半导体集成电路 图形处理器（GPU） 征求意见稿

1半导体集成电路图形处理器（GPU）本文件规定了图形处理器（GPU）的技术要求、电测试方法和检验规则等。本文件适用于图形处理器（GPU以下简称GPU）的设计制造、测试检验与选用。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T191—2008包装储运图示标志GB/T4937.3—2012半导体器件机械和气候试验方法第3部分：外部目检GB/T4937.4—2012半导体器件机械和气候试验方法第4部分：强加速稳态湿热试验（HAST）GB/T4937.6—20XX半导体器件机械和气候试验方法第6部分：高温贮存GB/T4937.8—20XX半导体器件机械和气候试验方法第8部分：密封GB/T4937.9—20XX半导体器件机械和气候试验方法第9部分：标志耐久性GB/T4937.11—2018半导体器件机械和气候试验方法第11部分：快速温度变化双液槽法GB/T4937.23—20XX半导体器件机械和气候试验方法第23部分：高温工作寿命GB/T4937.24—20XX半导体器件机械和气候试验方法第24部分：加速耐湿无偏置强加速应力试验（HSAT）GB/T4937.26—20XX半导体器件机械和气候试验方法第26部分：静电放电（ESD）敏感度测试人体模型（HBM）GB/T4937.27—20XX半导体器件机械和气候试验方法第27部分：静电放电（ESD）敏感度测试机械模型（MM）GB/T4937.28—20XX半导体器件机械和气候试验方法第28部分：静电放电（ESD）敏感度测试带电器件模型（CDM）器件级GB/T4937.36—20XX半导体器件机械和气候试验方法第36部分：恒定加速度GB/T9178集成电路术语GB/T12750—2006半导体器件集成电路第11部分：半导体集成电路分规范（不包括混合电路）GB/T17574—1998半导体器件集成电路第2部分：数字集成电路GB/T17626.2—2018电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验GB/T17626.4—2018电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验3术语、定义和缩略语3.1术语和定义GB/T9178界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1.1图形处理器graphicsprocessingunit2一种执行图像和图形相关运算工作的处理器，设计有一组高度可并行化处理任务的运算器，可以完成二维（2D）、三维（3D）图形处理加速，并实现显示设备的接口时序。新一代的GPU也可以利用其强大的并行处理能力用于科学计算加速。3.1.2工程测试板engineeringevaluationboard用于GPU显示功能和性能测试的系统板。工程测试板支持GPU基本功能和扩展功能，配备各输入输出端口。3.2缩略语下列缩略语适用于本文件。ATE（AutomaticTestEquipment）：自动测试系统。一种集成化的集成电路测试专用系统。自动测试系统一般配有多路电源、数字通道和模拟通道及专门的测试软件开发环境。自动测试系统可通过内部时钟同步单元在对DUT提供激励的同时对DUT输出进行同步采样比较。CPU（CentralProcessingUnit）：中央处理器。一种集成电路，一般作为计算机的运算核心和控制核心，是信息处理、程序运行的最终执行单元，其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。4分类4.1概述图形处理器主要用于处理图形处理、运算，提供二维和三维图形渲染加速、数值计算等功能。根据其功能和用途，图形处理器可分为图形渲染GPU和通用计算GPU（GPGPU）两类。