[发明专利]一种分级优先的统一染色图形处理器warp调度装置

说明书

本发明属于图形处理器设计领域，提供一种分级优先的统一染色图形处理器warp调度装置，包括一个任务FIFO单元、若干个决策器单元、若干个记分板单元；所述任务FIFO单元用于对外部任务下发单元下发的warp任务进行排序，所存储的warp任务按照先进先出规则排序；所述决策器单元用于依据任务FIFO中warp任务的顺序，以及记分板单元中记录的该计算阵列上warp任务是否准备好的信息、任务FIFO单元的新warp任务信息，按照分级优先的策略，在所有准备好的warp中选出一个warp任务；所述记分板单元用于记录外部计算阵列单元的有关信息，包括指令状态信息、功能单元状态信息和寄存器状态信息，并依据计算阵列的的运行情况对有关信息进行更新。

技术领域

本发明属于图形处理器设计领域，涉及一种分级优先的统一染色图形处理器的warp任务调度装置。

背景技术

图形处理器(GPU)是进行图形绘制、图像及视频处理和显示的关键部件，普遍存在于各类需对窗口系统、图形界面、游戏场景、图像应用和视频播放等进行加速的系统之中。图形处理器技术从出现至今，其发展经历了固定功能流水线阶段、分立染色架构阶段、统一染色架构阶段。统一染色架构是指图形处理器中在相同的染色处理器硬件上通过各自运行顶点染色程序和像素染色程序，达到顶点染色和像素染色的统一。采用统一染色架构的图形处理器称为统一染色图形处理器。

Warp是由待处理的顶点或像素数据、对顶点或像素数据进行加工的顶点或像素染色程序，以及加工后产生的结果数据组成的集合。多warp任务在同一染色处理器上分时执行，能有效缓解单warp任务执行时因访存等长延迟事件导致染色处理器停顿，提升染色处理器硬件的资源利用率，从而较高地提升图形处理器的性能。Warp调度装置是普遍存在于统一染色图形处理器的关键部件，它负责对多个warp任务在同一染色处理器上的执行顺序序列进行安排，也即负责对染色处理器上属于多种类型的多个warp任务的执行进行调度，以便充分利用染色处理器的硬件资源，提升统一染色图形处理器的整体性能。

由于图形处理的特殊性，必须维持先后顶点之间、先后像素之间的顺序性，因此warp 任务在染色处理器上执行时，一个warp任务执行完毕，但其之前的warp任务没有提交的情况下，该warp任务也无法提交。传统的warp调度器，没有针对warp任务的这种先进先出特性进行特殊设计，因而限制了图形处理器性能的发挥。

此外，我国GPU研制能力薄弱，各领域图形加速大量采用国外进口商用芯片。出于国家安全、商业利益等原因，商用GPU的底层资料(如内部微架构、核心设计等)向来不曾公开，导致在使用时商用GPU的功能、性能无法充分发挥，可移植性较差；此外，在军用领域，国外商用GPU在安全性、可靠性、保障性等方面存在隐患，难以满足军事应用的自主保障需求。

上述问题严重制约了我国各种图形加速系统的独立研制和自主发展，研制具有自主知识产权的GPU芯片迫在眉睫，而warp调度装置作为统一染色图形处理器的关键部件，其调度策略和机制关乎整个图形处理器的处理能力，对现有技术进行突破已刻不容缓。

发明内容

本发明的目的是：提供一种分级优先的统一染色图形处理器warp调度装置，提高统一染色图形处理器的执行效率。

本发明的技术解决方案是：

一种分级优先的统一染色图形处理器warp调度装置，包括一个任务FIFO单元103、若干个决策器单元101、若干个记分板单元102；