[發明專利]一種基于雙Buffer架構下的紋理貼圖硬件加速器

在審

• 申請號: 201910495890.0
• 申請日: 2019-06-10
• 公開（公告）號: CN112070651A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 吳興濤;殷誠信;王磊
• 申請（專利權）人: 華夏芯（北京）通用處理器技術有限公司
• 主分類號: G06T1/20
• 分類號: G06T1/20;G06T11/00;G06T1/60
• 代理公司: 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙) 11427
• 代理人: 陳娟

1.一種基于雙Buffer架構下的紋理貼圖硬件加速器，其特征在于，包括：

Image U0單元:對image基本信息進行存儲，當使能mipmap紋理時，通過target以及不同map層作為地址，存儲對應image的mode、width、height、depth、border、inte_format、format、type、base；當使能layer層時，通過target以及不同的layer層作為地址，存儲對應層的mode、width、height、depth、border、inte_format、format、type、base值，當使能cubemap時，將mipmap層的一個地址進行細分為6個，分別代表0,1,2,3,4,5不同的face信息，當使能layer層沒有map層信息時，不同layer層的mode、width、height、depth、border、inte_format、format、type相同，base不同；當使能layer并使能map層時的mode、width、height、depth、border、inte_format、format、type相同，base不同；支持1D、2D、3D、rectangle、cubemap、1D_ARRAY、2D_ARRAY、cubemap_array、2D_multisample、2D_multisample、2D_multisample_array模式下的寄存器配置；

LOD U1單元:完成對不同濾波模式下的level值計算，結合訪問target地址得到訪問image單元的地址；在計算level值之前，首先需要通過target和base_level值為level0讀取image單元，獲得image的基本信息作為后續level計算時的參考，然后level值的計算考慮兩種情況：當使能lod時，如果image為layer模式，此時，不同層的width、height信息相等，無論濾波模式為mag_filter還是min_filter，都取整取最靠近base_level方向的一個level值為level0讀取image信息的offset，而filter_type大小與請求的濾波大小相匹配；當使能lod時，如果image為mipmap模式，此時，不同層的width、height、depth不相等，考慮mag_filter在near和linear模式下取整取最靠近base_level值讀取image信息的offset，考慮min_filter模式下near、linear、near_mipmap_near、linear_mipmap_near取最不靠近base_level值為level0讀取image的offset，而filter_type分別和請求的濾波模式相匹配，考慮min_filter在near_mipmap_linear、linear_mipmap_linear模式下取整取臨近的兩層作為讀取image信息的offset，ratio_l為lod值減去level值的小數部分，此時稱為lod的整數部分為level0，level0加1為level1，如果lod值為min_lod，此時level0與level1相同，所以取fiter_type分別為near_mipmap_near和linear_mipmap_near濾波；同理，當使能偏導數作為lod時，按照raster傳遞過來的圖元類型primitive、dux、duy、dvx、dvy、dwx、dwy、delt_x、delt_y，分為polygon/point和line兩種情況，分別計算得到polygon/point和line的lod，如果image為layer模式，此時，不同層的width、height信息相等，無論濾波模式為mag_filter還是min_filter，都取整取最靠近base_level方向的一個level值為level0讀取image信息的offset，而filter_type大小與請求的濾波大小相匹配；如果image為mipmap模式，此時，不同層的width、height、depth不相等，考慮mag_filter在near和linear模式下取整取最靠近base_level值讀取image信息的offset，考慮min_filter模式下near、linear、near_mipmap_near、linear_mipmap_near取最不靠近base_level值為level0讀取image的offset，而filter_type分別和請求的濾波模式相匹配，考慮min_filter在near_mipmap_linear、linear_mipmap_linear模式下取整取臨近的兩層作為讀取image信息的offset，ratio_l為lod值減去level值的小數部分，此時稱為lod的整數部分為level0，level0加1為level1，如果lod值為min_lod，此時level0與level1相同，所以取fiter_type分別為near_mipmap_near和linear_mipmap_near濾波；如果使能了level0和level1，則考慮為trilinear濾波方式，有以下濾波方式：trilinear isotropic(near_mipmap_linear、linear_mipmap_linear)、trilinear anisotropic；如果只有level0有效，有以下濾波方式：point isotropic(near、near_mipmap_near)、bilinear isotropic(linear、linear_mipmap_near)、bilinear anisotropic；

CoordinateU2單元:完成對fetch、sampler模式下的s、t、r、q的坐標、地址轉換；當使能cubemap_array時，此時的Q坐標不為0，表示layer行號，s、t、r分別表示x，y，z方向上的大小，通過映射關系得到平面坐標內的s、t坐標；當使能rectangle模式，此時的s、t坐標不需要進行解歸一化處理；如果s、t、r坐標超出了各自的表示范圍，采用不同的wrap模式對坐標進行約束；當使能level0和level1時，從image單元得到level0和level1各自的width、height、depth值，分別與s、t、r相乘，得到解歸一化后的紋理坐標u0，v0，w0和u1，v1，w1，當只有level0有效時，從image單元得到level0的width、height、depth值，分別與s、t、r相乘，得到解歸一化后的紋理坐標u0，v0，w0；此時的ratio_u0、ratio_v0、ratio_w0分別為u0、v0、w0的小數部分，ratio_u1、ratio_v1、ratio_w1分別為u1、v1、w1的小數部分，inte_u0,inte_v0,inte_w0分別為u0、v0、w0的整數部分，inte_u1,inte_v1,inte_w1分別為u1、v1、w1的整數部分；執行wrap操作時，如果image內容中的borde值有值，并且此時地址已經溢出，此時disable請求紋素，并使能border_color值作為最終pixel階段的輸入；

