專利名稱：多重圖形處理器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有多個(gè)圖形處理單元的圖形處理系統(tǒng)，用于非對稱負(fù) 載平衡和操作效率增加以及性能提升，特別是涉及一種使用一個(gè)系統(tǒng)存儲(chǔ)器 來協(xié)助數(shù)據(jù)存取的具有多個(gè)圖形處理單元的圖形處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著市場上對更高的計(jì)算機(jī)圖形質(zhì)量，尤其對3D及實(shí)時(shí)計(jì)算機(jī)圖形質(zhì) 量的需求的增加，許多用于提升計(jì)算機(jī)圖形速度及質(zhì)量的方法開始廣為人知。 在現(xiàn)有技術(shù)中，使用多個(gè)圖形處理單元以加快圖形處理速度的領(lǐng)域是其中一 個(gè)重要分支。但可以看到，實(shí)現(xiàn)一個(gè)多重圖形處理器系統(tǒng)需要克服若干技術(shù) 難題。首先，在多重圖形處理器系統(tǒng)中需要在任意圖形處理單元間分配渲染 命令。其次，需要同步各圖形處理單元的圖像信息輸出。最后，還需要--種 方法或裝置，以在一個(gè)指定的圖形處理單元上合并每個(gè)圖形處理單元上渲染 的圖像信息并向一個(gè)顯示裝置輸出完整的圖像。然而，現(xiàn)有技術(shù)中還有許多未克服的缺點(diǎn)。例如，幾乎所有的具有多個(gè) 圖形處理單元的圖形渲染系統(tǒng)均忽視圖形處理單元間的性能差異，而將圖形 處理負(fù)載平均分配。進(jìn)一步地，由于使用了附加的電纜或芯片或電路用來將 各圖形處理單元電連接以進(jìn)行圖像合并或通信，導(dǎo)致現(xiàn)有技術(shù)中大多數(shù)的具 有多圖形處理單元圖形渲染系統(tǒng)均結(jié)構(gòu)復(fù)雜且價(jià)格昂貴。此外，僅可以提供
很少的幾種芯片組以配合多重圖形處理器系統(tǒng)，這不但降低了主板的普遍性 而且增加了制造成本。另外，出于商業(yè)和技術(shù)原因，現(xiàn)有技術(shù)中，構(gòu)成多重圖形處理器系統(tǒng)的圖形處理單元通常出自同一制造商或局限于同一圖形處理單元內(nèi)核(core), 這限制了消費(fèi)者的選擇靈活性。因此，需要一種高效的渲染系統(tǒng)及方法以降低成本，簡化系統(tǒng)組裝，并 適用使用上的彈性。還需要一種高效的渲染系統(tǒng)及方法以克服對稱負(fù)載平衡 和使用附加硬件的缺陷。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種多重圖形處理器系統(tǒng)，通過應(yīng)用一個(gè)主 存儲(chǔ)器和一個(gè)具有雙向傳輸功能的芯片組將圖像信息合并于一個(gè)顯示裝置。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供-一種多重圖形處理器系統(tǒng)，無需增加額外 硬件的即可提升系統(tǒng)性能。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種多重圖形處理器系統(tǒng)，通過對稱或非 對稱的負(fù)載平衡的圖形處理方式提升性能。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種多重圖形處理器系統(tǒng)無需指定所釆用 的芯片組或圖形處理單元。本發(fā)明的其他目的和有益效果的一部分將在后續(xù)的說明書中闡明，另一 部分將通過說明書變得顯而易見，或通過實(shí)施本發(fā)明獲悉。 