使用OCP總線(xiàn)接口的3D圖形硬件IP

2：硬件框圖

　　這些Maestro技術(shù)通過(guò)算法優(yōu)化以及多個(gè)研究機(jī)構(gòu)的長(zhǎng)期研究得以實(shí)現(xiàn)。目前我們正在向嵌入式系統(tǒng)引入PC級(jí)的圖形和經(jīng)驗(yàn)。

硬件框圖

下面是圖形內(nèi)核的框圖。

　　在圖7中的所有紅色箭頭都指向了采用OCP的存儲(chǔ)器總線(xiàn)接口。

圖7：PICA200框圖。

在開(kāi)發(fā)PICA200內(nèi)核的過(guò)程中解決了以下一些挑戰(zhàn)：

　　1)為了涵蓋所有嵌入式系統(tǒng)，IP內(nèi)核必須支持各種運(yùn)行光譜的設(shè)備，包括從帶微型顯示屏的移動(dòng)電話(huà)到帶很大顯示器的娛樂(lè)設(shè)備。

　　2)3D圖形硬件需要極大的帶寬用于命令、紋理、色彩和z緩沖器讀/寫(xiě)訪(fǎng)問(wèn)，而這種帶寬將確定3D IP內(nèi)核的性能，并且

　　3)IP內(nèi)核應(yīng)能很容易地集成到SoC系統(tǒng)環(huán)境中。

　　為解決所有這些問(wèn)題，我們決定采用OCP作為我們構(gòu)建模塊方案的標(biāo)準(zhǔn)接口基礎(chǔ)架構(gòu)。結(jié)果是，我們可以提供下面的選項(xiàng)來(lái)滿(mǎn)足用戶(hù)的需求(表1)。

　　以移動(dòng)電話(huà)系統(tǒng)為例，要求支持OpenGL ES功能和VGA顯示器尺寸，功耗應(yīng)該最小，因此在這種情況下，頂點(diǎn)處理器和紋理管線(xiàn)的數(shù)量需要分別優(yōu)化為兩個(gè)(當(dāng)然這里的數(shù)量?jī)H僅是一個(gè)例子)。Maestro功能的實(shí)現(xiàn)并不僅僅支持Open ES,因?yàn)樵诖罅康姆涓C電話(huà)中不需要非標(biāo)準(zhǔn)的功能。紋理緩存參數(shù)也可以針對(duì)SoC總線(xiàn)特性進(jìn)行優(yōu)化，因?yàn)槭聦?shí)上這些參數(shù)是由OCP標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)提供的。在像娛樂(lè)游戲機(jī)這樣的應(yīng)用中，所有Maestro功能都需要組件來(lái)支持更高質(zhì)量和吸引人的內(nèi)容以及高性能和大顯示器尺寸。

　　我們還采用了利用OCP線(xiàn)程協(xié)議的預(yù)取機(jī)制。這對(duì)于避免渲染管線(xiàn)的停頓以保持很高的渲染性能來(lái)說(shuō)是很重要的。表2給出了在該圖形內(nèi)核中線(xiàn)程ID分配的實(shí)例，在這個(gè)例子中，內(nèi)核共有四個(gè)紋理模塊。

　　OCP2.2支持標(biāo)示哪個(gè)線(xiàn)程允許失序響應(yīng)，但是這個(gè)特殊DMP內(nèi)核并不支持失序處理，因?yàn)閷?duì)色彩和深度緩沖器的訪(fǎng)問(wèn)需要使用基于讀-修改-寫(xiě)鎖定的訪(fǎng)問(wèn)，對(duì)其它的訪(fǎng)問(wèn)沒(méi)有針對(duì)失序訪(fǎng)問(wèn)支持的邏輯和FIFO，以便生成小型IP內(nèi)核及支持上述各種應(yīng)用。為了在沒(méi)有標(biāo)示功能條件下獲得較好的存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)性能，這種圖形內(nèi)核針對(duì)基于模塊化的光柵化處理進(jìn)行了優(yōu)化，所有從三角函數(shù)產(chǎn)生的象素都要通過(guò)4X4這樣的矩形塊處理，以便通過(guò)長(zhǎng)突發(fā)長(zhǎng)度訪(fǎng)問(wèn)和數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)跟上對(duì)齊地址而充分利用存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)，并為紋理和色彩緩沖器獲得較高的緩存利用率。

3：OCP好處

　　使用OCP的最大好處是廣泛使用的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是開(kāi)放的，任何人都能得到。此外，大多數(shù)主要的SoC銷(xiāo)售商利用和支持OCP。這樣一來(lái)，我們可以根據(jù)協(xié)議在我們的接口和緩存中定義某些參數(shù)，以?xún)?yōu)化我們的用戶(hù)總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)接口和系統(tǒng)參數(shù)，就像表1中的最后一行，這為IP提供商和SoC供應(yīng)商同時(shí)提供了一種高層次的構(gòu)建模塊概念。

本文小結(jié)

　　這種內(nèi)核最早是在SIGGRAPH 2006上發(fā)布的(圖8)，目前PICA200構(gòu)建內(nèi)核已經(jīng)能夠供貨。

圖8：在SIGGRAPH 2006上的FPGA原型展示。

　　我們多年來(lái)一直在為嵌入式應(yīng)用開(kāi)發(fā)3D圖形技術(shù)，而利用OCP可以減少開(kāi)發(fā)這種技術(shù)的時(shí)間和成本。對(duì)于IP內(nèi)核和SoC供應(yīng)商來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)整合工作是一項(xiàng)非常耗時(shí)的工作。PICA200內(nèi)核不僅支持各種嵌入式應(yīng)用，還通過(guò)利用基于OCP的構(gòu)建模塊方案優(yōu)化了每個(gè)系統(tǒng)的性能。OCP提供了能夠滿(mǎn)足上述設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)所需的完整規(guī)范和基礎(chǔ)架構(gòu)。