專利名稱：圖形處理中管理活動線程依賴關(guān)系的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明 一般涉及圖形處理，并且確切地來說涉及圖形處理過程中 信息的解碼。
背景技術(shù)：
為了減少往基于處理器的系統(tǒng)和從基于處理器的系統(tǒng)傳送數(shù)據(jù) 的帶寬，可以采用壓縮信息的方式來對信息編碼。當(dāng)該信息到達(dá)接收 基于處理器的系統(tǒng)時，必須將其解碼或解壓。
通常，在具有許多執(zhí)行單元的系統(tǒng)中，可以利用軟件來跟蹤線程
依賴關(guān)系(dependency)-其中一個線程的執(zhí)行依賴于另一個線程的執(zhí) 行。線程依賴關(guān)系是重要的，因為當(dāng)有大量線程，并且一些線程必須 在另一些線程之前執(zhí)行時，必須考慮這些依賴關(guān)系。但是當(dāng)線程的數(shù) 量很大，且依賴關(guān)系的數(shù)量很大時，維護所有線程和所有依賴關(guān)系的 狀態(tài)4主4主4艮麻煩。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種方法，包括在寄存器中，通過僅跟蹤所述寄 存器接收的尚未完成執(zhí)行的線程，管理線程和線程依賴關(guān)系，以便由 多個執(zhí)行單元來執(zhí)行線程。
本發(fā)明還提供了一種設(shè)備，包括視頻前端；以及耦合到所述視 頻前端的寄存器，耦合到線程調(diào)度器的線程響應(yīng)器，以及所述寄存器 僅跟蹤所述寄存器接收的尚未完成執(zhí)行的線程。
本發(fā)明還4是供了一種系統(tǒng)，包括
圖形處理器，包括視頻前端；
耦合到所述視頻前端的線程派生器，所述線程派生器包括記分 牌，所述記分牌僅維護所述記分牌接收的尚未完成執(zhí)行的線程；
耦合到所述線程派生器的線程調(diào)度器； 耦合到所述線程調(diào)度器的多個執(zhí)行單元；以及 耦合到所述處理器的硬盤驅(qū)動器。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的系統(tǒng)說明； 圖2是本發(fā)明的一個實施例的示意圖說明；
圖3是示出根據(jù)一個實施例的圖1的線程派生器(spawner)的框
圖4是兩個不同幀中的宏塊的說明；以及
圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的圖2的記分牌寄存器22的說明。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的系統(tǒng)說明。
具體實施例方式
圖1所示的計算機系統(tǒng)130可以包括通過總線104耦合到芯片組 核邏輯110的硬盤驅(qū)動器134和可移動i某體136。在一個實施例中， 核邏輯可以耦合到圖形處理器112(經(jīng)由總線105)和主或宿主處理器 100。還可以通過總線106將圖形處理器112耦合到幀緩沖器114。可 以通過總線107將幀緩沖器114耦合到顯示屏118，然后顯示屏118 又通過總線108耦合到常規(guī)組件，例如鍵盤或鼠標(biāo)120。
在軟件實現(xiàn)的情況中，可以將相關(guān)代碼存儲在任何適合的半導(dǎo) 體、磁或光存儲器(包括主存儲器132)中。因此，在一個實施例中，代 碼139可以存儲在機器可讀々某體(例如主存儲器132)中，以便供處理器 (例如處理器100或圖形處理器112)執(zhí)行。參考圖2，圖形核邏輯110可以包括圖形流水線。圖形流水線可
以包括命令流操作器(command streamer)10、視頻前端12和耦合到線 程調(diào)度器18的線程派生器14，此外還包括一些其他組件。
圖形核邏輯110可以通過命令流操作器10從驅(qū)動程序或圖形處 理器112或主處理器100執(zhí)行的其他軟件來接收輸入。通常，驅(qū)動程 序提供必須由圖形處理器112的多個執(zhí)行單元16來執(zhí)行的工作。由線 程調(diào)度器18來調(diào)度必須執(zhí)行的任務(wù)。線程派生器14創(chuàng)建任務(wù)，然后 由執(zhí)行單元16來執(zhí)行線程。
在一個實施例中，命令流操作器10可以是用于提取控制始發(fā)于 宿主或主處理器100的線程生成的命令的直接存儲器訪問引擎。視頻 前端12包含視頻處理功能。線程派生器14負(fù)責(zé)生成并仲裁始發(fā)于可 能包括處理單元16的宿主和圖形處理器112的線程。線程調(diào)度器16 仲裁線程生成請求。
