グラフィックプロセッサ、情報処理装置
【課題】 情報処理を効率的に行うコマンド体系を提供する。
【解決手段】 情報処理装置１０００は、装置全体を統括的に制御するメインプロセッサ２００と、画像処理演算を行うグラフィックプロセッサ１００と、メインメモリ５０を備える。グラフィックプロセッサ１００は、該グラフィックプロセッサを統括的に制御する制御ユニット２０と、この制御ユニットを経由して与えられる命令にしたがったグラフィック処理を実行するグラフィック演算ユニット４０とを備える。制御ユニット２０は、メインプロセッサ２００とデータの授受を行うインタフェイス部２２と、メインプロセッサから受け取ったデータに含まれ、非グラフィック処理系命令の集合からなる命令体系を解析する命令解析部２４と、解析された命令を実行する実行部２６を備える。
【解決手段】 情報処理装置１０００は、装置全体を統括的に制御するメインプロセッサ２００と、画像処理演算を行うグラフィックプロセッサ１００と、メインメモリ５０を備える。グラフィックプロセッサ１００は、該グラフィックプロセッサを統括的に制御する制御ユニット２０と、この制御ユニットを経由して与えられる命令にしたがったグラフィック処理を実行するグラフィック演算ユニット４０とを備える。制御ユニット２０は、メインプロセッサ２００とデータの授受を行うインタフェイス部２２と、メインプロセッサから受け取ったデータに含まれ、非グラフィック処理系命令の集合からなる命令体系を解析する命令解析部２４と、解析された命令を実行する実行部２６を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グラフィックプロセッサまたは情報処理装置に関し、特に画像処理を含む情報処理技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のコンピュータグラフィックス技術の発達に伴い、大型計算機や、パーソナルコンピュータ、ゲーム機器などの情報処理装置から出力される画像データは、ますます複雑化、高度化している。そこで、このような情報処理装置では、通常の演算処理を行うメインプロセッサとは別に、画像処理専用のグラフィックプロセッサを搭載し、メインプロセッサを画像処理から解放して、システムのオーバーヘッドの解消を図っている。
【０００３】
これらの情報処理装置において高性能な演算処理を実現するためには、メインプロセッサをマルチプロセッサで構成することが有効である。マルチプロセッサでは、複数のタスクを各プロセッサに割り当て並列処理を実行して演算速度を高める。一方、グラフィックプロセッサは、メインプロセッサが処理する複数のタスクに対応した画像処理を、メインプロセッサの高速演算に対応させて行う必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、グラフィックプロセッサにおける画像処理は、メインプロセッサで実行されるアプリケーションに関わりなく動作する。しかしながら、アプリケーションの実行の上で必要となる画像処理に協調させてグラフィックプロセッサの動作を制御することができれば、情報処理装置における処理効率の向上に寄与することもあり得る。
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は画像処理演算を含む情報処理を効率的に行う技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様はグラフィックプロセッサに関する。このグラフィックプロセッサは、グラフィックプロセッサを統括的に制御する制御ユニットと、この制御ユニットを経由して与えられる命令にしたがったグラフィック処理を実行するグラフィックユニットとを備える。そして、制御ユニットは、外部とデータの授受を行うインタフェイス部と、外部から受け取ったデータに含まれ、非グラフィック処理系命令の集合からなる命令体系を解析する命令解析部と、解析された命令を実行する実行部とを備えることを特徴とする。
【０００７】
ここで、「非グラフィック処理系命令」とは、グラフィックユニットにおけるグラフィック処理の内容が明示された命令ではない、データの転送、グラフィック処理の開始または処理の待機、終了などが明示されている命令のことをいう。この態様によれば、ユーザが非グラフィック処理系命令を組み合わせることによって、グラフィックプロセッサの動作を制御し処理効率を向上させることができる。
【０００８】
命令体系は、グラフィックユニットで実行されるグラフィック処理をカプセル化して扱う体系であってもよい。ここで、「カプセル化して扱う体系」とは、データと、このデータ対する操作を行う手続きが一緒に含まれている体系のことをいう。
命令体系は、グラフィックユニットで実行されるグラフィック処理に関与するデータを直接操作しない命令から構成されていてもよい。ここで、「グラフィック処理に関与するデータ」には、テクスチャデータ、カラーデータ、α値データ、Ｚ値データ、頂点データなどのほか、グラフィックユニットにおけるシェーダプログラムなどのプログラムも含まれる。これによって、非グラフィック処理系命令によりグラフィック処理の結果に影響を及ぼすことが回避される。
【０００９】
命令体系は、グラフィックユニットで実行されるグラフィック処理の対象を明示し、処理内容を明示しない命令から構成されていてもよい。「グラフィック処理の対象」とは、実施の形態におけるオブジェクトを指し、「処理内容」とはグラフィックユニットにおけるシェーダプログラムなどのプログラムを指す。
さらに、命令体系は、グラフィックユニットで実行されるグラフィック処理の内容に依存しない大域動作指示命令であってもよい。「大域動作指示命令」とは、グラフィックユニット上で実行されるシェーダプログラムなどのプログラムに影響されない、グラフィックユニットの動作制御に関する命令のことをいう。これによって、グラフィックユニット上で実行されるプログラムを変更しても、命令体系を修正する必要がなくなる。
【００１０】
命令解析部は、メインプロセッサから受け取ったデータのうち、グラフィック処理に必要なデータをグラフィックユニットのアクセス可能な記憶領域へ転送するようにしてもよい。グラフィック処理に必要なデータにはテクスチャデータ、カラーデータ、α値データ、Ｚ値データ、頂点データなどである。この記憶領域は、グラフィックユニットに含まれていても、グラフィックユニットの外部に存在してもよい。
【００１１】
本発明の別の態様は、情報処理装置に関する。この情報処理装置は、装置全体を統括的に制御するメインプロセッサと、画像処理演算を行うグラフィックプロセッサとを備える。グラフィックプロセッサは、該グラフィックプロセッサを統括的に制御する制御ユニットと、この制御ユニットを経由して与えられる命令にしたがったグラフィック処理を実行するグラフィックユニットとを備える。そして、制御ユニットは、メインプロセッサとデータの授受を行うインタフェイス部と、メインプロセッサから受け取ったデータに含まれ、非グラフィック処理系命令の集合からなる命令体系を解析する命令解析部と、解析された命令を実行する実行部とを備えることを特徴とする。
【００１２】
この態様によっても、ユーザが非グラフィック処理系命令を組み合わせることによって、グラフィックプロセッサの動作を制御し処理効率を向上させることができる。
【００１３】
なお、以上の構成要素の任意の組合せや、本発明の表現を方法、装置、システム、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、画像処理を実行するグラフィックプロセッサの動作を少数のコマンドで制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態に係る情報処理装置１０００の構成を示すブロック図である。情報処理装置１０００は、グラフィックプロセッサ１００、メインプロセッサ２００、メインメモリ５０およびグラフィックメモリ１０を含む。情報処理装置１０００は、表示装置５２と接続されている。なお、図１において、様々な処理を行う機能ブロックとして記載される各要素は、ハードウェア的には、ＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで構成することができ、ソフトウェア的には、メモリにロードされたプログラムなどによって実現される。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは当業者には理解されるところであり、いずれかに限定されるものではない。
【００１６】
この情報処理装置１０００では、情報処理装置１０００を効率よく使用するための機能、環境を提供し、装置全体を統括的に制御するオペレーティングシステム（以下、ＯＳと略す）が実行される。そのＯＳ上でアプリケーションソフトウェア（以下、単にアプリケーションという）が実行される。本実施の形態においては、メインプロセッサ２００とグラフィックプロセッサ１００は協調的に演算処理を行う。グラフィックプロセッサ１００は、メインプロセッサ２００により処理されるそれぞれのタスクに関連する画像処理を行い、生成した画像、映像を表示装置５２に出力し、または図示しない記憶装置に記憶する。メインプロセッサ２００とグラフィックプロセッサ１００との協調動作については後述する。
【００１７】
メインプロセッサ２００は、複数のサブプロセッサ３０と管理プロセッサ３２と制御側ＤＭＡ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｍｏｒｙ Ａｃｃｅｓｓ）コントローラ３４とを含む。サブプロセッサ３０、管理プロセッサ３２および制御側ＤＭＡコントローラ３４はバス３６により相互通信が可能である。管理プロセッサ３２は、アプリケーションに対応するタスクを時分割し、タイムスライス毎に各アプリケーションに対応するタスクをサブプロセッサ３０に割り当て、演算処理を並列で行うように制御する。例えば、あるタイムスライスにおいて処理されるアプリケーションに対応するタスクが三次元コンピュータグラフィックスの画像処理に関するものである場合には、ジオメトリ処理を実行する。各サブプロセッサ３０において画像処理の必要が発生した場合には、ジオメトリ処理後の頂点データやパラメータデータが各サブプロセッサ３０からグラフィックメモリ１０へ転送される。
【００１８】
制御側ＤＭＡコントローラ３４は、メインメモリ５０やグラフィックプロセッサ１００との間のデータ転送、データ退避などをサブプロセッサ３０または管理プロセッサ３２からのコマンドによって制御する。
【００１９】
メインメモリ５０は、主にメインプロセッサ２００によって使用される記憶領域である。このメインメモリ５０には、メインプロセッサ２００によりコンピュータグラフィックスに関するタスクを処理して得られたデータやプログラムなどが一時的に格納される。また、このメインメモリ５０には、グラフィックプロセッサ１００による演算処理の結果得られたデータが退避して格納される場合もある。
【００２０】
グラフィックメモリ１０は、グラフィックプロセッサ１００により使用、管理されるグラフィックに関するデータ専用のメモリ領域であって、画像フレームデータが格納されるフレームバッファ（図示せず）などに加えて、画像フレームデータを描画する際に参照される基本データである頂点データを格納するバッファ（図示せず）、および、テクスチャデータが一時的に格納される２つのコンテクストバッファ１２を備えている。
【００２１】
グラフィックプロセッサ１００は、画像に関する処理、例えばレンダリング処理などを専用に実行する。グラフィックプロセッサ１００は、ディスプレイコントローラ１８、制御ユニット２０、画像処理側ＤＭＡコントローラ２８、グラフィック演算ユニット４０、および内部レジスタ５４を含む。これらのブロック同士はバス３６で接続されており、各ブロック間でデータ信号の送受が行われる。
【００２２】
グラフィック演算ユニット４０は、外部から与えられる命令にしたがって、グラフィックに関する様々な演算処理を行う。その処理の一例としては、三次元モデリングデータをもとに座標変換、陰面消去、シェーディングを行って画像フレームデータを作成し、グラフィックメモリ１０内のフレームバッファに書き込む一連のレンダリング処理などが挙げられる。グラフィック演算ユニット４０は、特に三次元グラフィックスに関する処理を高速に行うために、ラスタライザ４２、シェーダユニット４４、テクスチャユニット４６などの機能ブロックを含んでいる。
【００２３】
ラスタライザ４２は、描画するオブジェクトの頂点データを受け取り、三次元空間上のオブジェクトを投影変換により描画平面上の図形に変換するビュー変換を行う。さらに、描画平面上の図形を、描画平面の水平方向に沿ってスキャンしながら、一列ごとに量子化されたピクセルに変換するラスター処理を行う。このラスタライザ４２によってオブジェクトがピクセル展開されて、各ピクセル毎にピクセル情報を算出する。このピクセル情報には、ＲＧＢカラー値、透明度を表すα値、視点からの奥行きを表すＺ値が含まれる。
【００２４】
ラスタライザ４２は、スキャンラインに沿って所定の大きさのピクセル領域を生成し、シェーダユニット４４、テクスチャユニット４６へと出力する。ラスタライザ４２から出力されるピクセル領域は、一度キューにスタックされ、シェーダユニット４４はスタックされたピクセル領域を順に処理していく。
【００２５】
シェーダユニット４４は、ラスタライザ４２により算出されたピクセル情報をもとにシェーディング処理を行い、テクスチャユニット４６により得られたテクセル情報をもとに、テクスチャマッピング後のピクセル色を決定し、グラフィックメモリ１０内のフレームバッファにシェーディング処理後の画像フレームデータを書き込む。さらにシェーダユニット４４は、フレームバッファに書き込まれた画像フレームデータに対してフォギング、アルファブレンディング等の処理を行い最終的な描画色を決定してフレームバッファの画像フレームデータを更新する。
【００２６】
テクスチャユニット４６は、シェーダユニット４４からテクスチャデータを指定するパラメータを受け取り、要求されたテクスチャデータをグラフィックメモリ１０内のバッファ１２から読み出し、所定の処理を行った後にシェーダユニット４４に対して出力する。
【００２７】
制御ユニット２０は、このグラフィックプロセッサ１００全体を制御するブロックであり、ディスプレイコントローラ１８、グラフィック演算ユニット４０を統括的に制御し、各ブロック間のデータ転送の同期管理、割り込み処理、タイマー管理等を行う。
【００２８】
ディスプレイコントローラ１８は、水平および垂直同期信号を生成し、表示装置５２の表示タイミングにしたがって、グラフィックメモリ１０内のフレームバッファから画像フレームデータのピクセルデータをライン状に順次読み込んでいく。さらにディスプレイコントローラ１８は、ライン状に読み込まれたピクセルデータを、ＲＧＢのカラー値からなるデジタルデータから表示装置５２に対応したフォーマットに変換して出力する。
【００２９】
画像処理側ＤＭＡコントローラ２８は、メインメモリ５０とグラフィックメモリ１０の間のデータ転送、データ退避などを制御ユニット２０からのコマンドによって制御する。画像処理側ＤＭＡコントローラ２８は、テクスチャデータをメインメモリ５０からグラフィックメモリ１０のバッファ１２に転送する。
【００３０】
次に、以上のように構成された情報処理装置１０００の動作について、本実施の形態の特徴であるメインプロセッサ２００とグラフィックプロセッサ１００との協調動作を中心に説明する。
【００３１】
メインプロセッサ２００の管理プロセッサ３２は、時分割されたタスクの実行順序を決定し、各タスクをサブプロセッサ３０に適切に割り当てるとともに、グラフィックプロセッサ１００との信号の送受信を行う。グラフィックプロセッサ１００の制御ユニット２０は、メインプロセッサ２００と信号の送受信を行うほか、メインプロセッサ２００から受け取るコマンドリストに基づいて、画像処理側ＤＭＡコントローラ２８とグラフィック演算ユニット４０を統括的に制御する。グラフィック演算ユニット４０は、制御ユニット２０で実行されるコマンドにしたがって、上述の各種グラフィック処理を開始する。
【００３２】
制御ユニット２０は、インタフェイス部２２と、命令解析部２４と、実行部２６とを含む。インタフェイス部２２は、メインプロセッサ２００内のサブプロセッサ３０やメインメモリ５０などからデータを受け取る。なお、ここでいう「データ」には、コマンドリスト、頂点データ、テクスチャデータなどの狭義のデータの他、グラフィック演算ユニット４０におけるシェーダプログラムなどが含まれる。命令解析部２４は、インタフェイス部２２が受け取ったデータの中からコマンドリストを取り出して、コマンドを解析する。実行部２６は、コマンドを順次実行する。
【００３３】
グラフィック演算ユニット４０は、シェーダプログラムなどのプログラムで規定された演算方法にしたがって、実行部２６で実行されるコマンドにより指示されるタイミングでオブジェクトのグラフィック処理を実行する。
【００３４】
タスクの処理を実行しているあるサブプロセッサ３０に画像処理の必要が発生したとすると、サブプロセッサ３０は、画像処理に必要となる頂点データなどのオブジェクトデータをメインメモリ５０に一時格納するとともに、これらのデータを転送するためのコンフィグデータとコマンドリストを作成する。コンフィグデータには、シェーダプログラムなどのグラフィック演算ユニット４０で使用されるプログラムのアドレス、転送サイズなどのデータが含まれる。
