CN116563089A - 一种图形处理器的内存管理方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本实施例公开了一种图形处理器的内存管理方法、装置、设备及存储介质。该方法包括：获取GPU在内存管理中硬件所支持的物理页尺寸及所需虚拟地址段；根据物理页尺寸和虚拟地址段，确定内存管理中分配虚拟地址时的虚拟地址管理页尺寸和虚拟地址管理页数；获取GPU计算所需的内存空间容量，并根据内存空间容量以及物理页尺寸，确定内存管理中分配物理地址时的物理地址管理页尺寸和物理地址管理页数；根据虚拟地址管理页尺寸、虚拟地址管理页数、物理地址管理页尺寸和物理地址管理页数，配置GPU内存管理页表，以根据内存管理页表进行内存数据访问。该方法可以动态地根据所需内存空间容量确定合适的内存管理页表尺寸，提高内存数据访问性能。
Description
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种图形处理器的内存管理方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
随着计算机技术的发展，越来越多的电子设备采用图形处理器（GraphicsProcessing Unit，GPU）进行运算，并对GPU功能提出了更高的性能要求。例如，在电子游戏应用中，需要渲染大分辨率、高复杂度的游戏画面。如果GPU访问内存数据速率低、访问频次高，会导致游戏画面卡顿。
通常采用升级硬件配置的方式提高GPU内存数据访问性能，但提升硬件配置会使成本增加。而在有限成本范围内，采用固定页表尺寸进行GPU内存管理，又无法改善内存数据访问性能。例如，常见的以较大页表尺寸进行GPU内存管理，会导致内存资源的浪费；而以较小页表尺寸进行GPU内存管理，会导致内存访问频次高、访问效率低。
发明内容
本发明提供了一种图形处理器的内存管理方法、装置、设备及存储介质，以动态地根据内存空间容量确定内存管理页表尺寸，提高内存数据访问性能。
根据本发明的一方面，提供了一种图形处理器的内存管理方法，该方法包括：
获取图形处理器GPU在内存管理中硬件所支持的物理页尺寸及所需虚拟地址段；
根据所述物理页尺寸和所述虚拟地址段，确定内存管理中分配虚拟地址时的虚拟地址管理页尺寸和虚拟地址管理页数；
获取GPU计算所需的内存空间容量，并根据所述内存空间容量以及所述物理页尺寸，确定内存管理中分配物理地址时的物理地址管理页尺寸和物理地址管理页数；
根据所述虚拟地址管理页尺寸、所述虚拟地址管理页数、所述物理地址管理页尺寸和所述物理地址管理页数，配置GPU内存管理页表，以根据所述内存管理页表进行内存数据访问。
根据本发明的另一方面，提供了一种图形处理器的内存管理装置，该装置包括：
虚拟地址信息获取模块，用于获取图形处理器GPU在内存管理中硬件所支持的物理页尺寸及所需虚拟地址段；
虚拟地址管理页确定模块，用于根据所述物理页尺寸和所述虚拟地址段，确定内存管理中分配虚拟地址时的虚拟地址管理页尺寸和虚拟地址管理页数；
物理地址管理页确定模块，用于获取GPU计算所需的内存空间容量，并根据所述内存空间容量以及所述物理页尺寸，确定内存管理中分配物理地址时的物理地址管理页尺寸和物理地址管理页数；
内存管理页表配置模块，用于根据所述虚拟地址管理页尺寸、所述虚拟地址管理页数、所述物理地址管理页尺寸和所述物理地址管理页数，配置GPU内存管理页表，以根据所述内存管理页表进行内存数据访问。
根据本发明的另一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例所述的图形处理器的内存管理方法。
根据本发明的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例所述的图形处理器的内存管理方法。
本发明的技术方案，通过获取GPU在内存管理中硬件所支持的物理页尺寸及所需虚拟地址段；根据物理页尺寸和虚拟地址段，确定内存管理中分配虚拟地址时的虚拟地址管理页尺寸和虚拟地址管理页数；获取GPU计算所需的内存空间容量，并根据内存空间容量以及物理页尺寸，确定内存管理中分配物理地址时的物理地址管理页尺寸和物理地址管理页数；根据虚拟地址管理页尺寸、虚拟地址管理页数、物理地址管理页尺寸和物理地址管理页数，配置GPU内存管理页表，以根据内存管理页表进行内存数据访问，解决了GPU内存数据访问性能差的问题，可以动态地根据内存空间容量确定内存管理页表尺寸，提高内存数据访问性能；具体的，可以避免页表尺寸过大造成内存资源浪费；也可以避免页表尺寸过小造成内存访问频次高，内存数据访问效率及吞吐率差的情况。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是一种以固定页表尺寸进行GPU内存管理的流程图；
