一種計算機系統(tǒng)、圖形處理單元及其圖形處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明有關(guān)于圖形處理單元(Graphics Processing Unit)，特別是有關(guān)于可利用特殊圖形命令以降低執(zhí)行單元(Execut1n Unit)的功耗的一種用于移動裝置的計算機系統(tǒng)、圖形處理單元及其圖形處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技發(fā)展，移動裝置(mobile device)亦已變得愈來愈普遍，其中智能型手機(smartphone)在生活中所扮演的角色也愈來愈重要。然而，智能型手機的電池充電能力是一門相當(dāng)重要的課題，也因此設(shè)計者需要發(fā)展各種方式以節(jié)省智能型手機的電力消耗。
[0003]在智能型手機中的圖形處理單元(GPU)是一個相當(dāng)重要的操作數(shù)件。一般而言，圖形處理單元的功耗很高，因此需要盡量降低其功耗，以延長智能型手機的使用時間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種圖形處理單元，包括:一執(zhí)行單元，用以執(zhí)行著色處理及紋理讀?。灰还潭üδ軉卧?，用以執(zhí)行一圖形渲染管線；一存儲器存取單元；一紋理單元，用以依據(jù)該執(zhí)行單元或該固定功能單元的需求通過該存儲器存取單元由一存儲器讀取紋理數(shù)據(jù)；以及一命令流解析器，用以接收來自一顯示驅(qū)動程序的一圖形指令，并依據(jù)該圖形指令的類型將該圖形指令傳送至該執(zhí)行單元或該固定功能單元以進(jìn)行圖形處理；其中當(dāng)該圖形指令為一特定圖形指令時，該命令流解析器僅將該特定圖形指令傳送至該固定功能單元以進(jìn)行圖形處理，并關(guān)閉該執(zhí)行單元的電源。
[0005]本發(fā)明更提供一種圖形處理方法，用于一圖形處理單元，其中該圖形處理單元包括一執(zhí)行單元，用以執(zhí)行著色處理及紋理讀??；以及一固定功能單元，用以執(zhí)行一圖形渲染管線，該方法包括:判斷該圖形處理單元所接收來自一顯示驅(qū)動程序的一圖形指令是否為一特定圖形指令；以及當(dāng)判斷該圖形指令為該特定圖形指令時，僅將該特定圖形指令傳送至該固定功能單元以進(jìn)行圖形處理，并關(guān)閉該執(zhí)行單元的電源。
[0006]本發(fā)明更提供一種計算機系統(tǒng)，包括:一中央處理器，用以執(zhí)行一顯示驅(qū)動程序；以及一圖形處理單元，包括:一執(zhí)行單元，用以執(zhí)行著色處理及紋理讀??；一固定功能單元，用以執(zhí)行一圖形渲染管線；一存儲器存取單元；一紋理單元，用以依據(jù)該執(zhí)行單元或該固定功能單元的數(shù)據(jù)需求通過該存儲器存取單元由一存儲器讀取紋理數(shù)據(jù)；以及一命令流解析器，用以接收來自一顯示驅(qū)動程序的一圖形指令，并依據(jù)該圖形指令的類型將該圖形指令傳送至該執(zhí)行單元或該固定功能單元以進(jìn)行圖形處理；其中當(dāng)該命令流解析器判斷該圖形指令為一特定圖形指令時，該命令流解析器僅將該特定圖形指令傳送至該固定功能單元以進(jìn)行圖形處理，并關(guān)閉該執(zhí)行單元的電源。
【附圖說明】
[0007]圖1是顯示本發(fā)明一實施例中的移動裝置的計算機系統(tǒng)的方塊圖。
[0008]圖2是顯示本發(fā)明另一實施例中的移動裝置的計算機系統(tǒng)的方塊圖。
[0009]圖3是顯示依據(jù)本發(fā)明一實施例中的圖形處理方法的流程圖。
[0010]【符號說明】
[0011]100:計算機系統(tǒng)；
[0012]110:中央處理器；
[0013]111:顯示驅(qū)動程序；
[0014]120:圖形處理單元；
[0015]130:命令流解析器；
[0016]140:執(zhí)行單元；
[0017]141:頂點著色器；
[0018]142:像素著色器；
[0019]143:算術(shù)邏輯單元；
[0020]144:指令緩存；
[0021]145:通用寄存器組；
[0022]150:固定功能單元；
[0023]151:光柵化單元；
[0024]152:插值單元；
[0025]153:深度測試單元；
[0026]154:寫回單元；
[0027]155:高速緩存；
[0028]160:紋理單元；