【００３５】
制御側ＤＭＡコントローラ３４は、メインメモリ５０からオブジェクトデータを読み出し、透視変換などの処理を施した後、読み出したオブジェクトデータをグラフィックメモリ１０に転送する。また、制御側ＤＭＡコントローラ３４は、コマンドリストやコンフィグデータを制御ユニット２０に転送する。制御ユニット２０に転送されるデータは、命令解析部２４により解析され、解析されたコマンドが実行部２６に渡されキューに入れられる。実行部２６は、キュー内のコマンドを順次実行する。実行されたコマンドにしたがって、画像処理側ＤＭＡコントローラ２８は、テクスチャデータをメインメモリ５０から読み出してバッファ１２に転送する。
制御側ＤＭＡコントローラ３４は、管理プロセッサ３２またはサブプロセッサ３０の指示により実行開始する。サブプロセッサ３０は、オブジェクトの転送準備ができた時に、後述するＮＯＴＩＦＹコマンドによりバッファの空きを確認して、制御側ＤＭＡコントローラ３４を開始させる。制御側ＤＭＡコントローラ３４によるサブプロセッサ３０からグラフィックメモリ１０へのオブジェクトデータの転送は、テクスチャデータの転送に並行して、またはグラフィック演算ユニット４０のアイドリング中に実行される。
【００３６】
このように、グラフィックプロセッサ１００は、内部に設けられた画像処理側ＤＭＡコントローラ２８を利用して、画像処理に必要な各種データを好適なタイミングでメインメモリ５０から取得することができる。これによって、データ転送処理に係るグラフィックプロセッサ１００およびメインプロセッサ２００の負荷を軽減し、転送要求など最低限の処理を除いて、それらのプロセッサの演算処理と並行して転送処理を行うことができる。また、グラフィックプロセッサ１００の構成を複雑化することなく、高速動作するメインプロセッサ２００の処理に対応した画像処理を行うことができるため、動画の停止やコマ落ちなどが発生しにくくなる。
【００３７】
本実施の形態において、制御ユニット２０で解析、実行されるコマンドを「非グラフィック処理系命令」と呼ぶ。この非グラフィック処理系命令は、グラフィック演算ユニット４０におけるグラフィック処理内容が明示されているものではなく、描画データの転送、グラフィック処理の開始や処理の待機、終了などの処理内容のみが明示されている命令体系である。グラフィック演算ユニット４０における具体的なグラフィック処理は、コンフィグデータで指定されるシェーダプログラムなどのプログラムで規定されている。
【００３８】
このような非グラフィック処理系命令を採用したのは、以下のようなことを目的とするためである。すなわち、本実施の形態のような情報処理装置においては、グラフィックプロセッサやそこで実行されるシェーダプログラムは、ハードウェアベンダーにより提供され、情報処理装置において実行されるアプリケーションソフトウェアや映像コンテンツは、別のソフトウェアベンダーにより提供されることが多い。このような場合、ソフトウェアベンダーがグラフィックプロセッサの制御を考慮する必要はなく、処理をすべきデータのみを準備すればよい。
【００３９】
しかしながら、アプリケーション毎に要求される処理の負荷などは異なるので、情報処理装置全体の効率を考えた場合、グラフィックプロセッサにおいて実行されるグラフィック処理をソフトウェアベンダー側で制御することが好ましい場合がある。また、ソフトウェアベンダー側において、グラフィックプロセッサのハードウェア構成を理解した上で、グラフィックプロセッサにおけるグラフィック処理を一定程度制御できた方が、グラフィック処理の高速化、効率化に寄与する場合もある。
そこで、グラフィック演算ユニット４０で実行されるグラフィック処理の方法を明示しない命令である「非グラフィック処理系命令」を設けることで、グラフィックプロセッサの動作を簡便に制御できるようにしたのである。
【００４０】
次に、非グラフィック処理系命令を具体的なコマンドを参照して説明する。本実施の形態では、非グラフィック処理系命令として、転送命令「ＤＭＡ」、処理起動命令「ＫＩＣＫ」、処理完了通知命令「ＮＯＴＩＦＹ」、同期化命令「ＳＹＮＣ」、待機命令「ＷＡＩＴ」、終了命令「ＥＮＤ」、次リスト命令「ＮＥＸＴ」および計時命令「ＰＥＲＦ」を有している。当然であるが、他の命令をさらに有していても、またはこれらの命令のうちいくつかの命令を含んでいない場合も、本発明の範囲に含まれる。
【００４１】
上述の非グラフィック処理系命令は、全て同一のフォーマットを備えている。図２は、コマンドフォーマットの一例を示す。フォーマット１２０は、上述のコマンドのうちいずれのコマンドであるかを数字で指定するタイプ１２１、コマンド毎に設定が必要となる属性１２２、コマンド毎に付与されるコマンドＩＤ１２３、および必要な設定を明示するパラメータ１２４〜１２６をそれぞれ指定するデータ領域を有する。コマンド長は、例えば１６バイトである。「コマンドＩＤ」は、「１」から開始し「１」ずつ増加していき、コマンドリスト中に複数存在するＤＭＡコマンドやＫＩＣＫコマンドの識別番号として使用される。
【００４２】
グラフィックプロセッサ１００で処理されるのは、上述のＫＩＣＫ、ＤＭＡ、ＮＯＴＩＦＹなどを含む複数のコマンドのセットであり、このセットを本明細書においては「コマンドリスト」と呼ぶ。制御ユニット２０の実行部２６は、コマンドリスト内のコマンドをひとつずつ実行して、画像処理側ＤＭＡコントローラ２８またはグラフィック演算ユニット４０に対応する命令を実行させる。
【００４３】
図３は、ＤＭＡコマンドのデータフォーマット１３０を示す。ＤＭＡコマンドは、画像処理側ＤＭＡコントローラ２８に対して、メインメモリ５０とグラフィックメモリ１０の間の任意のデータのＤＭＡ転送を実行させる命令である。制御ユニット２０の実行部２６がＤＭＡコマンドを実行すると、画像処理側ＤＭＡコントローラ２８が起動し、メインメモリ５０からテクスチャデータの読み込み処理を開始する。読み込まれたデータは、グラフィックメモリ１０のバッファ１２に格納される。
【００４４】
タイプ１３１にはＤＭＡコマンドであることを示す「１」を指定する。ＤＭＡチャネル１３２はＤＭＡ転送を利用するデバイスの間で衝突が発生しないように設定される２つのチャネルのうちいずれかを指定する。ＤＭＡ ＩＤ１３３は、ＤＭＡコマンドのＩＤを指定する。このＤＭＡ ＩＤは、ＤＭＡのプロセスが終了すると直ちにグラフィックプロセッサ１００の内部レジスタ５４に書き込まれる。サブプロセッサ３０は、ＤＭＡ ＩＤを格納した内部レジスタ５４をポーリングすることで、ＤＭＡプロセスの終了を確認することもできる。タグアドレス１３４にはＤＭＡタグのアドレスが指定される。ＤＭＡタグには、ＤＭＡ転送に関連する情報、すなわち、アドレス、ＤＭＡサイズ、および転送方向が含まれる。タグサイズ１３５は、ＤＭＡタグのデータサイズが指定される。
【００４５】
図４は、ＫＩＣＫコマンドのデータフォーマット１４０を示す。ＫＩＣＫコマンドは、グラフィック演算ユニット４０における各種グラフィック処理を開始させる命令である。制御ユニット２０の実行部２６がＫＩＣＫコマンドを実行すると、グラフィック演算ユニット４０はグラフィックメモリ１０にアクセスしてテクスチャデータとオブジェクトデータを読み出し、フレームバッファに描画する。
【００４６】
タイプ１４１にはＫＩＣＫコマンドであることを示す「２」を指定する。コンフィグタグ１４２は、コンフィグデータを使用するか否かを指定する。ＫＩＣＫ ＩＤ１４３は、ＫＩＣＫコマンドのＩＤを指定する。このＫＩＣＫ ＩＤは、ＫＩＣＫプロセスが終了すると直ちにグラフィックプロセッサ１００の内部レジスタ５４に書き込まれる。サブプロセッサ３０は、ＫＩＣＫ ＩＤを格納した内部レジスタ５４をポーリングすることで、ＫＩＣＫプロセスの終了を確認することもできる。コンフィグデータアドレス１４４およびコンフィグデータサイズ１４５には、それぞれコンフィグデータのアドレスまたはデータサイズが指定される。制御ユニット２０の実行部２６は、ＫＩＣＫコマンドを実行すると、コンフィグデータをグラフィック演算ユニット４０に転送した後に、グラフィック演算ユニット４０が起動される。グラフィック演算ユニット４０は、コンフィグデータの内容にしたがってプログラムをロードした後、グラフィック処理を実行する。コンフィグデータは、予め決定されているか、もしくはメインプロセッサ２００において作成される。
【００４７】
図５は、ＮＯＴＩＦＹコマンドのデータフォーマット１５０を示す。ＮＯＴＩＦＹコマンドは、グラフィックプロセッサ１００からメインプロセッサ２００に対して通知をするために使用される。制御ユニット２０の実行部２６がＮＯＴＩＦＹコマンドを実行すると、グラフィックプロセッサ１００内における所定のグラフィック処理の終了が、メインプロセッサ２００内のサブプロセッサ３０に通知される。具体的には、ＮＯＴＩＦＹコマンドは、画像処理側ＤＭＡコントローラ２８によるＤＭＡ転送が終了したこと、または、グラフィック演算ユニット４０におけるグラフィック処理が終了したことをサブプロセッサ３０に通知する。グラフィックプロセッサ１００においていずれの処理の終了を通知するかは、コマンドリストにおけるＮＯＴＩＦＹコマンドと他のコマンドとの配置で指定することができる。
【００４８】
タイプ１５１にはＮＯＴＩＦＹコマンドであることを示す「３」を指定する。サブプロセッサＩＤ１５４は、信号を通知するサブプロセッサ３０を指定する。全てのサブプロセッサ３０を指定することも可能である。
【００４９】
例えば、グラフィックメモリには、限られた数しかコンテクストバッファ１２が設けられておらず、これをグラフィック処理に必要なデータ（例えばテクスチャデータ）の格納領域として共用しなければならない。そこで、例えば、グラフィック処理に必要なデータのＤＭＡ転送が終了したことをＮＯＴＩＦＹコマンドでサブプロセッサ３０に伝え、これに応じてサブプロセッサ３０によりジオメトリ処理の結果、例えば頂点データなどをグラフィックメモリ１０に転送するようにすれば、グラフィック演算ユニット４０およびサブプロセッサ３０のアイドリング時間が削減され、結果的に演算時間の短縮に寄与することができる。このように、ＮＯＴＩＦＹコマンドは、グラフィックプロセッサ１００とメインプロセッサ２００とを協調動作させ、情報処理装置１０００全体の処理効率を向上させるために必要となる命令である。ＮＯＴＩＦＹコマンドのより具体的な使用方法は、図１１〜図１７を参照する実施例において説明する。
【００５０】
図６は、ＳＹＮＣコマンドのデータフォーマット１６０を示す。ＳＹＮＣコマンドは、プロセス間に依存関係がある場合に、所定のコマンドプロセスの終了と、サブプロセッサ３０における処理の終了とを同期させるコマンドである。
【００５１】
タイプ１６１にはＳＹＮＣコマンドであることを示す「４」を指定する。ＳＹＮＣ対象１６２には、ＤＭＡコマンド、ＫＩＣＫコマンド、サブプロセッサからのオブジェクトのＤＭＡ転送のいずれの終了を確認するかを指定する。ＩＤ１６４には、ＤＭＡコマンドまたはＫＩＣＫコマンドのＩＤを指定する。レジスタ１６５は、フラグレジスタを指定する。サブプロセッサ３０は、自身の処理が終了すると、内部レジスタ５４にフラグを立てる。後述するように、ＳＹＮＣコマンドによって、テクスチャデータとオブジェクトデータの両方の転送終了待ちをすることができる。
【００５２】
実行部２６は、内部レジスタ５４を参照することで、ＤＭＡコマンド、ＫＩＣＫコマンドまたはサブプロセッサの終了を確認する。実行部２６がＳＹＮＣコマンドを実行すると、フォーマットで指定されたプロセス依存関係に応じて、以下に述べるような複数の動作が発生する。第１に、時間的に前に実行されたＤＭＡコマンドにしたがったデータのＤＭＡ転送が完了するまで、グラフィック演算ユニット４０におけるそのデータを利用するグラフィック処理の開始を保留させる。第２に、時間的に前に実行されたＫＩＣＫコマンドによってグラフィック演算ユニット４０においてグラフィック処理が実行されているときに、その処理が終了するまでコマンドリスト内の後続のコマンドの実行を保留する。第３に、サブプロセッサ３０におけるデータ処理が終了するまで、コマンドリスト内の後続のコマンドの実行を保留する。
【００５３】
例えば、ＫＩＣＫコマンドを実行しようとする場合、グラフィック処理に必要なテクスチャデータなどのデータがグラフィックメモリ上に揃わなければ、グラフィック演算ユニット４０を起動することはできない。そのような場合に、テクスチャデータおよびオブジェクトデータのＤＭＡ転送プロセスの終了をＳＹＮＣコマンドで確認し、それに応じてＫＩＣＫコマンドを実行するようにすれば、グラフィック処理を効率的に実行することができる。また、グラフィック演算ユニット４０におけるグラフィック処理の終了をＳＹＮＣコマンドで取得し、それに応じてＤＭＡコマンドを実行するようにすれば、グラフィック演算ユニット４０のアイドリング時間を削減することができる。
【００５４】
このように、ＳＹＮＣコマンドによって、ＤＭＡプロセスまたはＫＩＣＫプロセスの終了と、サブプロセッサにおける処理の終了を同期させることが可能になる。これによって、プロセス依存関係がある多数のコマンドを含む場合でも、グラフィックプロセッサ１００の動作を適切に制御し、ひいては、グラフィックプロセッサ１００とメインプロセッサ２００の動作を協調させることができる。ＳＹＮＣコマンドのより具体的な使用方法については、図１１〜図１７を参照する実施例において説明する。
【００５５】
なお、ＳＹＮＣコマンドは、ＤＭＡコマンド、ＫＩＣＫコマンドおよびサブプロセッサひとつずつの終了を確認することもできるし、２個のＳＹＮＣコマンドを連続させて記述することで、多数のプロセスの終了を同期させることもできる。
【００５６】
図示しないＷＡＩＴコマンドは、ＳＹＮＣコマンドと異なり、グラフィックプロセッサ１００において実行中である全てのコマンドプロセスが終了するまで、以降のコマンドの実行を保留する。タイプには、ＷＡＩＴコマンドであることを示す「５」が指定される。
【００５７】
図７は、ＮＥＸＴコマンドのデータフォーマット１７０を示す。ＮＥＸＴコマンドは、ひとかたまりのコマンドリストの終了を示すとともに、次に実行すべきコマンドリストのアドレスを示すコマンドである。タイプ１７１には、ＮＥＸＴコマンドであることを示す「６」が指定される。次アドレス１７４には、次に実行すべきコマンドリストの先頭のアドレスが指定される。
【００５８】
本実施の形態では、複数のサブプロセッサ３０が並列的に描画データの演算を実行し、そのためのグラフィック処理に必要な非グラフィック処理命令を含むコマンド列を各サブプロセッサ３０が独立して作成する。コマンドリストは、作成された順にメインメモリ５０に格納される。したがって、制御ユニット２０では、それら複数のコマンドリストの実行順序を知ることができない。そこで、ＮＥＸＴコマンドにより次に実行すべきコマンドリストのアドレスを指定することによって、サブプロセッサ３０における処理の前後に関係なく、またメインメモリ５０内のロケーションに関係なく、コマンドリストを実行することができる。
【００５９】
図示しないＥＮＤコマンドは、コマンドリストの終了をセットする命令であり、実行部２６がＥＮＤコマンドを実行すると、コマンドリストの開始アドレスに移動する。タイプ番号は「７」である。
【００６０】
図８は、ＮＥＸＴコマンドの使用方法を説明する図である。図示するように、連続して実行実施されるべきコマンドリスト２０２、２０４、２０６が存在するとする。これらのコマンドリストは、その実行順序に関係なくメインメモリ５０に転送される。コマンドリスト２０２、２０４の末尾にはＮＥＸＴコマンドが埋め込まれており、このＮＥＸＴコマンドには次に実行すべきコマンドリストの先頭アドレスが書き込まれている。また、コマンドリスト２０６の末尾にはＥＮＤコマンドが埋め込まれている。
【００６１】
画像処理側ＤＭＡコントローラ２８は、予め定められている開始アドレスから始まっているコマンドリスト２０２を第１のリストとしてメインメモリ５０から取り出す。そして、コマンドリスト２０２のＮＥＸＴコマンドによって、画像処理側ＤＭＡコントローラ２８は次に実行すべきコマンドリスト２０４をメインメモリ５０から取り出すことができる。同様に、コマンドリスト２０４のＮＥＸＴコマンドによって、その次に実行すべきコマンドリスト２０６を取り出すことができる。
【００６２】
管理プロセッサ３２は、各サブプロセッサ３０で作成されたコマンドリストを解析して、必要なＮＥＸＴコマンドを各コマンドリストに埋め込むように構成されている。または、サブプロセッサ３０が互いにコマンドリストを交換し合うことにより、必要なＮＥＸＴコマンドを埋め込むように構成してもよい。つまり、あるサブプロセッサＡがメモリ上のあるアドレスを取得するとき、他のサブプロセッサによるメインメモリ５０へのアクセスをロックする。そして、サブプロセッサＡがコマンドリストをメインメモリ５０へ保存した後、他のプロセッサによるメインメモリへのアクセスロックを解除する。続いて、サブプロセッサＢがメインメモリの次アドレスを取得し、サブプロセッサＡの作成したコマンドリストにこのアドレスを含むＮＥＸＴコマンドを追加する。この処理を繰り返すことによって、必要なＮＥＸＴコマンドを各コマンドリストに埋め込むことができる。
【００６３】