4.2图形渲染GPU图形渲染GPU应提供二维和三维图形渲染加速能力的图形处理器单元，能将渲染后的图形显示信息转换为驱动信号，并输出到显示接口或显示设备。图形渲染GPU电路实现形态应为独立硅片，可独立封装，也可与其他硅片集成封装，但都应满足X.X技术要求中规定的功能。4.3通用计算GPU（GPGPU）通用计算GPU应提供利用图形处理单元（GPU）进行通用计算能力，具备并行计算功能和通用化编程接口，支持单指令多线程计算模型。图形渲染GPU电路实现形态应为独立硅片，且独立封装，应满足X.X技术要求中规定的功能。5技术要求5.1温度5.1.1工作温度应根据图形处理器的应用场景，确定其正常工作的温度。通常情况下，工作温度分为A类～F类六个等级。a)A类：符合商用等级，温度范围是0℃~70℃;b)B类：符合工业等级，温度范围是-40℃~85℃;c)D类：符合车规等级，温度范围是-40℃~125℃;d)E类：符合军用等级，温度范围是-55℃~125℃;e)F类：更宽范围。5.1.2贮存温度3图形处理器贮存温度范围通常比工作温度范围更宽。通常情况下，图形处理器的贮存温度为-65℃~150℃。5.2电特性5.2.1静态电参数和动态电参数图形处理器应当规定表1中的静态电参数和表2中的动态电参数。表1GPU静态电参数表2GPU动态电参数5.2.2功耗管理应支持功耗管理功能，如动态频率调整（DynamicFrequencyScaling）、电压调节（DVFS）、时钟树管理等。5.2.3电磁兼容图形处理器产品应具有抗电磁干扰能力，电磁抗扰度、脉冲抗扰度、静电放电抗扰度、电磁发射等应满足应用场景要求。。5.3散热5.3.1热设计功耗（TDP）应在技术手册或者详细规范中规定热设计功耗值。5.3.2散热应在技术手册或者详细规范中规定散热解决方案，如散热器类型、散热通道设计等。5.4环保产品设计制造应符合国家颁布的环保标准，如RoHS等。5.5图形处理5.5.1二维（2D）图形处理基本二维图形元素处理.1二维图形元素绘制应支持基本的二维图形元素绘制，包括但不限于点、线、矩形、圆形（含椭圆形）、三角形以及其他多边形。.2二维图形元素填充4应支持基本二维图形中多边形与圆形等元素填充。二维图形元素处理性能应提供高效的二维基本图形绘制与填充算法，确保处理速度和效率高于CPU等部件。基纹理映射与管理应支持加载和管理纹理图像，并能将其映射到二维图形元素，实现视觉效果增强。具体功能包括：a）支持多种纹理格式，支持多种图像格式（如PNG、JPEG等）的加载，能够高效管理纹理资源。b）通过纹理坐标将纹理图像映射到2D图形上，支持重复、镜像等采样模式。c）支持纹理过滤技术（含双线性过滤、三线性过滤等），确保纹理在缩放或平铺时保持良好的视d）支持纹理的动态加载和卸载。e）支持优化内存使用，提升内存利用率。图形变换应支持二维图形的平移、旋转和缩放等变换操作，包括：a）支持图形沿指定方向移动。b）支持图形绕指定点或轴旋转，角度可自由设置。c）支持图形的放大和缩小，比例可自由调整。应提供高效的矩阵运算支持，确保变换操作的速度与效率。应支持上述图形变换的组合操作，以满足复杂场景的需求。支持图形变换参数自由设置，以方便精细控制。混合模式与抗锯齿应支持多种混合模式和抗锯齿功能，用于实现复杂的视觉效果和提升图形边缘的平滑度，包括：a）支持叠加、相乘、屏幕等多种混合模式，用于实现阴影、高光等效果。b）支持抗锯齿算法（如多采样技术MSAA）实现图形边缘的平滑处理，减少锯齿现象，且支持可配置抗锯齿级别。窗口管理与合成应支持高效地管理多个窗口的二维图形处理任务，并可将图层合成效果正确显示到屏幕，包括：a）支持多个独立窗口的图形处理任务，可以独立设置每个窗口图形处理参数。b）支持图层叠加与管理功能，实现多个图层（如背景层、内容层、覆盖层等）正确合成。字体渲染应支持支持字体加载与渲染，包括位图字体和矢量字体，包括：a）支持多种字体格式的加载，如TrueType等。b）支持文本排版功能参数设置，如行间距、字间距、对齐方式等。c）支持矢量字体的渲染，确保在任意分辨率下清晰显示。