據(jù)此，為了實(shí)現(xiàn)上述所有目的，本發(fā)明提供了一種多重圖形處理器系統(tǒng)， 包括-中央處理單元第一圖形處理單元；第二圖形處理單元；與中央處理單元，第一圖形處理單元和第二圖形處理單元電連接的芯片組；對應(yīng)第一圖形處理單元的第一圖形存儲(chǔ)器；及 對應(yīng)第二圖形處理單元的第二圖形存儲(chǔ)器；該中央處理單元將一個(gè)圖形內(nèi)容分成由第一圖形處理單元處理的該圖形 內(nèi)容的第一部分及由第二圖形處理單元處理的該圖形內(nèi)容的第二部分，然后， 由第一圖形處理單元產(chǎn)生第一處理結(jié)果并由第二圖形處理單元產(chǎn)生第二處理 結(jié)果；該第一處理結(jié)果保存于第一圖形存儲(chǔ)器，第二處理結(jié)果保存于第二圖形 存儲(chǔ)器；且將第二處理結(jié)果從第二圖形存儲(chǔ)器經(jīng)由芯片組及一個(gè)存儲(chǔ)器裝置傳送至 第一圖形存儲(chǔ)器；將第一存儲(chǔ)裝置中的第一處理結(jié)果和第二處理結(jié)果合并以形成一個(gè)輸出 結(jié)果；及第一圖形處理單元從第一圖形存儲(chǔ)器獲得輸出結(jié)果并將輸出結(jié)果顯示。
本發(fā)明的特征與優(yōu)點(diǎn)可通過下面描述的較佳實(shí)施例被本領(lǐng)域的技術(shù)人員 輕易實(shí)現(xiàn)，為使本發(fā)明上述的目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)更為明顯易懂，將通過附 圖以及具體實(shí)時(shí)方式進(jìn)行更清楚地說明。


圖l是一種多重圖形處理器系統(tǒng)的示意圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式
的描述由中央處理單元發(fā)出的 命令流的流程圖。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式
的描述多重圖形處理器系 統(tǒng)的程序圖。圖中110中央處理單元 120芯片組130第一圖形處理單元 140第一圖形存儲(chǔ)器 150第二圖形處理單元 160第二圖形存儲(chǔ)器201由中央處理單元發(fā)出命令流以運(yùn)行應(yīng)用程序202由應(yīng)用程序生成API命令流203由API生成圖形命令流204由視頻驅(qū)動(dòng)器生成圖形處理單元命令流
205每一圖形處理單元分別處理圖形處理單元命令流 206由主存儲(chǔ)器和芯片組再合并處理結(jié)果 360視頻驅(qū)動(dòng)程序 370主存儲(chǔ)器
具體實(shí)施例方式
圖1是根據(jù)本發(fā)明一種具體實(shí)施方式
的多重圖形處理器系統(tǒng)100的一個(gè) 方框圖。
參照圖l，多重圖形處理器系統(tǒng)100包括一個(gè)中央處理單元110， 一 個(gè)芯片組120，第一圖形處理單元130，第一圖形處理單元130的第一圖形存 儲(chǔ)器140 (如一個(gè)實(shí)體渲染存儲(chǔ)器，Local Frame Buffer LFB，或一個(gè)主存儲(chǔ) 器中的共享存儲(chǔ)器)， 一個(gè)第二圖形處理單元150，第二圖形處理單元150的 第二圖形存儲(chǔ)器160 (如一個(gè)實(shí)體渲染存儲(chǔ)器)。第二圖形處理單元150及第 二圖形存儲(chǔ)器160可以包含于一個(gè)印刷電路版(PCB)中，如一個(gè)顯示卡(圖 中未示出)。芯片組120與中央處理單元110,第一圖形處理單元130和第二 圖形處理單元150電連接。
第一圖形處理單元130可以集成于芯片組120中成為一個(gè)集成處理平臺(tái) (Integrated Graphics Processor, IGP)，或?yàn)橐粋€(gè)芯片組120外分立的裝置。 圖形處理單元的數(shù)量沒有限制。但在本實(shí)施方式中，僅采用了第一圖形處理 單元130和第二圖形處理單元150來舉例說明如何以圖形處理單元來處理圖 像。