図示しないＰＥＲＦコマンドは、コマンドプロセスの実行サイクル数を計測するための命令である。タイプ番号は「９」が指定される。制御ユニット２０の実行部２６がＰＥＲＦコマンドを実行すると、非グラフィック処理命令にしたがったグラフィック処理を実行したときグラフィックプロセッサにおいて要した実行サイクル数が計測される。この実行サイクル数は、例えば、制御ユニット２０のクロックに基づいてカウントされる。この計時命令は、グラフィック処理の効率などのデータをユーザに提供するときに主に使用される。
【００６４】
以上述べたように、各非グラフィック処理系命令は、グラフィック処理やＤＭＡコントローラの開始、終了に関係するものにすぎず、グラフィック演算ユニット４０におけるグラフィック処理を直接操作している命令、すなわち処理内容を規定している命令ではないことに注意されたい。
【００６５】
図９は、情報処理装置１０００においてＤＭＡ転送されるデータを示す。これらのデータは、制御ユニット２０により利用されるデータと、グラフィック演算ユニット４０により利用されるデータとに分けることができる。
【００６６】
コンフィグデータ２１２には、シェーダプログラムなどのアドレスが指定されている。コマンドリスト２１４は、上述した非グラフィック処理系命令からなる。制御側ＤＭＡコントローラ３４は、コンフィグデータ２１２、コマンドリスト２１４および頂点データ２２２の転送を制御する。コンフィグデータ２１２とコマンドリスト２１４は、グラフィックプロセッサ１００の制御ユニット２０のメモリ領域に転送される。頂点データ２２２は、グラフィックメモリ１０に転送される。制御側ＤＭＡコントローラ３４によってＤＭＡ転送される場合、転送先のメモリ確保やバッファ管理は、メインプロセッサ側で処理される。
画像処理側ＤＭＡコントローラ２８は、テクスチャデータ２２６、パラメータデータ２２４およびシェーダプログラム２２８の転送を制御する。テクスチャデータ２２６は、グラフィックメモリ１０内のバッファ１２に転送される。パラメータデータ２２４とシェーダプログラム２２８は、グラフィック演算ユニット４０のメモリ領域に転送される。
【００６７】
次に、非グラフィック処理系命令にしたがった情報処理装置１０００の動作を説明する。
図１０は、あるオブジェクトをフレームバッファに描画するときのメインプロセッサ２００とグラフィックプロセッサ１００における処理とデータの流れを示すフローチャートである。以下、図１を参照しつつ、各処理を説明する。
【００６８】
まず、メインプロセッサ２００は、オブジェクトの描画に必要なジオメトリデータなどのデータの作成、ロード、解析を実行する（Ｓ１０）。続いてメインプロセッサ２００は、オブジェクトのアドレス解決を実行し、転送先であるメインメモリ５０におけるデータレイアウトを決定し（Ｓ１２）、メインメモリ５０に格納する。そして、メインプロセッサ２００は、オブジェクトの描画に必要となるコマンドリストとコンフィグデータを作成し（Ｓ１４）、メインメモリ５０に格納する。メインプロセッサ２００の制御側ＤＭＡコントローラ３４は、作成されたコマンドリストとコンフィグデータとを、グラフィックプロセッサ１００の制御ユニット２０にＤＭＡ転送する（Ｓ１６）。これが終了すると、メインプロセッサ２００は、制御ユニット２０に対して、コマンドリストの実行を開始するように通知する（Ｓ１８）。
【００６９】
グラフィックプロセッサ１００の制御ユニット２０がメインプロセッサ２００からコマンドリスト実行開始の通知を受け取ると、制御ユニット２０内の命令解析部２４がコマンドリストの解析を開始する（Ｓ２２）。実行部２６がコマンドリスト内のＤＭＡコマンドを実行すると、画像処理側ＤＭＡコントローラ２８は、ＤＭＡコマンドのタグアドレスを参照して、オブジェクトの描画に必要となるテクスチャデータなどのデータをメインメモリ５０からグラフィックメモリ１０内のバッファ１２に転送する（Ｓ２４）。実行部２６がコマンドリスト内のＳＹＮＣコマンドを実行すると、グラフィック演算ユニット４０は、Ｓ２４にしたがって実行中のテクスチャデータの転送が終了するまで以降のコマンドリストの実行を保留する（Ｓ２６）。
【００７０】
さて、この間にメインプロセッサ２００では、オブジェクトのジオメトリ処理を実行して頂点データおよびパラメータデータを算出し（Ｓ２０）、メインメモリ５０に格納しておく。メインプロセッサ２００の制御側ＤＭＡコントローラ３４は、頂点データをグラフィックメモリ１０に転送し（Ｓ２８）、ジオメトリ処理が終了したことを示すフラグを内部レジスタ５４にセットする（Ｓ３０）。制御ユニット２０内の実行部２６は、コマンドリスト内のＳＹＮＣコマンドにしたがって、頂点データの転送が終了するまで以降のコマンドリストの実行を保留する（Ｓ３２）。ここまでの処理によって、オブジェクトの描画に必要となる各種データが、グラフィックメモリ１０上に揃ったことになる。
【００７１】
この状態において、実行部２６がＫＩＣＫコマンドを実行すると、制御ユニット２０はコンフィグデータをグラフィック演算ユニット４０に転送し、グラフィック演算ユニット４０の処理が起動され、バッファ１２を読み出す（Ｓ３４）。グラフィック演算ユニット４０は、コンフィグデータに基づいてプログラムを読み出す。グラフィック演算ユニット４０における処理が終了し、フレームバッファへのオブジェクトの描画が完了すると、グラフィック演算ユニット４０は内部レジスタ５４にＫＩＣＫプロセスが終了したことを示すフラグをセットする。グラフィック演算ユニット４０は、ＳＹＮＣコマンドによりオブジェクトの描画終了を確認すると（Ｓ３６）、ＮＯＴＩＦＹコマンドにより、サブプロセッサ３０に対してオブジェクトの描画が終了したことを通知する（Ｓ３８）。この通知により、メインプロセッサ２００は、次のオブジェクトの準備を開始することができる。
【００７２】
情報処理装置１０００においては、サブプロセッサ３０におけるジオメトリ処理と、オブジェクトデータおよびテクスチャデータのＤＭＡ転送と、グラフィック演算ユニット４０におけるグラフィック処理の全ての同期をとる必要があるので、制御側ＤＭＡコントローラ３４、画像処理側ＤＭＡコントローラ２８両方の処理手順、処理速度を考慮したコマンドリストを作成する必要がある。以下では、コマンドリストの例を挙げて、これにしたがったメインプロセッサ２００とグラフィックプロセッサ１００の協調動作を説明する。
なお、以下の説明においては、画像処理側ＤＭＡコントローラ２８によるテクスチャデータのＤＭＡ転送は同時に２つ、グラフィック演算ユニット４０におけるオブジェクトの描画処理はひとつのみ実行可能であるものとする。また、グラフィックメモリ１０には、テクスチャデータを格納するコンテクストバッファ１２として、バッファＡ、バッファＢが備えられているとする。
【００７３】
図１１は、コマンドリストの一例であるコマンドリスト７００を示す。なお、コマンドの解釈はリスト通りに行われるが、実際の処理は必ずしもコマンドの順序で起きるわけではなく、ＤＭＡ転送されるデータ量やグラフィック処理に要する時間により前後する。
【００７４】
図１１において、「タイプ」はコマンド名を表し、「属性」はＳＹＮＣコマンドで同期させるべき対象を略号で示す。「Ｄ」はＤＭＡプロセス、「Ｆ」はサブプロセッサのジオメトリ処理、「Ｋ」はＫＩＣＫプロセスを表している。「ＩＤ」は、上述したＤＭＡ ＩＤまたはＫＩＣＫ ＩＤであり、このＩＤによって、複数あるＤＭＡプロセスまたはＫＩＣＫプロセスのうち待機すべきプロセスを特定することができる。また、図中の「Ｔｅｘ」はテクスチャを、「Ｏｂｊ」はオブジェクトを、「ＳＰＵ」はサブプロセッサをそれぞれ表す。符号Ａ、Ｂは２つのバッファ１２を表す。例えば「Ｏｂｊ Ａ」は、バッファＡにＤＭＡ転送されるオブジェクトを表し、「Ｔｅｘ Ａ」は、オブジェクトＡのグラフィック処理に必要であり、バッファＡにＤＭＡ転送されるテクスチャデータを表す。なお、実際のグラフィック処理には、テクスチャデータ以外にカラーデータやα値のデータなども必要となるが、ここではテクスチャデータを代表として示している。「ＳＰＵ Ａ」は、バッファＡにＤＭＡ転送されるオブジェクトＡを処理するサブプロセッサを表す。
【００７５】
実行部２６は、コマンドリスト７００を開始アドレスから順次実行する。まず、ＩＤ「１」を付与されたＤＭＡコマンド７０１と、ＩＤ「２」を付与されたＤＭＡコマンド７０２を実行する。これにより、画像処理側ＤＭＡコントローラ２８は、メインメモリ５０からテクスチャＡ（Ｔｅｘ Ａ）をバッファＡに転送開始し、テクスチャＢ（Ｔｅｘ Ｂ）をバッファＢに転送開始する。
このとき、制御側ＤＭＡコントローラ３４は、バッファＡへのテクスチャＡのＤＭＡ転送に並行して、サブプロセッサＡからグラフィックメモリ１０へのオブジェクトＡ（Ｏｂｊ Ａ）の転送を実行する。また、制御側ＤＭＡコントローラ３４は、バッファＢへのテクスチャＢのＤＭＡ転送に並行して、サブプロセッサＢからグラフィックメモリ１０へのオブジェクトＢ（Ｏｂｊ Ｂ）の転送を実行する。なお、制御側ＤＭＡコントローラ３４は、実行部２６によるコマンドの実行とは無関係に動作する。
【００７６】
グラフィック演算ユニット４０は、ＳＹＮＣコマンド７０３にしたがって、ＩＤ「１」を付与されたＤＭＡコマンド７０１に対応するバッファＡへのテクスチャＡの転送の終了と、制御側ＤＭＡコントローラ３４によるサブプロセッサＡ（ＳＰＵ Ａ）からグラフィックメモリ１０へのオブジェクトＡの転送の終了を確認する。ＩＤ「１」を付与されたＫＩＣＫコマンド７０４にしたがって、グラフィック演算ユニット４０は、バッファＡにリードアクセスしてオブジェクトＡに対するグラフィック処理を開始する。
【００７７】
続いて、グラフィック演算ユニット４０は、ＳＹＮＣコマンド７０５にしたがって、ＩＤ「２」を付与されたＤＭＡコマンド７０２に対応するバッファＢへのテクスチャＢの転送の終了と、制御側ＤＭＡコントローラ３４によるサブプロセッサＢ（ＳＰＵ Ｂ）からグラフィックメモリ１０へのオブジェクトＢの転送の終了を確認する。ＩＤ「２」を付与されたＫＩＣＫコマンド７０６にしたがって、グラフィック演算ユニット４０は、バッファＢにリードアクセスしてオブジェクトＢに対するグラフィック処理を開始する。
【００７８】
続いてグラフィック演算ユニット４０は、ＳＹＮＣコマンド７０７により、ＩＤ「１」を付与されたＫＩＣＫコマンド７０４に対応するオブジェクトＡのグラフィック処理の終了を確認する。グラフィック処理済のオブジェクトＡはグラフィックメモリ１０のフレームバッファに書き出される。ＮＯＴＩＦＹコマンド７０８により、グラフィック演算ユニット４０はサブプロセッサＡ（ＳＰＵ Ａ）に対してオブジェクトＡのグラフィック処理が完了したことを通知する。これによってサブプロセッサＡは、バッファＡが空いていることを知る。
【００７９】
画像処理側ＤＭＡコントローラ２８は、ＩＤ「３」を付与されたＤＭＡコマンド７０９にしたがって、空きができたバッファＡに対して、新たなオブジェクトＡのグラフィック処理に必要となるテクスチャＡの転送を開始する。
制御側ＤＭＡコントローラ３４は、バッファＡへのテクスチャＡのＤＭＡ転送に並行して、サブプロセッサＡからグラフィックメモリ１０へのオブジェクトＡのＤＭＡ転送を実行する。
【００８０】
グラフィック演算ユニット４０は、ＳＹＮＣコマンド７１０により、ＩＤ「３」を付与されたＤＭＡコマンド７０９に対応するバッファＡへのテクスチャＡの転送の終了と、サブプロセッサＡからグラフィックメモリ１０への新たなオブジェクトＡの転送の終了を確認する。ＩＤ「３」を付与されたＫＩＣＫコマンド７１１にしたがって、グラフィック演算ユニット４０は、バッファＡにリードアクセスしてオブジェクトＡに対するグラフィック処理を実行する。
【００８１】
グラフィック演算ユニット４０は、ＳＹＮＣコマンド７１２により、ＩＤ「２」を付与されたＫＩＣＫコマンド７０６に対応するオブジェクトＢのグラフィック処理の終了を確認する。グラフィック処理済のオブジェクトＢはグラフィックメモリ１０のフレームバッファに書き出される。ＮＯＴＩＦＹコマンド７１３により、グラフィック演算ユニット４０はサブプロセッサＢに対してオブジェクトＢのグラフィック処理が完了したことを通知する。
【００８２】
画像処理側ＤＭＡコントローラ２８は、ＩＤ「４」を付与されたＤＭＡコマンド７１４にしたがって、空きができたバッファＢに対して、新たなオブジェクトＢのグラフィック処理に必要となるテクスチャＢの転送を開始する。
制御側ＤＭＡコントローラ３４は、バッファＢへのテクスチャＢのＤＭＡ転送に並行して、サブプロセッサＢからグラフィックメモリ１０へのオブジェクトＢのＤＭＡ転送を実行する。
【００８３】
グラフィック演算ユニット４０は、ＳＹＮＣコマンド７１５にしたがって、ＩＤ「４」を付与されたＤＭＡコマンド７１４に対応するバッファＢへのテクスチャＢの転送の終了と、サブプロセッサＢからバッファＢへの新たなオブジェクトＢの転送の終了を確認する。ＩＤ「４」を付与されたＫＩＣＫコマンド７１６にしたがって、グラフィック演算ユニット４０は、バッファＢにリードアクセスしてオブジェクトＢに対するグラフィック処理を開始する。
【００８４】
実行部２６がＷＡＩＴコマンド７１７を実行すると、グラフィック演算ユニット４０は、オブジェクトＡとオブジェクトＢの２回目のグラフィック処理の終了を待機し、ＮＯＴＩＦＹコマンド７１８により、グラフィック処理の終了を全サブプロセッサに対して通知する。
【００８５】
図１２は、図１１のコマンドリスト７００にしたがったテクスチャデータの転送を模式的に示す。ＤＭＡコマンドにしたがって、テクスチャＡがバッファＡに転送されるのと並行して、サブプロセッサからはオブジェクトＡがグラフィックメモリに転送される。テクスチャＡとオブジェクトＡの転送が両方とも終了すると、グラフィック演算ユニット４０はオブジェクトＡのグラフィック処理を実行する。また、ＤＭＡコマンドにしたがって、テクスチャＢがバッファＢに転送されるのと並行して、サブプロセッサからはオブジェクトＢがグラフィックメモリに転送される。テクスチャＢとオブジェクトＢの転送が両方とも終了すると、グラフィック演算ユニット４０はオブジェクトＢのグラフィック処理を実行する。以降、上記の処理が繰り返される。
【００８６】
図１３は、図１１のコマンドリスト７００にしたがったときのバッファＡ、バッファＢの状態を示すチャートである。図中の符号は、図１１のコマンドリスト内のコマンドに与えた符号と対応する。オブジェクトＡの処理に必要なテクスチャＡがメインメモリ５０からバッファＡに転送され（７０１）、またオブジェクトＢの処理に必要なテクスチャＢがメインメモリ５０からバッファＢに転送される（７０２）。ＳＹＮＣコマンドによりオブジェクトＡとテクスチャＡの転送の終了を確認すると、ＫＩＣＫコマンドによりそれらがグラフィック演算ユニット４０によりバッファＡから読み出され、グラフィック処理が開始される（７０４）。以降、ＤＭＡコマンドによるバッファＡ、バッファＢに対するＤＭＡ転送と、ＫＩＣＫコマンドによるバッファＡ、バッファＢからの読み出しが順番に繰り返される。
なお、図１３においては、簡単のために全てのステージにおける処理が同時間で終了するように描かれているが、実際の処理においてはＤＭＡ転送されるデータ量やグラフィック処理に要する時間により前後する。
【００８７】
このように、本実施の形態では、非グラフィック処理系命令からなるコマンドリストを組むことによって、グラフィックプロセッサにおけるグラフィック処理の順序を制御することができる。
【００８８】
以上説明したように、本実施の形態によれば、非グラフィック処理系命令を通して、メインプロセッサ２００とグラフィックプロセッサ１００との協調動作をユーザが制御することが可能になる。
【００８９】
本実施の形態における非グラフィック処理系命令は、制御ユニット２０に対する簡便な少数のコマンドを組み合わせることによって、グラフィック演算ユニットの動作を制御することができる。この非グラフィック処理系命令は、グラフィック演算ユニットにおける具体的なグラフィック処理は指定しないので、シェーダプログラム等のグラフィック処理を実行するプログラムの影響を受けることがない。
【００９０】
非グラフィック処理系命令の代わりに、アプリケーションソフトウェアの開発者のためにグラフィック演算ユニットの処理に対する直接的で詳細なコマンドを準備しておくこともできるが、こうすると、グラフィック演算ユニットのハードウェア構成を変更した場合にコマンドのサポートをする負担が大きくなる。本実施形態による非グラフィック処理系命令は少数のコマンドしか準備されておらず、またグラフィック演算ユニットの基本的な動作に関するものに限られているので、上述のような負担を軽減することができる。
【００９１】
また、非グラフィック処理系命令により、バッファの割り当てをユーザが指定することができる。このため、メインプロセッサがバッファの割り当てを実行する必要がなくなるので、メインプロセッサの処理負荷を軽減することができる。
【００９２】
情報処理装置１０００において、メインプロセッサ２００にはサブプロセッサ３０が複数設けられているため、オブジェクトのジオメトリ処理を並列的に実行できるのに対し、グラフィックプロセッサ１００におけるオブジェクトのグラフィック処理はひとつずつしかできない。そこで、本実施の形態にしたがって、ＫＩＣＫコマンドにより起動されるグラフィック演算ユニットにおけるグラフィック処理の演算時間と、ＤＭＡコマンドにより開始されるデータの転送時間とが同程度になるようなコマンドリストを作成し、グラフィックプロセッサ１００にとって好適なタイミングで描画データ転送を実行するようにすれば、メインプロセッサとグラフィックプロセッサのロードバランスが改善されるので、情報処理装置１０００の処理効率が向上する。