并行处理应支持并行处理能力，提升图形渲染速度和效率，包括：a）支持多核架构，可同时处理多个图形绘制任务，提高渲染效率。b）支持图形绘制任务批量处理，减少上下文切换和绘图调用函数（DrawCall）的调用次数，提高绘图渲染效率。c）支持缓存优化技术，减少内存带宽瓶颈，降低图形渲染开销。5.5.2三维（3D）图形处理顶点处理支持对三维模型的顶点数据进行变换和处理，包括：5a）支持对每个顶点应用变换矩阵，实现顶点数据的快速变换，可将顶点从模型空间转换到屏幕空b）提供灵活的顶点着色器编程接口，支持对顶点的法线向量进行变换，可实现复杂的顶点处理逻辑，确保光照计算的准确性。c）支持多种顶点属性，实现对顶点的颜色、纹理坐标等属性进行插值，可为后续的片段着色器提供数据。图元组装支持将顶点数据组装成图元（如三角形、线段等）的图元组装功能，包括：a）支持多种图元类型，且支持根据顶点数据的类型（如三角形、线段等）进行图元分类。b）提供高效的裁剪和剔除算法，实现对超出视口范围的图元进行裁剪和对不可见的图元（如背面图元）剔除，减少硬件开销，提高渲染效率。c）支持动态图元组装，适应复杂的场景变化。光栅化支持将图元转换为屏幕上的像素（片段）的光栅化功能，包括：a）支持片段生成，可将图元的顶点数据转换为屏幕上的像素点。提供高效的片段生成算法，确保光栅化的快速执行。b）支持深度测试，实现对每个像素点进行深度测试，确定其是否可见。支持多种深度测试和模板测试模式，满足复杂场景的需求。c）支持模板测试，使用模板缓冲区对像素点进行进一步的可见性测试。支持高精度的深度和模板缓冲区，确保渲染的准确性。片段着色支持确定每个像素点颜色的片段着色功能，包括：a）支持纹理映射，实现将纹理图像映射到像素点上，增加视觉效果。应提供高效的纹理映射和光照计算能力，确保片段着色的快速执行。b）支持光照计算和高精度的颜色计算，可根据光照模型计算每个像素点的颜色，确保渲染的高质c）支持阴影处理，可通过阴影贴图、阴影体积等技术实现阴影效果，满足不同场景的需求。输出合并支持将片段着色器生成的颜色与帧缓冲区中的现有数据合并的输出合并功能，包括：a）支持混合操作，可根据混合模式将新颜色与现有颜色进行混合。应支持多种混合模式，满足不同视觉效果的需求。b）支持颜色缓冲区更新，实现将最终颜色写入颜色缓冲区。应支持高精度的颜色，且提供高效的缓冲区更新算法，确保渲染的快速执行。c）支持深度缓冲区更新，可更新深度缓冲区。应支持高精度的深度缓冲区，确保后续渲染的正确性和渲染质量。光照与阴影处理应提供高效的光照和阴影计算算法，支持光照与阴影处理，确保三维图形实时渲染的流畅性，实现逼真的视觉效果。光照与阴影处理包括：a）支持多种光照模型（如Phong、Blinn-Phong等），可实现不同的光照效果。b）支持阴影技术，如阴影贴图、阴影体积、软阴影等技术，可实现逼真的阴影效果，满足不同场景的需求。c）支持实时渲染，提供灵活的光照和阴影参数设置，支持实时光照和阴影计算，可进行精细控制，满足动态场景的需求。材质与纹理处理支持三维模型表面材质与纹理处理，提供丰富的材质类型和纹理映射选项，满足不同场景的需求。材质与纹理处理包括：a）支持多种材质类型（如光滑材质、漫反射材质、自发光材质等）。b）支持纹理映射，可将纹理图像映射到模型表面，增加视觉细节。支持高分辨率纹理，确保渲染的高质量。c）支持高效的纹理优化技术，如纹理压缩、纹理过滤等，优化纹理的使用，减少纹理的存储和传几何建模与优化支持三维图形渲染中进行模型几何数据处理的几何建模与优化。包括：a）支持多种几何建模方法（如多边形建模、NURBS建模等）。提供高效的几何建模和优化算法，确保渲染的快速执行。b）支持几何数据优化，通过简化模型、减少顶点数量等方式实现几何数据优化。提供灵活的几何数据优化选项，方便开发者进行精细控制。c）支持实时渲染，实现实时几何建模和优化，满足动态场景的需求。粒子与特效渲染支持用于实现复杂的视觉效果的粒子与特效渲染处理，提供高效的粒子和特效渲染算法，确保实时渲染的流畅性。