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特表2022-538976プロセシングユニット上の仮想化環境内でのマルチメディア物理機能の共有
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-09-07
(54)【発明の名称】プロセシングユニット上の仮想化環境内でのマルチメディア物理機能の共有
(51)【国際特許分類】
G06F 9/455 20060101AFI20220831BHJP
【ＦＩ】
G06F9/455 150
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021573415
(86)(22)【出願日】2020-06-25
(85)【翻訳文提出日】2022-02-07
(86)【国際出願番号】 IB2020056031
(87)【国際公開番号】W WO2020261180
(87)【国際公開日】2020-12-30
(31)【優先権主張番号】16/453,664
(32)【優先日】2019-06-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】508301087
【氏名又は名称】エーティーアイ・テクノロジーズ・ユーエルシー
【氏名又は名称原語表記】ＡＴＩ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ ＵＬＣ
【住所又は居所原語表記】Ｏｎｅ Ｃｏｍｍｅｒｃｅ Ｖａｌｌｅｙ Ｄｒｉｖｅ Ｅａｓｔ， Ｍａｒｋｈａｍ， Ｏｎｔａｒｉｏ， Ｌ３Ｔ ７Ｘ６ Ｃａｎａｄａ
(74)【代理人】
【識別番号】100108833
【弁理士】
【氏名又は名称】早川 裕司
(74)【代理人】
【識別番号】100111615
【弁理士】
【氏名又は名称】佐野 良太
(74)【代理人】
【識別番号】100162156
【弁理士】
【氏名又は名称】村雨 圭介
(72)【発明者】
【氏名】ブランコ コバチェビッチ
(57)【要約】
プロセシングユニットは、ハイパーバイザ及びゲスト仮想マシン（ＶＭ）を実行するように構成されたカーネルモードユニットと、レジスタのセットと、を含む。また、プロセシングユニットは、物理機能を実装するように構成された固定機能ハードウェアブロックを含む。物理機能に対応する仮想機能は、ゲストＶＭに公開される。レジスタのセットのサブセットは、仮想機能に関連付けられた情報を記憶するよう割り当てられ、固定機能ハードウェアブロックは、対応するサブセットに記憶された情報に基づいて、何れかのゲストＶＭに対して何れかの仮想機能を実行する。各々のサブセットは、サブセットに関連付けられた仮想機能によって影響されるフレームを記憶するためのフレームバッファと、仮想機能の動作状態を定義するためのコンテキストレジスタと、仮想機能が実行のためにスケジューリングされる準備ができたことをシグナリングするためのドアベルレジスタと、を含む。
【選択図】図９
【選択図】図９
【特許請求の範囲】
【請求項1】
プロセシングユニットであって、ハイパーバイザ及びゲスト仮想マシン（ＶＭ）を実行するように構成されたカーネルモードユニットと、
物理機能を実装するように構成された固定機能ハードウェアブロックであって、前記物理機能に対応する仮想機能は、前記ゲストＶＭに公開される、固定機能ハードウェアブロックと、
レジスタのセットであって、前記レジスタのセットのサブセットは、前記仮想機能に関連付けられた情報を記憶するように割り当てられており、前記固定機能ハードウェアブロックは、対応するサブセットに記憶された前記情報に基づいて、何れかのゲストＶＭに対して何れかの仮想機能を実行する、レジスタのセットと、を備える、
プロセシングユニット。
【請求項2】
前記レジスタのセットは、前記仮想機能に割り当てられた最大量の空間に対応するいくつかのサブセットに区画化される、請求項１のプロセシングユニット。
【請求項3】
前記レジスタのセットは、前記仮想機能に割り当てられた最小量の空間に対応するいくつかのサブセットに最初に区画化され、前記サブセットの数は、前記仮想機能の特性に基づいて後に修正される、
請求項１のプロセシングユニット。
【請求項4】
前記レジスタのセットの各々のサブセットは、前記サブセットに関連付けられた仮想機能によって影響されるフレームを記憶するためのフレームバッファと、前記仮想機能の動作状態を定義するためのコンテキストレジスタと、前記仮想機能が実行のためにスケジューリングされる準備ができたことをシグナリングするためのドアベルと、を含む、請求項１～３の何れかのプロセシングユニット。
【請求項5】
前記ゲストＶＭのうち第１のゲストＶＭからのシグナリングに応じて、第１の時間周期内に前記仮想機能のうち第１の仮想機能を実行するように前記第１のゲストＶＭをスケジューリングするように構成されたスケジューラを更に備える、請求項４のプロセシングユニット。
【請求項6】
前記ハイパーバイザは、前記第１の時間周期の間に前記レジスタのセットの第１のサブセットへの前記第１のゲストＶＭのアクセスを許可し、前記ハイパーバイザは、前記第１の時間周期の間に、スケジューリングされていないゲストＶＭによる前記レジスタのセットへのアクセスを拒否する、
請求項５のプロセシングユニット。
【請求項7】
前記固定機能ハードウェアブロックは、前記レジスタのセットの前記第１のサブセット内の第１のコンテキストレジスタに記憶された情報に基づいて、前記第１の仮想機能を実行するように構成されている、請求項６のプロセシングユニット。
【請求項8】
前記第１の仮想機能を実装するために使用されるマルチメディア機能のユーザモードドライバ及びファームウェアイメージのうち少なくとも１つは、前記固定機能ハードウェアブロックにインストールされる、請求項７のプロセシングユニット。
【請求項9】
前記第１のゲストＶＭは、前記第１のゲストＶＭが実行のためにスケジューリングされる準備ができたことをシグナリングするように、前記第１のサブセット内のドアベルレジスタに情報を書き込む、請求項７のプロセシングユニット。
【請求項10】
前記第１のゲストＶＭは、前記ゲストＶＭに関連付けられた優先度と、スケジューリングされる準備ができた他のゲストＶＭに関連付けられた他の優先度と、に基づいてスケジューリングされる、請求項９のプロセシングユニット。
【請求項11】
前記第１のゲストＶＭは、前記第１の時間周期の間、前記第１の仮想機能を使用して、前記第１のサブセット内のフレームバッファに記憶されたフレームに対してグラフィックレンダリングを実行する、請求項９のプロセシングユニット。
【請求項12】
前記第１のゲストＶＭは、前記第１の時間周期の間に実行を完了したことに応じて、前記ハイパーバイザに通知し、前記第１のサブセット内の前記ドアベルレジスタは、前記第１の時間周期の間に実行を完了したことに応じてクリアされる、
請求項１１のプロセシングユニット。
【請求項13】
方法であって、ハイパーバイザにおいて、プロセシングユニットにおいて実行される第１のゲスト仮想マシン（ＶＭ）から、前記プロセシングユニット内の固定機能ハードウェアブロックに実装された物理機能に対応する第１の仮想機能にアクセスする要求を受信することと、
前記ハイパーバイザから前記第１のゲストＶＭに、前記プロセシングユニット内のレジスタのセットの第１のサブセットへのアクセスを許可することであって、前記第１のサブセットは、前記第１の仮想機能に関連付けられた情報を記憶する、ことと、
前記第１のサブセットに記憶された前記情報に基づいて、前記第１のゲストＶＭに対して前記第１の仮想機能を実行するように前記固定機能ハードウェアブロックを構成することと、
