TWI825315B - 圖形資源的分配方法與分配系統 - Google Patents

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TWI825315B TW109115353A TW109115353A TWI825315B TW I825315 B TWI825315 B TW I825315B TW 109115353 A TW109115353 A TW 109115353A TW 109115353 A TW109115353 A TW 109115353A TW I825315 B TWI825315 B TW I825315B
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呂理鈺
周思婷
王志能
郭立辰
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Abstract

一種圖形資源的分配方法與分配系統。所述方法包括：獲得多個圖形處理單元中的第一圖形處理單元與至少一中央處理單元之間的第一關聯資訊；獲得所述第一圖形處理單元與所述多個圖形處理單元中的至少一第二圖形處理單元之間的第二關聯資訊；根據所述第一關聯資訊與所述第二關聯資訊建立所述多個圖形處理單元的分群拓墣結構；以及根據所述分群拓墣結構執行所述多個圖形處理單元的圖形資源分配。

Description

圖形資源的分配方法與分配系統
本發明是有關於一種系統資源分配技術，且特別是有關於一種圖形資源的分配方法與分配系統。
隨著科技的進步，對於電腦系統的運算速度之要求也越來越高。因此，部分電腦系統可配置多個圖形處理單元(Graphic Processing Unit,GPU)以協助中央處理單元(Central Processing Unit,CPU)進行與圖形相關的運算處理。然而，在現有的工作機制中，與某一中央處理單元有關的圖形處理工作往往是隨機地分配給一或多個圖形處理單元進行處理，而並未考慮到接收到此圖形處理工作的圖形處理單元與此中央處理單元之間的溝通路徑(或訊號傳遞路徑)是否過於複雜，進而導致系統效能降低。
本發明提供一種圖形資源的分配方法與分配系統，可有 效提高圖形處理效率。
本發明的實施例提供一種圖形資源的分配方法，其包括：獲得多個圖形處理單元中的第一圖形處理單元與至少一中央處理單元之間的第一關聯資訊；獲得所述第一圖形處理單元與所述多個圖形處理單元中的至少一第二圖形處理單元之間的第二關聯資訊；根據所述第一關聯資訊與所述第二關聯資訊建立所述多個圖形處理單元的分群拓墣結構；以及根據所述分群拓墣結構執行所述多個圖形處理單元的圖形資源分配。
本發明的實施例另提供一種圖形資源的分配系統，其包括至少一中央處理單元、多個圖形處理單元、儲存裝置及圖形資源分配器。所述多個圖形處理單元耦接至所述至少一中央處理單元。所述儲存裝置耦接至所述至少一中央處理單元與所述多個圖形處理單元。所述圖形資源分配器耦接至所述儲存裝置。所述圖形資源分配器用以從所述儲存裝置獲得所述多個圖形處理單元中的第一圖形處理單元與所述至少一中央處理單元之間的第一關聯資訊。所述圖形資源分配器更用以從所述儲存裝置獲得所述第一圖形處理單元與所述多個圖形處理單元中的至少一第二圖形處理單元之間的第二關聯資訊。所述圖形資源分配器更用以根據所述第一關聯資訊與所述第二關聯資訊建立所述多個圖形處理單元的分群拓墣結構。所述圖形資源分配器更用以根據所述分群拓墣結構執行所述多個圖形處理單元的圖形資源分配。
基於上述，根據第一圖形處理單元與中央處理單元之間 的第一關聯資訊與所述第一圖形處理單元與至少一第二圖形處理單元之間的第二關聯資訊後，多個圖形處理單元的分群拓墣結構可被建立。爾後，根據所述分群拓墣結構，所述多個圖形處理單元的圖形資源可被妥善分配，從而有效提升圖形處理效率。
