隨著越來越多的手持設(shè)備植入了3d圖像功能，像開放核協(xié)議(ocp)這樣的標(biāo)準(zhǔn)接口變得至關(guān)重要。

    過去幾年中基于手機(jī)的視頻功能經(jīng)歷了巨大的變化。利用手機(jī)來拍照片和視頻是消費(fèi)者期望的關(guān)鍵功能。隨著高分辨率彩色顯示器的平�；哔|(zhì)量圖像的重要性也大大增加�，F(xiàn)在，圖像處理被視為手機(jī)行業(yè)中最重要的增長(zhǎng)領(lǐng)域之一。

    隨著具備3d圖形加速器的手持設(shè)備進(jìn)入消費(fèi)者手中，移動(dòng)設(shè)備中真正的3d圖像很快就要出現(xiàn)。利用一個(gè)專用圖形處理器能極大地改善手持設(shè)備的圖像功能。相關(guān)的應(yīng)用包括增強(qiáng)型用戶接口，手機(jī)3d游戲，移動(dòng)地圖和導(dǎo)航。

    在將來的手機(jī)上支持先進(jìn)的圖像功能，意味著我們將面臨在應(yīng)用和多媒體處理器這類的soc中集成3d圖像處理器方面的挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)將包括許多方面，因?yàn)?d圖像是非常耗費(fèi)存儲(chǔ)器帶寬的應(yīng)用，從而將提升存儲(chǔ)器系統(tǒng)和系統(tǒng)總線的極限，以及整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜度。

    來自3d背景的soc

    在分析系統(tǒng)架構(gòu)時(shí)，必須仔細(xì)考慮三個(gè)因素——即存儲(chǔ)器可用帶寬，系統(tǒng)總線和圖像處理器性能。存儲(chǔ)器帶寬決定了對(duì)存儲(chǔ)器要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景的性能上限。延遲補(bǔ)償使得圖像內(nèi)核的配置位于系統(tǒng)總線所允許的極限范圍內(nèi)。而對(duì)運(yùn)算要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景的性能則受限于圖像處理器的流水線效率和時(shí)鐘頻率。

    3d圖像是很耗費(fèi)存儲(chǔ)器資源的，如果應(yīng)用上不加限制的話它可以用掉所有的存儲(chǔ)器帶寬(見表)。

    在復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)景中，為了提交每幀圖像，彩色和z緩沖器必須讀寫許多次。此外，圖像處理器必須訪問紋理和幾何數(shù)據(jù)。所期望的每秒30幀意味著所有這些存儲(chǔ)器訪問必須每秒連續(xù)出現(xiàn)30次。實(shí)際上，這意味著每秒有接近幾百兆字節(jié)的數(shù)據(jù)必須在系統(tǒng)存儲(chǔ)器和圖像處理器之間進(jìn)行傳輸。在減少圖像處理器和外部的手機(jī)sdram之間的存儲(chǔ)器帶寬利用方面，已有許多獨(dú)創(chuàng)性的技術(shù)。但盡管如此，存儲(chǔ)器帶寬仍然是一個(gè)限制因素。

    表：不同條件下存儲(chǔ)器帶寬的耗費(fèi)情況統(tǒng)計(jì)。

    系統(tǒng)總線架構(gòu)

    當(dāng)規(guī)劃一個(gè)圖形處理器架構(gòu)時(shí)，理解系統(tǒng)總線的限制和利用時(shí)機(jī)是至關(guān)重要的。為了實(shí)現(xiàn)最佳的圖形性能，必須充分理解像最大突發(fā)數(shù)據(jù)的大小和流水線請(qǐng)求的可用性這類的限制。這對(duì)廣泛采用和完好定義像ocp這樣的soc總線插座標(biāo)準(zhǔn)來說具有特殊的價(jià)值，因?yàn)檫@樣的標(biāo)準(zhǔn)可以被器件供應(yīng)商以及集成商充分和正確地理解(見圖)。

    圖：采用圖形加速器的簡(jiǎn)單系統(tǒng)方框圖。

    因?yàn)橹鞔鎯?chǔ)器訪問被發(fā)送到外部的sdram，系統(tǒng)總線上將出現(xiàn)較長(zhǎng)的突發(fā)訪問數(shù)據(jù)串。總線規(guī)模的上限決定了返回?cái)?shù)據(jù)的有效利用率。舊數(shù)據(jù)浪費(fèi)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器帶寬，而帶寬對(duì)于這些應(yīng)用來說是極為珍貴的資源。各種靈巧的高速緩存方案被采用，以確保沒有系統(tǒng)帶寬被浪費(fèi)。此外，優(yōu)異的高速緩存減少了一起轉(zhuǎn)移的數(shù)據(jù)量。圖像處理器中的字節(jié)可選擇功能(byteenables)可實(shí)現(xiàn)突發(fā)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度的最大化，因?yàn)闆]有必要將潛在的長(zhǎng)突發(fā)數(shù)據(jù)分解成若干個(gè)較小的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，且這樣做將降低性能。而ocp2.0就支持字節(jié)可選擇功能。

    系統(tǒng)的存儲(chǔ)器延遲包括從圖形處理器到外部存儲(chǔ)器并返回的總延遲。該延遲很容易達(dá)到50-100個(gè)系統(tǒng)總線時(shí)鐘周期。補(bǔ)償這種延遲的一種有效方法是向總線接口發(fā)多個(gè)未完成的請(qǐng)求(outstandingrequests)。通過按這種方式來流水線操作這些請(qǐng)求，一個(gè)連續(xù)的數(shù)據(jù)流可被送到耗費(fèi)存儲(chǔ)器的圖形處理器。舊的總線接口，例如ambaahb2.0，不支持這種流水線操作。而ocp2.0接口提供了這種可能性，故非常大的存儲(chǔ)器延遲都能被補(bǔ)償且沒有任何的性能損失。伴隨著預(yù)測(cè)性的智能預(yù)取機(jī)制，性能還可以達(dá)到更高。

    ocp總線插座提供的另一個(gè)有用功能是線程，該功能允許在圖形處理器的外部識(shí)別不同的存儲(chǔ)器訪問。這樣就能夠?qū)υL問進(jìn)行重新排序并得到改善性能的新機(jī)會(huì)。專用存儲(chǔ)器訪問可以瞄準(zhǔn)快速存儲(chǔ)器并因此提升了性能。當(dāng)訪問外部sdram時(shí)也可