GPU内核代码分析.doc

基于片上系统的radeon rs780显卡驱动设计 1 平台相关信息 4 2 RS780图形加速相关技术 5 2.1 显存空间分配和管理 5 2.1.1 显存空间分配示例 5 2.1.2 显存空间分配管理机制 7 2.2 微码加载 11 2.3 命令处理器和缓冲区 11 2.3.1 命令处理器 11 2.3.2 环形缓冲区 13 2.3.3 间接缓冲区 14 3 pm4包 17 4 CPU与GPU 的fence同步 24 5 模式设置和测试 26 6 GPU驱动代码分析 27 6.1 PCI空间资源访问 27 6.2 GPU初始化和启动流程分析 28 6.3 GPU实现代码详细分析 29 6.3.1 显存空间初始化 29 6.3.2 显存控制器和输出模式 30 6.3.3 命令控制器设置 31 平台相关信息 在实现中我们需要注意的是龙芯页面大小是16K，GPU页表项大小为8B，每个GART页表项对应一个物理页。另外，系统可以将128M VRAM空间和IO空间全部映射给CPU，因此对CPU而言，可以实现对显存的的管理和操作。GPU详细信息请参考ATI的《R6xx_R7xx_3D.pdf》等文档。 RS780图形加速相关技术 rs780显卡驱动的设计（参考DRM/radeon）中，主要涉及到显存空间分配和管理、微码加载、CPring buffer、pm4包、CPU与GPU fence同步和模式设置及测试等相关技术。 显存空间分配和管理 2.1.1 显存空间分配示例 经过对系统信息的获取和分析，我们得知GPU的VRAM地址空间范围：从00同时，还可以使用GART机制将系统内存空间映射为GPU显存，在我们的设计中仅仅使用了128M，作为测试验证使用（而radeon显卡一般需要分配不少于512M）。并通过PCI BAR0和BAR2寄存器，将PCI设备（此系统上GPU为PCI设备） memory和IO空间映射出来，以供CPU访问。显存分配结构图-2.1.1。 图1 显存分配结构 现对图-2.1.1做详细分析，rs780 radeon 显卡是32位GPU，可以访存空间是4G。硬件设计上，VRAM大小是128M，地址范围：00X47FFFFFF；从0上，是我们映射的128M系统主存空间，称为GTT主存空间。这样以来，我们就可以根据使用需求来对显存做具体划分，比如，我们在GTT主存上为ring buffer分配空间，地址范围：00X48103FFF。VRAM的分配较为简单（在此没对显存做管理，仅是最简单的使用方式），直接指定地址就可以，比如， rdev.zone[FB_ZONE].size = ALIGN( 8 20UL, PAGE_SIZE); rdev.zone[FB_ZONE].gpu = rdev.zone[VRAM_ZONE].gpu; rdev.zone[FB_ZONE].cpu = rdev.zone[VRAM_ZONE].cpu; 这样，只要我们自己做合理的划分使用，就可以保证访问显存的合理合法性。另一方面，在显存的使用中比较麻烦的是GTT主存部分。这里要将系统主存映射为显存空间，然后才能使用。这其中涉及到分页机制的使用，而且在我们的系统上，CPU和GPU页大小并不一致，CPU页为16K，GPU页为4K（第一节中有介绍），具体关系见图-2.2.2。 图static inline void set_gpu_page(uint64_t dma_addr, uint32_t index)，用于实现填写页表项的过程。 static inline void set_gpu_page(uint64_t dma_addr, uint32_t index) { void __iomem *ptr = (void *)rdev.zone[GTT_TABLE_ZONE].cpu; dma_addr = 0xfffffffffffff000ULL; dma_addr |= R600_PTE_VALID | R600_PTE_SYSTEM | R600_PTE_SNOOPED; dma_addr |=R600_PTE_READABLE |R600_PTE_WRITEABLE; writeq(dma_addr, ((void __iomem *)ptr) + (index * 8)); } 将dma_addr地址写到以ptr为基址，每次向index索引（偏移）位置写8B（页表项大小）。现以为ring buffer分配1M连续空间分配为例。 rdev.cp_dma_addr = dma_addr; tmp_addr =