基于嵌入式加速核心的独立显卡架构制造技术

一种基于嵌入式加速核心的独立显卡架构包括加速部件、互连总线和传输部件。显示控制器用于将显示存储器中像素数据输出至显示装置；图形处理器用于对图形类任务进行加速；视频加速器用于对视频和图像数据进行编解码操作。IO配置总线用于转发外部访问各部件的IO请求，以及对显示存储器数据的直接访问；数据传输总线用于转发各部件对主存储器数据的直接访问请求。接口转换器用于实现独立显卡内总线协议与独立显卡外系统接口的协议转换；直接存储访问控制器用于实现主存储器和显示存储器之间数据批量传输；存储控制器用于管理各部件对显示存储器数据的访问；路由部件分别用于将数据访问请求路由至所述显示存储器和所述主存储器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机
，更具体地说，本专利技术涉及一种基于嵌入式加速核心的独立显卡架构。
技术介绍
随着IT技术和互联网的发展，家庭娱乐和消费类应用需求不断扩大，在计算机系统中扮演着越来越重要的角色。家庭娱乐和消费类应用以显示和多媒体需求为主要特点，为了满足其不断增长的应用需求，计算机系统中集成图形处理器(GPU，GraphicsProcessing Unit)专门对其进行处理,并在此基础上构建板级“显卡”加速设备。目前,显示与多媒体应用需求横跨消费类电子、个人PC机和服务器等计算机各领域，市场前景广阔。根据实现特点，业界将显卡主要划分为两类集成显卡和独立显卡。无论是“集成”还是“独立”，两者主要针对GPU是否与CPU共享主存储器而言。集成显卡主要特点为集成GPU，但未对应独立的显示存储器，其访问的存储空间位于主存储器中，即与CPU共享主存储器。集成显卡一般不作为独立板级设备存在，主要集成在主板内；相反，独立显卡除集成GPU外，还对应独立显示存储器，GPU内集成存储控制器实现对显示存储器的访问。独立显卡一般作为独立板级设备存在，通过标准系统接口与主板和CPU连接。早期计算机系统中，存储器控制器位于主板北桥芯片内，CPU通过标准系统接口与北桥芯片连接，访问主存储器；GPU亦与北桥芯片连接，实现与CPU交互。对于集成显卡而言，GPU通过标准系统接口访问主存储器，与主CPU共享访存带宽，其延迟尚可接受，可满足一般应用需求。但随着计算机技术和工艺水平的发展，主存储控制器逐渐由北桥芯片内转移至CPU内。在此架构下，对GPU而言，其共享访问主存储器延迟变得更长，越来越难以接收。典型集成显卡如Intel GMA系列，主要满足低端和中低端应用需求。为了避免与CPU竞争主存储器，独立显卡板集成显示存储器，GPU内集成存储控制器对其进行访问，同时通过标准系统接口与CPU和主存储器交互，支持直接存储访问(DMA, Direct Memory Access)等高效操作。GPU可直接低延迟访问独立的显示存储器,有效提高其对应用的加速性能。独立显卡技术复杂、研制门槛高，关键技术主要掌握在个别厂商手中，且技术封闭性强，其驱动具有不开源特性。使得软件上无法与非x86指令集CPU相匹配。除上述集成显卡和独立显卡架构外，近年随着工艺水平提高，还出现新型集成SoC(片上系统)架构实现显卡功能。此类集成SoC架构特点是将GPU核心与CPU核心等集成在同一芯片内，两者通过共享总线或其他互连接口与存储控制器相连，实现对主存储器的共享访问。从某种意义上而言，集成SoC架构可视为集成显卡架构延伸和改进，由于位于同一芯片内，CPU与GPU核心通信效率提高。国内具备显示与多媒体处理能力、典型集成SoC架构芯片例如北大众志，主要面向嵌入式和工业控制等领域应用，难以满足PC机(个人计算机)、服务器等系统需求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种独立显卡构架，其能够满足PC机和服务器等各种系统对显卡的需求。根据本专利技术，提供了一种基于嵌入式加速核心的独立显卡架构，其包括加速部件、互连总线和传输部件；其中，所述加速部件包括显示控制器、图形处理器和视频加速器等；所述互连总线包括IO配置总线以及数据传输总线；所述传输部件包括接口转换器、直接存储访问控制器、存储控制器、第一路由部件和第二路由部件等。优选地，所述显示控制器用于将显示存储器中像素数据输出至显示装置；所述图形处理器用于对图形类任务进行加速；所述视频加速器用于对视频和图像数据进行编解码操作。