[发明专利]数据处理系统、操作数据处理系统的方法和计算机可读介质

说明书

数据处理系统、操作数据处理系统的方法和计算机可读介质。一种数据处理系统包括可操作以启动执行线程的原子存储器请求的一个或更多个处理器(4、5、6、7)及被用于在要执行原子存储器操作时存储执行原子存储器操作所需的数据的多个数据高速缓存(8、9、10、11)。当要针对数据高速缓存执行原子操作时，在来自存储器的“真实”高速缓存行抵达高速缓存前，要存取同一存储器位置的原子操作的结果被累积在所述数据高速缓存中的临时高速缓存行中。接着，在所述高速缓存行抵达所述高速缓存时，存储在所述临时高速缓存行中的所述原子操作的累积结果与来自存储器的所述高速缓存行组合。一旦所述高速缓存行抵达所述高速缓存，还可以重建单个原子值。

技术领域

本发明涉及数据处理系统，并且具体地，涉及包括一个或更多个可编程处理级(“着色器(shader)”)的图形处理系统的操作。

背景技术

如本领域中已知的，图形处理通常按流水线方式来执行，其中一个或更多个流水线级针对数据进行操作以生成最终渲染(render)输出，例如，被显示的帧。许多图形处理流水线现在包括一个或更多个可编程处理级，通称为“着色器”。例如，一图形处理流水线可以包括几何着色器、顶点着色器以及片段(像素)着色器中的一个或更多个，并且通常包括全部。这些着色器是可编程处理级，针对输入的数据值执行着色器程序以生成期望的输出数据集(例如，在顶点着色器的情况下，恰当地变换并照亮顶点数据)，以供图形流水线的其余部分处理和/或输出。图形处理流水线的着色器可以共用可编程处理电路，或者它们皆可以是独特的可编程处理单元。

图形处理单元(GPU)着色器核心是这样的处理单元，即，其通过针对诸如渲染目标的要生成的图形输出(例如，帧)中的每一个图形项运行小程序来执行图形处理(在这点上，“项”通常是顶点或片段(像素))。这通常使能实现高度并行性，因为典型渲染输出(例如，帧)特征化了相当大量的顶点和片段，其中每一个都可以独立处理。

如本领域所已知的，要通过图形处理流水线的指定“着色器”执行的着色器程序将通过需要利用高级着色器编程语言(如GLSL、HLSL、OpenCL等)的图形处理的应用来提供。该着色器程序将由指示按相关语言标准(规范)定义的期望编程步骤的“表达式”构成。接着，该高级着色器程序通过着色器语言编译器翻译成用于目标图形处理流水线的二进制代码。该二进制代码将由“指令”构成，所述指令在用于所指定目标图形处理流水线的指令集规范中指定。用于将着色器语言表达式转换成二进制代码指令的编译处理可以经由编译器内的程序的许多中间表述来进行，如本领域所已知的。因此，以高级着色器语言编写的程序可以被翻译成编译器特定中间表述(并且在该编译器内可以有几个连续中间表述)，并且最终的中间表述被翻译成用于目标图形处理流水线的二进制代码指令。

在现代图形处理单元中，常见的是使指令执行“原子”存储器操作。“原子”存储器操作是读取存储器位置、在存储器值与运算对象值(典型地，寄存器值)之间执行算术运算，并接着将算术运算的结果写回至同一存储器位置的操作序列。执行该序列操作以使得对于每一个观察者来说，看起来好像该序列根本未执行或者全部执行。其作为一个不可分割的单元加以执行，因此，叫做“原子”。

作为该原子的部分执行的算术运算通常是既可交换又可结合的简单运算。这种运算的常见例子是：整数加(Add)；逐位与(AND)、OR、XOR；最小值；最大值。

常见但不可交换的其它原子操作有：

交换(Swap)(还已知为互换(Exchange))-寄存器值被写入存储器位置，接着将该存储器位置的旧值返回至着色器(该运算可结合)；

比较并交换(Compare-And-Swap)(比较与互换(Compare and Exchange))-提供两个寄存器值，比较存储器值与两个寄存器值中的第一个，并且如果它们比较相同，则将第二个寄存器值写入该存储器位置(如果该比较值保持恒定，则该运算可结合)。