嵌入式图形处理器设计

发布时间：2021-09-18 13:43

　　随着嵌入式系统对计算机绘图能力要求的不断提高,完全依靠单一CPU绘制复杂的三维图形很难达到交互性的实时要求。因此,在嵌入式系统中加入一块专用的图形处理器GPU芯片来提高图形的绘制速度,将CPU从繁重的图形计算任务中解放出来的需求变得越来越迫切。在这种趋势下,研究和设计适合嵌入式系统使用的图形处理器具有重要意义。论文首先回顾了图形处理器的发展历史,分析了图形系统的构成。典型的图形系统由图形API、GPU的驱动程序以及硬件三部分组成。论文采用OpenGL作为系统的图形API,从中选取23条常用命令,设计了它们的渲染列表,以此作为嵌入式GPU的设计规约。在此基础上,定义并实现了与所选命令对应的GPU驱动程序,从而将图形API翻译为GPU能够执行的渲染列表。论文重点研究了GPU的核心内容——图形管线的组成和关键算法,根据图形管线的组成设计了GPU的体系结构,并使用SystemC在事务级实现了GPU的概念模型,该模型完成了图形处理任务里的几何阶段和光栅阶段。通过对GPU概念模型的细化,可以得到寄存器传输级的GPU IP软核。GPU概念模型的建立和调试工作在Visual C++6.0集成开发环境下... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：108 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

配备VGA显卡的PC显示系统

作单纯依靠 CPU 来处理是能够应付的。随着计算机技术的发展，人们希望从计算机屏幕上看到更大、更清晰、更逼的画面。办公自动化、动画制作、CAD、排版、印染、气象预报以及多媒体应等领域，都对计算机的图形处理能力提出了越来越高的要求[3]，面对这样的局，CPU 能够提供的处理能力越来越显得捉襟见肘、力不从心。为了减轻 CPU负担，使程序能够流畅地运行，图形处理器应运而生，含有 GPU 的 PC 显示系如图 1.3 所示。

图 1.4 第三代 GPU 架构据绘制的需要，程序员可以决定让顶点流过传统的固定管线还是让顶点着色器以便对之进行特别的处理，开发人员可以利用 DirectX8 以L 扩展来开发简单的顶点着色器(Vertice Shader)程序。但是第三代 GPU段仍然不具备可编程能力，只是提供了更多的配置选项而已。 2002 年至今为第四代 GPU，其代表为 Nvidia 公司的 GeforceFX，ATRadeon9700。这些 GPU 同时提供了顶点级操作和像素级操作的可编程性之前代功能更加完善，如图 1.5 所示。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于层次化结构粒子系统的实时火焰模拟[J]. 贾彦国,张伟,唐勇.  系统仿真学报. 2006(S1)
[2]基于可编程图形硬件的实时阴影算法及实现[J]. 沈潇,石锐.  计算机工程与设计. 2006(21)
[3]LCD图形控制器中图形加速引擎BitBLT的VLSI设计[J]. 刘政林,陈毅成,邹雪城,张浩明.  电路与系统学报. 2006(05)
[4]一种基于GPU的复杂目标电磁散射快速算法[J]. 李蔚清,苏智勇,杨正龙,吴慧中.  系统仿真学报. 2006(08)
[5]图形硬件加速的实时水面绘制[J]. 方建文,于金辉,马文龙.  计算机工程与应用. 2006(15)
[6]一种双目立体视觉算法的GPU实现[J]. 李亚峰,秦开怀.  计算机工程. 2006(10)
[7]基于GPU加速的光线与三角面片求交[J]. 张延红,周必水.  计算机时代. 2006(05)
[8]一种象素级图形裁剪的FPGA实现方法[J]. 江修,张焕春,经亚枝.  三峡大学学报(自然科学版). 2006(02)
[9]片上系统设计中的事务级建模方法[J]. 石晓郁.  微计算机信息. 2006(05)
[10]HDTV SoC的图形引擎设计与实现[J]. 顾亮,郑世宝,朱建清.  电视技术. 2005(11)



本文编号：3400242