TWI395152B - 繪圖處理單元及處理邊框顏色資訊之方法 - Google Patents

Description

繪圖處理單元及處理邊框顏色資訊之方法

本發明係有關於一種繪圖硬體裝置，特別是有關於一種繪圖處理單元之邊框顏色處理系統及方法。

眾所周知，電腦繪圖處理系統處理大量資料，其中包括紋理(texture)資料。紋理係為一具(u，v)座標空間之數位影像，通常為矩形。一紋理之最小可定址單元為一紋理圖元(texel)，基於所在位置而被指定具體之(u，v)座標。於紋理貼圖操作中，將一紋理貼至一繪圖模型之圖面(surface)於該模型被繪製以產生一目的影像(destination image)時。於該目的影像中，像素位於(x，y)座標系統之特定座標上。

紋理資料通常儲存於系統記憶體中，係為共用之資源。於其它電腦系統中，其它裝置能存取由該繪圖處理系統使用之資料，或利用一共用系統匯流排，均會增加繪圖處理系統之資料存取時間。另外，請求系統記憶體之資料時，可能因為其他因素而花費過多時間。因此，存取系統記憶體可能影響繪圖處理系統之效能。

一種改進資料存取之技術，係透過專用於儲存紋理資料之一紋理快取記憶體。該系統記憶體於需要紋理處理之資料前，將紋理資料提供至紋理快取記憶體，從而將紋理資料提供至該繪圖系統，並減少存取系統記憶體之需求。因此減少關於記憶體等待之 問題。

然而，通常紋理處理所需之另一種資料類型，特別是邊框顏色(border color)資料，不同於上述紋理快取系統之紋理資料，亦能儲存及存取於繪圖系統中。當一紋理圖元超出邊界時，於一邊框顏色模式中，通常在紋理處理期間請求邊框顏色資料。當處理一紋理，或將其貼至一繪圖模型之圖面時，紋理可能未足以覆蓋一繪圖模型，且該繪圖處理單元之紋理處理系統，於一特定之(u，v)維度中，必須處理超出紋理範圍外座標之繪圖模型紋理貼圖。一特定邊框顏色可應用於超出紋理本身邊界座標之繪圖模型，因此於這些情況下通常需要邊框顏色。

紋理處理之其它例子，係於一固定(clamp)模式下，對一繪圖模型請求一紋理。若於此一模式下，一紋理影像不包括整個模型，可固定該紋理影像以覆蓋整個多邊形(polygon)。任何所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解到，亦可延伸一紋理影像之最後像素，並覆蓋以該紋理影像貼上模型所剩餘之圖面區域。或者，換句話說，該紋理影像範圍外之像素，使用同樣的紋理資料作為該紋理影像之邊緣。對於具有通常知識者而言，固定操作係為一已知之操作，作為上述超出座標邊界之紋理處理操作。

於一邊框顏色模式中，一繪圖模型之紋理應用係為紋理處理操作之其它例子。若於此一模式下，當紋理影像並未涵蓋整個模型，可將一邊框顏色應用至紋理影像範圍外之繪圖模型座標。相 對於上述之固定例子，對於超出一選定紋理影像範圍之模型部份，將該紋理有效地延伸至整個繪圖模型。於一邊框顏色模式中，可為這些範圍外之座標，選擇一固定邊框顏色。可透過一程式設計師(programmer)、一自動化軟體演算法(automated software algorithm)、或硬體執行紋理處理操作，用以選擇一邊框顏色，並貼至該繪圖模型，於超出選定紋理影像範圍之座標上。應當瞭解到，有各式各樣其它這類的模式用於紋理貼圖操作，包括，但非用以限定，一包覆(wrap)模式、一中央(middle)模式，或其它已知之模式。

目前，於邊框顏色模式下，用於紋理處理操作之邊框顏色資訊，通常儲存於一繪圖處理單元內所設置之專用記憶體(memory)或快取記憶體(cache)架構中。對於可於繪圖處理單元內執行之每一著色器(shader)而言，此一邊框顏色資訊，通常以至少16種邊框顏色表示之。也就是說，對於可於繪圖處理單元內執行之每一著色器而言，通常會要求至少要具有16種邊框顏色。除此之外，該16種邊框顏色可以不同格式儲存，以供一紋理過濾(texture filtering)單元或過濾程序使用。在一非限定例子中，某些繪圖處理單元，將每一邊框顏色以12種不同格式儲存於一邊框顏色快取記憶體或邊框顏色記憶體中。另外，每一格式需要至少128位元之快取記憶體或記憶體儲存空間。

紋理資料為係一共用資源，為一繪圖管線(pipeline)之不 同階層所需要。而紋理資料之多重內文(multiple contexts)，為繪圖處理單元平行執行之著色器所需要。一繪圖管線之不同階層可執行紋理處理操作，並且需要紋理資料或邊框顏色資訊。因此，利用晶片上之快取記憶體來存取紋理資料。當電腦系統，特別是繪圖處理之效能提升時，晶片之資源，包括一繪圖處理單元或繪圖處理卡之空間益加龐大。因此，當一繪圖處理單元能夠平行執行數個著色器時，則專用於邊框顏色儲存之大量快取記憶體或記憶體，除了紋理資料之外，還可能為利用專用邊框顏色快取記憶體或記憶體之一繪圖處理單元所需要。

