在机载显控系统中,为了将迅速变化的飞行状态实时、清晰地进行传递,对系统的软硬件都提出了很高的要求。利用软件模拟不仅占用资源大,而且无法实现实时绘制效果。因此,必须采用专用的硬件电路来实现真实感图形绘制。纹理映射是将二维图像映射到物体表面完成细节处理的操作,正是实时、高效生成图像的关键技术。但由于真实感绘制的数据量庞大,也必需对纹理存储空间和带宽进行相匹配的优化。图形处理器设计非常复杂,而且随着对产品功能和性能要求的不断提高,研发周期成为产品面世的重要考量标准。传统的硬件设计和验证是在寄存器传输级进行,验证占整个研发时间的60%至70%,尽管可以提供更精准的仿真数据,但时间消耗过于巨大。因此,快速完成对硬件结构和功能验证的方案势在必行。本文的主要工作和创新如下:(1)为了提高系统验证的仿真速度,本文采用System C在事务级进行建模。抽象层次高的事务级模型可以将模块内的计算和模块间的通信从时间跨度上剥离,为数据和进程的并行运算提供基础,仿真速度大大提升。该模型具有良好的兼容性,既可以嵌入仿真平台进行结构设计和功能验证,也可以进行软件开发。保证功能性实现后,后期逐次降低抽象层次,并加入周期精确和统计参数,还满足对不同体系结构下的性能进行评估。因此,模型在设计前期的功能验证和后期的性能评估均起到关键性的作用,有利于加速以图形处理器为核心的设计和开发。(2)本文通过对一种纹理映射算法的研究,对其耗时部分并行优化处理,加快算法的运行速度。首先研究提升真实感的纹理滤波技术,通过分析不同纹理过滤模式下纹素访问的特性,提出4路并行纹理映射结构,提高运算速率。同时,采用节约计算时间的Mip Map预过滤技术,进一步优化性能。在理论研究的基础上,使用System C建模并验证纹理贴图功能的正确性。但是由于并行度的提升,导致纹理带宽成为整个流水级的关键瓶颈,因此,对纹理缓存模块的量化研究也是本文的主要研究内容。(3)真实感绘制系统应具有低带宽的特点,针对纹理贴图模块的存储墙问题,本文参考了Hakura对一级缓存评估参数的选取和分析,提出参数化配置二级缓存的组织参数和缓存数据结构,通过对不同测试项下缺失率和平均访问时间的量化对比,评估性能的优化程度,从而选取最优化的参数,使得纹理存储模块的并行数据处理不受存储访问的制约。