(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210999509.6 (22)申请日 2022.08.20 (71)申请人 西安翔腾微电子科技有限公司 地址 710054 陕西省西安市高新 一路25号 创新大厦S3 03室 (72)发明人 田泽　王党辉　岳琛　 (74)专利代理 机构 西安匠成知识产权代理事务 所(普通合伙) 6125 5 专利代理师 商宇科 (51)Int.Cl. G06T 1/20(2006.01) G06F 9/50(2006.01) (54)发明名称 一种统一染色图形处理器共享寄存器文件 的分配与释放方法 (57)摘要 本发明涉及一种统一染色图形处理器共享 寄存器文件的分配与 释放方法。 本发 明的方法包 括以下步骤： 1)将物理存储单元划分成8个Bank 及128个Block； 2)建立Block申请与释放表； 3)将 物理存储单元的划分和Block申请与释放表整 合， 实现逻辑地址到物理寄存器地址的转换； 4) 根据物理寄存器地址， 以单个或多个Block为调 度单位进行分配与释放。 本发明解决了原本由于 染色内核独享寄存器文件而导致的染色内核规 模受限的问题， 具有提高统一染色阵列寄存器利 用率的优点。 权利要求书3页 说明书10页 附图6页 CN 115393156 A 2022.11.25 CN 115393156 A 1.一种统一染色图形处理器共享寄存器文件的分配与释放方法， 其特征在于： 该方法 包括以下步骤： 1)将物理存 储单元划分成8个Ban k及128个Bl ock； 2)建立Bl ock申请与释放表； 3)将物理存储单元的划分和Block申请与释放表整合， 实现逻辑地址到物理寄存器地 址的转换； 4)根据物理寄存器地址， 以单个或多个Bl ock为调度单位进行分配与释放。 2.根据权利要求1所述的统一染色图形处理器共享寄存器文件的分配与释放方法， 其 特征在于： 所述 步骤1)的具体步骤如下： 1.1)以4KB大小的物理存储单元为调度单位， 共享寄存器文件的单个数据宽度为 32bit， 这个调度单位共有1K个位宽为32bit的寄存器文件； 1.2)将物理存储单元划分成了8个B ank， 每个B ank包含了128个位宽为32bit的物理寄 存器文件； 1.3)以每8个寄存器文件为1个Block， 且恰好覆盖Bank  0—Bank 7， 将整个存储单元划 分为128个Bl ock。 3.根据权利要求2所述的统一染色图形处理器共享寄存器文件的分配与释放方法， 其 特征在于： 所述 步骤2)的具体步骤如下： 2.1)确定调度粒度为32， 即每 个Warp每次可以分配1—32个Bl ock； 2.2)为每个Warp提供一个Block申请与释放表， 每一个Warp的申请与释放表均包含32 个块， 用于存储分配给该Warp的Block的编号及其有效信号， 由于每个 寄存器文件需要支持 16个Warp共享， 因此共有16个这样的分配与释放表； 2.3)将16个Warp的Bl ock申请与释放表组织 为一个二维阵列。 4.根据权利要求3所述的统一染色图形处理器共享寄存器文件的分配与释放方法， 其 特征在于： 所述 步骤3)的具体步骤如下： 3.1)将物理存储单元的划分和Block申请与释放表整合， 即可得到寄存器文件 的虚实 地址映射关系； 逻辑地址共包含12位， 其中高4位为Warp  ID， 表示该逻辑地址对应的Warp编 号， 范围是0—15； 低3位为Bank  ID， 表示逻辑地址对应的Bank编号， 范围是0—7； 中间5位为 Block ID， 表示逻辑地址对应的存放在Block 申请与释放表中的列号(非实际Block号)， 范 围是0—31； 3.2)将WarpID和 BlockID共同映射在B lock申请与释放表中， 二者结合可以得到唯一一 个Block申请与 释放表的块， 这个块中存放的数据为Physical  Block Number， 即实际Block 号， 其位宽为7bit， 范围是0—127， 将该值作为偏移量送至物理寄存器的划分表； 3.3)Physical  Block Number与Bank  ID共同映射在物理寄存器的划分表中， 二者结合 可以得到唯一 一个物理寄存器文件编号， 这个编号 就是物理寄存器地址 。 5.根据权利要求4所述的统一染色图形处理器共享寄存器文件的分配与释放方法， 其 特征在于： 所述步骤4)中对寄存器文件中每一个物理寄存器块的使用情况进 行统计并标记 其状态， 生成物理寄存器块的使用状态表， 并找到在当前指 令中使用结束的寄存器文件， 并 将其释放回收、 重新分配。 