有鑑於此，希望能改善繪圖處理單元之處理、設計、以及生產效能。隨著繪圖處理單元之複雜度及處理能力的增加，所使用的專用邊框顏色快取記憶體或記憶體，往往需要大量之邏輯閘、傳輸線路以及硬體成本。因此，目前尚缺乏一種用以克服上述習知缺點之無位址需求技術。

本發明之一實施例係揭露一種繪圖處理單元。該繪圖處理單元可包括一邊框顏色暫存器、一紋理快取記憶體、一紋理快取記憶體控制器、及一紋理過濾單元；其中，該邊框顏色暫存器儲存一邊框顏色指標，該邊框顏色指標係用以指示一外部記憶體之一位址，且該外部記憶體之該位址用以儲存一邊框顏色資訊；其中，當該紋理過濾單元需要進行一紋理貼圖操作時，透過該紋理快取記憶體控制器讀取該邊框 顏色資訊；以及其中，對於可由該繪圖處理單元執行之至少一著色器事件，該邊框顏色暫存器儲存該著色器事件相應之該邊框顏色指標。

另一實施例則揭露一種處理邊框顏色資訊之方法。該方法之步驟包括：將複數之邊框顏色儲存至一外部記憶體；將該等邊框顏色於該外部記憶體中之一位址儲存至一邊框顏色暫存器；由該外部記憶體讀取該等邊框顏色記錄之一單一記錄；並以一紋理圖元記錄格式，將該單一記錄儲存於一紋理快取記憶體；以及對於一紋理貼圖操作所需之一邊框顏色資訊，將紋理圖元記錄格式之該單一記錄提供至一紋理過濾單元，其中對於由該繪圖處理單元平行執行之複數個著色器之每一者，儲存一邊框顏色指標。

為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖示，詳細說明如下。

綜上所述，本發明係揭露一種新型系統及方法用於處理邊框顏色資料。在開始討論各種實施例之實施細節前，請參考第1圖，係根據本發明實施例，於一繪圖管線中使用特定元件之方塊圖。如上所述，一繪圖管線之不同階層可執行紋理操作，及依序存取邊框顏色資訊。因此，本發明係揭露邊框顏色資料之儲存與讀取，用以改進一繪圖處理單元之邏輯閘數目效能。

參考第1圖，係顯示一繪圖管線200之特定元件或階層方塊圖。第一元件為一命令流處理器252，接收或讀取記憶體之頂點 座標，用以形成管線之幾何圖元(geometry primitive)或產生工作項目。就此而言，該命令流處理器252讀取記憶體之資料，並且依據該資料，產生欲傳入管線之三角形、線、點、或其他圖元。此幾何資訊，一旦組成後，隨即傳至頂點著色器254。該頂點著色器254，可藉由執行操作來處理頂點座標，例如：轉換、掃描、與照明。該頂點著色器254，可由紋理元件265要求存取紋理操作或繪圖處理單元250之一紋理引擎。如同上述，當紋理操作發生於一邊框顏色模式時，則須存取邊框顏色資訊。該頂點著色器254將資料傳遞至幾何著色器256。該幾何著色器256接收頂點座標當作輸入，以作為一完全圖元，並且能夠輸出多重頂點座標，用以構成一單一拓樸(topology)，例如：一三角段(triangle strip)、線段(line strip)、指標集(pointer list)等。該幾何著色器256，更進一步被配置用以執行各種演算法，例如：細分(tessellation)、陰影體積產生法等。如上述之頂點著色器254，同樣地，該幾何著色器256，可由紋理元件267要求存取紋理操作或繪圖處理單元250之一紋理引擎。因此，可由繪圖管線200之此階層請求邊框顏色資訊。

該幾何著色器256，將資訊輸出至一三角構圖層257，用以執行操作，例如：三角瑣碎摒除(triangle trivial rejection)、行列式計算(determinant calculation)、反面剔除(culling)、KLMN之屬性設定(pre-attribute setup KLMN)、邊緣函數計算(edge function calculation)、保留頻段剪輯(guardbend clipping)。任何所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解一三角構圖相位所需之操作，不需於此進一步闡述。該三角構圖層257，將資訊輸出至範圍產生器(span generetor)/圖磚產生器(tile generator)。此繪圖管線層亦為習知之技術，不需更進一步詳細說明。

若該三角構圖層257所處理之三角形，並沒有被範圍產生器/圖磚產生器258、或其他繪圖管線層所拒絕，則該繪圖管線之屬性設定層執行屬性設定操作。該屬性設定層，產生已知且所需之內插變數集，以於下一管線層決定。另外，該屬性設定層259，亦為習知技術之一，用以處理關於繪圖管線所處理幾何圖元之各種屬性。

該像素著色器260，載入由屬性設定層259輸出之圖元所覆蓋之每一像素。該像素著色器260，操作執行內插及其他操作，用以決定像素顏色，並輸出至一顯示緩衝記憶體262。如上所述之頂點著色器254和幾何著色器256，該像素著色器260，可由紋理元件269要求存取紋理操作或繪圖處理單元250之之一紋理引擎。因此，該繪圖管線200於此階層可能需要邊框顏色資訊。第1圖所說明各元件之操作為熟悉此技術領域者所瞭解，而於此不需多加說明。因此，這些元件內部之具體實施與操作不需於此 進一步闡述，以使對於本發明之瞭解更為完全。

