[发明专利]渲染三维图形的方法及装置

说明书

本发明提供了一种渲染三维图形的方法及装置。所述方法应用于CPU，所述CPU包括SIMD向量运算单元、与所述SIMD向量运算单元对应的专用取指模块、专用译码模块和专用访存模块，所述方法包括：在运行包含三维渲染任务的进程之前，将CPU中的SIMD向量运算单元对CPU进行屏蔽，以使CPU不会调用所述SIMD向量运算单元；根据所述三维渲染任务构建当前帧的向量指令和向量数据，并将所述向量指令和向量数据存储在内存的指定区域；使能所述专用取指模块、所述专用访存模块，以使得所述SIMD向量运算单元、所述专用取指模块、所述专用译码模块和所述专用访存模块，根据所述内存的指定区域中的向量指令和向量数据执行相应的SIMD向量运算，完成当前帧的三维渲染任务。

技术领域

本发明涉及图形运算技术领域，尤其涉及一种渲染三维图形的方法及装置。

背景技术

目前，三维图形渲染能力在现代桌面系统中已经逐渐成为基本要求，微软从Windows 7开始，Linux从Gnome3桌面管理器开始，都转向了以三维图形渲染为基础的桌面图形环境。

目前，现有技术中渲染三维图形的方法主要有两种：

一种是使用专门的图形处理器(Graphic Processing Unit，GPU)渲染三维图形。GPU是专门为加速三维图形渲染设计的，其主体是流处理器，流处理器主要负责坐标数据和像素数据的矩阵运算。GPU运算所需的向量数据一般是较大的连续数据，需要连续的从内存中读取，因此对访存延迟不很敏感，访存行为有很强的规律性，数据相关程度很低，控制指令很简单，很少有分支，计算结果后面的运算一般不会使用，可直接写回内存，而不需将其重新填入寄存器，因此GPU需要较大的内存读取写入带宽。在进行三维图形渲染时，由中央处理器(Central Processing Unit，CPU)中的进程在内存中为GPU准备加速指令和数据，再拷贝到显存中，准备好后通知GPU开始执行，当执行完成后由GPU通知CPU。CPU如需在内存中使用处理后的数据，则将其从显存拷贝到内存。

另一种是直接使用CPU的向量部件渲染三维图形。现代CPU中一般配置有与GPU类似的向量运算单元，但只是其中的一部分，需要共用CPU的取值、译码和访存单元。CPU的译码、取值和访存较为复杂，考虑很多分支跳转和多进程切换的情况，CPU中的操作数一般存储在CPU的寄存器中，数据有较高的相关性，访存的密集度较低，但访存行为一般不规律，而且向量运算单元必须在进程处于执行态时才能被该进程占用，在进程挂起时，CPU的向量运算单元会被释放。在进行三维图形渲染时，用于三维运算的向量运算指令是CPU运行的进程的一部分。三维绘制在执行时，该绘制所在的进程必须在执行态。用于加速的向量指令的代码被放置在不同函数，根据调用来跳转。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下技术问题：

直接使用CPU的向量部件渲染三维图形，占用了CPU的运行时间以及缓存等资源，而且由于三维绘制是大量的纯数学运算，需要较大的访存，但却极少有跳转等控制指令，CPU的大量功能部件受到限制，CPU占用率较高，渲染三维图形的效率较低；而使用专门的GPU渲染三维图形，在很多场合下GPU的负载很低，GPU利用率不高，增加了系统的成本负担。

发明内容

本发明提供的渲染三维图形的方法及装置，能够在不需配置GPU的情况下，提升CPU在渲染三维图形时的效率，同时降低CPU的占用率。

第一方面，本发明提供一种渲染三维图形的方法，应用于CPU，所述CPU包括SIMD向量运算单元、与所述SIMD向量运算单元对应的专用取指模块、专用译码模块和专用访存模块，所述方法包括：

在运行包含三维渲染任务的进程之前，将CPU中的SIMD向量运算单元对CPU进行屏蔽，以使CPU不会调用所述SIMD向量运算单元；

根据所述三维渲染任务构建当前帧的向量指令和向量数据，并将所述向量指令和向量数据存储在内存的指定区域；