前記第１のゲストＶＭを使用して、前記第１の仮想機能を実装するように構成された前記固定機能ハードウェアブロックを使用して、前記第１のサブセットに記憶されたフレームに対してグラフィックレンダリングを実行することと、を含む、
方法。
【請求項14】
前記レジスタのセットを、前記仮想機能に割り当てられた最大量の空間に対応するいくつかのサブセットに区画化することを更に含む、請求項１３の方法。
【請求項15】
前記レジスタのセットを、前記仮想機能に割り当てられた最小量の空間に対応するいくつかのサブセットに区画化することと、前記仮想機能の特性に基づいて、前記サブセットの数を修正することと、を更に含む、
請求項１３の方法。
【請求項16】
前記レジスタのセットの前記第１のサブセットは、前記第１の仮想機能によって影響される前記フレームを記憶するためのフレームバッファと、前記仮想機能の動作状態を定義するためのコンテキストレジスタと、前記仮想機能が実行のためにスケジューリングされる準備ができたことをシグナリングするためのドアベルレジスタと、を含む、請求項１３～１５の何れかの方法。
【請求項17】
前記第１のゲストＶＭからのシグナリングに応じて、第１の時間周期内に前記第１の仮想機能を実行するように第１のゲストＶＭをスケジューリングすることを更に含む、請求項１６の方法。
【請求項18】
前記ハイパーバイザから、前記第１の時間周期の間に前記レジスタのセットの前記第１のサブセットへの前記第１のゲストＶＭのアクセスを許可することを更に含み、前記ハイパーバイザは、前記第１の時間周期の間に、スケジューリングされていないゲストＶＭによる前記レジスタのセットへのアクセスを拒否する、
請求項１７の方法。
【請求項19】
前記第１の仮想機能を構成することは、前記固定機能ハードウェアブロックに前記第１の仮想機能を実装するために使用されるマルチメディア機能のユーザモードドライバ及びファームウェアイメージのうち少なくとも１つをインストールすることを含む、請求項１８の方法。
【請求項20】
前記第１のゲストＶＭから、前記第１のゲストＶＭが実行のためにスケジューリングされる準備ができたことをシグナリングするように、前記第１のサブセット内の前記ドアベルレジスタに情報を書き込むことを更に含む、請求項１８の方法。
【請求項21】
前記第１のゲストＶＭをスケジューリングすることは、前記ドアベルレジスタから前記情報を読み込んだことに応じて、前記第１のゲストＶＭをスケジューリングすることを含む、請求項２０の方法。
【請求項22】
前記第１のゲストＶＭをスケジューリングすることは、前記ゲストＶＭに関連付けられた優先度と、スケジューリングされる準備ができた他のゲストＶＭに関連付けられた他の優先度と、に基づいて、前記第１のゲストＶＭをスケジューリングすることを含む、請求項２１の方法。
【請求項23】
前記フレームに対して前記グラフィックレンダリングを実行することは、前記第１の時間周期の間、前記第１の仮想機能を使用して前記第１のサブセット内のフレームバッファに記憶されたフレームに対してグラフィックレンダリングを実行することを含む、請求項２１の方法。
【請求項24】
前記第１のゲストＶＭは、前記第１の時間周期の間に実行を完了したことに応じて、別のゲストＶＭに対して別の仮想機能をロードすることができることを前記ハイパーバイザに通知し、前記第１のサブセット内の前記ドアベルレジスタは、前記第１の時間周期の間に実行を完了したことに応じてクリアされる、
請求項２１の方法。
【請求項25】
方法であって、プロセシングユニット上で実行される第１のゲスト仮想マシン（ＶＭ）を使用して、前記プロセシングユニットに実装されたレジスタのセットの第１のサブセットに記憶されたフレームに対してグラフィックレンダリングを実行することであって、前記グラフィックレンダリングは、前記第１のサブセットに記憶された第１のコンテキスト情報に基づいて、前記第１の仮想機能を実装するように構成された固定機能ハードウェアブロックに実装された物理機能に対応する第１の仮想機能を使用して実行される、ことと、
ハイパーバイザにおいて、前記物理機能に対応する第２の仮想機能にアクセスするための第２のゲストＶＭからの要求を検出することと、
前記ハイパーバイザにおいて、前記要求に応じて、前記第２の仮想機能を実行するように前記固定機能ハードウェアブロックを構成するワールドスイッチを実行することと、を含む、
方法。
【請求項26】
前記第２のゲストＶＭは、前記第２のゲストＶＭがスケジューリングされる準備ができたことを示すように、前記レジスタのセットの第２のサブセット内のドアベルレジスタに情報を書き込み、前記要求を検出することは、前記ドアベルレジスタから前記情報を読み込むことを含む、
請求項２５の方法。
【請求項27】
前記要求を検出したことに応じて、スケジューリングされた時間に開始する時間周期の間、前記第２のゲストＶＭを実行のためにスケジューリングすることを更に含む、請求項２６の方法。
【請求項28】
前記時間周期の間、前記第２のゲストＶＭを実行のためにスケジューリングすることは、前記時間周期の間に前記レジスタのセットへの前記第２のゲストＶＭの排他的アクセスを許可することを含む、請求項２７の方法。
【請求項29】
前記ワールドスイッチを実行することは、前記スケジューリングされた時間に前記ワールドスイッチを実行することを含む、請求項２７の方法。
【請求項30】
前記ワールドスイッチを実行することは、前記レジスタのセットの前記第２のサブセットに記憶された第２のコンテキスト情報に基づいて、前記固定機能ハードウェアブロックを構成することを含む、請求項２９の方法。
【請求項31】
前記固定機能ハードウェアブロックを構成することは、前記第２の仮想機能を実装するために使用されるマルチメディア機能のユーザモードドライバ及びファームウェアイメージのうち少なくとも１つをインストールすることを含む、請求項３０の方法。
【請求項32】
前記第２のゲストＶＭを使用して、前記第２の仮想機能を使用して前記レジスタのセットの前記第２のサブセットに記憶されたフレームに対してグラフィックレンダリングを実行することを更に含む、請求項３０の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【0001】
従来のプロセシングシステムは、セントラルプロセシングユニット（ＣＰＵ）と、音声アプリケーション、ビデオアプリケーション及びグラフィックアプリケーションを実行するグラフィックプロセシングユニット（ＧＰＵ）と、を含む。いくつかのケースでは、ＣＰＵ及びＧＰＵは、アクセラレーテッドプロセシングユニット（ＡＰＵ）に統合される。マルチメディアアプリケーションは、プログラムにグループ化されたマイクロプロセッサ命令の静的なプログラミングシーケンスとして、又は、アプリケーションのライフタイムの間にマルチメディアアプリケーションに割り当てられたリソースのセットを有するプロセス（コンテナ）として表現される。例えば、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）プロセスは、プライベートの仮想アドレス空間、実行可能プログラム、様々なシステムリソースをマッピング及び利用するハンドルのセット（セマフォ、同期オブジェクト、プロセス内のスレッドにアクセス可能なファイル等）、セキュリティコンテキスト（ユーザ識別、特権、アクセス属性、ユーザアカウント制御フラグ、セッション等から構成される）、クライアントアプリケーションを一意に識別するプロセス識別子、及び、実行の１つ以上のスレッドから構成される。