10:圖形資源的分配系統
11(1)~11(n):中央處理單元
12(1)~12(m):圖形處理單元
13:儲存裝置
131,132:表格資訊
14:圖形資源分配器
21(1)~21(4):介面
31,41:關聯資訊
51~53:分群拓墣結構
S601~S604:步驟
圖1是根據本發明的一實施例所繪示的圖形資源的分配系統的示意圖。
圖2是根據本發明的一實施例所繪示的中央處理單元與圖形處理單元的實體耦接關係的示意圖。
圖3是根據本發明的一實施例所繪示的第一關聯資訊的示意圖。
圖4是根據本發明的一實施例所繪示的第二關聯資訊的示意圖。
圖5是根據本發明的一實施例所繪示的分群拓墣結構的示意圖。
圖6是根據本發明的一實施例所繪示的圖形資源的分配方法的流程圖。
圖1是根據本發明的一實施例所繪示的圖形資源的分配 系統的示意圖。請參照圖1，系統(亦稱為圖形資源的分配系統)10可實作於筆記型電腦、桌上型電腦、工業電腦或伺服器等各式具有資料處理與圖形處理功能的電子裝置(或電腦裝置)中。
系統10包括中央處理單元(CPU)11(1)~11(n)、圖形處理單元(GPU)12(1)~12(m)、儲存裝置13及圖形資源分配器14。中央處理單元(CPU)11(1)~11(n)中的每一者可以是指一個中央處理單元晶片。圖形處理單元12(1)~12(m)中的每一者可以是指一個圖形處理單元晶片。在運作上，中央處理單元11(1)~11(n)與圖形處理單元12(1)~12(m)可協同運作，以共同完成資料處理與圖形處理任務。中央處理單元11(1)~11(n)的總數與圖形處理單元12(1)~12(m)的總數皆可是實務需求決定，本發明不加以限制。
儲存裝置13用以儲存資料。儲存裝置13可包括揮發性記憶體模組與非揮發性記憶體模組。揮發性記憶體模組可包括隨機存取記憶體(Random Access Memory,RAM)等可揮發性地儲存資料的記憶體媒體。非揮發性記憶體模組可包括唯讀記憶體(Read Only Memory,ROM)及/或快閃記憶體(flash memory)等可非揮發性地儲存資料的記憶體媒體。
圖形資源分配器14耦接至中央處理單元11(1)~11(n)、圖形處理單元12(1)~12(m)及儲存裝置13。在一實施例中，圖形資源分配器14可實作為可程式化之一般用途或特殊用途的微處理器、數位訊號處理器(Digital Signal Processor,DSP)、可程式化控制器、特殊應用積體電路(Application Specific Integrated Circuits, ASIC)、可程式化邏輯裝置(Programmable Logic Device,PLD)或其他類似裝置或這些裝置的組合。在一實施例中，圖形資源分配器14亦可實作為程式碼並儲存於儲存裝置13中。
儲存裝置13中儲存有表格資訊131與132。表格資訊131與132例如是在將中央處理單元11(1)~11(n)與圖形處理單元12(1)~12(m)安裝至系統10的主機板(未繪示)後，由系統10的作業系統(例如Windows作業系統)或BIOS等系統工具自行掃描相關的硬體資訊而自動產生。
表格資訊131記載了中央處理單元11(1)~11(n)與圖形處理單元12(1)~12(m)之間的關聯資訊。特別是，表格資訊131可記載圖形處理單元12(1)~12(m)中的某一圖形處理單元(亦稱為第一圖形處理單元)與中央處理單元11(1)~11(n)之間的關聯資訊(亦稱為第一關聯資訊)。例如，第一關聯資訊可包括第一圖形處理單元在中央處理單元11(1)~11(n)中所預設優先使用的某一中央處理單元(亦稱為第一中央處理單元)的核心號碼(core number)資訊。
