МАРСОХОД

Open Source Hardware Project

Добро пожаловать, Гость
Логин: Пароль: Запомнить меня
  • Страница:
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5

ТЕМА: Реализация 3D графики на плате marsohod2

Реализация 3D графики на плате marsohod2 2 года 4 мес. назад #6153

Добрый день.
Я сделал SoC на плате marsohod2.
Была поставлена задача выжать из платы производительность, достаточную для отображения 3д графики в реальном времени.

Рабочая частота 108MHz. Шестистадийный конвеер.
Архитектура относится к классу SIMD.
За один такт выполняется четыре 16-битных арифметических операции.
Пиковая производительность получается более чем в 10 раз выше, чем у Amber SoC на той же плате.

Поддерживаемая периферия:
VGA 640x480
Serial port
USB 1.1 (может грузиться с флешки)
2 х PS/2

Цель проекта заключалась в освоении работы с ПЛИС.
Разработанная SoC ни с чем не совместима и практической ценности не имеет.
Тем не менее, если кто-нибудь заинтересуется, могу выложить исходники (systemverilog), документацию по ассемблеру, компилятор (python), симулятор (qt) и демонстрационные программы.



Пожалуйста Войти или Регистрация, чтобы присоединиться к беседе.

Реализация 3D графики на плате marsohod2 2 года 4 мес. назад #6154

  • Leka
  • Leka аватар
  • Не в сети
  • Живу я здесь
  • Живу я здесь
  • Сообщений: 631
  • Спасибо получено: 51

petrmikheev пишет: ...для отображения 3д графики в реальном времени.
...SoC ни с чем не совместима
...компилятор (python)

А картинка на экране как тогда получена, программный код с нуля написан, без использования сторонних библиотек? Ведь если использовался сторонний код, это уже совместимость...
В какой мере поддерживается python? (Сам не знаю этот язык).

Пожалуйста Войти или Регистрация, чтобы присоединиться к беседе.

Последнее редактирование: от Leka.

Реализация 3D графики на плате marsohod2 2 года 4 мес. назад #6155

Не использовано ни сторонних библиотек, ни готовых HDL блоков. Всё написано с нуля, включая контроллер sdram и usb host. Используется своя, отдаленно напоминающая ARM, но ни с чем не совместимая система команд. Вывод графики реализован на ассемблере.
Если у меня появится вдохновение, то я когда-нибудь модифицирую lcc (компилятор си), чтобы он мог работать с этой архитектурой. Но сейчас -- только ассемблер.

Про компилятор, прошу прощения, неоднозначно написал. Это транслятор моего ассемблера в машинный код. А на python написан он сам.

Пожалуйста Войти или Регистрация, чтобы присоединиться к беседе.

Реализация 3D графики на плате marsohod2 2 года 4 мес. назад #6156

  • Leka
  • Leka аватар
  • Не в сети
  • Живу я здесь
  • Живу я здесь
  • Сообщений: 631
  • Спасибо получено: 51

petrmikheev пишет: система команд

Лично мне сейчас интересно было-бы взглянуть на краткое описание системы команд, тк довольно долго занимался самопальными процессорами. Остальное требует времени, которого нет (и есть много своих мелких разрозненных проектов, в которых хочется навести порядок, и собрать все в единую SoC - тогда загрузка/работа с USB-флешки заинтересует, но это нескоро...).

Пожалуйста Войти или Регистрация, чтобы присоединиться к беседе.

Последнее редактирование: от Leka.

Реализация 3D графики на плате marsohod2 2 года 4 мес. назад #6157

Вот . Будет интересно услышать ваше мнение, как человека, занимавшегося подобным :)

Пожалуйста Войти или Регистрация, чтобы присоединиться к беседе.

Реализация 3D графики на плате marsohod2 2 года 4 мес. назад #6158

  • Leka
  • Leka аватар
  • Не в сети
  • Живу я здесь
  • Живу я здесь
  • Сообщений: 631
  • Спасибо получено: 51
Это векторный процессор, если правильно понял (сам не делал векторную архитектуру).
Думаю, тут важно дать простую и ясную программную модель, четко разделив скаляры и вектора.
Без этого сложно как программировать, так и анализировать архитектуру.
Например, ассемблерные строки из rhomb.S:
loop_x:  ADD tmp, X, Y
  TST tmp, 16
- нельзя понять, где вектор, где скаляр, если не знать архитектурные особенности,
что r0 и r1 - вектора 4*16-бит, а r14 - 16-бит скаляр (если правильно понял):
#define X r0
#define Y r14
#define tmp r1

Пожалуйста Войти или Регистрация, чтобы присоединиться к беседе.