【００９３】
言い換えると、情報処理装置１０００においてはメインプロセッサ側の処理速度の方が速いので、グラフィック演算ユニットにおけるグラフィック処理の終了を待機する期間をできるだけ短縮することで、情報処理装置における処理を高速化することができる。
例えば、サイズの大きいフレームを描画する場合を考える。この場合、フレーム全体をグラフィック処理させようとすると、演算量が非常に大きいため、サブプロセッサはグラフィック演算ユニットの処理の終了を待機する期間が長くなる。そこで、フレームを４分割して、各分割フレームを描画するのに必要なデータをＤＭＡ転送させる時間と、各フレームのオブジェクトをジオメトリ処理する時間と、各分割フレームをグラフィック処理する時間のバランスをとるようにコマンドリストを作成すれば、画像処理時間を短縮させることができる。このように、コマンドリストの工夫次第で、情報処理の効率をアップさせることが可能となる。
【００９４】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。上記実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、そのような変形例について述べる。
【００９５】
実施の形態では、グラフィック演算ユニット４０において単一のオブジェクトのグラフィック処理を行う場合について説明した。しかしながら、グラフィック演算ユニット４０は、複数の異なるオブジェクトのグラフィック処理を並列に実行可能な構成にすることができる。
図１４は、この場合の非グラフィック処理系命令を使用したコマンドリスト７５０の一例を示す。図１４において、複数のオブジェクトの集合「Ｏｂｊ ｓｅｔ Ａ」のグラフィック処理に必要となるテクスチャの集合を「Ｔｅｘ ｓｅｔ Ａ」と表記する。オブジェクトが単数である場合と同様に、テクスチャセットをＤＭＡ転送するＤＭＡコマンド、テクスチャセットとそれに対応するオブジェクトセットの転送終了を確認するＳＹＮＣコマンド、転送終了後にオブジェクトセットに対する描画開始を指示するＫＩＣＫコマンドを配置する。これによって、処理対象のオブジェクトが複数存在する場合でも、単一のオブジェクトの場合と同じように、グラフィック演算ユニット４０におけるグラフィック処理を制御することができる。
【００９６】
実施の形態に係る情報処理装置１０００においては、グラフィックプロセッサ１００とメインプロセッサ２００とが単一のＬＳＩチップとして一体に集積化されていてもよく、または別のチップとして構成されていてもよい。実施の形態において示した各ブロックは、集積度についてまで限定するものではなく、いずれの構成要素の組合せが集積化されてもよいし、あるいは別チップとして構成されていてもよい。
【００９７】
実施の形態ではメインプロセッサ２００をマルチプロセッサとして記述したが、本発明はシングルプロセッサにも適用できる。また、グラフィックプロセッサ１００をマルチプロセッサとして構成し、個々のプロセッサに対して本発明を適用し、メインプロセッサ２００との協調動作をさせることもできる。
【００９８】
実施の形態では、グラフィックメモリがコンテクストバッファを２つ有する構成について説明したが、コンテクストバッファは３つ以上設けられていてもよい。これによって、グラフィック演算ユニットのアイドリング時間をさらに短縮することができる。
【００９９】
実施の形態では、グラフィックプロセッサ１００の外部にグラフィックメモリ１０が設けられている構成を示したが、グラフィックメモリはグラフィックプロセッサ１００の内部に設けられてもよい。また、グラフィックメモリを単独で設けず、メインメモリ５０の一部の領域をグラフィックメモリとして使用してもよい。
【０１００】
ＮＯＴＩＦＹコマンドを使用してオブジェクトのグラフィック処理が終了したことをサブプロセッサに通知する代わりに、内部レジスタ５４に、グラフィック処理が終了したことを示すフラグを立てるようにしてもよい。そして、メインプロセッサ２００は、内部レジスタ５４をポーリングするように構成してもよい。こうすれば、ＮＯＴＩＦＹコマンドを使用することなく、オブジェクトのグラフィック処理が終了したことを、メインプロセッサ２００が知ることができる。ＮＯＴＩＦＹコマンドではタイムラグが生じ得るが、メインプロセッサ２００が、このタイムラグを待てないような場合、または、プロセッサに都合のよいいタイミングでグラフィック処理の終了を確認したいときは、内部レジスタを使用する。内部レジスタ５４とＮＯＴＩＦＹコマンドを併用してもよい。この場合、サブプロセッサ３０はポーリングとＮＯＴＩＦＹコマンドによる通知のいずれかを状況に応じて使い分けることができる。
【０１０１】
また、ＮＯＴＩＦＹコマンドによりグラフィック処理の終了を通知する先は、メインプロセッサ２００に限られず、グラフィック演算ユニット４０の外部の任意のプロセッサであってよい。
【０１０２】
実施の形態では、テクスチャデータやパラメータデータなどのグラフィック処理に必要なデータのＤＭＡ転送は画像処理側ＤＭＡコントローラ２８が担当し、それ以外の、コンフィグデータやコマンドリスト、頂点データ、シェーダプログラムのＤＭＡ転送は、制御側ＤＭＡコントローラ３４が担当するものとして説明した。しかしながら、上記は代表的な例にすぎず、これら全てのデータのＤＭＡ転送を制御側ＤＭＡコントローラ３４で担当してもよいし、または画像処理側ＤＭＡコントローラ２８で担当してもよい。テクスチャデータやパラメータデータの転送を制御側ＤＭＡコントローラ３４が担当する場合、実行部２６は、ＤＭＡコマンドを実行したとき、制御側ＤＭＡコントローラ３４にＤＭＡ転送の指令を出す。
【０１０３】
実施の形態では、制御ユニット２０の実行部２６がコマンドリストを上から順に実行していくことを述べたが、命令解析部２４がコマンドリストを解析した際に、コマンドを再配置するようにしてもよい。例えば、命令解析部２４は、適切なタイミングでＰＥＲＦコマンドを実行して、ＤＭＡコマンドとＫＩＣＫコマンドの実行サイクル数を取得する。そして、両コマンドの実行サイクル数が大きく異なる場合には、コマンドリスト内のＤＭＡコマンドやＫＩＣＫコマンドの位置を入れ替えることによって、グラフィックプロセッサ１００の処理効率を改善することができる。
【０１０４】
また、命令解析部２４は、コマンドリストの解析時にコマンドリストに配列ミスを発見したときに、そのミスを修正するように構成されていてもよい。例えば、ＳＹＮＣコマンド内のＩＤを参照することによって、当該ＳＹＮＣコマンドが同期の対象としているＤＭＡコマンドまたはＫＩＣＫコマンドより前に位置しているときは、命令解析部２４がＳＹＮＣコマンドの位置をＤＭＡコマンドまたはＫＩＣＫコマンドの後に並べ替えるように構成されていてもよい。また、ＤＭＡコマンドまたはＫＩＣＫコマンドがコマンドリスト内に記述されている場合に、それぞれに付与されているＩＤをもとにコマンドリストを検索して、その同期をとるためのＳＹＮＣコマンドが当該コマンドリスト内に存在しないときは、命令解析部２４がそのＳＹＮＣコマンドをコマンドリストに追加するように構成されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の一実施形態に係る情報処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】コマンドフォーマットの一例を示す図である。
【図３】ＤＭＡコマンドのデータフォーマットを示す図である。
【図４】ＫＩＣＫコマンドのデータフォーマットを示す図である。
【図５】ＮＯＴＩＦＹコマンドのデータフォーマットを示す図である。
【図６】ＳＹＮＣコマンドのデータフォーマットを示す図である。
【図７】ＮＥＸＴコマンドのデータフォーマットを示す図である。
【図８】ＮＥＸＴコマンドを説明する図である。
【図９】情報処理装置においてＤＭＡ転送されるデータを示す図である。
【図１０】オブジェクトを描画する際のメインプロセッサとグラフィックプロセッサの協調動作を示すフローチャートである。
【図１１】グラフィックメモリにバッファを２つ備えるときのコマンドリストの一例を示す図である。
【図１２】図１１のコマンドリストにしたがったテクスチャデータの転送を模式的に示す図である。
【図１３】図１１のコマンドリストにしたがったときのバッファの状態を示すチャートである。
【図１４】グラフィック演算ユニットにおいて複数のオブジェクトのグラフィック処理を並列に実行可能であるときのコマンドリストの一例を示す図である。
【符号の説明】
【０１０６】
１０ グラフィックメモリ、 １２ コンテクストバッファ、 １８ ディスプレイコントローラ、 ２０ 制御ユニット、 ２２ インタフェイス部、 ２４ 命令解析部、 ２６ 実行部、 ２８ 画像処理側ＤＭＡコントローラ、 ３０ サブプロセッサ、 ３２ 管理プロセッサ、 ３４ 制御側ＤＭＡコントローラ、 ４０ グラフィック演算ユニット、 ４２ ラスタライザ、 ４４ シェーダユニット、 ４６ テクスチャユニット、 ５０ メインメモリ、 ５２ 表示装置、 ５４ 内部レジスタ、 １００ グラフィックプロセッサ、 ２００ メインプロセッサ、 １０００ 情報処理装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グラフィックプロセッサまたは情報処理装置に関し、特に画像処理を含む情報処理技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のコンピュータグラフィックス技術の発達に伴い、大型計算機や、パーソナルコンピュータ、ゲーム機器などの情報処理装置から出力される画像データは、ますます複雑化、高度化している。そこで、このような情報処理装置では、通常の演算処理を行うメインプロセッサとは別に、画像処理専用のグラフィックプロセッサを搭載し、メインプロセッサを画像処理から解放して、システムのオーバーヘッドの解消を図っている。
【０００３】
これらの情報処理装置において高性能な演算処理を実現するためには、メインプロセッサをマルチプロセッサで構成することが有効である。マルチプロセッサでは、複数のタスクを各プロセッサに割り当て並列処理を実行して演算速度を高める。一方、グラフィックプロセッサは、メインプロセッサが処理する複数のタスクに対応した画像処理を、メインプロセッサの高速演算に対応させて行う必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、グラフィックプロセッサにおける画像処理は、メインプロセッサで実行されるアプリケーションに関わりなく動作する。しかしながら、アプリケーションの実行の上で必要となる画像処理に協調させてグラフィックプロセッサの動作を制御することができれば、情報処理装置における処理効率の向上に寄与することもあり得る。
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は画像処理演算を含む情報処理を効率的に行う技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様はグラフィックプロセッサに関する。このグラフィックプロセッサは、グラフィックプロセッサを統括的に制御する制御ユニットと、この制御ユニットを経由して与えられる命令にしたがったグラフィック処理を実行するグラフィックユニットとを備える。そして、制御ユニットは、外部とデータの授受を行うインタフェイス部と、外部から受け取ったデータに含まれ、非グラフィック処理系命令の集合からなる命令体系を解析する命令解析部と、解析された命令を実行する実行部とを備えることを特徴とする。
【０００７】
ここで、「非グラフィック処理系命令」とは、グラフィックユニットにおけるグラフィック処理の内容が明示された命令ではない、データの転送、グラフィック処理の開始または処理の待機、終了などが明示されている命令のことをいう。この態様によれば、ユーザが非グラフィック処理系命令を組み合わせることによって、グラフィックプロセッサの動作を制御し処理効率を向上させることができる。
【０００８】
命令体系は、グラフィックユニットで実行されるグラフィック処理をカプセル化して扱う体系であってもよい。ここで、「カプセル化して扱う体系」とは、データと、このデータ対する操作を行う手続きが一緒に含まれている体系のことをいう。
命令体系は、グラフィックユニットで実行されるグラフィック処理に関与するデータを直接操作しない命令から構成されていてもよい。ここで、「グラフィック処理に関与するデータ」には、テクスチャデータ、カラーデータ、α値データ、Ｚ値データ、頂点データなどのほか、グラフィックユニットにおけるシェーダプログラムなどのプログラムも含まれる。これによって、非グラフィック処理系命令によりグラフィック処理の結果に影響を及ぼすことが回避される。
【０００９】
命令体系は、グラフィックユニットで実行されるグラフィック処理の対象を明示し、処理内容を明示しない命令から構成されていてもよい。「グラフィック処理の対象」とは、実施の形態におけるオブジェクトを指し、「処理内容」とはグラフィックユニットにおけるシェーダプログラムなどのプログラムを指す。
さらに、命令体系は、グラフィックユニットで実行されるグラフィック処理の内容に依存しない大域動作指示命令であってもよい。「大域動作指示命令」とは、グラフィックユニット上で実行されるシェーダプログラムなどのプログラムに影響されない、グラフィックユニットの動作制御に関する命令のことをいう。これによって、グラフィックユニット上で実行されるプログラムを変更しても、命令体系を修正する必要がなくなる。
【００１０】
命令解析部は、メインプロセッサから受け取ったデータのうち、グラフィック処理に必要なデータをグラフィックユニットのアクセス可能な記憶領域へ転送するようにしてもよい。グラフィック処理に必要なデータにはテクスチャデータ、カラーデータ、α値データ、Ｚ値データ、頂点データなどである。この記憶領域は、グラフィックユニットに含まれていても、グラフィックユニットの外部に存在してもよい。
【００１１】
本発明の別の態様は、情報処理装置に関する。この情報処理装置は、装置全体を統括的に制御するメインプロセッサと、画像処理演算を行うグラフィックプロセッサとを備える。グラフィックプロセッサは、該グラフィックプロセッサを統括的に制御する制御ユニットと、この制御ユニットを経由して与えられる命令にしたがったグラフィック処理を実行するグラフィックユニットとを備える。そして、制御ユニットは、メインプロセッサとデータの授受を行うインタフェイス部と、メインプロセッサから受け取ったデータに含まれ、非グラフィック処理系命令の集合からなる命令体系を解析する命令解析部と、解析された命令を実行する実行部とを備えることを特徴とする。
【００１２】
この態様によっても、ユーザが非グラフィック処理系命令を組み合わせることによって、グラフィックプロセッサの動作を制御し処理効率を向上させることができる。
【００１３】
なお、以上の構成要素の任意の組合せや、本発明の表現を方法、装置、システム、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、画像処理を実行するグラフィックプロセッサの動作を少数のコマンドで制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態に係る情報処理装置１０００の構成を示すブロック図である。情報処理装置１０００は、グラフィックプロセッサ１００、メインプロセッサ２００、メインメモリ５０およびグラフィックメモリ１０を含む。情報処理装置１０００は、表示装置５２と接続されている。なお、図１において、様々な処理を行う機能ブロックとして記載される各要素は、ハードウェア的には、ＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで構成することができ、ソフトウェア的には、メモリにロードされたプログラムなどによって実現される。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは当業者には理解されるところであり、いずれかに限定されるものではない。
【００１６】
この情報処理装置１０００では、情報処理装置１０００を効率よく使用するための機能、環境を提供し、装置全体を統括的に制御するオペレーティングシステム（以下、ＯＳと略す）が実行される。そのＯＳ上でアプリケーションソフトウェア（以下、単にアプリケーションという）が実行される。本実施の形態においては、メインプロセッサ２００とグラフィックプロセッサ１００は協調的に演算処理を行う。グラフィックプロセッサ１００は、メインプロセッサ２００により処理されるそれぞれのタスクに関連する画像処理を行い、生成した画像、映像を表示装置５２に出力し、または図示しない記憶装置に記憶する。メインプロセッサ２００とグラフィックプロセッサ１００との協調動作については後述する。
【００１７】
