CN105469354A - 图形处理方法、系统和设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种图形处理设备、系统和方法。该图形处理方法包括：从命令包中分离图形上下文和图形对象；计算该图形上下文的魔术数字；将该图形上下文的魔术数字与存储在上下文表中的魔术数字进行比较，其中每个魔术数字与一个具体的图形上下文相对应；以及如果在所述上下文表中的魔术数字中不存在所述图形上下文的所述魔术数字，则将该图像上下文加入到图形上下文存储器的图形上下文存储槽中、将所述图形对象加入到与所述图像上下文存储器分离的图形对象列表中，并将所述图形上下文存储槽与该图形对象相关联。本发明的方法和系统能节约大量的资源和时间并能提高GPU的工作效率。

Description

图形处理方法、系统和设备

技术领域

本发明总体涉及图形处理。更具体地，本发明涉及一种用于合并图形处理过程中的上下文(context)方法、系统和设备。

背景技术

图形上下文(graphicscontext)和图形对象(graphicsobject)是图形处理的基本部分。为了渲染图形，通常，中央处理器(CPU)将命令包发送给图形处理器(GPU)。该命令包包含命令和对象。该命令限定图形上下文，即，GPU应当如何绘图。此处，图形上下文可被认为是一组绘图设置。这些设置通常被记录在寄存器中。寄存器是GPU内部的快速存储器，并且该GPU能够读/写这些寄存器并应用该设置。所述对象是GPU应当绘制的客体。GPU会分配资源、遵循该命令并绘制该对象以用于在显示装置上显示。

在图形处理的现有的方法中，当CPU发送第一个命令包时，GPU会分配资源，包括存储空间和寄存器，产生上下文及其标识号码(ID)，并分析命令和对象。当CPU发送第二个命令包时，GPU将会作同样的工作。当完成一个命令包后，GPU会转向下一个命令包。只有在完成了第一个命令包后，GPU才会去处理第二个命令包。GPU将会重复该项工作，直到CPU停止发送任何命令包。

图1显示了一种当前的被配置成执行现有的图形处理方法的GPU的示意图。如图1所示，该当前的GPU包括环形缓冲区(RingBuffer(RB))，读指针和写指针。该环形缓冲区包含一些包存储槽(packetslot)。所有发送自CPU的命令包P0、P1、P2、P3……等等都被存储在该环形缓冲区内的包存储槽中。该命令包包含图形上下文和图形对象。所述读指针指向当前的命令包，例如图1所示的P0。该GPU将读取当前的命令包并应用该图形上下文去绘制所述图形对象。当当前的命令包完成后，该读指针将指向下一个新的命令包(例如图1所示的P1)，并且GPU将会读取该下一个新的命令包的内容并且处理该新的命令包。所述写指针指向第一个空的包存储槽。当CPU发送新的命令包至GPU时，GPU会把该命令包存储在该写指针所指向的该第一个空的包存储槽中。然后，该写指针将指向下一个空的包存储槽。

当该读指针和该写指针都指向同一个包存储槽时，即表示该环形缓冲区是空的。当该读指针指向该写指针所指的包存储槽的下一个包存储槽时，即表示该环形缓冲区是满的。如果该环形缓冲区是满的，GPU会停止从CPU接收任何命令包，直到该环形缓冲区中的至少一个包存储槽被释放。

发明内容

在现有的图形处理设备和方法中，当CPU发送多个命令包时，GPU要耗费大量的资源和时间来分配存储空间、应用上下文和绘制对象。对此，在上下文的转换上会耗费许多资源和时间，因为对于命令包中的每一个上下文，GPU都必须作一次转换。

例如，如果GPU想要绘制具有很多树的山，每一棵树具有其自己的上下文。对于每一个命令包，GPU需要等待当前命令包的结束，为新的上下文初始化新的环境，并且绘制新的对象，即便这些上下文是相同的。这浪费了许多资源和时间，因为如果绘制一棵树、然后转换上下文并绘制另一棵，将会在上下文的转换方面浪费许多时间和资源，并且将会占用许多重要的资源，因为GPU必须不断地应用“新”的上下文。

而且，在现有的图形处理设备和方法中，如果CPU发送很多命令包，环形缓冲区将会很容易被充满，这会降低GPU的工作效率。

为了克服现有的图形处理设备和方法中的缺陷，本发明提供了一种图形处理方法、系统和设备，其能够节约许多资源和时间并且能够提高图形处理的工作效率。

在体现本发明第一方面的示例性实施方式中，提供了一种图形处理方法，该图形处理方法包括：从命令包中分离图形上下文和图形对象；计算该图形上下文的魔术数字；将该图形上下文的魔术数字与存储在上下文表中的魔术数字进行比较，其中每个魔术数字与一个具体的图形上下文相对应；以及如果在所述上下文表中的魔术数字中不存在所述图形上下文的所述魔术数字，则将该图像上下文加入到图形上下文存储器的图形上下文存储槽中、将所述图形对象加入到与所述图像上下文存储器分离的图形对象列表中，并将所述图形上下文存储槽与该图形对象相关联。

