CN109727186A - 一种基于SystemC面向GPU片元着色任务调度方法 - Google Patents

一种基于SystemC面向GPU片元着色任务调度方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及计算机硬件建模技术领域，提供一种基于SystemC面向GPU片元着色任务调度方法，包括：步骤1：若几何数据FIFO为非空且图像数据FIFO为空，输出到几何数据组装模块(2)，跳转到步骤2；若几何数据FIFO为空且图像数据FIFO为非空，输出到位图/图像数据组装模块(3)，跳转到步骤3；若几何数据FIFO为非空且图像数据FIFO为非空，报错退出；若几何数据FIFO为空且图像数据FIFO为空，则判断调试模式DebugMode是否为使能状态，是则输出到调试模块(4)，跳转到步骤4；否则循环执行步骤1；步骤2：执行几何片元数据在简单模式和复杂模式下的处理和调度；步骤3：执行图像片元数据在简单模式和复杂模式下的处理和调度；步骤4：执行调试模式下的数据处理和调度。

Description

一种基于SystemC面向GPU片元着色任务调度方法
技术领域
本发明涉及计算机硬件建模技术领域，尤其涉及一种基于SystemC面向GPU片元着色任务调度方法。
背景技术
随着图形化应用的不断增加，早期单靠CPU进行图形绘制的解决方案已经难以满足成绩和技术增长的图形处理需求，图形处理器(Graphic Assembleing Unit，GPU)应运而生。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。
GPU芯片研制硬件逻辑规模巨大，复杂程度越来越高，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。因此采用基于SystemC来设计和描述单元的微结构能够建立一个完全标准的仿真环境，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，本发明提供一种基于SystemC面向GPU片元着色任务调度方法，能够解决RTL仿真GPU片元着色任务调度单元数据精确比对的问题，能够提前RTL对GPU片元着色任务调度单元的硬件微结构在TLM模型上进行功能验证的问题。
本发明的技术解决方案是：
一种基于SystemC面向GPU片元着色任务调度方法，包括：
步骤1：初始化功能，若几何数据FIFO为非空且图像数据FIFO为空，则通过事务级接口输出到几何数据组装模块2，跳转到步骤2；若几何数据FIFO为空且图像数据FIFO为非空，则通过事务级接口输出到位图/图像数据组装模块3，跳转到步骤3；若几何数据FIFO为非空且图像数据FIFO为非空，则报错退出；若几何数据FIFO为空且图像数据FIFO为空，则判断调试模式DebugMode是否为使能状态，若是则通过事务级接口输出到调试模块4，跳转到步骤4；否则循环执行步骤1；
步骤2：执行几何片元数据在简单模式和复杂模式下的处理和调度；
步骤3：执行图像片元数据在简单模式和复杂模式下的处理和调度；
步骤4：执行调试模式下的数据处理和调度。
步骤1包括：
几何数据FIFO：接收来自几何处理模块6的几何引擎片元数据；
图像数据FIFO：接收来自图像处理模块7的图形/图像片元数据；
调试模式DebugMode：来自寄存器模块5的调试模式使能状态。
步骤2包括：
步骤21：数据准备工作，读取寄存器模块5的寄存器组，执行判断简单/复杂模式的操作，若为简单模式则跳转到步骤22；若为复杂模式则跳转到步骤23；
步骤22：执行简单模式下的几何片元数据的的处理和调度：读两次几何数据FIFO，分别读出几何片元坐标属性和几何片元颜色属性，将几何片元坐标属性和几何片元颜色属性组装到一起传递到输出控制模块9。
步骤23：执行复杂模式下的几何片元数据的的处理和调度：读十次几何数据FIFO，读出的信息解析为两类，一类是任务信息，包括任务类型，任务掩码，任务编号；一类是片元属性信息，包括片元坐标、片元颜色、片元辅助颜色、片元6组纹理坐标和雾坐标。将任务信息传递到输出控制模块9；将片元属性信息组装到一起传递到统一染色阵列模块10。
步骤3包括：
步骤31：数据准备工作，读取寄存器模块5的寄存器组，执行判断简单/复杂模式的操作，若为简单模式则跳转到步骤22；若为复杂模式则跳转到步骤23；
步骤32：执行简单模式下的图像片元数据的的处理和调度：读一次图像数据FIFO，读出任务信息和属性信息，其中任务信息包括任务类型，任务掩码，任务编号；属性信息包括坐标属性和颜色属性。将任务信息和属性信息组装在一起传递到输出控制模块9；
