JP2003529859A - タイル型グラフィックス・アーキテクチャ - Google Patents
タイル型グラフィックス・アーキテクチャInfo
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Abstract
Description
、タイル型アーキテクチャを使用するグラフィック・システムでの2Dグラフィ
ックス・オペレーションの処理の分野に関する。
面にオブジェクトのグラフィカル表現を表示するのに一般的に使用されている。
現在のコンピュータ・グラフィックス・システムは、非常に詳細な表現を提供し
、さまざまな応用分野で使用される。
現される3次元(3D)オブジェクトがグラフィックス・プリミティブに分解さ
れる。通常、レンダリングされる3Dオブジェクトのプリミティブは、プリミテ
ィブ・データとしてホスト・コンピュータによって定義される。例えば、プリミ
ティブが三角形である時に、ホスト・コンピュータは、その頂点のX、Y、およ
びZ座標ならびに各頂点の赤、緑、および青(R、G、およびB)の色値で表し
てプリミティブを定義することができる。追加のプリミティブ・データを特定の
アプリケーションで使用することができる。レンダリング・ハードウェアが、各
プリミティブを表すディスプレイ画面画素およびその画素のR、G、およびB色
値を計算するためにプリミティブ・データを補間する。
ス・キャッシュ・メモリが含まれる。グラフィックス・キャッシュ・メモリを効
率的に利用するために、3Dプリミティブがビンにソートされる。この周知の技
法を、しばしば、「タイリング」と称する。
の例を示す。この例では、グラフィックス・コントローラがプリミティブ110
、120、130を受け取る。プリミティブ110、120、130は、レンダ
リングされ、ディスプレイ画面100に表示される。3Dプリミティブをレンダ
リングする時には、グラフィックス・コントローラがグラフィックス・メモリか
らグラフィックス・キャッシュ・メモリに表示データの必要な部分を読み取る。
その後、グラフィックス・コントローラは、プリミティブをレンダリングし、レ
ンダリングされたプリミティブをグラフィックス・キャッシュ・メモリに記憶さ
れた表示データと組み合わせる。グラフィックス・メモリは、メイン・システム
・メモリ内に配置することができる。
ーラがプリミティブ110をレンダリングし、その後にプリミティブ120、そ
の後にプリミティブ130をレンダリングする場合に、グラフィックス・コント
ローラが、あるプリミティブから次のプリミティブに移るたびに、表示データの
新しい部分をグラフィックス・メモリから取り出す必要があり、多数のグラフィ
ックス・キャッシュをミスし、グラフィックス・メモリ帯域幅がより多く使用さ
れる。
プリミティブ110、120、130に対して実行される。この例のプリミティ
ブ110、120、130は、図2に示されているように、ビン210、220
、230、240にソートされる。ソート技法には、全般的に、マイクロプロセ
ッサが、さまざまなプリミティブがどのビンと交わるかを分析すること、および
、プリミティブ・データのコピーをそのプリミティブが交わるビンのメイン・メ
モリ内の記憶領域に書き込むことが含まれる。その後、グラフィックス・コント
ローラが、ビン記憶領域からプリミティブ・データを読み出し、プリミティブを
分割して、さまざまなタイルにおさまるより小さいプリミティブを作成する。例
えば、プリミティブ110が分割されて、ビン210内に配置されるプリミティ
ブ211と、ビン220内に配置されるプリミティブ221が作成される。プリ
ミティブ120が分割されて、ビン220内に配置されるプリミティブ222と
ビン240内に配置されるプリミティブ242とが作成される。プリミティブ1
30が分割されて、ビン210内に配置されるプリミティブ212、ビン230
内に配置されるプリミティブ231、およびビン240内に配置されるプリミテ
ィブ241が作成される。
