CN105046638A - 处理器系统及其图像数据处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种处理器系统及其图像数据处理方法，用于对图像数据进行处理，该系统至少包括：集成设置于同一主板上的第一图形处理器，用于将图像数据分类为第一图像数据和第二图像数据，处理第一图像数据，将处理第二图像数据的指令传输到第二图形处理器，输出所述第一图像数据和第二图形处理器的处理结果；第二图形处理器，用于接收处理第二图像数据的指令，处理第二图像数据，并将处理第二图像数据的处理结果传输到第一图形处理器；中央处理器，用于为处理第二图像数据的指令和第二图像数据处理结果的传输提供通道。本发明能够将两个图形处理器与中央处理器集成到同一主板上并使之处理分配的图像数据，节省空间、成本，合理利用设备资源。

Description

处理器系统及其图像数据处理方法

技术领域

本发明涉及集数据处理领域，特别是涉及一种处理器系统及其图像数据处理方法。

背景技术

游戏玩家开始追逐游戏画面显示的美感和流畅程度，游戏生产商为满足玩家，开始设计游戏画面炫璨华丽、剧情丰富庞杂的大型游戏。为支持这些游戏的运行，对游戏玩家的游戏设备提出了很大的考验。大多游戏玩家的游戏设备是普通的个人计算机，由一个中央处理器和一个图形处理器支撑整个大型游戏的运行，对个人计算机的损耗极大，而且游戏运行不流畅，甚至卡顿及黑屏。

游戏玩家为使其游戏设备能流畅的运行大型游戏，会对游戏设备进行改装，其用作游戏设备的个人计算机通常留有增加图形处理器的插槽。但是这种插槽式的游戏设备体积过大，且插入的图形处理器不能合理利用，造成资源以及成本的浪费。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种处理器系统及其图像数据处理方法，能够将两个图形处理器与中央处理器集成到同一主板上并使之处理不同的图像数据，节省空间、成本，合理利用设备资源。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种处理器系统，用于对图像数据进行处理,至少包括：集成设置于同一主板上的第一图形处理器、第二图形处理器和中央处理器；

第一图形处理器用于将图像数据分类为第一图像数据和第二图像数据，处理第一图像数据，将使第二图形处理器处理第二图像数据的指令传输到第二图形处理器，以及输出所述第一图像数据的处理结果和第二图形处理器的数据处理结果；第二图形处理器用于接收处理第二图像数据的指令，处理第二图像数据，并将处理第二图像数据的处理结果传输到第一图形处理器；中央处理器，连接第一图形处理器和第二图形处理器，用于为处理第二图像数据的指令和第二图像数据处理结果的传输提供传输通道。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种图像数据处理方法，包括：提供第一图形处理器、第二图形处理器和中央处理器；将第一图形处理器、第二图形处理器和中央处理器集成设置于同一主板上；第一图形处理器将待处理的图像数据分类为第一图像数据和第二图像数据；第一图形处理器处理第一图像数据，并向第二图形处理器传输处理第二图像数据的指令；第二图形处理器接收指令并处理第二图像数据；第二图形处理器将处理结果传输到第一图形处理器，第一图形处理器输出第一图像数据和第二图像数据的处理结果。

区别于现有技术，本发明的处理器系统将两个图形处理器与中央处理器集成设置于同一主板上，节省空间使用；同时对图像数据分类，通过2个图形处理器分别对分类的图像数据进行处理，最后将对图像数据处理的结果统一输出，能够合理利用图形处理器的资源，节省成本。

附图说明

图1是本发明提供的一种处理器系统的第一实施方式的结构示意图；

图2是本发明提供的一种处理器系统的第二实施方式的结构示意图；

图3是本发明提供的本发明提供的一种图像数据处理方法的第一实施方式的流程示意图；

图4是本发明提供的本发明提供的一种图像数据处理方法的第二实施方式的流程示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步更详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

图形处理器(GraphicsProcessingUnit，GPU)，又称显示核心、视觉处理器、显示芯片，是一种专门在个人电脑、工作站、游戏机和一些移动设备(如平板电脑、智能手机等)上图像运算工作的微处理器。通常用于将计算机系统所需要的显示信息进行转换驱动，并向显示器提供行扫描信号，控制显示器的正确显示，是连接显示器和个人电脑主板的重要元件，也是“人机对话”的重要设备之一。显卡作为电脑主机里的一个重要组成部分，承担输出显示图形的任务，对于从事专业图形设计者及游戏玩家来说显卡非常重要。