表格資訊132記載了圖形處理單元12(1)~12(m)彼此間的關聯資訊。特別是，表格資訊132可記載所述第一圖形處理單元與圖形處理單元12(1)~12(m)中的其餘圖形處理單元(亦稱為第二圖形處理單元)之間的關聯資訊(亦稱為第二關聯資訊)。例如，第二關聯資訊可包括第一圖形處理單元與所述第二圖形處理單元之間的鄰近等級資訊。
圖形資源分配器14可從儲存裝置13中讀取表格資訊131 與132以獲得所述第一關聯資訊與所述第二關聯資訊。根據第一關聯資訊與第二關聯資訊，圖形資源分配器14可建立圖形處理單元12(1)~12(m)的分群拓墣結構。爾後，圖形資源分配器14可根據所建立的分群拓墣結構執行圖形處理單元12(1)~12(m)的圖形資源分配。例如，當需要執行與中央處理單元11(1)~11(n)中的至少一者有關的圖形處理任務時，圖形資源分配器14可根據所建立的分群拓墣結構從圖形處理單元12(1)~12(m)中選擇合適的圖形處理單元並將此圖形處理任務分配給所選擇的圖形處理單元進行處理。
圖2是根據本發明的一實施例所繪示的中央處理單元與圖形處理單元的實體耦接關係的示意圖。請參照圖1與圖2，假設中央處理單元11(1)~11(n)包括中央處理單元11(1)與11(2)且圖形處理單元12(1)~12(m)包括圖形處理單元12(1)~12(8)。
中央處理單元11(1)與11(2)經由介面21(1)~21(4)連接至圖形處理單元12(1)~12(8)。例如，中央處理單元11(1)經由介面21(1)連接至圖形處理單元12(1)與12(2)並經由介面21(2)連接至圖形處理單元12(3)與12(4)。中央處理單元11(2)經由介面21(3)連接至圖形處理單元12(5)與12(6)並經由介面21(4)連接至圖形處理單元12(7)與12(8)。介面21(1)~21(4)可分別包括PCIe交換器或其他類型的實體連接介面。
須注意的是，在圖2的實施例中，當上層的中央處理單元11(1)與11(2)分配圖形處理任務給下層的圖形處理單元 12(1)~12(8)或者上層的中央處理單元11(1)與11(2)從下層的圖形處理單元12(1)~12(8)接收圖形處理任務的處理結果時，中央處理單元11(1)可直接經由介面21(1)與21(2)與圖形處理單元12(1)~12(4)通訊，且中央處理單元11(2)可直接經由介面21(3)與21(4)與圖形處理單元12(5)~12(8)通訊。然而，若涉及跨中央處理單元的任務及/或處理結果之交換時，中央處理單元11(1)須經由中央處理單元11(2)才能與圖形處理單元12(5)~12(8)通訊，且中央處理單元11(2)須經由中央處理單元11(1)才能與圖形處理單元12(1)~12(4)通訊。
基於上述通訊方面的限制，若隨機選擇圖形處理單元來輔助特定中央處理單元進行圖形處理，則可能因為圖形處理單元的選擇不佳，而導致訊號傳遞發生延遲，進而導致整體的圖形處理效能下降。在一實施例中，所建立的分群拓墣結構可至少部分反映上層的中央處理單元與下層的圖形處理單元之間的實體耦接關係。因此，當需要分配圖形處理資源時，圖形資源分配器14可根據此分群拓墣結構選擇較為合適的一或多個圖形處理單元來輔助特定的中央處理單元進行圖形運算，從而提升整體圖形處理效能下降。
為了說明方便，以下假設中央處理單元11(1)與11(2)的編號分別為CPU#1與CPU#2。此外，假設圖形處理單元12(1)~12(8)的編號分別為GPU#1、GPU#2、GPU#4、GPU#5、GPU#3、GPU#6、GPU#7及GPU#8。