粒子与特效渲染包括：a）支持粒子系统的创建和渲染，实现如烟雾、火焰等特效。b）支持光影特效的渲染，增强场景的真实感。支持多种粒子和特效类型，满足不同场景的需求。c）支持实时渲染，如实时粒子和特效渲染，满足动态场景的需求。应提供灵活的粒子和特效参数设置，方便开发者进行精细控制。0场景管理与优化支持三维图形渲染中处理复杂场景的场景管理与优化。提供高效的场景数据管理和优化算法，确保渲染的快速执行。包括：a）支持场景数据管理，可实现场景数据的组织、存储和访问。应提供灵活的场景管理选项，方便开发者进行精细控制。b）支持多种优化策略，实现通过层次细节（LOD）、光照优化等技术优化场景，满足不同场景的c）支持实时渲染，实现实时场景管理和优化，满足动态场景的需求。5.5.3面向图形处理的指令提供用于提升图形处理效率的指令架构，应支持着色器（shader）的编程。5.5.4图形处理应用程序接口（API）应提供支持跨平台的图形处理应用程序接口（API），以简化开发过程，且确保代码的可移植性。应支持至少一种开源的图形处理应用程序接口（API），例如OpenGL、OpenGLES、Vulkan等。5.6通用计算5.6.1并行计算实现高并行计算架构，包含大量可以独立执行计算任务的流处理器，支持单指令多线程（SIMT，多个线程可以同时执行相同的指令）计算模型，可高效地分配和管理线程，具有并行处理计算任务的能力。包括：a）支持大规模并行计算，能够处理复杂的计算密集型任务。b）提供高效的线程管理和调度机制，确保计算资源的充分利用。5.6.2多级存储机制7配备多种存储资源，实现高效的内存访问，减少访问延迟。支持的存储资源包括：a）全局存储器（GlobalMemory）：所有线程均可访问的存储空间，位于设备端。b）共享存储器（SharedMemory）：线程块内部共享的高速存储资源，访问速度类似于寄存器。c）局部存储器（LocalMemory）：每个线程独立的存储空间，用于存储线程的私有数据。d）常量存储器（ConstantMemory）：只读存储器，支持缓存，适合存储频繁访问的常量数据。5.6.3计算单元应提供多种计算单元，以支持不同类型的数据处理，包括：整数计算、浮点计算、混合精度计算。计算单元应支持代数函数和超越函数计算。计算单元支持的数据类型应包括：a）整数计算，例如：短整型、长整型、无符号整型等。b）浮点计算，例如：单精度、双精度等。c）混合计算，例如：FP16、BF16、INT8等5.6.4线程模型支持层次化的线程模型，提升大规模并行计算能力。线程模型层次由底至上包括线程（Thread）、线程块（ThreadBlock）、线程网格（ThreadGrida）线程（Thread）：执行计算任务的基本单位，每个线程执行相同的代码。b）线程块（ThreadBlock）：由多个线程组成，线程块内的线程可以共享资源。c）线程网格（ThreadGrid）：由多个线程块组成，整个计算任务的顶层组织结构。线程模型应提供灵活的线程组织方式，支持大规模并行计算，且支持线程间的同步和通信机制，确保计算任务的正确执行。5.6.5面向通用计算的指令提供用于提升通用计算效率的指令架构，应支持向量计算指令，以提升向量计算效率。宜支持张量计算指令，以提升张量计算效率。5.6.6数据传输与同步应提供数据传输和同步机制，以支持CPU（主系统）与图形处理器（从设备）之间的数据高效交互功能，包括：a）提供DMA高效的数据传输机制，支持异步数据拷贝，减少数据传输延迟。如支持张量数据的高b）支持线程间灵活的同步操作的同步机制，保证计算任务的正确执行，确保计算任务的正确性和5.6.7通用计算编程模型应提供支持跨平台的通用计算编程接口的编程模型，以简化开发过程，确保代码的可移植性。应支持开源通用计算编程模型，例如OpenCL。5.7视频处理宜提供视频处理功能，以提视频处理效率。支持的视频处理功能包括，视频编码和视频解码。宜支持行业内常见的视频编格式，如MPEG2、MPEG4、AVI、H.264、H.265、VP8、VP9、AVS、AVS2等。