CN101354780A - 图形数据处理设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明与图形数据处理的设备和方法有关。根据一实施例，图形数据处理设备包括至少含有一个单核的CPU、为处理图形数据而配置的GPU、为检查CPU和/或GPU利用程度而配置的利用程度检查单元以及控制单元。控制单元用于将检查到的CPU的利用程度与其利用程度参考值进行对比和/或将检查到的GPU的利用程度与其利用程度参考值进行对比，从而根据对比结果利用CPU和GPU并行处理图形数据或利用GPU单独处理图形数据。

Description

图形数据处理设备和方法
技术领域
本发明与图形数据处理，更确切地说，与图形处理的设备与方法有关。它对图形数据处理器(GPU)和中央处理器(CPU)的利用程度进行检查，从而可由GPU单独处理数据或由GPU与CPU并行处理数据。
背景技术
一般情况下，可利用显卡，也称为视频卡、视频显卡、视频控制器等，将微机系统(PC)产生的数字信号转换为模拟信号，并将模拟信号传输到显示器上。
最近，由于显卡功能已从二维(2D)图像处理扩展为三维(3D)图像处理，微机系统显卡的重要性也与日俱增。
然而，显卡性能取决于图像处理器(以下简称“GPU”)的性能。因此，如果GPU处理的数据量较大或GPU超载，显卡的处理速度将会减小。
因此，即使微机具备优异的性能，如果因GPU超载而延迟处理，也会出现这样的问题，使微机系统的性能降低。
发明内容
本发明就是为解决上述问题以及与相关技术有关的局限性而构思的。因此，本发明的目的是为处理图形数据提供设备与方法，检查其中的GPU和CPU的利用率(利用程度)，以便单独利用GPU处理数据或同时利用GPU与CPU并行处理数据。
根据本发明的一个方面，本发明专门提供了一种数据处理设备。该设备由以下单元组成：双核CPU、用于处理图形数据的GPU、数据处理量检查单元(用于检测CPU和GPU的数据处理量)以及控制单元，分别用于比较CPU和GPU的检查数据处理量与CPU和GPU的参考数据处理量，从而单独利用GPU处理数据或同时利用GPU与CPU并行处理数据。
如果通过对比确定GPU的数据处理量小于(或不大于)GPU的参考数据处理量，和/或CPU的处理量大于(或不小于)CPU的参考数据处理量，则控制单元对仅由GPU进行的图形数据处理加以控制。
如果通过对比确定GPU的处理量大于GPU参考数据处理量，和/或CPU的处理量同时小于CPU的参考数据处理量，则控制单元可对由GPU和CPU并行进行的图形数据处理加以控制。
此外，上述的图形数据的处理设备，还可以包含一个数据分割单元(用于从控制单元接收和分割图形数据)和一个数据合并单元(用于在GPU和CPU处理已分割的图形数据后对这些经过处理的图形数据进行合并，并将合并后的数据显示在诸如显示器等显示单元上)。
控制单元可把经CPU处理的图形数据传送到数据合并单元。
此外，上述的图形数据处理设备还包含用户选择单元，允许用户手动选择是单独使用GPU处理图形数据还是同时使用GPU和CPU并行处理图形数据。
控制单元可根据数据处理量检查单元提供的GPU和CPU的处理数据量(如利用程度)控制双核CPU中的其中一个单核，用于对系统的数据进行处理，并将另一个单核分配给GPU，用于处理图形数据。
处理量可以是用于处理图形数据和系统数据的利用率。
根据本发明的另一个方面，本发明提供了一种数据处理的方法。该方法包括下列步骤：应用命令处理图形数据、响应应用命令检查GPU和CPU的数据处理量、分别将CPU和GPU的经检查的数据处理量与CPU和GPU的参考数据处理量进行对比、根据对比结果对需要同时使用GPU与CPU或单独使用GPU处理的图形数据进行控制。
如果通过对比确定GPU的数据处理量小于其参考数据处理量和/或CPU的数据处理量大于其参考数据处理量，则控制步骤可包括允许由GPU单独处理图形数据的步骤。
