[发明专利]具有多线程执行单元的绘图处理装置及其存储器存取方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有多线程执行单元的绘图处理装置及其存储器存取方法。本发明利用共同暂存器文件来调节执行单元所执行的所有线程的暂存器操作，此共同暂存器文件规划为多个存储库，一部分的存储库对应至偶数线程，另一部分的存储库对应至奇数线程。当线程产生暂存器要求时，对应的逻辑暂存器识别符被转译为物理存储器位置，使线程可存取对应的存储库。

背景技术

众所皆知，三维计算机绘图技术着重于将三维(3D)物体以二维(2D)影像的方式呈现出来，并显示于诸如阴极线真空管(CRT)屏幕或液晶屏幕(LCD)之类的显示装置上。此三维物体可以是简单的几何基元(primitive)，例如点、线段、三角形或是多边形(polygon)。较为复杂的物体则是以一系列相连的平面多边形的方式呈现在显示装置上，例如一连串的平面三角形。所有的图形基元都可以单一顶点或一组顶点的方式来表示，例如以座标(X，Y，Z)来定义一个点，或是线段的某一端点，或是多边形的某一个顶点。

为了产生用来代表三维物体的二维投影数据使物体可呈现在显示装置上，图形基元的顶点需要经过一连串的操作，以及绘图显像管线的多个阶段来处理。一般的管线是由一连串相连的处理单元或阶段所组成，上一阶段的输出可做为下一阶段的输入。对于绘图处理单元而言，管线阶段包括以下：逐一顶点操作，基元合成操作，像素操作，像素合成操作，光栅扫描(rasterization)操作以及碎型(fragment)操作等等。

在典型的绘图显示系统中，可利用影像数据库来储存场景中物体的叙述符。物体可以多个小多边形来表示，这些小多边形是涵盖物体表面的多边形，如同墙面上的磁砖。每一个多边形又可以顶点座标清单以及表面材质特性来表示，甚或再包括每一顶点相对于表面的法线向量。顶点座标清单可以是模型空间的XYZ座标，表面材质特性可包括颜色，纹理或亮度等。对于具有 复杂曲面的三维物体，通常是以三角形或四边形来表示，而四边形又可拆解为一对三角形。

当使用者决定了观看的角度，转换引擎单元便将物体座标转换至相对于观赏角度。此外，使用者可以指定视野范围，所产生的影像的大小，以及可见物体的后方是否包含某一背景或是将背景删除。

当视野区域选定之后，裁剪单元将位于视野区域之外的多边形剔除，并且将部份位于视野区域之外部份位于视野区域之内的多边形加以裁剪。裁减后的多边形对应至原多边形位于视野区域之内的部份，其裁减后的边缘对应至视野区域的边界。接着多边形的顶点会传递到下一个管线阶段，包含每一顶点在视野区域的座标(XY)以及其相对的深度值(Z)。之后一般的绘图处理系统会进行光源模型处理，再将多边形以及其颜色值传递至光栅扫描器。

对每一个多边形而言，光栅扫描器会判断哪些像素位在此多边形，并将其对应的颜色值和深度值写入帧缓冲器(frame buffer)。光栅扫描器会比较目前处理的多边形其像素的深度值与原先储存在帧缓冲器相对应位置的像素的深度值，如果多边形像素的深度值较小，表示其位于帧缓冲器所储存的像素的前方，则以多边形像素的深度值取代原帧缓冲器的深度值，因为目前处理的多边形会遮蔽原先储存于帧缓冲器内的多边形。上述步骤会持续重复直到所有的多边形都已显像处理过。之后，影像控制器会将帧缓冲器的内容以逐一扫描线的方式呈现在显示装置上。

在了解过上述相关背景技术后，请参见图1所绘示的计算机系统的绘图管线的部份元件的功能方块图，此实施例仅为说明之便，绘图管线的元件可因系统差异有所变化，并以其他方式表示。图1的主控计算机10可通过命令串流处理器(command stream processor)12产生命令清单，主控计算机10可以是计算机系统所执行的绘图应用程序界面。命令清单包含一系列的绘图命令以及将一环境显像在显示装置所需的数据。绘图管线中的元件可以对命令清单中的命令和数据执行操作，以绘制影像至显示装置上。

为达到上述目的，解析器(parser)14从命令串流处理器12接收命令，并通过数据解析来转译命令，以及将定义绘图基元的数据沿着绘图管线传递。绘图基元可藉由位置数据来定义，例如XYZ和W座标，还有亮度和纹理数据。解析器14会从命令串流处理器12接收每一个基元的所有信息，并且传递至顶点着色器(vertex shader)16。顶点着色器16可以对从命令清单所接收 的绘图数据作各种转换，例如从世界座标转换至视野座标，再到投影座标，最后是屏幕座标。顶点着色器16可执行的各项功能为本领域的技术人员已知，在此不加以叙述。经过上述处理后，绘图数据传递至光栅扫描器18，其操作亦如上已述。