[发明专利]在单片构造的硅芯片上采用多个图形核心的图形处理和显示系统

摘要

一种在单片硅芯片上实现的高性能图形处理和显示系统，该系统支持多个图形处理单元(GPU)核心的群集，这多个图形处理单元核心的群集协作以提供支持用于不同应用的拟真图形能力的功能强大并高度可升级的可视化方案。本发明通过通过动态地管理各种并行渲染技术并使得能自适应地处理不同的图形应用来消除沿图形管道的渲染瓶颈。

主权项

一种用于实现图形处理和显示系统的单片构造的硅芯片，具有各自包含使用一个或多个并行化模式支持图像处理的并行化的图形处理单元的多个GPU驱动管道核心，并且适用于与计算系统接口，所述计算系统具有用于在至少一个计算机屏幕上显示图像的装置，并且支持(i)用于发布图形命令的一个或多个软件应用，(ii)用于存储用以实现所述图形命令的一个或多个图形库(即，OpenGL和DierctX一状态机)，以及(iii)用于允许所述GPU驱动管道核心与所述图形库交互的多管道驱动器，其中所述多管道驱动器包括(1)GPU驱动器单元，用于执行与和所述计算系统的操作系统(OS)以及图形库(例如，OpenGL或DirectX)的交互相关联的一般化GPU驱动器的功能，(2)分布式图形功能控制模块，用于执行与根据并行化策略管理实行不同的并行化模式相关联的功能，(3)状态监视驱动器模块，用于持续地分析包括状态命令在内的所有传入命令、将某些状态命令和部分数据传送至所述所有GPU驱动管道核心以保持跨所述各GPU驱动图形管道核心的有效状态，(4)应用剖析和分析驱动器模块，用于执行对所述计算系统中应用参数的实时连续监视以标识所述图形系统内容易引起数据瓶颈的问题区，其中所述应用剖析和分析驱动器模块使用来自以下的输入(i)所述多个GPU驱动管道核心的寄存器、(ii)所述控制单元的寄存器，以及图形API命令，以及(5)并行性策略管理驱动模块，用于使用所述应用剖析和分析驱动器模块的结果在每帧的基础上决定所述GPU驱动管道核心的并行化模式，并且使这些决定由MP-SOC的控制单元来实行。所述硅芯片包括：所述多个GPU驱动管道核心；路由中心，部署在所述CPU总线上，用于在所述各GPU驱动管道核心之间分布来自所述CPU的图形数据流，并随后将来自所述各管道核心的渲染结果(帧缓冲)收集至所述合成单元，其中所述数据被分布的方法由所述控制单元来指示，并取决于当前并行化模式；合成单元，用于根据所述正在进行的并行化模式重新合成所述各个部分帧缓冲；控制单元，用于根据所选的并行化模式控制所述图像处理和显示系统的配置和功能处理；处理元件(PE)，具有内部和外部存储器；剖析功能单元，用于将基准数据递交给所述多管道驱动器；以及显示器接口，用于运行单个或多个显示器屏幕。