中央處理單元110將圖形內(nèi)容針對圖形處理單元?jiǎng)澐譃閮刹糠?，比如一楨給第一圖形處理單元130， 一楨給第二圖形處理單元150，上半楨給第一圖 形處理單元130，下半楨給第二圖形處理單元150，楨奇數(shù)線給第一圖形處理 單元130，楨偶數(shù)線給第二圖形處理單元150。上述方法是對圖形處理單元的對稱負(fù)載。或者，將圖形內(nèi)容劃分為不同大小的兩部分分給兩個(gè)圖形處理單 元，如三分之一楨給第一圖形處理單元130，其余三分之二楨給第二圖形處 理單元150，這是處理兩個(gè)圖形處理單元的非對稱負(fù)載。將一部分圖形內(nèi)容 發(fā)送至第一圖形處理單元130進(jìn)行處理，并將第一圖形處理單元130的處理 結(jié)果發(fā)送至第一圖形存儲(chǔ)器140保存。將另一部分圖形內(nèi)容發(fā)送至第二圖形 處理單元150進(jìn)行處理，并將第二圖形處理單元150的處理結(jié)果發(fā)送至第二 圖形存儲(chǔ)器160保存。如果有一個(gè)顯示器連接至第一圖形處理單元130，就將第二圖形處理單 元150的處理結(jié)果從第二圖形存儲(chǔ)器160經(jīng)由芯片組120送至一個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備 (圖中未示出)。該存儲(chǔ)設(shè)備可以是一個(gè)電連接于芯片組120或中央處理單元 110的主存儲(chǔ)器。繼而將第二圖形處理單元150的處理結(jié)果從存儲(chǔ)器裝置發(fā) 送至第一圖形存儲(chǔ)器140以與同樣保存于第一圖形存儲(chǔ)器140中的其他由第 一圖形處理單元130處理的圖形內(nèi)容相合并。最后，第一圖形處理單元130 從第一圖形存儲(chǔ)器140獲得合并后的處理結(jié)果并輸出至顯示器。圖2是描述本發(fā)明的流程圖的一種具體實(shí)施方式
，是表示多重圖形處理 器系統(tǒng)如何對圖形內(nèi)容進(jìn)行處理的流程圖。在這一實(shí)施方式中，僅有兩個(gè)圖 形處理單元，但不限于此。
在步驟201中，中央處理單元發(fā)出命令流以運(yùn)行一個(gè)應(yīng)用程序，例如一 個(gè)游戲程序。在步驟202中，經(jīng)由應(yīng)用程序生成API命令流。在步驟203 中，API (應(yīng)用程序接口)，例如OpenGL或DirectX,接收API命令流并生 成一個(gè)針對一個(gè)視頻驅(qū)動(dòng)程序的圖形命令流(video driver)(或稱顯卡驅(qū)動(dòng)程 序，graphics driver)。在步驟204中，視頻驅(qū)動(dòng)程序收到圖形命令流，繼而 生成第一圖形處理單元命令流給第一圖形處理單元，第二圖形處理單元命令 流給第二圖形處理單元。在步驟205中，第一圖形處理單元命令流送至第一 圖形處理單元，第二圖形處理單元命令流送至第二圖形處理單元。這兩個(gè)圖 形處理單元分別處理圖形處理單元命令流。在步驟206中，經(jīng)由一個(gè)芯片組 及一個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備將圖形處理單元命令的處理結(jié)果進(jìn)行合并后輸出至一個(gè)顯示 器。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式
的描述多重圖形處理器系統(tǒng) 的程序圖300。在步驟310中，視頻驅(qū)動(dòng)程序360向第一圖形處理單元B0 輸入與一個(gè)楨N相關(guān)的圖形處理單元命令流。第一圖形處理單元130處理與 楨N相關(guān)的圖形處理單元命令流，然后向第一圖形存儲(chǔ)器140輸出楨N的圖 像信號(hào)。在步驟320中，視頻驅(qū)動(dòng)程序360向第二圖形處理單元150輸入與 一個(gè)楨N+1相關(guān)的圖形處理單元命令流，第二圖形處理單元150處理與楨 N+l相關(guān)的圖形處理單元命令流，然后向第二圖形存儲(chǔ)器160輸出一個(gè)與楨 N+l相關(guān)的圖像信號(hào)，繼而，使用芯片組120將與楨N+1相關(guān)的圖像信號(hào)傳 送至主存儲(chǔ)器370。在步驟330中，第一圖形處理單元130將主存儲(chǔ)器370 的與楨N+1相關(guān)的圖像信號(hào)保存至第一圖形存儲(chǔ)器140。在步驟340中，視
