移动GPU可重构背面剔除单元设计与实现
第23卷第1期西安邮电大学学报Vol. 23 No. 1 2018 年1 月JO U R N A LO FX I'A N U N IV ERSITY O FPO STSA N D TELEC O M M U N ICA TIO N S Jan. 2018
d o i：10. 13682/j. issn. 2095-6533. 2018. 01. 009
移动G P U可重构背面剔除单元设计与实现
蒋林，郭佳乐，邓军勇，田汝佳，张雪婷，樊萌
(西安邮电大学电子工程学院，陕西西安710121)
摘要：针对移动图形处理器对高能效和灵活性的需求，提出一种可重构背面剔除单元的设计方法。根据背
面剔除算法的不同实现形式，采用可重构阵列结构，通过4X4个多核处理单元对乘加运算进行并行处理，其
中包括对数据的拆分与准备、乘加运算、以及对不同计算方式的可重构切换，完成可重构背面剔除单元的设
计。所设计的可重构背面剔除单元，能够对不可见的背面进行正确剔除，工作频率为121. 18 M H Z，与专用硬
件实现相比，更具灵活性。
关键词：移动图形处理器；可重构阵列结构；背面剔除
中图分类号：TP302 文献标识码：A 文章编号：2095-6533(2018)01-0059-06
Design and implementation of
reconfigurable backface culling unit in mobile GPU
JIANG Lin，GUOJiale，DENGJunyong，
TIAN Rujia，ZHANG Xueting，FAN Meng
(School of Electronic Engineering，Xi?an University of Posts and Telecommunications，Xi?an 710121, China)
Abstract：In view of the dem and for high efficiency and flexibility of m obile g
a design m ethod o f a reconfigurable backface culling unit is proposed. A ccordin
realization form s of backface culling algorith m，using the reconfigurable array stru ctu re，the
m ultiplication and addition operations are processed in parallel b y4X 4 m ulti-core processing
u n its，w hich includs disassem bly and preparation of d ata，operations of m ultiplying and add in g，and reconfigurable sw itching of different com puting m eth o d s，to com plete the design of the
reconfigurable backface c ulling unit. T he designed reconfigurable backface culling unit can
rem ove the invisible back correctly，a nd the w orking frequency is 121. 18 M H z，w hich is m ore
flexib le than the special hardware im plem entation.
Keyw ords：m obile graphic processing u n it，reconfigurable array stru ctu re，backface culling
随着手机、P D A、掌上游戏机、便携式G P S等移 动设备的普及[1]，移动图形处理器（graphic process-ing u m t，G P U)得到了飞速发展[2]，但因受功耗和体 积限制，其对能效和灵活性有着严格要求3。
无论图形处理器绘制管线是处在固定绘制管线、可编程绘制管线还是统一着色器绘制管线[46]，出于保证图形正确显示、增强图形真实感、减少G P U绘制过程中的处理量和提高执行效率的目的，对其都需要进行“背面剔除”[79]。通过剔 除不可见的背面，可以降低G P U的计算量，并减 少扫描转换和染色过程的处理复杂度，然而，背面 剔除算法实现形式较多，需要针对不同计算形式
收稿日期：2016-12-20
基金项目：国家自然科学基金资助项目（61772417,61602377,61272120,61634004);陕西省自然科学基金资助项目（2015JM6326)陕西省科技统筹创新工程资助项目（2016KTZDGY02-04-02)
作者筒介：蒋林（1970 —），男，博士，教授，从事专用集成电路设计研究。E-mail:l@https://www.wendangku.net/doc/e44547372.html,. cn
郭佳乐（1992 —），女，硕士研究生，研究方向为电路与系统。E-mail:315762794@https://www.wendangku.net/doc/e44547372.html,