基于位图图元的图形处理系统，方法和GPU技术方案

本发明专利技术公开一种基于位图图元的图形处理系统，方法和GPU，通过将位图的数据信息分为图元数据和图元格式化数据，并分别存储在不同的可提供并行访问的SRAM中，GPU并行访问不同的SRAM获得图元数据和图元格式化数据，并针对不同图元格式的位图图元运用适配的处理方法，达到使用最小面积的SRAM且显示效果更好的目的，降低了硬件成本及系统功耗，无需DRAM显示缓存。存。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于位图图元的图形处理系统，方法和GPU


[0001]本专利技术涉及计算机图形处理
，尤其涉及基于位图图元的图形处理系统，方法和GPU。

技术介绍

[0002]图形处理器GPU是一种可在多种不同智能计算设备(例如，计算机工作站，移动电话，嵌入式系统，个人计算机，平板计算机和视频游戏控制台)上运行绘图运算工作的微处理器。GPU主要用途是将智能计算设备所需要的显示信息进行转换驱动，并向显示器提供行扫描信号，控制显示器的正确显示。GPU中通常包括运算单元和存储单元，运算单元和存储单元越多，GPU的处理速度也越快，同时价格也更加昂贵。
[0003]技术问题
[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于位图图元的图形处理系统，方法和GPU，可用更低的成本达到更好的显示效果,并且功耗显著降低。
[0005]技术解决方案
[0006]根据一实施例，一种基于位图图元的GPU，包括一个或多个子处理器，通过GPU总线连接该子处理器，并向该子处理器提供并行访问的第一高速缓存和第二高速缓存，以及连接该子处理器，该第一高速缓存和该第二高速缓存的时序发生器；该子处理器包括至少一个图元筛选器，至少一个深度处理器，至少一个命令解析器，多个图元处理器，至少一个控制该多个图元处理器工作的颜色处理器和至少一个像素着色器；其中，该颜色处理器根据待绘制像素所在的一个或多个位图图元的图元数据和图元格式化数据，启动一个或多个可处理该待绘制像素所在位图图元的图元格式的图元处理器工作，获得该一个或多个图元处理器生成的像素ARGB值，并向该像素着色器提供该像素ARGB值；该像素着色器根据待绘制像素所在的在一个或多个位图图元的像素合成命令和该像素ARGB值，计算得到待绘制像素的像素合成ARGB值，并向该时序发生器提供该像素合成ARGB值；该第一高速缓存配置有用以缓存该位图图元的图元数据的位图图元数据高速缓存区；该第二高速缓存配置有用以缓存该位图图元的图元格式化数据的图元高速缓存区；其中，该位图图元的图元数据至少包括记录该位图图元的图元格式的数据，记录该位图图元的ARGB值的数据和记录该位图图元的图元数据存储地址和大小的数据；该图元格式化数据至少包括用以标识该位图图元的对象索引数据，记录该位图图元区域位置和大小的数据，记录该位图图元与其他位图图元的图层叠加显示关系的数据，记录该位图图元与该其他位图图元的像素合成命令的数据。
[0007]根据另一实施例，一种基于位图图元的图形处理系统，包括CPU，和提供并行访问的第一静态随机存储器，第二静态随机存储器，第三静态随机存储器，以及与该CPU和该第一静态随机存储器，该第二静态随机存储器，该第三静态随机存储器连接的的GPU；该第二静态随机存储器配置有用以存储该位图图元的图元数据的位图图元数据缓冲区；该第三静态随机存储器配置有用以存储该位图图元的图元格式化数据的缓冲区。
[0008]根据另一实施例，一种基于位图图元的图形处理方法，包括将该位图图元的数据