通常情况在进行图像数据处理时，其中的物理模拟计算可以通过中央处理器进行计算，但是中央处理器计算时效率较低；所以一般采用以下两种方法，一种是利用电脑或游戏主机中的图像处理器GPU辅助进行计算，这种方法对GPU资源消耗较高，一些低端电脑实现起来更为困难；另一种是在高性能台式机中采用，即加装独立的图形处理器GPU作为独立物理处理器进行上述的模拟物理计算，这种方法会大幅提升整机成本，而且设备体积较大，所以在对尺寸要求较高的设备上无法采用。

参阅图1，图1是本发明提供的一种处理器系统的第一实施方式的结构示意图。处理器系统100至少包括第一图形处理器110、第二图形处理器120和中央处理器130，本发明中，第一图形处理器110、第二图形处理器120和中央处理器130集成设置于同一主板101上。

第一图形处理器110和第二图形处理器120是型号相同或不同的图形处理器。第一图形处理器110用于将所需要的显示信息即图像数据进行转换驱动，并向显示器提供行扫描信号，控制显示器正确显示图像。第一图形处理器110首先将图像数据分为第一图像数据和第二图像数据，其中第二图像数据是进行物理模拟计算的图像数据。第一图像数据由第一图形处理器110进行处理，然后向第二图形处理器120发送处理第二图像数据的指令，使第二图形处理器120对第二图像数据进行处理。第二图形处理器120和第一图形处理器110集成设置于同一主板101上，通过第二图形处理器处理第二图像数据，可解决前述提到的GPU资源消耗较高及设备成本、体积较大的问题。中央处理器130，即cpu，是一台计算机的运算核心和控制核心，它的功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。在本发明中，中央处理器130除进行上述操作外，第一图形处理器110发送的使第二图形处理器120处理第二图像数据的指令在第一图形处理器110发送后经过中央处理器130的转发，到达第二图形处理器120，第二图形处理器120接收到该指令后，对第二图像数据进行处理。第二图形处理器120对第二图像数据的处理结果需传输到第一图形处理器110，由第一图形处理器110统一输出。第二图形处理器120将处理结果传输到中央处理器130，经中央处理器130转发到第一图形处理器110，由第一图形处理器110统一进行输出。

区别于现有技术，本发明的处理器系统将两个图形处理器与中央处理器集成设置于同一主板上，节省空间使用；同时对图像数据分类，通过2个图形处理器分别对不同的图像数据进行处理，最后将对图像数据处理的结果统一输出，能够合理利用图形处理器的资源，节省成本。

参阅图2，图2是本发明提供的一种处理器系统的第二实施方式的结构示意图。处理器系统200包括第一图形处理器210、第二图形处理器220和中央处理器230，其中，第一图形处理器210与第二图形处理器220均通过数据总线240连接中央处理器230。第一图形处理器210、第二图形处理器220和中央处理器230集成设置于一主板201上。

在本实施方式中，数据总线240是PCIE总线接口。PCIE总线接口是标准接口，属于高速串行点对点双通道高带宽传输，所连接的设备分配独享通道带宽，不共享总线带宽，主要支持主动电源管理，错误报告，端对端的可靠性传输，热插拔以及服务质量等功能。可根据数据传输选择不同类型的PCIE总线接口，具体包括PCIE1x、PCIE4x、PCIE8x和PCIE16x四种类型。如本实施方式中，第一图形处理器210和中央处理器230之间传输的数据量大，可采用PCIE16x总线接口,而第二图形处理器220和中央处理器230之间传输的数据量小，可采用PCIE4x总线接口。第二接口250连接第一图形处理器210和第二图形处理器220，是通过软件驱动的接口。通过软件驱动，可使第一图形处理器210和第二图形处理器220以中央处理器230作为中转站进行指令及数据的传输。