參考圖3,線程派生器14包括根線程請求隊列20,線程派生器 14從視頻前端12接收這些根線程請求。根線程是可以創(chuàng)建后續(xù)子線 程的線程。這些線程請求被存儲在根線程請求隊列20中。任何由執(zhí) 行單元16中運行的另一個線程創(chuàng)建的線程稱為子線程。子線程可以 創(chuàng)建附加線程，全部均在經(jīng)由視頻前端12路徑請求的根的樹之下。
并隨后跟蹤一皮調(diào)度的線程直到它們？ j退(retirement)為止。線程派生器 14還在根和子線程之間執(zhí)行仲裁。線程請求隊列20饋送(feed)記分牌 (scoreboard) 22，記分牌22管理線程間的依賴關(guān)系以及根線程的調(diào)度 (dispatch)。派生線程請求隊列32負(fù)責(zé)請求>^4艮線程派生的線程。
來自記分牌22的輸出去到緩沖器24,而來自派生線程請求隊列 32的輸出去到緩沖器34。將這兩個緩沖器24和34同步，如緩沖器 24與34之間的箭頭A所示。緩沖器24的輸出是根線程，而緩沖器 34的輸出是子線程。由同步乘法器26將這些線程同步以便傳輸?shù)骄€ 程調(diào)度器18。記分牌22考慮線程之間的空間依賴關(guān)系。圖4可以用于說明兩 個不同幀Z和Z + A內(nèi)和之間的空間依賴關(guān)系的示例。在幀Z中，所 關(guān)心的宏塊可具有相對于幀內(nèi)所有其他宏塊的坐標(biāo)(X, Y),其中X和 Y給出行和列坐標(biāo)。假定圖像的原點(O, O)在左上角，宏塊(X， Y)正上 方的宏塊是(X, Y-l)，而緊靠宏塊(X, Y)左邊的是(X-l, Y)，并以此類推。 為了將給定宏塊解碼，可能需要從其鄰居(例如鄰居(X-l, Y)、 (X-l, y-l)、 (X, Y-1)和(X+1， Y-l))解碼信息。
可以通過記分牌22來跟蹤這些依賴關(guān)系。在由線程派生器調(diào)度 到執(zhí)行單元的過程中，記分牌22基本上相對于所關(guān)心的宏塊(在此情 況中為宏塊(X, Y))來考慮這些依賴關(guān)系。因此，如果宏塊(X, Y)依賴 于宏塊(X, Y+l)，則宏塊(X， Y)與Y方向上+l的宏塊依賴關(guān)系之間存 在德爾塔(delta)?？梢酝ㄟ^三坐標(biāo)系統(tǒng)來指定它，其中X是第一坐標(biāo)、 Y是第二坐標(biāo)以及Z是第三坐標(biāo)。因此，對于宏塊(X, Y)而言，通過 (0， l,O)的德爾塔來指定這種依賴關(guān)系。對于任何宏塊來說可能有許多 依賴關(guān)系，因此許多德爾塔被檢查。
Z方向包含兩個不同幀之間的依賴關(guān)系。例如，如果幀Z中的宏 塊(X, Y)依賴于幀Z+A中的宏塊(X, Y),則在Z方向上存在依賴關(guān)系。 此依賴關(guān)系還可以指定為(O, 0, A)的德爾塔。
些進程是A和B，則對所有A操作可以將Z設(shè)為等于零，以及對所 有B操作可以將Z設(shè)為等于1。這允許一個物理記分牌通過將所有Z 德爾塔值保持為零來管理許多邏輯記分牌。因此，可以使用Z來管理 (l)具有依賴關(guān)系的宏塊，(2)沒有依賴關(guān)系的宏塊，(3)不同幀上的宏 塊，或(4)涉及相同幀的不同操作的宏塊。
因此，參考圖5,其中示出記分牌22的更詳細(xì)操作，由框50處 理來自視頻前端12的線程請求，其獲取當(dāng)前線程的唯一線程標(biāo)識符 (TDID)并標(biāo)記記分牌寄存器68。記分牌寄存器68包括對應(yīng)于每個坐 標(biāo)X、 Y和Z的列以及對應(yīng)于每個編號的線程或每個線程標(biāo)識符的行。每個活動線程接收線程標(biāo)識符(具有標(biāo)識符1至N)以構(gòu)成記分牌寄存
器68的行。
簡單地標(biāo)記記分牌意味著無論何時，只要調(diào)度線程，則必須通知 記分牌寄存器68: —個線程在運行中。優(yōu)先級編碼器74通過查看寄 存器66中有效位來確定下一個可用線程標(biāo)識符是什么。寄存器66實 際上告知記分牌寄存器68中哪些位是有效的。因此，將下一個有效 位指定給下一個線程，然后在框50處將該線程視為"已標(biāo)記"。作為 被標(biāo)記的結(jié)果，在記分牌寄存器68中建立對應(yīng)于該線程標(biāo)識符的項 (entry),將該項置于適合的行中，其中這些行編號為從1至N。標(biāo)記 的線程提供其X、 Y和Z坐標(biāo)，而作為回l艮，為該線程提供也可以視 為行號的線程標(biāo)識符。當(dāng)在執(zhí)行單元16中通過完成執(zhí)行將線程引退 時，該線程交還(surrender)其線程標(biāo)識符。
一般來說，雖然為所有線程提供線程標(biāo)識符，但是對于沒有依賴 關(guān)系的獨立線程在記分牌中需要的處理更少。那些線程可以從框50 向上傳遞，并上至仲裁器56的上方端口。