图2是一种MMU页表的配置原理图；
图3是根据本发明实施例一提供的一种图形处理器的内存管理方法的流程图；
图4是根据本发明实施例二提供的一种图形处理器的内存管理方法的流程图；
图5是根据本发明实施例二提供的一种物理地址管理页分配的流程图；
图6是根据本发明实施例三提供的一种图形处理器的内存管理装置的结构示意图；
图7是实现本发明实施例的图形处理器的内存管理方法的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为使本发明实施例的技术方案更加清晰，对GPU驱动内存管理单元（MemoryManagement Unit，MMU）进行页表管理的步骤进行说明。图1是一种以固定页表尺寸进行GPU内存管理的流程图。如图1所示，在GPU内存管理中，首先根据固定页表尺寸如4KB分配不小于期望空间容量的连续虚拟地址段，Size需要对齐到4KB，Size为所需的内存空间容量；之后，根据固定页表尺寸分配物理地址页，物理地址可连续或者不连续，如分配（Size+4KB-1）/4KB页；最后，根据分配的虚拟地址和物理地址配置MMU页表，供MMU访问虚拟地址时翻译查找最终的物理地址，并访问物理地址内存中的数据。
图2是一种MMU页表的配置原理图。如图2所示，以页表尺寸为4KB进行MMU页表配置说明。假定MMU硬件支持三级页表且虚拟地址为40bits，则虚拟地址可以拆分为如图2所示的四段。虚拟地址的bits[39,32]用来索引第0级页表（L0）中的entry项，此L0 entry中存的则是下一级页表即第1级页表（L1）的物理页地址。虚拟地址的bits[31,22]则是用来索引L1中的entry 项，此L1 entry 中存的则是下一级页表即第2级页表（L2）的物理页地址。而虚拟地址的bits[21,12]则是用来索引L2中的entry 项，此L2 entry 中存的则是最终要访问的真正物理内存的地址。bits[11,0]代表要访问的物理页中的地址偏移量（offset）。其他页表尺寸对应的配置原理是类似的。例如，如果以64K页表尺寸管理，则bits[15,0]代表访问页的offset， bits[21,16]则用来索引L2中的entry 项，L0和L1对应的bits则保持不变，其他页大小以此类推。
实施例一
图3是根据本发明实施例一提供的一种图形处理器的内存管理方法的流程图，本实施例可适用于GPU的MMU进行内存物理页配置，以提高内存访问性能的情况，该方法可以由图形处理器的内存管理装置来执行，该图形处理器的内存管理装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该图形处理器的内存管理装置可配置于电子设备如GPU中。如图3所示，该方法包括：
步骤110、获取GPU在内存管理中硬件所支持的物理页尺寸及所需虚拟地址段。
在本步骤中，物理页尺寸是GPU的MMU支持的页表尺寸。示例性的，物理页尺寸包括4千字节（KB）、64KB、2MB、以及4MB等。所需虚拟地址段是在配置物理页时，设置的地址空间大小。示例性的，虚拟地址段是40字节（bytes）。
步骤120、根据物理页尺寸和虚拟地址段，确定内存管理中分配虚拟地址时的虚拟地址管理页尺寸和虚拟地址管理页数。
其中，虚拟地址管理页尺寸是根据虚拟地址段确定，且与物理页尺寸中某一个页尺寸对齐。虚拟地址管理页数可以是根据确定的虚拟地址管理页尺寸进行分配，实现虚拟地址段时所对应的页表页数。例如，虚拟地址段为80bytes，虚拟地址管理页尺寸确定为4KB时，虚拟地址管理页数是1。
在本发明实施例的一个可选实施方式中，根据物理页尺寸和虚拟地址段，确定内存管理中分配虚拟地址时的虚拟地址管理页尺寸和虚拟地址管理页数，包括：根据地址总线宽度，确定GPU内存管理中虚拟地址空间上限；根据虚拟地址空间上限和物理页尺寸，确定内存管理中分配虚拟地址时的虚拟地址管理页尺寸；根据虚拟地址管理页尺寸和虚拟地址段，确定虚拟地址管理页数。
可选的，虚拟地址空间上限是2n，n为地址总线宽度。虚拟地址管理页尺寸是依据虚拟地址空间上限与物理页尺寸之间的比较结果确定的。示例性的，虚拟地址空间上限大于物理页尺寸中的全部页尺寸，则选择物理页尺寸中的任意尺寸，作为虚拟地址管理页尺寸；如选择物理页尺寸中的最大尺寸，作为虚拟地址管理页尺寸。又一示例性的，虚拟地址空间上限仅大于物理页尺寸中的部分页尺寸，则在虚拟地址空间上限所大于的部分页尺寸中确定虚拟地址管理页尺寸；如将部分尺寸中的最大尺寸，作为虚拟地址管理页尺寸。