上述繪圖管線，通常實現於繪圖處理單元或繪圖處理裝置之中。目前之繪圖管線通常規範於已發佈之應用程式介面(application programming interface；API)、或應用程式介面集合，用以將特定需求增加至繪圖處理單元產品。此應用程式之一非限定例子係為Direct3D@API。

請參考第2圖，係顯示習知之一繪圖處理單元，包括：一紋理快取記憶體控制器(TCC)120，其中，於邊框顏色模式下，被配置以儲存邊框顏色資料，以供紋理操作讀取。應瞭解繪圖處理單元中非必要說明之元件，於此省略以易於說明。包含此繪圖處理單元之電腦繪圖系統，使繪圖程式設計師得以開發一可編程之著色器，譬如：幾何著色器、像素著色器、頂點著色器、或其它已知之技術。由程式設計師所開發之此著色器，並至少可透過多重可編程執行單元集區306之一來執行。值得注意的是，該執行單元集區306，可包括能進行多重執行緒操作之一處理單元。還應注意，此繪圖處理單元包括由繪圖程式設計師開發，具平行執行功能之多重著色器。舉例而言，一像素著色器，可與一幾何著色器、及像素著色器之另一事件平行執行。此一著色器之平行執行，可能需要該執行單元集區306讀取紋理資料、以及/或者邊框顏色資料之多重內文。

預包裝單元126，接收來自於一繪圖處理管線(未顯示)之部 份資料，然而，此技術領域中具有通常知識者應瞭解到，該預包裝單元126，於一繪圖管線執行時，處理某些像素操作。於上述繪圖處理單元中，內插器128為一繪圖管線執行資料路徑之一元件，係耦接該預包裝單元126。紋理位址產生器118，發送一紋理描述符號請求，用以回應於該執行單元集區306中執行著色器之溝通。將該請求發送至紋理快取記憶體控制器(TCC)120。該紋理快取記憶體控制器120，將該紋理描述符號資料輸出至紋理位址產生器118或紋理過濾單元122處理。由於該紋理位址產生器118之各種實施方式為具有通常知識者所熟知，於此省略該些元件之進一步說明。

該紋理快取記憶體控制器120，係包括一紋理快取記憶體，用以快取紋理資料，例如：紋理圖元，及包括用以處理紋理資料請求之一快取記憶體控制器。該紋理快取記憶體控制器120，由記憶體150讀取所請求之紋理資料，並於該紋理快取記憶體中快取紋理資料。該紋理快取記憶體控制器120，將紋理資料，包括紋理圖元，提供至紋理過濾單元122，以供紋理處理操作。該紋理快取記憶體控制器120，以紋理圖元格式，將資料，例如一紋理記錄，提供至該紋理過濾單元122。若請求之資料並未儲存於快取記憶體結構中，則透過記憶體存取單元152，該紋理快取記憶體控制器120可由記憶體150存取紋理資料。當該紋理過濾單元122請求此資料進行紋理操作時，該紋理快取記憶體控制器 120，亦讀取儲存於邊框顏色快取記憶體124之邊框顏色資訊，並將該邊框顏色資訊提供至該紋理過濾單元122。當邊框顏色，以邊框顏色格式儲存於邊框顏色快取記憶體124時，該紋理過濾單元122，更包括一邏輯電路，對透過紋理過濾單元122所讀取之邊框顏色，進行解碼之操作。再者，該紋理過濾單元122，須將已讀取之邊界轉換至一適當格式，以進行紋理操作。於邊框顏色模式下，邊框顏色資訊通常包括用以表示顏色之預定義常數，以供紋理操作。例如：一邊框顏色可以128位元之RGBA格式表示，並儲存於邊框顏色快取記憶體124中，當選擇之紋理圖像超出(u，v)座標時，於模型座標中，該紋理過濾單元122可將該邊框顏色應用至2D或3D模型。

習知上，該執行單元集區306平行執行之多重著色器會需要邊框顏色資訊。因此，邊框顏色快取記憶體124須具備足夠儲存空間，用以儲存執行單元集區306平行執行之每一著色器所需邊框顏色資訊。除此之外，對於可於繪圖處理單元內執行之每一著色器而言，於邊框顏色模式下，進行紋理操作可能需要多重邊框顏色，而該紋理過濾單元122，於邊框顏色模式下，可將不同邊框顏色應用至一繪圖模型。依據紋理過濾單元122執行邊框顏色紋理操作之型式，可以多重資料格式請求任一既定之邊框顏色。例如：一繪圖處理單元架構可支援多達16種之格式(亦即16種邊框顏色)，因此，單一著色器可請求儲存於邊框顏色快取記憶體 124之16種邊框顏色，且該16種邊框顏色之每一種，需以不同格式儲存。同時，對可平行執行之每一著色器而言，繪圖處理單元支援多重記憶體內文，而須於邊框顏色快取記憶體124中維持邊框顏色之多重內文。因此，一邊框顏色快取記憶體124須有足夠空間儲存多重邊框顏色之多重內文，其中，每一邊框顏色係以多重格式儲存。