ビンをレンダリングすることができる。通常、グラフィックス・コントローラは
1つずつビンを処理する。特定のビン内に配置されたプリミティブのそれぞれの
必要な表示データが、グラフィックス・メモリの同一の領域に記憶されるので、
プリミティブをレンダリングする時にキャッシュ・ミスがより少なく、グラフィ
ックス・メモリ帯域幅利用度の改善がもたらされる。
ンが3Dオペレーションと混合されることも一般的である。例えば、マイクロプ
ロセッサが、複数の3Dオブジェクトのプリミティブ・データを受け取り、その
後、2Dブリット・オペレーションを実行するコマンドを受け取り、その後、さ
らなる3Dプリミティブ・データを受け取る場合がある。
2Dオペレーションを処理する方法を示す流れ図である。ステップ310で、プ
ロセッサが、3Dプリミティブ・データを受け取り、プリミティブをビンにソー
トする。ステップ320で、2Dブリット・オペレーションを受け取る場合には
、プリミティブ・データを含むビンのすべてがフラッシュされる(レンダリング
のためにグラフィックス・コントローラに送られる)。その後、ステップ340
で、2Dブリット・オペレーションを実行する。2Dブリット・オペレーション
に続いて、プロセッサは、追加の3Dプリミティブをビンにソートし始めること
ができる。
グすることによって、主に、グラフィックス・キャッシュ・ミスの増加に起因し
て3Dプリミティブのタイリングの利益が失われる可能性がある。その結果、グ
ラフィックス・メモリ帯域幅の利用度がより大きくなる。このグラフィックス・
メモリ帯域幅利用度の結果的な増加は、システム・メイン・メモリの一部がグラ
フィックス・メモリとして使用され、多数のシステム・エージェントがシステム
・メイン・メモリへのアクセスを望むコンピュータ・システムで、特に問題にな
る可能性がある。グラフィックス・コントローラによるメイン・メモリ帯域幅利
用度の増加は、総合的なシステム性能に悪影響を及ぼす可能性がある。
に理解されるが、この説明および図面は、説明される特定の実施形態に本発明を
制限するものと解釈してはならず、説明と理解のみのためのものである。
法の例の実施形態を説明する。この例では、3Dプリミティブと2Dブリット・
オペレーションの両方を処理する。3Dプリミティブは、周知の技法を使用して
ビンにソートされる。2Dブリット・オペレーションが処理される時に、2Dブ
リット・オペレーションもビンにソートされる。ソートされた3Dプリミティブ
およびソートされた2Dブリット・オペレーションは、ビンごとにドロー・エン
ジンとレンダリング・エンジンに渡される。2Dブリット・オペレーションを3
Dプリミティブと共にビンにソートすることによって、2Dブリット・オペレー
ションが処理を必要とする時に必ずビンをフラッシュする(プリミティブをレン
ダリング・エンジンに送る)必要がなくなる。2Dブリット・オペレーションの
ビンへのソートによって、グラフィックス・キャッシュ・ミスの頻度が減り、グ
ラフィックス・メモリ帯域幅利用度が改善され、これによって総合的なコンピュ
ータ・システム性能が改善される。
る。用語「2Dブリット・オペレーション」は、2次元オブジェクトをディスプ
レイ画面に描くことを指示するすべてのオペレーションを含むことが意図されて
いる。2Dブリット・オペレーションは、グラフィックス・システムのカラー・
バッファまたはZ(深さ)バッファの初期化にも使用することができる。さらに
、本明細書で説明する例の実施形態で、少数の3Dおよび2Dのオペレーション
およびプリミティブを論ずるが、この実施形態は、大量の3Dおよび2Dのオペ
レーションおよびプリミティブを処理することが意図されている。
Dオブジェクトの表現である。この例では、3Dプリミティブ410、420、
430ならびに2Dオブジェクト440の2Dブリット・オペレーションが、マ
イクロプロセッサによって受け取られる。マイクロプロセッサは、3Dプリミテ
ィブ410、420、430を1つまたは複数のビン510、520、530、