在本发明实施例的一个可选实施方式中，在物理页尺寸中，确定小于等于虚拟地址空间上限的最大尺寸为虚拟地址管理页尺寸。即在本发明实施例中确定满足虚拟地址空间上限要求，且与物理页尺寸对齐的最大尺寸，作为虚拟地址管理页尺寸。
这样做的好处是：首先，GPU中每个进程可用的虚拟地址空间是足够多的，具体的，进程可用虚拟地址空间为区间[0,2n），n为地址总线宽度。因此，虚拟地址空间的浪费对于资源而言，影响不大，因此可以确定满足虚拟地址空间上限要求最大尺寸，作为虚拟地址管理页尺寸。其次，虚拟地址管理页尺寸与物理页尺寸对齐，可以便于GPU虚拟地址对物理页的映射，即可以支持物理页尺寸。最后，虚拟地址管理接口中的资源绑定（如vulkan、opengl中sparse resource），会随机的将GPU虚拟地址空间映射到未知物理页尺寸的内存上，如可能是4KB、64KB、2MB、以及4MB中的任何一个，在本发明实施例中采用小于等于虚拟地址空间上限的最大尺寸为虚拟地址管理页尺寸，可以使虚拟地址管理页尽可能支持更多的物理页对齐。
示例性的，当地址总线宽度足够大时，即虚拟地址空间上限足够大时，虚拟地址管理页尺寸为物理页尺寸中的最大尺寸，如4MB。以4MB为虚拟地址管理页尺寸进行内存分配和管理，可以满足所有支持的物理页尺寸对齐要求。在应用中，如果所需虚拟地址段为4KB的GPU虚拟地址空间，可以直接分出4MB的虚拟地址段。如果所需虚拟地址段为6MB的GPU虚拟地址空间，可以分8MB的虚拟地址段。
步骤130、获取GPU计算所需的内存空间容量，并根据内存空间容量以及物理页尺寸，确定内存管理中分配物理地址时的物理地址管理页尺寸和物理地址管理页数。
其中，内存空间容量是GPU在实际运算中所需要的内存空间大小。在本步骤中，根据物理地址管理页尺寸和物理地址管理页数所分配的内存空间大小需要大于等于内存空间容量。根据内存空间容量以及物理页尺寸，确定物理地址管理页尺寸和物理地址管理页数，是一种动态的物理页尺寸分配。
具体的，根据内存空间容量以及物理页尺寸，确定物理地址管理页尺寸和物理地址管理页数的方式可以有多种。可选的，在物理页尺寸中确定与内存空间容量最为接近的页尺寸，作为物理地址管理页尺寸，进而确定物理地址管理页数。
或者，在物理页尺寸中确定与内存空间容量最为接近的页尺寸，按照该最为接近的页尺寸先进行物理地址管理页分配。当在分配中会存在非整页的物理地址管理页时，可以针对该非整页的物理地址管理页所对应的剩余空间容量，再在物理页尺寸中确定一小于该最为接近的页尺寸的页尺寸，以避免内存资源的浪费。
或者，以物理页尺寸中的各页尺寸分别为分配依据，并分别确定对应的所需页数，以及浪费的内存大小。根据所需页数和浪费的内存大小，生成分配方案判别因子。根据判别因子对多个分配方案进行比对，确定性能最好的分配方案，以在所需页数与浪费的内存大小之间找到一个均衡方案。其中，判别因子的确定方式可以有多种。例如，可以分别为所需页数和浪费的内存大小设置权重，根据具体页数、内存大小以及权重，确定判别因子。
为了使物理地址管理页的尺寸更合理，在本发明实施例的一个可选实施方式中，根据内存空间容量以及物理页尺寸，确定内存管理中分配物理地址时的物理地址管理页尺寸和物理地址管理页数，包括：在物理页尺寸中确定与内存空间容量尺寸距离最近的第一目标物理尺寸，作为内存管理中分配物理地址时的第一目标管理页尺寸；根据内存空间容量和第一目标管理页尺寸，确定内存管理中分配物理地址时的物理地址管理页尺寸和物理地址管理页数。
可选的，根据内存空间容量和第一目标管理页尺寸，确定物理地址管理页尺寸和物理地址管理页数，是直接将第一目标管理页尺寸作为物理地址管理页尺寸，并按照第一目标管理页尺寸进行物理地址管理页分配，以使分配的物理地址管理页数能满足内存空间容量。即第一目标管理页尺寸与物理地址管理页数的乘积大于等于内存空间容量。
或者，根据内存空间容量和第一目标管理页尺寸，确定物理地址管理页尺寸和物理地址管理页数，是先依据第一目标管理页尺寸进行分配，确定第一目标管理页数，以及剩余空间容量。其中，第一目标管理页尺寸与第一目标管理页数的乘积，与剩余空间容量相加等于内存空间容量。剩余空间容量小于第一目标管理页尺寸。可选的，采用比第一目标管理页尺寸更小的物理页尺寸对剩余空间容量进行分配，以避免采用第一目标管理页尺寸直接分配剩余空间容量造成内存资源的浪费。进而，可以根据物理地址管理页分配时采用的页尺寸以及对应的页数，确定物理地址管理页尺寸和物理地址管理页数。
