技术领域
[0001] 本
发明涉及图形处理领域。更具体来说，本发明涉及监视在
渲染(rendering)
帧的不同区域时所执行的图形处理。
背景技术
[0002] 图形处理是计算密集的任务。为了可有效地执行这种图形处理，往往需要适配所执行的处理或者正执行该处理的系统，以便例如减少性能
瓶颈。引起性能瓶颈和其它操作特性的作用可能很细微，并且可能难以识别低性能或其它问题的原因。
[0003] 已知的是为图形处理系统提供监视
电路，它能够捕捉关于所执行的图形处理操作的诊断/性能信息。例如，这种信息可告诉
硬件设计人员或应用程序作者在渲染各帧时使用图形处理设备的多少个处理周期。虽然这类机制在识别存在问题方面是有用的，使得需要过多数目的处理周期，但是在了解这类问题的原因方面存在困难。可帮助了解图形处理系统的复杂行为以便识别其中的问题的技术是有利的。
发明内容
[0004] 从一个方面来看，本发明提供用于渲染表示画面的
像素值的帧的图形处理设备，所述图形处理设备包括：
[0005] 渲染电路，用于单独渲染所述帧的不同区域；
[0006] 监视电路，与所述渲染电路耦合，对于所渲染的各区域捕捉一个或多个参数；以及[0007] 参数
存储器，与所述监视电路耦合，对于各区域单独存储所述监视电路所捕捉的所述一个或多个参数。
[0008] 本技术认识到，捕捉关于帧中多个单独渲染区域的每个的参数准许更易于了解引起那些参数的作用以及它们可指明的可能问题。例如，指明与所渲染的帧中的特定区域关联的过度周期数的参数将允许用户在识别其原因时集中于引起该过度周期数的区域特有的属性。准许所捕捉的被监视参数与所渲染的帧中对应区域之间的现成相关极大地帮助诊断、优化和其它活动。
[0009] 大家会理解，图形处理设备所执行的渲染可采取大量不同的形式。在一个示例中，所渲染的画面可包括一个或多个图元，以及该帧由多个的像素值图
块(tile)形成。
[0010] 在上述上下文中，渲染电路可以是基于图块的渲染电路，它读取表征一个或多个图元的数据，并且渲染一系列图块，以便生成整个帧，其中对这些图块中的每个依次渲染被识别为可能截取该图块的图元的选择。
[0011] 这类系统中的各图块的单独渲染极适合于单独捕捉和存储与该渲染关联的参数。
[0012] 大家会理解，所捕捉和存储的参数可具有大量形式。参数在一般意义上可以是诊断。但是，本技术具体极适合在所监视、捕捉和存储的参数是性能参数的情况下使用。
[0013] 如果当监视电路的动作没有干扰渲染电路则这是有利的，因为这可能引起不准确和/或令人误解的捕捉参数。例如，如果捕捉和存储参数的动作干扰渲染电路所需的存储器存取，则可能观察到性能的降低是由于该监视、捕捉和存储，而不是由于在没有这种监视、捕捉和存储情况下存在的
缺陷。
[0014] 在本发明的一些
实施例中，渲染电路在完成渲染当前活动区域时将该当前活动区域的像素值写入
帧存储器。监视电路可形成为在渲染电路没有将完成区域的渲染像素值写入帧存储器时将一个或多个参数写入参数存储器。这样，在渲染电路没有尝试执行它自己的写入因此监视电路对图形处理设备的性能的这个方面具有低的影响时可执行将参数写入参数存储器。
[0015] 虽然大家理解可单独提供参数存储器和帧存储器，但如果它们形成公共共享存储器的组成部分则这是便利的。提供仅由监视电路使用的专用参数存储器是浪费，因为在现场使用中，当不需要监视时，这种专用参数存储器是放着不用的。如果参数存储器形成公共共享存储器的组成部分，则该公共共享存储器在不需要存储监视电路所生成的参数时可用于其它目的，并且在可使用的参数存储器的大小方面也存在较大灵活性。