在先進先出(FIFO)緩沖器52中收集依賴線程。依賴線程的執(zhí)行 依賴于另一個潛在活動(潛在未執(zhí)行)的線程的執(zhí)行。這允許移動通過 框50的多個依賴線程離開(get them out of the way),使得確保在未決 的依賴關(guān)系使依賴線程FIFO緩沖器52停滯時可以快速地處理獨立線 程并將其傳送到仲裁器56。仲裁器56在依賴線程停滯時查看獨立線程。
然后依次從先進先出緩沖器52處理依賴線程。在框72中標(biāo)識它 們的依賴關(guān)系，并在一些情況中可以利用那些依賴關(guān)系來標(biāo)記線程依 賴關(guān)系寄存器30?？?4將依賴關(guān)系和那些依賴關(guān)系的X、 Y和Z坐 標(biāo)提供到框72。在一個實施例中，如果兩種類型的線程都已就緒可供 調(diào)度，則可以對依賴線程賦予較高的優(yōu)先級。如上所述，框72從線 程的坐標(biāo)以及其中存在依賴關(guān)系的宏塊或幀的相對坐標(biāo)來確定 (develop)德爾塔。在記分牌22的一個操作模式(稱為"停滯模式")中，記分牌22 在生成下一個X、 Y和Z坐標(biāo)或德爾塔，或清除當(dāng)前線程以用于調(diào)度 之前等待匹配。因此，在停滯模式中，直到某線程依賴的所有線程都 被引退(即被執(zhí)行且不再處于活動，即引退)之后，才啟動該線程。因 此，當(dāng)遇到停滯模式且緩沖器52變滿時，線程FIFO緩沖器52還通 知^L頻前端12,如框52下方箭頭所指示的。
仲裁器56選擇要由執(zhí)行單元16執(zhí)行的獨立或依賴線程，以便通 過線程有效負(fù)荷58傳遞它。已經(jīng)由執(zhí)行單元16執(zhí)行的線程回到框60， 這將從記分牌寄存器68以及任何匹配線程寄存器30中清除線程標(biāo)識 符。比較器62幫助發(fā)現(xiàn)匹配線程寄存器30。
因此， 一旦執(zhí)行了線程，則需要通知其執(zhí)行依賴于該線程的執(zhí)行 的任何線程。尤其在停滯模式中，線程在它依賴的所有線程被執(zhí)行之 前無法被調(diào)度。比較器62可以用于重設(shè)線程依賴關(guān)系寄存器30以移 除在檢查線程依賴關(guān)系期間引退的任何線程的依賴關(guān)系。
然后，內(nèi)容可尋址存儲器或CAM 70確定寄存器68中是否有希 望進行調(diào)度的線程依賴于之的任何線程。如果在記分牌寄存器68的 任何行中均沒有項，則可以推斷當(dāng)前在執(zhí)行中沒有此類依賴線程，并 且可以將該線程作為就緒可調(diào)度來釋放，并可以從框54將其傳遞到 仲裁器56中。如果在停滯模式中有依賴關(guān)系，則可以強制該線程等 待那些依賴關(guān)系清除。
根據(jù)記分牌22的另一個操作模式(稱為廣播模式)，該模式比停滯 模式更魯棒(robust)，確定要調(diào)度的給定線程的依賴關(guān)系，獲取那些依 賴關(guān)系的線程標(biāo)識符，并將其置于線程依賴關(guān)系寄存器30中，然后 即使那些依賴關(guān)系仍存在或未決(outstanding),仍調(diào)度該線程。
實際上，將該線程調(diào)度到執(zhí)行單元16,并指令(call upon)該線程 管理它自己的依賴關(guān)系。該線程通過監(jiān)聽廣播到每個執(zhí)行單元16和 記分牌的引退線程TDID(框60)來執(zhí)行此目的。 一旦線程確定它所依 賴的所有線程均已被清除，則在執(zhí)行單元16中處于空閑狀態(tài)的該線程可以接著在該執(zhí)行單元16中執(zhí)行。
在一個實施例中，每個線程使用8個位來指示最多8個依賴關(guān)系 (各由德爾塔所指示)中哪個是重要的。這8個德爾塔按預(yù)定義的次序 加載到連續(xù)的線程依賴關(guān)系寄存器30中。隨后，該線程基于其8個 位獲知它必須檢查哪個依賴關(guān)系寄存器來確定涉及的這些依賴關(guān)系 是否已引退。
與停滯模式的差異在于，在廣播才莫式中，線程基本由記分牌來啟 動，然后線程實際通過觀察引退線程信息來自己控制它何時開始執(zhí) 行。在廣播才莫式中，從仲裁器56調(diào)度當(dāng)前線程，其具有未決依賴關(guān) 系和線程依賴關(guān)系寄存器30的附加有效負(fù)荷，該附加有效負(fù)荷包含 所有未決依賴線程的線程標(biāo)識符。
當(dāng)給定線程通過執(zhí)行單元16執(zhí)行而引退時，除了通知記分牌22 外，它還將其線程標(biāo)識符廣播到所有執(zhí)行單元16。 一旦調(diào)度的線程接 收到與它一起調(diào)度的所有線程依賴關(guān)系寄存器的線程標(biāo)識符，則調(diào)度 的線程開始執(zhí)行。