540にソートする。この例では、本発明をより明瞭に説明するために、4つの
ビンに分割されるものとして画面表示領域を説明するが、画面表示領域をビンの
広範囲の個数のいずれかに分割する他の実施形態が可能である。通常、ビンの数
は、4を大きく超える。
内、部分的にビン520内に含まれる。3Dプリミティブ420は、部分的にビ
ン520内、部分的にビン540内に含まれる。3Dプリミティブ430は、部
分的にビン510内、部分的にビン530内、部分的にビン540内に含まれる
。2Dオブジェクト440は、部分的にビン510内、部分的にビン530内に
含まれる。
ブ410、420、430ならびに2Dオブジェクト440を示す。プロセッサ
が、さまざまなプリミティブのコピーをプリミティブが交わるビンのグラフィッ
クス・メモリ記憶領域に渡す。例えば、プロセッサは、プリミティブ410のプ
リミティブ・データのコピーをビン510、520のグラフィックス・メモリ記
憶領域に渡す。もう1つの例として、プロセッサは、2Dオブジェクト440の
データのコピーをビン510と530のグラフィックス記憶領域に渡す。2Dオ
ブジェクト440を3Dプリミティブと共にビンにソートすることによって、2
Dオブジェクト440に関するブリット・オペレーションがプロセッサによって
受け取られる時に、ビンをフラッシュする(プリミティブをグラフィックス・コ
ントローラ内のレンダリング・エンジンに送る)必要がなくなる。2Dオブジェ
クト440をビンにソートすることによって、グラフィックス・キャッシュ・ミ
スの頻度が減り、グラフィックス・メモリ帯域幅利用度が改善され、これによっ
て、総合的なコンピュータ・システム性能が改善される。
、グラフィックス・コントローラは、ビンごとに各ビンのデータを読み取り、よ
り大きいプリミティブを、各タイルにおさまるより小さいプリミティブに分割す
る。例えば、3Dプリミティブ410は、グラフィックス・コントローラによっ
て分割されて、ビン510内のプリミティブ511とビン520内のプリミティ
ブ521が作成される。3Dプリミティブ420は、グラフィックス・コントロ
ーラによって分割されて、ビン520内のプリミティブ522とビン540内の
プリミティブ542が作成される。3Dプリミティブ430は、グラフィックス
・コントローラによって分割されて、ビン510内のプリミティブ512、ビン
530内のプリミティブ531、およびビン540内のプリミティブ541が作
成される。2Dオブジェクト440は、グラフィックス・コントローラによって
分割されて、ビン510内のオブジェクト513とビン530内のオブジェクト
532が作成される。分割された3Dプリミティブおよび分割された2Dオブジ
ェクトが、ビンごとに、ドロー・エンジンおよびレンダリング・エンジンに渡さ
れる。
ションを処理する方法の1つの例の実施形態の流れ図である。ステップ610で
、3Dプリミティブを受け取り、ビンにソートする。この例では、3Dプリミテ
ィブがプロセッサに渡され、プロセッサがソート(ビニング)処理を実行する。
ソート処理がグラフィックス・コントローラ内で実行される、他の実施形態が可
能である。
する判定を行う。2Dブリット・オペレーションがない場合には、処理がステッ
プ610に戻り、追加の3Dプリミティブを受け取ることができる。しかし、ス
テップ620で2Dブリット・オペレーションが受け取られる場合には、ステッ
プ630で、2Dオペレーションもビンにソートされる。
ローラ720を含むシステムのブロック図である。グラフィックス・コントロー
ラ720には、ビニング・ユニット721、2Dブリット・エンジン722、3
Dレンダリング・エンジン723、ディスプレイ出力ユニット725、およびグ
ラフィックス・キャッシュ・メモリ724が含まれる。2Dブリット・エンジン
722は、2Dブリット・オペレーションを実行するのに使用される広範囲の回
路を表すことが意図されている。3Dレンダリング・エンジン723は、3Dプ