与前一实施方式相同，第一图形处理器210将处理器系统200待处理的图像数据分类为第一图像数据和第二图像数据。第一图形处理器210、第二图形处理器220和中央处理器230分别与一存储器连接，假设存储器依次为第一存储器211、第二存储器221和第三存储器231，在本实施方式中，第一存储器211和第二存储器221是GDDR显存，第三存储器231为DDR3内存。第一图像数据存储于第一存储器211中，第二图像数据存储于第二存储器221中。第一图形处理器210从第一存储器211中提取第一图像数据进行处理，并向第二图形处理器220发送处理第二图像数据的指令，该指令通过第一图形处理器210和中央处理器230连接的数据总线240PCIE16x总线接口传输到中央处理器230，然后转发到第二图形处理器220。接收到指令后，第二图形处理器220从第二存储器221中提取第二图像数据进行处理。在第二图像数据处理完成后，将处理的结果通过PCIE4x总线接口传输到中央处理器230，由中央处理器230转发到第一图形处理器210，由第一图形处理器210统一输出第一图像数据和第二图像数据的处理结果。其中，第二图像数据是物理模拟计算的图像数据，处理结果输出后实现布料模拟、毛发模拟、碰撞侦测、流体力学等物理模拟技术，第一图像数据为待处理的图像数据中除第二图像数据外的图像数据。第一图形处理器210、第二图形处理器220和中央处理器230各自连接一电源，分别为第一电源212、第二电源222和第三电源232，为各个处理器提供电能。

更进一步，本发明的处理器系统的使用过程中，第一图形处理器210在处理第一图像数据时，在预定的处理速度下，当存在大量的图像数据需要处理时，会超出第一图形处理器210的工作负荷，造成第一图形处理器的损耗。因此第一图形处理器210包括一判断单元213，同时为第一图形处理器210的使用率设定一阈值，当第一图形处理器210的判断单元213通过对比第一图形处理器210实时的使用率和设定的阈值，当判定第一图形处理器210的实时使用率小于设定的阈值时，可正常对第一图像数据进行处理。当判定第一图形处理器210的实时使用率超出设定的阈值时，本发明的第一图形处理器210使部分待处理的第一图像数据存储于第二存储器221中，并向第二图形处理器发送处理第一图像数据的指令，使第二图形处理器220从第二存储器221中提取其中存储的第一图像数据进行处理，使第一图形处理器210的使用率始终保持于设定的阈值范围内，减少第一图形处理器210的损耗。在本实施方式中，设定第一图形处理器210的使用率的阈值为80％，当判断单元213判定第一图形处理器210的使用率超过80％时，第二图形处理器220从第二存储器221中提取第一图像数据进行处理，将处理完成的处理结果仍然传输到第一图形处理器210，由第一图形处理器210统一输出。

区别于现有技术，本发明的处理器系统将两个图形处理器与中央处理器集成设置于同一主板上，节省空间使用；同时对图像数据分类，通过2个图形处理器分别对不同的图像数据进行处理，最后将对图像数据处理的结果统一输出，且在其中一个图形处理器使用率超负荷时将图像数据由另一图形处理器处理，能够合理利用图形处理器的资源，减少设备损耗，节省成本。

参阅图3，图3是本发明提供的一种图像数据处理方法的第一实施方式的流程示意图。该方法的步骤包括：

S301：提供第一图形处理器、第二图形处理器和中央处理器。

在一些大型游戏或软件运行过程中，产生大量的图像数据需要处理。对于图像数据进行处理时，首先应提供用于处理图像数据所必须的第一图形处理器、第二图形处理器和中央处理器，然后进入步骤S302。

S302：将第一图形处理器、第二图形处理器和中央处理器集成设置于同一主板上。

为减小本发明的图像数据处理设备的体积规模，本实施方式中，将步骤S301提供的第一图形处理器、第二图形处理器和中央处理器集成设置于同一主板上，进入步骤S303。

S303：将待处理的图像数据分类为第一图像数据和第二图像数据。

将待处理的图像数据分类为第一图像数据和第二图像数据，其中第二图像数据是需进行物理模拟计算的数据，第一图像数据是待处理的图像数据中除第二图像数据以外的图像数据。在普通计算机设备上，第二图像数据和第一图像数据一起，是利用电脑或游戏主机中的图形处理器GPU辅助进行计算，但是这种方法对GPU资源消耗较高，一些低端电脑实现起来更为困难。将图像数据分类后分别存储于不同的存储设备中，进入步骤S304。

