[发明专利]一种非阻塞并行三角形光栅化单元结构

说明书

本发明提供了一种非阻塞并行三角形光栅化单元结构，该三角形光栅化单元结构由7个功能流水级组成，从前到后依次为三角形顶点接收单元、三角形扫描参数建立单元、边函数法Tile扫描单元、边界Tile像素位置关系判定单元、边界Tile像素反走样单元、Tile属性插值请求仲裁单元和Tile属性插值单元。本发明具备非阻塞并行三角形块扫描和处理的能力，将三角形覆盖的像素Tile分为完全在内Tile和部分在内Tile两种类型，并分别设置两条并行的处理通道，能够在保持三角形Tile输出顺序的前提下，实现两类Tile的非阻塞并行扫描，提升资源利用率、三角形处理能力和像素生成能力，尤其对于较大三角形图元来说更为有效。

技术领域

本发明属于计算机硬件技术领域，涉及一种非阻塞并行三角形光栅化单元结构。

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。

GPU三角形光栅化单元结构设计，是提升和增强GPU图形处理器三角形处理性能的关键技术。突破高性能GPU三角形光栅化单元结构设计关键技术，研制高性能图形处理器芯片迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的是：提供一种非阻塞并行三角形光栅化单元结构，不但能够在保证图元扫描顺序性的同时，实现对三角形图元的连续、并行处理，还能够降低对无效像素的扫描，更好的实现处理性能、设计规模、资源利用率、功耗几个方面的平衡。

本发明的技术方案是：

一种非阻塞并行三角形光栅化单元结构，由7个功能流水级组成，所述7个功能流水级按照从前到后的顺序依次为三角形顶点接收单元、三角形扫描参数建立单元、边函数法Tile扫描单元、边界Tile像素位置关系判定单元、边界Tile像素反走样单元、Tile属性插值请求仲裁单元和Tile属性插值单元，并按照从前到后的顺序相连，前一个流水级的数据输出作为下一个流水级的数据输入；

所述三角形顶点接收单元接收由光栅化单元外部送来的顶点属性传输命令，提取命令中的顶点属性数据，存入本单元内部的顶点属性数据缓冲器中，然后在顶点属性数据缓冲器不为空的情况下，向三角形扫描参数建立单元发送顶点属性数据；

所述三角形扫描参数建立单元接收三角形顶点接收单元的输出数据，以流水的方式计算三角形在扫描和属性插值过程中用到的所有参数，并将计算结果送入边函数法Tile扫描单元；