オペレーティングシステム（ＯＳ）も、マルチメディアをサポートし、例えば、ＯＳは、特定のコンテナにカプセル化されたマルチメディアファイルを開くことができる。マルチメディアコンテナの例は、．ｍｏｖ、．ｍｐ４及び．ｔｓを含む。ＯＳは、音声コンテナ又はビデオコンテナを特定し、コンテンツを取り出し、ＣＰＵ又は利用可能なマルチメディアアクセラレータ上でソフトウェア内のコンテンツを復号し、コンテンツをレンダリングし、例えば、アルファブレンドされたグラフィック又は色分けされたグラフィックとして、ディスプレイ上でレンダリングされたコンテンツを提示する。いくつかのケースでは、ＣＰＵは、ＧＰＵへのドローコールを発行することによってグラフィック処理を開始する。ドローコールは、フレーム内のオブジェクト（又は、オブジェクトの一部）をレンダリングすることをＧＰＵに指示するようＣＰＵによって生成され、ＧＰＵに送信されるコマンドである。ドローコールは、オブジェクト又はその一部をレンダリングするためにＧＰＵによって使用される、テクスチャ、状態、シェーダ、レンダリングオブジェクト及びバッファ等を定義した情報を含む。ＧＰＵは、ディスプレイに提供される画素の値を生成するようオブジェクトをレンダリングし、ディスプレイは、レンダリングされたオブジェクトを表す画像を表示するために画素値を使用する。
【0002】
添付図面を参照することによって、本開示をより良好に理解することができ、その多数の特徴及び利点が当業者に明らかになる。異なる図面における同一の符号の使用は、類似又は同一のアイテムを示す。
【図面の簡単な説明】
【0003】
【図1】いくつかの実施形態による、仮想化環境内での物理機能の共有を実装するグラフィックプロセシングユニット（ＧＰＵ）を含むプロセシングシステムのブロック図である。
【図2】いくつかの実施形態による、単一の半導体ダイ上でセントラルプロセシングユニット（ＣＰＵ）及びＧＰＵを統合するシステムオンチップ（ＳＯＣ）のブロック図である。
【図3】いくつかの実施形態による、ＧＰＵ上でのマルチメディア仮想化をサポートするハードウェアアーキテクチャの第１の実施形態のブロック図である。
【図4】いくつかの実施形態による、ＧＰＵ上でのマルチメディア仮想化をサポートするハードウェアアーキテクチャの第２の実施形態のブロック図である。
【図5】いくつかの実施形態による、仮想化ＯＳエコシステム内でのマルチメディア処理をサポートするために使用されるオペレーティングシステム（ＯＳ）のブロック図である。
【図6】いくつかの実施形態による、仮想化サポートによるＯＳアーキテクチャのブロック図である。
【図7】いくつかの実施形態による、圧縮ビデオの復号、レンダリング及び提示のためのマルチメディアソフトウェアシステムのブロック図である。
【図8】いくつかの実施形態による、物理機能のためのベースアドレスレジスタ（ＢＡＲ）を識別する物理機能構成空間のブロック図である。
【図9】いくつかの実施形態による、仮想機能のためのＢＡＲを識別するシングルルートＩ／Ｏ仮想化（ＳＲ－ＩＯＶ）ヘッダの部分のブロック図である。
【図10】いくつかの実施形態による、物理機能を実行するホストＯＳ及び物理機能に関連付けられた仮想機能を実行するゲスト仮想マシン（ＶＭ）のライフサイクルのブロック図である。
【図11】いくつかの実施形態による、マルチメディアユーザモードドライバ及びカーネルモードドライバのブロック図である。
【図12】いくつかの実施形態による、仮想化ＯＳエコシステム内でのマルチメディア能力共有をサポートするメッセージシーケンスの第１の部分を示す図である。
【図13】いくつかの実施形態による、仮想化ＯＳエコシステム内でのマルチメディア能力共有をサポートするメッセージシーケンスの第２の部分を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0004】
グラフィックプロセシングユニット（ＧＰＵ）等のプロセシングユニットは、複数の仮想マシンがＧＰＵのハードウェアリソースを使用することを可能にする仮想化をサポートする。各々の仮想マシンは、ＧＰＵのハードウェアリソースを使用する別個のプロセスとして実行する。いくつかの仮想マシンは、仮想マシンが実際のマシンをエミュレートすることを可能にするオペレーティングシステムを実行する。他の仮想マシンは、プラットフォーム独立環境内でコードを実行するよう設計される。ハイパーバイザは、仮想マシンを生成及び稼働させ、仮想マシンは、ゲストマシン又はゲストとも呼ばれる。ＧＰＵ上で実装された仮想環境は、物理マシン上で実装された他の仮想コンポーネントに仮想機能（virtual functions）を提供する。ＧＰＵ内で実行された単一の物理機能（physical function）は、１つ以上の仮想機能をサポートするために使用される。物理機能は、タイムスライス毎に物理マシン上で異なる仮想マシンに仮想機能を割り当てる。例えば、物理機能は、第１の時間周期内に第１の仮想マシンに第１の仮想機能を割り当て、第２の後続の時間周期内に第２の仮想マシンに第２の仮想機能を割り当てる。いくつかのケースでは、ＧＰＵ内の物理機能は、３１個程度の仮想機能をサポートするが、他のケースでは、より多くの又はより少ない仮想機能がサポートされる。シングルルート入力／出力仮想化（ＳＲ ＩＯＶ）仕様は、複数の仮想マシンがペリフェラルコンポーネントインターコネクトエクスプレス（ＰＣＩｅ）バス等の単一のバスへのＧＰＵインタフェースを共有することを可能にする。コンポーネントは、バスを通じて要求を送信することによって、仮想機能にアクセスする。
【0005】
例えば、ＧＰＵ上で実行する仮想マシンによるマルチメディアコンテンツの処理は、ハードウェアアクセラレーション機能（hardware accelerated functions）を使用して加速化される。例えば、特定のＯＳディストリビューションの一部であり又は独立したソフトウェアベンダによって提供されるアプリケーションを使用することによって、ハードウェアアクセラレーションマルチメディアコンテンツのハンドリングを達成することができる。ハードウェアアクセラレーションを使用するために、マルチメディアアプリケーションは、音声再生、ビデオ再生又はマルチメディア再生を開始する前に、ＧＰＵのハードウェアアクセラレーションマルチメディア機能をクエリする。クエリは、サポートされたコーデック（コーダ－デコーダ）、最大ビデオ解像度、及び、最大のサポートされるソースレート等の情報についての要求を含む。別個のプロセス（例えば、別個のホスト又はゲスト仮想マシン）は、同一のマルチメディアアプリケーションの異なるインスタンスを実行するために使用され、異なる仮想マシンによって実行されるマルチメディアアプリケーションの複数のインスタンスは相互に認識されない。いくつかのケースでは、ユーザモードドライバは、いくつの異なるインスタンスがＧＰＵ上で同時に稼働しているかを認識しない。ユーザモードドライバは、典型的には、ハードウェア機能（コーデック等）の単一のインスタンスが単に開かれ、仮想マシン等のプロセスに割り当てられることを可能にする。同時に、例えば、第１の仮想マシンにおいてＧＰＵ上でグラフィック処理を起動する第１のアプリケーションは、圧縮ビデオビットストリームを復号するよう固定機能ハードウェアが割り当てられる。固定機能ハードウェアは、第１のアプリケーションの実行と同時に後続のアプリケーションへの割り当てには利用可能でなく、よって、第２の仮想マシン上で実行する第２のアプリケーションは、セントラルプロセシングユニット（ＣＰＵ）等の汎用アプリケーションプロセッサ上で実行されるソフトウェアを使用して復号される（又は、符号化される）。他の仮想マシン上で実行されるアプリケーションも、ＣＰＵのリソース（コア及びスレッド）が完全に占有されるまで、ＣＰＵ上で実行されるソフトウェアを使用して復号される（又は、符号化される）。このシナリオは、より高いソース解像度及びより高いリフレッシュレートが必要とされる場合、電力効率が悪く、プロセシングシステムをスローダウンさせることが多い。