リミティブを処理するのに使用される広範囲の回路を表すことが意図されている
。同様に、ディスプレイ出力ユニット725は、グラフィックス表示データをデ
ィスプレイ・モニタに渡すのに適する形式にグラフィックス表示データを変換す
るのに使用される広範囲の回路を表すことが意図されている。ディスプレイ出力
ユニット725は、ディスプレイ・モニタ760に接続される。
には、ホスト・インターフェース・ユニット712、システム・メモリ・インタ
ーフェース714、およびシステム入出力インターフェース・ユニット716が
含まれる。ホスト・インターフェース・ユニット712は、ビニング・ユニット
721やシステム・メモリ・インターフェース714を含むシステム論理ユニッ
ト710内のさまざまなユニットをプロセッサ705に結合するように働く。シ
ステム・メモリ・インターフェース714は、システム論理デバイス710とシ
ステム・メモリ750の間の通信を提供する。システム・メモリ750に、グラ
フィックス・メモリ・スペース752を含めることができる。システム入出力イ
ンターフェース・ユニット716は、システム論理デバイス710をシステム入
出力デバイス770に結合する。システム入出力デバイス770は、ハード・デ
ィスク・コントローラ、キーボード・コントローラなどを含む広範囲の入出力デ
バイスを含むことが意図されている。
とプリミティブのストリームを受け取ることができる。グラフィックス・コマン
ドおよびプリミティブに、3Dプリミティブおよび2Dブリット・オペレーショ
ンを含めることができる。プロセッサ705は、上で図4から6に関して述べた
ように、3Dプリミティブおよび2Dブリット・オペレーションを複数のビンに
ソートする。ビニング処理の一部として、プロセッサ705は、3Dプリミティ
ブおよび2Dオブジェクト・データのコピーをグラフィックス・メモリ752内
のビン記憶領域に書き込む。
752から3Dプリミティブ・データと2Dオブジェクト・データを読み取る。
ビン・データはグラフィックス・キャッシュ・メモリ724に記憶される。グラ
フィックス・キャッシュ・メモリ724は、少なくとも、1つのビンを処理でき
るのに十分な表示データを記憶するのに十分な大きさであることが好ましい。グ
ラフィックス・キャッシュ・メモリ724は、システム・メモリ・インターフェ
ース714を介してグラフィックス・メモリ752にアクセスする。各ビンのデ
ータが、ビニング・ユニット721に渡される。ビニング・ユニット721は、
上で図4から6に関して述べたように、3Dプリミティブと2Dオブジェクトを
グラフィックス・コントローラ720が現在処理しているビンにおさまる、より
小さいプリミティブおよびオブジェクトに分割する。
ーションを2Dブリット・エンジン722または3Dレンダリング・エンジン7
23のいずれかに渡す。2Dブリット・エンジンと3Dレンダリング・エンジン
の両方がグラフィックス・キャッシュ・メモリ724に結合される。この構成を
用いると、2Dブリット・エンジン722が、3Dレンダリング・エンジン72
3によってグラフィックス・キャッシュ・メモリ724に格納された中間レンダ
リング結果にアクセスできるようになる。グラフィックス・キャッシュ・メモリ
724と2Dブリット・エンジンが接続されない別の実施形態も可能である。し
かし、2Dブリット・エンジン722とグラフィックス・キャッシュ・メモリ7
24の間の接続がないと、2Dブリット・エンジン722が、表示データの変更
を必要とするたびに、グラフィックス・キャッシュ・メモリ724からグラフィ
ックス・メモリ752にデータを書き込むことが必要になる。その場合に、3D
レンダリング・エンジン723は、3Dプリミティブのレンダリングを継続する
ために、グラフィックス・メモリ752からグラフィックス・キャッシュ・メモ
リ724にデータを読み取らせることが必要である。
スペース752が含まれる。別のグラフィックス・メモリを使用する他の実施形