頻驅(qū)動(dòng)程序360向第一圖形處理單元130輸入與楨N+2相關(guān)的圖形處理單元 命令流。第一圖形處理單元130處理與楨N+2相關(guān)的圖形處理單元命令流并 向第一圖形存儲(chǔ)器140輸出與楨N+2相關(guān)的圖像信號(hào)。在步驟350中，第一 圖形處理單元130將保存于第一圖形存儲(chǔ)器140中的圖像信號(hào)順序輸出至顯 示裝置。以上揭示的步驟將反復(fù)執(zhí)行直至對發(fā)自視頻驅(qū)動(dòng)程序360的圖形處 理單元命令流的處理完成為止。視頻驅(qū)動(dòng)程序使用如"Ready", "Go"及"Wait"等命令交替激活圖形處理單 元以使兩圖形處理單元同步。當(dāng)一個(gè)圖形處理單元被激活后，就通過"Wait" 命令使另一個(gè)圖形處理單元等待。當(dāng)此圖形處理單元中的處理完畢時(shí)，其就 向視頻驅(qū)動(dòng)程序360傳送一個(gè)"Go"命令。視頻驅(qū)動(dòng)程序360向另一個(gè)圖形處 理單元傳送一個(gè)"Go"命令以激活該圖形處理單元。另外，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人 員應(yīng)該知道，可以在很大程度上更改在上述步驟中處理的數(shù)據(jù)的執(zhí)行順序以 及數(shù)量和架構(gòu)，但不局限于本實(shí)施例中所揭示的順序和架構(gòu)。進(jìn)一步的，視 頻驅(qū)動(dòng)程序360可根據(jù)用戶的需求通過使用硬件實(shí)現(xiàn)，如集成電路。總之，本發(fā)明通過使用一個(gè)視頻驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)了圖形處理單元命令流的 分配，并繼而通過轉(zhuǎn)換圖形處理單元加快了圖形處理速度。本發(fā)明還運(yùn)用了 --種方法，該方法通過從/向主存儲(chǔ)器寫入/讀出以存取處理后的數(shù)據(jù)以及通 過使用可在中央處理單元，主存儲(chǔ)器及各圖形處理單元間進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸 的芯片組合并數(shù)據(jù)。本發(fā)明較佳具體實(shí)施例的前述說明系用于示范及說明目的。其目的不在 于使本發(fā)明限于該精確形式或已揭示的范例性具體實(shí)施例。因此，之前的說
明應(yīng)視為示范性而非限制性。顯然許多修正及變化對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將 是很明顯的。具體實(shí)施例的選擇及描述是為了更好地解釋本發(fā)明的原理及其 實(shí)際應(yīng)用的最佳模式，從而允許本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解用于各種具體實(shí)施例 的本發(fā)明，且具有適合于特定使用或所涵蓋時(shí)作出的各種修改。本發(fā)明意于 使其范疇由權(quán)利要求書的范圍及其等同者定義，其中除非另有說明，否則所 有權(quán)利要求均包含其最廣泛的合理范圍。應(yīng)了解到，可由本領(lǐng)域的技術(shù)人員 對于具體實(shí)施例進(jìn)行改變，而不脫離由權(quán)利要求書所定義的本發(fā)明的范疇。
權(quán)利要求
1.一種多重圖形處理器系統(tǒng)，其特征在于包括中央處理單元；第一圖形處理單元；第二圖形處理單元；與中央處理單元，第一圖形處理單元和第二圖形處理單元電連接的芯片組；對應(yīng)第一圖形處理單元的第一圖形存儲(chǔ)器；及對應(yīng)第二圖形處理單元的第二圖形存儲(chǔ)器；中央處理單元將一個(gè)圖形內(nèi)容分成一個(gè)由第一圖形處理單元處理的圖形內(nèi)容的第一部分及由第二圖形處理單元處理的圖形內(nèi)容的第二部分，從而，由第一圖形處理單元發(fā)出第一處理結(jié)果且由第二圖形處理單元發(fā)出第二處理結(jié)果；第一處理結(jié)果保存于第一圖形存儲(chǔ)器，第二處理結(jié)果保存于第二圖形存儲(chǔ)器；及將第二處理結(jié)果從第二圖形存儲(chǔ)器經(jīng)過芯片組及一個(gè)存儲(chǔ)器裝置傳送至第一圖形存儲(chǔ)器。