圖3是根據本發明的一實施例所繪示的第一關聯資訊的示意圖。圖4是根據本發明的一實施例所繪示的第二關聯資訊的示意圖。請參照圖1至圖3，假設第一關聯資訊包括關聯資訊31。關聯資訊31可反映中央處理單元11(1)~11(2)與圖形處理單元12(1)~12(8)之間的關聯。例如，關聯資訊31可反映圖形處理單元GPU#1~GPU#8所預設優先使用的中央處理單元的核心號碼編號分別為CPU core#1、CPU core#1、CPU core#2、CPU core#1、CPU core#1、CPU core#2、CPU core#2及CPU core#2。其中，CPU core#1例如是中央處理單元11(1)的核心號碼編號，而CPU core#2例如是中央處理單元11(2)的核心號碼編號。
根據關聯資訊31，圖形資源分配器14可獲得每一圖形處理單元所屬的群組。例如，根據關聯資訊31，圖形資源分配器14可決定圖形處理單元GPU#1~GPU#8分別屬於群組1、群組1、群組2、群組1、群組1、群組2、群組2及群組2。屬於群組1的圖形處理單元可包含至少部分預設優先使用中央處理單元CPU#1的圖形處理單元(例如圖形處理單元GPU#1、GPU#2、GPU#4、GPU#5)。屬於群組2的圖形處理單元可包含至少部分預設優先使用中央處理單元CPU#2的圖形處理單元(例如圖形處理單元GPU#3、GPU#6、GPU#7、GPU#8)。
請參照圖1至圖4，假設第二關聯資訊包括關聯資訊41。關聯資訊41可反映圖形處理單元12(1)~12(8)彼此之間的關聯。例如，關聯資訊41可反映特定圖形處理單元(即第一圖形處理單元) 與其餘圖形處理單元(即第二圖形處理單元)之間的鄰近等級資訊。
在一實施例中，鄰近等級資訊可以多個圖形處理單元之間距離較近的等級(Rank)1與多個圖形處理單元之間距離較遠的等級2來表示。例如，關聯資訊41可記載圖形處理單元GPU#1與圖形處理單元GPU#2、GPU#3、GPU#4及GPU#5之間的距離較近，且其與圖形處理單元GPU#6、GPU#7及GPU#8之間的距離較遠；圖形處理單元GPU#2與圖形處理單元GPU#1、GPU#4及GPU#5之間的距離較近，且其與圖形處理單元GPU#3、GPU#6、GPU#7及GPU#8之間的距離較遠；圖形處理單元GPU#3與圖形處理單元GPU#1、GPU#6、GPU#7及GPU#8之間的距離較近，且其與圖形處理單元GPU#2、GPU#4及GPU#5之間的距離較遠等。
須注意的是，關聯資訊41所記載的資訊可能無法完全正確地反映上層的中央處理單元11(1)與11(2)與下層的圖形處理單元12(1)~12(8)之間真正的實體耦接關係。例如，對於圖形處理單元GPU#1而言，關聯資訊41反映圖形處理單元GPU#3是屬於距離較近的圖形處理單元，但是，實際上，圖形處理單元GPU#3是連接至另一中央處理單元11(2)，而非中央處理單元11(1)。因此，若單純根據關聯資訊41來建立分群拓墣結構，可能會發生誤判，進而影響後續的圖形處理效能。
因此，在一實施例中，在建立分群拓墣結構時，圖形資源分配器14可針對每一個圖形處理單元篩選出屬於同一個群組且距離較近的圖形處理單元(亦稱為第三圖形處理單元)。例如，根據 關聯資訊41，圖形資源分配器14可選擇圖形處理單元GPU#2、GPU#3、GPU#4及GPU#5作為與圖形處理單元GPU#1最鄰近的圖形處理單元，選擇圖形處理單元GPU#1、GPU#4及GPU#5作為與圖形處理單元GPU#2最鄰近的圖形處理單元，並選擇圖形處理單元GPU#1、GPU#6、GPU#7及GPU#8作為與圖形處理單元GPU#3最鄰近的圖形處理單元。然後，根據所篩選出的第三圖形處理單元與對應的第一圖形處理單元是否屬同一個群組，圖形資源分配器14可決定最終建立的分群拓墣結構中與第一圖形處理單元有關的分群拓墣結構(亦稱為第一分群拓墣結構)。