於是，隨著繪圖處理單元與電腦系統效能提昇，需一更大容量之邊框顏色快取記憶體124，以將邊框顏色資訊儲存於晶片上之邊框顏色快取記憶體。於非限定之實施例中，一繪圖處理單元可以現有技術平行執行一定數目之著色器；然而，未來之技術，可大幅提升此能力，需要更多晶片資源用以儲存邊框顏色。再加上，通常透過一軟體繪圖應用程式介面(API)，例如：Direct3D@API，所搭配之一軟體驅動程式，用來儲存邊框顏色資訊。因此，為能於一邊框顏色模式下進行紋理操作，需以硬體設備支援，藉由軟體驅動程式存取及寫入該邊框顏色快取記憶體124。

參考第3圖，係顯示依據本發明實施例之一繪圖處理單元300。值得注意的是，繪圖處理單元中非必要說明之某些元件，於此省略以易於說明。如上述關於第2圖之繪圖處理單元，於第3圖中，包括一繪圖處理單元之一電腦繪圖系統，能夠提供一繪圖程式設計師開發一可編程之著色器，例如：幾何著色器、像素 著色器、頂點著色器、或其它已知之技術。由程式設計師所開發之此著色器，並至少可透過多重可編程執行單元集區306之一來執行。值得注意的是，該執行單元集區306，可包括能進行多重執行緒操作之一處理單元。還應注意，此繪圖處理單元包括由繪圖程式設計師開發，具平行執行功能之多重著色器。如第2圖之繪圖處理單元，此一著色器之平行執行，可能需要該執行單元集區306讀取紋理資料、以及/或者邊框顏色資料之多重內文。

該紋理位址產生器118，發送一紋理描述符號請求，用以回應於該執行單元集區306中執行著色器之溝通。該請求被發送至紋理快取記憶體及紋理快取記憶體控制器(TCC)420。該紋理快取記憶體控制器420，將該紋理描述符號資料輸出至紋理位址產生器118或紋理過濾單元422處理。由於該紋理位址產生器118之各種實施方式為具有通常知識者所熟知，於此省略該些元件之進一步說明。

如上所述，紋理快取記憶體控制器(TCC)420，係包括一紋理快取記憶體，用以快取紋理資料，例如：紋理圖元，及用以處理紋理資料請求之一快取記憶體控制器。該紋理快取記憶體控制器420，由記憶體讀取所請求之紋理資料，並於該紋理快取記憶體中快取紋理資料。該紋理快取記憶體控制器420，將紋理資料，包括紋理圖元，提供至紋理過濾單元422，以供紋理處理操作。該紋理快取記憶體控制器420，以紋理圖元格式，將資料，例如 一紋理記錄，提供至該紋理過濾單元422。當所請求之資料並未儲存於快取記憶體結構中，則透過記憶體存取單元152，該紋理快取記憶體控制器420可由記憶體150存取紋理資料。

當進行紋理操作時，紋理過濾單元422需要邊框顏色，而依據本發明實施例之一繪圖處理單元300，可提供一具效能之邊框顏色處理系統，用以改進硬體邏輯閘數目效能。邊框顏色資訊可儲存於外部記憶體150中，而非如第2圖所示之繪圖處理單元專用快取記憶體。邊框顏色暫存器424，用以將邊框顏色資訊儲存於外部記憶體150之位置指標。儲存於邊框顏色暫存器424之指標，可指定記憶體150中，用來儲存邊框顏色資訊之基底位址。如上所述，對於可於繪圖處理單元內執行之每一著色器而言，於邊框顏色模式下，進行紋理操作可能需要多重邊框顏色，而該紋理過濾單元422，於邊框顏色模式下，可將不同邊框顏色應用至一繪圖模型。依據紋理過濾單元422執行邊框顏色紋理操作之型式，可以多重資料格式請求任一既定之邊框顏色。例如：一繪圖處理單元架構支援多達16種之格式(亦即16種邊框顏色)，因此，單一著色器可請求16種邊框顏色，且該16種邊框顏色之每一種，均須以不同格式儲存。同時，對可平行執行之每一著色器而言，繪圖處理單元支援多重記憶體內文，且需要為了每一可執行之著色器維持邊框顏色之多重內文。

因此，當紋理操作於邊框顏色模式而需要邊框顏色時，可將 此邊框顏色資訊儲存於外部記憶體150中。如一非限定之實施例中，一繪圖處理單元，能夠同時執行一頂點著色器、一幾何著色器、與一像素著色器，並且同時支援每一著色器所需之兩組記憶體內文，因此透過紋理快取記憶體控制器420，該繪圖處理單元具備同步儲存、讀取及快取外部記憶體150之6組邊框顏色內文。再者，藉由軟體驅動程式，邊框顏色可以多重資料格式儲存於外部記憶體150中，並消除了紋理快取記憶體控制器420與紋理過濾單元422之需求，以將一邊框顏色轉換至一適當資料格式，以供紋理操作。除此之外，該紋理快取記憶體控制器420可以一資料結構快取一已讀取之邊框顏色，與快取已讀取之紋理圖元記錄之架構相似或一致。