步骤33：执行复杂模式下的图像片元数据的的处理和调度：读一次图像数据FIFO，读出任务信息和属性信息，其中任务信息包括任务类型，任务掩码，任务编号；属性信息包括坐标属性和颜色属性。通过事务级接口连接到寄存器模块5获取其他属性信息：包括辅助颜色、6组纹理坐标和雾坐标。将任务信息传递到输出控制模块9；将所有属性信息组装到一起传递到统一染色阵列模块10。
步骤4具体为：通过获取寄存器模块5中的染色任务类型，执行在染色任务类型为片元时获取调试信息并配置统一染色阵列10。
染色任务类型包括顶点类型和片元类型。
调试信息包括染色任务类型、染色任务掩码。
本发明的技术效果是：
1、本发明提供的基于SystemC的面向GPU片元着色调度方法，内部集成初始化模块1、几何数据组装模块2、位图/图像数据组装模块3、调试模块4等单元，能够实现GPU片元着色任务组装和调度。
2、几何数据组装模块2实现了几何数据的组装和调度功能。满足了在简单模式和复杂模式下不同的调度流程。
3、位图/图像数据组装模块3实现了位图/图像数据的组装和调度功能。满足了在简单模式和复杂模式下不同的调度流程。
4、本发明解决了GPU片元着色块任务调度模RTL仿真结果模型比对的问题，解决了基于GPU片元着色任务调度单元硬件的TLM微结构单元功能验证的问题，并且加快了仿真的速度。
附图说明
图1为片元着色任务调度单元硬件的TLM微结构框图。
具体实施方式
一种基于SystemC面向GPU片元着色任务调度方法，包括：
步骤1：初始化功能，若几何数据FIFO为非空且图像数据FIFO为空，则通过事务级接口输出到几何数据组装模块2，跳转到步骤2；若几何数据FIFO为空且图像数据FIFO为非空，则通过事务级接口输出到位图/图像数据组装模块3，跳转到步骤3；若几何数据FIFO为非空且图像数据FIFO为非空，则报错退出；若几何数据FIFO为空且图像数据FIFO为空，则判断调试模式DebugMode是否为使能状态，若是则通过事务级接口输出到调试模块4，跳转到步骤4；否则循环执行步骤1；
步骤2：执行几何片元数据在简单模式和复杂模式下的处理和调度；
步骤3：执行图像片元数据在简单模式和复杂模式下的处理和调度；
步骤4：执行调试模式下的数据处理和调度。
所述的步骤1包括：
几何数据FIFO：接收来自几何处理模块6的几何引擎片元数据；
图像数据FIFO：接收来自图像处理模块7的图形/图像片元数据；
调试模式DebugMode：来自寄存器模块5的调试模式使能状态。
所述的步骤2包括：
步骤21：数据准备工作，读取寄存器模块5的寄存器组，执行判断简单/复杂模式的操作，若为简单模式则跳转到步骤22；若为复杂模式则跳转到步骤23；
步骤22：执行简单模式下的几何片元数据的的处理和调度：读两次几何数据FIFO，分别读出几何片元坐标属性和几何片元颜色属性，将几何片元坐标属性和几何片元颜色属性组装到一起传递到输出控制模块9。
步骤23：执行复杂模式下的几何片元数据的的处理和调度：读十次几何数据FIFO，读出的信息解析为两类，一类是任务信息，包括任务类型，任务掩码，任务编号；一类是片元属性信息，包括片元坐标、片元颜色、片元辅助颜色、片元6组纹理坐标和雾坐标。将任务信息传递到输出控制模块9；将片元属性信息组装到一起传递到统一染色阵列模块10。
所述的步骤3包括：
步骤31：数据准备工作，读取寄存器模块5的寄存器组，执行判断简单/复杂模式的操作，若为简单模式则跳转到步骤22；若为复杂模式则跳转到步骤23；
步骤32：执行简单模式下的图像片元数据的的处理和调度：读一次图像数据FIFO，读出任务信息和属性信息，其中任务信息包括任务类型，任务掩码，任务编号；属性信息包括坐标属性和颜色属性。将任务信息和属性信息组装在一起传递到输出控制模块9；
步骤33：执行复杂模式下的图像片元数据的的处理和调度：读一次图像数据FIFO，读出任务信息和属性信息，其中任务信息包括任务类型，任务掩码，任务编号；属性信息包括坐标属性和颜色属性。通过事务级接口连接到寄存器模块5获取其他属性信息：包括辅助颜色、6组纹理坐标和雾坐标。将任务信息传递到输出控制模块9；将所有属性信息组装到一起传递到统一染色阵列模块10。
所述的步骤4，其特征在于：通过获取寄存器模块5中的染色任务类型(支持顶点和片元两种)，执行在染色任务类型为片元时获取调试信息(主要包括染色任务类型、染色任务掩码)并配置统一染色阵列10。
一种基于SystemC面向GPU片元着色任务调度方法，其特征在于：包括初始化模块1、几何数据组装模块2、位图/图像数据组装模块3、调试模块4、寄存器模块5。
