[发明专利]用于具一个以上图形处理单元的图形系统的图形处理单元

说明书

技术领域

本发明大体上涉及能够支持不同数目的图形卡以获得改进性能的图形系统。更具体地说，本发明针对一种用以支持节省成本且高性能的图形系统的专用总线。

背景技术

图形系统通常构建为插入到母板中的不同卡(有时也称为“板”)的三维组合件。所述母板是系统的主电路板，且通常包含中央处理单元和称为“芯片组”的其它芯片。另外，母板包含连接器、端口和用于附着其它电子组件的其它特征。

参看图1，在常规图形系统中，母板100包含芯片组，所述芯片组包含(例如)桥接器单元110和中央处理单元(CPU)120。出于说明目的，将图形卡130说明为处于用以组合的适当位置中。图形卡130通常包含图形处理单元(GPU)(未图示)。图形卡130通常包含连接器表面135。出于说明目的，将单个连接器表面135说明为经设计以与外围组件接口(PCI)Express(通常称为“PCI-E”或“PCIe”)连接器140紧密配合。PCI-E是利用高速串行数据路线的高速总线接口标准。PCI-SIG组织发表PCI-E标准。个别数据路线150包括两个单工连接件，一个用于接收数据且另一个用于发射数据。

所述PCI-E标准规定总线接口协议以将一组数据路线配置成两个实体之间的链路。链路带宽根据并行操作的数据路线的数目来按比例伸缩。PCI-E总线的大小通常被称为一个数据路线的倍数，例如“xN”或“Nx”，以指示所述链路具有单个数据路线的带宽的N倍。PCI-E支持x1、x2、x4、x8、x16和x32路线的总线大小。常规上，利用多种标准连接器大小，其中x16连接器大小通常用于图形卡。

图2说明可伸缩链路接口(SLI)图形系统，其类似于由Nvidia Corporation of SantaClara，California提供的SLI图形系统。SLI图形系统利用两个或两个以上图形卡130-A和130-B，其一起进行操作以产生单个输出。也就是说，所述图形卡并行处理图形数据。举例来说，可在母板100上提供两个PCI-E x16连接器140-A和140-B，每一连接器用于一个图形卡130-A和130-B。将PCI-E x16总线(例如，源自芯片110的一个x16总线)分成两个x8总线，其中每一x8总线去往一个图形卡。通常，提供切换卡170(也称为“开关卡”)以决定源自芯片110的x16总线的哪些路线路由到所述两个PCI-E连接器140-A和140-B。切换卡170本质上相当于进一步包含切换元件的额外PCI-E连接器。此切换卡170通常具有两个位置：第一位置，其中源自芯片110的所有16个路线均路由到一个PCI-E连接器(例如PCI-E连接器140-A)；和第二切换位置，其中8个路线从芯片110路由到PCI-E连接器140-A且源自芯片110的另外8个路线路由到PCI-E连接器140-B。因此，在SLI模式中，每一PCI-E连接器使得其串行数据路线的一半耦合到芯片组，而未使用另一半。这导致固有折衷，因为图形处理能力增加(由于所述两个GPU并行操作)，但代价是每一图形卡具有的PCI-E带宽将是其单独使用时具有的PCI-E带宽的一半。

SLI通常以主/从布置来实施，其中在多个图形处理器之间划分工作。软件驱动程序在所述两个图形卡之间分配处理图形数据的工作。举例来说，在分帧渲染(SFR)中，图形处理经组织以使得将个别帧分成两个不同部分，所述两个部分由不同图形处理器并行处理。在交错帧渲染(AFR)中，一个图形卡处理当前帧而另一图形卡对下一帧进行处理。在一种型式中，外部SLI连接器180提供图形卡之间的链路，以在图形卡之间传输同步和像素数据。

近年来，Nvidia Corporation已发布包含四个图形卡的四重SLI系统。四重SLI系统是SLI的延伸，其中四个图形卡处理图形数据。举例来说，可将所述工作分成AFR和SFR的组合，其中多个具有两个图形卡的群组对交错帧进行处理，其中每一具有两个图形卡的群组又执行分帧渲染。

常规SLI的一个问题在于，其比所需的更为昂贵。具体地说，通常需要额外组件(例如切换卡和SLI连接器)，从而增加了成本。另一问题与性能有关，其是由在两个图形卡之间分裂芯片110的PCI-E带宽造成的。与单个图形卡结构相比，从芯片组到GPU的带宽减少了一半。这还会导致限制用于流过芯片组的GPU到GPU流量的可用带宽。