S304：第一图形处理器处理第一图像数据，并向第二图形处理器传输处理第二图像数据的指令。

S303中将图像数据分类后，将第一图像数据存储于第一存储器中，将第二图像数据存储于第二存储器。设备中有两个图形处理器，第一图形处理器和第二图形处理器，其中第一图形处理器从第一存储器提取第一图像数据进行处理，处理完成后将处理结果由第一图形处理器输出。在处理第一图像数据的同时，第一图形处理器向第二图形处理器发送处理第二图像数据的指令，并进入步骤S305。

S305：第二图形处理器接收指令并处理第二图像数据。

第二图形处理器在接收到第一图形处理器发送的处理第二图像数据的指令，按照指令，从第二存储器中提取第二图像数据进行处理。处理完成进入步骤S306。

S306：第二图形处理器将处理结果传输到第一图形处理器，第一图形处理器输出第一图像数据和第二图像数据的处理结果。

在步骤S305中第二图形处理器完成对第二图形处理器的处理后，将传输结果传输到第一图形处理器，最终第一图形处理器将第一图像数据和第二图像数据的处理结果统一输出。

参阅图4，图4是本发明提供的一种图像数据处理方法的第二实施方式的流程示意图。该方法的步骤包括：

S401：提供第一图形处理器、第二图形处理器和中央处理器。

S402：将第一图形处理器、第二图形处理器和中央处理器集成设置于同一主板上。

S403：将待处理的图像数据分类为第一图像数据和第二图像数据。

S404：分别存储分类后的第一图像数据和第二图像数据。

S405：第一图形处理器和第二图形处理器分别提取第一图像数据和第二图像数据。

S406：第一图形处理器处理第一图像数据，并向第二图形处理器传输处理第一图像数据和第二图像数据的指令。

上述步骤中，S401、S402、S403和S406和前一实施方式中的S301、S302、S303和S304的实施方法相似甚至相同。在步骤S403中，将图像数据费率为第一图像数据和第二图像数据后，分别将第一图像数据和第二图像数据存储于不同的存储器中，由第一图形处理器和第二图形处理器分别提取两种类型的图像数据。其中第一图形处理器和第二图形处理器通过数据总线连接到中央处理器，优选为PCIE总线接口。第一图形处理器和中央处理器之间传输的数据量大，可采用PCIE16x总线接口，而第二图形处理器和中央处理器之间传输的数据量小，可采用PCIE4x总线接口。第一图形处理器向第二图形处理器发送处理第二图像数据的指令后，该指令通过PCIE16x总线接口传输到中央处理器，再由中央处理器转发，经PCIE4x总线接口传输到第二图形处理器。而在第一图形处理器在处理第一图像数据时，在一定的处理速度下，如果存在大量的图像数据需要处理，会超出第一图形处理器的工作负荷，造成第一图形处理器的损耗。因此为第一图形处理器的使用率设定一阈值，当第一图形处理器的使用率小于设定的阈值时，可正常对第一图像数据进行处理。当第一图形处理器的使用率超出设定的阈值时，第一图形处理器会将部分待处理的第一图像数据存储于第二存储器中，并向第二图形处理器发送处理第一图像数据的指令。进入步骤S407。

S407：第二图形处理器接收指令并处理第一图像数据和第二图像数据。

第二图形处理器接收到第一图形处理器发送的处理第二图像数据的指令后，从第二存储器中提取第二图像数据进行处理；在第一图形处理器使用率超出设定的阈值时，中央处理器将部分第一图像数据存储于第二存储器中，第二图形处理器接收第一图形处理器发出处理第一图像数据的指令，从第二存储器中提取第一图像数据进行处理。处理完成后进入步骤S408。

S408：第二图形处理器将处理结果传输到第一图形处理器，第一图形处理器输出第一图像数据和第二图像数据的处理结果。

在步骤S407中第二图形处理器完成对第一图像数据及第二图形处理器的处理后，将传输结果传输到第一图形处理器，最终第一图形处理器将第一图像数据和第二图像数据的处理结果统一输出。