在又一種操作模式(稱為依序模式)中，記分牌22標(biāo)記依賴于緊接 當(dāng)前線程之前調(diào)度的線程的線程標(biāo)識符的每個線程。
根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，記分牌22可以采用硬件來實現(xiàn)，這 可以提高性能和速度。在一些實施例中，硬件記分牌22可以更有效 率地以無序方式調(diào)度線程，從而允許對工作量重新排序以實現(xiàn)性能提 高。在一些實施例中，記分牌22要求的唯一規(guī)則是，其執(zhí)行依賴于 線程B的執(zhí)行的線程A必須在線程B到達(dá)記分牌22之后到達(dá)記分牌 22。如果線程A在線程B之前到達(dá)，則記分牌將注意不到線程B而 假定線程B已引退，因此不正確地清除線程A。但是，可執(zhí)行任何其 他重新排序，例如為了提高性能。 一般，在一些實施例中，驅(qū)動程序 確保該規(guī)則始終^皮遵守。
在一些實施例中，必須執(zhí)行的線程的數(shù)量遠(yuǎn)超過記分牌22中的 活動線程的數(shù)量。在一些實施例中，通過使記分牌22能夠僅跟蹤活動線程(即，尚未引退的線程)，可以大大地提高記分牌的大小和效率。
圖1、 2、 3和5中指示的框可以構(gòu)成硬件和軟件組件。在軟件組 件的情況中，附圖可以指示可存儲在計算機可讀々某體(諸如半導(dǎo)體集成 電路存儲器、光存儲裝置或磁存儲裝置等)中的指令序列。在此類情況 中，指令可由計算機或基于處理器的系統(tǒng)來執(zhí)行，計算機或基于處理 器的系統(tǒng)從存儲裝置中檢索指令并執(zhí)行它們。在一些情況中，指令可 以是可存儲在適合的存儲+某體中的固件。
本文描述的圖形處理技術(shù)可以在各種硬件體系結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)。例 如，可以將圖形功能性集成到芯片組內(nèi)?；蛘?，可以使用離散的圖形 處理器。作為又一個實施例，可以由通用處理器(包括多核處理器)來 實現(xiàn)圖形功能。
雖然本發(fā)明是參考有限數(shù)量的實施例來描述的，但是本領(lǐng)域技術(shù) 人員將認(rèn)識到許多修改和變化。所附權(quán)利要求意在涵蓋落在本發(fā)明的 真正精神和范圍內(nèi)的所有此類修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括在寄存器中，通過僅跟蹤所述寄存器接收的尚未完成執(zhí)行的線程，管理線程和線程依賴關(guān)系，以便由多個執(zhí)行單元來執(zhí)行線程。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，包括使線程執(zhí)行能夠重新排序。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，包括只要如下情況成立，則使線程執(zhí)行的次序能夠更改成任何次序依賴于另 一個線程的完成的一個線程必須在所述另一個線程到達(dá)所述寄存器之后到達(dá)以記分牌形式的 所述寄存器。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，包括在線程的所有依賴關(guān)系完成了 執(zhí)行之前啟動所述線程來執(zhí)行。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，包括使線程能夠管理它自己的依賴 關(guān)系。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，包括將一個執(zhí)行單元中線程執(zhí)行的 完成向其他執(zhí)行單元廣播。
7. 如權(quán)利要求l所述的方法，包括確定空間依賴關(guān)系，包括確定 一個宏塊的線程對相鄰宏塊的線程的執(zhí)行的依賴關(guān)系，以及確定一個 線程對不同幀中的線程的依賴關(guān)系。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，包括使用坐標(biāo)來指示相同幀上的空 間依賴關(guān)系和不同邏輯進程。
9. 如權(quán)利要求1所述的方法，包括通過指示相同幀內(nèi)的宏塊和不 同幀中的宏塊的坐標(biāo)之間的德爾塔來指示兩個線程之間的依賴關(guān)系。
10. —種設(shè)備，包括 牙見頻前端；以及耦合到所述視頻前端的寄存器，耦合到線程調(diào)度器的線程響應(yīng) 器，以及所述寄存器僅跟蹤所述寄存器接收的尚未完成執(zhí)行的線程。
11. 如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，包括耦合到所述寄存器的執(zhí)行單 元，所述寄存器是記分牌。