为了避免内存资源的浪费，在本发明实施例的一个可选实施方式中，在物理页尺寸中确定与内存空间容量尺寸距离最近的第一目标物理尺寸，作为内存管理中分配物理地址时的第一目标管理页尺寸，包括：采用向下对齐方式，在物理页尺寸中确定与内存空间容量尺寸距离最近的第一目标物理尺寸，作为内存管理中分配物理地址时的第一目标管理页尺寸。
可选的，在确定第一目标物理尺寸时，采用向下对齐方式或者向上对齐方式。但是，为了避免内存资源的浪费，采用向下对齐方式确定第一目标物理尺寸。可选的，采用向下对齐方式，在物理页尺寸中确定与内存空间容量尺寸距离最近的第一目标物理尺寸，作为内存管理中分配物理地址时的第一目标管理页尺寸，是在物理页尺寸中确定与内存空间容量尺寸距离最近，且小于内存空间容量的第一目标物理尺寸，作为内存管理中分配物理地址时的第一目标管理页尺寸。
示例性的，内存空间容量大于等于4MB时，将4MB确定为第一目标物理尺寸，作为第一目标管理页尺寸。内存空间容量大于等于2MB且小于4MB时，将2MB确定为第一目标物理尺寸，作为第一目标管理页尺寸。内存空间容量大于等于64KB且小于2MB时，将64KB确定为第一目标物理尺寸，作为第一目标管理页尺寸。内存空间容量小于64KB时，将4KB确定为第一目标物理尺寸，作为第一目标管理页尺寸。
步骤140、根据虚拟地址管理页尺寸、虚拟地址管理页数、物理地址管理页尺寸和物理地址管理页数，配置GPU内存管理页表，以根据内存管理页表进行内存数据访问。
其中，在配置GPU内存管理页表时可以参考图2所示的原理。但是，本发明实施例中由于物理地址管理页尺寸是动态的，因此在配置GPU内存管理页表时，需要在entry项中添加额外信息说明硬件指向的物理地址管理页尺寸。
具体的，在本发明实施例的一个可选实施方式中，根据虚拟地址管理页尺寸、虚拟地址管理页数、物理地址管理页尺寸和物理地址管理页数，配置GPU内存管理页表，包括：根据虚拟地址管理页尺寸、虚拟地址管理页数、物理地址管理页尺寸和物理地址管理页数，在当前GPU内存管理页表中配置物理地址信息和对应的物理地址管理页尺寸。
即除了在每一级页表的entry 项中填写下一级页表的物理地址外，还需要添加额外的信息告知MMU下一级页表对应的物理页尺寸。示例性的，本实施例硬件支持4种物理页尺寸（4MB、2MB、64KB、4KB）。可以在entry 项中占用两个bit区分物理页尺寸。如占用entry项的低2bit。例如，0b00 代表4KB的物理地址管理页，0b01代表64KB的物理地址管理页，0b10代表2MB的物理地址管理页，0b11代表4MB的物理地址管理页。
本实施例的技术方案，通过获取GPU在内存管理中硬件所支持的物理页尺寸及所需虚拟地址段；根据物理页尺寸和虚拟地址段，确定内存管理中分配虚拟地址时的虚拟地址管理页尺寸和虚拟地址管理页数；获取GPU计算所需的内存空间容量，并根据内存空间容量以及物理页尺寸，确定内存管理中分配物理地址时的物理地址管理页尺寸和物理地址管理页数；根据虚拟地址管理页尺寸、虚拟地址管理页数、物理地址管理页尺寸和物理地址管理页数，配置GPU内存管理页表，以根据内存管理页表进行内存数据访问，解决了GPU内存数据访问性能差的问题，可以动态地根据内存空间容量确定内存管理页表尺寸，提高内存数据访问性能；具体的，可以避免页表尺寸过大造成内存资源浪费；也可以避免页表尺寸过小造成内存访问频次高，内存数据访问效率及吞吐率差的情况。
实施例二
图4是根据本发明实施例二提供的一种图形处理器的内存管理方法的流程图，本实施例是对上述技术方案的进一步细化，本实施例中的技术方案可以与上述一个或者多个实施例中的各个可选方案结合。如图4所示，该方法包括：
步骤210、获取图形处理器在内存管理中硬件所支持的物理页尺寸及所需虚拟地址段。
步骤220、根据物理页尺寸和虚拟地址段，确定内存管理中分配虚拟地址时的虚拟地址管理页尺寸和虚拟地址管理页数。
在本发明实施例的一个可选实施方式中，根据物理页尺寸和虚拟地址段，确定内存管理中分配虚拟地址时的虚拟地址管理页尺寸和虚拟地址管理页数，包括：根据地址总线宽度，确定GPU内存管理中虚拟地址空间上限；根据虚拟地址空间上限和物理页尺寸，确定内存管理中分配虚拟地址时的虚拟地址管理页尺寸；根据虚拟地址管理页尺寸和虚拟地址段，确定虚拟地址管理页数。
在本发明实施例的一个可选实施方式中，根据虚拟地址空间上限和物理页尺寸，确定内存管理中分配虚拟地址时的虚拟地址管理页尺寸，包括：在物理页尺寸中，确定小于等于虚拟地址空间上限的最大尺寸为虚拟地址管理页尺寸。
步骤230、获取GPU计算所需的内存空间容量，并在物理页尺寸中确定与内存空间容量尺寸距离最近的第一目标物理尺寸，作为内存管理中分配物理地址时的第一目标管理页尺寸。
