[發明專利]一種圖形處理器的設計模型及設計方法

有效

• 申請號: 201911125812.8
• 申請日: 2019-11-18
• 公開（公告）號: CN110941898B
• 公開（公告）日: 2023-10-17
• 發明（設計）人: 田澤;馬城城;張駿;許宏杰;劉航;吳曉成
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司西安航空計算技術研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06T1/20
• 代理公司: 北京清大紫荊知識產權代理有限公司 11718
• 代理人: 婁華

本發明屬于計算機圖形領域，尤其涉及一種圖形處理器的設計模型，該模型包括應用級建模模塊、算法級建模模塊、算法實現級建模模塊、體系結構級建模模塊和性能評價模塊。本發明結合圖形處理器設計面向的應用背景與應用特征，通過從應用中提取或建模仿真的方式得到圖形處理器設計面向的典型應用場景圖像并轉化為標準OpenGL命令流，通過算法仿真平臺驗證圖形算法功能的正確性，算法實現的最優性并結合應用級指標定義圖形處理器設計的功性能指標，最后通過體系結構級建模定義滿足功性能指標要求的圖形處理器體系結構實現，指導后續的圖形處理器開發流程。

技術領域

本發明屬于計算機圖形領域，尤其涉及一種圖形處理器的設計模型及設計方法

背景技術

億門級圖形處理器設計要求對典型應用場景、圖形處理功能流水、互聯結構以及多層次存儲系統等在高抽象級上建立算法級、算法實現級和體系結構級模型，并使用模型快速驗證圖形算法的功能的正確性、算法實現方式的最優性、處理器體系結構的定義是否滿足功性能要求等，確定圖形處理流水線執行時的性能瓶頸并反饋指導對體系結構定義的優化。目前公開的研究有GPGPU-Sim、InterSim、GPUWattch等技術，但均面向于通用計算程序，沒有針對圖形應用的模型設計方法。

發明內容

本發明的目的是：

本發明主要提供一種圖形處理器的設計模型，輔助開發者完成圖形處理器指令集、大規模并行陣列以及多級存儲系統等的快速有效定義。

本發明的解決方案是：

本發明提供了一種圖形處理器的設計模型，所述模型包括應用級建模模塊、算法級建模模塊、算法實現級建模模塊、體系結構級建模模塊和性能評價模塊；

所述應用級建模模塊包括典型應用場景建模子模塊(1)和OpenGL命令流轉化子模塊(2)；

所述算法級建模模塊包括圖形算法獨立建模子模塊(3)和圖形算法系統級建模子模塊(4)；

所述算法實現級建模模塊包括復雜算法實現評價子模塊(5)和算法實現劃分子模塊(6)；

所述體系結構級建模模塊包括大規模并行處理陣列建模子模塊(7)，多層級存儲系統建模子模塊(8)，指令集建模子模塊(9)和專用硬件電路建模子模塊(10)以及分離模型集成互聯子模塊(11)。

進一步的，所述典型應用場景建模子模塊(1)，根據圖形處理器面向的應用背景與應用特征，生成典型應用場景圖，并將該場景圖分發到OpenGL命令流轉化子模塊(2)；

所述典型應用場景圖可采用從真實應用環境中收集或軟件建模模擬的方式生成。

進一步的，所述OpenGL命令流轉化子模塊(2)接收典型應用場景建模子模塊(1)輸出的多幅場景圖像，完成場景圖像向對應OpenGL命令流的轉化，根據多幅圖像生成的OpenGL命令流確定圖形處理器設計需要實現的OpenGL標準版本，最后將OpenGL命令流下發到算法級建模模塊。

進一步的，所述圖形算法獨立建模子模塊(3)接收OpenGL命令流轉化子模塊(2)輸出的多組OpenGL命令流與復雜算法實現建模與評價子模塊(5)輸出的圖形算法重設計方案，結合圖形處理原理，理解OpenGL標準對多條命令的定義，完成對光照、圖像壓縮、平面裁剪、視窗變換等圖形處理流程中多階段算法的軟件建模實現并驗證算法的正確性，最后將通過驗證的各圖形處理算法發送到圖形算法系統級建模子模塊(4)。