在体现本发明第二方面的示例性实施方式中，提供了一种图形处理系统，该图形处理系统包括：装置，用于将来自命令包的图形上下文和图形对象分离；图形上下文存储装置，用于存储所述图形上下文，所述图形上下文存储装置包括图形上下文存储槽；图形对象存储装置，用于存储所述图形对象，所述图形对象存储装置与所述图形上下文存储装置是分离的；装置，用于计算所述图形上下文的魔术数字以确定该图形对象的魔术数字；魔术数字存储装置，用于存储所述图形上下文的魔术数字；装置，用于将所述图形上下文的被计算的魔术数字与存储在所述魔术数字存储装置中的魔术数字进行比较，以确定所述魔术数字存储装置中的魔术数字中是否存在该计算的魔术数字，其中每个魔术数字与一个具体的图形上下文相对应；以及装置，用于如果所述魔术数字存储装置中的魔术数字中不存在该计算的魔术数字时，将所述图形上下文加入到所述图形上下文存储装置的图形上下文存储槽中，将所述图形对象加入到所述图形对象存储装置中，以及将所述图形上下文存储槽与所述存储的图形对象相关联。

在体现本发明第三方面的示例性实施方式中，提供了一种图形处理设备，该图形处理设备包括：可编程计算单元，其被配置成将来自命令包的图形上下文和图形对象分离，并且计算该图形上下文的魔术数字；图形上下文缓冲区，其被配置成存储所述图形上下文，所述图形上下文缓冲区包括多个图形上下文存储槽；图形对象列表，其被配置成存储所述图形对象，所述图形对象列表与所述图形上下文缓冲区是分离的；上下文表，用于存储所述图形上下文的魔术数字；装置，用于将所述图形上下文的被计算的魔术数字与存储在所述上下文表中的魔术数字进行比较，以确定所述上下文表中的魔术数字中是否存在所述图形上下文的该计算的魔术数字，其中每个魔术数字与一个具体的图形上下文相对应；以及装置，用于如果所述上下文表的魔术数字中不存在所述计算的魔术数字，则所述将所述图形上下文加入到所述图形上下文缓冲区的图形上下文存储槽中，将所述图形对象加入到所述图形对象列表中，以及将所述图形上下文存储槽与存储在所述图形对象列表中的图形对象相关联。

本申请的下文描述了本发明的其它方面和实施方式。

附图说明

附图以示例的方式图示了本发明，其并不构成对本发明的限制。在附图中相同的数字表示相同的部件，其中：

图1为现有技术中的图形处理设备的示意图；

图2为显示了根据本发明的一个示例性实施方式的图形处理设备的示意图；

图3为显示了根据本发明的一个示例性实施方式的图形处理方法的示意流程图；

图4显示了根据本发明的一个示例性实施方式的用于读取和应用上下文缓存区中的上下文的方法的示例性流程图；

图5为根据本发明的一个示例性实施方式的用于在上下文缓存区中写上下文的方法的示例性流程图；

具体实施方式

下面将参照附图中所示的一些实施例具体描述本发明的一些示例性实施方式。在下文的描述中，描述了一些具体的细节以提供对本发明的更深的理解。然而，对于本领域的技术人员来说显而易见的是，即使不具有这些具体细节中的一些，本发明也可被实施。另一方面，一些公知的工艺步骤和/或结构没有被详细描述以避免不必要地使本发明变得难以理解。

在下文中，将参考图2和3详细描述本发明的示例性图形处理方法、系统和设备。

如图3所示，在根据本发明的图形处理方法的第一步骤中，当接收到包含图形上下文和图形对象的命令包时，分离该图形上下文和图像对象。该命令包可以由GPU接收，例如由GPU通过存储桥从CPU接收。

在分离了图形上下文和图形对象之后，计算该图形上下文的魔术数字(magicnumber)。该计算能由例如图2所示的GPU的魔术计算器(magiccalculator(MC))来执行。所述魔术数字是用于识别每个图形上下文的识别号，在示例性实施方式中，可通过消息摘要算法(messagedigestalgorithm5(MD5))来计算图形上下文的魔术数字。