2. 如權(quán)利要求1所述的多重圖形處理器系統(tǒng)，其特征在于第一存儲(chǔ)裝置中的第一處理結(jié)果和第二處理結(jié)果合并以形成一個(gè)輸出結(jié)果。
3. 如權(quán)利要求2所述的多重圖形處理器系統(tǒng)，其特征在于第一圖形處理單元從第一圖形存儲(chǔ)器獲得輸出結(jié)果并顯示輸出結(jié)果。
4. 如權(quán)利要求1所述的多重圖形處理器系統(tǒng)，其特征在于所述第一圖形處 理單元集成于芯片組中。
5. 如權(quán)利要求1所述的多重圖形處理器系統(tǒng)，其特征在于所述第一圖形處理單元分立于芯片組外。
6. 如權(quán)利要求1所述的多重圖形處理器系統(tǒng)，其特征在于所述第一圖形存儲(chǔ)器為一個(gè)主存儲(chǔ)器中的共享存儲(chǔ)器。
7. 如權(quán)利要求1所述的多重圖形處理器系統(tǒng)，其特征在于所述第一圖形存儲(chǔ)器包括一個(gè)實(shí)體渲染存儲(chǔ)器。
8. 如權(quán)利要求1所述的多重圖形處理器系統(tǒng)，其特征在于圖形內(nèi)容的第一部分與圖形內(nèi)容的第二部分大小不同。
9. 如權(quán)利要求1所述的多重圖形處理器系統(tǒng)，其特征在于圖形內(nèi)容的第--部分與圖形內(nèi)容的第二部分大小相同。
10. —種多重圖形處理方法，其特征在于包括 發(fā)出 一個(gè)第一命令流以運(yùn)行一個(gè)應(yīng)用程序； 由應(yīng)用程序生成一個(gè)應(yīng)用程序接口命令流；依照應(yīng)用程序接口命令流，由一個(gè)應(yīng)用程序接口生成一個(gè)圖形命令流； 依照圖形命令流，由一個(gè)視頻驅(qū)動(dòng)程序生成一個(gè)針對第一圖形處理單元 的第一圖形處理單元命令流和一個(gè)針對第二圖形處理單元的第二圖形處 理單元命令流；第一圖形處理單元和第二圖形處理單元依照第一和第二圖形處理單元命 令流處理圖形內(nèi)容以由第一圖形處理單元獲得第一處理結(jié)果，由第二圖 形處理單元獲得第二處理結(jié)果；及將第二處理結(jié)果經(jīng)過一個(gè)芯片組及一個(gè)存儲(chǔ)器裝置發(fā)送以與第一處理結(jié) 果合并得到一個(gè)輸出結(jié)果；并顯示輸出結(jié)果。
11. 如權(quán)利要求10所述的多重圖形處理方法，其特征在于 一個(gè)中央處理單元運(yùn)行該應(yīng)用程序。
12. 如權(quán)利要求10所述的多重圖形處理方法，其特征在于中央處理單元生 成一個(gè)第一命令流。
13. 如權(quán)利要求10所述的多重圖形處理方法，其特征在于第一圖形處理單元和第二圖形處理單元分別依照第一和第二命令流處理圖形內(nèi)容的第-部分和第二部分。
全文摘要
一種多重圖形處理器系統(tǒng)，依照本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式
包括一個(gè)中央處理單元，一個(gè)芯片組，第一圖形處理單元，第一圖形處理單元的第一圖形存儲(chǔ)器，一個(gè)第二圖形處理單元，及第二圖形處理單元的第二圖形存儲(chǔ)器。芯片組與中央處理單元、第一圖形處理單元及第二圖形處理單元電連接。將圖形內(nèi)容分為兩部分由兩個(gè)圖形處理單元分開處理。圖形內(nèi)容的兩個(gè)部分大小可相等也可不等。將處理后的圖形結(jié)果在其中一個(gè)圖形存儲(chǔ)器中進(jìn)行組合以形成完整的圖像流并繼而由圖形處理單元將完整的圖像流輸出至一個(gè)顯示器。
文檔編號(hào)G06T1/60GK101118645SQ20061016807
公開日2008年2月6日 申請日期2006年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月2日
發(fā)明者萬閔銓, 林春成, 鄧錫洲 申請人:圖誠科技股份有限公司