專利名稱：基于分塊渲染的gpu中塊存儲策略的實現(xiàn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及到GPU芯片設(shè)計中的分塊渲染實現(xiàn)領(lǐng)域，特指基于分塊渲染的 GPU中塊存儲策略的實現(xiàn)。
背景技術(shù)：
計算機圖形繪制技術(shù)很早以前就是信息技術(shù)研究的一個重要方向，尤其是近十幾 年以來，隨著計算機性能的不斷提升，計算機圖形應(yīng)用也從2D延伸到3D，相應(yīng)的應(yīng)用范圍 也更加廣泛，在商業(yè)、工業(yè)、娛樂、藝術(shù)、教育、醫(yī)療、軍事等各個方面都發(fā)揮著重要的作用， 圖形芯片的實現(xiàn)架構(gòu)也在不斷的創(chuàng)新和發(fā)展。早期的GPU設(shè)計領(lǐng)域，一般都采取固定流水線(Fixed Pipeline)的設(shè)計方式。其 固定流程包括幾何變換、光照、裁剪、光柵化、Z測試、紋理貼圖等，在設(shè)計中除了考慮要提 供足夠的整數(shù)和浮點運算之外，另一個重要的考慮因素就是存儲體的帶寬，根據(jù)研究表明， 在渲染階段，影響GPU運行速度的主要因素就是存儲體的帶寬，因為在這一過程中，需要頻 繁的讀取紋理、深度、幀存等外存數(shù)據(jù)，往往一個像素需要讀取多次外存才能夠最終寫入幀 存，為了減小存儲體帶寬的影響，在這種架構(gòu)中往往采取加大片上存儲(Cache)的方法來減 少外存的訪問量，但是這種方式增大了芯片的功耗，對性能的提高程度也有限。實際上在固定流水線架構(gòu)中，造成存儲帶寬不夠的原因是大量相互遮蓋的圖元在 繪制，最終顯示的像素需要多次重復(fù)渲染，為了解決這一問題，將繪圖流程進行改進，比較 常見的就是延遲渲染(Deferred Rendering)，延遲渲染是利用額外的緩沖區(qū)來緩存繪圖過 程中間的信息，在確定像素最終顏色之前，盡量延后像素實際寫入輸出圖像緩沖區(qū)的時間， 來避免處理多余不必要的像素以及緩沖區(qū)讀寫，因為最終能夠顯示在屏幕上的三角形占原 始輸入圖元的209Γ83%，所以這種延遲渲染的方式可以在一定程度上減少運算量和訪存次 數(shù)，提高性能。另一種GPU的實現(xiàn)架構(gòu)為分塊渲染技術(shù)。這項技術(shù)是將繪圖區(qū)劃分為若干個相同 大小的塊，然后將所有的待繪制圖元收集完畢寫入外存后，再從外存將每一塊的圖元讀出， 以塊為單位進行渲染。這種技術(shù)可以大大減少訪問外存的次數(shù)，大大提高GPU的繪制效率， 在分塊渲染技術(shù)中，塊的存儲是一個重要的問題，以前的做法是將圖元分塊之后順序存放 在外存，片上維持一個鏈接表，讀取的時候按照鏈接表將當前塊的圖元讀出進行繪制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題就在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)難點，本發(fā)明提供了一種 基于分塊渲染的GPU中塊的高效存儲策略，該發(fā)明可以減小片上存儲的信息，同時可以將 塊的收集和繪制時間重合，加快GPU的繪制效率。與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點就在于1、邏輯簡單本發(fā)明提出的塊存儲策 略在實現(xiàn)結(jié)構(gòu)上將寫入和讀出分開，兩者之間通過一個計數(shù)器建立關(guān)系；2、片上存儲資源 少本發(fā)明提出的塊存儲策略只需要在片上維持兩個RAM(作為奇數(shù)幀和偶數(shù)幀的計數(shù)器)，
4而其余的信息全部寫入外存DDR中，大大減少片上存儲資源；3、性能優(yōu)良本發(fā)明提出的奇 偶兩幀緩存的技術(shù)，可以將圖元繪制時間和圖元收集時間重合，繪制一幀的時間平均可以 節(jié)約30% 50%。


圖1是本發(fā)明實現(xiàn)的塊存儲策略結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式以下將結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。如圖1所示，本發(fā)明的基于分塊渲染的GPU中塊存儲策略的實現(xiàn)，它包括每一塊最 多包含的塊數(shù)目確定，本實現(xiàn)中，塊的存儲空間設(shè)置為一固定大小的區(qū)域，同時設(shè)置塊的大 小為一固定值，那么繪圖區(qū)域大小不同，該存儲區(qū)域能夠存儲的塊的數(shù)目就不同，每一塊能 夠存儲的圖元數(shù)目就不同。