如果通过对比确定GPU的数据处理量大于其参考数据处理量和/或CPU数据处理量小于其参考数据处理量，则控制步骤包括允许由GPU和CPU并行处理图形数据的步骤。
控制步骤可能包含下列步骤：分配CPU中的其中一个单核(用于处理图形数据)、分割图形数据(使分割的数据由分配的CPU单核与GPU同时并行处理)以及合并分割数据(使合并的数据作为一帧在显示器中进行显示)。
分割步骤可能包括根据显示器整个显示屏的分割区对图形数据进行分割的步骤。
合并步骤可能包括下列步骤：通过控制单元对分配的单核处理过的图形数据进行传输，并通过GPU对GPU处理过的图形数据进行传输，两个步骤可分别同步进行。
根据本发明，在下列方面存在优势：对GPU和CPU的利用率进行检查，从而根据检查的利用率，由GPU单独处理图形数据或由GPU和CPU并行处理图形数据。
根据一个实施例，本发明提供了一种图形数据处理设备，包括：至少拥有一个单核的CPU、为处理图形数据而配置的GPU、为检查CPU和/或GPU利用程度而配置的利用程度检查单元、为将经检查的CPU利用程度与其利用程度参考值进行对比和/或为将经检查的GPU利用程度及其参考利用程度进行对比而配置的控制单元(可根据对比结果同时利用CPU和GPU处理图形数据或单独利用GPU处理图形数据)。
根据一个实施例，本发明提供了一种图形数据处理设备，包括：一个双核CPU、为处理图形数据而配置的GPU、为检查CPU和/或GPU利用程度而配置的利用程度检查单元以及控制单元，该控制单元可根据利用程度检查单元提供的GPU和CPU的利用程度，控制CPU双核中其中的一个单核从而对系统数据进行处理并控制双核CPU的另一个单核将其分配给GPU从而对图形数据进行处理。
根据一个实施例，本发明提供了一种处理图形数据的方法。该方法包括下列步骤：应用命令处理图形数据、响应应用命令检查GPU和/或CPU的利用程度、将GPU的经检查的利用程度与其利用程度参考值进行对比和/或将CPU的经检查的利用程度与其利用程度参考值进行对比、至少对CPU和GPU二者之一进行控制，从而能够根据对比结果同时使用GPU与CPU处理图形数据或单独使用GPU处理图形数据。
根据另一个实施例，本发明提供的图形数据处理方法包括下列步骤：应用命令处理图形数据、响应应用命令检查GPU和/或CPU的利用程度、将GPU的经检查的利用程度与其利用程度参考值进行对比和/或将CPU的经检查的利用程度与其利用程度参考值进行对比、根据对比结果将CPU的一个单核进行分配、分割图形数据使分割的图形数据由分配的CPU和GPU单核进行并行处理、合并分割的图形数据使合并图形数据在显示单元进行显示。
通过下文的详细描述，将更清晰地介绍所述申请的上述目标和其他目标。然而，应当明白，在能够指明发明的较佳实施方案的情况下，仅以例证方式提供详细描述和具体实例，因为对于本领域技术人员来说，通过该详细描述，在本发明的精神和范围内各种变更和修改将变得更加明显。
附图说明
通过较佳实施方案的下列描述并结合附图，将使所述发明的上述和其他目标、特征和优势变得明显，其中：
图1A是显示根据所述发明的较佳实施方案对图形数据处理设备进行配置的实例视图。
图1B是根据所述发明的较佳实施方案供用户选用GPU和/或CPU的可显示菜单实例。
图2是根据所述发明的较佳实施方案对图形数据处理方法进行图解的流程图。
图3是显示实例的视图，在该实例中，根据所述发明的较佳实施方案将显示屏进行分割，从而将待处理的处理数据分割成确定的区域。
具体实施方式
此后，根据所述发明的较佳实施方案，将参照附图对图形数据处理设备进行详细描述。
请参阅图1A，根据实施方案，图形数据处理设备包括：为访问存储器10(或其他存储单元)以执行各种应用程序并应用命令处理与应用程序相关的图形数据的中央处理器(CPU)20。CPU20应较佳双核CPU，包含第一个单核22和第二个单核24，但也可选用其他类型。例如，第一个单核22和第二个单核24中其中的一个单核处理系统数据，而另一个单核在下述北桥芯片50的控制下处理图形数据。此处，可分配第二个单核24处理图形数据。