圖5是根據本發明的一實施例所繪示的分群拓墣結構的示意圖。請參照圖1至圖5，根據關聯資訊31與41，在建立屬於群組1的圖形處理單元GPU#1的分群拓墣結構51時，屬於相同的群組1且最鄰近圖形處理單元GPU#1的圖形處理單元GPU#2、GPU#4及GPU#5會被保留於分群拓墣結構51中，而屬於不同的群組2但被誤記為也是最鄰近圖形處理單元GPU#1的圖形處理單元GPU#3則會從分群拓墣結構51中移除。
在建立屬於群組1的圖形處理單元GPU#2的分群拓墣結構52時，屬於相同的群組1且最鄰近圖形處理單元GPU#2的圖形處理單元GPU#1、GPU#4及GPU#5會被保留於分群拓墣結構52中。在建立屬於群組2的圖形處理單元GPU#3的分群拓墣結構53時，屬於相同的群組2且最鄰近圖形處理單元GPU#3的圖形處理單元GPU#6、GPU#7及GPU#8會被保留於分群拓墣結構53中， 而屬於不同的群組1但被誤記為也是最鄰近圖形處理單元GPU#3的圖形處理單元GPU#1則會從分群拓墣結構53中移除。依此類推，其餘圖形處理單元GPU#4~GPU#8所對應的分群拓墣結構也可被建立。
爾後，當欲分配圖形運算所需的圖形資源時，圖形資源分配器14可選擇同屬於分群拓墣結構51的圖形處理單元GPU#1以及圖形處理單元GPU#2、GPU#4及GPU#5中的至少一者來協同進行圖形運算，或者選擇同屬於分群拓墣結構53的圖形處理單元GPU#3以及圖形處理單元GPU#6、GPU#7及GPU#8中的至少一者來協同進行圖形運算等。相較於隨機選擇可用的圖形處理單元來進行圖形處理，根據前述實施例中所建立的分群拓墣結構來選擇圖形處理單元可有效提高整體的圖形運算效能。
須注意的是，雖然在前述實施例中是以圖2作為上層的中央處理單元與下層的圖形處理單元之間的實體耦接關係之範例，但本發明不限於此。在另一實施例中，上層的中央處理單元與下層的圖形處理單元之間的實體耦接關係還可以具有其他耦接形態，例如更多層或經由更多或更少的介面連接等等，本發明不加以限制。此外，無論上層的中央處理單元與下層的圖形處理單元之間的實體耦接關係為何，一旦將中央處理單元與圖形處理單元安裝至主機板後，圖1的表格資訊131與132即可自動產生。爾後，相應的分群拓墣結構即可根據表格資訊131與132而建立，在此不重複贅述。
圖6是根據本發明的一實施例所繪示的圖形資源的分配方法的流程圖。請參照圖6，在步驟S601中，獲得多個圖形處理單元中的第一圖形處理單元與至少一中央處理單元之間的第一關聯資訊。在步驟S602中，獲得所述第一圖形處理單元與所述多個圖形處理單元中的至少一第二圖形處理單元之間的第二關聯資訊。在步驟S603中，根據所述第一關聯資訊與所述第二關聯資訊建立所述多個圖形處理單元的分群拓墣結構。在步驟S604中，根據所述分群拓墣結構執行所述多個圖形處理單元的圖形資源分配。
然而，圖6中各步驟已詳細說明如上，在此便不再贅述。值得注意的是，圖6中各步驟可以實作為多個程式碼或是電路，本發明不加以限制。此外，圖6的方法可以搭配以上範例實施例使用，也可以單獨使用，本發明不加以限制。
綜上所述，本發明的實施例可根據第一關聯資訊對圖形處理單元進行分組。接著，根據分組結果與第二關聯資訊，圖形處理單元的分群拓墣結構可被建立。根據所建立的分群拓墣結構，多個圖形處理單元的圖形資源可被妥善分配與使用，從而有效提升往後的圖形處理效率。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
S601~S604:步驟

Claims (10)

  1. 一種圖形資源的分配方法，包括：獲得多個圖形處理單元中的一第一圖形處理單元與至少一中央處理單元之間的一第一關聯資訊，其中該第一關聯資訊反映該第一圖形處理單元與該至少一中央處理單元之間的關聯性；獲得該第一圖形處理單元與該多個圖形處理單元中的至少一第二圖形處理單元之間的一第二關聯資訊，其中該第二關聯資訊反映該第一圖形處理單元與該至少一第二圖形處理單元之間的關聯性；根據該第一關聯資訊與該第二關聯資訊建立該多個圖形處理單元的一分群拓墣結構；以及根據該分群拓墣結構執行該多個圖形處理單元的一圖形資源分配。
