摘要：为实现图形处理器的自主可控,设计了面向OpenGL2.0图形处理器图像处理单元的体系结构.首先,确定了图像处理单元的单元结构及工作流程;其次,针对每条所处理的函数设计了数据通路;随后,依据各函数的数据通路和OpenGL规范,整理了各模块的处理函数对照表;最后,实现了其体系结构,并在虚拟仿真和FPGA平台进行了纹理加载/获取、卷积、颜色表、柱状图等功能验证,对纹理加载进行了峰值性能验证,面向FPGA和ASIC进行了代价评估.结果表明,该结构能够实现图像处理单元所规定的系列功能,性能满足设计要求,峰值情况每秒可处理30帧2K×2K图像,实现代价可接受.目前,该图像处理单元已集成到完全自主研发的图形处理器之中.

摘要：为了提高接收器在多通道和多协议应用中的性能,提出了一种基于高线性度相位插值器的低抖动串行链路接收器。采用环形压控振荡器锁相环提供参考时钟,通过数字滤波器控制相位插值器调整采样时钟相位从而完成低抖动的数据恢复。整个接收器在65 nm CMOS工艺平台实现流片验证,单通道接收器的面积为320μm×685μm。测试结果表明,接收器工作在3.125 Gbit/s时,引入的总抖动仅为11.3 ps;电路采用1.2 V供电,功耗仅为21 m W;在PCIE,FC和SRIO三种协议规定的1.062 5-3.125 Gbit/s数据率下,收发器的误码率均小于10-12。

摘要：设计了一种基于BCD工艺的宽压-宽温电流基准电路。利用片上多晶硅电阻的温度系数受工艺影响较小的特点,选定其为基准电流定义单元。分析片上电阻温度特性,并设计与其温度系数相等的参考电压,加载到电阻上,从而实现了温度系数很低的基准电流。分析了高温下三极管寄生元件漏电现象,通过添加补偿管,提高了基准电流在高温下的稳定性。电流基准基于0.35μm BCD工艺设计。仿真结果表明,在6.5~36 V电源电压、-55℃~125℃内,输出电流为250μA,温度系数为9.3×10^(-6)/℃,受电源变化导致的电流变化量小于62 nA。

摘要：数据预取技术已经广泛应用在各类中央处理器(CPU)设计领域,取得了很好的效果。而图形处理器(GPU)对存储带宽的需求更为巨大,与图形渲染流水线和图形算法直接相关,且数据访问模式与通用CPU有显著差异,需要更有针对性的有效数据预取机制。针对GPU深度测试关键功能,本文提出一种图元光栅化触发的高效深度数据预取机制——DPRT,通过图元光栅化过程中实时扫描到的片段块地址来触发Z缓存(Z Cache)的深度数据预取,同时为了适应不同实现中流水线处理延迟,为Z Cache数据块增加访问一次标志(OTT),保证深度数据预取有效性。实验结果表明,DPRT使深度测试时Z Cache访问命中率平均提升9.51%,深度测试延迟平均降低40.43%。

摘要：为解决传统Catmull-Rom缩放结构因行列计算量比例不协调导致行/列插值部件长期停顿而造成的性能低下问题,提出了两种自适应结构.在传统结构的基础上增加三个插值部件,并结合两种自适应策略,分配新增插值部件用于行或列插值,并对处于工作状态的插值部件的数量进行调整,得到两种自适应结构.实验表明:与传统结构相比,结构一各类资源占用为原来的1~2.5倍,而性能提高最大为原来的3.99倍,但仅在缩小时存在性能提升,适用于仅存在缩小的场合(如纹理的MIPMAP);结构二各类资源占用为原来的1.7~2.5倍,而性能提高最大为原来的3.98倍,在缩小与放大时均存在性能提升,适用于放大缩小同时存在的场合(如图像的缩放).

摘要：为了提高图形处理器的图形绘制能力,本文设计了一种能够流水处理的图元建立电路,实现了OpenGL定义的9种图元到点、线和三角形简单图形的转换,可有效降低图形流水线后续单元任务的复杂度.提高图形绘制性能.通过虚拟仿真和FPGA原型验证确认,实现了基本图元的建立功能,频率能够达到400MHz以上,三角形建立峰值可达380M/s.

摘要：传统的“瀑布”式芯片设计验证方法缺乏高效的协同设计验证手段,已不能满足当前架构复杂和规模宏大的GPU芯片的设计开发要求,采用基于事务级建模(Transaction-Level Modeling,TLM)模型的设计验证方法应运而生。作为GPU图形顶点和像素染色任务的调度中枢,任务调度单元的设计尤为复杂和关键,为了加速架构、软件和RTL的研制进度,联合系统建模语言(SysML)和SystemC语言对任务调度单元进行事务级建模。利用SysML构建了任务调度单元的结构和行为视图模型,通过视图模型对架构设计的静态结构和动态行为进行初步的分析验证,利用SystemC语言构建了任务调度单元的TLM模型,搭建了仿真平台进一步验证和优化了架构和算法设计。TLM模型为软件和RTL设计提供了参考模型,有效降低了GPU设计验证迭代的复杂度,加速了GPU的设计验证收敛。

摘要：超长图形流水线中图形命令执行的并行度直接制约图形处理的绘图及计算性能,图形命令解析程序完成图形接口到硬件可识别任务的映射,通过图形绘制接口的特征分类与特征提取,提出一种满足图形指令功能解析、符合图形流水线任务映射的编程结构和程序设计方法,加速了图形命令处理,并通过分析任务的处理流程与特征,设计了运行管理、中断管理与低功耗管理,提高了程序设计及功能执行的健壮性与时效性。

摘要：参照文献资料对光纤通道FC协议的多种实现方式,深入研究光纤通道-航空电子环境-匿名订户消息FC-AE-ASM协议,基于Xilinx FC-IP核,对FC-AE-ASM协议实现流程中涉及到的ASM消息的接收/发送过程进行优化设计,遵循的原则是尽可能使用硬件电路,减少软件干预,提高协议处理和执行效率,以满足航空电子环境低延迟、实时性需求。最后使用Verilog语言对优化后的协议处理流程进行了实现,Modelsim仿真结果表明,FC链路速率为2.125/1.062 5Gbps时,最大有效载荷的ASM消息最大接收和发送带宽可达到FC链路线速率带宽,能够满足FC-AE-ASM协议实时性的要求,为在航空电子环境中构建嵌入式光纤通道网络提供参考。

摘要：GJB289A总线应用层协议对数据的定义、使用和系统方式定义均进行了说明,明确了GJB289A数据总线系统在应用过程中的数据字格式及消息格式定义、介质设计方法、终端设计方法和系统控制设计方法等内容。但随着GJB289A数据总线系统的应用,存在总线系统拓扑架构的选择、总线系统终端的设计、总线控制策略、总线性能的评估等问题。对GJB289A总线协议的具体应用进行分析,对总线调度策略进行研究,着重讲解了改进型静态总线控制协议(ISBC)的应用及原理,对GJB289A数据总线系统的开发、应用与研究起到了指导性作用。