在本发明实施例的一个可选实施方式中，在物理页尺寸中确定与内存空间容量尺寸距离最近的第一目标物理尺寸，作为内存管理中分配物理地址时的第一目标管理页尺寸，包括：采用向下对齐方式，在物理页尺寸中确定与内存空间容量尺寸距离最近的第一目标物理尺寸，作为内存管理中分配物理地址时的第一目标管理页尺寸。
步骤240、根据内存空间容量和第一目标管理页尺寸，确定内存管理中分配物理地址时的物理地址管理页尺寸和物理地址管理页数。
在本发明实施例的一个可选实施方式中，根据内存空间容量和目标管理页尺寸，确定内存管理中分配物理地址时的物理地址管理页尺寸和物理地址管理页数，包括：根据内存空间容量，确定以第一目标管理页尺寸为分配依据时所需的第一目标管理页数，以及剩余空间容量；在物理页尺寸中确定与剩余空间容量尺寸距离最近的第二目标物理尺寸，作为内存管理中分配物理地址时的第二目标管理页尺寸；根据第一目标管理页尺寸、第一目标管理页数、剩余空间容量及第二目标管理页尺寸，确定内存管理中分配物理地址时的物理地址管理页尺寸和物理地址管理页数。
其中，第一目标管理页尺寸与第一目标管理页数的乘积，与剩余空间容量相加等于内存空间容量。剩余空间容量小于第一目标管理页尺寸。可选的，采用比第一目标管理页尺寸更小的物理页尺寸对剩余空间容量进行分配，以避免采用第一目标管理页尺寸直接分配剩余空间容量造成内存资源的浪费。
第二目标物理尺寸小于第一目标管理页尺寸。可以采用向下对齐方式在物理页尺寸中确定与剩余空间容量尺寸距离最近的第二目标物理尺寸，作为内存管理中分配物理地址时的第二目标管理页尺寸。
图5是根据本发明实施例二提供的一种物理地址管理页分配的流程图。如图5所示，分配物理地址管理页具体可以是：先根据第一目标管理页尺寸进行物理地址管理页分配。例如，采用公式Size/page_size1得到第一目标管理页数；其中，Size为内存空间容量，page_size1为第一目标管理页尺寸，“/”表示取商。采用公式Size % page_size1得到剩余空间容量。其中，“%”表示取余数。再根据第二目标管理页尺寸进行物理地址管理页分配。例如，采用公式Size2/page_size2得到第二目标管理页数；其中，Size2为剩余空间容量，page_size2为第二目标管理页尺寸。采用公式Size2 % page_size2更新剩余空间容量。再返回根据剩余空间容量更新确定第二目标管理页尺寸的步骤，直至Size2 % page_size2不为0但小于最小的物理页尺寸，或者Size2 % page_size2为0。Size2 % page_size2不为0但小于最小的物理页尺寸时，直接采用最小的物理页尺寸分配一张物理地址管理页。
具体的，物理地址管理页尺寸是进行物理地址管理页分配时所采用的第一目标管理页尺寸和全部第二目标管理页尺寸。物理地址管理页数是与第一目标管理页尺寸对应的第一目标管理页数，和与各第二目标管理页尺寸，分别对应的各第二目标管理页数。在Size2 % page_size2不为0但小于最小的物理页尺寸时，物理地址管理页尺寸还包括最小的物理页尺寸；物理地址管理页数还包括与最小的物理页尺寸对应的一张物理地址管理页。
通过上述方式可以在节省内存空间的同时，控制物理地址管理页数，通过动态的分配机制，可以尽量避免内存数据访问时过小物理地址管理页引入的过高缓存命中错误率，也可以保证在内存资源过碎时依然能正常分出内存，且不存在分配过大物理地址管理页时浪费内存问题。
步骤250、根据虚拟地址管理页尺寸、虚拟地址管理页数、物理地址管理页尺寸和物理地址管理页数，配置GPU内存管理页表，以根据内存管理页表进行内存数据访问。
在本发明实施例的一个可选实施方式中，根据虚拟地址管理页尺寸、虚拟地址管理页数、物理地址管理页尺寸和物理地址管理页数，配置GPU内存管理页表，包括：根据虚拟地址管理页尺寸、虚拟地址管理页数、物理地址管理页尺寸和物理地址管理页数，在当前GPU内存管理页表中配置物理地址信息和对应的物理地址管理页尺寸。
本发明实施例的技术方案，通过获取图形处理器在内存管理中硬件所支持的物理页尺寸及所需虚拟地址段；根据物理页尺寸和虚拟地址段，确定内存管理中分配虚拟地址时的虚拟地址管理页尺寸和虚拟地址管理页数；获取GPU计算所需的内存空间容量，并在物理页尺寸中确定与内存空间容量尺寸距离最近的第一目标物理尺寸，作为内存管理中分配物理地址时的第一目标管理页尺寸；根据内存空间容量和第一目标管理页尺寸，确定内存管理中分配物理地址时的物理地址管理页尺寸和物理地址管理页数；根据虚拟地址管理页尺寸、虚拟地址管理页数、物理地址管理页尺寸和物理地址管理页数，配置GPU内存管理页表，以根据内存管理页表进行内存数据访问解决了GPU内存数据访问性能差的问题，可以动态地根据内存空间容量确定内存管理页表尺寸，提高内存数据访问性能；具体的，可以避免页表尺寸过大造成内存资源浪费；也可以避免页表尺寸过小造成内存访问频次高，内存数据访问效率及吞吐率差的情况。