5.8虚拟化应提供GPU虚拟化功能，可将物理概念的GPU资源划分为多个虚拟GPU（vGPU），且允许多个虚拟机（VM）或容器共享，以提高GPU资源的利用率。GPU提供的虚拟化功能应支持SR-IOV隔离，同时保证每个虚拟环境之间的隔离性；应支持弹性切分，可以根据用户或应用的需求动态分配GPU资源。5.9片间互联8应提供GPU互联功能，允许GPU与其他设备（如其他GPU、网络接口卡、存储设备等）进行直接通信，而无需通过CPU中转，实现数据传输效率和性能提升。宜支持大规模GPU集群部署，实现GPU间高效通信。5.10功耗感知应提供GPU功耗感知功能，实现实时监测GPU的功耗，并根据监测功耗数据调整GPU的工作状态以优化其能效。5.11接口5.11.1总线接口应支持PCIe4.0协议及以上规格协议的总线接口，以完成CPU（主系统）与图形处理器（从设备）之间的数据传输。5.11.2显存接口支持DDR4.0/GDDR4.0/HBM3.0及以上规格的现存接口。5.11.3显示接口应至少支持VGA、DVI、HDMI、DisplayPort中的一种或以上的显示接口，实现图形数据输出至显示设备，宜支持1080P@60Hz及以上显示分辨率和刷新率。5.12显示时序生成功能GPU应当具备将需要显示的图形数据以特定的时序输出至显示设备的功能。该特定时序应当符合相应的标准要求。5.13显存的访问和控制GPU应当具备将生成或接收的图形数据存储于显存中，并在需要的时机对显存中的数据进行读取调度的功能。5.14配套资源5.14.1配套软件资源驱动程序应提供GPU配套的驱动程序，支持GPU硬件初始化、管理资源和执行命令等功，包括协助操作系统准确识别GPU，建立操作系统与GPU间通信，为应用程序提供GPU全部功能调用，负责管理GPU硬件的操作、资源分配、性能优化等。应提供层次化的驱动程序，包括：/p/649971173a）硬件抽象层驱动程序。这是计算机图形系统的最底层，包括图形处理器（GPU）、显示器、输入设备等硬件设备。GPU负责执行大量的并行计算，以快速生成图形。显示器则负责将生成的图形显示给用户。输入设备，如鼠标和键盘，允许用户与图形系统交互。b）内核驱动程序。驱动层是硬件层和操作系统之间的接口。负责管理硬件设备，如初始化设备、处理设备错误、将操作系统的命令转换GPU件可以执行的命令等。c）用户态驱动程序。这一层包括操作系统和图形API（如OpenGL和DirectX）。操作系统负责管理硬件资源，如内存和CPU时间，以及提供基本的服务，如文件系统和网络。图形API则提供了一组函数和数据结构，使得开发者可以更容易地使用图形硬件的功能。d）中间层驱动程序。这一层包括各种图形引擎和工具，如Unity、UnrealEngine、bgfx等。这些引擎和工具除了提供跨平台的能力之外，往往还会提供了一组高级的功能，如物理模拟、光照计算、动画系统等，使得开发者可以更容易地创建复杂的图形应用。编译器与工具链应提供配套的编译器和编译工具链，图形渲染GPU应提供支撑图形渲染功能的编译器，实现着色器代码转译、跨阶段优化、资源绑定自动匹配等功能；通用计算GPU应提供支撑通用计算功能的编译器，实现混合编译、异构内存模型支持、动态张量内存分配、算子融合优化、混合精度校准等功能。5.14.2配套硬件资源9配套应用电路设计若GPU以显卡形式提供给用户使用，GPU厂商应提供GPU配套的显卡板卡。GPU厂商宜提供安装GPU的显卡的板卡设计方案或者集成于主板的电路设计方案等资料，至少包括板卡的电路原理图文件、印制电路板（PCB）版图文件、元器件清单（BOM表）等。配套散热设计应提供GPU的散热设计方案，至少包括散热电路设计、机械设计、最大散热功率参数等。5.14.3配套技术文档GPU架构技术文档应提供GPU架构技术文档，包含但不限于GPU架构设计、关键特性、性能指标。提供架构图、技术细节、性能对比。