此外，图形数据处理设备还包括显卡30，根据CPU20应用的命令通过北桥芯片50接收图形数据，并将图形数据转换成图像信号，从而在显示单元90上显示图形数据。
显卡30配备图形处理单元(GPU)32，用于处理接收的图形数据。作为替代方案，可使GPU32成为单芯片上北桥芯片50的组成部分。
另外，图形数据处理设备还包括利用程度检查单元40(或处理量检查单元)，用于检查CPU20和GPU32的资源利用率(即：利用程度)。CPU20和GPU32的利用程度代表CPU20和GPU32用于或参与处理数据的用量或百分比。因此，也可简称为CPU20和GPU32的“处理量”。在此，最好采用利用检查单元40对CPU20和GPU32的利用程度进行实时评估。该评估可定期、连续或在希望的时间执行。例如：利用检查单元40可作为微软公司提供的Windows系统的任务管理器以及与显卡30对应的驱动器。可通过测量其在预定时间段内的闲置时间t读值或通过电脑系统的注册表信息检测CPU/GPU的使用程度对CPU20和/或GPU32的使用程度进行测量。
此外，图形数据处理设备还包括北桥芯片50，它包含比较控制单元50a，如果提供利用程度检查单元40检查获得的GPU32和CPU20的利用程度，可用于分别将提供的GPU32和CPU20的利用程度与GPU32的预定利用程度参考值(此后简称第一参考值)和CPU20的预定利用程度参考值(此后简称第二参考值)进行对比。根据较佳实施方案，如果比较控制单元50a确定提供的GPU32利用程度小于(或不大于)第一参考值，且提供的CPU20利用程度大于(或不小于)第二参考值，则比较控制单元50a可对GPU32进行控制，从而由GPU32单独对图形数据进行处理。与此相反，如果确定提供的GPU32的利用程度大于第一参考量，且提供的CPU20处理量小于第二参考量，则比较控制单元50a可执行控制，从而由第二个单核24与GPU32对图形数据进行并行处理。
也就是说，比较控制单元50a分配CPU20的第二个单核24去执行GPU的功能，因此由第二个单核24与GPU32对图形数据进行并行处理。比较控制单元50a可构成北桥芯片50的组成部分或驻留于系统的其他部件内。
此外，当第二个单核24与GPU32在比较控制单元50a控制下并行处理图形数据时，比较控制单元50a(或北桥芯片50)把待处理的图形数据传输到数据分割单元70(此后简称为“分割单元”)，它依次分割图形数据并把分割的图形数据分别发送到第二个单核24和GPU32进行处理。而且，北桥芯片50(或比较控制单元50a)把第二个单核24和/或GPU32处理后的图形数据传输到数据合并单元80(此后简称“合并单元”)，从而按要求对其进行合并。
例如，在通过北桥芯片50接收到待处理图形数据后，分割单元70立即对已接收图形数据进行分割。例如，对图形数据进行分割，从而将各帧分隔到两个预定区域，从而保证包含在分隔区内的图形数据可分别由第二个单核24和GPU32进行并行处理。
如果对由第二个单核24和GPU32分别处理的图形数据进行传输，则合并单元80将对已传输的数据进行合并。
北桥芯片50、合并单元80和分割单元70可集成为一个部件。此外，采用可操作的方式连接和配置数据处理设备的所有部件。
此外，图形数据处理设备还包括用户选择单元60，允许用户手动选择是仅由GPU32处理图形数据还是由第二个单核24和GPU32并行处理图形数据。例如，用户选择单元60在显示单元90提供图形显示菜单，这可由安装在用户选择单元60内的用户选择程序执行该项操作，从而使用户能够选择所需的处理器。还可为这种用户手动选择功能提供按钮、按键等。例如，如图1B所示，菜单为用户提供三种选择或模式(62、64、66)，其中，第一项选择62可用于仅允许GPU处理数据，第二项选择64用于允许CPU(包括CPU全部内核，包括第一个单核和第二个单核等)和GPU处理数据，第三项选择66用于允许CPU的某个内核(即只能采用CPU的一个单核，例如：第二个单核24)和GPU处理数据。还可提供其他实例。作为替代方案，可根据确定的GPU32和CPU 20当前利用程度自动确定是由GPU32单独处理还是由GPU32和CPU 20并行处理图形数据。