【0006】
図１～図１３は、ＣＰＵ上で実行されるソフトウェアによってもたらされるハードウェアアクセラレーションを１つのプロセス以外の全てのプロセスに使用させる代わりに、ＧＰＵにおいて固定機能ハードウェアブロックによってもたらされるハードウェア機能を複数の仮想マシンが共有することを可能にすることによって、マルチメディアアプリケーションの実行速度を改善すると共に、プロセシングシステムの電力消費を低減させる技術の実施形態を開示する。ハードウェアアクセラレーション機能は、固定機能ハードウェアブロックによって提供される物理機能として実行される。いくつかの実施形態では、物理機能は、マルチメディアデータストリームの符号化、マルチメディアデータストリームの復号、音声データ若しくはビデオデータの符号化／復号、又は、他の動作を実行する。物理機能に対応する複数の仮想機能は、ＧＰＵ上で実行されるゲスト仮想マシン（ＶＭ）に公開される。ＧＰＵは、レジスタのセットを含み、レジスタのサブセットは、異なる仮想機能に関連付けられた情報を記憶するよう割り当てられる。サブセットの数と共にサブセット内のレジスタの数は、各々の仮想機能によって使用される最大量の空間に対応する静的値、又は、各々の仮想機能によって使用される最小量の空間に対応する初期値に設定され、それらの値はその後、仮想機能の特性に基づいて動的に修正される。いくつかの実施形態では、レジスタの各々のサブセットは、仮想機能によって影響されるフレームを記憶するためのフレームバッファ、仮想機能の動作状態を定義するためのコンテキストレジスタ、及び、例えば、ＧＰＵの１つ以上の計算ユニットを使用してＧＰＵによる実行のために仮想機能がスケジューリングされる準備ができたことをシグナリングするためのドアベル（doorbell）を含む。
【0007】
ハイパーバイザは、１つのゲストＶＭにレジスタへの同時のアクセスを許可又は拒否する。レジスタへのアクセスを有するゲストＶＭは、ゲストＶＭに対してレジスタのサブセット内のフレームバッファに記憶されたフレームに対するグラフィックレンダリングを実行する。ＧＰＵ上の固定機能ハードウェアブロックは、ゲストＶＭに対するレジスタのサブセット内のコンテキストレジスタに記憶された情報に基づいて、ゲストＶＭに対して仮想機能を実行するように構成される。いくつかの実施形態では、固定機能ハードウェアブロックの構成は、仮想機能を実行するために使用されるマルチメディア機能のユーザモードドライバ及びのファームウェアイメージをインストールすることを含む。ゲストＶＭは、サブセット内のドアベルレジスタに情報を書き込むことによって、実行のためにそれがスケジューリングされる準備ができたことをシグナリングする。ＧＰＵにおけるスケジューラは、スケジューリングされた時間に仮想機能を実行するよう、ゲストＶＭをスケジューリングする。いくつかの実施形態では、ゲストＶＭは、ゲストＶＭに関連付けられた優先度、及び、スケジューリングされる準備ができた他のゲストＶＭに関連付けられた他の優先度に基づいてスケジューリングされる。ワールドスイッチは、例えば、現在のゲストＶＭに対してレジスタのサブセット内のコンテキストレジスタにおいて定義されたように、前に実行しているゲストＶＭに対して定義されたコンテキストから現在のゲストＶＭに対するコンテキストにコンテキストを切り替えるよう、スケジューリングされた時間に実行される。いくつかの実施形態では、ワールドスイッチは、ＧＰＵ上で仮想機能を実行するために使用されるマルチメディア機能のユーザモードドライバ及びファームウェアイメージをインストールすることを含む。ワールドスイッチが完了した後、現在のゲストＶＭは、フレームバッファレジスタ内のフレームに対するハードウェアアクセラレーション動作を実行するよう、仮想機能を実行することを開始する。本明細書で説明するように、ハードウェアアクセラレーション演算の例は、マルチメディア復号、マルチメディア符号化、ビデオ復号、ビデオ符号化、音声復号、及び、音声符号化等を含む。スケジューラは、或る時間周期の間にゲストＶＭをスケジューリングし、ゲストＶＭは、或る時間周期の間に仮想機能及びレジスタのサブセットへの排他的アクセスを有する。時間周期の間に実行を完了したことに応じて、ゲストＶＭは、別のゲストＶＭに対して別の仮想機能をロードすることができたこと、及び、ゲストＶＭに対するドアベルがクリアされたことをハイパーバイザに通知する。
【0008】
図１は、いくつかの実施形態による、仮想化環境内での物理機能の共有を実装するグラフィックプロセシングユニット（ＧＰＵ）１０５を含むプロセシングシステム１００のブロック図である。ＧＰＵ１０５は、同時に又は並列して命令を独立して実行する１つ以上のＧＰＵコア１０６と、３Ｄグラフィックレンダリング又はビデオレンダリングをサポートする１つ以上のシェーダシステム１０７と、を含む。例えば、シェーダシステム１０７は、グラフィックレンダリングフレーム／秒スコアを増大させ、又は、グラフィックエンジンがシーンを正確にレンダリングできなかったレンダリングされた画像のエリアをパッチすることによって、視覚的提示を改善するために使用されてもよい。メモリコントローラ１０８は、レンダリングプロセスの間にフレームを記憶するフレームバッファ１０９へのインタフェースを設ける。フレームバッファ１０９のいくつかの実施形態は、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）として実装される。しかしながら、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）及び不揮発性ＲＡＭを含む他のタイプのメモリを使用して、フレームバッファ１０９が実装されてもよい。ＧＰＵ１０５のいくつかの実施形態は、エンコーダフォーマットコンバータ、マルチフォーマットビデオコーデック、ディスプレイ又はスクリーンへのインタフェースを設けるディスプレイ出力回路、並びに、音声信号を符号化／復号するための音声コプロセッサ及び音声コーデック等を含む。
【0009】
また、プロセシングシステム１００は、命令を実行するためのセントラルプロセシングユニット（ＣＰＵ）１１５を含む。ＣＰＵ１１５のいくつかの実施形態は、同時に又は並列して命令を独立して実行することができる複数のプロセッサコア１２０，１２１，１２２（本明細書で「ＣＰＵコア１２０～１２２」と総称される）を含む。いくつかの実施形態では、ＧＰＵ１０５は、バス１２５（ＰＣＩ－ｅバス等）及びノースブリッジ１３０を介してＣＰＵ１１５に接続された離散ＧＰＵ（ｄＧＰＵ）として動作する。ＣＰＵ１１５はまた、ＣＰＵ１１５とメモリ１４０との間のインタフェースを設けるメモリコントローラ１０８を含む。メモリ１４０のいくつかの実施形態は、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ及び不揮発性ＲＡＭ等として実装される。ＣＰＵ１１５は、メモリ１４０に記憶されたプログラムコード１４５等の命令を実行し、ＣＰＵ１１５は、実行された命令の結果等の情報１５０をメモリ１４０に記憶する。また、ＣＰＵ１１５は、ＧＰＵ１０５にドローコールを発行することによって、グラフィック処理を起動することが可能である。ドローコールは、フレーム内のオブジェクト（又は、オブジェクトの一部）をレンダリングすることをＧＰＵ１０５に指示するようＣＰＵ１１５によって生成され、ＧＰＵ１０５に送信されるコマンドである。