[0029]170:存儲器存取單元。
【具體實施方式】
[0030]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下。
[0031]圖1是顯示本發(fā)明一實施例中的移動裝置的計算機系統(tǒng)的方塊圖。如圖1所示，計算機系統(tǒng)100包括一中央處理器110及一圖形處理單元120，其中圖形處理單元120及中央處理器110所執(zhí)行的顯示驅(qū)動程序111例如支持OpenGL ES標(biāo)準(zhǔn)。圖形處理單元120包括一命令流解析器(command stream parser) 130、一執(zhí)行單元(execut1n unit) 140、一固定功能單元(fixed funct1n unit) 150、一紋理單元160、以及一存儲器存取單元(memoryaccess unit) 170。圖形處理單元120中的命令流解析器130接收來自計算機系統(tǒng)的中央處理器(CPU) 110執(zhí)行的顯示驅(qū)動程序(display driver) 111所發(fā)出的圖形指令，命令流解析器130并會將圖形指令直接傳送至執(zhí)行單元140。執(zhí)行單元140用以負(fù)責(zé)著色執(zhí)行(shaderexecut1n)以及紋理讀取(texture loading)的工作。固定功能單元150用以處理圖形植染管線(graphics rendering pipeline)的各種運算，例如是光柵化(rasterizat1n)、深度測試(depth test)等等。紋理單元160依據(jù)執(zhí)行單元140的紋理讀取需求，通過存儲器存取單元170由存儲器中讀取所需的紋理數(shù)據(jù)供執(zhí)行單元140使用。
[0032]在一實施例中，執(zhí)行單元140包括一頂點著色器(vertex shader) 141、一像素著色器(pixel shader) 142、多個算術(shù)邏輯單元(ALU) 143、一指令緩存144、以及一通用寄存器組(common register file) 145。頂點著色器141利用頂點信息建立欲顯示的對象的三角形及多邊形。像素著色器142依據(jù)各種顏色特性處理每一個像素及改變其顏色值，例如可依據(jù)光源的位置及頂點的法線來決定反射或鏡像色值及透明值的功能。算術(shù)邏輯單元143進(jìn)行與圖形指令相關(guān)的運算。指令緩存144儲存與圖形命令相關(guān)的各種指令。通用寄存器組145用以儲存欲傳送至固定功能單元150的圖形數(shù)據(jù)以及紋理單元160所讀取的紋理數(shù)據(jù)。
[0033]固定功能單元150包括一光柵化單元(rasterizat1n unit) 151、一插值單元(interpolat1n unit) 152、一深度測試單元 153、一寫回單元(write back unit) 154、以及一高速緩存155。更進(jìn)一步而言，當(dāng)頂點著色器141完成其著色處理時，會將處理后的圖形數(shù)據(jù)傳送至固定功能單元150中的光柵化單元151以進(jìn)行光柵化。光柵化單元151處理過后的圖形數(shù)據(jù)通過插值單元152插值后傳送回執(zhí)行單元140的通用寄存器組145進(jìn)行儲存。像素著色器142對儲存于通用寄存器組145的光柵化處理后的圖形數(shù)據(jù)進(jìn)行像素著色，且像素著色后的像素數(shù)據(jù)會再傳送回固定功能單元150中的深度測試單元153以進(jìn)行深度測試，最后寫回單元154將深度測試后的像素數(shù)據(jù)進(jìn)行混色(blending)處理，并通過高速緩存155將最后要顯示的畫面數(shù)據(jù)利用存儲器存取單元170儲存于一顯示存儲器(未繪示)。
[0034]需注意的是，在上述實施例中處理一般的圖形處理指令時，僅有執(zhí)行單元140具有接口可與固定功能單元150進(jìn)行溝通，而且執(zhí)行單元140需一直開啟。
[0035]圖2是顯示本發(fā)明另一實施例中的移動裝置的計算機系統(tǒng)的方塊圖。在圖2中，本發(fā)明更揭示了圖形數(shù)據(jù)有別于圖1的另一個處理流程，且圖1中的部分?jǐn)?shù)據(jù)路徑及控制路徑在圖2中并未使用，其在圖2中是用虛線表示。在另一實施例中，中央處理器110分析在移動裝置上進(jìn)行顯示的各種應(yīng)用程序的畫面，并分類出在著色器、紋理讀取、以及混色處理中的固定樣式(pa