所述初始化模块1与外部几何处理模块6和图像处理模块7通过事务级接口相连接；几何数据组装模块2、位图/图像数据组装模块3、调试模块4三个子单元在物理、逻辑上相互独立，均与初始化模块1通过事务级接口相连接；
几何数据组装模块2与外部输出控制模块9和统一染色阵列模块10通过事务级接口相连接；
位图/图像数据组装模块3与外部输出控制模块9和统一染色阵列模块10通过事务级接口相连接；
寄存器模块5通过事务级接口与初始化模块1、几何数据组装模块2、位图/图像数据组装模块3、调试模块4及外部模块主机8相连接。如附图1所示。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种基于SystemC面向GPU片元着色任务调度方法，其特征在于：包括：
步骤1：初始化功能，若几何数据FIFO为非空且图像数据FIFO为空，则通过事务级接口输出到几何数据组装模块(2)，跳转到步骤2；若几何数据FIFO为空且图像数据FIFO为非空，则通过事务级接口输出到位图/图像数据组装模块(3)，跳转到步骤3；若几何数据FIFO为非空且图像数据FIFO为非空，则报错退出；若几何数据FIFO为空且图像数据FIFO为空，则判断调试模式DebugMode是否为使能状态，若是则通过事务级接口输出到调试模块(4)，跳转到步骤4；否则循环执行步骤1；
步骤2：执行几何片元数据在简单模式和复杂模式下的处理和调度；
步骤3：执行图像片元数据在简单模式和复杂模式下的处理和调度；
步骤4：执行调试模式下的数据处理和调度。
2.根据权利要求1所述的一种基于SystemC面向GPU片元着色任务调度方法，其特征在于：步骤1包括：
几何数据FIFO：接收来自几何处理模块(6)的几何引擎片元数据；
图像数据FIFO：接收来自图像处理模块(7)的图形/图像片元数据；
调试模式DebugMode：来自寄存器模块(5)的调试模式使能状态。
3.根据权利要求1所述的一种基于SystemC面向GPU片元着色任务调度方法，其特征在于：步骤2包括：
步骤21：数据准备工作，读取寄存器模块(5)的寄存器组，执行判断简单/复杂模式的操作，若为简单模式则跳转到步骤22；若为复杂模式则跳转到步骤23；
步骤22：执行简单模式下的几何片元数据的的处理和调度：读两次几何数据FIFO，分别读出几何片元坐标属性和几何片元颜色属性，将几何片元坐标属性和几何片元颜色属性组装到一起传递到输出控制模块(9)。
步骤23：执行复杂模式下的几何片元数据的的处理和调度：读十次几何数据FIFO，读出的信息解析为两类，一类是任务信息，包括任务类型，任务掩码，任务编号；一类是片元属性信息，包括片元坐标、片元颜色、片元辅助颜色、片元6组纹理坐标和雾坐标。将任务信息传递到输出控制模块(9)；将片元属性信息组装到一起传递到统一染色阵列模块(10)。
4.根据权利要求1所述的一种基于SystemC面向GPU片元着色任务调度方法，其特征在于：步骤3包括：
步骤31：数据准备工作，读取寄存器模块(5)的寄存器组，执行判断简单/复杂模式的操作，若为简单模式则跳转到步骤22；若为复杂模式则跳转到步骤23；
步骤32：执行简单模式下的图像片元数据的的处理和调度：读一次图像数据FIFO，读出任务信息和属性信息，其中任务信息包括任务类型，任务掩码，任务编号；属性信息包括坐标属性和颜色属性。将任务信息和属性信息组装在一起传递到输出控制模块(9)；
步骤33：执行复杂模式下的图像片元数据的的处理和调度：读一次图像数据FIFO，读出任务信息和属性信息，其中任务信息包括任务类型，任务掩码，任务编号；属性信息包括坐标属性和颜色属性。通过事务级接口连接到寄存器模块(5)获取其他属性信息：包括辅助颜色、6组纹理坐标和雾坐标。将任务信息传递到输出控制模块(9)；将所有属性信息组装到一起传递到统一染色阵列模块(10)。
5.根据权利要求1所述的一种基于SystemC面向GPU片元着色任务调度方法，其特征在于：步骤4具体为：通过获取寄存器模块(5)中的染色任务类型，执行在染色任务类型为片元时获取调试信息并配置统一染色阵列(10)。
6.根据权利要求5所述的一种基于SystemC面向GPU片元着色任务调度方法，其特征在于：染色任务类型包括顶点类型和片元类型。
7.根据权利要求5所述的一种基于SystemC面向GPU片元着色任务调度方法，其特征在于：调试信息包括染色任务类型、染色任务掩码。
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