メインプロセッサ２００は、複数のサブプロセッサ３０と管理プロセッサ３２と制御側ＤＭＡ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｍｏｒｙ Ａｃｃｅｓｓ）コントローラ３４とを含む。サブプロセッサ３０、管理プロセッサ３２および制御側ＤＭＡコントローラ３４はバス３６により相互通信が可能である。管理プロセッサ３２は、アプリケーションに対応するタスクを時分割し、タイムスライス毎に各アプリケーションに対応するタスクをサブプロセッサ３０に割り当て、演算処理を並列で行うように制御する。例えば、あるタイムスライスにおいて処理されるアプリケーションに対応するタスクが三次元コンピュータグラフィックスの画像処理に関するものである場合には、ジオメトリ処理を実行する。各サブプロセッサ３０において画像処理の必要が発生した場合には、ジオメトリ処理後の頂点データやパラメータデータが各サブプロセッサ３０からグラフィックメモリ１０へ転送される。
【００１８】
制御側ＤＭＡコントローラ３４は、メインメモリ５０やグラフィックプロセッサ１００との間のデータ転送、データ退避などをサブプロセッサ３０または管理プロセッサ３２からのコマンドによって制御する。
【００１９】
メインメモリ５０は、主にメインプロセッサ２００によって使用される記憶領域である。このメインメモリ５０には、メインプロセッサ２００によりコンピュータグラフィックスに関するタスクを処理して得られたデータやプログラムなどが一時的に格納される。また、このメインメモリ５０には、グラフィックプロセッサ１００による演算処理の結果得られたデータが退避して格納される場合もある。
【００２０】
グラフィックメモリ１０は、グラフィックプロセッサ１００により使用、管理されるグラフィックに関するデータ専用のメモリ領域であって、画像フレームデータが格納されるフレームバッファ（図示せず）などに加えて、画像フレームデータを描画する際に参照される基本データである頂点データを格納するバッファ（図示せず）、および、テクスチャデータが一時的に格納される２つのコンテクストバッファ１２を備えている。
【００２１】
グラフィックプロセッサ１００は、画像に関する処理、例えばレンダリング処理などを専用に実行する。グラフィックプロセッサ１００は、ディスプレイコントローラ１８、制御ユニット２０、画像処理側ＤＭＡコントローラ２８、グラフィック演算ユニット４０、および内部レジスタ５４を含む。これらのブロック同士はバス３６で接続されており、各ブロック間でデータ信号の送受が行われる。
【００２２】
グラフィック演算ユニット４０は、外部から与えられる命令にしたがって、グラフィックに関する様々な演算処理を行う。その処理の一例としては、三次元モデリングデータをもとに座標変換、陰面消去、シェーディングを行って画像フレームデータを作成し、グラフィックメモリ１０内のフレームバッファに書き込む一連のレンダリング処理などが挙げられる。グラフィック演算ユニット４０は、特に三次元グラフィックスに関する処理を高速に行うために、ラスタライザ４２、シェーダユニット４４、テクスチャユニット４６などの機能ブロックを含んでいる。
【００２３】
ラスタライザ４２は、描画するオブジェクトの頂点データを受け取り、三次元空間上のオブジェクトを投影変換により描画平面上の図形に変換するビュー変換を行う。さらに、描画平面上の図形を、描画平面の水平方向に沿ってスキャンしながら、一列ごとに量子化されたピクセルに変換するラスター処理を行う。このラスタライザ４２によってオブジェクトがピクセル展開されて、各ピクセル毎にピクセル情報を算出する。このピクセル情報には、ＲＧＢカラー値、透明度を表すα値、視点からの奥行きを表すＺ値が含まれる。
【００２４】
ラスタライザ４２は、スキャンラインに沿って所定の大きさのピクセル領域を生成し、シェーダユニット４４、テクスチャユニット４６へと出力する。ラスタライザ４２から出力されるピクセル領域は、一度キューにスタックされ、シェーダユニット４４はスタックされたピクセル領域を順に処理していく。
【００２５】
シェーダユニット４４は、ラスタライザ４２により算出されたピクセル情報をもとにシェーディング処理を行い、テクスチャユニット４６により得られたテクセル情報をもとに、テクスチャマッピング後のピクセル色を決定し、グラフィックメモリ１０内のフレームバッファにシェーディング処理後の画像フレームデータを書き込む。さらにシェーダユニット４４は、フレームバッファに書き込まれた画像フレームデータに対してフォギング、アルファブレンディング等の処理を行い最終的な描画色を決定してフレームバッファの画像フレームデータを更新する。
【００２６】
テクスチャユニット４６は、シェーダユニット４４からテクスチャデータを指定するパラメータを受け取り、要求されたテクスチャデータをグラフィックメモリ１０内のバッファ１２から読み出し、所定の処理を行った後にシェーダユニット４４に対して出力する。
【００２７】
制御ユニット２０は、このグラフィックプロセッサ１００全体を制御するブロックであり、ディスプレイコントローラ１８、グラフィック演算ユニット４０を統括的に制御し、各ブロック間のデータ転送の同期管理、割り込み処理、タイマー管理等を行う。
【００２８】
ディスプレイコントローラ１８は、水平および垂直同期信号を生成し、表示装置５２の表示タイミングにしたがって、グラフィックメモリ１０内のフレームバッファから画像フレームデータのピクセルデータをライン状に順次読み込んでいく。さらにディスプレイコントローラ１８は、ライン状に読み込まれたピクセルデータを、ＲＧＢのカラー値からなるデジタルデータから表示装置５２に対応したフォーマットに変換して出力する。
【００２９】
画像処理側ＤＭＡコントローラ２８は、メインメモリ５０とグラフィックメモリ１０の間のデータ転送、データ退避などを制御ユニット２０からのコマンドによって制御する。画像処理側ＤＭＡコントローラ２８は、テクスチャデータをメインメモリ５０からグラフィックメモリ１０のバッファ１２に転送する。
【００３０】
次に、以上のように構成された情報処理装置１０００の動作について、本実施の形態の特徴であるメインプロセッサ２００とグラフィックプロセッサ１００との協調動作を中心に説明する。
【００３１】
メインプロセッサ２００の管理プロセッサ３２は、時分割されたタスクの実行順序を決定し、各タスクをサブプロセッサ３０に適切に割り当てるとともに、グラフィックプロセッサ１００との信号の送受信を行う。グラフィックプロセッサ１００の制御ユニット２０は、メインプロセッサ２００と信号の送受信を行うほか、メインプロセッサ２００から受け取るコマンドリストに基づいて、画像処理側ＤＭＡコントローラ２８とグラフィック演算ユニット４０を統括的に制御する。グラフィック演算ユニット４０は、制御ユニット２０で実行されるコマンドにしたがって、上述の各種グラフィック処理を開始する。
【００３２】
制御ユニット２０は、インタフェイス部２２と、命令解析部２４と、実行部２６とを含む。インタフェイス部２２は、メインプロセッサ２００内のサブプロセッサ３０やメインメモリ５０などからデータを受け取る。なお、ここでいう「データ」には、コマンドリスト、頂点データ、テクスチャデータなどの狭義のデータの他、グラフィック演算ユニット４０におけるシェーダプログラムなどが含まれる。命令解析部２４は、インタフェイス部２２が受け取ったデータの中からコマンドリストを取り出して、コマンドを解析する。実行部２６は、コマンドを順次実行する。
【００３３】
グラフィック演算ユニット４０は、シェーダプログラムなどのプログラムで規定された演算方法にしたがって、実行部２６で実行されるコマンドにより指示されるタイミングでオブジェクトのグラフィック処理を実行する。
【００３４】
タスクの処理を実行しているあるサブプロセッサ３０に画像処理の必要が発生したとすると、サブプロセッサ３０は、画像処理に必要となる頂点データなどのオブジェクトデータをメインメモリ５０に一時格納するとともに、これらのデータを転送するためのコンフィグデータとコマンドリストを作成する。コンフィグデータには、シェーダプログラムなどのグラフィック演算ユニット４０で使用されるプログラムのアドレス、転送サイズなどのデータが含まれる。
【００３５】
制御側ＤＭＡコントローラ３４は、メインメモリ５０からオブジェクトデータを読み出し、透視変換などの処理を施した後、読み出したオブジェクトデータをグラフィックメモリ１０に転送する。また、制御側ＤＭＡコントローラ３４は、コマンドリストやコンフィグデータを制御ユニット２０に転送する。制御ユニット２０に転送されるデータは、命令解析部２４により解析され、解析されたコマンドが実行部２６に渡されキューに入れられる。実行部２６は、キュー内のコマンドを順次実行する。実行されたコマンドにしたがって、画像処理側ＤＭＡコントローラ２８は、テクスチャデータをメインメモリ５０から読み出してバッファ１２に転送する。
制御側ＤＭＡコントローラ３４は、管理プロセッサ３２またはサブプロセッサ３０の指示により実行開始する。サブプロセッサ３０は、オブジェクトの転送準備ができた時に、後述するＮＯＴＩＦＹコマンドによりバッファの空きを確認して、制御側ＤＭＡコントローラ３４を開始させる。制御側ＤＭＡコントローラ３４によるサブプロセッサ３０からグラフィックメモリ１０へのオブジェクトデータの転送は、テクスチャデータの転送に並行して、またはグラフィック演算ユニット４０のアイドリング中に実行される。
【００３６】
このように、グラフィックプロセッサ１００は、内部に設けられた画像処理側ＤＭＡコントローラ２８を利用して、画像処理に必要な各種データを好適なタイミングでメインメモリ５０から取得することができる。これによって、データ転送処理に係るグラフィックプロセッサ１００およびメインプロセッサ２００の負荷を軽減し、転送要求など最低限の処理を除いて、それらのプロセッサの演算処理と並行して転送処理を行うことができる。また、グラフィックプロセッサ１００の構成を複雑化することなく、高速動作するメインプロセッサ２００の処理に対応した画像処理を行うことができるため、動画の停止やコマ落ちなどが発生しにくくなる。
【００３７】
本実施の形態において、制御ユニット２０で解析、実行されるコマンドを「非グラフィック処理系命令」と呼ぶ。この非グラフィック処理系命令は、グラフィック演算ユニット４０におけるグラフィック処理内容が明示されているものではなく、描画データの転送、グラフィック処理の開始や処理の待機、終了などの処理内容のみが明示されている命令体系である。グラフィック演算ユニット４０における具体的なグラフィック処理は、コンフィグデータで指定されるシェーダプログラムなどのプログラムで規定されている。
【００３８】
このような非グラフィック処理系命令を採用したのは、以下のようなことを目的とするためである。すなわち、本実施の形態のような情報処理装置においては、グラフィックプロセッサやそこで実行されるシェーダプログラムは、ハードウェアベンダーにより提供され、情報処理装置において実行されるアプリケーションソフトウェアや映像コンテンツは、別のソフトウェアベンダーにより提供されることが多い。このような場合、ソフトウェアベンダーがグラフィックプロセッサの制御を考慮する必要はなく、処理をすべきデータのみを準備すればよい。
【００３９】
しかしながら、アプリケーション毎に要求される処理の負荷などは異なるので、情報処理装置全体の効率を考えた場合、グラフィックプロセッサにおいて実行されるグラフィック処理をソフトウェアベンダー側で制御することが好ましい場合がある。また、ソフトウェアベンダー側において、グラフィックプロセッサのハードウェア構成を理解した上で、グラフィックプロセッサにおけるグラフィック処理を一定程度制御できた方が、グラフィック処理の高速化、効率化に寄与する場合もある。
そこで、グラフィック演算ユニット４０で実行されるグラフィック処理の方法を明示しない命令である「非グラフィック処理系命令」を設けることで、グラフィックプロセッサの動作を簡便に制御できるようにしたのである。
【００４０】
次に、非グラフィック処理系命令を具体的なコマンドを参照して説明する。本実施の形態では、非グラフィック処理系命令として、転送命令「ＤＭＡ」、処理起動命令「ＫＩＣＫ」、処理完了通知命令「ＮＯＴＩＦＹ」、同期化命令「ＳＹＮＣ」、待機命令「ＷＡＩＴ」、終了命令「ＥＮＤ」、次リスト命令「ＮＥＸＴ」および計時命令「ＰＥＲＦ」を有している。当然であるが、他の命令をさらに有していても、またはこれらの命令のうちいくつかの命令を含んでいない場合も、本発明の範囲に含まれる。
【００４１】
上述の非グラフィック処理系命令は、全て同一のフォーマットを備えている。図２は、コマンドフォーマットの一例を示す。フォーマット１２０は、上述のコマンドのうちいずれのコマンドであるかを数字で指定するタイプ１２１、コマンド毎に設定が必要となる属性１２２、コマンド毎に付与されるコマンドＩＤ１２３、および必要な設定を明示するパラメータ１２４〜１２６をそれぞれ指定するデータ領域を有する。コマンド長は、例えば１６バイトである。「コマンドＩＤ」は、「１」から開始し「１」ずつ増加していき、コマンドリスト中に複数存在するＤＭＡコマンドやＫＩＣＫコマンドの識別番号として使用される。
【００４２】
グラフィックプロセッサ１００で処理されるのは、上述のＫＩＣＫ、ＤＭＡ、ＮＯＴＩＦＹなどを含む複数のコマンドのセットであり、このセットを本明細書においては「コマンドリスト」と呼ぶ。制御ユニット２０の実行部２６は、コマンドリスト内のコマンドをひとつずつ実行して、画像処理側ＤＭＡコントローラ２８またはグラフィック演算ユニット４０に対応する命令を実行させる。
【００４３】
図３は、ＤＭＡコマンドのデータフォーマット１３０を示す。ＤＭＡコマンドは、画像処理側ＤＭＡコントローラ２８に対して、メインメモリ５０とグラフィックメモリ１０の間の任意のデータのＤＭＡ転送を実行させる命令である。制御ユニット２０の実行部２６がＤＭＡコマンドを実行すると、画像処理側ＤＭＡコントローラ２８が起動し、メインメモリ５０からテクスチャデータの読み込み処理を開始する。読み込まれたデータは、グラフィックメモリ１０のバッファ１２に格納される。
【００４４】
タイプ１３１にはＤＭＡコマンドであることを示す「１」を指定する。ＤＭＡチャネル１３２はＤＭＡ転送を利用するデバイスの間で衝突が発生しないように設定される２つのチャネルのうちいずれかを指定する。ＤＭＡ ＩＤ１３３は、ＤＭＡコマンドのＩＤを指定する。このＤＭＡ ＩＤは、ＤＭＡのプロセスが終了すると直ちにグラフィックプロセッサ１００の内部レジスタ５４に書き込まれる。サブプロセッサ３０は、ＤＭＡ ＩＤを格納した内部レジスタ５４をポーリングすることで、ＤＭＡプロセスの終了を確認することもできる。タグアドレス１３４にはＤＭＡタグのアドレスが指定される。ＤＭＡタグには、ＤＭＡ転送に関連する情報、すなわち、アドレス、ＤＭＡサイズ、および転送方向が含まれる。タグサイズ１３５は、ＤＭＡタグのデータサイズが指定される。
【００４５】
図４は、ＫＩＣＫコマンドのデータフォーマット１４０を示す。ＫＩＣＫコマンドは、グラフィック演算ユニット４０における各種グラフィック処理を開始させる命令である。制御ユニット２０の実行部２６がＫＩＣＫコマンドを実行すると、グラフィック演算ユニット４０はグラフィックメモリ１０にアクセスしてテクスチャデータとオブジェクトデータを読み出し、フレームバッファに描画する。
【００４６】
タイプ１４１にはＫＩＣＫコマンドであることを示す「２」を指定する。コンフィグタグ１４２は、コンフィグデータを使用するか否かを指定する。ＫＩＣＫ ＩＤ１４３は、ＫＩＣＫコマンドのＩＤを指定する。このＫＩＣＫ ＩＤは、ＫＩＣＫプロセスが終了すると直ちにグラフィックプロセッサ１００の内部レジスタ５４に書き込まれる。サブプロセッサ３０は、ＫＩＣＫ ＩＤを格納した内部レジスタ５４をポーリングすることで、ＫＩＣＫプロセスの終了を確認することもできる。コンフィグデータアドレス１４４およびコンフィグデータサイズ１４５には、それぞれコンフィグデータのアドレスまたはデータサイズが指定される。制御ユニット２０の実行部２６は、ＫＩＣＫコマンドを実行すると、コンフィグデータをグラフィック演算ユニット４０に転送した後に、グラフィック演算ユニット４０が起動される。グラフィック演算ユニット４０は、コンフィグデータの内容にしたがってプログラムをロードした後、グラフィック処理を実行する。コンフィグデータは、予め決定されているか、もしくはメインプロセッサ２００において作成される。
【００４７】
図５は、ＮＯＴＩＦＹコマンドのデータフォーマット１５０を示す。ＮＯＴＩＦＹコマンドは、グラフィックプロセッサ１００からメインプロセッサ２００に対して通知をするために使用される。制御ユニット２０の実行部２６がＮＯＴＩＦＹコマンドを実行すると、グラフィックプロセッサ１００内における所定のグラフィック処理の終了が、メインプロセッサ２００内のサブプロセッサ３０に通知される。具体的には、ＮＯＴＩＦＹコマンドは、画像処理側ＤＭＡコントローラ２８によるＤＭＡ転送が終了したこと、または、グラフィック演算ユニット４０におけるグラフィック処理が終了したことをサブプロセッサ３０に通知する。グラフィックプロセッサ１００においていずれの処理の終了を通知するかは、コマンドリストにおけるＮＯＴＩＦＹコマンドと他のコマンドとの配置で指定することができる。
【００４８】
タイプ１５１にはＮＯＴＩＦＹコマンドであることを示す「３」を指定する。サブプロセッサＩＤ１５４は、信号を通知するサブプロセッサ３０を指定する。全てのサブプロセッサ３０を指定することも可能である。
【００４９】