此后，根据所述发明的较佳实施方案，参照图2和图3对处理图形数据的方法进行详细描述。该方法在图1所示的设备中实施，但也可在其他适合的系统中实施。
首先，参照图2，CPU20访问存储器10，根据应用程序执行命令执行特定操作过程，并向北桥芯片50发出一条与该操作过程(步骤S10)对应的图形数据处理命令。
然后，比较控制单元50a将图形数据传输到显卡30。
如果将图形数据传输到显卡30，利用程度检查单元40则可检查目前被驱动的GPU32和CPU20的处理量(利用程度)，并连续向比较控制单元50a发送GPU32和CPU20的检查的利用程度(步骤S20)。例如，利用程度检查单元40可确定GPU32和CPU20总处理能力的当前用量(如：百分比)。
相应地，比较控制单元50a将GPU32和CPU20的已检查的利用程度分别与预定的第一参考值和第二参考值进行对比(步骤S30)。在一项实施方案中，处于步骤S30时，如果能确定GPU的当前利用程度大于第一利用程度参考值，而且CPU的当前利用程度小于第二参考值，那么，方法则执行步骤S40，否则，执行步骤S32。在另一项实施方案中，处于步骤S30，如果能确定GPU的当前利用程度大于第一利用程度参考值，或者确定CPU的当前利用程度小于利用程度第二参考值，方法则可执行步骤S40。否则，执行步骤S32。
此处，预定的利用程度参考值可由用户设定，或者任意设定为默认值。而且，一个或多个参考值可用于与GPU32和CPU20的各个当前利用程度进行对比。例如，两个数值(50％和70％)可用作参考值。在此例中，如果GPU32的当前利用程度为75％及以上，则该方法执行步骤S40。如果GPU的当前利用程度介于50％与75％之间，则系统保持现有模式(不会切换到其他模式)。如果GPU的当前利用程度低于50％，则该方法执行步骤S32。
处于步骤S30时，如果确定GPU32的利用程度大于第一参考值且(在另一个实例“或”)CPU20的利用程度小于第二参考值，则比较控制单元50a分配第二个单核24去执行GPU的功能(步骤S40)。此时，由于比较控制单元50a分配第二个单核24去执行GPU的功能，CPU20的第一个单核22处理系统数据，而第二个单核24和GPU32并行处理图形数据。
然后，由于分配第二个单核24去处理图形数据，比较控制单元50a则把图形数据传输到分割单元70。
如果由比较控制单元50a传输图形数据，则分割单元70把图形数据分割成各个部分，由第二个单核24和GPU32分别进行处理(步骤S50)。此处，将图形数据进行分割，从而将各帧分隔到两个预定区域，确保由第二个单核24和GPU32分别对分隔区内包含的图形数据进行处理。
例如，图3是一个把显示屏分隔为两个区以便进行图形处理的实例进行图解的视图。参照图3，分割单元70对图形数据进行分割，使显示单元90的整个显示屏92按横向(96)或纵向(94)分成两个区。图形数据的分割方式应确保使分隔区的A区内的图形数据由第二个单核24进行处理、分隔区的B区的图形数据由GPU32进行处理。该方法与在Gforce的交错互连接口(SLI)内对显示屏进行渲染的各种方法中的分割帧渲染模式(SFR)相同。
返回到图2，在步骤S50中，将分割单元70分割的图形数据通过比较控制单元50a或北桥芯片50分别传输到第二个单核24和GPU32。
然后，第二个单核24和GPU32对传输的分割图形数据分别进行并行处理(步骤S60)。
将第二个单核24处理的图形数据通过比较控制单元50a或北桥芯片50传输到合并单元80，将GPU32处理的图形数据通过GPU32传输到合并单元80。此时，第二个单核24与GPU32可同步输出图形数据。