該紋理快取記憶體控制器420，可選擇性地使用紋理圖元記錄格式，以將原始之邊框顏色以及目前之邊框顏色快取至紋理過濾單元422。當以紋理圖元記錄格式，將原始之邊框顏色以及/或者目前之邊框顏色快取至紋理過濾單元422時，藉由消除或減少兩元件之需求，來簡化紋理過濾單元422及紋理快取記憶體控制器420之硬體邏輯電路，以處理一特定邊框顏色記錄。該紋理過濾單元422及該紋理快取記憶體控制器420，可選擇性以相同資料結構，運用一邊框顏色作為一紋理圖元記錄。亦同樣消除了大量需整合至繪圖處理單元之邊框顏色快取記憶體之需求，此因邊框顏色資訊係由外部記憶體150儲存與讀取，而非由一獨立之 邊框顏色記憶體。

儘可能地將一既定邊框顏色資訊之內文，儲存於外部記憶體之連續記憶體區塊中，其中，每一邊框顏色記錄係以128位元之間隔儲存，於一非限定之實施例中，為連續之記憶體區塊。而將每一邊框顏色轉換至各種支援之資料格式，亦最好儲存於連續記憶體區塊中。於是，紋理快取記憶體控制器420，可藉由邊框顏色指標之幫助，由連續區塊中讀取一既定之邊框顏色。該邊框顏色指標，係儲存於邊框顏色暫存器424中，用以指定連續之記憶體區塊之基底位址。當紋理操作於邊框顏色模式時，每一邊框顏色可以不同格式儲存於外部記憶體中，其中包括(但不限於)：UINT32、SINT32、UNORM8、UNORM10、UNORM16、UNORM24、SNORM8、SNORM10、SNORM16、SNORM24、FP16、及FP32。關於這些格式之技術細節係為公開，且為此領域中具有通常知識者所了解。舉例而言，每一格式之基本資訊定義如下：UINT32：unsigned 32 bits integer；SINT32：signed 32 bits integer；UNORM8：8 bits unsigned normalized integer；UNORM10：10 bits unsigned normalized integer；UNORM16：16 bits unsigned normalized integer；UNORM24：24 bits unsigned normalized integer；SNORM8：8 bits signed normalized integer； SNORM10：10 bits signed normalized integer；SNORM16：16 bits signed normalized integer；SNORM24：24 bits signed normalized integer；FP16：16 bits float point value；FP32：32 bits float point value。

如上所述，當每一邊框顏色儲存於一連續記憶體區塊，且該連續區塊範圍內每一邊框顏色，以不同格式及一致之次序儲存於連續區塊內時，僅藉由利用由該邊框顏色暫存器424之邊框顏色指標所指向之基底位址，該紋理快取記憶體控制器420可讀取一既定邊框顏色記錄。

如上述所揭露之繪圖處理單元架構，相對於第2圖之繪圖處理單元而言，因為消除了對於邊框快取記憶體之需求，大幅提升硬體之邏輯閘數目效能。此外，隨著電腦系統與繪圖處理單元效能進步，本發明提供一種邊框顏色處理之方法，因為當一繪圖處理單元能夠平行執行更多著色器或支援每一著色器所需之記憶體內文時，透過將邊框顏色指標增加至邊框顏色暫存器424之方式，可完成所增加之邊框顏色處理需求，而非利用更多的邊框顏色快取記憶體。

參考第4圖，係顯示邊框顏色暫存器424及一外部記憶體150之分解示意圖。應瞭解自由記憶體空間427(a~f)不需描述為一外部記憶體之所有可使用之自由空間，然而，為清楚及便於說明， 以此描述自由記憶體空間427。上述邊框顏色暫存器424儲存6筆邊框顏色指標，以供給3個可平行執行著色器，而每一著色器之2組記憶體內文為：Pixel_Shader_1_Pointer、Pixel_Shader_2_Pointer、Vertex_Shader_1_Pointer、Vertex_Shader_2_Pointer、Geometry_Shader_1_Pointer、以及Geometry_Shader_2_Pointer。值得注意的是，依據被要求用以支援繪圖處理單元之邊框顏色內文數目，可採用更多或更少之邊框顏色指標。

舉例來說，使用目前技術之低成本繪圖處理單元可被配置來支援較少之可平行執行之著色器；因此需要較少之邊框顏色指標。或者，繪圖處理單元可被配置來支援更多之可平行執行著色器，而需要較多之邊框顏色指標。應瞭解到，當上述邊框顏色暫存器424支援6組於外部記憶體150之邊框顏色資料內文時，於此時，一繪圖處理單元不需6組內文之記憶體空間，因為各種可平行執行著色器，能夠不用於邊框顏色模式下進行紋理操作。例如：僅一著色器需要邊框顏色進行紋理操作；因此，僅需儲存一組邊框顏色資訊之內文於外部記憶體150中。

當於邊框顏色模式下進行紋理操作時，透過一軟體驅動程 式，可將邊框顏色資訊儲存於連續記憶體區塊425(a~d)。每一連續記憶體區塊425可儲存對應於一可執行著色器之16種邊框顏色。進一步，每一邊框顏色以12種不同資料格式儲存，以供紋理快取記憶體控制器與紋理過濾單元讀取與使用。每一邊框顏色可以下列格式於儲存外部記憶體，其中包括(但不限於)：UINT32、SINT32、UNORM8、UNORM10、UNORM16、UNORM24、SNORM8、SNORM10、SNORM16、SNORM24、FP16、及FP32。每一邊框顏色亦可以上述12種格式連續儲存。