Реализация 3D графики на плате marsohod2 2 года 4 мес. назад #6159

Leka пишет: - нельзя понять, где вектор, где скаляр, если не знать архитектурные особенности,
что r0 и r1 - вектора 4*16-бит, а r14 - 16-бит скаляр (если правильно понял):

Да, Вы правильно поняли.

Предполагается, что в основном работает блок PU0, а векторность используется только в немногих наиболее критичных по производительности местам (для графики -- цикл по пикселам в строке). Вытащить данные из регистров блоков PU1-PU3 можно только указав ключевое слово ALL при записи из регистров в кеш. Если "ALL" не использовать, то можно вообще забыть про векторность и работать с r0-r15 как со скалярными 16-битными регистрами. Регистры блоков PU1-PU3 при этом тоже будут меняться, но пока они не нужны, на это можно не обращать внимания.

Вообще Вы правы -- получилось не слишком понятно. Но это было сознательное решение -- увеличить производительность за счет удобства программирования. Можно это частично исправить, сделав более понятные defin-ы или изменив синтаксис ассемблера (к примеру, добавить к r0-r7 синонимы v0-v7). Но чтобы получить нужную производительность, без знания архитектурных особенностей в данном случае все равно не обойтись.

Пожалуйста Войти или Регистрация, чтобы присоединиться к беседе.

Реализация 3D графики на плате marsohod2 2 года 4 мес. назад #6160

  • Leka
  • Leka аватар
  • Не в сети
  • Живу я здесь
  • Живу я здесь
  • Сообщений: 631
  • Спасибо получено: 51

petrmikheev пишет: увеличить производительность за счет удобства программирования.

Производительность увеличивается за счет векторных операций. Насколько удобно программировать векторную архитектуру - совершенно другой вопрос.
Думаю, представление хорошо известной векторной архитектуры в виде нескольких процессорных блоков только затрудняет понимание и анализ, лучше рассматривать один векторный PU, без деления на PU0..PUn. Взять, например, 64х-разрядный скалярный процессор, умеющий работать с 8-16-32-64-разрядными данными - его принято рассматривать, как устройство с одним PU, а не с 8-ю.

Пожалуйста Войти или Регистрация, чтобы присоединиться к беседе.

Реализация 3D графики на плате marsohod2 2 года 4 мес. назад #6161

Здесь основное отличие от векторного процессора -- у каждого PU свой регистр флагов. Счетчик команд общий, но используя раздельные флаги и условное выполнение команд, можно легко реализовать логические конструкции внутри ускоряемого цикла.

Пример:
for (int x = x1; i < x2; ++i) { // реализация буфера глубины при работе с графикой
    int color = f1(x);
    int depth = f2(x);
    if (depth < depth_buf[x]) {
        color_buf[x] = color;
        depth_buf[x] = depth;
    }
}
Реализуется в ассемблере примерно так:
           MOV r8, x1
           SUB r10, x2, 4
           AND r0, IN_FLAGS, 3 // получить номер PU
loop:
           ADD r1, r8, r0 // r1 = {r8, r8+1, r8+2, r8+3} -- в каждом PU будет использоваться свое значение Х
           ... // r2 = f1(r1)
           ... // r3 = f2(r1)
           ADD r9, r8, COLOR_BUF_OFFSET
           CMP r8, r10
           JLT loop // после перехода еще 4 команды выполняется со старого адреса
                CMP r3, [ALL r8] // сравнение может дать различный результат в разных PU
                MOVLT [ALL r8], r3 // из 4-х последовательных ячеек [r8], [r8+1], [r8+2], [r8+3] 
                MOVLT [ALL r9], r2 // будут изменены только те, для которых f2(x)<depth_buf[x]
                ADD r8, r8, 4 // счетчик цикла увеличивается сразу на 4
При написании подобных конструкций мне удобнее думать в терминах нескольких исполняющих блоков, одновременно исполняющих один и тот же код.

Пожалуйста Войти или Регистрация, чтобы присоединиться к беседе.

Последнее редактирование: от petrmikheev.

Реализация 3D графики на плате marsohod2 2 года 4 мес. назад #6162

  • Leka
  • Leka аватар
  • Не в сети
  • Живу я здесь
  • Живу я здесь
  • Сообщений: 631
  • Спасибо получено: 51
Спасибо сказали: petrmikheev

Пожалуйста Войти или Регистрация, чтобы присоединиться к беседе.

  • Страница:
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
Время создания страницы: 0.186 секунд

facebook  GitHub  YouTube  Twitter
Вы здесь: Начало Forum Наш форум Проекты пользователей Реализация 3D графики на плате marsohod2