技术规格文档应提供GPU技术规格文档，包含但不限于GPU的技术参数，如CUDA核心数量、显存类型、带宽等。开发指南文档应提供用于指导应用开发的GPU开发指南，包含但不限于提供开发工具、API、编程模型等信息。包含示例代码、调试技巧、性能优化建议等。用户手册应提供GPU用户手册，可用于指导用户安装、配置和使用GPU。简洁易懂，应适合不同技术水平的用技术支持文档应提供GPU技术支持文档，应提供用于指导应用开发的GPU开发指南，包含但不限于常见问题解答、技术支持信息。实时更新，应确保用户能够获取最新支持。典型应用案例应提供GPU典型应用案例，应提供用于指导基于GPU面向典型应用场景的应用方案，包括硬件资源、软件资源、系统集成要求及预期达成的功能与性能参数指标。5.15电特性GPU应当规定表3中的静态电参数和表4中的动态电参数。表3GPU静态电参数表4GPU动态电参数5.16封装应给出GPU封装外形图：包括封装形式、封装尺寸、引出端定义功能符号等。5.17板卡外形宜提供安装GPU的配套板卡（显卡）的外形技术规格和尺寸，包括显卡接口形式（单槽）、长、宽、高等参数。6测试方法6.1一般说明除另有规定外，试验在下列环境条件下进行：a)相对湿度：25%～75%（适用时b)大气压力：86kPa～106kPa。6.2测试条件除另有规定外，GPU测试其技术规格的条件下进行，包括：a)环境温度（应参考5.1.1节规定的工作温度范围设定对应的环境温度）；b)电源电压；c)输入数字波形激励；d)期望输出波形；e)电压或电流条件；f)规定的输出负载。6.3测试通则GPU的电测试不限定测试设备及测试环境，但推荐基于ATE系统环境下进行。当GPU功能需要配置外围电路才能进行验证时，应设计必要的工程测试板以完成板级测试。ATE测试所使用的向量宜有产生该向量的电子设计自动化（EDA）工具生成的统计报告，在报告中应具有EDA工具对向量实现的测试覆盖率的统计。GPU板级测试进行功能、性能测试通常需要加载GPU驱动，在工程测试板/显卡和测试主机上利用软件完成相应功能的验证。板级测试应采用开源的第三方基准程序或可公开源代码的自研测试程序。功能测试应针对GPU的图形处理、通用计算、视频处理、显示输出、电参数、功耗等功能性能进行，并至少覆盖以下测试内容：a)二维（2D）图形处理；b)三维（3D）图形处理；c)通用计算；d)视频处理；e)显示输出接口；g)功耗。ATE和系统级测试原理框图如图1、图2所示。显示器计算机（信号接收、显示）显示输出接口主机接口显示输出接口被测器件6.4图形处理测试6.4.1二维（2D）图形处理功能和性能测试目的测试GPU的二维图形处理功能及性能。测试原理框图GPU的二维图形处理功能及性能测试原理框图如图2。测试要求测试GPU二维图形处理性能，宜采用测试二维图形处理性能的基准测试程序完成测试，且满足以下要求：a)覆盖典型二维图形处理操作，包括但不限于点、线、三角形、平行四边形、正方形、多边形的图形绘制、搬移、复制、拉伸、缩放、90°旋转、X方向翻转、Y方向翻转、矩形裁剪、矩形填充、矩形清除等功能；b)基准测试程序可使用Unixbench、xllperf、qtperf，推荐选用最新版Unixbench，测试时不允许修改源代码。测试程序测试程序如下：a）准备测试环境。按照图2给出的测试原理框图准备测试所需的软硬件环境，配备待测GPU的陪试计算机，确保其正常运行且无其他硬件故障。安装相应的操作系统、驱动程序以及二维图形处理测试工具，如OpenGL等API的测试库，或者使用专业的二维图形性能测试软件。准备不同复杂度的二维图形场景、图像素材、文字样本等作为测试数据。b）基本图形绘制测试。使用满足所规定的开源测试工具或者商业测试工具或自编测试代码（自编测试代码需在测试前进行正确性验证）进行GPU二维图形处理功能和性能测试。c）记录测试数据。在每个测试步骤中，详细记录测试结果，包括功能测试中的异常现象、性能测试中的具体数值等。d）适用时，可根据需要做测试数据分析。分析GPU在二维图形处理功能和性能方面的表现。