【0010】
サウスブリッジ１５５は、ノースブリッジ１３０に接続されている。サウスブリッジ１５５は、プロセシングシステム１００に関連付けられた周辺ユニットへの１つ以上のインタフェース１６０を設ける。インタフェース１６０のいくつかの実施形態は、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）デバイス、汎用Ｉ／Ｏ（ＧＰＩＯ）、ハードディスクドライブに対するＳＡＴＡ、及び、ＳＰＩ，Ｉ２Ｃ等のシリアルペリフェラルバスインタフェース等の周辺ユニットへのインタフェースを含む。
【0011】
ＧＰＵ１０５は、アドレス変換コントローラを有するＧＰＵ仮想メモリ管理ユニット（ＧＰＵ ＭＭＵ ＡＴＣ）１６５を含み、ＣＰＵ１１５は、ＣＰＵ ＭＭＵ ＡＴＣ１７０を含む。ＧＰＵ ＭＭＵ ＡＴＣ１６５及びＣＰＵ ＭＭＵ ＡＴＣ１７０は、マルチレベル変換ロジック及びオペレーティングシステムカーネルモードドライバ（ＫＭＤ）によって維持される変換テーブルのセットを使用することによって、物理メモリアドレス（ＰＡ）への仮想メモリアドレス（ＶＡ）の変換をもたらす。よって、メインＯＳ上で又はゲストＯＳにおいて実行されるアプリケーショプロセスの各々は、ＣＰＵ演算及びＧＰＵレンダリングのためのそれら自身の仮想アドレス空間を有する。したがって、ＧＰＵ ＭＭＵ ＡＴＣ１６５及びＣＰＵ ＭＭＵ ＡＴＣ１７０は、ＧＰＵコア及びＣＰＵコアの仮想化をサポートする。ＧＰＵ１０５は、プロセス毎にＧＰＵ仮想アドレスを物理アドレスに変換する、その自身のメモリ管理ユニット（ＭＭＵ）を有する。各々のプロセスは、異なるページテーブルを使用する別個のＣＰＵ仮想アドレス空間及びＧＰＵ仮想アドレス空間を有する。ビデオメモリマネージャは、全てのプロセスのＧＰＵ仮想アドレス空間を管理し、メモリページを割り当てること、メモリページを拡大すること、メモリページを更新すること、メモリページの常駐性を保証すること、及び、ページテーブルを解放することを管理する。
【0012】
ＧＰＵ１０５のいくつかの実施形態は、アドレス空間及びページテーブル／ページディレクトリをＣＰＵ１１５と共有し、したがって、システム仮想メモリモード（ＩＯＭＭｕ）において動作することができる。ＧＰＵ ＭＭＵモデルでは、ＯＳカーネルにおけるビデオメモリマネージャ（ＶｉｄＭＭ）は、ＧＰＵ ＭＭＵ ＡＴＣ１６５及びページテーブルを管理すると共に、ＧＰＵ仮想アドレスマッピングのためにユーザモードドライバ（ＵＭＤ）にデバイスドライバインタフェース（ＤＤＩ）サービスを公開する。ＩＯＭＭＵモデルでは、ＧＰＵ１０５及びＣＰＵ１１５は、共通アドレス空間、共通ページディレクトリ、及び、ページテーブルを共有する。このモデルは、（全）システム仮想メモリ（ＳＶＭ）として知られている。ＡＰＵハードウェアのいくつかの実施形態は、以下をサポートする。
・ＧＰＵ１０５がＧＰＵメモリ及びＣＰＵシステムメモリにアクセスするための第１のＭＭＵユニット。
・ＣＰＵ１１５がＣＰＵメモリ及びＧＰＵシステムメモリにアクセスするための第２のＭＭＵユニット。
・ＧＰＵ１０５がＧＰＵメモリ及びＣＰＵシステムメモリにアクセスするための第１のＭＭＵユニット。
・ＣＰＵ１１５がＣＰＵメモリ及びＧＰＵシステムメモリにアクセスするための第２のＭＭＵユニット。
【0013】
同様に、いくつかの実施形態では、離散ＧＰＵ ＨＷは、その自身のＧＰＵ ＭＭＵ ＡＴＣ１６５を有し、離散ＣＰＵマルチコアシステムは、その自身のＣＰＵ ＭＭＵ ＡＴＣ１７０を有する。ＡＴＣを有するＭＭＵユニットは、システム及びグラフィックメモリのその自身のセットによる各々のゲストＯＳにより生じる各々の仮想マシン／ゲストＯＳ及び任意の仮想マシン／ゲストＯＳに対するＣＰＵのアクセス及びＧＰＵのアクセスのための別個のページテーブルを維持する。
【0014】
プロセシングシステム１００のいくつかの実施形態は、ユーザモードから直接ＧＰＵ１０５にサブミットされる、復号ジョブ、符号化ジョブ、計算ジョブ、及び／又は、レンダリングジョブを実行するようデスクトップウインドウマネージャ（ＤＷＭ）を実装する。ＧＰＵ１０５は、ワークの様々なユーザモードキューを公開及び管理し、ＧＰＵエンジンへのサブミットの前にビデオメモリマネージャ（ＶｉｄＭＭ）が任意のコマンドバッファを検査及びパッチする必要性を除去する。良い結果として、パケット方式スケジューリングをバッチ方式にすることができ（より多くの連続したジョブが時間の単位でキューシステムを介してサブミットされることを可能にする）、セントラルプロセッサユニット（ＣＰＵ）が低電力レベルにおいて動作することを可能にし、最小の電力しか消費しない。ＧＰＵ及びＡＴＣ１６５並びにＣＰＵ ＭＭＵ ＡＴＣ１７０のいくつかの実施形態を実装する他の利点は、非連続のＧＰＵメモリ空間又はＣＰＵメモリ空間内で断片化されることがある、仮想メモリ割り当てを散財する能力を含む。その上、ＣＰＵメモリアドレスパッチの必要性がなく、割り当てを通じてＧＰＵコマンドバッファの内部のメモリ参照を追跡し、位置リストをパッチする必要がなく、又は、ＧＰＵエンジンへのサブミットの前に正確な物理メモリ参照によるそれらのバッファをパッチする必要がない。
【0015】
また、ＧＰＵ１０５は、物理機能を実行する１つ以上の固定機能ハードウェアブロックを含む。いくつかの実施形態では、固定機能ハードウェアブロック１７５において実行される物理機能は、マルチメディア復号、マルチメディア符号化、ビデオ復号、ビデオ符号化、音声復号、及び、音声符号化等のハードウェアアクセラレーション機能である。メモリ１４０に実装される仮想環境は、物理機能及びゲストＶＭに公開された仮想機能のセットをサポートする。更に、ＧＰＵ１０５は、カーネルモードユニットによって実行される処理に関連付けられた情報を記憶するレジスタのセットを含む（明確にするために、図１には示されていない）。レジスタのセットのサブセットは、仮想機能に関連付けられた情報を記憶するよう割り当てられる。固定機能ハードウェアブロック１７５は、本明細書で詳細に説明するように、対応する１つのサブセットに記憶された情報に基づいて、ゲストＶＭの１つに対して１つの仮想機能を実行する。
【0016】
図２は、いくつかの実施形態による、単一の半導体ダイ上でＣＰＵ及びＧＰＵを統合するシステムオンチップ（ＳＯＣ）２００のブロック図である。ＳＯＣ２００は、本明細書で説明するように、仮想化環境内での物理機能の共有を実装するマルチコアプロセシングユニット２０５を含む。マルチコアプロセシングユニット２０５は、同時に又は並列して命令を独立して実行する１つ以上のＣＰＵコアから形成されたＣＰＵコアコンプレックス２０８を含む。明確にするために、個々のＣＰＵコアは図２に示されていない。
【0017】
また、マルチコアプロセシングユニット２０５は、マルチメディアデータ、ビデオデータ、音声データ、及び、これらの組み合わせ等のデータを符号化及び復号するための回路を含む。いくつかの実施形態では、符号化／復号（コーデック）回路は、専用ビデオ縮小命令セットコンピューティングプロセッサ（ＲＩＳＣ）によって制御されるビデオコーデックネクスト（ＶＣＮ）２１０を含む。他の実施形態では、コーデック回路は、ＶＣＮ２１０を実装するために使用されるＲＩＳＣプロセッサと同一又は異なってもよい、専用ＲＩＳＣプロセッサによって制御される固定ハードウェアＩＰとして実装されたユニバーサルビデオデコーダ（ＵＶＤ）／ビデオ圧縮エンジン（ＶＣＥ）２１５を含む。ＶＣＮ２１０及びＵＶＤ／ＶＣＥ２１５は、符号化／復号回路の代替的な実施形態であり、マルチコアプロセシングユニット２０５が示される実施形態は、ＶＣＮ２１０を使用して実装され、ＵＶＤ／ＶＣＥ２１５を表す破線ボックスによって示されるように、ＵＶＤ／ＶＣＥ２１５を含まない。ＶＣＮ２１０及びＵＶＤ／ＶＣＥ２１５を構成するためにファームウェアが使用される。異なるゲストＶＭと関連付けられた異なるファームウェア構成は、以下に詳細に説明するように、ゲストＶＭの間のワールドスイッチを容易にするよう、ゲストＶＭに関連付けられたレジスタのサブセットに記憶される。