根據(jù)圖元分塊送入的塊號，從本地RAM(內(nèi)部維持每個塊的計數(shù) 器)中取出當前塊中已經(jīng)存儲的塊的數(shù)目，若為第一次處理該塊，那么塊的數(shù)目為0。根據(jù) 當前繪圖區(qū)塊的數(shù)目、每一塊占用的存儲空間、當前待寫入的塊號、當前塊已寫入的圖元數(shù) 目、每一塊占用的存儲空間計算當前圖元寫入DDR存儲體的地址。得到存儲地址之后，將圖 元的繪制信息寫入DDR存儲體中。同時將對應(yīng)塊的計數(shù)器加1。由于存儲空間有限，若當前 塊存儲的塊的數(shù)目超過最大數(shù)目，前面的分塊算法需要停頓，然后優(yōu)先讀取該塊繪制，直到 小于最大存儲數(shù)目，前面分塊算法再繼續(xù)執(zhí)行。當所有的塊都寫入完畢之后，開始讀取塊， 首先按塊的順序輪詢保持的計數(shù)器的值，直到找到第一個圖元數(shù)目不為0的塊。將該計數(shù) 器的值讀出，根據(jù)當前塊號、每一塊占用的存儲空間、每一個圖元所占用的存儲空間計算讀 取塊的地址。所有圖元讀取完畢，當前幀繪制完畢。為了提高繪圖效率，本實現(xiàn)策略將維持 兩個計數(shù)器，奇數(shù)幀和偶數(shù)幀分別用一個計數(shù)器，這樣可以再奇數(shù)幀收集圖元時，偶數(shù)幀進 行繪制，反之亦然。
權(quán)利要求
1.基于分塊渲染的GPU中塊存儲策略的實現(xiàn)，其輸入為圖元(包括線段和三角形)分塊 后得到的塊號及塊內(nèi)圖元的繪制信息。
2.根據(jù)當前繪圖區(qū)的大小確定每一塊最多包含的塊數(shù)目，本實現(xiàn)策略中，塊的存儲空 間設(shè)置為一固定大小的區(qū)域，同時設(shè)置塊的大小為一固定值，那么繪圖區(qū)域不同，該存儲區(qū) 域能夠存儲的塊的數(shù)目就不同，每一塊能夠存儲的圖元數(shù)目也不同。
3 . 假設(shè)用 來存儲 塊 的 空 間 為 M (單位字節(jié))，本實現(xiàn)策略中采用乒乓操作，需要存儲兩幀的圖元分塊信息，所以每幀占 用的空間為JM72 ,當前繪圖區(qū)的大小為JTxAT (單位像素)，分塊的大小為ΓχΓ (像素)， 每個圖元占用的存儲空間為C (單位字節(jié))，那么，「 ΤχΛ"總共的塊數(shù)目為
4.計算當前圖元寫入DDR存儲體的地址。
5.假設(shè)當前繪圖區(qū)塊的數(shù)目為N，每一塊占用的存儲空間為Cji,當前待寫入的塊號為 Ik，從2中讀出的塊的數(shù)目為n，每一個圖元所占用的存儲空間為C (單位字節(jié))，那么當 前待寫入圖元的存儲地址為
6.得到存儲地址之后，將圖元的繪制信息寫入DDR存儲體中。
7.同時將對應(yīng)塊的計數(shù)器加1。
8.由于存儲空間有限，若當前塊存儲的圖元數(shù)目超過最大數(shù)目，前面的分塊模塊需要 停頓，然后優(yōu)先讀取該塊繪制，直到小于最大圖元存儲數(shù)目，前面的分塊模塊再繼續(xù)執(zhí)行。
9.重復(fù)1-4，直到將所有的圖元信息都寫入DDR存儲體中，寫入過程結(jié)束。
10.讀取時，首先按塊的順序查詢保持的計數(shù)器的值，直到找到第一個圖元數(shù)目不為0 的塊。
11.將該計數(shù)器的值讀出(假設(shè)為Jfe)，計算讀取塊的地址，假設(shè)當前塊號為Ihi，每 一塊占用的存儲空間為^ ,每一個圖元所占用的存儲空間為C (單位字節(jié))，那么第一 次讀取的圖元地址
12.在分塊渲染算法中，一般情況下需要等到所有的塊寫入DDR完畢才可以進行繪制 (中間出現(xiàn)塊滿的情況除外)，那么在塊收集的過程中，塊繪制模塊空閑，為了將兩部分時間 重合，在本策略實現(xiàn)中維持兩個計數(shù)器，同時有兩塊DDR存儲空間，當奇數(shù)幀在塊收集的過程中，偶數(shù)幀在進行繪制，偶數(shù)幀在塊收集時，奇數(shù)幀在進行繪制。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于分塊渲染的GPU中塊存儲策略的實現(xiàn)，它包括寫入塊和讀出塊兩個部分，寫入塊時，根據(jù)圖元分塊的結(jié)果將塊號作為索引，將塊寫入對應(yīng)本塊的存儲空間(具體地址計算得到)，同時維持一個本地計數(shù)器，將寫入塊的計數(shù)器加1；讀出塊時，根據(jù)每一塊計數(shù)器的值按順序?qū)K內(nèi)存儲的圖元信息取出來送入繪制模塊。
文檔編號G06T1/60GK102096897SQ20111006516
公開日2011年6月15日 申請日期2011年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月17日
發(fā)明者焦勇, 陳怒興, 饒先宏 申請人:長沙景嘉微電子有限公司