例えば、グラフィックメモリには、限られた数しかコンテクストバッファ１２が設けられておらず、これをグラフィック処理に必要なデータ（例えばテクスチャデータ）の格納領域として共用しなければならない。そこで、例えば、グラフィック処理に必要なデータのＤＭＡ転送が終了したことをＮＯＴＩＦＹコマンドでサブプロセッサ３０に伝え、これに応じてサブプロセッサ３０によりジオメトリ処理の結果、例えば頂点データなどをグラフィックメモリ１０に転送するようにすれば、グラフィック演算ユニット４０およびサブプロセッサ３０のアイドリング時間が削減され、結果的に演算時間の短縮に寄与することができる。このように、ＮＯＴＩＦＹコマンドは、グラフィックプロセッサ１００とメインプロセッサ２００とを協調動作させ、情報処理装置１０００全体の処理効率を向上させるために必要となる命令である。ＮＯＴＩＦＹコマンドのより具体的な使用方法は、図１１〜図１７を参照する実施例において説明する。
【００５０】
図６は、ＳＹＮＣコマンドのデータフォーマット１６０を示す。ＳＹＮＣコマンドは、プロセス間に依存関係がある場合に、所定のコマンドプロセスの終了と、サブプロセッサ３０における処理の終了とを同期させるコマンドである。
【００５１】
タイプ１６１にはＳＹＮＣコマンドであることを示す「４」を指定する。ＳＹＮＣ対象１６２には、ＤＭＡコマンド、ＫＩＣＫコマンド、サブプロセッサからのオブジェクトのＤＭＡ転送のいずれの終了を確認するかを指定する。ＩＤ１６４には、ＤＭＡコマンドまたはＫＩＣＫコマンドのＩＤを指定する。レジスタ１６５は、フラグレジスタを指定する。サブプロセッサ３０は、自身の処理が終了すると、内部レジスタ５４にフラグを立てる。後述するように、ＳＹＮＣコマンドによって、テクスチャデータとオブジェクトデータの両方の転送終了待ちをすることができる。
【００５２】
実行部２６は、内部レジスタ５４を参照することで、ＤＭＡコマンド、ＫＩＣＫコマンドまたはサブプロセッサの終了を確認する。実行部２６がＳＹＮＣコマンドを実行すると、フォーマットで指定されたプロセス依存関係に応じて、以下に述べるような複数の動作が発生する。第１に、時間的に前に実行されたＤＭＡコマンドにしたがったデータのＤＭＡ転送が完了するまで、グラフィック演算ユニット４０におけるそのデータを利用するグラフィック処理の開始を保留させる。第２に、時間的に前に実行されたＫＩＣＫコマンドによってグラフィック演算ユニット４０においてグラフィック処理が実行されているときに、その処理が終了するまでコマンドリスト内の後続のコマンドの実行を保留する。第３に、サブプロセッサ３０におけるデータ処理が終了するまで、コマンドリスト内の後続のコマンドの実行を保留する。
【００５３】
例えば、ＫＩＣＫコマンドを実行しようとする場合、グラフィック処理に必要なテクスチャデータなどのデータがグラフィックメモリ上に揃わなければ、グラフィック演算ユニット４０を起動することはできない。そのような場合に、テクスチャデータおよびオブジェクトデータのＤＭＡ転送プロセスの終了をＳＹＮＣコマンドで確認し、それに応じてＫＩＣＫコマンドを実行するようにすれば、グラフィック処理を効率的に実行することができる。また、グラフィック演算ユニット４０におけるグラフィック処理の終了をＳＹＮＣコマンドで取得し、それに応じてＤＭＡコマンドを実行するようにすれば、グラフィック演算ユニット４０のアイドリング時間を削減することができる。
【００５４】
このように、ＳＹＮＣコマンドによって、ＤＭＡプロセスまたはＫＩＣＫプロセスの終了と、サブプロセッサにおける処理の終了を同期させることが可能になる。これによって、プロセス依存関係がある多数のコマンドを含む場合でも、グラフィックプロセッサ１００の動作を適切に制御し、ひいては、グラフィックプロセッサ１００とメインプロセッサ２００の動作を協調させることができる。ＳＹＮＣコマンドのより具体的な使用方法については、図１１〜図１７を参照する実施例において説明する。
【００５５】
なお、ＳＹＮＣコマンドは、ＤＭＡコマンド、ＫＩＣＫコマンドおよびサブプロセッサひとつずつの終了を確認することもできるし、２個のＳＹＮＣコマンドを連続させて記述することで、多数のプロセスの終了を同期させることもできる。
【００５６】
図示しないＷＡＩＴコマンドは、ＳＹＮＣコマンドと異なり、グラフィックプロセッサ１００において実行中である全てのコマンドプロセスが終了するまで、以降のコマンドの実行を保留する。タイプには、ＷＡＩＴコマンドであることを示す「５」が指定される。
【００５７】
図７は、ＮＥＸＴコマンドのデータフォーマット１７０を示す。ＮＥＸＴコマンドは、ひとかたまりのコマンドリストの終了を示すとともに、次に実行すべきコマンドリストのアドレスを示すコマンドである。タイプ１７１には、ＮＥＸＴコマンドであることを示す「６」が指定される。次アドレス１７４には、次に実行すべきコマンドリストの先頭のアドレスが指定される。
【００５８】
本実施の形態では、複数のサブプロセッサ３０が並列的に描画データの演算を実行し、そのためのグラフィック処理に必要な非グラフィック処理命令を含むコマンド列を各サブプロセッサ３０が独立して作成する。コマンドリストは、作成された順にメインメモリ５０に格納される。したがって、制御ユニット２０では、それら複数のコマンドリストの実行順序を知ることができない。そこで、ＮＥＸＴコマンドにより次に実行すべきコマンドリストのアドレスを指定することによって、サブプロセッサ３０における処理の前後に関係なく、またメインメモリ５０内のロケーションに関係なく、コマンドリストを実行することができる。
【００５９】
図示しないＥＮＤコマンドは、コマンドリストの終了をセットする命令であり、実行部２６がＥＮＤコマンドを実行すると、コマンドリストの開始アドレスに移動する。タイプ番号は「７」である。
【００６０】
図８は、ＮＥＸＴコマンドの使用方法を説明する図である。図示するように、連続して実行実施されるべきコマンドリスト２０２、２０４、２０６が存在するとする。これらのコマンドリストは、その実行順序に関係なくメインメモリ５０に転送される。コマンドリスト２０２、２０４の末尾にはＮＥＸＴコマンドが埋め込まれており、このＮＥＸＴコマンドには次に実行すべきコマンドリストの先頭アドレスが書き込まれている。また、コマンドリスト２０６の末尾にはＥＮＤコマンドが埋め込まれている。
【００６１】
画像処理側ＤＭＡコントローラ２８は、予め定められている開始アドレスから始まっているコマンドリスト２０２を第１のリストとしてメインメモリ５０から取り出す。そして、コマンドリスト２０２のＮＥＸＴコマンドによって、画像処理側ＤＭＡコントローラ２８は次に実行すべきコマンドリスト２０４をメインメモリ５０から取り出すことができる。同様に、コマンドリスト２０４のＮＥＸＴコマンドによって、その次に実行すべきコマンドリスト２０６を取り出すことができる。
【００６２】
管理プロセッサ３２は、各サブプロセッサ３０で作成されたコマンドリストを解析して、必要なＮＥＸＴコマンドを各コマンドリストに埋め込むように構成されている。または、サブプロセッサ３０が互いにコマンドリストを交換し合うことにより、必要なＮＥＸＴコマンドを埋め込むように構成してもよい。つまり、あるサブプロセッサＡがメモリ上のあるアドレスを取得するとき、他のサブプロセッサによるメインメモリ５０へのアクセスをロックする。そして、サブプロセッサＡがコマンドリストをメインメモリ５０へ保存した後、他のプロセッサによるメインメモリへのアクセスロックを解除する。続いて、サブプロセッサＢがメインメモリの次アドレスを取得し、サブプロセッサＡの作成したコマンドリストにこのアドレスを含むＮＥＸＴコマンドを追加する。この処理を繰り返すことによって、必要なＮＥＸＴコマンドを各コマンドリストに埋め込むことができる。
【００６３】
図示しないＰＥＲＦコマンドは、コマンドプロセスの実行サイクル数を計測するための命令である。タイプ番号は「９」が指定される。制御ユニット２０の実行部２６がＰＥＲＦコマンドを実行すると、非グラフィック処理命令にしたがったグラフィック処理を実行したときグラフィックプロセッサにおいて要した実行サイクル数が計測される。この実行サイクル数は、例えば、制御ユニット２０のクロックに基づいてカウントされる。この計時命令は、グラフィック処理の効率などのデータをユーザに提供するときに主に使用される。
【００６４】
以上述べたように、各非グラフィック処理系命令は、グラフィック処理やＤＭＡコントローラの開始、終了に関係するものにすぎず、グラフィック演算ユニット４０におけるグラフィック処理を直接操作している命令、すなわち処理内容を規定している命令ではないことに注意されたい。
【００６５】
図９は、情報処理装置１０００においてＤＭＡ転送されるデータを示す。これらのデータは、制御ユニット２０により利用されるデータと、グラフィック演算ユニット４０により利用されるデータとに分けることができる。
【００６６】
コンフィグデータ２１２には、シェーダプログラムなどのアドレスが指定されている。コマンドリスト２１４は、上述した非グラフィック処理系命令からなる。制御側ＤＭＡコントローラ３４は、コンフィグデータ２１２、コマンドリスト２１４および頂点データ２２２の転送を制御する。コンフィグデータ２１２とコマンドリスト２１４は、グラフィックプロセッサ１００の制御ユニット２０のメモリ領域に転送される。頂点データ２２２は、グラフィックメモリ１０に転送される。制御側ＤＭＡコントローラ３４によってＤＭＡ転送される場合、転送先のメモリ確保やバッファ管理は、メインプロセッサ側で処理される。
画像処理側ＤＭＡコントローラ２８は、テクスチャデータ２２６、パラメータデータ２２４およびシェーダプログラム２２８の転送を制御する。テクスチャデータ２２６は、グラフィックメモリ１０内のバッファ１２に転送される。パラメータデータ２２４とシェーダプログラム２２８は、グラフィック演算ユニット４０のメモリ領域に転送される。
【００６７】
次に、非グラフィック処理系命令にしたがった情報処理装置１０００の動作を説明する。
図１０は、あるオブジェクトをフレームバッファに描画するときのメインプロセッサ２００とグラフィックプロセッサ１００における処理とデータの流れを示すフローチャートである。以下、図１を参照しつつ、各処理を説明する。
【００６８】
まず、メインプロセッサ２００は、オブジェクトの描画に必要なジオメトリデータなどのデータの作成、ロード、解析を実行する（Ｓ１０）。続いてメインプロセッサ２００は、オブジェクトのアドレス解決を実行し、転送先であるメインメモリ５０におけるデータレイアウトを決定し（Ｓ１２）、メインメモリ５０に格納する。そして、メインプロセッサ２００は、オブジェクトの描画に必要となるコマンドリストとコンフィグデータを作成し（Ｓ１４）、メインメモリ５０に格納する。メインプロセッサ２００の制御側ＤＭＡコントローラ３４は、作成されたコマンドリストとコンフィグデータとを、グラフィックプロセッサ１００の制御ユニット２０にＤＭＡ転送する（Ｓ１６）。これが終了すると、メインプロセッサ２００は、制御ユニット２０に対して、コマンドリストの実行を開始するように通知する（Ｓ１８）。
【００６９】
グラフィックプロセッサ１００の制御ユニット２０がメインプロセッサ２００からコマンドリスト実行開始の通知を受け取ると、制御ユニット２０内の命令解析部２４がコマンドリストの解析を開始する（Ｓ２２）。実行部２６がコマンドリスト内のＤＭＡコマンドを実行すると、画像処理側ＤＭＡコントローラ２８は、ＤＭＡコマンドのタグアドレスを参照して、オブジェクトの描画に必要となるテクスチャデータなどのデータをメインメモリ５０からグラフィックメモリ１０内のバッファ１２に転送する（Ｓ２４）。実行部２６がコマンドリスト内のＳＹＮＣコマンドを実行すると、グラフィック演算ユニット４０は、Ｓ２４にしたがって実行中のテクスチャデータの転送が終了するまで以降のコマンドリストの実行を保留する（Ｓ２６）。
【００７０】
さて、この間にメインプロセッサ２００では、オブジェクトのジオメトリ処理を実行して頂点データおよびパラメータデータを算出し（Ｓ２０）、メインメモリ５０に格納しておく。メインプロセッサ２００の制御側ＤＭＡコントローラ３４は、頂点データをグラフィックメモリ１０に転送し（Ｓ２８）、ジオメトリ処理が終了したことを示すフラグを内部レジスタ５４にセットする（Ｓ３０）。制御ユニット２０内の実行部２６は、コマンドリスト内のＳＹＮＣコマンドにしたがって、頂点データの転送が終了するまで以降のコマンドリストの実行を保留する（Ｓ３２）。ここまでの処理によって、オブジェクトの描画に必要となる各種データが、グラフィックメモリ１０上に揃ったことになる。
【００７１】
この状態において、実行部２６がＫＩＣＫコマンドを実行すると、制御ユニット２０はコンフィグデータをグラフィック演算ユニット４０に転送し、グラフィック演算ユニット４０の処理が起動され、バッファ１２を読み出す（Ｓ３４）。グラフィック演算ユニット４０は、コンフィグデータに基づいてプログラムを読み出す。グラフィック演算ユニット４０における処理が終了し、フレームバッファへのオブジェクトの描画が完了すると、グラフィック演算ユニット４０は内部レジスタ５４にＫＩＣＫプロセスが終了したことを示すフラグをセットする。グラフィック演算ユニット４０は、ＳＹＮＣコマンドによりオブジェクトの描画終了を確認すると（Ｓ３６）、ＮＯＴＩＦＹコマンドにより、サブプロセッサ３０に対してオブジェクトの描画が終了したことを通知する（Ｓ３８）。この通知により、メインプロセッサ２００は、次のオブジェクトの準備を開始することができる。
【００７２】
情報処理装置１０００においては、サブプロセッサ３０におけるジオメトリ処理と、オブジェクトデータおよびテクスチャデータのＤＭＡ転送と、グラフィック演算ユニット４０におけるグラフィック処理の全ての同期をとる必要があるので、制御側ＤＭＡコントローラ３４、画像処理側ＤＭＡコントローラ２８両方の処理手順、処理速度を考慮したコマンドリストを作成する必要がある。以下では、コマンドリストの例を挙げて、これにしたがったメインプロセッサ２００とグラフィックプロセッサ１００の協調動作を説明する。
なお、以下の説明においては、画像処理側ＤＭＡコントローラ２８によるテクスチャデータのＤＭＡ転送は同時に２つ、グラフィック演算ユニット４０におけるオブジェクトの描画処理はひとつのみ実行可能であるものとする。また、グラフィックメモリ１０には、テクスチャデータを格納するコンテクストバッファ１２として、バッファＡ、バッファＢが備えられているとする。
【００７３】
図１１は、コマンドリストの一例であるコマンドリスト７００を示す。なお、コマンドの解釈はリスト通りに行われるが、実際の処理は必ずしもコマンドの順序で起きるわけではなく、ＤＭＡ転送されるデータ量やグラフィック処理に要する時間により前後する。
【００７４】
図１１において、「タイプ」はコマンド名を表し、「属性」はＳＹＮＣコマンドで同期させるべき対象を略号で示す。「Ｄ」はＤＭＡプロセス、「Ｆ」はサブプロセッサのジオメトリ処理、「Ｋ」はＫＩＣＫプロセスを表している。「ＩＤ」は、上述したＤＭＡ ＩＤまたはＫＩＣＫ ＩＤであり、このＩＤによって、複数あるＤＭＡプロセスまたはＫＩＣＫプロセスのうち待機すべきプロセスを特定することができる。また、図中の「Ｔｅｘ」はテクスチャを、「Ｏｂｊ」はオブジェクトを、「ＳＰＵ」はサブプロセッサをそれぞれ表す。符号Ａ、Ｂは２つのバッファ１２を表す。例えば「Ｏｂｊ Ａ」は、バッファＡにＤＭＡ転送されるオブジェクトを表し、「Ｔｅｘ Ａ」は、オブジェクトＡのグラフィック処理に必要であり、バッファＡにＤＭＡ転送されるテクスチャデータを表す。なお、実際のグラフィック処理には、テクスチャデータ以外にカラーデータやα値のデータなども必要となるが、ここではテクスチャデータを代表として示している。「ＳＰＵ Ａ」は、バッファＡにＤＭＡ転送されるオブジェクトＡを処理するサブプロセッサを表す。
【００７５】
実行部２６は、コマンドリスト７００を開始アドレスから順次実行する。まず、ＩＤ「１」を付与されたＤＭＡコマンド７０１と、ＩＤ「２」を付与されたＤＭＡコマンド７０２を実行する。これにより、画像処理側ＤＭＡコントローラ２８は、メインメモリ５０からテクスチャＡ（Ｔｅｘ Ａ）をバッファＡに転送開始し、テクスチャＢ（Ｔｅｘ Ｂ）をバッファＢに転送開始する。
このとき、制御側ＤＭＡコントローラ３４は、バッファＡへのテクスチャＡのＤＭＡ転送に並行して、サブプロセッサＡからグラフィックメモリ１０へのオブジェクトＡ（Ｏｂｊ Ａ）の転送を実行する。また、制御側ＤＭＡコントローラ３４は、バッファＢへのテクスチャＢのＤＭＡ転送に並行して、サブプロセッサＢからグラフィックメモリ１０へのオブジェクトＢ（Ｏｂｊ Ｂ）の転送を実行する。なお、制御側ＤＭＡコントローラ３４は、実行部２６によるコマンドの実行とは無関係に動作する。
【００７６】
グラフィック演算ユニット４０は、ＳＹＮＣコマンド７０３にしたがって、ＩＤ「１」を付与されたＤＭＡコマンド７０１に対応するバッファＡへのテクスチャＡの転送の終了と、制御側ＤＭＡコントローラ３４によるサブプロセッサＡ（ＳＰＵ Ａ）からグラフィックメモリ１０へのオブジェクトＡの転送の終了を確認する。ＩＤ「１」を付与されたＫＩＣＫコマンド７０４にしたがって、グラフィック演算ユニット４０は、バッファＡにリードアクセスしてオブジェクトＡに対するグラフィック処理を開始する。
【００７７】
続いて、グラフィック演算ユニット４０は、ＳＹＮＣコマンド７０５にしたがって、ＩＤ「２」を付与されたＤＭＡコマンド７０２に対応するバッファＢへのテクスチャＢの転送の終了と、制御側ＤＭＡコントローラ３４によるサブプロセッサＢ（ＳＰＵ Ｂ）からグラフィックメモリ１０へのオブジェクトＢの転送の終了を確認する。ＩＤ「２」を付与されたＫＩＣＫコマンド７０６にしたがって、グラフィック演算ユニット４０は、バッファＢにリードアクセスしてオブジェクトＢに対するグラフィック処理を開始する。