【0018】
また、マルチコアプロセシングユニット２０５は、マルチコアプロセシングユニット２０５の間のインタフェース及び周辺デバイスへのインタフェースを設けるために使用される、サウスブリッジ等のブリッジ２２０を含む。いくつかの実施形態では、ブリッジ２２０は、１つ以上のＰＣＩｅインタフェース２２５と、１つ以上のユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）インタフェース２３０と、１つ以上のシリアルＡＴアタッチメント（ＳＡＴＡ）インタフェース２３５と、にマルチコアプロセシングユニット２０５を接続する。マルチコアプロセシングユニット２０５についての情報を記憶したダブルデータレート（ＤＤＲ）メモリ集積回路等のメモリ要素を取り付けるためにスロット２４０，２４１，２４２，２４３が設けられる。
【0019】
図３は、いくつかの実施形態による、ＧＰＵ上でのマルチメディア仮想化をサポートするハードウェアアーキテクチャ３００の第１の実施形態のブロック図である。ハードウェアアーキテクチャ３００は、同時に又は並列して命令を実行する計算ユニット（又は、他のプロセッサ）を含む、グラフィックコア３０２を含む。いくつかの実施形態では、グラフィックコア３０２は、仮想メモリ管理のための統合されたアドレス変換ロジックを含む。グラフィックコア３０２は、ローカルメモリを使用して、又は、協調されたＣＰＵ／ＧＰＵグラフィック処理のためにシステムメモリ内のコンテンツにアクセスすることによって、性能レンダリング等のレンダリング演算を行うために、柔軟なデータルーティングを使用する。
【0020】
また、ハードウェアアーキテクチャ３００は、１つ以上のインタフェース３０４を含む。インタフェース３０４のいくつかの実施形態は、電圧レギュレータ、ピンストライプ、フラッシュメモリ、組み込みコントローラ、サウスブリッジ及びファンコントロール等のプラットフォームコンポーネントへのプラットフォームコンポーネントインタフェースを含む。インタフェース３０４のいくつかの実施形態は、ジョイントテストアクショングループ（ＪＴＡＧ）インタフェース、バウンダリスキャン診断（ＢＳＤ）スキャンインタフェース、及び、デバッグインタフェースへのインタフェースを含む。インタフェース３０４のいくつかの実施形態は、１つ以上の外部ディスプレイパネルへのディスプレイインタフェースを含む。更に、ハードウェアアーキテクチャ３００は、ハードウェアアーキテクチャ３００についての温熱状態及び電力状態を管理するシステム管理ユニット３０６を含む。
【0021】
グラフィックコア３０２、インタフェース３０４、システム管理ユニット３０６及び相互接続ネットワーク３０８に取り付けられた他のエンティティとの通信を容易にするために相互接続ネットワーク３０８が使用される。相互接続ネットワーク３０８のいくつかの実施形態は、初期化、ファームウェアローディング及びランタイム制御等のために、レジスタアクセス並びに固定ハードウェアのローカルデータ及び命令メモリへのアクセスをもたらす、スケーラブル制御ファブリック又はシステム管理ネットワークとして実装される。また、相互接続ネットワーク３０８は、ビデオ圧縮エンジン（ＶＣＥ）３１２、ユニバーサルビデオデコーダ（ＵＶＤ）３１４、音声コプロセッサ３１６及びディスプレイ出力３１８と共に、明確にするために図３に示されていないダイレクトメモリアクセス、ハードウェアセマフォロジック及びディスプレイコントローラ等の他のエンティティに接続される。
【0022】
ＶＣＥ３１２のいくつかの実施形態は、ローカルビデオ－ＲＩＳＣ上で実行するファームウェアを使用して制御される、圧縮ビットストリームビデオエンコーダとして実装される。ＶＣＥ３１２は、マルチフォーマット能力を有し、例えば、ＶＣＥ３１２は、様々なプロファイル及びレベルを使用して、Ｈ．２６４、Ｈ．２６５、ＡＶ１及び他の符号化又は圧縮フォーマットを符号化する。ＶＣＥ３１２は、色空間変換により設けられたＹＵＶ面又はＲＧＢ面から符号化する。いくつかの実施形態では、色空間変換及びビデオスケーリングは、画素シェーダ又は計算シェーダを実行するＧＰＵコア上で実行される。いくつかの実施形態では、色空間変換及びビデオスケーリングは、固定機能ハードウェアビデオ前処理ブロック（明確にするために図３に示されていない）に対して実行される。
【0023】
ＵＶＤ３１４のいくつかの実施形態は、ローカルビデオ－ＲＩＳＣ上で稼働するファームウェアから制御される、圧縮ビットストリームビデオデコーダとして実装される。ＵＶＤ３１４は、マルチフォーマット能力を有し、例えば、ＵＶＤ３１４は、様々なプロファイル、レベル及びビット深度において、レガシＭＰＥＧ－２、ＭＰＥＧ－３及びＶＣ１ビットストリームと共に、より新しいＨ．２６４、Ｈ．２６５、ＶＰ９及びＡＶ１フォーマットを復号する。
【0024】
音声コプロセッサ３１６のいくつかの実施形態は、ローカル及びグローバル音声キャプチャ及びレンダリングによるホスト音声オフロードを実行する。例えば、音声コプロセッサ３１６は、音声フォーマット変換、サンプルレート変換、音声イコライゼーション、ボリューム制御及びミキシングを実行することができる。また、音声コプロセッサ３１６は、キーワード検出、音響エコーキャンセレーション、ノイズ抑制及びマイクロフォンビームフォーミング等のように、発話により制御される音声ビデオコンファレンシング及びコンピュータのためのアルゴリズムを実行することができる。
【0025】
ハードウェアアーキテクチャ３００は、個々の固定機能ハードウェアブロックを制御するためのハブ３２０を含む。ハブ３２０のいくつかの実施形態は、仮想アドレスから物理アドレスへのアドレス変換を実行するために使用される、ローカルＧＰＵ仮想メモリアドレス変換キャッシュ（ＡＴＣ）３２２を含む。ローカルＧＰＵ仮想メモリＡＴＣ３２２は、ＣＰＵレジスタアクセス、並びに、ローカルフレームバッファ３２４又はシステムメモリに記憶されたバッファのアレイへのデータ受け渡し及びローカルフレームバッファ３２４又はシステムメモリに記憶されたバッファのアレイからのデータ受け渡しをサポートする。
【0026】
マルチレベルＡＴＣ３２６は、アドレス変換を実行することをサポートするよう、物理アドレスへの仮想アドレスの変換を記憶する。いくつかの実施形態では、ローカルフレームバッファ３２４及びシステムメモリ３２８へのアクセスを容易にするためにアドレス変換が使用される。
【0027】
図４は、いくつかの実施形態による、ＧＰＵ上でのマルチメディア仮想化をサポートするハードウェアアーキテクチャ４００の第２の実施形態のブロック図である。ハードウェアアーキテクチャ４００は、図３に示すハードウェアアーキテクチャ３００の第１の実施形態と同一のいくつかの要素を含む。例えば、ハードウェアアーキテクチャ４００は、グラフィックコア３０２、インタフェース３０４、システム管理ユニット３０６、相互接続ネットワーク３０８、音声コプロセッサ３１６、ディスプレイ出力３１８、及び、システムメモリ３２８を含む。これらのエンティティは、図３に示すハードウェアアーキテクチャ３００内の対応するエンティティと同一又は同様の方法で動作する。
