[发明专利]用于减少处理器中的等待时间的曲面细分重新分配

说明书

公开了一种用于促进曲面细分重新分配以用于减少处理器中的等待时间的装置。装置包括：处理器，用于：为并行互连的几何固定功能单元提供单独的前端和后端，前端用于执行补片剔除和传输，并且后端用于执行来自前端的补片接收和补片曲面细分；提供曲面细分重新分配中央引擎，曲面细分重新分配中央引擎用于使用重新分配总线在后端之间重新分配补片；由曲面细分重新分配中央引擎从前端并行地接收被标记以供分配的补片传输，曲面细分重新分配引擎用于有序地处理补片传输；以及响应于从前端中的一个前端接收到同步屏障分组，由曲面细分重新分配中央引擎将同步屏障分组广播至后端，以使后端中的一个后端在本地处理曲面细分工作。

技术领域

本文档总体上涉及数据处理，并且更具体地涉及用于减少处理器中的等待时间的曲面细分(tessellation)重新分配。

背景技术

当前的并行图形数据处理包括被开发成对图形数据执行特定操作的系统和方法，这些特定操作诸如例如，线性内插、曲面细分、栅格化、纹理映射、深度测试等。传统上，图形处理器使用固定功能计算单元来处理图形数据；然而，最近已使图形处理器的多个部分变得可编程，从而使得此类处理器能够支持更宽泛种类的操作以处理顶点数据和片段数据。

为了进一步提升性能，图形处理器典型地实现诸如流水线化的处理技术，这些处理技术尝试贯穿图形流水线的不同部分并行地处理尽可能多的图形数据。具有单指令多数据(SIMD)或单指令多线程(SIMT)架构的并行图形处理器被设计成使图形流水线中的并行处理的量最大化。在SIMD架构中，具有多个处理元件的计算机尝试同时对多个数据点执行相同操作。在SIMT架构中，成组的并行线程尝试尽可能频繁地一起同步地执行程序指令以提高处理效率。

在图形处理单元(GPU)中提供有竞争力的几何处理性能通常涉及多个并行、并发的几何处理固定功能流水线(GPP)。这些GPP(有时也称为SMM、几何和设置固定功能流水线、或预曲面细分(tessellation)和后曲面细分流水线)包括OpenGL渲染流水线(RP)中的可编程着色器与固定功能级的混合。在计算机图形学中，曲面细分用于管理呈现场景中的对象的多边形的数据集(也称为顶点集)并且将它们划分成合适的结构以供渲染。曲面细分对于实时图形学的优势在于，其允许基于控制参数(例如，相机距离)针对3D多边形网格及其轮廓边缘动态地添加和删除细节。曲面细分涉及对补片(patch)基元(primitive)(也称为“对象”)进行细分，并且计算其顶点的顶点值。曲面细分控制着色器可以通过指定曲面细分因子来确定要执行多少曲面细分。可在应用级定义每个补片的顶点的数量。补片对象可以是三角形或四边形(其为正方形)。

曲面细分涉及将与输入补片基元相关联的参数域细分为三角形基元集并计算经曲面细分域点(与那些三角形基元的角一致)处的顶点值。输入补片基元可与三角形或四边形参数域相关联。曲面细分控制着色器可通过指定针对每个补片的曲面细分因子集来确定将域细分为三角形的精细程度。曲面细分评估着色器可随后使用与输入补片基元相关联的输入控制点集以及经曲面细分域点处的域参数来计算顶点值。可在应用级定义与补片基元相关联的输入控制点的数量。

并行渲染图形架构的问题是如何在维持严格的有序三维(3D)流水线渲染模型的同时利用并行GPP以及渲染或栅格化流水线(RP)。涉及的主要问题是渲染过程期间应用提供的“对象-空间”几何基元向经渲染图像上的任意映射，其中“排序-中间(Sort-Middle)”架构已被业界有效地利用。在此方案中，GPU首先经由并行GPP对对象-空间基元的任意分布的子集(“批次”)执行完全几何处理。然后，所得的屏幕-空间基元被恰当地重新排序(即，在时间上排序)，并基于每个RP拥有的屏幕空间区域而经由栅格化交叉开关被分配给RP。