態も可能である。グラフィックス・コントローラがビニング・オペレーションを
実行するさらに他の実施形態も可能である。グラフィックス・コントローラ72
0が、システム論理デバイスに統合されるのではなく、別のデバイスに含まれ、
システム論理デバイスを介してプロセッサに結合されるさらにもう1つの実施形
態も可能である。
し請求項に示された本発明の広義の趣旨と範囲から逸脱せずに、本発明に対する
さまざまな修正と変更を行えることは明白である。本明細書と図面は、したがっ
て、制限的な意味ではなく、例示的と見なされなければならない。
の図である。
す図である。
従来の方法の流れ図である。
示す図である。
クトと2Dオブジェクトを示す図である。
まれたシステム論理デバイスを含むシステムのブロック図である。
Claims (20)
- 【請求項1】 少なくとも1つの3Dプリミティブおよび少なくとも1つの
2Dブリット・オペレーションを複数のビンにソートするビニング・ユニットを
含む装置。 - 【請求項2】 ビニング・ユニットに結合された2Dパイプラインをさらに
含み、ビニング・ユニットが2Dブリット・オペレーションに対応する複数のタ
イリングされた2Dブリット・オペレーションを2Dパイプラインに送り、2D
パイプラインが複数のタイリングされた2Dブリット・オペレーションを実行す
る請求項1に記載の装置。 - 【請求項3】 ビニング・ユニットに結合された3Dパイプラインをさらに
含み、ビニング・ユニットが、3Dプリミティブに対応する複数のタイリングさ
れた3Dプリミティブ・レンダリング・オペレーションを3Dパイプラインに送
り、3Dパイプラインが複数のタイリングされた3Dプリミティブ・レンダリン
グ・オペレーションを実行する請求項2に記載の装置。 - 【請求項4】 中間3Dレンダリング結果と中間2Dブリット結果を記憶す
るグラフィックス・キャッシュ・メモリをさらに含み、グラフィックス・キャッ
シュ・メモリが、2Dパイプラインに結合され、かつ、3Dパイプラインに結合
される請求項3に記載の装置。 - 【請求項5】 グラフィックス・キャッシュ・メモリが、マイクロプロセッ
サ・キャッシュ・メモリと同一のダイを共有する請求項4に記載の装置。 - 【請求項6】 ビニング・ユニットがマイクロプロセッサである請求項4に
記載の装置。 - 【請求項7】 マイクロプロセッサと、 システム・メモリと、 マイクロプロセッサとシステム・メモリとの間に結合されたシステム論理ユニ
ットとを含むシステムであって、システム論理ユニットが、 システム・メモリへのアクセスを提供するメモリ・コントローラと、 少なくとも1つの3Dプリミティブと少なくとも1つの2Dブリット・オペレ
ーションを複数のビンにソートするビニング・ユニットを含むグラフィックス・
コントローラと を含むシステム。 - 【請求項8】 グラフィックス・コントローラが、さらに、ビニング・ユニ
ットに結合された2Dパイプラインを含み、ビニング・ユニットが、2Dブリッ
ト・オペレーションに対応する複数のタイリングされたブリット・オペレーショ
ンを2Dパイプラインに送り、2Dパイプラインが複数のタイリングされたブリ
ット・オペレーションを実行する請求項7に記載のシステム。 - 【請求項9】 グラフィックス・コントローラが、さらに、ビニング・ユニ
ットに結合された3Dパイプラインを含み、ビニング・ユニットが、3Dプリミ
ティブに対応する複数のタイリングされた3Dプリミティブ・レンダリング・オ
ペレーションを3Dパイプラインに送り、3Dパイプラインが複数のタイリング
された3Dプリミティブ・レンダリング・オペレーションを実行する請求項8に
記載のシステム。 - 【請求項10】 中間3Dレンダリング結果および中間2Dブリット結果を
記憶するグラフィックス・キャッシュ・メモリをさらに含み、グラフィックス・
キャッシュ・メモリが、2Dパイプラインに結合され、かつ、3Dパイプライン
に結合される請求項9に記載のシステム。 - 【請求項11】 グラフィックス・キャッシュ・メモリが、マイクロプロセ