【0028】
ハードウェアアーキテクチャ４００の第２の実施形態は、ＣＰＵコアコンプレックス４０５、ＶＣＮエンジン４１０、画像シグナルプロセッサ（ＩＳＰ）４１５、及び、マルチメディアハブ４２０を含むことによって、図３に示すハードウェアアーキテクチャ３００の第１の実施形態とは異なる。
【0029】
ＣＰＵコアコンプレックス４０５のいくつかの実施形態は、システムメモリ３２８へのアクセスを有する、マルチレベルキャッシュを有するマルチコアＣＰＵシステムとして実装される。また、ＣＰＵコアコンプレックス４０５は、初期化、セットアップ、状態サービシング及び中断処理を実行するための機能ブロックを含む（明確にするために図４に示されていない）。
【0030】
ＶＣＮエンジン４１０のいくつかの実施形態は、統合された圧縮ビデオデコーダ及びビデオエンコーダを含む、マルチメディアビデオサブシステムを含む。ＶＣＮエンジン４１０は、優先度ベース復号（priority-based decoding）及び符号化スケジューリングを実行するようにファームウェアを使用して構成されたビデオＲＩＳＣプロセッサとして実装される。ファームウェアスケジューラは、カーネルモードドライバに復号ジョブ及び符号化ジョブをサブミットするために、ハードウェア支援キューのセットを使用する。例えば、ＶＣＮエンジン４１０上で実行するファームウェアは、標準優先度キュー（normal priority queue）において稼働する復号キューと、標準、リアルタイム及びタイムクリティカル優先度レベルにおいて稼働する符号化キューと、を使用する。ＶＣＮエンジン４１０の他の部分は、以下を含む。
ａ．ハードウェアアクセラレーションリバースエントロピ復号処理ステップ、逆変換処理ステップ、動き予測器処理ステップ、デブロッカ復号処理ステップのための固定ハードウェアＩＰブロックを有するレガシＭＰＥＧ－２、ＭＰＥＧ－４及びＶＣ－１デコーダ、並びに、セットアップ及び制御のためのレジスタインタフェース。
ｂ．専用メモリコントローラインタフェースによるローカルに接続されたメモリ及びグラフィックメモリへの圧縮ビットストリームの転送、並びに、ローカルに接続されたメモリ及びグラフィックメモリからの圧縮ビットストリームの転送をサポートする、メモリインタフェースによる固定ハードウェアＩＰブロック及びメモリデータマネージャのハードウェア状態のセットアップ及び制御、並びに、コンテキスト管理のための、レジスタインタフェースによるハードウェア加速化リバースエントロピ処理ステップ、整数動き推定処理ステップ、エントロピコーディング処理ステップ、逆変換及び補間処理ステップ、動き予測及び補間処理ステップ、並びに、デブロッキング符号化及び復号処理ステップのための固定ハードウェアＩＰブロックを有するＨ．２６４、Ｈ．２６５及びＶＰ９エンコーダ及びデコーダサブシステム。
ｃ．ビデオＲＩＳＣプロセッサ制御の下で固定ハードウェア機能として実装されたＪＰＥＧデコーダ及びＪＰＥＧエンコーダ。
ｄ．ＪＰＥＧ復号／符号化、ビデオコーデック、及びビデオＲＩＳＣプロセッサに対するレジスタのセット。
ｅ．ハードウェアによってサポートされる書き込み転送及びビデオＲＩＳＣプロセッサによってサポートされる読み込み転送による環状バッファ（circular buffers）のセットを有するリングバッファコントローラ。環状バッファは、ＪＰＥＧ復号、ビデオ復号、汎用符号化（トランスコーディングのユースケースに対する）、リアルタイム符号化（ビデオコンフェレンシングのユースケースに対する）、及び、無線ディスプレイに対するタイムクリティカル符号化をサポートする。
ａ．ハードウェアアクセラレーションリバースエントロピ復号処理ステップ、逆変換処理ステップ、動き予測器処理ステップ、デブロッカ復号処理ステップのための固定ハードウェアＩＰブロックを有するレガシＭＰＥＧ－２、ＭＰＥＧ－４及びＶＣ－１デコーダ、並びに、セットアップ及び制御のためのレジスタインタフェース。
ｂ．専用メモリコントローラインタフェースによるローカルに接続されたメモリ及びグラフィックメモリへの圧縮ビットストリームの転送、並びに、ローカルに接続されたメモリ及びグラフィックメモリからの圧縮ビットストリームの転送をサポートする、メモリインタフェースによる固定ハードウェアＩＰブロック及びメモリデータマネージャのハードウェア状態のセットアップ及び制御、並びに、コンテキスト管理のための、レジスタインタフェースによるハードウェア加速化リバースエントロピ処理ステップ、整数動き推定処理ステップ、エントロピコーディング処理ステップ、逆変換及び補間処理ステップ、動き予測及び補間処理ステップ、並びに、デブロッキング符号化及び復号処理ステップのための固定ハードウェアＩＰブロックを有するＨ．２６４、Ｈ．２６５及びＶＰ９エンコーダ及びデコーダサブシステム。
ｃ．ビデオＲＩＳＣプロセッサ制御の下で固定ハードウェア機能として実装されたＪＰＥＧデコーダ及びＪＰＥＧエンコーダ。
ｄ．ＪＰＥＧ復号／符号化、ビデオコーデック、及びビデオＲＩＳＣプロセッサに対するレジスタのセット。
ｅ．ハードウェアによってサポートされる書き込み転送及びビデオＲＩＳＣプロセッサによってサポートされる読み込み転送による環状バッファ（circular buffers）のセットを有するリングバッファコントローラ。環状バッファは、ＪＰＥＧ復号、ビデオ復号、汎用符号化（トランスコーディングのユースケースに対する）、リアルタイム符号化（ビデオコンフェレンシングのユースケースに対する）、及び、無線ディスプレイに対するタイムクリティカル符号化をサポートする。
【0031】
ＩＳＰ４１５のいくつかの実施形態は、モバイルインダストリプロセッサインタフェース（ＭＩＰＩ）アライアンスカメラインタフェース（ＣＳＩ－２）等のインタフェースを介して、センサから個々のフレーム又はビデオシーケンスをキャプチャする。よって、ＩＳＰ４１５は、入力ビデオ又は入力静止ピクチャを提供する。ＩＳＰ４１５は、取得されたＹＣｂＣｒ面に対し、画像取得、画像処理及び画像スケーリングを実行する。ＩＳＰ４１５のいくつかの実施形態は、単一の内部パイプラインへのＭＩＰＩインタフェースを介して接続されたカメラを切り替えることによって、画像処理を実行するよう複数のカメラを同時にサポートする。いくつかのケースでは、ＩＳＰ４１５の機能は、グラフィック計算エンジンによって処理されたＲＧＢ画像面又はＹＣｂＣｒ画像面に対してバイパスされる。ＩＳＰ４１５のいくつかの実施形態は、デモザイク、ノイズリダクション、スケーリング、並びに、内部ダイレクトメモリアクセス（ＤＭＡ）エンジンを使用したメモリへの取得された画像／ビデオの転送及びメモリから取得された画像／ビデオの転送等の画像処理機能を実行する。
【0032】
マルチメディアハブ４２０は、システムメモリ３２８へのアクセス、並びに、ＵＳＢ、ＳＡＴＡ、汎用Ｉ／Ｏ（ＧＰＩＯ）、リアルタイムクロック等の周辺入力／出力（Ｉ／Ｏ）デバイスにアクセスするためのＩ／Ｏハブ４３０、ＳＭＢＵＳインタフェース、及び、外部の構成可能フラッシュメモリにアクセスするためのシリアルＩ２Ｃインタフェース等のインタフェースへのアクセスをサポートする。マルチメディアハブ４２０のいくつかの実施形態は、仮想アドレスから物理アドレスへのアドレス変換を実行するために使用される、ローカルＧＰＵ仮想メモリＡＴＣ４２５を含む。ローカルＧＰＵ仮想メモリＡＴＣ４２５は、ＣＰＵレジスタアクセス、並びに、ローカルフレームバッファ又はシステムメモリ３２２に記憶されたバッファのアレイへのデータ受け渡し及びローカルフレームバッファ又はシステムメモリ３２２に記憶されたバッファのアレイからのデータ受け渡しをサポートする。
