CN115757260A - 数据交互方法、图形处理器及图形处理系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施方式提供了一种数据交互方法、图形处理器及系统。该方法应用于包括目标处理核心的图形处理器，目标处理核心为图形处理器包括的多个处理核心中的任一个。该方法包括：获取一级页表基地址，并将一级页表基地址配置至目标处理核心；以及控制目标处理核心基于一级页表基地址执行目标图形处理操作。一级页表基地址对应于一级页表，一级页表用于将多个处理核心共同使用的虚拟地址空间映射至存储器中的存储资源。

Description

数据交互方法、图形处理器及图形处理系统

技术领域

本申请实施方式涉及图形处理领域，更具体地，涉及一种数据交互方法、一种图形处理器以及一种图形处理系统。

背景技术

在具有图形处理器（Graphics Processing Unit，GPU）的系统中，图形处理器通常包括多个并行运行的处理核心，以提高图形处理器的整体执行效率。在这种多处理核心的图形处理器中，存储器的使用和管理是非常重要的，通过图形处理器的页表实现高效寻址对图形处理器的性能有着重要的影响。

因此，目前亟需一种简单高效且适于多处理核心的图形处理器页表寻址方法，以提高多处理核心的并行工作效率。

发明内容

本申请实施方式提供了一种可至少部分解决相关技术中存在的上述问题或本领域其它问题的数据交互方法、图形处理器以及图形处理系统。

本申请一方面提供了一种数据交互方法，应用于图形处理器，所述图形处理器包括目标处理核心，所述目标处理核心为所述图形处理器包括的多个处理核心中的任一个，所述方法包括：获取一级页表基地址，并将所述一级页表基地址配置至所述目标处理核心；以及控制所述目标处理核心，基于所述一级页表基地址执行目标图形处理操作，其中，所述一级页表基地址对应于一级页表，所述一级页表用于将所述多个处理核心共同使用的虚拟地址空间映射至存储器中的存储资源。

在本申请一个实施方式中，所述一级页表包括多个页区域，其中，所述多个页区域在所述一级页表中彼此邻接或彼此间隔，所述多个页区域中的每一个分别与不同的所述目标处理核心相关联。

在本申请一个实施方式中，所述方法还包括：根据所述一级页表基地址和页区域长度信息确定所述目标处理核心关联的所述页区域。

在本申请一个实施方式中，所述目标处理核心关联目标页区域，所述目标处理核心包括目标页表管理单元，所述方法还包括：利用所述目标页表管理单元基于所述目标页区域，生成所述目标处理核心对应的至少一级下级页表，并确定与所述目标处理核心对应的各级页表之间的关联关系。

在本申请一个实施方式中，确定与所述目标处理核心对应的各级页表之间的关联关系包括：利用所述目标页表管理单元，将各个第一页表分别对应的第二页表的基地址，写入所述各个第一页表中，其中，与所述各个第一页表对应的直接下级页表为所述第二页表。

在本申请一个实施方式中，所述虚拟地址空间中的任一虚拟地址由所述各级页表分别对应的页面偏移量表示。

在本申请一个实施方式中，所述目标处理核心还包括图形处理单元，所述方法还包括：响应于所述图形处理器中任一图形处理单元执行的目标图形处理操作，利用所述目标页表管理单元更新所述目标处理核心对应的局部虚拟地址空间的使用信息，其中，所述目标图形处理操作为与所述目标处理核心相关的图形处理操作。

在本申请一个实施方式中，响应于所述图形处理器中任一图形处理单元执行的目标图形处理操作，利用所述目标页表管理单元更新所述目标处理核心对应的局部虚拟地址空间的使用信息包括：响应于第一图形处理单元的数据生成操作，利用所述目标页表管理单元确定与所述数据生成操作对应的第一虚拟地址，并记录所述第一虚拟地址的使用信息，其中，所述第一图形处理单元为与所述目标页表管理单元属于相同处理核心的图形处理单元。

在本申请一个实施方式中，响应于所述图形处理器中任一图形处理单元执行的目标图形处理操作，利用所述目标页表管理单元更新所述目标处理核心对应的局部虚拟地址空间的使用信息包括：响应于第一图形处理单元或第二图形处理单元的数据消费操作，利用所述目标页表管理单元更新所述数据消费操作对应的第二虚拟地址的消费状态；在所述消费状态为消费完毕的情况下，利用所述目标页表管理单元清除所述第二虚拟地址的使用信息，其中，所述第一图形处理单元为与所述目标页表管理单元属于相同处理核心的图形处理单元，所述第二图形处理单元为与所述目标页表管理单元属于不同处理核心的图形处理单元。

在本申请一个实施方式中，响应于第一图形处理单元或第二图形处理单元的数据消费操作，利用所述目标页表管理单元更新所述数据消费操作对应的第二虚拟地址的消费状态包括：响应于第一图形处理单元或第二图形处理单元的数据消费操作，获取所述第一图形处理单元或所述第二图形处理单元发送的数据消费通知；以及所述目标页表管理单元利用所述数据消费通知确定所述第二虚拟地址，并更新所述第二虚拟地址的消费状态。

在本申请一个实施方式中，记录所述第一虚拟地址的使用信息包括：确定所述数据生成操作对应的消费对象；确定所述消费对象对应于消费对象标识信息；以及将所述第一虚拟地址和所述消费对象标识信息写入所述目标页表管理单元对应的分配记录表。

