延长移动电池寿命都有哪些挑战

延长移动电池寿命都有哪些挑战

关键字：图形处理 显示流水线 GPU 功耗

作者： Pawel Duc，Damian Modrzyk，Evatronix 公司

Aris Aristodemou，ARM 公司

有许多因素会影响器件的功效，功效可以用电池两次充电之间可用小时数来衡量。在如今这个高清移动屏时代，电池耗费最大的主要因素有两个——显示器亮度和视频与图形子系统的功耗。在这篇文章中，我们将讨论后者——系

统级芯片中的智能视频和显示流水线（Display Pipeline）。智能，意味着提供与竞争性解决方案类似的性能，但要求低得多的功耗。

视频与图形子系统面临的挑战

现代图形 SoC 要求以高帧速率渲染高分辨率图像，并且在此基础之上执行多个图像后处理任务，如缩放、旋转、像素格式转换等等。应对这种挑战的典型方法是采用图形处理单元（GPU），然而，由于其通用性架构，在具体显示处理操作期间的功效并不是最优的。

针对这种情况，Evatronix 公司开发出了 PANTA DP IP 内核——系列显示处理器，旨在从 GPU 接管这些特殊显示任务，进而显著降低功耗。PANTA 处理器专门针对一些执行任务进行了优化，如多层组合、YUVRGB 转换、旋转、阿尔法混合、伽玛校正以及在将帧缓冲内容提交给显示器之前的其它任务。这样可以通过部分或全部卸载 GPU 任

务而显著降低总的 SoC 动态功耗。由于通过减少对视频和图形帧缓冲器的访问次数而保留了最小的系统内存带宽，因此可以进一步降低 PANTA DP 辅助 SoC 的功耗。

增强现有架构

我们以一个处理多个显示器输出的 GPU 处理显示流水线为例。该系统要在两个具有不同分辨率的屏幕上显示图形帧——外部全高清（1920x1080 像素）和本地高清（1280x720 像素）显示器。每个帧由 3 个层组成。第一层是由以前设备相机记录的经过译码的全高清视频。这个帧以 YUV 4:2：0 格式存储在帧缓冲器内。另外两层是音量控制和记录速率，由 GPU 以 RGB 格式产生。在组合层可以被显示之前必须执行许多操作，包括 YUV 到 RGB 视频层转换、三帧阿尔法混合、缩放和旋转。在如图 1 所示的系统中，显示控制器只需传送帧缓冲器中由 GPU 准备好的最终数据。