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(guó)人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟（AIIA）主辦的“AIIA2020人工智能開(kāi)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(guó)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(lái)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(lái)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(lái)控制渲染復(fù)雜度的方法”的發(fā)明專(zhuān)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(zhuān)利目前公開(kāi)的資料，讓我們一起來(lái)看看這項(xiàng)人工智能芯片的相關(guān)專(zhuān)利吧。

如上圖，是該專(zhuān)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(lái)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(huà)面以外，游戲畫(huà)面中的游戲人物以及場(chǎng)景對(duì)象也可以由GPU來(lái)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(yǔ)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(guò)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(lái)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(guò)程相匹配。

以上就是Imagination發(fā)明的人工智能芯片，該專(zhuān)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(wú)人駕駛技術(shù)上時(shí)提供了有效的技術(shù)保障。

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