本申请另一方面提供了一种使用本申请一方面提供的数据交互方法的图形处理器，所述图形处理器包括目标处理核心，所述图形处理器获取一级页表基地址，并将所述一级页表基地址配置至所述目标处理核心；以及控制所述目标处理核心，基于所述一级页表基地址执行目标图形处理操作，其中，所述目标处理核心为所述图形处理器包括的多个处理核心中的任一个；以及所述一级页表基地址对应于一级页表，所述一级页表用于将所述多个处理核心共同使用的虚拟地址空间映射至存储器中的存储资源。

本申请又一方面提供了一种图形处理系统，所述图形处理系统包括：本申请另一方面提供的图形处理器；存储器，包括存储资源；以及目标处理器，用于生成一级页表，并将所述一级页表对应的一级页表基地址发送至所述图形处理器，其中，所述一级页表用于将所述图形处理器的多个处理核心共同使用的虚拟地址空间映射至所述存储器中的所述存储资源。

根据本申请至少一个实施方式提供的数据交互方法、图形处理器及图形处理系统，通过获取一级页表基地址后，将一级页表基地址配置至图形处理器的各个处理核心中，并控制各个处理核心基于一级页表基地址执行目标图形处理操作，可将图形处理器中所有处理核心共同使用的虚拟地址空间映射至存储器中的存储资源。在此基础上，图形处理器中的各个处理核心在生成数据和消费数据时能够对每个虚拟地址进行唯一定位，并因此能够并行生成数据和消费数据，提高了图形处理器并行工作的效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显。其中：

图1是根据本申请一个实施方式的数据交互方法的流程图；

图2是根据本申请一个实施方式的图形处理系统的框图；

图3是根据本申请一个实施方式的图形处理系统的示意图；

图4是根据本申请一个实施方式的一个处理核心的框图；

图5是根据本申请一个实施方式的数据交互方法的示意图；

图6是根据本申请一个实施方式的处于生成数据的阶段中的一个处理核心的示意图；

图7是根据本申请一个实施方式的处于消费数据的阶段中的一个处理核心的示意图；以及

图8是根据本申请一个实施方式的处于消费数据的阶段中的一个处理核心的示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。

应注意，在本说明书中，第一、第二、第三等的表述仅用于将一个特征与另一个特征区域分开来，而不表示对特征的任何限制，尤其不表示任何的先后顺序。

在附图中，为了便于说明，已稍微调整了部件的厚度、尺寸和形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。如在本文中使用的，用语“大致”、“大约”以及类似的用语用作表近似的用语，而不用作表程度的用语，并且旨在说明将由本领域普通技术人员认识到的、测量值或计算值中的固有偏差。

还应理解的是，诸如“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”等表述在本说明书中是开放性而非封闭性的表述，其表示存在所陈述的特征、元件和/或部件，但不排除一个或多个其它特征、元件、部件和/或它们的组合的存在。此外，当诸如“...中的至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，其修饰整列特征，而非仅仅修饰列表中的单独元件。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“可”表示“本申请的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。

除非另外限定，否则本文中使用的所有措辞（包括工程术语和科技术语）均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，除非本申请中有明确的说明，否则在常用词典中定义的词语应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，而不应以理想化或过于形式化的意义解释。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。另外，除非明确限定或与上下文相矛盾，否则本申请所记载的方法中包含的具体步骤不必限于所记载的顺序，而可以任意顺序执行或并行地执行。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

此外，在本申请中当使用“连接”或“联接”时可表示相应部件之间为直接的接触或间接的接触，除非有明确的其它限定或者能够从上下文推导出的除外。

另外，本领域技术人员可以理解的是，在本申请附图及下文中示出的数量，例如图形处理器所包括的全部处理核心的数量，多级页表的数量，处理数据的数量等，仅为便于示出而显示，本申请不受其限制，具体数量可根据实际需要设置。

图1是根据本申请一个实施方式的数据交互方法1000的流程图。图2是根据本申请一个实施方式的图形处理系统2000的框图。图3是根据本申请一个实施方式的图形处理系统2000的示意图。

如图1所示，本申请提供一种数据交互方法1000。数据交互方法1000可包括：

步骤S1：获取一级页表基地址，并将一级页表基地址配置至目标处理核心，其中目标处理核心为图形处理器包括的多个处理核心中的任一个。

步骤S2：控制目标处理核心基于一级页表基地址执行目标图形处理操作，其中一级页表基地址对应于一级页表，一级页表用于将多个处理核心共同使用的虚拟地址空间映射至存储器中的存储资源。

作为一种示例，图1所示的数据交互方法1000可适用于图2所示的图形处理系统2000。如图2所示，图形处理系统2000可包括图形处理器100、外部处理器200目标处理器200和存储器300。

图形处理器100可包括目标处理核心，目标处理核心为图形处理器100所包括的多个处理核心中的任一个，图3中示例性示出了图形处理器100所包括的处理核心0、处理核心1和处理核心2。图形处理器100可为集成有GPU并包含周边电路的印制电路板等，例如GPU板卡。

目标处理器200用于生成一级页表，并将一级页表对应的一级页表基地址发送至图形处理器200。目标处理器200可理解为被指定的额外的处理器，其承载用于统一分配和维护映射存储器中存储资源的一级页表的软件。可选地，目标处理器200可为例如集成有CPU（Central Processing Unit，中央处理器）的主板，或者为集成有BMC（BaseboardManagement Controller，基板管理控制器）的服务器主板等。

图形处理器100获取一级页表基地址，将一级页表基地址配置至图形处理器100的目标处理核心，并控制目标处理核心基于一级页表基地址执行目标图形处理操作。一级页表可用于将多个处理核心共同使用的虚拟地址空间映射至存储器300中的存储资源。

