延長移動電池壽命都有哪些挑戰

關鍵字：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來衡量。在如今這個高清移動屏時代，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的功耗。在這篇文章中，我們將討論后者——系

統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。

視頻與圖形子系統面臨的挑戰

現代圖形 SoC 要求以高幀速率渲染高分辨率圖像，并且在此基礎之上執行多個圖像后處理任務，如縮放、旋轉、像素格式轉換等等。應對這種挑戰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，在具體顯示處理操作期間的功效并不是最優的。

針對這種情況，Evatronix 公司開發出了 PANTA DP IP 內核——系列顯示處理器，旨在從 GPU 接管這些特殊顯示任務，進而顯著降低功耗。PANTA 處理器專門針對一些執行任務進行了優化，如多層組合、YUVRGB 轉換、旋轉、阿爾法混合、伽瑪校正以及在將幀緩沖內容提交給顯示器之前的其它任務。這樣可以通過部分或全部卸載 GPU 任

務而顯著降低總的 SoC 動態功耗。由于通過減少對視頻和圖形幀緩沖器的訪問次數而保留了最小的系統內存帶寬，因此可以進一步降低 PANTA DP 輔助 SoC 的功耗。

增強現有架構

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。第一層是由以前設備相機記錄的經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。另外兩層是音量控制和記錄速率，由 GPU 以 RGB 格式產生。在組合層可以被顯示之前必須執行許多操作，包括 YUV 到 RGB 視頻層轉換、三幀阿爾法混合、縮放和旋轉。在如圖 1 所示的系統中，顯示控制器只需傳送幀緩沖器中由 GPU 準備好的最終數據。