优选地，所述IO配置总线用于转发外部访问各部件的IO请求，以及对显示存储器 数据的直接访问；所述数据传输总线用于转发各部件对主存储器数据的直接访问请求。优选地，所述接口转换器用于实现独立显卡内总线协议与独立显卡外系统接口的协议转换；所述直接存储访问控制器用于实现主存储器和显示存储器之间数据批量传输；所述存储控制器用于管理各部件对显示存储器数据的访问；所述第一路由部件和所述第二路由部件分别用于将数据访问请求路由至所述显示存储器和所述主存储器。优选地，所述独立显卡架构中的各部件通过软件驱动、管理和协作。优选地，所述存储控制器支持与IO配置总线相连的第一端口、与显示控制器相连的第二端口、与图形处理器相连的第三端口、与视频加速器相连的第四端口、与直接存储访问控制器相连的第五端口的并发访问。优选地，所述路由部件包括地址基准寄存器以及地址比较逻辑单元；其中，所述地址基准寄存器通过所述IO配置总线获取配置值，地址比较逻辑单元以从所述地址基准寄存器传递过来的地址数据作为划分界限确定访问所述主存储器、访问所述显示存储器。优选地，所述路由部件支持CPU通过所述IO配置总线动态修改地址基准寄存器。优选地，所述显示控制器支持单路、双路甚至更多路显示输出。优选地，所述图形处理器和所述视频加速器具有直接访问主存储器的数据的能力。本专利技术基于嵌入式加速核心构建功能完整的独立显卡，可满足PC机和服务器等领域对显示与多媒体处理能力需求。其中，各加速核心彼此独立，可通过驱动软件统一管理协作，方便独立升级；而且，通过增强单个加速核心能力或集成多个相同类型加速核心，可快速提升加速能力，具有很强的扩展性；集成专门视频加速器，支持各种常见视频格式编解码，与主流商业显卡相比，支持格式种类更加丰富、处理能力也大幅加强。附图说明结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本专利技术有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中图I示意性地示出了现有嵌入式技术中加速核心的组成示意图。图2示意性地示出了根据本专利技术实施例的独立显卡架构示意图。图3示意性地示出了根据本专利技术实施例的独立显卡架构中路由部件的结构框图。需要说明的是，附图用于说明本专利技术，而非限制本专利技术。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。具体实施例方式为了使本专利技术的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本专利技术的内容进行详细描述。本专利技术基于嵌入式领域多种不同类型的显示与多媒体加速核心构建可扩展独立显卡架构，实现完整功能的独立显卡装置，从而满足PC机和服务器等系统中对独立显卡需求。在描述本专利技术的优选实施例之前，先简要描述现有嵌入式技术中加速核心，以便于理解本专利技术与现有技术的区别。图I示意性地示出了现有嵌入式技术中加速核心的组成示意图。如图I所示，现有嵌入式技术中加速核心包括10 (输入输出)接口 I、数据接口 2和功能核心3。在集成SoC架构芯片中，IO接口 I主要与IO配置总线4互连，接收CPU核 心对加速核心的配置命令从而启动任务加速；数据接口 2主要与访存数据总线5互连，从存储器中获取数据；功能核心3部分则为任务执行部件。对单个加速核心而言，IO接口 I和数据接口 2 —般具有唯一性。与上述现有技术不同的是，在本专利技术实施例中，显卡加速芯片通过标准系统接口与CPU连接，片内集成存储控制器管理板上显示存储器，通过显示接口与显示器互连。在芯片内部，加速核心仍旧通过IO配置总线和数据传输总线互连，但不再与CPU核心共享总线，而是通过接口转换部件将片内总线协议转换为标准系统接口协议后与CPU或主板连接，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于嵌入式加速核心的独立显卡架构，其特征在于包括：加速部件、互连总线和传输部件；其中，所述加速部件包括显示控制器、图形处理器和视频加速器；所述互连总线包括IO配置总线以及数据传输总线；所述传输部件包括接口转换器、直接存储访问控制器、存储控制器、第一路由部件和第二路由部件。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘杰，唐勇，蔡亮，毕小建，陈薇，叶维，童磊，
申请(专利权)人：无锡江南计算技术研究所，
类型：发明
国别省市：