【００７８】
続いてグラフィック演算ユニット４０は、ＳＹＮＣコマンド７０７により、ＩＤ「１」を付与されたＫＩＣＫコマンド７０４に対応するオブジェクトＡのグラフィック処理の終了を確認する。グラフィック処理済のオブジェクトＡはグラフィックメモリ１０のフレームバッファに書き出される。ＮＯＴＩＦＹコマンド７０８により、グラフィック演算ユニット４０はサブプロセッサＡ（ＳＰＵ Ａ）に対してオブジェクトＡのグラフィック処理が完了したことを通知する。これによってサブプロセッサＡは、バッファＡが空いていることを知る。
【００７９】
画像処理側ＤＭＡコントローラ２８は、ＩＤ「３」を付与されたＤＭＡコマンド７０９にしたがって、空きができたバッファＡに対して、新たなオブジェクトＡのグラフィック処理に必要となるテクスチャＡの転送を開始する。
制御側ＤＭＡコントローラ３４は、バッファＡへのテクスチャＡのＤＭＡ転送に並行して、サブプロセッサＡからグラフィックメモリ１０へのオブジェクトＡのＤＭＡ転送を実行する。
【００８０】
グラフィック演算ユニット４０は、ＳＹＮＣコマンド７１０により、ＩＤ「３」を付与されたＤＭＡコマンド７０９に対応するバッファＡへのテクスチャＡの転送の終了と、サブプロセッサＡからグラフィックメモリ１０への新たなオブジェクトＡの転送の終了を確認する。ＩＤ「３」を付与されたＫＩＣＫコマンド７１１にしたがって、グラフィック演算ユニット４０は、バッファＡにリードアクセスしてオブジェクトＡに対するグラフィック処理を実行する。
【００８１】
グラフィック演算ユニット４０は、ＳＹＮＣコマンド７１２により、ＩＤ「２」を付与されたＫＩＣＫコマンド７０６に対応するオブジェクトＢのグラフィック処理の終了を確認する。グラフィック処理済のオブジェクトＢはグラフィックメモリ１０のフレームバッファに書き出される。ＮＯＴＩＦＹコマンド７１３により、グラフィック演算ユニット４０はサブプロセッサＢに対してオブジェクトＢのグラフィック処理が完了したことを通知する。
【００８２】
画像処理側ＤＭＡコントローラ２８は、ＩＤ「４」を付与されたＤＭＡコマンド７１４にしたがって、空きができたバッファＢに対して、新たなオブジェクトＢのグラフィック処理に必要となるテクスチャＢの転送を開始する。
制御側ＤＭＡコントローラ３４は、バッファＢへのテクスチャＢのＤＭＡ転送に並行して、サブプロセッサＢからグラフィックメモリ１０へのオブジェクトＢのＤＭＡ転送を実行する。
【００８３】
グラフィック演算ユニット４０は、ＳＹＮＣコマンド７１５にしたがって、ＩＤ「４」を付与されたＤＭＡコマンド７１４に対応するバッファＢへのテクスチャＢの転送の終了と、サブプロセッサＢからバッファＢへの新たなオブジェクトＢの転送の終了を確認する。ＩＤ「４」を付与されたＫＩＣＫコマンド７１６にしたがって、グラフィック演算ユニット４０は、バッファＢにリードアクセスしてオブジェクトＢに対するグラフィック処理を開始する。
【００８４】
実行部２６がＷＡＩＴコマンド７１７を実行すると、グラフィック演算ユニット４０は、オブジェクトＡとオブジェクトＢの２回目のグラフィック処理の終了を待機し、ＮＯＴＩＦＹコマンド７１８により、グラフィック処理の終了を全サブプロセッサに対して通知する。
【００８５】
図１２は、図１１のコマンドリスト７００にしたがったテクスチャデータの転送を模式的に示す。ＤＭＡコマンドにしたがって、テクスチャＡがバッファＡに転送されるのと並行して、サブプロセッサからはオブジェクトＡがグラフィックメモリに転送される。テクスチャＡとオブジェクトＡの転送が両方とも終了すると、グラフィック演算ユニット４０はオブジェクトＡのグラフィック処理を実行する。また、ＤＭＡコマンドにしたがって、テクスチャＢがバッファＢに転送されるのと並行して、サブプロセッサからはオブジェクトＢがグラフィックメモリに転送される。テクスチャＢとオブジェクトＢの転送が両方とも終了すると、グラフィック演算ユニット４０はオブジェクトＢのグラフィック処理を実行する。以降、上記の処理が繰り返される。
【００８６】
図１３は、図１１のコマンドリスト７００にしたがったときのバッファＡ、バッファＢの状態を示すチャートである。図中の符号は、図１１のコマンドリスト内のコマンドに与えた符号と対応する。オブジェクトＡの処理に必要なテクスチャＡがメインメモリ５０からバッファＡに転送され（７０１）、またオブジェクトＢの処理に必要なテクスチャＢがメインメモリ５０からバッファＢに転送される（７０２）。ＳＹＮＣコマンドによりオブジェクトＡとテクスチャＡの転送の終了を確認すると、ＫＩＣＫコマンドによりそれらがグラフィック演算ユニット４０によりバッファＡから読み出され、グラフィック処理が開始される（７０４）。以降、ＤＭＡコマンドによるバッファＡ、バッファＢに対するＤＭＡ転送と、ＫＩＣＫコマンドによるバッファＡ、バッファＢからの読み出しが順番に繰り返される。
なお、図１３においては、簡単のために全てのステージにおける処理が同時間で終了するように描かれているが、実際の処理においてはＤＭＡ転送されるデータ量やグラフィック処理に要する時間により前後する。
【００８７】
このように、本実施の形態では、非グラフィック処理系命令からなるコマンドリストを組むことによって、グラフィックプロセッサにおけるグラフィック処理の順序を制御することができる。
【００８８】
以上説明したように、本実施の形態によれば、非グラフィック処理系命令を通して、メインプロセッサ２００とグラフィックプロセッサ１００との協調動作をユーザが制御することが可能になる。
【００８９】
本実施の形態における非グラフィック処理系命令は、制御ユニット２０に対する簡便な少数のコマンドを組み合わせることによって、グラフィック演算ユニットの動作を制御することができる。この非グラフィック処理系命令は、グラフィック演算ユニットにおける具体的なグラフィック処理は指定しないので、シェーダプログラム等のグラフィック処理を実行するプログラムの影響を受けることがない。
【００９０】
非グラフィック処理系命令の代わりに、アプリケーションソフトウェアの開発者のためにグラフィック演算ユニットの処理に対する直接的で詳細なコマンドを準備しておくこともできるが、こうすると、グラフィック演算ユニットのハードウェア構成を変更した場合にコマンドのサポートをする負担が大きくなる。本実施形態による非グラフィック処理系命令は少数のコマンドしか準備されておらず、またグラフィック演算ユニットの基本的な動作に関するものに限られているので、上述のような負担を軽減することができる。
【００９１】
また、非グラフィック処理系命令により、バッファの割り当てをユーザが指定することができる。このため、メインプロセッサがバッファの割り当てを実行する必要がなくなるので、メインプロセッサの処理負荷を軽減することができる。
【００９２】
情報処理装置１０００において、メインプロセッサ２００にはサブプロセッサ３０が複数設けられているため、オブジェクトのジオメトリ処理を並列的に実行できるのに対し、グラフィックプロセッサ１００におけるオブジェクトのグラフィック処理はひとつずつしかできない。そこで、本実施の形態にしたがって、ＫＩＣＫコマンドにより起動されるグラフィック演算ユニットにおけるグラフィック処理の演算時間と、ＤＭＡコマンドにより開始されるデータの転送時間とが同程度になるようなコマンドリストを作成し、グラフィックプロセッサ１００にとって好適なタイミングで描画データ転送を実行するようにすれば、メインプロセッサとグラフィックプロセッサのロードバランスが改善されるので、情報処理装置１０００の処理効率が向上する。
【００９３】
言い換えると、情報処理装置１０００においてはメインプロセッサ側の処理速度の方が速いので、グラフィック演算ユニットにおけるグラフィック処理の終了を待機する期間をできるだけ短縮することで、情報処理装置における処理を高速化することができる。
例えば、サイズの大きいフレームを描画する場合を考える。この場合、フレーム全体をグラフィック処理させようとすると、演算量が非常に大きいため、サブプロセッサはグラフィック演算ユニットの処理の終了を待機する期間が長くなる。そこで、フレームを４分割して、各分割フレームを描画するのに必要なデータをＤＭＡ転送させる時間と、各フレームのオブジェクトをジオメトリ処理する時間と、各分割フレームをグラフィック処理する時間のバランスをとるようにコマンドリストを作成すれば、画像処理時間を短縮させることができる。このように、コマンドリストの工夫次第で、情報処理の効率をアップさせることが可能となる。
【００９４】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。上記実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、そのような変形例について述べる。
【００９５】
実施の形態では、グラフィック演算ユニット４０において単一のオブジェクトのグラフィック処理を行う場合について説明した。しかしながら、グラフィック演算ユニット４０は、複数の異なるオブジェクトのグラフィック処理を並列に実行可能な構成にすることができる。
図１４は、この場合の非グラフィック処理系命令を使用したコマンドリスト７５０の一例を示す。図１４において、複数のオブジェクトの集合「Ｏｂｊ ｓｅｔ Ａ」のグラフィック処理に必要となるテクスチャの集合を「Ｔｅｘ ｓｅｔ Ａ」と表記する。オブジェクトが単数である場合と同様に、テクスチャセットをＤＭＡ転送するＤＭＡコマンド、テクスチャセットとそれに対応するオブジェクトセットの転送終了を確認するＳＹＮＣコマンド、転送終了後にオブジェクトセットに対する描画開始を指示するＫＩＣＫコマンドを配置する。これによって、処理対象のオブジェクトが複数存在する場合でも、単一のオブジェクトの場合と同じように、グラフィック演算ユニット４０におけるグラフィック処理を制御することができる。
【００９６】
実施の形態に係る情報処理装置１０００においては、グラフィックプロセッサ１００とメインプロセッサ２００とが単一のＬＳＩチップとして一体に集積化されていてもよく、または別のチップとして構成されていてもよい。実施の形態において示した各ブロックは、集積度についてまで限定するものではなく、いずれの構成要素の組合せが集積化されてもよいし、あるいは別チップとして構成されていてもよい。
【００９７】
実施の形態ではメインプロセッサ２００をマルチプロセッサとして記述したが、本発明はシングルプロセッサにも適用できる。また、グラフィックプロセッサ１００をマルチプロセッサとして構成し、個々のプロセッサに対して本発明を適用し、メインプロセッサ２００との協調動作をさせることもできる。
【００９８】
実施の形態では、グラフィックメモリがコンテクストバッファを２つ有する構成について説明したが、コンテクストバッファは３つ以上設けられていてもよい。これによって、グラフィック演算ユニットのアイドリング時間をさらに短縮することができる。
【００９９】
実施の形態では、グラフィックプロセッサ１００の外部にグラフィックメモリ１０が設けられている構成を示したが、グラフィックメモリはグラフィックプロセッサ１００の内部に設けられてもよい。また、グラフィックメモリを単独で設けず、メインメモリ５０の一部の領域をグラフィックメモリとして使用してもよい。
【０１００】
ＮＯＴＩＦＹコマンドを使用してオブジェクトのグラフィック処理が終了したことをサブプロセッサに通知する代わりに、内部レジスタ５４に、グラフィック処理が終了したことを示すフラグを立てるようにしてもよい。そして、メインプロセッサ２００は、内部レジスタ５４をポーリングするように構成してもよい。こうすれば、ＮＯＴＩＦＹコマンドを使用することなく、オブジェクトのグラフィック処理が終了したことを、メインプロセッサ２００が知ることができる。ＮＯＴＩＦＹコマンドではタイムラグが生じ得るが、メインプロセッサ２００が、このタイムラグを待てないような場合、または、プロセッサに都合のよいいタイミングでグラフィック処理の終了を確認したいときは、内部レジスタを使用する。内部レジスタ５４とＮＯＴＩＦＹコマンドを併用してもよい。この場合、サブプロセッサ３０はポーリングとＮＯＴＩＦＹコマンドによる通知のいずれかを状況に応じて使い分けることができる。
【０１０１】
また、ＮＯＴＩＦＹコマンドによりグラフィック処理の終了を通知する先は、メインプロセッサ２００に限られず、グラフィック演算ユニット４０の外部の任意のプロセッサであってよい。
【０１０２】
実施の形態では、テクスチャデータやパラメータデータなどのグラフィック処理に必要なデータのＤＭＡ転送は画像処理側ＤＭＡコントローラ２８が担当し、それ以外の、コンフィグデータやコマンドリスト、頂点データ、シェーダプログラムのＤＭＡ転送は、制御側ＤＭＡコントローラ３４が担当するものとして説明した。しかしながら、上記は代表的な例にすぎず、これら全てのデータのＤＭＡ転送を制御側ＤＭＡコントローラ３４で担当してもよいし、または画像処理側ＤＭＡコントローラ２８で担当してもよい。テクスチャデータやパラメータデータの転送を制御側ＤＭＡコントローラ３４が担当する場合、実行部２６は、ＤＭＡコマンドを実行したとき、制御側ＤＭＡコントローラ３４にＤＭＡ転送の指令を出す。
【０１０３】
実施の形態では、制御ユニット２０の実行部２６がコマンドリストを上から順に実行していくことを述べたが、命令解析部２４がコマンドリストを解析した際に、コマンドを再配置するようにしてもよい。例えば、命令解析部２４は、適切なタイミングでＰＥＲＦコマンドを実行して、ＤＭＡコマンドとＫＩＣＫコマンドの実行サイクル数を取得する。そして、両コマンドの実行サイクル数が大きく異なる場合には、コマンドリスト内のＤＭＡコマンドやＫＩＣＫコマンドの位置を入れ替えることによって、グラフィックプロセッサ１００の処理効率を改善することができる。
【０１０４】
また、命令解析部２４は、コマンドリストの解析時にコマンドリストに配列ミスを発見したときに、そのミスを修正するように構成されていてもよい。例えば、ＳＹＮＣコマンド内のＩＤを参照することによって、当該ＳＹＮＣコマンドが同期の対象としているＤＭＡコマンドまたはＫＩＣＫコマンドより前に位置しているときは、命令解析部２４がＳＹＮＣコマンドの位置をＤＭＡコマンドまたはＫＩＣＫコマンドの後に並べ替えるように構成されていてもよい。また、ＤＭＡコマンドまたはＫＩＣＫコマンドがコマンドリスト内に記述されている場合に、それぞれに付与されているＩＤをもとにコマンドリストを検索して、その同期をとるためのＳＹＮＣコマンドが当該コマンドリスト内に存在しないときは、命令解析部２４がそのＳＹＮＣコマンドをコマンドリストに追加するように構成されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の一実施形態に係る情報処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】コマンドフォーマットの一例を示す図である。
【図３】ＤＭＡコマンドのデータフォーマットを示す図である。
【図４】ＫＩＣＫコマンドのデータフォーマットを示す図である。
【図５】ＮＯＴＩＦＹコマンドのデータフォーマットを示す図である。
【図６】ＳＹＮＣコマンドのデータフォーマットを示す図である。
【図７】ＮＥＸＴコマンドのデータフォーマットを示す図である。
【図８】ＮＥＸＴコマンドを説明する図である。
【図９】情報処理装置においてＤＭＡ転送されるデータを示す図である。
【図１０】オブジェクトを描画する際のメインプロセッサとグラフィックプロセッサの協調動作を示すフローチャートである。
【図１１】グラフィックメモリにバッファを２つ備えるときのコマンドリストの一例を示す図である。
【図１２】図１１のコマンドリストにしたがったテクスチャデータの転送を模式的に示す図である。
【図１３】図１１のコマンドリストにしたがったときのバッファの状態を示すチャートである。
【図１４】グラフィック演算ユニットにおいて複数のオブジェクトのグラフィック処理を並列に実行可能であるときのコマンドリストの一例を示す図である。
【符号の説明】
【０１０６】
１０ グラフィックメモリ、 １２ コンテクストバッファ、 １８ ディスプレイコントローラ、 ２０ 制御ユニット、 ２２ インタフェイス部、 ２４ 命令解析部、 ２６ 実行部、 ２８ 画像処理側ＤＭＡコントローラ、 ３０ サブプロセッサ、 ３２ 管理プロセッサ、 ３４ 制御側ＤＭＡコントローラ、 ４０ グラフィック演算ユニット、 ４２ ラスタライザ、 ４４ シェーダユニット、 ４６ テクスチャユニット、 ５０ メインメモリ、 ５２ 表示装置、 ５４ 内部レジスタ、 １００ グラフィックプロセッサ、 ２００ メインプロセッサ、 １０００ 情報処理装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
グラフィックプロセッサを統括的に制御する制御ユニットと、この制御ユニットを経由して与えられる命令にしたがったグラフィック処理を実行するグラフィックユニットとを備え、
前記制御ユニットは、
外部とデータの授受を行うインタフェイス部と、
外部から受け取ったデータに含まれ、非グラフィック処理系命令の集合からなる命令体系を解析する命令解析部と、