对于功能测试中发现的问题，确定其是否为GPU的缺陷或兼容性问题；对于性能测试结果，对比不同测试场景和条件下的数据，评估GPU的性能优劣，并找出可能的性能瓶颈。6.4.2三维（3D）图形处理功能和性能测试目的测试GPU的三维图形处理性能，包括像素填充率、纹理填充率、综合性能测试等。测试原理框图GPU的三维图形处理功能及性能测试原理框图如图2。测试要求测试GPU三维图形处理性能，宜采用测试三维图形处理性能的基准测试程序完成测试，且满足以下要求：a)覆盖典型三维图形处理操作，包括图元的生成、变换、着色，最终转化为对应的二维画面的功能以及顶点处理、像素处理、纹理处理等模块；b)基准测试程序可使用最新版glxgears、glmark2、teapot、gears等，测试时不允许修改源代测试程序测试程序如下：a）准备测试环境。按照图2给出的测试原理框图准备测试所需的软硬件环境，配备待测GPU的陪试计算机，确保其正常运行且无其他硬件故障。安装相应的操作系统、驱动程序以及三维图形处理测试工具和图形接口函数库，如OpenGL等API的测试库。准备不同复杂度的三维模型、场景文件以及相应的测试脚本。b）基本图形绘制测试。使用满足所规定的开源测试工具或者商业测试工具或自编测试代码（自编测试代码需在测试前进行正确性验证）进行GPU三维图形处理功能和性能测试。c）记录测试数据。在每个测试步骤中，详细记录测试结果，包括功能测试中的异常现象、性能测试中的具体数值等。d）适用时，可根据需要做测试数据分析。分析GPU在三维图形处理功能和性能方面的表现。对于功能测试中发现的问题，确定其是否为GPU的缺陷或兼容性问题；对于性能测试结果，对比不同测试场景和条件下的数据，评估GPU的性能优劣，并找出可能的性能瓶颈。6.5通用计算测试6.5.1计算接口函数库符合性测试目的测试GPU密集型并行浮点运算的功能。测试要求测试GPU计算接口函数库的符合性，包括其所支持的计算接口函数库规范、应用程序接口（API）的覆盖性和功能正确性。宜采用开源的接口函数库进行测试，且应满足以下要求：a)覆盖接口函数库规范所定义的全部应用程序接口，且功能正确；b)采用最新版本的接口函数库兼容程序；c)不允许改动接口函数库兼容程序源代码。6.5.2通用计算性能测试目的测试GPU在操作系统环境下密集型并行浮点运算的性能。测试原理框图GPU通用计算功能和性能测试原理框图如图2。测试要求测试GPU在操作系统环境下的通用计算性能，采用可针对平台做优化的开源测试程序，推荐shocbenchmark、clpeak。测试程序测试程序如下：a）准备测试环境。按照图2给出的测试原理框图准备测试所需的软硬件环境，配备待测GPU的陪试计算机，确保其正常运行且无其他硬件故障。安装相应的操作系统、驱动程序以及通用计算测试工具，如OpenCL等。准备不同规模和类型的测试数据，如矩阵数据、图像数据等以及相应的测试脚本。b）通用计算功能和性能测试。使用满足所规定的开源测试工具或者商业测试工具或自编测试代码（自编测试代码需在测试前进行正确性验证）进行GPU通用计算功能和性能测试。c）记录测试数据。在每个测试步骤中，详细记录测试结果，包括功能测试中的异常现象、性能测试中的具体数值等。d）适用时，可根据需要做测试数据分析。分析GPU在通用计算功能和性能方面的表现。对于功能测试中发现的问题，确定其是否为GPU的缺陷或兼容性问题；对于性能测试结果，对比不同测试场景和条件下的数据，评估GPU的性能优劣，并找出可能的性能瓶颈。6.6视频处理测试6.6.1视频编码功能测试目的测试GPU视频编码功能和性能。测试原理框图GPU视频编码功能和性能测试原理框图如图2。测试要求测试GPU的视频编码功能，应基于标准的视频编码测试集，测试集要求：a）覆盖GPU所标称支持的视频编码格式；b）覆盖GPU所标称支持的视频编码分辨率。测试程序测试程序如下：a）准备测试环境。按照图2给出的测试原理框图准备测试所需的软硬件环境，配备待测GPU的陪试计算机，确保其正常运行且无其他硬件故障。