[发明专利]基于渲染模式自适应的图形处理器统一染色阵列旁路结构

说明书

一种基于渲染模式自适应的图形处理器统一染色阵列旁路结构，包括染色任务调度单元、顶点染色功能配置寄存器单元、像素染色功能配置寄存器单元、图形绘制简单/复杂模式监测单元、1:2多路选择器、顶点/像素旁路数据通路、统一染色阵列和染色任务输出单元。通过图形绘制简单/复杂模式监测单元对当前顶点染色功能和像素染色功能配置寄存器内容的监测，可以识别出对于顶点染色和像素染色来说，当前图形绘制处于简单或者复杂模式，在无需统一染色阵列处理时，直接通过顶点/像素旁路数据通路将顶点和像素的属性数据发送到染色任务输出单元，从而降低顶点/像素染色处理延迟和统一染色阵列功耗，提升渲染效率。

技术领域

本发明涉及计算机硬件技术领域，尤其涉及基于渲染模式自适应的图形处理器统一染色阵列旁路结构。

背景技术

随着图形化应用的不断增加，早期单靠CPU进行图形绘制的解决方案已经难以满足成绩和技术增长的图形处理需求，图形处理器(Graphic Processing Unit，GPU)应运而生。从1999年Nvidia发布第一款GPU产品至今，GPU技术的发展主要经历了固定功能流水线阶段、分离染色器架构阶段、统一染色器架构阶段，其图形处理能力不断提升，应用领域也从最初的图形绘制逐步扩展到通用计算领域。GPU流水线高速、并行的特征和灵活的可编程能力，为图形处理和通用并行计算提供了良好的运行平台。

目前，我国尚无基于统一染色架构的GPU，各领域显示控制系统中大量采用国外进口的商用GPU芯片。尤其是在军用领域中，国外进口商用GPU芯片存在温度和环境适应性差、无法保证电路本身或配套软件没有“后门”、包含大量军用领域不需要的冗余功能单元，功耗指标无法满足要求、商用GPU芯片更新换代快，随时面临停产、断档，难以满足武器装备持续保障等缺陷，在安全性、可靠性、保障性等方面的存在重大隐患。而且，出于政治、军事、经济等原因，国外对我国实行技术“封锁”和产品“垄断”，难以获得GPU芯片的底层技术资料，如寄存器资料、详细内部微架构、核心软件源码等，导致GPU功能、性能无法充分发挥，且移植性较差；上述问题严重制约了我国显示系统的独立研制和自主发展。

尤其是高性能低功耗图形处理器设计技术，是GPU图形处理体系结构的核心技术，突破高性能GPU低功耗设计关键技术，研制自主知识产权图形处理器芯片迫在眉睫。

发明内容

本发明公开了基于渲染模式自适应的图形处理器统一染色阵列旁路结构，能够根据图形绘制场景的行为特征，自适应的选择顶点/像素属性数据的传输通路，在简单图形绘制场景下，将统一染色阵列旁路掉，直接通过顶点/像素旁路数据通路将顶点和像素的属性数据发送到染色任务输出单元，从而大幅降低顶点/像素染色处理延迟和统一染色阵列功耗，提升渲染效率。

本发明的技术解决方案是：

一种基于渲染模式自适应的图形处理器统一染色阵列旁路结构，包括：

染色任务调度单元(1)、顶点染色功能配置寄存器单元(2)、像素染色功能配置寄存器单元(3)、图形绘制简单/复杂模式监测单元(4)、1:2多路选择器(5)、顶点/像素旁路数据通路(6)、统一染色阵列单元(7)和染色任务输出单元(8)；

所述顶点染色功能配置寄存器单元(2)用来存储由统一染色阵列单元(7)完成处理的所有顶点染色功能时所对应的开/关使能标志位；

所述像素染色功能配置寄存器单元(3)用来存储由统一染色阵列单元(7)完成处理的所有像素染色功能时所对应的开/关使能标志位；