信息至少分为图元数据和图元格式化数据；该图元数据至少包括记录位图图元的图元格式的数据，记录位图图元的ARGB值的数据和记录位图图元的图元数据存储地址和大小的数据；该位图图元的图元格式化数据至少包括用以标识该位图图元的对象索引数据，记录该位图图元区域位置和大小的数据，记录该位图图元与其他位图图元的图层叠加显示关系的数据，记录该位图图元与该其他位图图元的像素合成命令的数据；将该图元数据和该图元格式化数据分别存储在存储器中的不同存储区域或不同的存储器中；向GPU提供对该图元数据和该图元格式化数据的并行访问。
[0009]有益效果
[0010]本专利技术将位图图元的数据信息分为图元数据和图元格式化数据，并分别存储在不同的可提供并行访问的SRAM中，使GPU可快速获得图元数据和图元格式化数据，并针对不同图元格式的位图图元运用适配的颜色处理方法，达到使用最小面积的SRAM且显示效果更好的目的，降低了硬件成本及系统功耗，无需DRAM显示缓存。
附图说明
[0011]图1是根据本专利技术一些实施例的汽车仪表UI界面的位图图元分层示例。
[0012]图2是其中一种实施例的基于单核GPU的图形处理系统的结构框图。
[0013]图3是其中一种实施例的基于多核GPU的图形处理系统的结构框图。
[0014]图4是其中一种实施例的基于位图图元的图形处理方法的简化流程图。
[0015]图5是根据本专利技术一些实施例的SRAM2中数据的一种示例。
[0016]图6是根据本专利技术一些实施例的SRAM2中数据的另一种示例。
[0017]图7是根据本专利技术一些实施例的SRAM3中数据的一种示例。
[0018]图8是根据本专利技术一些实施例的CACHE1中数据的一种示例。
[0019]图9是根据本专利技术一些实施例的CACHE2中数据的一种示例。
[0020]图10是其中一种实施例的纯色图元处理器的结构框图。
[0021]图11是其中一种实施例的ARGB图元处理器的结构框图。
[0022]图12是其中一种实施例的线性梯度渐变图元处理器的结构框图。
[0023]图13是其中一种实施例的径向梯度渐变图元处理器的结构框图。
[0024]图14是其中一种实施例的通用图元处理器的结构框图。
[0025]图15是其中一种实施例的颜色处理器的结构框图。
[0026]图16是其中一种实施例的基于CrossBar可动态重构的矩阵电路的ColorReady连接节点示意图。
[0027]图17是其中一种实施例的像素着色器的结构框图。
[0028]图18是其中一种实施例的图元筛选器的结构框图。
[0029]图19是其中一种实施例的深度处理器的结构框图。
[0030]图20是其中一种实施例的命令解析器获取像素合成命令的流程图。
[0031]图21是其中一种实施例的图元筛选器筛选位图图元的流程图。
[0032]本专利技术的最佳实施方式
[0033]下面结合附图和实施例，对本专利技术作进一步详细说明。应当理解的是，此处所记录的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。
[0034]在计算机图形中，主要包括两类图形，一类是位图，另一类是矢量图。位图由像素组成，放大图形会失真，并且文件较大，但是可提供更真实更丰富的颜色显示效果；矢量图由直线和曲线组成，放大不会失真并且文件较小，通常用作绘制icon图标。
[0035]图形处理系统通常包括CPU，GPU和存储器，存储器中存储有应用程序APP，图形API，GPU驱动程序和图形数据。CPU运行图形API和应用APP，并调用GPU驱动程序启动GPU运行，GPU读取存储器中的图形数据形成UI图形界面输出到显示器。为了达到更好的显示效果，完全以位图(bitmap)为图元来设计应用程序UI界面，往往会导致程序文件较大，对硬件配置的要求更高。