[0016] 监视电路可采取大量不同形式。提供采取与图形处理设备中的相应点耦合以便对关联各区域的渲染的事件进行计数的一个或多个计数器的形式的监视电路提供低开销监视机制，它能够提供大量有用参数。
[0017] 通过提供与这些计数器中的一个或多个关联并且响应参数选择
信号而选择图形处理设备中哪些点/事件将由所涉及的计数器进行计数的参数选择电路，可改进监视电路的灵活性。这样，与监视电路关联的开销可减小，因为需要提供较少计数器，以及如果大范围的参数需要捕捉，则这可通过采用不同参数选择信号再运行相同帧的渲染、使得计数器在不同渲染时对不同事件进行计数来实现。
[0018] 当参数选择信号是用户可编程信号时，有助于上述灵活性。
[0019] 大家会理解，被监视的参数可具有大量不同的形式。具体来说，可监视的有用参数包括图形处理设备用于渲染区域的处理周期数、渲染区域时图形处理设备的
高速缓冲存储器中的高速缓存未命中(cache miss)的数量、渲染区域时与图形处理设备耦合的总线上的总线事务的数量以及渲染区域时识别为可能截取被处理区域的图元的数量。大家会理解，在不同的实施例中，也可监视、捕捉和存储与以上所述不同和/或备选的许多参数。本技术包含大量可被认为在特定图形处理设备中是适当/有用的不同参数。
[0020] 参数可各种不同方式存储在参数存储器中。但便利的是，参数存储在参数存储器中使得在完成帧的渲染时，参数存储器包含与形成已经渲染的帧的区域的阵列对应的参数的阵列。区域与参数阵列的元素之间的这种一一对应有助于易于了解参数数据和该参数数据的简化处理，以便帮助这种了解。
[0021] 从另一个方面来看，本发明提供一种为渲染表示画面的像素值的帧的图形处理设备生成监视数据的方法，所述方法包括以下步骤：
[0022] 单独渲染所述帧的不同区域；
[0023] 对于所渲染的各区域捕捉一个或多个参数；以及
[0024] 对于各区域单独存储所捕捉的所述一个或多个参数。
[0025] 从又一个方面来看，本发明提供一种分析单独渲染表示画面的图像帧的不同区域的图形处理设备的方法，所述方法包括以下步骤：
[0026] 读取参数存储器中存储的对于所述帧的相应区域的一个或多个参数的阵列；以及[0027] 生成具有参数表示像素值区域的参数帧，所述参数表示像素值区域具有根据所述图像帧中对应区域的至少一个参数所选的至少一个视觉特性。
[0028] 像以上所述的对于逐个区域进行渲染的参数数据的捕捉一样，本发明的一个补充方面提供一种分析单独渲染表示画面的图像帧的不同区域的图形处理设备的方法，所述方法包括以下步骤：
[0029] 读取参数存储器中存储的对于所述帧的相应区域的一个或多个参数的阵列；以及[0030] 生成具有参数表示像素值的区域的参数帧，所述参数表示像素值的区域具有根据所述图像帧中的对应区域的至少一个参数所选的至少一个视觉特性。
[0031] 由于单独捕捉了关于帧中单独渲染的区域的参数数据，本技术的这个方面用于读取这种参数阵列，并且生成参数帧供显示，其中参数表示像素值的区域具有根据图像帧中的对应区域的至少一个参数所选的至少一个视觉特性。
[0032] 这样，能以极大地帮助了解参数数据的方式，例如通过帮助参数帧与图像帧之间的比较以便识别图像帧中引起值得注意参数值的区域，来逐个区域地显示所捕捉参数数据为参数帧。
[0033] 如前面所述，图像帧的渲染可通过引起逐个区域处理的各种不同方式来执行，但是本技术具体地极适合于基于图块的渲染。此外，参数存储器中存储的参数可具有许多不同的形式，但是本技术极适合当参数是性能参数时使用。