在计算了该图形上下文的魔术数字之后，将该魔术数字与存储在魔术数字存储装置(例如，图2中所示的GPU的上下文表)中的魔术数字进行比较。如果该图形上下文的该计算的魔术数字在该上下文表中不存在，则将该上下文加入到图像上下文存储装置中，例如，图2所示的上下文缓冲区的图形上下文存储槽(graphicscontextslot)中。该已经与图形上下文分离的图形对象可被加入到单独的图形对象存储装置中，例如图2所示的图形对象列表。然后将该图形对象与该图形上下文关联，并且该计算的魔术数字可被加入到所述魔术数字存储装置，例如，图2所示的上下文表。

经过比较，如果在魔术数字存储装置中存储的魔术数字中已存在包含在命令包中的图形上下文的计算出的魔术数字，则可认为该图形上下文与具有相同魔术数字的图形上下文相同，由此可认为该图形上下文已经被存储在图形上下文存储装置中。从而可将来自该命令包的图形上下文丢弃，并且仅仅只需保存该命令包中包含的图形对象。如图2所示，该图形对象可与被存储在图形对象存储装置中的已与相应的图形上下文相关联的其它图像对象一起存储在该图形对象存储装置(例如，图形对象列表)中。通过这种方法，可节约许多重要的资源。

下面将参考图2具体描述上文描述的图形处理方法的操作。

图2显示了用于根据本发明的图形处理系统和方法的设备的示例性实施方式的示意图。图2的设备是GPU，并且包含上下文缓冲区(contextbuffer)、读指针、写指针、上下文表、一些对象列表、一些对象指针和魔术计算器。

如图2所示，对于其中的上下文缓冲区，除了该上下文缓冲区仅仅包含图形上下文而不包含任何图形对象这一显著区别外，该上下文缓冲区与图1所示的环形缓冲区是相似的。仅仅只有自CPU发送的上下文，即C0、C1、C2……，被存储在该上下文缓冲区中。

魔术数字被存储在如图2所示的上下文表中。上下文表包含存储在上下文缓冲区中的所有图形上下文的魔术数字。M0为上下文C0的魔术数字，M1为上下文C1的魔术数字，M2为上下文C2的魔术数字，等等。在该上下文缓冲区中的图形上下文存储槽的数量与在该上下文表中的魔术数字的数量是相同的。

在操作中，当被接收时，包含在命令包中的图形上下文和图形对象被分离，并且魔术计算器(magiccalculator(MC))计算命令包中的每个图形上下文的魔术数字。例如，该魔术计算器可运用消息摘要算法5(MD5)来计算图形上下文的魔术数字，该MD5码(128位)可以是图形上下文的魔术数字。然后，魔术计算器将该计算出的魔术数字与存储在上下文表中的当前的魔术数字进行比较，如果存储在上下文表中的当前魔术数字中不存在该计算出的魔术数字，则将包含在该命令包中的该图形上下文加入到写指针所指向的上下文缓冲区的图形上下文存储槽中。

对此，在图2所示的实施方式中，图形上下文和图形对象通过对象指针相关联。存储在上下文缓冲区的图形上下文存储槽中的每个图形上下文具有指向对象列表的对象指针。该对象列表包含已经与命令包中的图形上下文分离的图形对象，例如O0、O1、O2、O3等等。由此，当图形上下文被加入到上下文缓冲区的图形上下文存储槽中时，相关联的图形对象被加入到对象列表中，并且通过对象指针与该图形上下文存储槽中的该图形上下文相关联。并且，被计算出的魔术数字被加入到上下文表。该写指针然后移动指向该上下文缓冲区的下一个空的上下文存储槽。

如上所述，如果两个图形上下文具有相同的魔术数字，则可认为这两个上下文是相同的，从而可有效地合并成一个上下文，即，将该第二个接收的上下文丢弃，仅仅保留图形对象，并且该保留的图形对象可与已经存储的第一个图形上下文相关联。在图2所示的示例性实施方式中，如果在上下文表中已存在被计算出的命令包的图形上下文的魔术数字，则与该计算出的魔术数字相关联的图形上下文被认为是与具有相同魔术数字的、已被存储在上下文缓冲区内的图形上下文相同的图形上下文。该命令包的图形对象能被直接加入到由存储具有相同的魔术数字的图形上下文的图形上下文存储槽的对象指针所指向的对象列表，并且将该命令包中的被接收的图形上下文丢弃，无需改变任何其它的存储块。