  2. 如請求項1所述的圖形資源的分配方法，其中根據該第一關聯資訊與該第二關聯資訊建立該多個圖形處理單元的該分群拓墣結構的步驟包括：根據該第一關聯資訊獲得該第一圖形處理單元所屬的一第一群組；根據該第二關聯資訊從該至少一第二圖形處理單元中選擇至少其中之一作為與該第一圖形處理單元最鄰近的一第三圖形處理單元；以及根據該第三圖形處理單元是否屬於該第一群組，決定該分群 拓墣結構中與該第一圖形處理單元有關的一第一分群拓墣結構。
  3. 如請求項2所述的圖形資源的分配方法，其中根據該第三圖形處理單元是否屬於該第一群組，決定該分群拓墣結構中與該第一圖形處理單元有關的該第一分群拓墣結構的步驟包括：若該第三圖形處理單元屬於該第一群組，將該第三圖形處理單元保留於該第一分群拓墣結構中；以及若該第三圖形處理單元不屬於該第一群組，將該第三圖形處理單元從該第一分群拓墣結構中移除。
  4. 如請求項1所述的圖形資源的分配方法，其中該第一關聯資訊記載該第一圖形處理單元在該至少一中央處理單元中所預設優先使用的一第一中央處理單元的一核心號碼資訊。
  5. 如請求項1所述的圖形資源的分配方法，其中該第二關聯資訊記載該第一圖形處理單元與該至少一第二圖形處理單元之間的一鄰近等級資訊。
  6. 一種圖形資源的分配系統，包括：至少一中央處理單元；多個圖形處理單元，耦接至該至少一中央處理單元；一儲存裝置；以及一圖形資源分配器，耦接至該至少一中央處理單元、該儲存裝置及該多個圖形處理單元，其中該圖形資源分配器用以從該儲存裝置獲得該多個圖形處理單元中的一第一圖形處理單元與該至少一中央處理單元之間的 一第一關聯資訊，其中該第一關聯資訊反映該第一圖形處理單元與該至少一中央處理單元之間的關聯性，該圖形資源分配器更用以從該儲存裝置獲得該第一圖形處理單元與該多個圖形處理單元中的至少一第二圖形處理單元之間的一第二關聯資訊，其中該第二關聯資訊反映該第一圖形處理單元與該至少一第二圖形處理單元之間的關聯性，該圖形資源分配器更用以根據該第一關聯資訊與該第二關聯資訊建立該多個圖形處理單元的一分群拓墣結構，並且該圖形資源分配器更用以根據該分群拓墣結構執行該多個圖形處理單元的一圖形資源分配。
  7. 如請求項6所述的圖形資源的分配系統，其中根據該第一關聯資訊與該第二關聯資訊建立該多個圖形處理單元的該分群拓墣結構的操作包括：根據該第一關聯資訊獲得該第一圖形處理單元所屬的一第一群組；根據該第二關聯資訊從該至少一第二圖形處理單元中選擇至少其中之一作為與該第一圖形處理單元最鄰近的一第三圖形處理單元；以及根據該第三圖形處理單元是否屬於該第一群組，決定該分群拓墣結構中與該第一圖形處理單元有關的一第一分群拓墣結構。
  8. 如請求項7所述的圖形資源的分配系統，其中根據該第三圖形處理單元是否屬於該第一群組，決定該分群拓墣結構中與該第一圖形處理單元有關的該第一分群拓墣結構的操作包括：若該第三圖形處理單元屬於該第一群組，將該第三圖形處理單元保留於該第一分群拓墣結構中；以及若該第三圖形處理單元不屬於該第一群組，將該第三圖形處理單元從該第一分群拓墣結構中移除。
  9. 如請求項6所述的圖形資源的分配系統，其中該第一關聯資訊記載該第一圖形處理單元在該至少一中央處理單元中所預設優先使用的一第一中央處理單元的一核心號碼資訊。
  10. 如請求項6所述的圖形資源的分配系統，其中該第二關聯資訊記載該第一圖形處理單元與該至少一第二圖形處理單元之間的一鄰近等級資訊。
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