[0034] 参数表示像素值的视觉特性可通过各种不同方式来选择。在使用参数帧准许易于了解所捕捉参数数据中极为有用的一些视觉特性是像素灰度值、像素
亮度和/或像素
颜色。
[0035] 虽然有可能从所捕捉的参数值仅可生成一个参数帧，但是在一些示例实施例中，可能有利的是，捕捉多个参数阵列(或者具有多个参数元素的阵列)，使得可对于各图像帧生成多个参数帧，其中不同的参数帧具有带有取决于不同参数的像素值的区域。引起性能瓶颈等的作用可能很细微，以及问题有时可使用多个参数帧更易于识别，使得可识别对于图像帧中的特定区域的作用的组合。
[0036] 大家会理解，在许多实施例中，图形处理设备是集成电路的组成部分，并且便利的是，上述读取和生成的步骤采用与所涉及的集成电路耦合的通用计算机来执行。为了诊断/性能监视以这种方式与集成电路耦合的通用计算机在硬件和
软件开发的设计和调试阶段中将是
本技术领域的技术人员熟悉的。
[0037] 本发明的另一个方面提供一种存储用于根据上述读取和生成方法来控制通用计算机的
计算机程序的计算机程序存储介质。
[0038] 结合监视电路和参数存储器的图形处理设备可需要这类特征配置使用。因此，本技术的另一个方面提供一种存储用于控制如上所述、具体来说准许待捕捉的一个或多个参数的用户选择的图形处理设备的
驱动器计算机程序的计算机程序存储介质。
[0039] 这种驱动器计算机程序可由图形处理设备形成其一部分或者在图形处理设备形成其一部分的用户装置中的集成电路来运行，例如发起和控制图形处理设备的驱动器。
[0040] 驱动器程序还可准许将要用作参数存储器的存储
位置的用户选择。
[0041] 通过以下结合
附图对说明性实施例的详细描述，本发明的上述和其它目的、特征和优点将会非常明显。
附图说明
[0042] 图1示意示出结合
图形处理单元并且与诊断通用计算机和LCD显示器耦合的芯片上系统(Soc)的集成电路；
[0043] 图2示意示出包含待渲染的三个图元并且由逐个图块单独渲染的像素值的图块阵列组成的图像帧；
[0044] 图3示意示出与图2的图像帧对应并且表示可能与相应图块相交的图元的数量的所捕捉参数值的性能参数阵列；
[0045] 图4示意示出从图3的性能参数阵列所生成的性能帧，其中性能帧中的各像素值图块具有与从图3的性能参数阵列所读取的、关联图2的图像帧中的对应图块的参数值对应的视觉特性；
[0046] 图5是示意示出图1的图形处理单元所执行的、包括捕捉计数器值以及将计数器值作为参数存储到参数存储器的图块渲染的
流程图；
[0047] 图6是示意示出可如何从例如图3所示的性能参数阵列生成例如图4所示的性能帧的流程图；
[0048] 图7示意示出驱动器计算机程序在包括初始化监视电路(计数器和计数器
控制器)的初始化图形处理单元中的动作；以及
[0049] 图8示意示出适合于执行至少如图6所示的处理的类型的通用计算机。
具体实施方式
[0050] 图1示意示出芯片上系统的集成电路2，其中包括全部经由
系统总线14进行耦合的中央处理单元4(例如通用ARM处理器)、图形处理单元6、存储器8、显示驱动器10和输入输出电路12。在下文中结合图8所述的通用计算机16与输入输出电路12连接，以便准许从存储器8读取数据以及将数据写入存储器8。由通用计算机16从存储器8读取的数据可包括图像帧数据18以及性能参数数据阵列20。通用计算机16可显示图像帧数据18，并且使用性能数据阵列20来生成和显示性能帧，以便帮助了解图形处理单元6所执行的处理。性能参数数据可表示大量不同的参数。下面将论述这些参数的示例。