另外，為改善存取能力，每一邊框顏色格式可以128位元之間隔儲存，然而，需注意此間隔會隨著外部記憶體所使用之變動定址結構，以及/或者記憶體區塊大小而改變。每一連續記憶體區塊425可儲存於外部記憶體150之不同位置，因而於不同連續記憶體區塊425之間產生自由記憶體空間427。應注意到，自由記憶體空間427不需為未使用或空置的，因為繪圖處理單元可將自由記憶體空間427用於其他目的。且上述用於每一連續記憶體區塊425之排列結構，亦可根據本發明而加以變化。

上述每一邊框顏色指標，指定一基底位址425，並且指向連續儲存於外部記憶體150之個別邊框顏色區塊。該紋理快取記憶體控制器讀取一邊框顏色指標，對應於著色器進行紋理處理操作時所要求邊框顏色，並透過紋理過濾單元讀取紋理處理操作所需之一既定邊框顏色。如上所述，一邊框顏色指標指定外部記憶體 150之一基底位址。依據紋理位址產生器或紋理過濾單元所需之既定邊框顏色，紋理快取記憶體控制器可讀取正確之邊框顏色，這是因為根據一先前指定之記憶體與排列結構，邊框顏色資料可以一既定順序儲存於外部記憶體150中。

參考第5圖，係顯示依據本發明實施例之一方法流程圖500。在步驟502，將邊框顏色資料儲存於一外部記憶體中。如上所述，邊框顏色資料，對應於一繪圖處理單元所執行之一著色器，可儲存於連續記憶體區塊，用以提供更有效率地讀取。當於邊框顏色模式中進行紋理操作時，邊框顏色資訊可儲存於外部記憶體。而透過一軟體驅動程式及一軟體繪圖應用程式介面之搭配，例如：Direct3D@API，便可將邊框顏色資訊儲存於外部記憶體。

在步驟504，儲存於一邊框顏色暫存器之一邊框顏色指標，指定記憶體之一基底位址，用以對應記憶體中邊框顏色資訊之位置。參考上述之實施例，此一邊框顏色指標允許紋理操作自外部記憶體讀取邊框顏色資訊。在步驟506，接收一邊框顏色之要求。在步驟508，確定邊框顏色資訊之基地位址，其由儲存於邊框顏色暫存器之邊框顏色指標所指定。在步驟510，利用該邊框顏色指標指定之基底位址，以正確資料格式讀取所要求之邊框顏色。該邊框顏色亦可儲存於一快取記憶體，例如：一紋理快取記憶體，以透過一紋理快取記憶體控制器讀取該邊框顏色。在步驟512，該邊框可以一紋理圖元記錄格式傳送至一紋理過濾單元。

第5圖之流程圖係說明依據本發明所揭露方法之一示範實施例。值得注意的是，第5圖所敘述之方法，如同本發明之其他實施例，均可以利用硬體、軟體、韌體、或者一組合方式加以實施。於一實施例中，該方法以軟體或韌體實現，並儲存於記憶體中，且透過一適當之指令執行系統加以執行。於另一實施例中，則以硬體實現，該方法能以下列任一已知之技術或其組合加以實現：一離散式邏輯電路，具有根據資料訊號而實現邏輯功能之邏輯閘；一專用集成電路(ASIC)，具有適當之邏輯閘組合；一可編程邏輯閘陣列(PGA)；一場效可編程邏輯閘陣列(FPGA)，整合一繪圖處理單元元件等。

任何對於本發明具有通常知識者應該瞭解，流程圖之任何程序說明或方塊，係用以表示硬體邏輯電路、嵌入式邏輯電路、模組、區段、或部份程式碼，包括用以實現特定邏輯功能之一或多個可執行指令或程序之步驟，而且其他實施方式亦於本發明較佳實施例之範疇內，各功能可不依照如圖所示或討論之順序，包括同時或以相反之順序，係根據所需之功能。

需強調上述本發明之實施例，僅為實施方法之可能範例，提出僅僅為了對本發明方法有清楚之瞭解。在不違背離本發明之精神與原理下，上述本發明之實施例可作許多變動和修改。這些所有變動與修改包含於本發明之範疇內，且受後附之專利申請範圍所保護。

舉例來說，根據所提供之說明，熟悉此技術領域者應當瞭解，實施例之繪圖處理單元包括一邊框顏色暫存器、一紋理快取記憶體、一紋理快取記憶體控制器、及一紋理過濾單元。於一些實施例中，該邊框顏色暫存器儲存至少一邊框顏色指標，該至少一邊框顏色指標指向邊框顏色資訊於外部記憶體之位置，而邊框顏色資訊儲存在外部記憶體內，且當紋理過濾單元請求一邊框顏色以供紋理貼圖操作，由紋理快取記憶體控制器讀取。

於本發明之實施例中，該邊框顏色暫存器至少儲存一邊框顏色指標，以供可由繪圖處理單元執行之每一著色器事件，而外部記憶體可被配置用來儲存至少16種邊框顏色，以供可由繪圖處理單元執行之每一著色器事件。該些至少16種邊框顏色，能夠以任何複數之格式儲存，且進一步地以128位元之間隔排列於外部記憶體中。