ッサ・キャッシュ・メモリと同一のダイを共有する請求項10に記載のシステム
。 - 【請求項12】 3Dプリミティブおよび2Dブリット・オペレーションを
複数のビンにソートするマイクロプロセッサと、 ソートされた3Dプリミティブおよびソートされた2Dブリット・オペレーシ
ョンを表すデータのコピーを記憶するシステム・メモリと、 マイクロプロセッサとシステム・メモリとの間に結合されたシステム論理ユニ
ットとを含むシステムであって、システム論理ユニットが、 システム・メモリへのアクセスを提供するメモリ・コントローラと、 2Dパイプラインを含み、2Dブリット・オペレーションに対応する複数のタ
イリングされたブリット・オペレーションを2Dパイプラインに送り、2Dパイ
プラインが複数のタイリングされたブリット・オペレーションを実行するグラフ
ィックス・コントローラと を含むシステム。 - 【請求項13】 グラフィックス・コントローラが、さらに、3Dパイプラ
インを含み、マイクロプロセッサが、3Dプリミティブに対応する複数のタイリ
ングされた3Dプリミティブ・レンダリング・オペレーションを3Dパイプライ
ンに送り、3Dパイプラインが複数のタイリングされた3Dプリミティブ・レン
ダリング・オペレーションを実行する請求項12に記載のシステム。 - 【請求項14】 中間3Dレンダリング結果および中間2Dブリット結果を
記憶するグラフィックス・キャッシュ・メモリをさらに含み、グラフィックス・
キャッシュ・メモリが、2Dパイプラインに結合され、かつ、3Dパイプライン
に結合される請求項13に記載のシステム。 - 【請求項15】 グラフィックス・キャッシュ・メモリがマイクロプロセッ
サ・キャッシュ・メモリと同一のダイを共有する請求項14に記載のシステム。 - 【請求項16】 第1の3Dプリミティブを複数のビンの少なくとも1つに
ソートすること、 2Dブリット・オペレーションを複数のビンの少なくとも1つにソートするこ
と、 第2の3Dプリミティブを複数のビンの少なくとも1つにソートすること、お
よび、 複数のビンをレンダリングすることを含む方法。 - 【請求項17】 第1の3Dプリミティブを複数のビンの少なくとも1つに
ソートし、第1の3Dプリミティブの一部分が第1タイルと交わること、 2Dブリット・オペレーションを複数のビンの少なくとも1つにソートし、2
Dブリット・オペレーションの一部分が第1タイルと交わること、 第2の3Dプリミティブを複数のビンの少なくとも1つにソートし、第2の3
Dプリミティブの一部分が第1タイルと交わること、および、 第1ビン記憶領域に記憶されたデータをレンダリングし、第1ビンが第1タイ
ルに対応することを含む方法。 - 【請求項18】 第1記憶領域に記憶されたデータをレンダリングすること
が、第1および第2の3Dプリミティブのどの部分および2Dブリット・オペレ
ーションのどの部分が、第1タイル内におさまるかを判定することを含む請求項
17に記載の方法。 - 【請求項19】 第1記憶領域に記憶されたデータをレンダリングすること
が、さらに 第1タイル内におさまる第1の3Dプリミティブの一部分をレンダリングする
こと、 第1タイル内におさまる2Dブリット・オペレーションの部分を実行すること
、および、 第1タイル内におさまる第2の3Dプリミティブの一部分をレンダリングする
こと を含む請求項18に記載の方法。 - 【請求項20】 その上に命令を格納されたマシン可読媒体であって、命令
が、コンピュータ・システムによって実行される時に、コンピュータ・システム
に、 3Dプリミティブを複数のビンの少なくとも1つにソートすること、 2Dブリット・オペレーションを複数のビンの少なくとも1つにソートするこ
と、および、 グラフィックス・コントローラに複数のビンをレンダリングするように指示す
ること を含む方法を実行させるマシン可読媒体。
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