[发明专利]一种基于SystemC的多GPU事务级模型装置及操作方法

说明书

本发明涉及一种基于SystemC的多GPU事务级模型装置及操作方法。装置包括依次连接的OpenGL驱动模型、主机模型、多GPU TLM模型、显存模型、显示模型和用于连接各个模型组件的事务级接口；操作方法包括以下步骤：1)OpenGL驱动模型接收图形应用下发的OpenGL命令；2)主机模型实现事务级接口；3)显存模型向各GPU模型提供图形绘制数据的写入和读出；4)显示模型将显存模型中的图像数据转换为可显示的图片格式。本发明基于软硬件协同建模语言SystemC提供了一种解决了芯片体系架构和相关功能单元尽早验证的需求，为多GPU图形处理应用开发提供了虚拟原型，为RTL设计提供了参考设计的一种基于SystemC的多GPU事务级模型装置及操作方法。

技术领域

本发明涉及图形处理器建模技术领域，涉及一种多GPU事务级模型装置，尤其涉及一种基于SystemC的多GPU事务级模型装置及操作方法。

背景技术

随着图形应用的不断发展，基于单GPU的图形绘制解决方案已难以满足快速的图形处理需求，多GPU并行的图形绘制解决方案应运而生。加之人工智能的蓬勃发展，GPU已全面应用在AI并行计算应用中，由于单GPU的运算能力有效，为了应对AI领域海量训练数据的处理，需要多个GPU协同处理数据。因此多GPU协同处理数据的能力是AI应用发展的基础。

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GPU研制能力薄弱，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芯片存在安全性、可靠性、保障性等方面的隐患，无法满足军用环境的需求；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，突破图形处理器关键技术、研制图形处理器芯片迫在眉睫。

支持多GPU协同工作的GPU芯片研制系统架构和图形算法复杂，硬件逻辑规模巨大，需要在更高的抽象层次上对设计进行描述，以便能进行更高速度的仿真、软/硬件协同仿真和体系架构的探索。当设计被表达为系统级模型时，选用不同的算法对设计进行多次尝试是很容易做到的，换用不同的结构进行试验也能很快的完成；倘若使用寄存器传输级或门级模型来表达设计，规模通常相当大，若要试探不同的设计结构或者做一些改动，即使不是太困难，也相当费时费力。SystemC作为一种语言推动其开发和标准化的关键因素是可以进行系统级设计，并且可以描述硬件的架构和软件的算法，支持验证和IP的交流。在系统级上使用SystemC作为软件和硬件的分割权衡比其他语言容易的多，并且进行仿真比使用多种语言进行仿真要快速的多。因此采用SystemC语言来设计多GPU事务级模型，在高抽象层次上直接建模。

发明内容

基于背景技术中存在的问题，本发明提供了一种基于SystemC的多GPU事务级模型装置及操作方法，基于软硬件协同建模语言SystemC提前建立了多GPU事务级模型装置，在支持多GPU协同工作的自主GPU研发中，满足了芯片体系架构和相关功能单元提早验证的需求，为多GPU图形处理应用开发提供了虚拟原型，为RTL设计提供了参考设计，有效地加速了多GPU项目的研发进度。本发明的技术解决方案是：

一种基于SystemC的多GPU事务级模型装置，其特征在于：

包括依次连接的OpenGL驱动模型、主机模型、多GPU TLM模型、显存模型、显示模型，以及用于连接各个模型组件的若干事务级接口；