一种图形处理器中双精度数据舍位计算结构及其计算方法与流程

1.本发明涉及计算机硬件技术领域，更具体的说，涉及到图形图像处理领域中图形处理器单元(gpu)中的数据计算，尤其涉及一种图形处理器中双精度数据舍位的计算方法。


背景技术：

2.图形图像领域中，图形处理器扮演了重要角色，图形显示中的各种图元所涉及的计算，均由图形处理器完成，对于不同的属性计算，所采用的计算数据格式也不同，几何阶段，对于精度要求较高，采用了浮点运算；像素阶段，对于精度的要求略有下降，采用了定点数计算。但不论哪种数据格式，对于数据精度控制都是个关键点。因此本领域需要一种精度数据舍位算法，用于实现数据精度的取舍，同时满足计算精度的要求。


技术实现要素：

3.基于背景技术中所存在的技术问题，本发明提供了一种图形处理器中双精度数据舍位的计算方法，该方法使用原则如下：1)确认数据输入时，引入误差；2)确认后级计算需要的计算精度；3)根据输入与后级计算精度配比，确认舍位偏向比例，从而确定数据舍位的方向，以及可控百分比舍位。本发明所提供的技术解决方案通过精度控制单元可实现满足不同的精度要求，选择不同的实施方式，精度计算单元可根据精度实施方式的选择结果，实现对应的精度取舍操作。解决了图形图像等多领域中，数据精度导致的误差影响，经过双精度取舍后，能够高效的避免前级计算精度误差导致的影响。
4.本发明的技术解决方案是：一种图形处理器中双精度数据舍位计算结构，其特殊之处在于：包括数据输入单元、精度控制逻辑单元、数据选择逻辑单元以及精度计算逻辑单元；
5.上述数据输入单元为二进制数，若输入数据为十进制数或者十六进制数据源，则需要对数据进行转换；
6.上述精度控制逻辑单元依据来源于实际应用需求，根据设计精度要求，配置精度模式选择信号；
7.上述数据选择逻辑单元用于需要进行精度计算的位段选择；
8.上述精度计算逻辑单元为精度实现的计算逻辑，在计算精度所对应的多位段选择后，该单元对数据进行逻辑操作，并数据最终数据。
9.基于一种图形处理器中双精度数据舍位计算结构的计算方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：
10.步骤1：确认数据输入时，因前级舍位操作而引入误差；
11.步骤2：确认后级模块对于输入数据计算需要的精度；
12.步骤3：根据输入与后级计算精度配比，确认因前级数据舍位使数据偏大还是偏小，从而确定本级数据舍位的趋势；
13.如数据因前级舍位损失为0～0.25，在对数据进行双精度舍位判断时，可根据精度
位附近的两位二进制数进行判断，舍位区域分为四段，具体根据数精度的损失大小确定。
14.上述图形处理器计算过程中，使用定点加法操作，在进行计算时并对精度要求确定后，需要对于精度的要求需使用到精度计算逻辑单元；
15.上述图形处理器计算过程中，使用定点乘法操作，在进行计算时并对精度要求确定后，需要对于精度的要求需使用到精度计算逻辑单元；
16.上述图形处理器计算过程中，使用的定点除法操作，在进行计算时，在精度要求确定后，需要对于精度的要求需使用到精度计算逻辑单元；
17.上述图形处理器计算过程中，使用浮点加法操作，在进行计算时，在精度要求确定后，需要对于精度的要求需使用到精度计算逻辑单元。
18.图形计算过程中，数据格式可为多样式，支持多数据位宽，在根据数据的分布特点，选择合理的精度偏移，可实现靠零取舍，背零取舍等，需使用精度控制单元与精度计算单元。
19.本发明的有点效果是：本发明来源于计算机硬件技术领域，但能够在多领域进行使用，凡涉及到高精度数据计算的过程，均会面临此问题，都可采用本发明所述解决相应的问题，提高了数据计算精度，使计算结果与实际更为切合。
附图说明
20.图1是本发明总体实现精度控制与计算结构图；
21.图2是本发明结构图中精度控制单元结构图；
22.图3是本发明结构图中精度计算单元。
具体实施方式
23.下面结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地表述。显然，所表述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
24.计算中涉及到多种数据精度，包括定点数处理，浮点数处理等，对于如何采用合适精度，可采用本发明处理。
25.点图元的处理中，对于其坐标以及其所携带的所有属性计算时，均需根据计算资源，合理使用精度舍位，因此需要传递精度控制要求。
26.线图元的处理中，对于其坐标以及其所携带的所有属性计算时，需根据计算资源以及精度要求，传递精度要求。
27.线带图元的处理中，对于其坐标以及其所携带的所有属性计算时，需根据计算资源以及精度要求，传递精度要求。
