Grafik sistemleri için FPGA cihazlarında çalışmak üzere tasarlanmış matris çarpım motoru

Abstract

Bilgisayar grafiklerinde, üç boyutlu (3B) dönüşümlerde, animasyon sahnesindeki dönüşüme uğrayan nesne sayısı ve bu nesneleri tanımlamada kullanılan nokta sayısı arttıkça dönüşümü hesaplamak için çok fazla CPU zamanı gerekmektedir. Sonuçta, özellikle gerçek zamanlı grafik uygulamalarının hesaplanması imkânsız hale gelmektedir. Bu çalışmada, FPGA (Alan Programlanabilir Kapı Dizileri) çiplerini kullanarak üç boyutlu dönüşümleri hızlandırmak için donanım modülleri tasarlanmıştır. Tasarlanan modüller gerçek veri üzerinde işlemler yapılarak test edilmiş ve modüllerin ürettiği sonuçların doğrulanması yapılmıştır. Modüllerin veri işleme hızı değişik bilgisayarlarla karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonuçları göstermiştir ki, tasarlanan modüller kullanılarak üç boyutlu grafik dönüşümleri 12 kata kadar daha hızlı gerçekleştirilebilmektedir.

In Computer Graphics, as the number of objects in an animation scene and the number of vertices used to define each object increase, calculations of the three dimensional (3D) transformations require huge amount of CPU time. As a result, it becomes impossible to calculate transformations in real time. In this study, a several hardware modules have been developed to speed up three dimensional transformations using FPGA (Field Programmable Gate Array) chips. The modules were tested and the correctness of the modules results were verified by comparing the modules results with PC results for the same set of input data. Modules?s data processing speeds were compared to various general purpose computers. The results showed that using the modules, 3D graphic transformations can be speeded up by factor of up to 12.