接收到输出的图形数据的合并单元80将图形数据进行合并，从而使合并的数据在显示单元90上全屏显示(步骤S70)。如果显卡具有带宽速度为16x的插槽，则合并单元80可通过带宽速度为8x的插槽接收图形数据，然后将接收的图形数据进行合并。
合并的图形数据将通过显卡30在显示单元90上进行显示(步骤S80)。
另一方面，如果在步骤S30确定GPU32的当前利用程度不大于第一利用程度参考值和/或CPU20  的当前利用程度不小于第二利用程度参考值，则比较控制单元50a执行控制功能，从而由GPU32单独处理图形数据(步骤S32)。
根据一项实施方案，在图1A的实例中，用户可根据所需的处理量选择适当的模式。可为用户提供各种不同的模式。例如，模式64是可用于电影、游戏等的图形模式。此外，在GPU和/或CPU运行的同时，比较控制单元50a可接收(如从OS)当前的电池信息并根据电池信息自动切换到适当的模式(例如：模式62、64和66中的一种模式)。采用这种方式，系统能检查当前电池电压并在必要时超越用户选择的模式(62、64或66)。例如，如果用户选择模式66且检测到当前电池电压低于50％，则系统会切换到模式62。还可做出其他变动。例如，可利用两个或两个以上的阈值在模式62、64和66之间进行切换。同时，凡是因用户选择或系统选择切换模式时，用户可以接收到切换模式或新的系统模式的通知。此通知可通过图1A所示的设备以视频和/或音频方式发出。
上述实施方案描述的所述发明的优势在于，由于对GPU和CPU的使用率进行检查使图形数据可由GPU单独处理或由GPU和CPU或相关零件并行处理，从而确保GPU不会超载。
根据上述所述发明的图形数据处理设备和方法，还具有一项优势：对GPU和CPU的使用率进行检查并根据检查的使用率使图形数据由GPU单独处理或由GPU和CPU(或相关零件)并行处理。
此外，如果允许GPU和CPU并行处理图形数据，则可提高两个显卡的性能，从而降低成本并减小体积。
虽然结合附图和较佳实施方案对所述发明进行了图解和描述，但所述发明并不限于这些内容，并附加的权利要求加以界定。因此，本领域技术人员将会明白，在不背离后附权利要求界定的所述发明的精神与范围的前提下可做出各种不同的修改和变更。

Claims (20)

1.一种图形数据处理设备，其特征在于，包括：
至少含有一个单核的CPU；
为处理图形数据而配置的GPU；
为检查所述CPU和/或所述GPU的利用程度而配置的利用程度检查单元；以及
控制单元，将检查到的CPU的利用程度与所述CPU的利用程度参考值进行对比和/或将检查到的GPU的利用程度与所述GPU的利用程度参考值进行对比，以根据比较结果允许图形数据由CPU和GPU并行处理或仅由GPU处理。
2.如权利要求1所述的图形数据处理设备，其特征在于，如果所述控制单元确定检查到的GPU的利用程度不大于所述GPU的利用程度参考值和检查到的CPU的利用程度不小于所述CPU的利用程度参考值，控制单元允许GPU单独处理图形数据。
3.如权利要求1所述的图形数据处理设备，其特征在于，如果所述控制单元确定检查到的GPU的利用程度大于所述GPU的利用程度参考值和检查到的CPU的利用程度小于所述CPU的利用程度参考值，控制单元允许GPU和CPU并行处理图形数据。
4.如权利要求1所述的图形数据处理设备，其特征在于，如果所述控制单元确定检查到的GPU的利用程度不大于所述GPU的利用程度参考值或检查到的CPU的利用程度不小于所述CPU的利用程度参考值，控制单元允许GPU单独处理图形数据。
5.如权利要求1所述的图形数据处理设备，其特征在于，如果所述控制单元确定检查到的GPU的利用程度大于所述GPU的利用程度参考值或检查到的CPU的利用程度小于所述CPU的利用程度参考值，控制单元允许GPU和CPU并行处理图形数据。
6.如权利要求1所述的图形数据处理设备，其特征在于，还包括：
