Imagination發(fā)明的人工智能芯片采用雙緩沖器的渲染結(jié)構(gòu)，不僅極大的提高了數(shù)據(jù)的渲染效率，同時(shí)也減少了數(shù)據(jù)丟失以及誤傳的風(fēng)險(xiǎn)。

2020年9月，由中國人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟（AIIA）主辦的“AIIA2020人工智能開發(fā)者大會(huì)”在北京舉行。Imagination Technologies作為投身人工智能領(lǐng)域多年的領(lǐng)先半導(dǎo)體知識(shí)產(chǎn)權(quán)供應(yīng)商，也參與了此次活動(dòng)。

Imagination中國區(qū)戰(zhàn)略市場(chǎng)與生態(tài)高級(jí)總監(jiān)時(shí)昕代表公司出席，并在主論壇上發(fā)表了“基于GPU與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器的異構(gòu)計(jì)算平臺(tái)”的主題演講，分享了AI芯片的應(yīng)用場(chǎng)景和發(fā)展趨勢(shì)。

圖形處理單元（GPU）通常使用多個(gè)圖塊的渲染空間來處理圖形數(shù)據(jù)，而GPU所能控制的渲染復(fù)雜程度，也依賴于這些渲染空間。因此，如果要發(fā)揮GPU的強(qiáng)性能，就需要調(diào)控這些圖塊來渲染空間。

為此，Imagination在2020年5月28日申請(qǐng)了一項(xiàng)名為“圖形處理單元和用于使用渲染空間的瓦片集合的成本指示來控制渲染復(fù)雜度的方法”的發(fā)明專利（申請(qǐng)?zhí)枺篣S 2020/0167984 A1），申請(qǐng)人為Imagination Technologies公司。

根據(jù)該專利目前公開的資料，讓我們一起來看看這項(xiàng)人工智能芯片的相關(guān)專利吧。

如上圖，是該專利中發(fā)明的圖形處理系統(tǒng)，這種圖形處理系統(tǒng)可以用來渲染3D場(chǎng)景的圖像，圖形處理系統(tǒng)100包括圖形處理單元（GPU）102和內(nèi)存104，內(nèi)存中包含有幀緩沖區(qū)120，GPU中包含幾何處理邏輯106和呈現(xiàn)邏輯108。

GPU可以接收用于執(zhí)行渲染的圖形數(shù)據(jù)，例如當(dāng)游戲應(yīng)用程序啟動(dòng)時(shí)，就可以交給GPU處理，而除了啟動(dòng)畫面以外，游戲畫面中的游戲人物以及場(chǎng)景對(duì)象也可以由GPU來繪制。此外，GPU還可以指定要在圖元數(shù)據(jù)上執(zhí)行的著色器程序。這種處理圖形數(shù)據(jù)的方法流程如下圖所示意：

從該流程圖中可以看出，首先，編譯器122編譯與原語關(guān)聯(lián)的著色器程序，并確定要使用哪一種著色器程序，并且需要確定著色器程序是在哪些圖元上執(zhí)行的，從而為每個(gè)圖元部分上的圖片片段指定如何渲染圖像著色器。

之后，平鋪單元會(huì)確定在圖形處理系統(tǒng)的渲染空間的每個(gè)圖塊中存在哪些圖元，平鋪單元通過為圖塊創(chuàng)建控制流，將圖元分配給渲染空間的圖塊，并將這些信息存儲(chǔ)在內(nèi)存中。當(dāng)渲染完圖像的所有圖塊后，幀緩沖區(qū)將存儲(chǔ)整個(gè)圖像的渲染結(jié)果，如下圖所示。

上圖為幀緩沖器內(nèi)的渲染圖塊，在幀緩沖區(qū)120中，用交叉的陰影線來表示已渲染和顯示的圖塊，用對(duì)角陰影線表示已渲染并存儲(chǔ)在幀緩沖區(qū)120中的圖塊，而空白的部分則是當(dāng)前幀尚未渲染的圖塊。

在常規(guī)的系統(tǒng)中，通常同時(shí)使用兩個(gè)幀緩沖器，將整個(gè)幀渲染到第一個(gè)幀緩沖器中，同時(shí)將存儲(chǔ)在第二幀緩沖器中的圖像輸出到顯示器，然后交換幀緩沖器，這樣就可以在下一幀存儲(chǔ)在第一幀緩沖器中的圖像被輸出到顯示器時(shí)，圖像可以被渲染到第二幀緩沖器中，從而保證了流水線作業(yè)，減少了相鄰幀之間的等待時(shí)間。

回到流程圖中，在將圖像的渲染結(jié)果保存到幀緩沖區(qū)后，就可以輸出渲染的圖像值，渲染的圖像值可以被輸出到存儲(chǔ)器中，當(dāng)圖像需要在顯示器上顯示時(shí)就需要利用這些圖像值。

如上圖，為搭載有這種圖形處理系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，可以看到，這種系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與上述的功能結(jié)構(gòu)相匹配，數(shù)據(jù)總線連接著CPU、GPU、內(nèi)存以及顯示設(shè)備，數(shù)據(jù)在其之間流動(dòng)，而GPU布置在內(nèi)存與顯示設(shè)備之間，這也與數(shù)據(jù)先存儲(chǔ)再在GPU中進(jìn)行渲染顯示的過程相匹配。

以上就是Imagination發(fā)明的人工智能芯片，該專利著重介紹了該芯片用于數(shù)據(jù)渲染的物理結(jié)構(gòu)以及功能結(jié)構(gòu)。這種采用雙緩沖器的渲染結(jié)構(gòu)，不僅極大的提高了數(shù)據(jù)的渲染效率，同時(shí)也減少了數(shù)據(jù)丟失以及誤傳的風(fēng)險(xiǎn)，為完成高精準(zhǔn)度人工智能任務(wù)，例如應(yīng)用在無人駕駛技術(shù)上時(shí)提供了有效的技術(shù)保障。

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