[0051] 在正常(非诊断)操作中，图形处理单元6生成图像帧数据18，以便使用显示驱动器10在附连的LCD 22上显示。图形处理单元6执行三维图形处理，例如包括ARM Limited(英国剑桥)设计的MALI图形处理单元所执行的类型的基于图块的渲染。
[0052] 图形处理单元6包括基于图块的渲染电路24和图形处理单元高速缓存26，连同存储器
接口28以连接到系统总线14。大家会理解，实际上，图形处理单元6通常将包括许多其它电路元件，但是为了清晰起见从图1中将其省略。
[0053] 又如图1所示的是监视电路，其中包括由计数器控制器34所控制并且经由复用器36、38提供有待计数的相应信号的计数器30、32。每个复用器36、38接收分别与图形处理单元6中的不同点耦合的四个
输入信号，以便有选择地监视图形处理单元6所使用的处理时钟周期数、识别为可能与基于图块的渲染电路24所渲染的图块相交的图元的数量、图形处理单元高速缓存26中的未命中以及存储器接口电路28所执行的总线事务。复用器36、
38选择不同的事件信号，以便监视这些并将其提供给它们相应计数器30、32，从而进行计数。计数器控制器34响应存储器映射寄存器40中的用户可编程值而选择复用器36、38传递给计数器30、32的信号。因此，用户可对寄存器40写入，以便选择将要监视哪些参数，以及当渲染图像帧时形成性能参数阵列。寄存器40也是用户可编程的，以便
指定存储器8中将存储性能参数阵列数据20的存储位置。
[0054] 计数器控制器34响应基于图块的渲染电路24所生成的图块完成信号而触发计数器控制器34读取计数器30、32的当前值，并且将这些值发送给存储器接口电路28，以便作为性能参数阵列数据20的一部分写入存储器8中与引起那些计数值的所渲染的图块对应的位置。计数值每当被读取时可以累计或者可以重置，取决于所涉及的计数的性质。
[0055] 存储器接口电路28还负责将基于图块的渲染电路24所生成的所渲染图块的像素值写入存储器8的图像帧18。所渲染图块的像素值的这种写入以猝发进行，其中当每个图块完成时参数数据到性能参数阵列20的写入可配合到该图块数据的这些像素值的写入之间的间隙中、使得参数的写入没有干扰图形处理单元6的性能。存储器接口28可设置成在来自基于图块的渲染电路24的写入与来自计数器控制器34的写入之间进行仲裁，使得来自基于图块的渲染电路24的写入始终具有高优先级。
[0056] 在这个示例中，基于图块的渲染使用包含16×16像素值的图块来执行(但是大家会理解，图块的其它大小和形状是可能的)。存储器8中存储的显示列表42存储可能与将由基于图块的渲染电路渲染的各图块相交的图元的列表。显示列表42可由通用处理器4生成并且存储在存储器8中。图形处理单元6用于通过读取显示列表42，然后根据标识可能与所涉及的图块相交的图元的数据来计算各像素值，并且考虑任何纹理、阴影或者也可被使用的其它图形控制数据，来逐个图块地渲染各图块。当已经生成图块时，将16×16像素值的阵列写入存储器8的图像帧18中的对应位置。这种逐个图块的处理不同于其中通过逐个图元地将各图元依次渲染到作为整体的图像帧18来形成图像的通常所说的直接模式处理。
[0057] 所监视的参数可采取大量不同形式。具体来说，要监视的有用参数包括图形处理单元6用于渲染各图块的处理周期数、渲染各图块时图形处理单元高速缓存26中的高速缓存未命中的数量、渲染各图块时由存储器接口电路28所执行的系统总线上的总线事务的数量和/或由基于图块的渲染电路24从读取显示列表42所识别的、识别为可能与被在处理的图块相交的图元的数量。
[0058] 图2示意示出待渲染的简单图像帧。这个图像帧包含采取两个三
