[发明专利]图形处理单元

说明书

图形处理单元(GPU)被已知用于创建纹理图；然而，创建各个纹理图所需要的处理功率可能是相对大的。本文的各方面涉及在计算过程性纹理时更高效的GPU。GPU包括被安排用于接收并存储纹理参数和对实现纹理元素着色器的指令的参考的存储器；以及具有高速缓存的并行处理单元。并行处理单元可用于并行处理多线程。并行处理单元被安排用于将处理纹理元素着色器的结果存储在高速缓存中；且该高速缓存被安排来在实现并行处理单元所执行的纹理元素着色器的多个并发线程间共享。

背景

本申请涉及硬件图形处理单元，其在被用于计算纹理图时具有增加的效率。“纹理图”是计算机图像中的已知概念，并且是存储器中的可被随机访问的阵列，其中阵列中的每个元素包括色彩值，亦称纹理元素。纹理图通常是二维的，但是可以是一维、三维(即在“体积图”中)、或n维的。纹理图的每个元素(即，纹理元素)由对应于图中维度数的大小n的一组“纹理坐标”或向量来索引。

大部分图形处理器具有对采样纹理图的支持以将纹理图应用于对象。对象可以是三维对象或二维图像(其计算机显示屏是特殊情况)。一般而言，纹理图被定义为存储器中的色彩值的阵列。当其被采样时，在一个或多个纹理坐标处的纹理元素从纹理图被访问并被组合以产生希望的值。这个采样可被称为纹理过滤，并允许在非整数位置的值的缩放和插补，以减少各种伪像，诸如模糊、混叠、阻塞等等。图形处理器还可提供对经压缩纹理图的支持。

图形处理器是并行处理器，其在并发运行的各线程中执行许多并发计算。通常，由并发运行的线程执行的计算是相同或几乎相同的。这样的低效是因图形运行时库不提供针对各线程之间的通信的有效机制的事实引起的。作为示例，处理器可以并发计算输出图像的多个纹理元素的色彩。如果输出图像是高分辨率的，那么输出图像中的邻近像素可具有很类似的值。

概述

本概述以简化的形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的一些所选的概念。本概述并不旨在标识出所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。

过程性纹理通过任意函数将经量化的纹理坐标与色彩值相关联，以下称为纹理元素着色器。过程性纹理由维度、大小、纹理元素格式和纹理元素着色器定义。用一组经量化的纹理坐标对纹理元素着色器的每一次调用输出一个纹理元素的色彩值。换言之，纹理坐标被量化并被输入到纹理元素着色器，其为那些经量化的纹理坐标生成色彩值。这样的经量化的纹理坐标在此被称为“纹理元素坐标”。

应用开发者指定过程性纹理的维度、大小、纹理元素格式和纹理元素着色器。应用开发者接着编程渲染器来以与普通纹理图被采样的相同方式从过程性纹理中采样，包括使用纹理过滤功能。

渲染器既可以在硬件中作为图形处理器的一部分实现，也可在软件中作为处理器执行的计算机程序来实现。响应于纹理元素坐标，渲染器以与普通纹理图中相同方式从过程性纹理中采样，但是按需评估纹理元素着色器而不是在阵列中查找值。也可自动应用过滤以得到如同使用传统纹理图的结果。纹理元素着色器调用的结果被存储在纹理高速缓存中以利用空间和时间局部性。

如果过程性纹理图在图形处理器中被实现，那么纹理元素着色器为任何给定纹理元素坐标提供的结果被高速缓存在该图形处理器中。图形处理器中的高速缓存允许来自着色器的结果在执行于该图形处理器上的各线程之间被共享。

如果过程性纹理图在软件渲染器中实现，那么渲染器也可以使用高速缓存，诸如软件管理的高速缓存或处理器管理的高速缓存，诸如通过虚拟定址访问并由页表格管理的一组物理页。

因此，当过程性纹理图被实现为图形运行库的部分(诸如以易于使用的方式展示各线程之间共享的数据的实现)时，能够是跨大范围的实现可缩放的，并支持结果的插补。

在以下描述中，对附图进行了参考，附图构成了实施方式的一部分且在其中作为示例示出了本发明技术的具体示例实现。可以理解，可以使用其他实施例并且可以做出结构改变而不背离本公开的范围。

附图简述