6.根据权利要求5所述的统一染色图形处理器共享寄存器文件的分配与释放方法， 其权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115393156 A 2特征在于： 所述步骤4)中以4个Block为调度单位， 4个Block为调度单位的使用状态表， 由5 个部分组成， 分别是Free  Bit、 Free  List、 分配指针ap_cnt、 释放指针rp_cnt以及对应到32 个位置的索引， Free  List是一个位宽为5bit， 深度为32的寄存器堆， 用于存储b lock组号， 即Blockid， Free  List每一个寄存器存储的范围都是0—31， 在初始 状态下， Free  List每个 寄存器中存入的数据与其下标相同， 即0—31号寄存器依次初始化为0—31； 与Free  List对 应的Free  Bit是一个位宽为32的寄存器， 用于表示Free  List每个寄存器的分配与回收状 态， 其每一位对应1个Free  List的寄存器， 当这一位为0时表示当前Free  List空闲， 可以被 分配调度， 当这一位为1时表示当前Free  List已经被 分配， 无法继续调度， Free  Bit初始状 态下每一位都是0； 分配指针和释放指针都是一个位宽为5bit的寄存器， 用于存储Free   List 当前分配Block的编号与 当前释放Block组的编号， 其存储范围都是0—31， 释放指针 永远指向当前写入的位置即释放回收的Block组在当前Free  List中的位置， 分配指针永远 指向下一个要读取的位置， 即下一个要被分配出去Block的位置， 初始状态下， 两个指针都 指向第0个Block； 此外， 由于两个指针位宽均为5bit， 所以当分配指针或释放指针指向最后 一个Free  List即31时， 其内部存放的数据为5 ’b11111， 此时若需要继续分配、 释放Block， 直接在5’b11111基础上加相应的分配、 释放数量即可， 由于数据溢出的原因， 指针下一位会 直接从5’b00000开始， 不需要额外做判断或做减法； 如果不使用分配与释放指针， 就需要使 用轮询的办法分别 查找Free  Bit为1和为0的位置用于Block的分配与释放， 并且将使用结 束的Block释放回原来的位置 。 7.根据权利要求6所述的统一染色图形处理器共享寄存器文件的分配与释放方法， 其 特征在于： 所述 步骤4)的具体步骤如下： 4.1)以4个bl ock为调度单位， 引入分配与释放指令； 4.2)首先需要计算出Free  List中空闲的块数， 将其命名为Free  Space， 起始状态为 32； 空闲的块数的计算与指针的位置有关， 将分配指针命名为ap_cnt， 释放指针命名为rp_ cnt， 在未释放满或未分配空的情况下， 当分配指针大于释放指针时， Free  Space等于rp_ num+32‑ap_num， 当分配指针小于释放指针时， Free  Space等于rp_num ‑ap_num； 此外还需加 入Free List的判满与判空功能； 4.3)在申请分配过程中， 需要使用专用的分配指令， 指令中需指明需要分配的物理寄 存器的数量以及它 们所对应的Warp， 以块 为单位； 4.4)在Warp释放物理寄存器过程中， 需要使用专用的分配指令， 指令中需指明需要分 配的物理寄存器的数量以及它 们所对应的Warp， 以块 为单位。 8.根据权利要求7所述的统一染色图形处理器共享寄存器文件的分配与释放方法， 其 特征在于： 所述 步骤4.3)的具体步骤如下： 4.3.1)当接收到分配指令时， 首先会译码出Warp  id和Block Count， Warp  id表示需要 分配寄存器的Warp编号， Bl ock Count表示该Warp需要被分配的Bl ock的个数； 4.3.2)将空闲的块数Free  Space与当前Warp要申请Block的个数Block  Count作比较， 如果Free Space大于Block Count， 则此次分配可 行， 否则不能分配； 4.3.3)当分配可行时， 从分配指针开始， 将Block  Count个连续的Free  List中的数据 送往与Warp  id对应的Block申请与释放表中暂存， 同时将分配指针加上申请Block的个数， 即ap_cnt＝ap_cnt+Bl ock Count。权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115393156 A 3