Avec le développement rapide de la technologie de la microélectronique et de la demande croissante de la population pour les graphiques, appliqué aux graphiques de station de travail informatique graphique évolué à partir d'une seule puce de processeur graphique de puces (GPU) maintenant massivement parallèle processeur programmable, la taille et la complexité des circuits intégrés multipliés.
Dans la conception et le développement du GPU, la nécessité pour l'architecture et la conception de l'algorithme avant la vérification RTL le plus tôt possible, afin de fournir une référence pour la conception RTL. Bien que le modèle RTL fournira une information de temps plus précis pour l'analyse, mais de développer les affaires que la modélisation de niveau (transaction niveau de modélisation,) difficile, lorsque l'optimisation structurelle, le modèle avec les détails physiques de plus difficile est GGP au changement que .
Elément clé dessin GPU ligne géométrique et le tramage, le dessin de la carte de base est un point, les lignes de modèle de GPU, triangles, d'un pipeline de géométrie construit ici et paquet de tramage unité de moteur géométrique de l'architecture du moteur et de la géométrie des primitives de ligne de réseau de l'algorithme de construire un modèle basé sur le langage de modélisation unifié (langage de modélisation unifié, UML), et en utilisant le langage modèle SystemC GGP et la simulation, la validité du modèle en dessinant des images prouvent la justesse de l'algorithme et l'architecture, ainsi que le modèle et de faisabilité.
1 UML Modeling Language
UML est un bien défini, facilement exprimé, langage de modélisation puissant et universel, UML est applicable aux techniques orientées objet pour décrire tout type de système, mais aussi pour les différentes étapes du développement du système, de la spécification des exigences décrit le système jusqu'à la fin de après les tests et la maintenance. Dans l'abstraction UML de tout point du système que le travail peut devoir être décrit dans plusieurs vue du modèle et des modèles FIG sous différents angles de la composition finale du modèle complet du système.
2 modèle TLM
Ce modèle de papier construit appartiennent au modèle de GGP, le comportement GGP à partir d'une description de niveau supérieur du système, lorsque le système cible à modéliser très complexe, GGP du prototypage rapide, les concepteurs qui permettent doivent le faire sur le système cible avant la conception RTL plus compréhension claire propice à l'analyse de la performance et l'architecture matérielle d'analyse comportementale, le partitionnement matériel et de logiciels et de co-conception, et le modèle au niveau des transactions avec une information de temps de cycle peut faire l'analyse des performances peut fournir la vitesse de simulation de matériel très rapide est précise à cycle de modèle.
3 Modélisation UML
modèle UML intégré ici pour l'unité de moteur de géométrie de GPU, l'ensemble du processus de développement à un comportement de modèle du système dans le lecteur, avant la modélisation, les exigences du système doit être analysé, en fonction des différentes étapes de la modélisation, en fonction de la taille des particules en ordre décroissant, la couches d'architecture et de l'unité de l'algorithme d'une sorte. Le procédé et la modélisation du processus comprennent les points de vue suivants.
classe la figure 3.1
Dans les techniques de modélisation orientée-objet, la relation entre les objets et leurs classes est la plus la modélisation de l'élément de base. classe la figure décrit diverses relations entre le système et l'autre des classes, ce qui reflète essentiellement les différentes relations statiques entre les différents types d'objets, ainsi que les objets contenus dans le système.
ici signifie moteur de géométrie intégré (comme GEU) sous-modules système de GPU, qui est coloré unité de commande de sortie d'entrée d'interface (le OCU), la sortie est l'unité d'ordonnancement des tâches (JSU), un tampon de profondeur (zCACHE) et de l'interface registre (SPMU) . unité de commande de sortie tinctoriale envoie des données à une unité de moteur de géométrie de sommet, l'unité de moteur de géométrie de métadonnées de feuille formée et fournit en sortie le traitement à l'unité de planification de tâche, l'unité inférieure en fonction des moyens d'ordonnancement de tâches transmet le paquet de type d'attribut de données, tandis que le tampon de profondeur par l'intermédiaire de l'interface une information de profondeur est écrit dans le tampon de profondeur pour un test de profondeur et un registre de mise à jour de l'interface par unité de registre pour préparer des calculs ultérieurs. La figure 1 est une unité de moteur de géométrie du diagramme de classe, également connu sous l'interface Fig.