存储器300可包括随机存取存储器、只读存储器、闪存或任何其它适当的存储器设备。此外，存储器300还可包括多级缓存等。本领域技术人员可根据实际的不同需求，选择或设计合适的图形处理器、目标处理器以及存储器的类型或结构，本申请对此不作限定。

具体地，可通过例如目标处理器200生成一级页表，图形处理器100可获取与一级页表对应的一级页表基地址，并将一级页表基地址配置至图形处理器100的全部处理核心（例如，处理核心0、处理核心1和处理核心2），一级页表可将处理核心0、处理核心1和处理核心2共同使用的虚拟地址空间映射至存储器300中的存储资源。此外，图形处理器100还控制目标处理核心，例如处理核心0、处理核心1或处理核心2，基于一级页表基地址执行目标图形处理操作，关于这一点将在下文中详细描述。

在具有图形处理器的系统中，图形处理器通常包括多个并行运行的处理核心，每个处理核心均可执行图形处理操作，因而可提高图形处理器的整体执行效率。可选地，图形处理器的处理核心可理解为示如本文描述的图形处理系统中的与图形处理器或图形处理器结构（例如，并行处理单元、图形处理引擎、多核组、计算单元、下一个图形核的计算单元）相关联的处理元件。此外，处理核心可包括一个顶点处理器以及至少一个片段处理器。每个处理核心可经由单独的逻辑执行不同的着色器程序，使得顶点处理器被优化以执行用于顶点着色器程序的操作，而至少一个片段处理器执行用于片段或像素着色器程序的片段着色操作，在上述操作中，顶点处理器可理解为处理核心中的数据生产者模块，片段处理器可理解为处理核心中的数据消费者模块。

进一步地，在上述多处理核心的图形处理器中，存储器的使用和管理是非常重要的，通过图形处理器的页表（本文所称页表可理解为寻址页表）实现高效寻址对提高图形处理器的图形处理的性能有着重要的影响。在多个数据生产者模块对应多个数据消费者模块的页表管理中，每个处理核心都有自己的页表管理单元，可为其数据生产者模块分配虚拟页并管理页表，而每个数据生产者模块生成的数据都需要被图形处理器中的所有数据消费者模块所使用。换言之，在多处理核心的图形处理器中，任一个数据消费者模块都需要能够访问任一个数据生产者模块申请的虚拟页。然而，传统的数据交互方法无法使一个数据消费者模块追踪和区分多个数据生产者模块的地址空间和虚拟页的使用完成信息。

本申请的发明人第一次提出了一种可行的技术方案，使图形处理器中各个处理核心并行生成和消费数据成为可能。在本申请至少一个实施方式中，除了图形处理器，还指定了额外的处理器中的软件统一分配和维护用于映射存储器中存储资源的一级页表，图形处理器获取一级页表基地址后，将一级页表基地址配置至图形处理器的各个处理核心中，并控制各个处理核心基于一级页表基地址执行目标图形处理操作，可使图形处理器中的所有处理核心共同使用的虚拟地址空间映射至存储器中的存储资源。在此基础上，图形处理器中的各个处理核心在生成数据和消费数据时能够对每个虚拟地址进行唯一定位。因此，在多个数据生产者模块对应多个数据消费者模块的页表管理中，所有数据生产者模块的输出数据都在同一虚拟地址空间中， 图形处理器中任一个处理核心的数据消费者模块都不需要追踪和区分多个数据生产者模块的地址空间和虚拟页的使用完成信息，可实现图形处理器中多个处理核心并行生成数据和消费数据，并提高了图形处理器并行执行图形处理操作的效率。

具体地，在本申请的一个实施方式中，一级页表可包括多个页区域，其中页区域可理解为一级页表中与图形处理器中每个处理核心相关联的区域。图形处理器100中不同的目标处理核心在一级页表中均具有与其相关联的页区域，图3中示例性地采用不同的花纹图案示出了一级页表中分别与处理核心0、处理核心1和处理核心2相关联的页区域。多个页区域在一级页表中彼此邻接或彼此间隔，从而使虚拟地址空间中属于不同目标处理核心的局部虚拟地址空间彼此分离，图形处理器100中不同目标处理核心所属的局部虚拟地址彼此之间无交集。因此，将多个页区域在一级页表中设置为彼此邻接或彼此间隔，并将每个页区域与不同的目标处理核心相关联，可保证图形处理器中各个处理核心无错地并行生成数据和消费数据。

此外，在本申请的一个实施方式中，根据与一级页表对应的一级页表基地址和页区域长度信息可确定与图形处理器100的目标处理核心关联的页区域。作为一种选择，每个页区域的页区域长度可以相同，也可以不同。此外，在页区域长度相同的情况下，可根据图形处理器100的目标处理核心的编号确定其与该目标处理核心相关联的页区域。以图3示出的一级页表和图形处理器100为例，图形处理器100包括三个处理核心，处理核心0、处理核心1和处理核心2 ，其中每个处理核心在一级页表中均具有相关联的页区域。一级页表具有三个页区域，三个页区域在一级页表中可彼此邻接或彼此间隔。在页区域长度相同的情况下，可根据处理核心0的编号“0”确定其相关联的页区域为一级页表中的第一个页区域，依序可根据处理核心1的编号“1”确定其相关联的页区域为一级页表中的第二个页区域，根据处理核心2的编号“2”确定其相关联的页区域为一级页表中的第三个页区域。因此，在一级页表中多个页区域的页区域长度相同的情况下，可依照目标处理核心的编号依序在一级页表中找到与该编号对应的页区域，并将该页区域确定为与该目标处理核心相关联的页区域。