角形和一个正方形的形式的三个图元。大家会看到，图像帧由10×10个图块的阵列组成，并且这些图块的每个包含16×16个像素值。各图块由基于图块的渲染电路24依次渲染。当渲染各图块时，读取存储器8中的显示列表，以便识别可能与该图块相交的该数量的图元。这个数量的图元数据由基于图块的渲染电路24输出，并且这个数量在计数器30、32之一中被捕捉。
[0059] 图3示意示出与图2的图像帧对应的性能参数阵列，其中已经捕捉和存储可能与阵列中的各图块相交的图元的数量。大家会看到，存在表示关于图像帧中各图块所存储的图元的数量的参数值。这个示例中，在图2的图像帧的图块与图3的性能参数阵列中存储的参数值之间存在一一对应。大家会理解，图3的性能参数阵列中的各条目可包括与同一图块相关的多个不同参数，例如图元数量计数、周期计数、高速缓存未命中计数、存储器事务数量计数等。作为替代，可关于被监视和捕捉的不同性能参数保持单独的性能参数阵列。从图3观察到，即使与各图块关联的图元数量是捕捉和计数的比较直接的参数，但是图3所示的数据阵列的解释不是直接的，即使在图3中以二维阵列形式示出。
[0060] 图4示出如何可从图3的性能参数阵列生成性能帧，以便帮助了解和解释已经捕捉的性能参数。图4的性能帧采用与图2的图像帧的图块一一对应的图块和图3的性能参数阵列中存储的数据值来形成。为了便于说明，性能帧中的图块可具有与图2的图像帧中的图块相同的大小，即，由16×16个具有根据图3的性能参数阵列中的对应参数值所选的至少一个视觉特性的参数表示像素值形成。从图3的性能参数阵列看到，任何图块的最大图元数量为3，以及最小数量为0。最大和最小值可在性能参数阵列中搜索，并且用于有效地选择参数与图4的性能帧中的参数表示像素值的视觉特性之间的映射。另一种方式是允许用户手动选择待使用的映射，例如手动选择最小和最大值以及它们对应的哪些视觉特性，其中视觉特性按照这些最小和最大值之间的参数值以预定方式变化。最小和最大值可根据单个性能参数阵列来确定，或者它们可根据对于同一个参数的多个性能参数阵列来确定。考虑对于同一个参数所捕捉的多个阵列的参数值来设置映射可是优选的，因为它可更易于允许识别各个性能帧中的不寻常参数值。图4所示的示例将实线阴影与其中三个图元可能相交的图块关联，将交叉阴影与其中是两个图元的图块关联，将对角线阴影与一个图元的图块关联，将无阴影与其中零图元的图块关联。这样，对于其要求考虑最大数量的图元的图块可易于识别，以及如果这种大数量的图元被认为是问题，则可与图2的图像帧进行视觉比较。然后可根据需要来适配引起这种大数量的图元的图像帧的性质。
[0061] 大家会理解，以上只是可如何形成性能帧的一个示例。根据参数值改变的视觉特性可具有大量不同的形式。作为一个示例，视觉特性可以是像素灰度值、像素亮度和/或像素颜色。其它视觉特性(例如超过某个参数值时闪烁)也可根据需要来设想和使用。
[0062] 图5示意示出与基于图块的渲染电路24所执行的处理对应的流程图。在步骤44，选择待渲染的第一图块。在步骤46，读取显示列表42，以便识别可能与当前图块相交的图元。步骤48使用所读取的图元来渲染图块，并且还根据被监视的当前所选参数来更新计数器30、32。在步骤50，将所渲染的像素值的阵列写入存储器8中的图像帧18。在步骤52，来自计数器30、32的对于刚渲染的图块的性能计数器值由计数器控制器34经由存储器接口电路28写入性能参数阵列20。步骤54识别当前图块是否为图像帧中的最后一个图块。如果当前图块不是最后一个图块，则步骤56选择下一个图块，并且处理返回到步骤46，否则图像帧的图块渲染已经完成。
