本文關(guān)鍵詞：基于SIMD指令的多核軟件渲染器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：新研發(fā)的處理器越來越多地加入SIMD向量指令集,增強(qiáng)其數(shù)據(jù)并行處理能力。無錫江南計(jì)算所研發(fā)的國產(chǎn)處理器神威也搭載了SIMD向量處理單元。然而,國產(chǎn)處理器平臺上應(yīng)用匱乏,三維可視化應(yīng)用尤其如此,而三維可視化應(yīng)用的開發(fā)離不開高效的渲染器。因此我們開發(fā)了本文描述的渲染器,期望推進(jìn)國產(chǎn)處理器上三維應(yīng)用的發(fā)展。本文詳細(xì)描述了一個為裝備了SIMD處理單元的多核處理器設(shè)計(jì)的軟件渲染器架構(gòu)。傳統(tǒng)的渲染管線難以并行化,本文中我們設(shè)計(jì)了一個sort-middle架構(gòu)的并行渲染管線,該設(shè)計(jì)能有效利用多核和SIMD處理單元帶來的性能提速。另外,我們也根據(jù)Greene描述的遞歸下降算法設(shè)計(jì)了高效的適合SIMD指令的光柵化方法。根據(jù)這些設(shè)計(jì)我們實(shí)現(xiàn)了一套平臺無關(guān)的渲染框架,并且根據(jù)該框架在Intel Core i7的Windows平臺和神威處理器的Linux平臺上都實(shí)現(xiàn)了渲染器。結(jié)果顯示,渲染器在這兩個平臺上都具有接近線性的可伸縮性。并且在Intel Core i7的Windows平臺上,比廣泛使用的Mesa3D的單線程渲染管線參考Mesa+Gallium+Softpipe快20倍以上,比其多線程渲染引擎Mesa+Swrast還快2.1-3.3倍。該渲染器使用裝箱來減少對內(nèi)存帶寬的需求,并且使鎖爭用減少。目前該渲染器使用x86上的SSE指令或者神威上的SIMD指令可以并行地渲染四個片元。同時,也利用為SIMD指令優(yōu)化過的數(shù)學(xué)函數(shù)進(jìn)行所有的三維變換。通過有技巧地使用處理器上的SIMD和多核并行機(jī)制,該渲染器的性能明顯優(yōu)于串行的實(shí)現(xiàn)。該渲染器能維持渲染順序,并且支持多種特性：可以渲染到多個渲染目標(biāo),可以定制頂點(diǎn)和片元著色器,支持多邊形裁剪,背面等相關(guān)剔除操作,深度緩存以及透視矯正紋理映射。另外,由于軟件實(shí)現(xiàn)的靈活性,我們實(shí)現(xiàn)了平臺無關(guān)的繪制框架,具有高度的可移植性。我們一開始在搭載了Intel Core i7的Windows平臺上開發(fā),后來很便利地移植到了搭載了神威處理器的Linux平臺上。
【關(guān)鍵詞】：軟件渲染器 神威 SSE SIMD 多核 多線程
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP332
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 課題背景11-12
• 1.2 相關(guān)工作12-14
• 1.3 渲染器分類14-17
• 1.4 本文的主要工作和內(nèi)容組織17-18
• 1.5 本章小結(jié)18-19
• 第2章 渲染器設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)概要19-28
• 2.1 串行渲染管線19-20
• 2.2 并行優(yōu)化20
• 2.3 渲染管線概覽20-27
• 2.3.1 數(shù)據(jù)流22-23
• 2.3.2 渲染器的關(guān)鍵接口23-24
• 2.3.3 渲染管線的并行處理流程24-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第3章 渲染管線處理階段28-37
• 3.1 幾何處理28-31
• 3.1.1 頂點(diǎn)變換28-29
• 3.1.2 三角形剔除29-31
• 3.2 光柵化簡述31-32
• 3.3 片元處理32-36
• 3.3.1 屬性插值的計(jì)算33-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 第4章 光柵化37-53
• 4.1 光柵化簡介37-40
• 4.1.1 半空間測試37-38
• 4.1.2 填充規(guī)則38-40
• 4.2 經(jīng)典光柵化算法40-42
• 4.2.1 掃描轉(zhuǎn)換算法40-41
• 4.2.2 印章橫掃算法41-42
• 4.3 多核與SIMD并行優(yōu)化42-51
• 4.3.1 光柵化過程高層概覽42-46
• 4.3.2 裝箱46-49
• 4.3.3 區(qū)塊內(nèi)部的光柵化49-51
• 4.4 本章小結(jié)51-53
• 第5章 渲染器的性能53-62
• 5.1 性能考量53-54
• 5.2 Intel Core i7和神威處理器架構(gòu)54-55
• 5.3 Intel Core i7和神威上的性能表現(xiàn)55-61
• 5.4 本章小結(jié)61-62
• 第6章 總結(jié)與展望62-64
• 6.1 工作總結(jié)62
• 6.2 未來工作展望62-64
• 參考文獻(xiàn)64-67
• 作者簡歷67-68
• 致謝68

【相似文獻(xiàn)】

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