[0036]需要说明的是，本申请所说本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种基于位图图元的GPU，其特征在于，包括一个或多个子处理器，通过GPU总线连接所述子处理器，并向所述子处理器提供并行访问的第一高速缓存和第二高速缓存，以及连接所述子处理器，所述第一高速缓存和所述第二高速缓存的时序发生器；所述子处理器包括至少一个图元筛选器，至少一个深度处理器，至少一个命令解析器，多个图元处理器，至少一个控制所述多个图元处理器工作的颜色处理器和至少一个像素着色器；其中，所述颜色处理器根据待绘制像素所在的一个或多个位图图元的图元数据和图元格式化数据，启动一个或多个可处理所述待绘制像素所在位图图元的图元格式的图元处理器工作，获得所述一个或多个图元处理器生成的像素ARGB值，并向所述像素着色器提供所述像素ARGB值；所述像素着色器根据待绘制像素所在的一个或多个位图图元的像素合成命令和所述像素ARGB值，计算得到待绘制像素的像素合成ARGB值，并向所述时序发生器提供所述像素合成ARGB值；所述第一高速缓存配置有用以缓存所述位图图元的图元数据的位图图元数据高速缓存区；所述第二高速缓存配置有用以缓存所述位图图元的图元格式化数据的图元高速缓存区；其中，所述位图图元的图元数据至少包括记录所述位图图元的图元格式的数据，记录所述位图图元的ARGB值的数据和记录所述位图图元的图元数据存储地址和大小的数据；所述图元格式化数据至少包括用以标识所述位图图元的对象索引数据，记录所述位图图元区域位置和大小的数据，记录所述位图图元与其他位图图元的图层叠加显示关系的数据，记录所述位图图元与所述其他位图图元的像素合成命令的数据。2.如权利要求1所述的基于位图图元的GPU，其特征在于，所述位图图元至少分类为三种不同的图元格式，分别是包含相同颜色和相同透明度的纯色位图图元，包含不同颜色和相同或不同透明度的ARGB位图图元，以及包含相同或不同颜色和相同或不同透明度的字形位图图元；所述纯色位图图元的图元数据包括用以记录所述纯色位图图元的图元格式的数据，用以记录所述纯色位图图元的填充色ARGB值的数据，用以记录所述纯色位图图元的图元数据存储地址和大小的数据；所述ARGB位图图元的图元数据包括用以记录所述ARGB位图图元的图元格式的数据，用以记录所述ARGB位图图元的像素ARGB值的数据，用以记录所述ARGB位图图元的图元数据存储地址和大小的数据；所述字形位图图元的图元数据包括用以记录所述字形位图图元的图元格式的数据，用以记录所述字形位图图元的字形ARGB值的数据，用以记录所述字形位图图元的字形轮廓的数据，用以记录所述字形位图图元的图元数据存储地址和大小的数据。3.如权利要求1所述的基于位图图元的GPU，其特征在于，所述位图图元至少分为三个不同的图层级别，分别是作为基本层级的窗口层图元，归属于所述窗口层图元的控件层图元，归属于所述控件层图元的位图层图元；所述窗口层图元的图元格式化数据包括用以标识窗口层图元的对象索引数据，用以记录所述窗口层图元的图元格式的数据，用以记录所述窗口层图元区域的位置和大小的数据，用以记录归属所述窗口层图元的控件层图元个数的数据，用以标识归属所述窗口层图元的控件层图元的对象索引数据，用以标记所述窗口层图元与其他窗口层图元的图层叠加显示关系的图层序号，用以记录所述窗口层图元与所述其他窗口层图元的像素合成命令的