图4是根据本申请一个实施方式的处理核心0的框图。

具体地，如图2至图4所示，在本申请的一个实施方式中，目标处理核心可包括目标页表管理单元，以图形处理器100的处理核心0为例，处理核心0可包括页表管理单元01。目标页表管理单元可基于关联的目标页区域，生成目标处理核心对应的至少一级下级页表，并确定与目标处理核心对应的各级页表之间的关联关系。因而，处理核心0的页表管理单元01可用于接收一级页表基地址，并基于与该处理核心0相关联的页区域，生成至少一级下级页表，以供图形处理器100的各个处理核心（例如，处理核心0、处理核心1和处理核心2）在执行图形处理操作中使用。此外，页表管理单元01还可确定与处理核心0对应的各级页表之间的关联关系。

以图3示出的图形处理器100为例，在该图形处理器100包括处理核心0、处理核心1和处理核心2的情况下，处理核心0、处理核心1和处理核心2的页表管理单元均能接收一级页表基地址。在一级页表中，处理核心0、处理核心1和处理核心2均具有与其相关联的页区域，例如一级页表中以不同花纹示出的区域。处理核心0、处理核心1和处理核心2均可基于与该处理核心相关联的页区域，生成至少一个下级页表。示例性地，下级页表可包括两级，二级页表和三级页表。

可选地，目标处理核心可利用其目标页表管理单元，将各个第一页表分别对应的第二页表的基地址，写入各个第一页表中，其中各个第一页表为同级页表，且与各个第一页表对应的直接下级页表为第二页表。第一页表和第二页表均为目标处理核心基于与该目标处理核心相关联的页区域生成的下级页表，但第一页表与第二页表并不同级。第一页表先于第二页表被目标处理核心的目标页表管理单元生成，因而第一页表相对于第二页表为更高一级的下级页表。第二页表为目标处理核心的目标页表管理单元基于该目标处理核心相关联的页区域和第一页表，直接生成的下级页表。例如，在下级页表包括两级的情况下，诸如页表管理单元01等处理核心的页表管理者可在其各自的二级页表（可理解为上文的第一页表）对应的页面中写入三级页表（可理解为上文的第二页表）的基地址，并在三级页表对应的页面中设置虚拟地址对应的物理地址。

此外，图形处理器100的多个处理核心的页表管理单元可并行生成上述至少一级下级页表。换言之，在图形处理器100的所有处理核心接收到一级页表基地址后，图形处理器100的所有处理核心可基于各自相关联的页区域，并行生成至少一级下级页表。可选地，图形处理器100的多个处理核心的页表管理单元也可异步生成上述至少一级下级页表。

在上述实施方式中，一级页表由额外的处理器中的软件统一分配和维护，下级页表由图形处理器的每个处理核心的页表管理单元各自分配和维护。图形处理器在获取到一级页表的基地址后，将一级页表的基地址配置至各个处理核心，并控制各个处理核心基于一级页表基地址执行目标图形处理操作，可使图形处理器的所有处理核心共享一个虚拟地址空间，通过寻址到同一个一级页表的基地址，图形处理器的所有处理核心可共享存储器中的存储资源。在此基础上，图形处理器中的各个处理核心在生成数据和消费数据时能够对每个虚拟地址进行唯一定位，并因此能够并行生成数据和消费数据。此外，从数据生成端考虑，一级页表包括彼此邻接或彼此间隔的多个页区域，图形处理器的所有处理核心均具有与其相关联的页区域，并可基于其相关联的页区域生成下级页表，因此可保证图形处理器中各个处理核心无错地并行生成数据，提高图形处理器并行工作的效率。

从数据消费端考虑，图形处理器的所有处理核心的数据消费者模块都在取得虚拟地址空间的编号后，索引到相应的一级页表基地址，而所有处理核心生成的下级页表的基地址都挂载在同一个一级页表中，图形处理器的每个处理核心的数据消费者模块均可在任一个处理核心中通过该核心的页表管理单元找到其生成的下级页表，因此保证了图形处理器中各个处理核心无错地并行消费数据，提高图形处理器并行工作的效率。

可选地，虚拟地址空间中的任一虚拟地址可由各级页表分别对应的页面偏移量表示。例如，以包括三部分的虚拟地址为例，虚拟地址可包括a部分、b部分和c部分，其中a部分可代表虚拟地址所对应的一级页表的页面偏移位置，b部分可代表虚拟地址所对应的二级页表的页面偏移位置，c部分可代表虚拟地址所对应的三级页表的页面偏移位置。寻址时，页表管理者在一级页表对应的页面中读取到虚拟地址对应的二级页表的基地址，再从请求中的虚拟地址的中位部分获取到三级页表的基地址，最后从请求中的虚拟地址的低位部分获取到三级页表中的页面编号，并从相应的页面中读取到物理地址，完成一次虚拟地址-物理地址寻址过程。

图5是根据本申请一个实施方式的数据交互方法1000的示意图。图6是根据本申请一个实施方式的处于生成数据的阶段中的处理核心0的示意图。图7是根据本申请一个实施方式的处于消费数据的阶段中的处理核心0的示意图。图8是根据本申请一个实施方式的处于消费数据的阶段中的处理核心的示意图。

如图5至图8所示，图形处理器100还控制目标处理核心，例如处理核心0、处理核心1或处理核心2，基于一级页表基地址执行目标图形处理操作。属于目标处理核心的局部虚拟地址空间可包括多个虚拟页，目标处理核心可包括目标页表管理单元和图形处理单元。响应于多个处理核心中任一个的图形处理单元执行的目标图形处理操作，目标处理核心可利用目标页表管理单元更新其对应的局部虚拟地址空间的使用信息。其中，目标图形处理操作可理解为多个处理核心中任一个的图形处理单元执行的与目标处理核心相关的图形处理操作。