解析された命令を実行する実行部と、
を備えることを特徴とするグラフィックプロセッサ。
【請求項２】
前記命令体系は、前記グラフィックユニットで実行されるグラフィック処理をカプセル化して扱う体系であることを特徴とする請求項１に記載のグラフィックプロセッサ。
【請求項３】
前記命令体系は、前記グラフィックユニットで実行されるグラフィック処理に関与するデータを直接操作しない命令からなることを特徴とする請求項１に記載のグラフィックプロセッサ。
【請求項４】
前記命令体系は、前記グラフィックユニットで実行されるグラフィック処理の対象を明示し、処理内容は明示しない命令からなることを特徴とする請求項１に記載のグラフィックプロセッサ。
【請求項５】
前記命令体系は、前記グラフィックユニットで実行されるグラフィック処理の内容に依存しない大域動作指示命令からなることを特徴とする請求項１に記載のグラフィックプロセッサ。
【請求項６】
前記命令解析部は、外部から受け取ったデータのうち、グラフィック処理に必要なデータを前記グラフィックユニットのアクセス可能な記憶領域へ転送することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のグラフィックプロセッサ。
【請求項７】
前記命令体系にはグラフィック処理起動命令が含まれ、前記実行部はこのグラフィック処理起動命令にしたがって前記グラフィックユニットにおけるグラフィック処理を開始させることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のグラフィックプロセッサ。
【請求項８】
前記命令体系には同期化命令が含まれ、前記実行部はこの同期化命令にしたがって、外部からのデータの転送が完了するまで、後続の命令の実行を保留することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のグラフィックプロセッサ。
【請求項９】
前記命令体系には同期化命令が含まれ、前記実行部はこの同期化命令にしたがって、前記グラフィックユニットにおけるグラフィック処理が終了するまで、後続の命令の実行を保留することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のグラフィックプロセッサ。
【請求項１０】
前記命令体系には同期化命令が含まれ、前記実行部はこの同期化命令にしたがって、外部に存在するプロセッサにおける処理が終了するまで、後続の命令の実行を保留することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のグラフィックプロセッサ。
【請求項１１】
前記命令体系には同期化命令が含まれ、前記実行部はこの同期化命令にしたがって、グラフィックユニットにおける所定の単位のグラフィック処理を実行するのに必要なデータが揃うまで、前記グラフィック処理起動命令の実行を保留することを特徴とする請求項７に記載のグラフィックプロセッサ。
【請求項１２】
前記命令体系にはデータの転送命令が含まれ、前記実行部がこの転送命令を実行することにより、外部からグラフィックユニットへのデータの読み込み処理が実行されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかにに記載のグラフィックプロセッサ。
【請求項１３】
転送命令を実行するＤＭＡコントローラをさらに備え、
前記実行部が前記転送命令を実行すると、前記ＤＭＡコントローラが起動して外部からグラフィックユニットにデータを読み込むことを特徴とする請求項１２に記載のグラフィックプロセッサ。
【請求項１４】
前記命令体系には処理完了通知命令が含まれ、前記実行部がこの処理完了通知命令を実行することにより、グラフィックプロセッサにおける所定の処理の終了が外部へ通知されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のグラフィックプロセッサ。
【請求項１５】
複数の非グラフィック処理命令による処理がひとつのリストとして扱われ、かつ複数のリストを連続して実行すべきとき、前記命令体系には、次に実行すべきリストを指定する次リスト命令が含まれ、前記実行部がこの次リスト命令を実行することにより、次のリストが先頭から実行されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のグラフィックプロセッサ。
【請求項１６】
前記命令体系には、非グラフィック処理命令にしたがったグラフィック処理を実行したときグラフィックプロセッサにおいて要した実行サイクル数を計測する計時命令が含まれ、前記実行部がこの計時命令を実行することにより、前記実行サイクル数が計測されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のグラフィックプロセッサ。
【請求項１７】
グラフィックプロセッサを統括的に制御する制御ユニットと、この制御ユニットを経由して与えられる命令にしたがったグラフィック処理を実行するグラフィックユニットと、転送命令を実行するＤＭＡコントローラとを備え、
前記制御ユニットは、
外部とデータの授受を行うインタフェイス部と、
外部から受け取ったデータに含まれ、前記グラフィックユニットと前記ＤＭＡコントローラの開始または終了に関連する命令の集合からなる命令体系を解析する命令解析部と、
解析された命令を実行する実行部と、
を備えることを特徴とするグラフィックプロセッサ。
【請求項１８】
装置全体を統括的に制御するメインプロセッサと、画像処理演算を行うグラフィックプロセッサとを備える情報処理装置であって、
前記グラフィックプロセッサは、該グラフィックプロセッサを統括的に制御する制御ユニットと、この制御ユニットを経由して与えられる命令にしたがったグラフィック処理を実行するグラフィックユニットとを備え、
前記制御ユニットは、
前記メインプロセッサとデータの授受を行うインタフェイス部と、
前記メインプロセッサから受け取ったデータに含まれ、非グラフィック処理系命令の集合からなる命令体系を解析する命令解析部と、
解析された命令を実行する実行部と、
を備えることを特徴とする情報処理装置。
【請求項１９】
前記命令体系には処理完了通知命令が含まれ、前記実行部がこの処理完了通知命令を実行することにより、グラフィックプロセッサにおける所定の処理の終了が前記メインプロセッサへ通知されることを特徴とする請求項１８に記載の情報処理装置。
【請求項２０】
前記グラフィックプロセッサが、所定の処理の終了に応じて状態が変化する内部レジスタをさらに有することを特徴とする請求項１９に記載の情報処理装置。
【請求項２１】
前記メインプロセッサは管理ユニットと複数の演算ユニットを内蔵し、
各演算ユニットは、複数の非グラフィック処理命令による処理をひとつのリストとして生成し、
前記管理ユニットは、各演算ユニットでそれぞれ生成されたリストの実行順序を明示する次リスト命令を該リストに付加し、
前記実行部が前記次リスト命令を実行することにより、次のリストが先頭から実行されることを特徴とする請求項１８に記載の情報処理装置。
【請求項２２】
装置全体を統括的に制御するメインプロセッサと、画像処理演算を行うグラフィックプロセッサとを備える情報処理装置であって、
前記グラフィックプロセッサは、メインプロセッサとグラフィックプロセッサの動作を協調させるように該グラフィックプロセッサを制御する制御ユニットと、この制御ユニットを経由して与えられる命令にしたがったグラフィック処理を実行するグラフィックユニットとを備え、
前記制御ユニットは、
前記メインプロセッサとデータの授受を行うインタフェイス部と、
前記メインプロセッサから受け取ったデータに含まれ、非グラフィック処理系命令の集合からなる命令体系を解析する命令解析部と、
解析された命令を実行する実行部と、
を備えることを特徴とする情報処理装置。
【請求項２３】
グラフィックプロセッサをメインプロセッサに協調させる命令が、メインプロセッサから前記制御ユニットに与えられることを特徴とする請求項２２に記載の情報処理装置。
【請求項１】
グラフィックプロセッサを統括的に制御する制御ユニットと、この制御ユニットを経由して与えられる命令にしたがったグラフィック処理を実行するグラフィックユニットとを備え、
前記制御ユニットは、
外部とデータの授受を行うインタフェイス部と、
外部から受け取ったデータに含まれ、非グラフィック処理系命令の集合からなる命令体系を解析する命令解析部と、
解析された命令を実行する実行部と、
を備えることを特徴とするグラフィックプロセッサ。
【請求項２】
前記命令体系は、前記グラフィックユニットで実行されるグラフィック処理をカプセル化して扱う体系であることを特徴とする請求項１に記載のグラフィックプロセッサ。
【請求項３】
前記命令体系は、前記グラフィックユニットで実行されるグラフィック処理に関与するデータを直接操作しない命令からなることを特徴とする請求項１に記載のグラフィックプロセッサ。
【請求項４】
前記命令体系は、前記グラフィックユニットで実行されるグラフィック処理の対象を明示し、処理内容は明示しない命令からなることを特徴とする請求項１に記載のグラフィックプロセッサ。
【請求項５】
前記命令体系は、前記グラフィックユニットで実行されるグラフィック処理の内容に依存しない大域動作指示命令からなることを特徴とする請求項１に記載のグラフィックプロセッサ。
【請求項６】
前記命令解析部は、外部から受け取ったデータのうち、グラフィック処理に必要なデータを前記グラフィックユニットのアクセス可能な記憶領域へ転送することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のグラフィックプロセッサ。
【請求項７】
前記命令体系にはグラフィック処理起動命令が含まれ、前記実行部はこのグラフィック処理起動命令にしたがって前記グラフィックユニットにおけるグラフィック処理を開始させることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のグラフィックプロセッサ。
【請求項８】
前記命令体系には同期化命令が含まれ、前記実行部はこの同期化命令にしたがって、外部からのデータの転送が完了するまで、後続の命令の実行を保留することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のグラフィックプロセッサ。
【請求項９】
前記命令体系には同期化命令が含まれ、前記実行部はこの同期化命令にしたがって、前記グラフィックユニットにおけるグラフィック処理が終了するまで、後続の命令の実行を保留することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のグラフィックプロセッサ。
【請求項１０】
前記命令体系には同期化命令が含まれ、前記実行部はこの同期化命令にしたがって、外部に存在するプロセッサにおける処理が終了するまで、後続の命令の実行を保留することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のグラフィックプロセッサ。
【請求項１１】
前記命令体系には同期化命令が含まれ、前記実行部はこの同期化命令にしたがって、グラフィックユニットにおける所定の単位のグラフィック処理を実行するのに必要なデータが揃うまで、前記グラフィック処理起動命令の実行を保留することを特徴とする請求項７に記載のグラフィックプロセッサ。
【請求項１２】
前記命令体系にはデータの転送命令が含まれ、前記実行部がこの転送命令を実行することにより、外部からグラフィックユニットへのデータの読み込み処理が実行されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかにに記載のグラフィックプロセッサ。
【請求項１３】
転送命令を実行するＤＭＡコントローラをさらに備え、
前記実行部が前記転送命令を実行すると、前記ＤＭＡコントローラが起動して外部からグラフィックユニットにデータを読み込むことを特徴とする請求項１２に記載のグラフィックプロセッサ。
【請求項１４】
前記命令体系には処理完了通知命令が含まれ、前記実行部がこの処理完了通知命令を実行することにより、グラフィックプロセッサにおける所定の処理の終了が外部へ通知されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のグラフィックプロセッサ。
【請求項１５】
複数の非グラフィック処理命令による処理がひとつのリストとして扱われ、かつ複数のリストを連続して実行すべきとき、前記命令体系には、次に実行すべきリストを指定する次リスト命令が含まれ、前記実行部がこの次リスト命令を実行することにより、次のリストが先頭から実行されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のグラフィックプロセッサ。
【請求項１６】
前記命令体系には、非グラフィック処理命令にしたがったグラフィック処理を実行したときグラフィックプロセッサにおいて要した実行サイクル数を計測する計時命令が含まれ、前記実行部がこの計時命令を実行することにより、前記実行サイクル数が計測されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のグラフィックプロセッサ。
【請求項１７】
グラフィックプロセッサを統括的に制御する制御ユニットと、この制御ユニットを経由して与えられる命令にしたがったグラフィック処理を実行するグラフィックユニットと、転送命令を実行するＤＭＡコントローラとを備え、
前記制御ユニットは、
外部とデータの授受を行うインタフェイス部と、
外部から受け取ったデータに含まれ、前記グラフィックユニットと前記ＤＭＡコントローラの開始または終了に関連する命令の集合からなる命令体系を解析する命令解析部と、
解析された命令を実行する実行部と、
を備えることを特徴とするグラフィックプロセッサ。
【請求項１８】
装置全体を統括的に制御するメインプロセッサと、画像処理演算を行うグラフィックプロセッサとを備える情報処理装置であって、
前記グラフィックプロセッサは、該グラフィックプロセッサを統括的に制御する制御ユニットと、この制御ユニットを経由して与えられる命令にしたがったグラフィック処理を実行するグラフィックユニットとを備え、
前記制御ユニットは、
前記メインプロセッサとデータの授受を行うインタフェイス部と、
前記メインプロセッサから受け取ったデータに含まれ、非グラフィック処理系命令の集合からなる命令体系を解析する命令解析部と、
解析された命令を実行する実行部と、
を備えることを特徴とする情報処理装置。
【請求項１９】
前記命令体系には処理完了通知命令が含まれ、前記実行部がこの処理完了通知命令を実行することにより、グラフィックプロセッサにおける所定の処理の終了が前記メインプロセッサへ通知されることを特徴とする請求項１８に記載の情報処理装置。
【請求項２０】
前記グラフィックプロセッサが、所定の処理の終了に応じて状態が変化する内部レジスタをさらに有することを特徴とする請求項１９に記載の情報処理装置。
【請求項２１】
前記メインプロセッサは管理ユニットと複数の演算ユニットを内蔵し、
各演算ユニットは、複数の非グラフィック処理命令による処理をひとつのリストとして生成し、
前記管理ユニットは、各演算ユニットでそれぞれ生成されたリストの実行順序を明示する次リスト命令を該リストに付加し、
前記実行部が前記次リスト命令を実行することにより、次のリストが先頭から実行されることを特徴とする請求項１８に記載の情報処理装置。
【請求項２２】
装置全体を統括的に制御するメインプロセッサと、画像処理演算を行うグラフィックプロセッサとを備える情報処理装置であって、
前記グラフィックプロセッサは、メインプロセッサとグラフィックプロセッサの動作を協調させるように該グラフィックプロセッサを制御する制御ユニットと、この制御ユニットを経由して与えられる命令にしたがったグラフィック処理を実行するグラフィックユニットとを備え、
前記制御ユニットは、
前記メインプロセッサとデータの授受を行うインタフェイス部と、
前記メインプロセッサから受け取ったデータに含まれ、非グラフィック処理系命令の集合からなる命令体系を解析する命令解析部と、
解析された命令を実行する実行部と、
を備えることを特徴とする情報処理装置。
【請求項２３】
グラフィックプロセッサをメインプロセッサに協調させる命令が、メインプロセッサから前記制御ユニットに与えられることを特徴とする請求項２２に記載の情報処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００６−３２３７５９（Ｐ２００６−３２３７５９Ａ）
【公開日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１４８２２９（Ｐ２００５−１４８２２９）
【出願日】平成１７年５月２０日（２００５．５．２０）
【出願人】（３９５０１５３１９）株式会社ソニー・コンピュータエンタテインメント (871)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月２０日（２００５．５．２０）
【出願人】（３９５０１５３１９）株式会社ソニー・コンピュータエンタテインメント (871)
【Ｆターム（参考）】
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