数据，以及用以标识所述其他窗口层图元的对象索引数据；所述控件层图元的图元格式化数据包括用以标识所述控件层图元的对象索引数据，用以记录所述控件层图元的图元格式的数据，用以记录所述控件层图元区域的位置和大小的数据，用以标识归属所述控件层图元的位图层图元的对象索引数据，用以记录归属所述控件层图元的位图层图元个数的数据，用以标记所述控件层图元与属于同一窗口层图元的其他控件层图元的图层叠加显示关系的图层序号，用以记录所述控件层图元与所述其他控件层图元的像素合成命令的数据，用以标识所述控件层图元所属窗口层图元的对象索引数据，以及用以标识所述其他控件层图元的对象索引数据；所述位图层图元的图元格式化数据包括用以标识所述位图层图元的对象索引数据，用以记录所述位图层图元的图元格式的数据，用以标识位图层图元所属控件层图元的对象索引数据，用以记录所述位图层图元包络矩形的位置和大小的数据，用以记录所述位图层图元裁剪矩形的位置和大小的数据，用以记录存储所述位图层图元的图元数据的存储器位置的数据，用以标记所述位图层图元与属于同一控件层图元的其他位图层图元的图层叠加显示关系的图层序号，用以记录所述位图层图元与所述其他位图层图元的像素合成命令的数据，以及用以标识所述其他位图层图元的对象索引数据。4.如权利要求2所述的基于位图图元的GPU，其特征在于，按照所述图元格式，所述ARGB位图图元包括仅含有少数有效像素的ARGB
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C位图图元；所述ARGB
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C位图图元的图元数据包括用以记录所述ARGB
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C位图图元的图元格式的数据，用以记录所述ARGB
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C位图图元的有效像素的数据，用以记录所述ARGB
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C位图图元的图元数据存储地址和大小的数据；所述用以记录ARGB
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C位图图元的有效像素的数据是按行记录，包括一个或多个行数据块，每个行数据块包括该有效像素行的首个有效像素的位置坐标，该有效像素行的有效像素个数，该有效像素行的按列排列的有效像素的ARGB值。5.如权利要求2所述的基于位图图元的GPU，其特征在于，按照所述图元格式，所述ARGB位图图元还可包括具有线性梯度渐变效果的线性梯度渐变位图图元；所述线性梯度渐变位图图元的图元数据包括用以记录所述线性梯度渐变位图图元的图元格式的数据，用以记录线性渐变起点坐标的数据，用以记录线性渐变终点坐标的数据，用以记录线性渐变起点ARGB值的数据，用以记录线性渐变终点ARGB值的数据，用以记录线性梯度渐变计算公式的数据，用以记录所述线性梯度渐变位图图元的图元数据存储地址和大小的数据。6.如权利要求2所述的基于位图图元的GPU，其特征在于，按照所述图元格式，所述ARGB位图图元还可包括具有径向梯度渐变效果的径向梯度渐变位图图元；所述径向梯度渐变位图图元的图元数据包括用以记录所述径向梯度渐变位图图元的图元格式的数据，用以记录渐变区域圆中心点的坐标的数据，用以记录渐变区域圆内半径的数据，用以记录渐变区域圆外半径的数据，用以记录径向梯度渐变计算公式的数据，用以记录所述径向梯度渐变位图图元的图元数据存储地址和大小的数据。7.如权利要求1所述的基于位图图元的GPU，其特征在于，所述第一高速缓存和所述第二高速缓存为SRAM静态随机存储器。8.如权利要求1所述的基于位图图元的GPU，其特征在于，所述颜色处理器包括图元像素颜色处理电路和可动态重构的矩阵电路；根据待绘制像素所在的一个或多个位图图元的图元格式和对象索引数据，所述图元像素颜色处理电路从所述第一高速缓存读取具有所述