具体地，图5中示例性示出了图形处理器100以及图形处理器100包括的处理核心0、处理核心1和处理核心2。处理核心0包括页表管理单元01和图形处理单元02，处理核心1包括页表管理单元11和图形处理单元12，处理核心2包括页表管理单元21和图形处理单元22。此外，再次参考图4，每个处理核心还可包括存储资源管理单元（Memory ManagementUnit，MMU）。例如，处理核心0还包括存储资源管理单元03。在每个处理核心中，存储资源管理单元可根据提供的虚拟地址找到与其相应的物理地址。

图形处理器100的目标处理核心在处于不同的着色器程序的操作中可处于生成数据的状态；在处于不同的片段着色操作中可处于消费数据的状态。因此，图形处理器100的目标处理核心可包括生成数据的状态和消费数据的状态。换言之，生成数据的状态和消费数据的状态可并行地存在于图形处理器100的每个目标处理核心中。图5示例性示出了处于生成数据的状态的处理核心0，以及处于消费数据的状态的处理核心1和处理核心2。

可选地，在生成数据的状态中，目标处理核心响应于其自身图形处理单元的数据生成操作，可利用其目标页表管理单元确定与该数据生成操作对应的第一虚拟地址，并记录第一虚拟地址的使用信息。例如，处理核心0的页表管理单元01需要为自身生成的数据分配虚拟页写入，并管理页表，记录写入数据的第一虚拟地址的使用信息。可选地，目标处理核心的目标页表管理单元可在上述分配的过程中，把已经分配的虚拟页的使用信息记录下来。例如建立独立的分配记录表记录第一虚拟地址的使用信息。

此外，作为一种选择，目标处理核心的目标页表管理单元还应确定数据生成操作对应的消费对象，其中消费对象可理解为对已经生成的数据执行消费操作的处理核心，该消费对象可包括已执行了数据生成操作的目标处理核心本身，以及图形处理器中的其它处理核心；确定消费对象对应的消费对象标识信息；以及将第一虚拟地址和消费对象标识信息写入分配记录表中。在每一份数据被消费完成后，目标处理核心的目标页表管理单元都会被通知该数据已经完成处理，可被释放。目标处理核心的目标页表管理单元可通过比对分配记录表，确认与目标处理核心的每个虚拟页关联的数据是否已经全部完成处理。在确认每个虚拟页关联的数据已全部完成处理后，目标处理核心可将被记录的多个虚拟页中完成全部使用的虚拟页标记为可释放，并释放与标记为可释放的虚拟页对应的存储资源。

可选地，在消费数据的状态中，目标处理核心响应于自身图形处理单元或其它处理核心的图形处理单元的数据消费操作，利用目标页表管理单元更新数据消费操作对应的第二虚拟地址的消费状态，并在消费状态为消费完毕的情况下，清除第二虚拟地址的使用信息。

进一步地，利用目标页表管理单元更新数据消费操作对应的第二虚拟地址的消费状态可包括：获取上述目标处理核心自身图形处理单元或其它处理核心的图形处理单元发送的数据消费通知；以及利用该数据消费通知确定第二虚拟地址，并更新第二虚拟地址的消费状态。

例如，以目标处理核心为处理核心0为例，图5中处理核心1和处理核心2需要读取处理核心0写入的数据（可理解为其它处理核心的图形处理单元的数据消费操作）。此外，在执行完数据消费操作后，处理核心1和处理核心2可向全部的处理核心发送“通知使用完成”的数据消费通知。图5示例性的示出了处理核心1向处理核心0和处理核心2发送的“通知使用完成”的数据消费通知。处理核心0在获取到数据消费通知后，可利用该数据消费通知确定与该数据消费操作对应的第二虚拟地址，并更新第二虚拟地址的消费状态。在消费状态为消费完毕的情况下，清除第二虚拟地址的使用信息。

此外，处理核心0的页表管理单元可通过比对分配记录表，确认与处理核心0的每个虚拟页关联的数据是否已经全部完成处理。在确认每个虚拟页关联的数据已全部完成处理后，处理核心0可将被记录的多个虚拟页中完成全部使用的虚拟页标记为可释放，并释放与标记为可释放的虚拟页对应的存储资源。

可选地，发送“通知使用完成”的消息可选用广播的方式，通知图形处理器所包括的所有处理核心。

如图5至图6所示，在本申请的一个实施方式中，以处理核心0为例，在生成数据的阶段，处理核心0的页表管理单元01可确定与数据生成操作对应的第一虚拟地址，并通过建立独立的分配记录表记录第一虚拟地址的使用信息。图6中示例性示出了处理核心0的虚拟页关联的四个数据，分别是数据A、数据B和数据C和数据D。

如图5和图7所示，在本申请的一个实施方式中，以目标处理核心为处理核心0为例，处理核心0需要读取其自身的写入的数据A，处理核心1需要读取处理核心0的写入数据B，处理核心2需要读取处理核心0的写入数据C，处理核心3需要读取处理核心0的写入数据D。在上述数据A、数据B和数据C和数据D的读取完成后，处理核心0、处理核心1、处理核心2和处理核心3可发送“通知使用完成”的数据消费通知至图形处理器100中的所有处理核心。处理核心0可根据“通知使用完成”的数据消费通知，在诸如分配记录表中，利用该数据消费通知确定与该数据消费操作对应的第二虚拟地址，并更新第二虚拟地址的消费状态。在消费状态为消费完毕的情况下，清除第二虚拟地址的使用信息。此外，通过比对分配记录表，确认与自身的每个虚拟页关联的数据是否已经全部完成处理。处理核心0还可将被记录的多个虚拟页中完成全部使用的虚拟页标记为可释放，并释放与标记为可释放的虚拟页对应的存储资源。