Coordinate controller U3單元：當使能level0和level1時，filter_type為point模式時，mode為1D時，寫入coordinate bufferu0的數據為inte_u0，寫入coordinatebufferu1的數據為inte_u1；mode為2D時，寫入coordinate bufferu0的數據為inte_u0，寫入coordinate bufferv0的數據為inte_v0；寫入coordinate bufferu1的數據為inte_u1，寫入coordinate bufferv1的整數部分為inte_v1；mode為3D時，寫入coordinate bufferu0的數據為inte_u0，寫入coordinate bufferv0的數據為inte_v0，寫入coordinatebufferw0的數據為inte_w0，寫入coordinate bufferu1的數據為inte_u1，寫入coordinatebufferv1的數據為inte_v1，寫入coordinatew1的數據為inte_w1；filter_type為linear模式時，mode為1D時，寫入coordinate bufferu1的數據為inte_u1，寫入coordinatebufferu1的數據為inte_u1+1；寫入coordinate bufferu0的數據為inte_u0，寫入coordinate bufferu0的數據為inte_u0+1；mode為2D時，寫入coordinate bufferu0、coordinate bufferv0的數據依次為：(inte_u0，inte_v0)、(inte_u0+1，inte_v0)、(inte_u0，inte_v0+1)、(inte_u0+1，inte_v0+1)；寫入coordinate bufferu1、coordinatebufferv1的數據依次為：(inte_u1，inte_v1)、(inte_u1+1，inte_v1)、(inte_u1，inte_v1+1)、(inte_u1+1，inte_v1+1)；mode為3D時，寫入coordinate bufferu0、coordinatebufferv0、coordinate bufferw0的數據依次為：(inte_u0，inte_v0，inte_w0)、(inte_u0+1，inte_v0，inte_w0)、(inte_u0，inte_v0+1，inte_w0)、(inte_u0+1，inte_v0+1，inte_w0)、(inte_u0，inte_v0，inte_w0+1)、(inte_u0+1，inte_v0，inte_w0+1)、(inte_u0，inte_v0+1，inte_w0+1)、(inte_u0+1，inte_v0+1，inte_w0+1)；寫入coordinate bufferu1、coordinatebufferv1、coordinate bufferw1的數據依次為：(inte_u1，inte_v1，inte_w1)、(inte_u1+1，inte_v1，inte_w1)、(inte_u1，inte_v1+1，inte_w1)、(inte_u1+1，inte_v1+1，inte_w1)、(inte_u1，inte_v1，inte_w1+1)、(inte_u1+1，inte_v1，inte_w1+1)、(inte_u1，inte_v1+1，inte_w1+1)、(inte_u1+1，inte_v1+1，inte_w1+1)；當使能level0時，filter_type為point模式時，mode為1D時，寫入coordinate bufferu0的數據為inte_u0；mode為2D時，寫入coordinate bufferu0的數據為inte_u0，寫入coordinate bufferv0的數據為inte_v0；mode為3D時，寫入coordinate bufferu0的數據為inte_u0，寫入coordinate bufferv0的數據為inte_v0，寫入coordinate bufferw0的數據為inte_w0；filter_type為linear模式時，mode為1D時，寫入coordinate bufferu0的數據為inte_u0，寫入coordinate bufferu0的數據為inte_u0+1；mode為2D時，寫入coordinate bufferu0、coordinate bufferv0的數據依次為：(inte_u0，inte_v0)、(inte_u0+1，inte_v0)、(inte_u0，inte_v0+1)、(inte_u0+1，inte_v0+1)；mode為3D時，寫入coordinate bufferu0、coordinate bufferv0、coordinatebufferw0的數據依次為：(inte_u0，inte_v0，inte_w0)、(inte_u0+1，inte_v0，inte_w0)、(inte_u0，inte_v0+1，inte_w0)、(inte_u0+1，inte_v0+1，inte_w0)、(inte_u0，inte_v0，inte_w0+1)、(inte_u0+1，inte_v0，inte_w0+1)、(inte_u0，inte_v0+1，inte_w0+1)、(inte_u0+1，inte_v0+1，inte_w0+1)。

address controller U4單元：首先完成紋理坐標到紋理偏移地址的計算；對于level0有效時，mode為1D，在地址計算沒有溢出時的偏移量為size*u0；mode為2D，在地址計算沒有溢出時的偏移量為size*(width0*u0+v0)；mode為3D，在地址計算沒有溢出時的偏移量為size*(width0*u0+v0)+w0*width0*height0；得到最終訪問texel cache的地址為base0+偏移量。然后根據偏移量的末尾與4字節對齊方式，得到不同inte_format條件下的地址個數，并將末尾數據保存于offset0 buffer中；由于level1無效，所以請求texel cache時，按照雙buffer操作方式，奇數個地址請求texel cache地址訪問cache0，偶數個地址請求訪問cache1，實現地址的并行性訪問。對于level0和level1均有效時，mode為1D，在地址計算沒有溢出時的偏移量為size*u0，size*u1；mode為2D，在地址計算沒有溢出時的偏移量為size*(width0*u0+v0)，size*(width1*u1+v1)；mode為3D，在地址計算沒有溢出時的偏移量為size*(width0*u0+v0)+w0*width0*height0,size*(width1*u1+v1)+w1*width1*height1。得到最終訪問texel cache的地址為base0+level0偏移量，base1+level1偏移量。此時，并行請求cache0和cache1。