3.2 Structure Fig.
configuration de la classe interne de la structure d'élément d'affichage, le module comprend un point d'interaction avec d'autres parties du système, montre aussi la relation de chaque module de classe, qui effectuent en même temps le module basée sur le comportement. Construire l'unité de moteur de géométrie avec un schéma de configuration de l'architecture, il peut montrer clairement les composants intérieurs de l'unité, l'unité et un chemin de données interne. Architecture unité de moteur de géométrie selon les principes de pipeline géométrique de tramage graphique et par les sept modules suivants, à savoir l'ensemble primitive, plan de découpe, la transformation de projection, le découpage en trois dimensions, la fenêtre de transformée, et l'abattage contreface structure de l'unité de tramage la modélisation figure représentée sur la figure.
Figure 3.3 comportement
Figure comportement complémentaire est une description de la classe, qui décrit l'interaction dynamique entre les objets, montrant les métastases de ces objets pourraient aussi avoir un état lorsque certains événements se produisent et son statut. Pour les algorithmes graphiques informatiques pour comprendre tout d'abord nécessite une bonne base mathématique et une bonne pensée spatiale et de la pensée très claire. Comme on peut le voir à partir de la structure de la Fig. Unité de moteur de géométrie Rasterized est la dernière étape de sommets spécifiés par le processus d'exécution du programme d'application en fonction de la structure de la Fig. Rasterized, après l'achèvement d'une série de conversion de l'espace, la trame de sommet est tracée unité d'élément choses à faire.
modèle algorithmes de tramage ensemble est le plus des algorithmes complexes, le comportement figure peut être décrit avec précision et de l'algorithme structuré de réalisation exprimer logiquement les détails de l'algorithme et flux de données et de flux de contrôle. élément de focalisation figure algorithme de tramage de ligne construit ici figure son modèle de comportement, la Fig. 3 est un élément graphique linéaire algorithme de tramage processus global, qui est décrit en détail dans chaque sous-module en détail.
Cet article modèle de construction de départ hiérarchiquement GPU à partir de la structure globale, premier diagramme de classes de modélisation de réseau externe pour une unité de moteur de calcul géométrique, puis affiné selon le principe des unités de structure interne, la dernière ligne primitive tramage détaillée des algorithmes comportement figure, la description précise sur la base des méthodes et processus de construction modèle UML.
4 SystemC Modélisation et simulation
Dans cet article, la langue SystemC pour mettre en uvre des modèles de GGP et la simulation, SystemC est un matériel / logiciel de modélisation et de la plate-forme de simulation pour le système de niveau et le débit de conception au niveau des transactions, il étend les bibliothèques matérielles et le noyau de simulation basé sur C ++ avec du matériel langage de description caractéristiques de base. SystemC prend en charge la planification de la description du matériel et l'explication des bibliothèques de matériel décrit ici, et la capacité de décrire les logiciels de C ++ hérite, est un langage de modélisation peut être décrit le matériel et les logiciels . La caractéristique la plus importante est que SystemC co-conception et support logiciel de simulation / matériel, et plus le langage de description du matériel a une vitesse de simulation très élevée. Les détails TLM séparés communication entre le modèle et l'unité de fonction ou de l'infrastructure de communication sur le mécanisme est modélisé en tant que canal de communication, et dans la forme de présentation SystemC à la classe d'interface de module .
Selon le procédé de modélisation UML, le papier par la mise en uvre du modèle de langage SystemC et de simulation.
4.1 Classe de modélisation UML selon la figure.
définition SystemC des modules de support, le module est en fait une classe, y compris le port d'entrée / sortie interne, et un procédé de signal interne / fil . le module SystemC peut correspondre à la définition du module de code RTL.