如图5和图8所示，在本申请的一个实施方式中，以处理核心0和处理核心1为目标处理核心例，在生成数据的阶段，处理核心0响应于其自身图形处理单元的数据生成操作，可利用其目标页表管理单元01确定与该数据生成操作对应的第一虚拟地址，并记录第一虚拟地址的使用信息。例如，处理核心0的页表管理单元01需要为自身生成的数据分配虚拟页写入，并管理页表，记录写入数据的第一虚拟地址的使用信息。换言之，处理核心0的页表管理单元01需要确定数据生成操作对应的消费对象，确定消费对象对应的消费对象标识信息，并将第一虚拟地址和消费对象标识信息写入目标页表管理单元01对应的分配记录表中。图8中示例性示出了处理核心0的虚拟页关联的四个数据，分别是数据A、数据B和数据C和数据D。同样地，处理核心1的页表管理单元11可在分配的过程中，通过建立独立的分配记录表，记录其已分配数据的地址的使用信息。图8中示例性示出了处理核心1的虚拟页关联的四个数据，分别是数据E、数据F和数据G和数据H。

在消费数据的阶段中，处理核心0需要读取其自身的写入的数据A和数据B，以及处理核心1的写入数据E；处理核心1需要读取处理核心0的写入数据C；处理核心2需要读取处理核心1的写入数据H和数据F；处理核心3需要读取处理核心0的写入数据D以及自身的写入数据G。在上述数据的读取完成后，处理核心0、处理核心1、处理核心2和处理核心3可发送“通知使用完成”的数据消费通知至图形处理器100中的所有处理核心。处理核心0和处理核心1可分别根据“通知使用完成”的数据消费通知，在各自的分配记录表中，利用该数据消费通知确定与该数据消费操作对应的第二虚拟地址，并更新第二虚拟地址的消费状态。在消费状态为消费完毕的情况下，清除第二虚拟地址的使用信息。此外，通过比对分配记录表，确认与自身的每个虚拟页关联的数据是否已经全部完成处理。处理核心0和处理核心1还可分别将被记录的多个虚拟页中完成全部使用的虚拟页标记为可释放，并释放与标记为可释放的虚拟页对应的存储资源。

在上述实施方式中，图形处理器的所有处理核心均可通过诸如独立的分配记录表，记录其已经分配的虚拟地址的使用信息。此外，处于消费数据的状态中的处理核心在完成任意一笔数据消费之后，都可通过诸如广播的方式，将“通知使用完成”的数据消费通知发送给图形处理器的所有处理核心。因而，图形处理器的所有处理核心都能够通过上述方式对数据完成处理的信息进行汇总，并通过与自身的例如分配记录表进行比对，确定自身虚拟页的使用信息，在将被记录的多个虚拟页中完成全部使用的虚拟页标记为可释放之后，可释放与标记为可释放的虚拟页对应的存储资源。因此，通过在图形处理器中创建多处理核心之间可互相访问的页表，能够高效跨核心地释放虚拟页对应的存储资源，提高图形处理器并行工作的效率。

再次参考图2至图4，本申请另一方面提供一种图形处理器100。图形处理器100可使用上述任一实施方式所提供的数据交互方法1000。图形处理器100可包括目标处理核心，目标处理核心为图形处理器100所包括的多个处理核心中的任一个，图3中示例性示出了图形处理器100所包括的处理核心0、处理核心1和处理核心2。图形处理器100获取一级页表基地址后，将一级页表基地址配置至目标处理核心，并控制目标处理核心，基于一级页表基地址执行目标图形处理操作。一级页表基地址对应于一级页表，一级页表用于将多个处理核心共同使用的虚拟地址空间映射至存储器300中的存储资源。

在本申请的至少一个实施方式中，除了图形处理器，还指定了额外的处理器中的软件统一分配和维护用于映射存储器中存储资源的一级页表，图形处理器获取一级页表基地址后，将一级页表基地址配置至图形处理器的各个处理核心中，并控制各个处理核心基于一级页表基地址执行目标图形处理操作，可将图形处理器中所有处理核心共同使用的虚拟地址空间映射至存储器中的存储资源。在此基础上，图形处理器中的各个处理核心在生成数据和消费数据时能够对每个虚拟地址进行唯一定位，并因此能够并行生成数据和消费数据，提高了图形处理器并行工作的效率。

可选地，在本申请的一个实施方式中，一级页表包括多个页区域，其中不同的目标处理核心都具有相关联的页区域，多个页区域在一级页表中彼此邻接或彼此间隔，因而可使虚拟地址空间中属于不同的目标处理核心的局部虚拟地址空间彼此分离。

换言之，一级页表包括彼此邻接或彼此间隔的多个页区域，图形处理器的所有处理核心均具有与其相关联的页区域，并可在与该处理核心相关联的页区域中，生成下级页表。因此可使图形处理器中不同处理核心所属的局部虚拟地址彼此之间无交集，并能够使图形处理器的不同处理核心的页表管理单元无错地并行生成页表，提高图形处理器并行工作的效率。

另外，在本申请的一个实施方式中，页区域可根据一级页表基地址和页区域长度信息确定。可选地，每个页区域的页区域长度可以相同，也可以不同。此外，在页区域长度相同的情况下，可根据图形处理器100的目标处理核心的编号确其定对应的页区域。换言之，在一级页表中多个页区域的页区域长度相同的情况下，可依照目标处理核心的编号依序在一级页表中找到与该编号对应的页区域，并将该页区域确定为与该目标处理核心相关联的页区域。

