[发明专利]可扩展及整合的计算系统

说明书

技术领域

本发明大体有关于由计算系统执行的计算操作，且更特别的是，有关于由计算系统执行的图形处理任务。

背景技术

图形处理单元(GPU)为经特别组态成可完成图形处理任务的复杂集成电路。例如，GPU可执行最终用户应用系统(例如，视讯游戏应用系统)所要求的图形处理任务。例如，此类应用系统在最终用户应用系统、GPU之间有数层软件。

最终用户应用系统系与应用程序接口(API)通讯。API允许最终用户应用系统以标准化的格式输出图形数据及命令，而不是依照GPU的格式。市上有数种API，包含由微软开发的以及由硅谷图形公司开发的API系与驱动器通讯。驱动器把由API收到的标准程序代码转译成为GPU可理解的原生指令格式。通常由GPU的制造商编写驱动器。GPU则执行来自驱动器的指令。

GPU藉由执行习称“渲染”的处理来产生个别像素然后基于较高阶的影像组件描述来一起形成影像。GPU通常使用可处理像素、纹理及几何数据的管线(pipeline)来执行连续渲染。该等管线常被称为固定功能特殊用途管线的集合，例如点阵转化器(rasterizer)、设置引擎(setup engine)、色彩混合器(color blender)、阶层深度(hierarchical depth)、纹理映像(texture mapping)、以及在着色管(shader pipe)或在着色管线中可完成的可编程阶段，术语“着色”在计算机图形学中是指以完成渲染效果为主之图形资源所使用的一组软件指令。此外，在平行处理设计中，GPU也可使用多条可编程管线以得到较高的吞吐量。多条着色管线也被称作着色管阵列。

由于着色管阵列会持续不断地进行渲染处理，管线的制造缺陷可为人所知，接着管线内部可能发生故障。系统有小缺陷或故障而没有任何逻辑修复是致命的而且可能致使装置出毛病。

此外，GPU也支持纹理映像。纹理映像处理是用邻近纹理像素(或文素(texel))的色彩来决定用于纹理映射式像素(texture mapped pixel)的纹理色彩。该处理也被称作纹理平滑化或纹理插值(texture interpolation)。不过，高影像质量纹理映像需要高度复杂的计算。

在新软件应用系统不断增加复杂度和API着色语言的进步下，对于GPU可提供高质量渲染、纹理映像及一般内存存取供先进渲染及通用计算(generalized compute)用的需求，会进一步提高计算的复杂度。

此外，备有整合着色的GPU同时也支持许多类型的着色处理(shader processing)(源于像素、顶点、原始数据(primitive)、曲面及通用计算)，这会提高对于有较高效能之通用内存存取能力的需求。

因此，亟须可减轻上述缺点的系统及/或方法。尤其亟须一种用于着色管的可扩展之整合着色设计方法以及一种能够执行通用加载/储存操作的多用途纹理映像系统，其性能可克服不良内部子电路(internal subcircuit)的影响以及对于整个系统效能的冲击最小。

发明内容

本章节的目的是概述本发明的几个方面以及介绍一些较佳的具体实施例。简化及省略是为了避免混淆本章节的目的。不希望该等简化及省略限定本发明的范畴。

与具体表达及广泛描述于本文的本发明原理一致，本发明包含与以列为基础(row based)可扩展及整合之计算单元模块有关的方法及装置。该可扩展及整合之计算单元模块包含着色管阵列与纹理映像单元，其中有第一阶缓存系统可执行纹理映像及一般加载/储存存取，以及有能力处理以不良着色管为目的地之着色管数据。该可扩展及整合之计算系统包含序列器(sequencer)，以及可存取第二阶纹理缓存系统从而存取外部内存系统的可扩展及整合之计算单元模块。该可扩展及整合之计算系统系配置为接收正在执行的着色程序指令，包含输入、输出、ALU及纹理或一般内存加载/储存请求，以及程序常数与来自该等着色管的地址数据以基于用于控制管线地址(pipelined address)的状态数据和用于特定像素或执行绪(thread)的滤波操作(filtering operation)来产生传回的文素或内存数据。该纹理滤波器系统系基于该着色程序指令及常数来组态成可基于储存于该缓存系统的文素数据来产生格式化插值(formatted interpolation)供储存于该着色管线的地址用。

在本发明的一具体实施例中，该以列为基础着色管可扩展及整合的计算系统更包含一冗余着色管系统。该冗余着色管系统系配置为处理以该着色管阵列中之一不良着色管为目的地的着色管数据。