[发明专利]用于图形处理的每个着色器的前置码

说明书

一种用于在图形处理单元中处理数据的方法包含：接收对着色器的线程的多个群组共用的指令的代码块；执行对所述着色器的线程的所述多个群组共用的指令的所述代码块通过线程的所述多个群组的线程的一个群组产生结果；在可由线程的所述多个群组中的每一个存取的芯片上随机存取存储器RAM中存储对所述着色器的线程的所述多个群组共用的指令的所述代码块的所述结果；以及在确定已经完成存储对所述着色器的线程的所述多个群组共用的指令的所述代码块的所述结果之后，从芯片上RAM传回对所述着色器的线程的所述多个群组共用的指令的所述代码块的所述结果。

技术领域

本发明涉及数据处理，且更明确地说，涉及用于图形处理的着色器前置码的产生和执行。

背景技术

单指令多数据(SIMD)处理系统是包含在多个数据段上执行相同指令的多个处理元件的一种类型的并行计算系统。SIMD系统可以是独立计算机或计算系统的子系统。举例来说，一或多个SIMD执行单元可用于图形处理单元(GPU)中以实施支持可编程着色的可编程着色单元。SIMD处理系统允许程序的多个执行线程以用并行方式在多个处理元件上同步执行，由此增加需要在多个数据段上执行相同集合的操作的程序的处理量。在特定SIMD处理元件上执行的特定指令被称作线程或纤程。线程的群组可被称作波或线程束。

例如GPU的处理单元包含处理元件和存储数据以用于指令的执行的通用寄存器(GPR)。在一些实例中，处理元件执行用于处理一项数据的指令，并且相应的处理元件在GPR中存储这项数据或者来自处理的所述项的所得数据。数据项可以是发生处理的基本单位。举例来说，在图形处理中，图元的顶点是项的一个实例，且像素是项的另一实例。存在与每个顶点和像素相关联的图形数据(例如，坐标、色彩值等)。

处理元件的处理器核心内可存在多个处理元件，从而允许指令的并行执行(例如，多个处理元件同时执行相同指令)。着色器是可以利用并行处理环境(例如，着色器处理器)且已经用于在图形处理管线的各个阶段在两维和三维模型上执行图形渲染技术的计算机程序。着色器的实例包含：像素(或片段)着色器，其用于计算像素(或片段)的色彩和其它属性；顶点着色器，其用于控制位置、移动、照明和色彩，或顶点；几何着色器，其用于产生图形图元；曲面细分(tessellation)相关着色器(例如，当将顶点数据的补丁细分成较小图元时使用的外壳着色器和/或域着色器)；以及计算着色器，其用于计算其它信息(例如，非图形数据)。

发明内容

一般来说，本发明描述了当在GPU的着色器处理器上执行着色器程序时用于减少冗余操作的技术。在一个实例中，本发明描述了技术借此在着色器的所有并行处理元件(例如，线程)当中产生相同结果的指令经识别和调度以执行每个着色器和/或每个命令(例如，绘制或分派命令)一次。编译程序可以识别冗余指令并且将冗余指令分组到被称作每个着色器的前置码的代码块中。GPU系统随后执行每个着色器前置码一次并且将每个着色器前置码的冗余指令的结果保存在芯片上存储器中。在着色器处理器的处理元件上执行的着色器的每个后续线程可以随后重新使用所述结果而无需再次计算相同结果。此外，数据可以经由每个着色器前置码从系统存储器预加载到芯片上随机存取存储器(RAM)和/或芯片上状态高速缓冲存储器/缓冲器中。

在本发明的一个实例中，操作图形处理单元(GPU)的方法包括：通过GPU从着色器编译程序接收包括前置码代码块和主要着色器代码块的着色器程序，所述前置码代码块可执行以产生一或多个结果，所述一或多个结果对于执行着色器程序的线程的多个群组中的每一个是相同的一或多个结果；通过GPU在线程的多个群组的线程的第一群组上执行前置码代码块以产生一或多个结果；通过GPU存储前置码代码块的一或多个结果，前置码代码块的一或多个结果可由线程的多个群组中的每一个存取；以及在确定已经完成存储前置码代码块的一或多个结果中的所有的之后，通过GPU使用通过执行前置码代码块产生的一或多个结果执行用于线程的多个群组中的线程的一个群组的每个线程的主要着色器代码块。