再次参考图3和图5，图5中示例性示出了图形处理器100以及图形处理器100包括的处理核心0、处理核心1和处理核心2，其中处理核心0包括页表管理单元01，处理核心1包括页表管理单元11，处理核心2包括页表管理单元21。上述页表管理单元与一级页表中的多个页区域中的一个相关联，一级页表用于将上述多个处理核心共同使用的虚拟地址空间映射至存储器300中的存储资源。此外，上述页表管理单元可基于相关联的页区域生成至少一级下级页表，以供图形处理器100包括的多个处理核心共同使用。

图3中示例性地采用不同的花纹图案示出了一级页表中分别与处理核心0、处理核心1和处理核心2相关联的页区域。以处理核心0的页表管理单元01为例，页表管理单元01可用于接收一级页表基地址，并基于与该处理核心0相关联的页区域生成至少一级下级页表，以供图形处理器100的全部处理核心（例如，处理核心0、处理核心1和处理核心2）共同使用。此外，页表管理单元01还可确定与处理核心0对应的各级页表之间的关联关系。

可选地，目标处理核心可利用其目标页表管理单元，将各个第一页表分别对应的第二页表的基地址，写入各个第一页表中，其中各个第一页表为同级页表，且与各个第一页表对应的直接下级页表为第二页表。第一页表和第二页表均为目标处理核心基于与该目标处理核心相关联的页区域生成的下级页表，但第一页表与第二页表并不同级。第一页表先于第二页表被目标处理核心的目标页表管理单元生成，因而第一页表相对于第二页表为更高一级的下级页表。第二页表为目标处理核心的目标页表管理单元基于该目标处理核心相关联的页区域和第一页表，直接生成的下级页表。

此外，图形处理器100的多个处理核心的页表管理单元可并行生成上述至少一级下级页表。换言之，在图形处理器100的所有处理核心接收到一级页表基地址后，图形处理器100的所有处理核心可基于各自相关联的页区域，并行生成至少一级下级页表。通过使图形处理器的不同处理核心的页表管理单元并行生成页表，可有效提高图形处理器并行工作的效率。可选地，图形处理器100的多个处理核心的页表管理单元也可异步生成上述至少一级下级页表。

可选地，参考图5至图8，在本申请的一个实施方式中，局部虚拟地址空间包括多个虚拟页，目标处理核心还包括图形处理单元，响应于图形处理器100中任一图形处理单元执行的目标图形处理操作，利用目标页表管理单元可更新目标处理核心对应的局部虚拟地址空间的使用信息。目标图形处理操作可理解为图形处理器100中任一图形处理单元执行的与目标处理核心相关的图形处理操作。

具体地，在生成数据的状态中，目标处理核心响应于其自身图形处理单元的数据生成操作，可利用其目标页表管理单元确定与该数据生成操作对应的第一虚拟地址，并记录第一虚拟地址的使用信息。例如，以目标处理核心为处理核心0为例，处理核心0的页表管理单元01需要为自身生成的数据分配虚拟页写入，并管理页表，记录写入数据的第一虚拟地址的使用信息。可选地，目标处理核心的目标页表管理单元可在上述分配的过程中，把已经分配的虚拟页的使用信息记录下来。例如建立独立的分配记录表记录第一虚拟地址的使用信息。

此外，目标处理核心的目标页表管理单元还应确定数据生成操作对应的消费对象，确定消费对象对应的消费对象标识信息，并将第一虚拟地址和消费对象标识信息写入分配记录表中。在每一份数据被消费完成后，目标处理核心的目标页表管理单元都会被通知该数据已经完成处理，可被释放。目标处理核心的目标页表管理单元可通过比对分配记录表，确认与目标处理核心的每个虚拟页关联的数据是否已经全部完成处理。在确认每个虚拟页关联的数据已全部完成处理后，目标处理核心可将被记录的多个虚拟页中完成全部使用的虚拟页标记为可释放，并释放与标记为可释放的虚拟页对应的存储资源。

可选地，在消费数据的状态中，目标处理核心响应于自身图形处理单元或其它处理核心的图形处理单元的数据消费操作，可利用目标页表管理单元更新数据消费操作对应的第二虚拟地址的消费状态，并在消费状态为消费完毕的情况下，清除第二虚拟地址的使用信息。

进一步地，利用目标页表管理单元更新数据消费操作对应的第二虚拟地址的消费状态可包括：获取上述目标处理核心自身图形处理单元或其它处理核心的图形处理单元发送的数据消费通知；以及利用该数据消费通知确定第二虚拟地址，并更新第二虚拟地址的消费状态。

在上述实施方式中，图形处理器的所有处理核心均可通过诸如独立的分配记录表，记录其已经分配的虚拟页的使用信息。此外，处于消费数据的状态中的处理核心在完成任意一笔数据消费之后，都可通过诸如广播的方式，将“通知使用完成”的数据消费通知发送给图形处理器的所有处理核心。因而，图形处理器的所有处理核心都能够通过上述方式对数据完成处理的信息进行汇总，并通过与自身的例如分配记录表进行比对，确定其虚拟页的使用信息，在将被记录的多个虚拟页中完成全部使用的虚拟页标记为可释放之后，可释放与标记为可释放的虚拟页对应的存储资源。因此，通过在图形处理器中创建多处理核心之间可互相访问的页表，能够高效跨核心地释放虚拟页对应的存储资源，提高图形处理器并行工作的效率。