[0063] 图6是示意示出从例如图3所示的参数值阵列生成例如图4所示的性能帧的流程图。图6所示的处理可由图1的诊断计算机16来执行，诊断计算机16经由输入输出单元12从存储器8读取了性能数据阵列20。在步骤58，如前面所述计算或者选择性能参数值与视觉特性之间的映射。在步骤60，选择性能参数阵列中的第一个值。步骤62生成相应的具有取决于在步骤60从阵列所读取的性能参数的视觉特性的性能表示像素值图块。在步骤
64，将性能表示像素值图块写入图4的性能帧。步骤66确定阵列中的当前参数值是否为最后一个阵列值。如果当前参数值不是最后一个阵列值，则步骤68选择下一个阵列值，并且处理返回到步骤62。如果所有阵列值已经映射到性能表示像素值，使得已经生成图4的全性能帧，则处理进入步骤70，其中在诊断计算机16上显示性能帧。图6所示的处理可在计算机可读存储介质、如磁盘存储器等所存储的计算机程序控制下由诊断计算机16来执行。
[0064] 图7是示意示出驱动器计算机程序在初始化图1的图形处理单元6中的动作的流程图。驱动器计算机程序可由图1的通用处理器4来运行，并且可存储在存储器8中。在步骤72，除了关于本技术所涉及的其诊断能
力，初始化图形处理单元6。在步骤74，确定是否需要运行诊断。如果不需要诊断，则处理进入步骤76，其中启动图形处理单元6。
[0065] 如果需要诊断，则步骤78读取指定将要监视哪些参数的用户输入。这个用户输入可经由诊断计算机16进行。用户输入也可通过许多其它方式进行，例如经由与芯片上系统的集成电路2完成其一部分的设备关联的输入装置。指定要监视哪些参数的用户输入写入计数器控制器34中的寄存器40，相应地生成对于复用器36、38的对应
控制信号，如前面所述。将参数选择值写入计数器控制器34在步骤18进行。在步骤82，读取另一个用户输入，它指定哪一个存储器存储位置将用于性能参数阵列20。当接收到这个用户输入时，步骤84将这个存储器存储位置指定信息写入计数器控制器34的寄存器40，使得计数器控制器34生成关于在各图块完成时将要写入性能参数阵列20的参数数据的到存储器8的适当寻址的存储器事务。然后，处理进入步骤76，其中启动图形处理单元6。
[0066] 图8示意示出可用于实现上述技术的类型的通用计算机200。通用计算机200包括全部经由公共总线222进行连接的中央处理单元202、
随机存取存储器204、
只读存储器206、网络接口卡208、
硬盘驱动器210、显示器驱动器212、监视器214以及具有
键盘218和
鼠标220的用户输入/输出电路216。在操作中，中央处理单元202将运行计算机程序指令，它们可存储在随机存取存储器204、只读存储器206和硬盘驱动器210的一个或多个中或者经由网络接口卡208动态下载。所执行的处理的结果可经由显示驱动器212和监视器
214向用户显示。用于控制通用计算机200的操作的用户输入可经由用户输入输出电路216从键盘218或鼠标220接收。大家会理解，计算机程序可通过各种不同的计算机语言来编写。计算机程序可存储和分布于记录介质或者动态下载到通用计算机200。在适当的计算机程序控制下进行操作时，通用计算机200可执行上述技术，并且可被认为形成用于执行上述技术的设备。通用计算机200的体系结构可能极大地改变，并且图8只是一个示例。
[0067] 虽然本文参照附图详细描述了本发明的说明性实施例，但是大家要理解，本发明并不局限于那些确切实施例，本领域的技术人员可以对其进行各种变更和
修改，而没有背离所附
权利要求书所定义的本发明的范围和精神。