Après avoir terminé la définition et la description de chaque module, vous avez besoin du port module de liaison, pour réaliser l'architecture fonctionnelle complète. par exemple la figure unité d'ordonnancement des tâches et l'unité de moteur de géométrie, l'unité d'ordonnancement des tâches par l'intermédiaire des transmissions de l'unité de moteur de port attributs sommet géométrique, définit une interface. définir simultanément ce port de type d'interface, et l'unité de planification des tâches unité de moteur de géométrie, et met en uvre les unités fonctionnelles de l'interface dans le moteur de géométrie.
modules unitaires de moteur de géométrie interne défini comme suit:
4.2 La structure de modélisation UML de la Fig.
La géométrie interne de l'unité de moteur sur la base 7 G3D_GEU mode de réalisation de sous-modules:
G3D_GEU_PAU * pau;
* G3D_GEU_PCU UVP;
* G3D_GEU_PTU PTU;
G3D_GEU_TDU * TDU;
G3D_GEU_VTU * VTU;
G3D_GEU_BCU * BCU;
G3D_GEU_PRU * pru;
4.3 Selon diagramme UML modélisation du comportement
Les détails des filets internes des modules algorithme mis en oeuvre, le fil va changer à chaque front d'horloge (qui peut être augmenté, passant, ou fronts montant et descendant) est exécutée, et le moment de l'introduction, le rendement temporel du modèle peut être utilisé pour analyser . Un module peut avoir une pluralité de filetages internes, le module de tramage mis en oeuvre à des primitives de points, respectivement, la ligne primitives primitives de triangle fil tramées, les primitives de ligne de papier de fil décrits comme un procédé de modélisation d'exemple.
4.4 Modèle de simulation
À la fin de la modélisation SystemC, les modèles de simulation doivent debug. bibliothèque du noyau de simulation SystemC est pour les événements de planification de l'ordre d'exécution et les fils. Et même VHDL et Verilog, SystemC cycle delta support du noyau de simulation, pour soutenir le déclencheur d'événement déclencheur des événements immédiats et différés. ordonnancement du noyau de simulation SystemC et de l'exécution pour tous les fils selon certaines règles. Après avoir terminé le modèle de débogage de simulation, le modèle peut être utilisé comme modèle de référence pour la simulation de RTL et RTL co-simulation, c'est l'étape suivante.
modèle de GPU construit normes OpenGL2.0 réalisé ici pour les algorithmes primitives de ligne de tramage et le châssis de l'unité de moteur de géométrie faire exemple de simulation est indiquée ci-dessous, et. Les figures 4 et 5 sont modèle a permis de motif de Mesa de primitives de ligne . Mesa interface de programmation d'applications OpenGL pour obtenir un modèle de logiciel pur publié par le responsable de l'Organisation internationale, il ne dépend pas de tout matériel.
Ce modèle (fig. 4) à condition que la résolution est de 2048 x 1536, la résolution Mesa (fig. 5) est réglé 1024 x 768, et donc les résultats de la comparaison des deux modèles, fig. 4 Fig. 5 est sensiblement l'intensité deux fois, mais la chaîne à deux points en effet la figure est la même, l'architecture du moteur de géométrie décrite et des primitives de ligne algorithme de tramage correctement.
5. Conclusion
Sur la base des diagrammes UML construit pipeline de géométrie GPU modèle de tramage et la simulation en langage SystemC, vérifiez rapidement l'architecture du système et des algorithmes pour fournir une référence pour la conception RTL, tout en établissant tôt plate-forme de vérification pour la conception RTL, écourter la vérification le temps, le modèle de RTL et peut être utilisé comme plate-forme de vérification de référence, d'améliorer l'exactitude et la vérification de l'intégrité, le matériel et le logiciel GPU co conception accélérée.
références
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Li Hui, Chen Xi .SystemC la conception du système électronique . Pékin: Science Press, 2010.
Informations sur l'auteur:
Chen Jia 1, 1,2 Tazawa, Wu Xiaocheng 1, étage 1 Xiaoqiang
(1 AVIC Xi'an Institut de Technologie de l'informatique de l'industrie aérospatiale, Xi'an 710068;
2. Laboratoire clé de circuits intégrés et microsystèmes Technology Design Aviation, Xi'an 710068)