再次参考图2和图3，本申请又一方面提供一种图形处理系统2000。图形处理系统2000包括图形处理器100、目标处理器200和存储器300。图形处理器100包括目标处理核心，目标处理核心为图形处理器100所包括的多个处理核心中的任一个，图3中示例性示出了图形处理器100所包括的处理核心0、处理核心1和处理核心2。目标处理器200用于生成一级页表，并将一级页表对应的一级页表基地址发送至图形处理器200。图形处理器100获取一级页表基地址，将一级页表基地址配置至图形处理器100的目标处理核心，并控制目标处理核心基于一级页表基地址执行目标图形处理操作。一级页表可用于将多个处理核心共同使用的虚拟地址空间映射至存储器300中的存储资源。

本申请提供的图形处理系统由于包括本申请至少一个实施方式提供的图形处理器，因而具有与上述图形处理器相同的技术特征和有益效果，在此不作赘述。

以上描述仅为本申请较佳的实施方式以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的保护范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离技术构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的（但不限于）具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (13)

1.一种数据交互方法，其特征在于，应用于图形处理器，所述图形处理器包括目标处理核心，所述目标处理核心为所述图形处理器包括的多个处理核心中的任一个，所述方法包括：

获取一级页表基地址，并将所述一级页表基地址配置至所述目标处理核心；以及

控制所述目标处理核心，基于所述一级页表基地址执行目标图形处理操作，

其中，所述一级页表基地址对应于一级页表，所述一级页表用于将所述多个处理核心共同使用的虚拟地址空间映射至存储器中的存储资源。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述一级页表包括多个页区域，

其中，所述多个页区域在所述一级页表中彼此邻接或彼此间隔，所述多个页区域中的每一个分别与不同的所述目标处理核心相关联。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述一级页表基地址和页区域长度信息确定所述目标处理核心关联的目标页区域。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述目标处理核心关联目标页区域，所述目标处理核心包括目标页表管理单元，所述方法还包括：

利用所述目标页表管理单元基于所述目标页区域，生成所述目标处理核心对应的至少一级下级页表，并确定与所述目标处理核心对应的各级页表之间的关联关系。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，确定与所述目标处理核心对应的各级页表之间的关联关系包括：

利用所述目标页表管理单元，将各个第一页表分别对应的第二页表的基地址，写入所述各个第一页表中，

其中，与所述各个第一页表对应的直接下级页表为所述第二页表。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，

所述虚拟地址空间中的任一虚拟地址由所述各级页表分别对应的页面偏移量表示。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述目标处理核心还包括图形处理单元，所述方法还包括：

响应于所述图形处理器中任一图形处理单元执行的目标图形处理操作，利用所述目标页表管理单元更新所述目标处理核心对应的局部虚拟地址空间的使用信息，

其中，所述目标图形处理操作为与所述目标处理核心相关的图形处理操作。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，响应于所述图形处理器中任一图形处理单元执行的目标图形处理操作，利用所述目标页表管理单元更新所述目标处理核心对应的局部虚拟地址空间的使用信息包括：

响应于第一图形处理单元的数据生成操作，利用所述目标页表管理单元确定与所述数据生成操作对应的第一虚拟地址，并记录所述第一虚拟地址的使用信息，

其中，所述第一图形处理单元为与所述目标页表管理单元属于相同处理核心的图形处理单元。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，响应于所述图形处理器中任一图形处理单元执行的目标图形处理操作，利用所述目标页表管理单元更新所述目标处理核心对应的局部虚拟地址空间的使用信息包括：

响应于第一图形处理单元或第二图形处理单元的数据消费操作，利用所述目标页表管理单元更新所述数据消费操作对应的第二虚拟地址的消费状态；

在所述消费状态为消费完毕的情况下，利用所述目标页表管理单元清除所述第二虚拟地址的使用信息，

其中，所述第一图形处理单元为与所述目标页表管理单元属于相同处理核心的图形处理单元，所述第二图形处理单元为与所述目标页表管理单元属于不同处理核心的图形处理单元。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，响应于第一图形处理单元或第二图形处理单元的数据消费操作，利用所述目标页表管理单元更新所述数据消费操作对应的第二虚拟地址的消费状态包括：

响应于第一图形处理单元或第二图形处理单元的数据消费操作，获取所述第一图形处理单元或所述第二图形处理单元发送的数据消费通知；以及

所述目标页表管理单元利用所述数据消费通知确定所述第二虚拟地址，并更新所述第二虚拟地址的消费状态。

11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，记录所述第一虚拟地址的使用信息包括：

确定所述数据生成操作对应的消费对象；

确定所述消费对象对应于消费对象标识信息；以及

将所述第一虚拟地址和所述消费对象标识信息写入所述目标页表管理单元对应的分配记录表。

12.一种使用如权利要求1至11中任一项所述的数据交互方法的图形处理器，其特征在于，

所述图形处理器包括目标处理核心，所述图形处理器用于获取一级页表基地址，并将所述一级页表基地址配置至目标处理核心；以及控制所述目标处理核心，基于所述一级页表基地址执行目标图形处理操作，

其中，所述目标处理核心为所述图形处理器包括的多个处理核心中的任一个；以及所述一级页表基地址对应于一级页表，所述一级页表用于将所述多个处理核心共同使用的虚拟地址空间映射至存储器中的存储资源。

13.一种图形处理系统，其特征在于，所述图形处理系统包括：

如权利要求12所述的图形处理器；

存储器，包括存储资源；以及

目标处理器，用于生成一级页表，并将所述一级页表对应的一级页表基地址发送至所述图形处理器，

其中，所述一级页表用于将所述图形处理器的多个处理核心共同使用的虚拟地址空间映射至所述存储器中的所述存储资源。

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