12. 如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述寄存器是包括記分牌寄存器的記分牌，所述記分牌寄存器通過線程標(biāo)識符列出線程，并且對 于每個線程提供關(guān)聯(lián)的宏塊的坐標(biāo)。
13. 如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，所述記分牌包括存儲未決線程依 賴關(guān)系的寄存器。
14. 如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，所述記分牌使線程能夠在依賴關(guān) 系已清除之前啟動。
15. 如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，所述記分牌接收執(zhí)行的線程的線 程標(biāo)識符，使執(zhí)行的線程的線程標(biāo)識符引退，以及使等待依賴關(guān)系的 執(zhí)行的線程能夠監(jiān)聽執(zhí)行的線程的線程標(biāo)識符。
16. 如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備使線程執(zhí)行能夠重 新排序。
17. 如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中只要如下情況成立，則所述 記分牌能夠進行任何重新排序其執(zhí)行依賴于另 一個線程的一個線程 在所述另一個線程到達(dá)所述記分牌之后到達(dá)所述記分牌。
18. 如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，所述寄存器在處理依賴于其他線 程的線程之前處理不依賴于其他線程的線程。
19. 如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，所述寄存器包括線程依賴關(guān)系寄 存器，所述線程依賴關(guān)系寄存器通過存儲所述依賴關(guān)系來指示線程的 所述依賴關(guān)系。
20. 如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，所述寄存器管理多個邏輯記分牌。
21. —種系統(tǒng)，包括 圖形處理器，包括 -f見頻前端；耦合到所述視頻前端的線程派生器，所述線程派生器包括記分牌，所述記分牌僅維護所述記分牌接收的尚未完成執(zhí)行的線程； 耦合到所述線程派生器的線程調(diào)度器； 耦合到所述線程調(diào)度器的多個執(zhí)行單元；以及 耦合到所述處理器的硬盤驅(qū)動器。
22. 如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中所述記分牌包括記分牌寄存 器，所述記分牌寄存器通過線程標(biāo)識符列出線程，并且對于每個線程 提供關(guān)聯(lián)的宏塊的坐標(biāo)。
23. 如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，所述記分牌包括存儲線程依賴關(guān) 系的寄存器。
24. 如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，所述記分牌向多個其他^丸行單元 廣播一個執(zhí)行單元對線程執(zhí)行的完成。
25. 如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，所述記分牌接收執(zhí)行的線程的線 程標(biāo)識符，使執(zhí)行的線程的線程標(biāo)識符引退，以及使等待依賴關(guān)系的 執(zhí)行的線程能夠監(jiān)聽執(zhí)行的線程的線程標(biāo)識符。
全文摘要
本發(fā)明為圖形處理中管理活動線程依賴關(guān)系。視頻處理器的記分牌可以僅跟蹤尚未完成執(zhí)行的已調(diào)度的線程。第一個線程可以自行監(jiān)聽必須在第一個線程的執(zhí)行之前被執(zhí)行的第二個線程的執(zhí)行?？梢詫€程執(zhí)行自由地重新排序，唯一要求的規(guī)則是，其執(zhí)行依賴于第一個線程的執(zhí)行的第二線程只能在第一個線程之后被執(zhí)行。
文檔編號G06F9/38GK101620527SQ20091015942
公開日2010年1月6日 申請日期2009年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月30日
發(fā)明者H·姜, J·霍蘭, P·敘爾蒂 申請人:英特爾公司