈式結構的GPU顯存管理方法，節省寶貴的顯存資源，提升程序運行速度和安全性。

本發明的發明目的通過以下技術方案實現：

一種鏈式結構的GPU顯存管理方法，包含以下步驟：

步驟1)在GPU的片上顯存空間中建立堆對象，每個堆對象至少由一個顯存塊組成，其中：堆對象的元素中包含指向首個空閑顯存塊的第二指針；

顯存塊的元素中包含：

a)顯存塊大小；

b)顯存塊起始地址；

c)指向下一個顯存塊的第三指針；

d)指向前一個顯存塊的第四指針；

e)在當前是空閑顯存塊時使用的指向下一個空閑顯存塊的第五指針；

f)在當前是空閑顯存塊時使用的指向前一個空閑顯存塊的第六指針；

由第三指針、第四指針形成所有顯存塊的全局鏈表，由第五指針、第六指針形成空存顯存塊的空閑鏈表，前后二塊顯存塊在物理上相連；

步驟2)釋放顯存空間時，將傳入的地址所在的顯存塊塊標示為空閑，同時使用第三指針、第四指針查詢當前顯存塊的前后顯存塊是否為空閑顯存塊，如果是則進行合并，更新全局鏈表和空閑鏈表。