实施例三
图6是根据本发明实施例三提供的一种图形处理器的内存管理装置的结构示意图。如图6所示，该装置包括：虚拟地址信息获取模块610，虚拟地址管理页确定模块620，物理地址管理页确定模块630，和内存管理页表配置模块640。其中：
虚拟地址信息获取模块610，用于获取图形处理器在内存管理中硬件所支持的物理页尺寸及所需虚拟地址段；
虚拟地址管理页确定模块620，用于根据物理页尺寸和虚拟地址段，确定内存管理中分配虚拟地址时的虚拟地址管理页尺寸和虚拟地址管理页数；
物理地址管理页确定模块630，用于获取GPU计算所需的内存空间容量，并根据内存空间容量以及物理页尺寸，确定内存管理中分配物理地址时的物理地址管理页尺寸和物理地址管理页数；
内存管理页表配置模块640，用于根据虚拟地址管理页尺寸、虚拟地址管理页数、物理地址管理页尺寸和物理地址管理页数，配置GPU内存管理页表，以根据内存管理页表进行内存数据访问。
可选的，虚拟地址管理页确定模块620，包括：
虚拟地址空间上限确定单元，用于根据地址总线宽度，确定GPU内存管理中虚拟地址空间上限；
虚拟地址管理页尺寸确定单元，用于根据虚拟地址空间上限和物理页尺寸，确定内存管理中分配虚拟地址时的虚拟地址管理页尺寸；
虚拟地址管理页数确定单元，用于根据虚拟地址管理页尺寸和虚拟地址段，确定虚拟地址管理页数。
可选的，虚拟地址管理页尺寸确定单元，具体用于：
在物理页尺寸中，确定小于等于虚拟地址空间上限的最大尺寸为虚拟地址管理页尺寸。
可选的，物理地址管理页确定模块630，包括：
第一目标管理页尺寸确定单元，用于在物理页尺寸中确定与内存空间容量尺寸距离最近的第一目标物理尺寸，作为内存管理中分配物理地址时的第一目标管理页尺寸；
物理地址管理页确定单元，用于根据内存空间容量和第一目标管理页尺寸，确定内存管理中分配物理地址时的物理地址管理页尺寸和物理地址管理页数。
可选的，物理地址管理页确定单元，具体用于：
根据内存空间容量，确定以第一目标管理页尺寸为分配依据时所需的第一目标管理页数，以及剩余空间容量；
在物理页尺寸中确定与剩余空间容量尺寸距离最近的第二目标物理尺寸，作为内存管理中分配物理地址时的第二目标管理页尺寸；
根据第一目标管理页尺寸、第一目标管理页数、剩余空间容量及第二目标管理页尺寸，确定内存管理中分配物理地址时的物理地址管理页尺寸和物理地址管理页数。
可选的，第一目标管理页尺寸确定单元，具体用于：
采用向下对齐方式，在物理页尺寸中确定与内存空间容量尺寸距离最近的第一目标物理尺寸，作为内存管理中分配物理地址时的第一目标管理页尺寸。
可选的，内存管理页表配置模块640，包括：
根据虚拟地址管理页尺寸、虚拟地址管理页数、物理地址管理页尺寸和物理地址管理页数，在当前GPU内存管理页表中配置物理地址信息和对应的物理地址管理页尺寸。
本发明实施例所提供的图形处理器的内存管理装置可执行本发明任意实施例所提供的图形处理器的内存管理方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例四
图7示出了可以用来实施本发明的实施例的电子设备10的结构示意图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备（如头盔、眼镜、手表等）和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。
如图7所示，电子设备10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器（ROM）12、随机访问存储器（RAM）13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器（ROM）12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器（RAM）13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 13中，还可存储电子设备10操作所需的各种程序和数据。处理器11、ROM 12以及RAM 13通过总线14彼此相连。输入/输出（I/O）接口15也连接至总线14。
