[建筑]Mesa是OpenGL规范的开源实现_让显卡的3D加速特性透过此得到.doc

Gallium3D架构文档Mesa 是OpenGL规范的开源实现，让显卡的3D加速特性透过此得到施展。从Mesa7.5开始Mesa引入了Gallium3D架构。开发Mesa7.5之前的版本的驱动比较复杂，每个显卡厂商的3D驱动都有各自不同的应用后端，通过此调用Mesa的API来实现3D加速。Intel、AMD和NVIDIA这三大厂商的显卡都具备各自不同的应用后端，造成了开发和维护困难。而Mesa 7.5最新引入的Gallium3D则是相当先进的一项技术，即使目前为止还未完全成熟。Callium3D提供一套统一的API，这套API将标准的硬件特性（而非软件特性）暴露出来（如shader units），也就是说，Callium3D直接与统一的硬件级特性打交道，而非充当一个纯软件层。因此，这些API使得OpenGL 1.x/2.x，OpenGL 3.x，OpenVG，GPGPU架构甚至 Direct3D 的实现，都只需要通过一个单独的后端即可。而无须各个厂商自行开发各自不同的后端。1、 从DRI演进到Gallium3D DRI在Gallium3D之前，Mesa为了实现硬件加速，其DRI体系结构如下：图 Mesa DRI(非Gallium3D)作者认为，这个模型有下面的缺点：1. Mesa和驱动之间的Leaky interface；2. 驱动体系庞大而且越来越复杂；3. API OS相关的东西也写在驱动里面了；Mesa DRI的模型导致DRI 驱动层过于庞大。而DRI驱动通常是硬件相关的，这就导致为了适用新的设备，开发工作较大。所以有人觉得有必要在DRI驱动这一层，提炼一些硬件无关的东西出来。于是DRI Driver初步被划分为三层：图 DRI 驱动分层(非Gallium3D)这个模型的特点是：1. 将API,OS,HW分开；2. 创建了新的接口；3. 分割驱动；（和第一条差不多了）现在将DRI驱动分层的想法付诸实施，就得到了下面的模型：图 DRI 驱动分层(Gallium3D)这个模型带来了下述特点：1. 增加了State tracker, HW Driver, Winsys三个模块；2. TG-Gallium驱动栈 2、 Gallium3D的特点驱动模型：1. 由GL3(OpenGL 3.0?)，NV_GPU4, i965等软硬件抽象出来的接口；2. 常态状态对象；3. 简单绘图接口；如DrawArrays, DrawElements；4. 字节码形式的统一Shade语言；5. Render目标作为私有缓冲；6. 可以将硬件驱动运行在新的接口，如GL3,GLES等；7. 可以将硬件驱动运行在新的窗口系统；硬件驱动：1. 比DRI驱动简单很多；2. 接口：a) -Create/Bind/Delete状态对象；b) -Draw，1-2个入口；c) -缓冲管理；d) -Flush3. 每个Gallium驱动定义它自己的OS层(Winsys)接口;4. 通过重新实现WInsys层可以Re-target驱动；如miniglx,EGL； Mesa State Tracker1. 实现了当前的Mesa驱动模型；2. 使用了新的硬件驱动接口3. 硬件无关，可重用；4. 将GL状态转化为常类型对象；5. 处理了所有费解的GL概念：a) -所有不同的GL绘制路径；b) -像素路径操作，DrawPixels, Bitmap, CopyT exSubImagec) -GL纹理语义；d) -纹理环境，GL1.5 shader, GLSL O/S Dependencies1. 每一个Gallium驱动会定义其OS层Winsys接口；2. 通过切换Winsys层可以retarget驱动； Winsys Layer1. 实现了两个接口：a) DRI驱动接口：CreateDevice, CreateContext，SwapBuffers (*)b) 硬件驱动的Winsys接口：缓冲管理，命令提交；2. 封装了下述内容：a) DRI lock和cliprectsb) Swapbuffers, page flipping.c) 通用的操作系统相关内容； 3、 Gallium3D的参考实现Mesa提供了Gallium3D驱动的软件参考实现Softpipe：图 Gallium3D驱动的参考实现SoftpipeMesa同时还提供了Gallium3D驱动的i915参考实现Softpipe：图 Gallium3D驱动的参考实现i915 4、 Gallium3D的使用1.各模块简介及功能在目前最新的gallium版本中（Mesa-7.8.2），gallium目录下主要有以下子目录：auxiliary，drivers，include，state_trackers。a) include是gallium提供给前端的接口，定义了一些gallium中重要的概念比如context，screen等以及各种state，所有的头文件都遵循类似以下的形式：struct pipe_context struct pipe_winsys *winsys;struct pipe_winsys *screen;.void (*destroy)( struct pipe_context*);void (*draw_arrays)( struct pipe_context *pipe,Unsigned mode, unsigned start, unsigned count);.整个gallium对外的接口都是这种含有大量函数指针的结构，通过这种方式可以把前端调用和后端实现分开，使得运行时决定应该调用哪个具体的实现函数。此外，gallium中提供的接口都是针对于硬件概念而非软件概念，这样降低了后端的实现难度。b) auxiliary是gallium中的工具模块，包括了处理shader程序的tgsi模块，用来实现存储和对象复用的cso_cache模块等等c) drivers是目前已经实现了的gallium的后端，针对不同的硬件，有不同的实现，其中softpipe是软件模拟的显示设备的实现，具有方便调试易于修改的特点。d) state_trackers是目前已经实现了的前端，其中包括mesa即OpenGL的实现以及vegaOpenVG的实现，其中OpenVG是使用gallium的最好的例子。2. 接口使用方法gallium的使用方法是通过一系列的函数协作来完成，它具有一个显示设备具有的上下文概念，整个库的使用围绕着这个上下文而来：a) 建立上下文b) 设置各渲染阶段的处理状态函数i. 创建状态ii. 绑定状态c)设置上下文处理对象bufferd）调用运行函数入口点一系列draw函数f)销毁创建的buffer对象、状态对象g)销毁上下文3. tgsi的使用Tgsi是tg Shader Infrastructure的缩写，简单来说这是一个shader的编程语言，语言的方式类似于汇编，操纵一系列shade