延長移動電池壽命都有哪些挑戰(zhàn)

關(guān)鍵字：圖形處理 顯示流水線 GPU 功耗

作者： Pawel Duc，Damian Modrzyk，Evatronix 公司

Aris Aristodemou，ARM 公司

有許多因素會影響器件的功效，功效可以用電池兩次充電之間可用小時數(shù)來衡量。在如今這個高清移動屏?xí)r代，電池耗費最大的主要因素有兩個——顯示器亮度和視頻與圖形子系統(tǒng)的功耗。在這篇文章中，我們將討論后者——系

統(tǒng)級芯片中的智能視頻和顯示流水線（Display Pipeline）。智能，意味著提供與競爭性解決方案類似的性能，但要求低得多的功耗。

視頻與圖形子系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)

現(xiàn)代圖形 SoC 要求以高幀速率渲染高分辨率圖像，并且在此基礎(chǔ)之上執(zhí)行多個圖像后處理任務(wù)，如縮放、旋轉(zhuǎn)、像素格式轉(zhuǎn)換等等。應(yīng)對這種挑戰(zhàn)的典型方法是采用圖形處理單元（GPU），然而，由于其通用性架構(gòu)，在具體顯示處理操作期間的功效并不是最優(yōu)的。

針對這種情況，Evatronix 公司開發(fā)出了 PANTA DP IP 內(nèi)核——系列顯示處理器，旨在從 GPU 接管這些特殊顯示任務(wù)，進(jìn)而顯著降低功耗。PANTA 處理器專門針對一些執(zhí)行任務(wù)進(jìn)行了優(yōu)化，如多層組合、YUVRGB 轉(zhuǎn)換、旋轉(zhuǎn)、阿爾法混合、伽瑪校正以及在將幀緩沖內(nèi)容提交給顯示器之前的其它任務(wù)。這樣可以通過部分或全部卸載 GPU 任

務(wù)而顯著降低總的 SoC 動態(tài)功耗。由于通過減少對視頻和圖形幀緩沖器的訪問次數(shù)而保留了最小的系統(tǒng)內(nèi)存帶寬，因此可以進(jìn)一步降低 PANTA DP 輔助 SoC 的功耗。

增強(qiáng)現(xiàn)有架構(gòu)

我們以一個處理多個顯示器輸出的 GPU 處理顯示流水線為例。該系統(tǒng)要在兩個具有不同分辨率的屏幕上顯示圖形幀——外部全高清（1920x1080 像素）和本地高清（1280x720 像素）顯示器。每個幀由 3 個層組成。第一層是由以前設(shè)備相機(jī)記錄的經(jīng)過譯碼的全高清視頻。這個幀以 YUV 4:2：0 格式存儲在幀緩沖器內(nèi)。另外兩層是音量控制和記錄速率，由 GPU 以 RGB 格式產(chǎn)生。在組合層可以被顯示之前必須執(zhí)行許多操作，包括 YUV 到 RGB 視頻層轉(zhuǎn)換、三幀阿爾法混合、縮放和旋轉(zhuǎn)。在如圖 1 所示的系統(tǒng)中，顯示控制器只需傳送幀緩沖器中由 GPU 準(zhǔn)備好的最終數(shù)據(jù)。