电子设备10中的多个部件连接至I/O接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许电子设备10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元（CPU）、图形处理单元（GPU）、各种专用的人工智能（AI）计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器（DSP）、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理，例如图形处理器的内存管理方法。
在一些实施例中，图形处理器的内存管理方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 12和/或通信单元19而被载入和/或安装到电子设备10上。当计算机程序加载到RAM 13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的图形处理器的内存管理方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式（例如，借助于固件）而被配置为执行图形处理器的内存管理方法。
本文中以上描述的***和技术的各种实施方式可以在数字电子电路***、集成电路***、场可编程门阵列（FPGA）、专用集成电路（ASIC）、专用标准产品（ASSP）、芯片上***的***（SOC）、负载可编程逻辑设备（CPLD）、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程***上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储***、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储***、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行***、装置或设备使用或与指令执行***、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体***、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦除可编程只读存储器（EPROM或快闪存储器）、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器（CD-ROM）、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
为了提供与用户的交互，可以在电子设备上实施此处描述的***和技术，该电子设备具有：用于向用户显示信息的显示装置（例如，CRT（阴极射线管）或者LCD（液晶显示器）监视器）；以及键盘和指向装置（例如，鼠标或者轨迹球），用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈（例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈）；并且可以用任何形式（包括声输入、语音输入或者、触觉输入）来接收来自用户的输入。
可以将此处描述的***和技术实施在包括后台部件的计算***（例如，作为数据服务器）、或者包括中间件部件的计算***（例如，应用服务器）、或者包括前端部件的计算***（例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的***和技术的实施方式交互）、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算***中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信（例如，通信网络）来将***的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网（LAN）、广域网（WAN）、区块链网络和互联网。
计算***可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。
Claims (10)
1.一种图形处理器的内存管理方法，其特征在于，包括：
获取图形处理器GPU在内存管理中硬件所支持的物理页尺寸及所需虚拟地址段；
根据所述物理页尺寸和所述虚拟地址段，确定内存管理中分配虚拟地址时的虚拟地址管理页尺寸和虚拟地址管理页数；