在GPU渲染时，根据该GPU会根据上下文缓冲区的相应的图形上下文存储槽中存储的图形上下文渲染(render)对象列表中的被对象指针指向的对象。在图2所示的示例性实施方式中，GPU渲染由读指针所指向的当前的上下文的对象指针所指向的对象列表中的所有对象。当GPU完成当前的对象列表中的所有对象的渲染时，该读指针将会指向下一个上下文存储槽。然后该GPU会应用该下一个上下文存储槽中的新的上下文并绘制新的对象。

图2所示的读指针和写指针与图1所示的现有的GPU中的读指针和写指针具有相同的作用，即，该读指针指向当前的上下文，并且当当前的上下文被完成时，该读指针将会指向下一个上下文，并且该GPU将会读取该下一个上下文的内容并且处理该下一个上下文。该写指针指向第一个空的上下文存储槽。当接收到新的命令包时，GPU将该命令包中的图形上下文存储在写指针所指向的上下文存储槽中。然后，该写指针将指向下一个空的上下文存储槽。

当读指针和写指针指向相同的上下文存储槽时，表明该上下文缓冲区是空的。当读指针指向写指针所指向的上下文存储槽的下一个上下文存储槽时，表明该上下文缓冲区是满的。如果上下文缓冲区是满的，则GPU将停止接收任何来自CPU的新的命令包，直到上下文缓冲区中的至少一个图形上下文存储槽被释放。

图4显示了用于读取和应用上下文缓冲区中的上下文的示例性流程图。当开始新的上下文时，读指针指向新的上下文存储槽，并且该上下文存储槽被读取。如果写指针指向相同的上下文存储槽，则该上下文缓冲区是空的。然后，整个GPU处于空闲状态，直到CPU发送新的命令包至GPU。如果上下文缓冲区不是空的，GPU将读取并应用该新的上下文并且通过对象指针读取对象列表，然后绘制该对象列表中的对象。

图5显示了在上下文缓冲区中写上下文的示例性流程图。在完成了一个上下文存储槽的写入之后，在写一个新的上下文时，写指针会试图指向一个新的上下文存储槽，如果读指针已经指向了该新的上下文存储槽，则表明该上下文缓冲区是满的。然后，该写指针将会停止写入该新的上下文，直到GPU完成一个上下文从而释放了一个上下文存储槽。如果上下文缓冲区不是满的，则该新的上下文能被写入到该上下文缓冲区的被该写指针所指向的图形上下文存储槽中，并且相应的图形对象能被加入到对象列表并通过对象指针与上下文缓冲区的该图形上下文存储槽中的图形上下文关联，并且该上下文的魔术数字被写入到上下文表。

由此可见，在本发明的设备、系统和方法中，当多个图形上下文相同时，它们将会被合并成一个上下文。GPU仅仅只需要绘制相应的图形对象，而不需要切换上下文，由此能节约大量的资源和时间。同时，由于多个上下文被合并成一个上下文，上下文缓冲区将不容易被填满，这也能提高GPU的工作效率。

虽然在上文在具体的组合中描述了多个特征和元件，但是每个特征和元件能够被单独使用而不需要其它的特征和元件，或者在具有或不具有其它特征和元件的各种组合中使用。本文中提供的方法和流程图可通过通用的计算机或处理器以并入计算机可读介质的计算机程序、软件或者固件来实施。计算机可读介质的例子包括但不限于：磁介质，例如硬盘、软盘和磁带；光学介质，例如CD-ROM和全息存储装置；磁光介质，例如软磁光盘；以及被专门配置成存储和执行程序代码的硬件装置，例如专用集成电路(ASICs)、可编程逻辑装置、ROM和RAM装置。计算机可读代码可由一个或多个处理单元来执行，例如图形处理单元。

对于本领域的技术人员来说显而易见的是，上文所描述的实施方式仅仅是示例性的，并不能视为对本发明的限制，可以在不背离本发明的精神和权利要求的范围的情况下对本发明作不同的修改和变型。因此，如果对本发明的修改和变型落入了权利要求和它们的等同物的范围内，那么应当认为本发明覆盖了对本发明所描述的不同实施例的修改和变型。

Claims (12)

1.一种图形处理方法，其包括：

从命令包中分离图形上下文和图形对象；

计算该图形上下文的魔术数字；

将该图形上下文的魔术数字与存储在上下文表中的魔术数字进行比较，其中每个魔术数字与一个具体的图形上下文相对应；以及

如果在所述上下文表中的魔术数字中不存在所述图形上下文的所述魔术数字，则将该图像上下文加入到图形上下文存储器的图形上下文存储槽中、将所述图形对象加入到与所述图像上下文存储器分离的图形对象列表中，并将所述图形上下文存储槽与该图形对象相关联。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括，如果在所述上下文表中存在所述图形上下文的所述魔术数字，则将所述图形对象加入到所述图形对象列表，从而使该图形对象与存储了与所述魔术数字相对应的图形上下文的图形上下文存储槽关联，以及丢弃来自所述命令包的所述图形上下文。

