[实用新型]一种利用MIO接口收发图形处理器通用计算数据的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及数据传输领域，特别是关于利用MIO接口收发图形处理器通用计算数据的装置。

背景技术

随着现代图形处理器(GPU Graphic Processing Unit)可编程能力及性能的提高，GPU已经可以集成有数百个简单计算引擎——着色器，这些着色器使GPU不仅可以用作绘制引擎，而且可以作为个人电脑的计算引擎，即利用GPU执行通用并行计算，使图形硬件可以解决以前只有CPU才能完成的高密集计算任务。现有的用于支持GPU进行通用并行计算的应用程序接口有CUDA、OpenCL和DirectCompute。在这些应用程序接口的支持下，GPU可以实现通用并行计算，并且未来计算机的计算模型将向异构计算模型发展，即同时使用CPU和GPU对应用程序进行处理：应用程序的顺序部分在CPU上运行，计算密集型部分在GPU上运行。使用GPU进行计算会比使用CPU计算快2至10倍，用户将明显感受到程序运行速度的加快，并且降低系统的能耗。

如图1所示，目前将GPU应用于通用并行计算中时数据的处理过程是：CPU将数据采集系统采集到的原始数据存入系统的主存中，系统的主存通过PCI-E总线将原始数据复制到显存中，GPU从显存中读取原始数据并对原始数据进行计算，然后GPU将计算结果数据存入显存，最后CPU将计算结果数据从显存复制到系统主存中，主存再将计算结果数据通过外围设备的局部总线发送给外围设备。

这种数据传输方式的缺陷在于：系统以主存作为中转将结果数据传送给外围设备，因此当输入GPU的原始数据量和GPU计算结果数据量都非常大时，将导致传输延迟，且浪费计算机的内存资源和CPU资源；此外，由于常用的PCI-E总线的带宽有限，因此无法满足一些具有较大带宽的应用设备的需求(例如视频流处理应用、数字调制、软件无线电、雷达系统、计算机断层扫描和超声波成像等)，同时，由于PCI-E总线的延迟不固定，使显存中数据的输入和输出不能同步，因此必须在显存中设置较大空间的缓冲区，这又造成存储空间不必要的浪费。

因此有必要对现有的GPU计算结果数据的传输方式进行改进，使输入原始数据与输出结果数据之间的延迟减小，并节省计算机的存储空间，使数据传输的效率得到提高。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明提供了一种利用MIO接口收发图形处理器通用计算数据的装置，其特征在于包括：

数据格式转换模块；所述数据格式转换模块将数据采集系统中的原始数据转换为适合MIO接口的数据格式；

还包括，图形卡；所述图形卡包括：缓冲区申请模块；在显存中设置一个输入缓冲区和一个输出缓冲区，并保存与所述输入缓冲区和所述输出缓冲区对应的指针；寄存器设置模块；将MIO输入接口和MIO输出接口设置为直接内存访问模式；MIO输入接口；接收从所述数据格式转换模块发送的所述MIO接口格式的原始数据；内核程序计算模块；接收从所述缓冲区申请模块发送的所述输入缓冲区和所述输出缓冲区对应的指针信号，并对所述原始数据进行计算得到结果数据；垂直同步信号监测模块；监测所述MIO输入接口中的所述原始数据，并发送启动信号到所述内核程序计算模块；MIO输出接口；接收所述内核程序计算模块发送的所述结果数据，并发送所述结果数据到所述数据格式转换模块；

所述数据格式转换模块将所述结果数据转换为适合外围设备接口格式的数据后发送给所述外围设备。

根据本发明的一个方面，其特征在于：所述垂直同步信号监测模块对MIO输出接口中的所述结果数据进行监测。

根据本发明的一个方面，其特征在于：所述MIO输入接口发送所述原始数据到所述输入缓冲区。

根据本发明的一个方面，其特征在于：所述内核程序计算模块根据所述输入缓冲区指针读取所述原始数据，并根据所述输出缓冲区指针发送结果数据到所述输出缓冲区。

根据本发明的一个方面，其特征在于：所述输出缓冲区发送所述结果数据到所述MIO输出接口。

根据本发明的一个方面，其特征在于：所述垂直同步信号监测模块监测到原始数据或者结果数据中的垂直同步信号后发送所述启动信号到所述内核程序计算模块。