图元格式的位图图元的图元数据，从所述第二高速缓存读取具有所述对象索引数据的位图图元的图元格式化数据，并向一个或多个所述图元处理器发送启动工作所需的配置参数，以使所述图元处理器生成像素ARGB值；所述可动态重构的矩阵电路，按待绘制像素所在的一个或多个位图图元的图层叠加显示关系，从下至上依次匹配一个或多个颜色通道与所述一个或多个图元处理器建立连接，获得所述图元处理器的状态，及其生成的像素ARGB值，并输出所述像素ARGB值。9.如权利要求2所述的基于位图图元的GPU，其特征在于，所述图元处理器包括用以处理所述纯色位图图元的纯色图元处理器；所述纯色图元处理器包括接收所述颜色处理器发送的配置参数并保存的图元参数寄存器和连接所述图元参数寄存器的寻址/计算单元；所述图元参数寄存器包括用以存储多种工作命令的命令寄存器，用以存储图元格式的图元格式寄存器，用以存储图元区域坐标的图元区域坐标寄存器，用以存储待绘制像素坐标的像素坐标寄存器，用以存储待绘制像素ARGB值的像素颜色寄存器，用以存储填充色ARGB值的图元颜色寄存器；所述寻址/计算单元将所述填充色ARGB值写入所述像素颜色寄存器，再向所述颜色处理器输出信号表示颜色已完成。10.如权利要求2所述的基于位图图元的GPU，其特征在于，所述图元处理器包括用以处理所述ARGB位图图元的ARGB图元处理器；所述ARGB图元处理器包括接收所述颜色处理器发送的配置参数并保存的图元参数寄存器，从所述第一高速缓存获得图元数据并保存的ARGB高速缓存，连接所述图元参数寄存器和所述ARGB高速缓存的寻址/计算单元，以及连接所述图元参数寄存器和所述寻址/计算单元的像素颜色缓存；所述图元参数寄存器包括用以存储多种工作命令的命令寄存器，用以存储图元格式的图元格式寄存器，用以存储图元区域坐标的图元区域坐标寄存器，用以存储待绘制像素坐标的像素坐标寄存器，用以存储待绘制像素ARGB值的像素颜色寄存器，用以存储所述ARGB位图图元首个像素的图元数据存储地址的数据存储地址寄存器，用以存储所述ARGB位图图元的行字节长度的数据行字节长度寄存器；所述寻址/计算单元从所述ARGB高速缓存和所述图元参数寄存器获取数据，并依据预置的计算公式，计算出待绘制像素ARGB值，发送到所述像素颜色寄存器和所述像素颜色缓存，再向所述颜色处理器输出信号表示颜色已完成。11.如权利要求5所述的基于位图图元的GPU，其特征在于，所述图元处理器包括用以处理所述线性梯度渐变位图图元的线性梯度渐变图元处理器；所述线性梯度渐变图元处理器包括接收所述颜色处理器发送的配置参数并保存的图元参数寄存器，连接所述图元参数寄存器的寻址/计算单元，以及连接所述图元参数寄存器和所述寻址/计算单元的像素颜色缓存；所述图元参数寄存器包括用以存储多种工作命令的命令寄存器，用以存储图元格式的图元格式寄存器，用以存储图元区域坐标的图元区域坐标寄存器，用以存储待绘制像素坐标的像素坐标寄存器，用以存储待绘制像素ARGB值的像素颜色寄存器，用以存储线性渐变开始颜色ARGB值的开始颜色寄存器，用以存储线性渐变结束颜色ARGB值的结束颜色寄存器，用以存储线性渐变起点坐标的开始坐标寄存器，用以存储线性渐变终点坐标的结束坐标寄存器；
所述寻址/计算单元读取所述图元参数寄存器的数据，并依据预置的计算公式，计算出待绘制像素ARGB值，发送到所述像素颜色缓存和所述像素颜色寄存器，再向所述颜色处理器输出信号表示颜色已完成。12.如权利要求6所述的基于位图图元的GPU，其特征在于，所述图元处理器包括用以处理所述径向梯度渐变位图图元的径向梯度渐变图元处理器；所述径向梯度渐变图元处理器包括接收所述颜色处理器发送的配置参数并保存的图元参数寄存器，连接所述图元参数寄存器的寻址/计算单元，以及连接所述图元参数寄存器和所述寻址/计算单元的像素颜色缓存；所述图元参数寄存器包括用以存储多种工作命令的命...

【专利技术属性】
技术研发人员：卓永红，
申请(专利权)人：卓永红，
类型：发明
国别省市：