3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括，如果存储在所述上下文表中的魔术数字中不存在所述图形上下文的所述魔术数字，则将所述图形上下文的所述魔术数字加入到所述上下文表。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，进一步包括应用所述图形上下文存储器的所述图形上下文存储槽中的图形上下文绘制所述对象列表中的与该图形上下文存储槽相关联的图形对象。

5.一种图形处理系统，该系统包括：

装置，用于将来自命令包的图形上下文和图形对象分离；

图形上下文存储装置，用于存储所述图形上下文，所述图形上下文存储装置包括图形上下文存储槽；

图形对象存储装置，用于存储所述图形对象，所述图形对象存储装置与所述图形上下文存储装置是分离的；

装置，用于计算所述图形上下文的魔术数字以确定该图形对象的魔术数字；

魔术数字存储装置，用于存储所述图形上下文的魔术数字；

装置，用于将所述图形上下文的被计算的魔术数字与存储在所述魔术数字存储装置中的魔术数字进行比较，以确定所述魔术数字存储装置中的魔术数字中是否存在该计算的魔术数字，其中每个魔术数字与一个具体的图形上下文相对应；以及

装置，用于如果所述魔术数字存储装置中的魔术数字中不存在该计算的魔术数字时，将所述图形上下文加入到所述图形上下文存储装置的图形上下文存储槽中，将所述图形对象加入到所述图形对象存储装置中，以及将所述图形上下文存储槽与所述存储的图形对象相关联。

6.根据权利要求5所述的图形处理系统，进一步包括，装置，用于如果所述魔术数字存储装置中存在所述魔术上下文的被计算出的魔术数字，则将所述图形对象加入到所述图形对象存储装置，从而使该图形对象与存储了与所述魔术数字相对应的图形上下文的图形上下文存储槽关联，以及丢弃来自所述命令包的所述图形上下文。

7.根据权利要求6所述的图形处理系统，还包括，装置，用于如果在存储在所述魔术数字存储装置中的魔术数字中不存在所述图形上下文的所述计算出的魔术数字，则将所述图形上下文的所述计算出的魔术数字加入到所述魔术数字存储装置。

8.根据权利要求5-7中任一项所述的图形处理系统，进一步包括，装置，用于应用所述图形上下文存储装置的所述图形上下文存储槽中的图形上下文绘制所述图形对象存储装置中的与所述图形上下文存储槽相关联的图形对象。

9.一种图形处理设备，该设备包括：

可编程计算单元，其被配置成将来自命令包的图形上下文和图形对象分离，并且计算该图形上下文的魔术数字；

图形上下文缓冲区，其被配置成存储所述图形上下文，所述图形上下文缓冲区包括多个图形上下文存储槽；

图形对象列表，其被配置成存储所述图形对象，所述图形对象列表与所述图形上下文缓冲区是分离的；

上下文表，用于存储所述图形上下文的魔术数字；

装置，用于将所述图形上下文的被计算的魔术数字与存储在所述上下文表中的魔术数字进行比较，以确定所述上下文表中的魔术数字中是否存在所述图形上下文的该计算的魔术数字，其中每个魔术数字与一个具体的图形上下文相对应；以及

装置，用于如果所述上下文表的魔术数字中不存在所述计算的魔术数字，则所述将所述图形上下文加入到所述图形上下文缓冲区的图形上下文存储槽中，将所述图形对象加入到所述图形对象列表中，以及将所述图形上下文存储槽与存储在所述图形对象列表中的图形对象相关联。

10.根据权利要求9所述的图形处理设备，还包括，装置，用于如果所述上下文表中存在所述计算的魔术数字，则将所述图形对象加入到所述图形对象列表，从而使该图形对象与存储了与所述魔术数字相对应的图形上下文的图形上下文存储槽关联，以及丢弃来自所述命令包的所述图形上下文。

11.根据权利要求10所述的图形处理设备，还包括，装置，用于如果所述上下文表中的魔术数字中不存在所述计算的魔术数字，则将所述图形上下文的所述计算的魔术数字加入到所述上下文表。

12.根据权利要求9-11中任一项所述的图形处理设备，进一步包括，装置，用于应用所述图形上下文缓冲区的所述图形上下文存储槽中的图形上下文绘制所述图形对象列表中的与所述图形上下文存储槽相关联的图形对象。