於其他實施例中，該紋理快取記憶體控制器可被配置，用以代表紋理過濾單元由外部記憶體讀取一邊框顏色，其中，透過邊框顏色暫存器之指標所指向之一基底位址，而得到外部記憶體之位置。於一些實施例中，於邊框顏色操作時，該紋理快取記憶體可被配置用以代表紋理過濾單元，以該等格式其中之一，讀取一邊框顏色。於其他實施例中，該紋理快取記憶體可被配置，用以將由外部記憶體所讀取之邊框顏色儲存至紋理快取記憶體。於一些實施例中，該紋理快取記憶體控制器可被配置，將邊框顏色資 訊以一紋理圖元記錄格式提供至該紋理過濾單元，以進行邊框顏色之操作。於其他實施例中，當一紋理位址產生器產生一位址超出相對於紋理濾鏡單元所處理之一紋理之範圍時，則該紋理快取記憶體控制器被配置由外部記憶體讀取一邊框顏色。

與本發明之其他實施例一致，一種用以處理邊框顏色資訊之方法，該方法之步驟包括：將複數之邊框顏色儲存於一外部記憶體；將該等邊框顏色之外部記憶體位置儲存於一邊框顏色暫存器；由該外部記憶體讀取該等邊框顏色記錄其中之單一記錄；以一紋理圖元格式將該單一記錄儲存於一紋理快取記憶體；以及於紋理貼圖操作需要邊框顏色資訊時，將單一記錄格式之紋理圖元記錄提供給一紋理過濾單元。

於某些實施例中，將該等邊框顏色儲存至外部記憶體之步驟由一軟體驅動程式執行。儲存至外部記憶體之步驟，更包括：將該等邊框顏色之每一邊框顏色轉換至複數之資料格式；以及將該等邊框顏色以該等資料格式儲存至外部記憶體。該轉換操作可將每一邊框顏色轉換為至少12種資料格式。於外部記憶體中，該轉換操作亦以128位元之間隔，將每一邊框顏色儲存至外部記憶體。

於一些實施例中，該儲存至外部記憶體之步驟更包括：對於一繪圖處理單元可執行之每一著色器，將至少16種邊框顏色儲存至外部記憶體中。於一些實施例中，更進一步包括，將至少一邊框顏色指標儲存至邊框顏色暫存器，該至少一邊框顏色指標指向 該等邊框顏色儲存於外部記憶體之位置。對於一繪圖處理單元可平行執行之每一著色器而言，於一些實施例中，更包括儲存至少一邊框顏色指標。

於其他實施例中，一繪圖處理單元，包括：一邊框顏色暫存器、一紋理快取記憶體，一紋理快取記憶體控制器，以及一紋理過濾單元；其中，該邊框顏色暫存器儲存至少一邊框顏色指標，該至少一邊框顏色指標指向至少16種邊框顏色所在之一外部記憶體位址；且其中，該紋理快取記憶體控制器可被配置，將該16種邊框顏色以一紋理圖元記錄格式提供至該紋理過濾單元，以進行邊框顏色之操作；該紋理快取記憶體控制器，可被配置用以將由外部記憶體所讀取之邊框顏色儲存至紋理快取記憶體；該紋理快取記憶體控制器，亦被配置用以代表該紋理過濾單元，由該外部記憶體之一基底位址讀取一邊框顏色，該基底位址係由儲存於該邊框顏色暫存器之一指標所指定；將該至少16種邊框顏色儲存於外部記憶體中，而當該紋理過濾單元需要一邊框顏色進行紋理貼圖操作時，由紋理快取記憶體控制器讀取；以及，以複數之格式，將該至少16種邊框顏色以128位元之間隔排列於外部記憶體之中。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許更動與潤飾，因此本發明之保護範圍 當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

300‧‧‧繪圖處理單元

150‧‧‧記憶體

306‧‧‧多重可編程執行單元集區

126‧‧‧預包裝單元

128‧‧‧內插器

130‧‧‧包裝單元

118‧‧‧紋理位址產生器

122‧‧‧紋理過濾單元

420‧‧‧紋理快取記憶體控制器

424‧‧‧邊框顏色暫存器

152‧‧‧記憶體存取單元

120‧‧‧紋理快取記憶體控制器

124‧‧‧邊框顏色快取記憶體

200‧‧‧繪圖管線

250‧‧‧繪圖處理單元

265、267、及269‧‧‧紋理元件

252‧‧‧命令流處理器

254‧‧‧頂點著色器

256‧‧‧幾何著色器

257‧‧‧三角構圖層

258‧‧‧範圍產生器/圖磚產生器

259‧‧‧屬性設定層

260‧‧‧像素著色器

262‧‧‧顯示緩衝記憶體

425a-425d‧‧‧連續記憶體區塊

427a-427f‧‧‧自由記憶體空間

502、504、506、…、及514‧‧‧操作步驟

第1圖係說明一繪圖管線之元件方塊圖；第2圖係顯示一繪圖處理單元及其特定內部元件之功能方塊圖；第3圖係顯示本發明實施例之一繪圖處理單元之執行單元功能方塊圖；第4圖係顯示本發明實施例之一繪圖處理單元之特定元件分解示意圖；第5圖係顯示本發明實施例之一方法流程圖。