区别于现有技术，本发明的处理器系统将两个图形处理器与中央处理器集成设置于同一主板上，节省空间使用；同时对图像数据分类，通过2个图形处理器分别对不同的图像数据进行处理，同时将在其中一图形处理器超出使用率时，可将数据处理任务分配到另一图形处理器，将对图像数据处理的结果统一输出，能够合理利用图形处理器的资源，减少设备的损耗节省成本。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种处理器系统，用于对图像数据进行处理，其特征在于，所述系统至少包括：集成设置于同一主板上的第一图形处理器、第二图形处理器和中央处理器；所述第一图形处理器用于将所述图像数据分类为第一图像数据和第二图像数据，并处理所述第一图像数据，且传输指令使第二图形处理器处理所述第二图像数据，以及输出所述第一图像数据的处理结果和第二图形处理器的数据处理结果；所述第二图形处理器用于根据指令处理所述第二图像数据，并将所述第二图像数据的处理结果传输到所述第一图形处理器；所述中央处理器，连接所述第一图形处理器和所述第二图形处理器，用于为处理所述第二图像数据的指令和所述第二图像数据处理结果的传输提供传输通道。

2.根据权利要求1所述的处理器系统，其特征在于，所述第一图形处理器和所述第二图形处理器分别通过数据总线连接到所述中央处理器。

3.根据权利要求1所述的处理器系统，其特征在于，所述第一图形处理器、所述第二图形处理器和中央处理器分别连接到第一存储器、第二存储器和第三存储器，所述第一存储器、第二存储器和第三存储器分别用于存储所述第一图像数据、所述第二图像数据和所述中央处理器待处理的数据。

4.根据权利要求3所述的处理器系统，其特征在于，所述第一图形处理器包括一判断单元，用于判断所述第一存储器的使用率，当所述第一存储器的使用率大于阈值时，所述第一图形处理器将部分所述第一图像数据传给所述第二图形处理器处理，当所述第一图形处理器的使用率小于或等于阈值时，所述第一图形处理器继续处理所述第一图像数据。

5.根据权利要求1所述的处理器系统，其特征在于，所述处理器系统用于游戏机，所述第二图像数据为物理模拟计算的图像数据，所述第一图像数据为待处理的所述图像数据中除所述第二图像数据外的图像数据。

6.一种图像数据处理方法，其特征在于，包括：

提供第一图形处理器、第二图形处理器和中央处理器；

将所述第一图形处理器、第二图形处理器和中央处理器集成设置于同一主板上；

将待处理的图像数据分类为第一图像数据和第二图像数据；

所述第一图形处理器处理所述第一图像数据；

所述第二图形处理器处理所述第二图像数据；

所述第二图形处理器将处理结果传输到所述第一图形处理器，所述第一图形处理器输出所述第一图像数据和所述第二图像数据的处理结果。

7.根据权利要求6所述的图像数据处理方法，其特征在于，在所述第二图形处理器处理所述第二图像数据的步骤之前，进一步包括步骤：第一图形处理器传输指令到所述中央处理器，使第二图形处理器处理所述第二图像数据。

8.根据权利要求6所述的图像数据处理方法，其特征在于，在所述第一图形处理器处理所述第一图像数据及所述第二图形处理器处理所述第二图像数据的步骤之前，进一步包括步骤：

分别存储分类后的第一图像数据和第二图像数据；

所述第一图形处理器和所述第二图形处理器分别提取所述第一图像数据和所述第二图像数据。

9.根据权利要求8所述的图像数据处理方法，其特征在于，在所述第一图形处理器处理所述第一图像数据的步骤中，若所述第一图形处理器的使用率超过阈值，所述第一图形处理器将所述第一图像数据交由所述第二图形处理器处理，若所述第一图形处理器的使用率小于或等于所述阈值，由所述第一图形处理器继续处理所述第一图像数据。

10.根据权利要求6所述的图像数据处理方法，其特征在于，所述图像数据处理方法用于游戏数据处理，所述第二图像数据为物理模拟计算的图像数据，所述第一图像数据为待处理的所述图像数据中除第二图像数据外的图像数据。