数据分割单元，从所述控制单元接收图形数据并对接收的图形数据进行分割；以及
数据合并单元，在所述GPU和所述CPU已分别处理分割的图形数据后将处理的图形数据进行合并，并在显示单元上显示合并的图形数据。
7.如权利要求6所述的图形数据处理设备，其特征在于，所述控制单元将CPU处理后的图形数据传输到所述数据合并单元。
8.如权利要求1所述的图形数据处理设备，其特征在于，还包括：
用户选择单元，允许用户手动选择是单独使用GPU处理图形数据还是同时使用GPU和CPU处理图形数据。
9.如权利要求8所述的图形数据处理设备，其特征在于，根据与所述设备关联的当前电池信息，所述控制单元可超越通过用户选择单元所做的用户手动选择。
10.如权利要求1所述的图形数据处理设备，其特征在于，利用程度是指处理图形数据或系统数据的利用率。
11.一种数据处理设备，其特征在于，包括：
双核CPU；
为处理图形数据而配置的GPU；
为检查所述CPU和所述GPU的利用程度而配置的利用程度检查单元；以及
控制单元，根据所述利用程度检查单元提供的检查到的GPU和CPU的利用程度，控制双核CPU中的一个单核处理系统数据，双核CPU中的另一个单核分配给GPU处理图形数据。
12.一种处理图形数据的方法，其特征在于，包括下列步骤：
应用命令处理图形数据；
响应应用的命令，检查GPU和/或CPU的利用程度；
将检查到的GPU的利用程度与所述GPU的利用程度参考值进行对比和/或检查到的CPU的利用程度与所述CPU的利用程度参考值进行对比；以及
至少对GPU和CPU二者之一进行控制，以根据比较结果，允许图形数据由CPU和GPU并行处理或仅由GPU处理。
13.如权利要求12所述的处理图形数据的方法，其特征在于，如果确定检查到的GPU的利用程度不大于所述GPU的利用程度参考值和检查到的CPU的利用程度不小于所述CPU的利用程度参考值，控制步骤允许GPU单独处理图形数据。
14.如权利要求12所述的处理图形数据的方法，其特征在于，如果确定检查到的GPU的利用程度大于所述GPU的利用程度参考值和检查到的CPU的利用程度小于所述CPU的利用程度参考值，控制步骤允许由GPU和CPU并行处理图形数据。
15.如权利要求12所述的处理图形数据的方法，其特征在于，如果确定检查到的GPU的利用程度不大于所述GPU的利用程度参考值或检查到的CPU的利用程度不小于所述CPU的利用程度参考值，控制步骤允许由GPU单独处理图形数据。
16.如权利要求12所述的处理图形数据的方法，其特征在于，如果确定检查到的GPU的利用程度大于所述GPU的利用程度参考值或检查到的CPU的利用程度小于所述CPU的利用程度参考值，控制步骤允许由GPU和CPU并行处理图形数据。
17.如权利要求12所述的处理图形数据的方法，其特征在于，还包括：
接收关于利用所述GPU单独处理图形数据或利用所述GPU和所述CPU并行处理图形数据的用户手动选择；以及
根据用户手动选择至少对GPU和CPU二者之一进行控制。
18.如权利要求17所述的处理图形数据的方法，其特征在于，根据当前电池信息超越所述的用户手动选择。
19.一种图形数据处理方法，其特征在于，包括下列步骤：
应用命令处理图形数据；
响应应用命令，检查GPU和/或CPU的利用程度；
将检查到的GPU的利用程度与所述GPU的利用程度参考值进行对比和/或将检查到的CPU的利用程度与所述CPU的利用程度参考值进行对比；
根据对比结果分配CPU的一个单核去处理图形数据；
将图形数据进行分割，使分配的CPU单核与GPU并行处理分割的图形数据；
将分割的图形数据进行合并，并在显示单元上显示合并的图形数据。
20.如权利要求19所述的图形数据处理方法，其特征在于，分割步骤包括在显示单元的整个显示屏上根据分隔区对图形数据进行分割。
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