安装相应的操作系统、驱动程序以及视频编码测试工具。准备不同规模和类型的用于测试的原始视频数据以及相应的测试脚本。b）视频编码功能和性能测试。使用满足所规定的开源测试工具或者商业测试工具或自编测试代码（自编测试代码需在测试前进行正确性验证）进行GPU视频编码功能和性能测试。c）记录测试数据。在每个测试步骤中，详细记录测试结果，包括功能测试中的异常现象、性能测试中的具体数值等。d）适用时，可根据需要做测试数据分析。分析GPU在视频编码功能和性能方面的表现。对于功能测试中发现的问题，确定其是否为GPU的缺陷或兼容性问题；对于性能测试结果，对比不同测试场景和条件下的数据，评估GPU的性能优劣，并找出可能的性能瓶颈。6.6.2视频解码性能测试目的测试GPU视频解码功能和性能。测试原理框图GPU视频解码功能和性能测试原理框图如图2。测试要求测试GPU的视频解码性能，需要基于标准的视频解码测试集，测试集要求：a)覆盖GPU所标称支持的视频解码格式；b)覆盖GPU所标称支持的视频解码分辨率。测试程序测试程序如下：e）准备测试环境。按照图2给出的测试原理框图准备测试所需的软硬件环境，配备待测GPU的陪试计算机，确保其正常运行且无其他硬件故障。安装相应的操作系统、驱动程序以及视频解码测试工具。准备不同规模和类型的用于测试的原始视频数据以及相应的测试脚本。f）视频解码功能和性能测试。使用满足所规定的开源测试工具或者商业测试工具或自编测试代码（自编测试代码需在测试前进行正确性验证）进行GPU视频编码功能和性能测试。g）记录测试数据。在每个测试步骤中，详细记录测试结果，包括功能测试中的异常现象、性能测试中的具体数值等。h）适用时，可根据需要做测试数据分析。分析GPU在视频解码功能和性能方面的表现。对于功能测试中发现的问题，确定其是否为GPU的缺陷或兼容性问题；对于性能测试结果，对比不同测试场景和条件下的数据，评估GPU的性能优劣，并找出可能的性能瓶颈。6.7显示接口测试6.7.1目的测试GPU显示接口支持、显示输出、多屏等功能。6.7.2测试原理框图GPU显示接口功能测试原理框图如图2。6.7.3测试要求a)支持的显示接口功能：1)VGA接口；2)HDMI接口；3)DVI接口；4)DP接口。b)显示输出功能：1)最大分辨率；2)最小分辨率；3)随机分辨率。c)支持多屏功能：1)多屏扩展显示；2)多屏复制显示。6.7.4测试程序测试程序如下：a）准备测试环境。按照图2给出的测试原理框图准备测试所需的软硬件环境，配备待测GPU的陪试计算机，确保其正常运行且无其他硬件故障。安装相应的操作系统、驱动程序以及视频数据以及相应的视频播放器软件。b）显示接口功能测试。将GPU支持的显示接口逐次接到外接显示器，进行GPU显示接口功能测试，观察外接显示器画面显示效果。c）记录测试数据。在每个测试步骤中，详细记录测试结果，包括功能测试中的异常现象等。6.8电特性测试6.8.1目的测试GPU的静态与动态电特性参数。6.8.2测试参数静态特性参数GPU静态特性参数包括但不限于：a)内核静态电流b)输入高电平电压c)输入低电平电压d)输入信号幅度e)输出高电平电压f)输出低电平电压g)输出信号幅度动态特性参数GPU动态特性参数包括但不限于：a)待机功耗b)IO动态电流c)存储器IO动态电流d)典型功耗6.8.3测试原理框图GPU的静态与动态电特性参测试原理框图如图1。6.8.4测试要求电特性测试时应配合相应的测试向量使GPU处于所需的工作状态。测试向量需符合以下要求：a)在电参数测试时，GPU需处于某种指定状态或应用状态；b)在测试过程中，需保证GPU不会从指定状态或者应用状态变更为其他状态。6.8.5测试程序电特性的静态特性、动态特性测试程序应按照GB/T17574—1998第IV篇的规定进行。6.9功耗测试6.9.1目的测试GPU静态功耗以及在典型工作状态下的功耗平均值。6.9.2测试原理框图GPU功耗测试原理框图可参照GJB7704—2012功耗测试方法的测试框图。