基于自動線程和超長指令的統(tǒng)一架構(gòu)著色器的設(shè)計研究.pdf

1、對于3G移動終端的3D圖形繪制應(yīng)用,研究可編程的高性能3D圖形處理器具有重要意義,而頂點著色器和像素著色器是實現(xiàn)3D圖形處理器可編程功能的核心,因此設(shè)計功能強、性能高、面積小和功耗低的著色器對于高性能3D圖形處理器的開發(fā)具有重要作用。本文統(tǒng)一架構(gòu)設(shè)計、自動線程調(diào)度和超長指令設(shè)計三個方面探討了研發(fā)新一代著色器的技術(shù)與方法。
　　 在統(tǒng)一架構(gòu)的著色器設(shè)計方面,開發(fā)了一套統(tǒng)一的指令集及執(zhí)行架構(gòu),使圖形處理器在面積上減小了一個著色器的規(guī)

2、模,約為12.1％；同時,為提升多媒體SoC處理器的性能,進一步將統(tǒng)一架構(gòu)進行擴展,集成了處理視頻編解碼運算的指令和執(zhí)行單元以替代固定處理單元,進一步降低了SoC處理器的面積。
　　 在自動線程調(diào)度機制方面,提出了基于線程.指令兩級調(diào)度的自動線程調(diào)度模型,提高了指令執(zhí)行的自動化；同時,為進一步提高著色器的性能,又提出基于線程、指令和操作碼三級調(diào)度的自動線程調(diào)度模型,在較大程度上降低了對CP[了的依賴。由于相鄰指令之間的數(shù)據(jù)依賴性

3、會降低自動線程調(diào)度機制的性能,本文提出了一種有效的數(shù)據(jù)組織方式,即單點所有元素同步處理方式,以避免大量分支跳轉(zhuǎn)。
　　 在基于超長指令字的設(shè)計方面,提出長度可變的指令格式,不同的應(yīng)用處理采用不同長度的指令可以減少對指令緩存和讀寫帶寬的浪費；同時,提出兩通路的單操作數(shù)多操作的串并行執(zhí)行架構(gòu),以實現(xiàn)對單筆數(shù)據(jù)連續(xù)執(zhí)行多個操作,指令執(zhí)行的效率。
　　 基于統(tǒng)一架構(gòu)、自動線程調(diào)度和超長指令而設(shè)計的著色器,在SMIC5nm工藝下,