28.线环图元的处理中，对于其坐标中公共点计算时，其较高的精度要求，需进行传递更为严格的精度控制要求。
29.三角形图元的处理中，计算填充三角形图元所需参数，根据计算对象不同，精度要求不同，需根据计算所具有的资源，进行合理的精度控制。
30.三角形带图元的处理中，计算填充三角形图元所需参数，尤其对于两个相邻三角
形公共点的计算，对于精度格外严格，根据计算对象不同，精度要求不同，需根据计算所具有的资源，进行合理的精度控制。
31.三角形扇图元的处理中，计算填充三角形图元所需参数，尤其对于两个相邻三角形公共点的计算，对于精度格外严格，根据计算对象与精度要求不同，需根据计算所具有的资源，进行合理的精度控制。
32.四边形图元的处理中，对于图形计算过程中，涉及到的各种运算，需要通过精度要求，将使用到精度控制单元，根据计算精度要求，进行精度控制。
33.四边形带图元的处理中，对于图形计算过程中，其计算过程中会涉及到的各种运算，需要根据每种计算的精度要求，将精度要求到精度控制单元，使用精度控制单元进行精度控制。
34.四边形扇图元的处理中，对于图形计算过程中，其计算过程中会涉及到的各种运算，需要根据每种计算的精度要求，将精度要求到精度控制单元，使用精度控制单元进行精度控制。
35.图形计算过程中，数据格式可以是多比特，16bit、32bit、64bit、256bit以及各种扩展位，各类数据计算时，精度选择均用到精度控制单元以及精度计算单元。
36.点图形进行扫描控制，需计算扫描区域，开启抗锯齿后，需计算扫描圆域，计算过程中所涉及的精度计算结果的舍位，需使用精度控制选择与精度计算单元。
37.线图元进行图元计算时，主要有bresenham算法所需要的插值系数，其中所涉及定点以及浮点运算，对于各种精度计算的结果，需根据数据格式要求进行取舍，均需使用精度控制与精度计算单元；
38.线带图元计算时，除插值系数计算精度要求外，还需考虑到公共点误差问题，误差较大，可能导致相邻两条线不连接，绘制出现错误，因此，需要根据严格的计算精度进行舍位，需提高精度舍位要求。
39.线环图元计算时，除插值系数计算精度要求外，还需考虑到公共点误差问题，误差较大，可能导致相邻两条线不连接，绘制出现错误，因此，需要根据严格的计算精度进行舍位，需提高精度舍位要求。
40.三角形图元计算时，涉及到边函数计算，属性插值系数计算，坐标、颜色、纹理属性、雾属性等，开启抗锯齿功能，开启透视校正功能、多边形偏移等功能，均需严格的控制图形计算属性精度，在进行数据舍位时，需使用到精度控制单元与精度计算逻辑。
41.三角形带图元计算时，除边函数计算，属性插值系数计算，坐标、颜色、纹理属性、雾属性等，开启抗锯齿功能，开启透视校正功能、多边形偏移等功能，均需严格的控制图形计算属性精度外，还需考虑到公共边计算精度，防止公共边分离导致的图形计算错误，在进行数据舍位时，需使用到精度控制单元与精度计算逻辑。
42.进一步的，还需考虑到三角形扇的中心点计算精度，防止中心点分离导致的图形计算错误，在进行数据舍位时，需使用到精度控制单元与精度计算逻辑。
43.四边形带图元计算时，除边函数计算，属性插值系数计算，坐标、颜色、纹理属性、雾属性等，开启抗锯齿功能，开启透视校正功能、多边形偏移等功能，均需严格的控制图形计算属性精度外，还需考虑到因拆分方法不同，四边形中线计算不同所产生的数据精度问题，需使用到精度控制单元与精度计算逻辑。
44.进一步的，四边形带还需考虑到公共边计算精度，防止公共边分离导致的图形计算错误，在进行数据舍位时，需使用到精度控制单元与精度计算逻辑。
45.进一步的，四边形扇还需考虑到中心点计算精度，防止中心点分离导致的图形计算错误，在进行数据舍位时，需使用到精度控制单元与精度计算逻辑。
46.精度控制单元支持多区域精度控制分布，可根据所属领域的数据计算特点以及误差可能导致的范围，传递精度控制要求，合理选择精度计算方式，需使用到精度计算单元。
47.更具体地说：如图1所示，描述了精度控制与精度计算的结构框图。其中包括数据输入、精度控制需求、数据选择逻辑以及精度计算实现四个部分。
48.如图2所示，展示了根据接收到的精度控制要求，选择合理的数据比特位，用于进行精度控制计算。比如，输入数据32bit定点数，数据格式为1:15:16(1bit符号位，15bit整数位，16bit小数位)，若要求精度为1/1024，则需选择小数位第十位，输入到精度计算单元；也可根据具体应用数据的误差分布，选择多位bit进行数据精度计算。
49.如图3所示，根据数据精度控制单元选择的数据比特位，进行单比特位或者多比特位的精度计算，具体如何计算，需根据选择的位以及应用数据的分布来决定。
50.最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。