300．．．繪圖處理單元

150．．．記憶體

306．．．多重可編程執行單元集區

126．．．預包裝單元

128．．．內插器

130．．．包裝單元

118．．．紋理位址產生器

122．．．紋理過濾單元

420．．．紋理快取記憶體控制器

424．．．邊框顏色暫存器

152．．．記憶體存取單元

Claims (17)

1. 一種繪圖處理單元，包括：一邊框顏色暫存器；一紋理快取記憶體；一紋理快取記憶體控制器；及一紋理過濾單元；其中，該邊框顏色暫存器儲存一邊框顏色指標，該邊框顏色指標係用以指示一外部記憶體之一位址，且該外部記憶體之該位址用以儲存一邊框顏色資訊；其中，當該紋理過濾單元需要該邊框顏色資訊進行一紋理貼圖操作時，透過該紋理快取記憶體控制器讀取該邊框顏色資訊；以及其中，對於可由該繪圖處理單元執行之至少一著色器事件，該邊框顏色暫存器儲存該著色器事件相應之該邊框顏色指標。
2. 如申請專利範圍第1項所述之繪圖處理單元，其中，由該繪圖處理單元執行之該著色器事件，該外部記憶體係被配置用以儲存該邊框顏色資訊。
3. 如申請專利範圍第1項所述之繪圖處理單元，其中，該外部記憶體係被配置以複數之資料格式儲存一邊框顏色。
4. 如申請專利範圍第3項所述之繪圖處理單元，其中，以該等資料格式儲存之該邊框顏色，係以一既定間隔排列於該外部記憶體中。
5. 如申請專利範圍第1項所述之繪圖處理單元，其中，該紋理快取記憶體控制器係被配置用以代表該紋理過濾單元，由該外部記憶體之一基底位址讀取之該邊框顏色，該基底位址係由儲存於該邊框顏色暫存器之該邊框顏色指標所指定。
6. 如申請專利範圍第3項所述之繪圖處理單元，其中，該紋理快取記憶體控制器係被配置用以代表該紋理過濾單元，讀取該邊框顏色所儲存之 該等資料格式其中之一進行複數個邊框顏色操作。
7. 如申請專利範圍第1項所述之繪圖處理單元，其中，該紋理快取記憶體控制器係被配置用以自該外部記憶體所讀取之該邊框顏色資訊，並將該邊框顏色資訊儲存至該紋理快取記憶體。
8. 如申請專利範圍第1項所述之繪圖處理單元，其中，該紋理快取記憶體控制器係被配置，將該邊框顏色資訊以一紋理圖元記錄格式提供至該紋理過濾單元，以進行複數個邊框顏色操作。
9. 如申請專利範圍第1項所述之繪圖處理單元，其中，當一紋理位址產生器產生一位址超出相對於該紋理過濾單元所處理之一紋理之範圍時，則該紋理快取記憶體控制器被配置由該外部記憶體讀取該邊框顏色。
10. 如申請專利範圍第1項所述之繪圖處理單元，其中，該邊框顏色暫存器所儲存之該邊框顏色指標，用以平行讀取複數之著色器所需之該邊框顏色資訊。
11. 一種處理邊框顏色資訊之方法，該方法包括下列步驟：將複數之邊框顏色儲存至一外部記憶體；將該等邊框顏色於該外部記憶體中之一位址儲存至一邊框顏色暫存器；由該外部記憶體讀取該等邊框顏色記錄之一單一記錄；以一紋理圖元記錄格式，將該單一記錄儲存於一紋理快取記憶體；以及對於一紋理貼圖操作所需之一邊框顏色資訊，將該紋理圖元記錄格式之該單一記錄提供至一紋理過濾單元，其中對於由一繪圖處理單元平行執行之複數個著色器之每一者，儲存一邊框顏色指標。
12. 如申請專利範圍第11項所述之處理邊框顏色資訊之方法，其中，儲存至該外部記憶體之步驟，進一步包括：將該等邊框顏色之每一者轉換為複數之資料格式，並將該等邊框顏色 以該等資料格式儲存於該外部記憶體。
13. 如申請專利範圍第11項所述之處理邊框顏色資訊之方法，其中，儲存至該外部記憶體之步驟，進一步包括：對於可由該繪圖處理單元執行之該等著色器之每一者，將該等邊框顏色儲存至該外部記憶體。
14. 如申請專利範圍第11項所述之處理邊框顏色資訊之方法，更包括以下步驟：產生一位址，係超出相對於該紋理過濾單元所處理之一紋理之範圍。
15. 如申請專利範圍第12項所述之處理邊框顏色資訊之方法，其中，轉換該等邊框顏色之每一者之步驟，進一步包括：將該外部記憶體中之該等邊框顏色之每一者，以一既定間隔排列於該外部記憶體中。
16. 如申請專利範圍第11項所述之處理邊框顏色資訊之方法，更包括以下步驟：將該邊框顏色指標儲存至該邊框顏色暫存器，該邊框顏色指標指向該等邊框顏色儲存於該外部記憶體之一基底位址。
17. 如申請專利範圍第12項所述之處理邊框顏色資訊之方法，其中，將該等資料格式之每一者，以一既定間隔，儲存於該外部記憶體之連續區塊中。