获取GPU计算所需的内存空间容量，并根据所述内存空间容量以及所述物理页尺寸，确定内存管理中分配物理地址时的物理地址管理页尺寸和物理地址管理页数；
根据所述虚拟地址管理页尺寸、所述虚拟地址管理页数、所述物理地址管理页尺寸和所述物理地址管理页数，配置GPU内存管理页表，以根据所述内存管理页表进行内存数据访问。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述物理页尺寸和所述虚拟地址段，确定内存管理中分配虚拟地址时的虚拟地址管理页尺寸和虚拟地址管理页数，包括：
根据地址总线宽度，确定GPU内存管理中虚拟地址空间上限；
根据所述虚拟地址空间上限和所述物理页尺寸，确定内存管理中分配虚拟地址时的虚拟地址管理页尺寸；
根据所述虚拟地址管理页尺寸和所述虚拟地址段，确定所述虚拟地址管理页数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述虚拟地址空间上限和所述物理页尺寸，确定内存管理中分配虚拟地址时的虚拟地址管理页尺寸，包括：
在所述物理页尺寸中，确定小于等于所述虚拟地址空间上限的最大尺寸为所述虚拟地址管理页尺寸。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述内存空间容量以及所述物理页尺寸，确定内存管理中分配物理地址时的物理地址管理页尺寸和物理地址管理页数，包括：
在所述物理页尺寸中确定与所述内存空间容量尺寸距离最近的第一目标物理尺寸，作为内存管理中分配物理地址时的第一目标管理页尺寸；
根据所述内存空间容量和所述第一目标管理页尺寸，确定内存管理中分配物理地址时的物理地址管理页尺寸和物理地址管理页数。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述内存空间容量和所述目标管理页尺寸，确定内存管理中分配物理地址时的物理地址管理页尺寸和物理地址管理页数，包括：
根据所述内存空间容量，确定以所述第一目标管理页尺寸为分配依据时所需的第一目标管理页数，以及剩余空间容量；
在所述物理页尺寸中确定与所述剩余空间容量尺寸距离最近的第二目标物理尺寸，作为内存管理中分配物理地址时的第二目标管理页尺寸；
根据所述第一目标管理页尺寸、所述第一目标管理页数、所述剩余空间容量及所述第二目标管理页尺寸，确定内存管理中分配物理地址时的物理地址管理页尺寸和物理地址管理页数。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述物理页尺寸中确定与所述内存空间容量尺寸距离最近的第一目标物理尺寸，作为内存管理中分配物理地址时的第一目标管理页尺寸，包括：
采用向下对齐方式，在所述物理页尺寸中确定与所述内存空间容量尺寸距离最近的第一目标物理尺寸，作为内存管理中分配物理地址时的第一目标管理页尺寸。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述虚拟地址管理页尺寸、所述虚拟地址管理页数、所述物理地址管理页尺寸和所述物理地址管理页数，配置GPU内存管理页表，包括：
根据所述虚拟地址管理页尺寸、所述虚拟地址管理页数、所述物理地址管理页尺寸和所述物理地址管理页数，在当前GPU内存管理页表中配置物理地址信息和对应的物理地址管理页尺寸。
8.一种图形处理器的内存管理装置，其特征在于，包括：
虚拟地址信息获取模块，用于获取图形处理器GPU在内存管理中硬件所支持的物理页尺寸及所需虚拟地址段；
虚拟地址管理页确定模块，用于根据所述物理页尺寸和所述虚拟地址段，确定内存管理中分配虚拟地址时的虚拟地址管理页尺寸和虚拟地址管理页数；
物理地址管理页确定模块，用于获取GPU计算所需的内存空间容量，并根据所述内存空间容量以及所述物理页尺寸，确定内存管理中分配物理地址时的物理地址管理页尺寸和物理地址管理页数；
内存管理页表配置模块，用于根据所述虚拟地址管理页尺寸、所述虚拟地址管理页数、所述物理地址管理页尺寸和所述物理地址管理页数，配置GPU内存管理页表，以根据所述内存管理页表进行内存数据访问。
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-7中任一项所述的图形处理器的内存管理方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的图形处理器的内存管理方法。
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