【0033】
図５は、いくつかの実施形態による、仮想化ＯＳエコシステムにおけるマルチメディア処理をサポートするために使用されるオペレーティングシステム（ＯＳ）５００のブロック図である。ＯＳ５００は、図３に示すハードウェアアーキテクチャ３００の第１の実施形態及び図４に示されたハードウェアアーキテクチャ４００の第２の実施形態において実装される。
【0034】
ＯＳ５００は、ハイパーバイザ（ＨＶ）コンテキストにおいて、ユーザモード５０５、カーネルモード５１０及びカーネルモードについての部分５１５に分割される。ユーザモードスレッドは、プライベートプロセスアドレス空間を実行している。ユーザモードスレッドの例は、システムプロセス５２０、サービスプロセス５２１、ユーザプロセス５２２及び環境サブシステム５２３を含む。システムプロセス５２０、サービスプロセス５２１及びユーザプロセス５２２は、サブシステム動的リンクライブラリ（ＤＬＬ）５２５と通信する。プロセスが実行する場合、それは、異なる状態（開始、準備、稼働、待機及び退出又は終結）を通る。ＯＳプロセスは、ＯＳ５００を初期化及び稼働させるためのシステムにおいて実装されたワークの基本単位を表すエンティティとして定義される。オペレーティングシステムサービスプロセスは、プロセッサ、メモリ、ファイル、並びに、入力及び出力を含む、プラットフォームリソースの管理を担当する。ＯＳプロセスは、概して、コンピュータシステムの実装の詳細からアプリケーションを遮断する。オペレーティングシステムサービスプロセスは、以下として稼働する。
・実行のプロセス及びスレッドを生成及び管理し、プログラムを実行し、非同期イベントを定義及び通信し、システムクロック演算を定義及び処理し、セキュリティ機能を実行し、ファイル及びディレクトリを管理し、周辺デバイスへの入力／出力処理及び周辺デバイスからの入力／出力処理を制御するカーネルサービス。
・ファイルコンテンツを比較、印刷及び表示し、ファイルを編集し、パターンを検索し、表現、ログイベント及びメッセージを評価し、ディレクトリの間でファイルを移動し、データをソートし、コマンドスクリプトを実行し、プリンタを制御し、環境情報にアクセスするためのユーティリティサービス。
・ジョブ制御コマンド及びデータ命令リストに基づいて、ワーク（ジョブ）を待ち行列に入れ、処理の順序付けを管理するためのバッチ処理サービス。
・ファイル及びディレクトリのローカル複製及びリモート複製の管理のためのファイル及びディレクトリ同期サービス。
・実行のプロセス及びスレッドを生成及び管理し、プログラムを実行し、非同期イベントを定義及び通信し、システムクロック演算を定義及び処理し、セキュリティ機能を実行し、ファイル及びディレクトリを管理し、周辺デバイスへの入力／出力処理及び周辺デバイスからの入力／出力処理を制御するカーネルサービス。
・ファイルコンテンツを比較、印刷及び表示し、ファイルを編集し、パターンを検索し、表現、ログイベント及びメッセージを評価し、ディレクトリの間でファイルを移動し、データをソートし、コマンドスクリプトを実行し、プリンタを制御し、環境情報にアクセスするためのユーティリティサービス。
・ジョブ制御コマンド及びデータ命令リストに基づいて、ワーク（ジョブ）を待ち行列に入れ、処理の順序付けを管理するためのバッチ処理サービス。
・ファイル及びディレクトリのローカル複製及びリモート複製の管理のためのファイル及びディレクトリ同期サービス。
【0035】
ユーザプロセスは、ユーザにより定義されたプログラムを稼働させ、ユーザコードを実行する。ＯＳ環境又は統合されたアプリケーション環境は、ユーザがアプリケーションソフトウェアを稼働させる環境である。ＯＳ環境は、ＯＳとアプリケーションとの間に存在し、アプリケーションマネージャによって設けられるユーザインタフェース及びＯＳとアプリケーションとの間のアプリケーションマネージャへのアプリケーションプログラミングインタフェース（ＡＰＩ）から構成される。ＯＳ環境変数は、オペレーティングシステム及び他のソフトウェアがコンピュータ上の位置、ファイルのバージョン番号、ファイル又はデバイスオブジェクトのリスト等のような特定の情報を判別するために使用される動的な値である。２つのタイプの環境変数は、ユーザ環境変数（ユーザプログラム又はユーザにより供給されたデバイスドライバに特有の）及びシステム環境変数である。ＮＴＤＬＬ．ＤＬＬレイヤ５３０は、Ｗｉｎ３２又は他のＡＰＩサブシステムからのサポートなしに稼働する、オペレーティングシステムのユーザモードコンポーネントによって使用されるＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）ネイティブＡＰＩインタフェースをエクスポートする。
【0036】
ユーザモード５０５とカーネルモード５１０との間の分離は、誤りのあるユーザモードコード又は悪意のあるユーザモードコードからのＯＳ保護をもたらす。カーネルモード５１０は、ウインドウイング及びグラフィックブロック５３５、実行機能（executive function）５４０、１つ以上のデバイスドライバ５４５、１つ以上のカーネルモードドライバ５５０及びハードウェア抽出レイヤ５５５を含む。第２の分割ラインは、カーネルからそれ自体を隔離する特殊化命令を使用する以外はカーネルと同一の特権レベル（レベル０）により稼働すると共に、カーネル及びアプリケーションを監視するＯＳハイパーバイザ５６０から、カーネルモード５１０にあるカーネルモードドライバ５５０を分離する。これは、リング－１において稼働するハイパーバイザと呼ばれる。
【0037】
図６は、いくつかの実施形態による、仮想化サポートによるオペレーティングシステム（ＯＳ）アーキテクチャ６００のブロック図である。ＯＳアーキテクチャ６００は、図５に示すＯＳ５００のいくつかの実施形態において実装される。ＯＳアーキテクチャ６００は、ＮＴＤＬＬレイヤ６１０（図５に関して説明したように）を含むユーザモード６０５及びカーネルモード６１５に分割される。ＯＳアーキテクチャ６００のいくつかの実施形態は、同一のコンピュータ上でのプロセスの間の軽量プロセス間通信（ＩＰＣ）のためのカーネルにおいて実装された内部のＩＰＣファシリティである、カーネルローカルプロセス間通信、ローカルプロシージャ呼び出し又は軽量プロシージャ呼び出し（ＬＰＣ）を実行する。いくつかのケースでは、ＬＰＣは、そのユーザモード部分がカーネルにおけるユーザモードドライバフレームワーク（ＵＭＤＦ）のコンポーネントとの効率的な通信チャネルを必要とする、ＵＭＤＦの実装のための高速スケーラブル通信機構との非同期ローカルプロセス間通信（Asynchronous Local Inter-Process Communication）によって置き換えられる。
【0038】
カーネルモード６１５のフレームワークは、ＣＰＵ、ＢＩＯＳ／ＡＣＰＩ、バス、Ｉ／Ｏデバイス、中断、タイマ、及び、メモリキャッシュコントロール等のデバイスハードウェア６２５と相互作用する、１つ以上のシステムスレッド６２０を含む。システムサービスディスパッチャ６３０は、ユーザモード６０５においてＮＴＤＬＬレイヤ６１０と相互作用する。また、フレームワークは、１つ以上の呼び出し可能インタフェース６３５を含む。
【0039】
更に、カーネルモード６１５は、キャッシュ、モニタ及びマネージャ６４０を実装する機能を含む。キャッシュ、モニタ及びマネージャ６４０の例は、以下を含む。
・「ＩＮＩ」（初期化）ファイルに構成値を記憶し、永続的レジスタ（persistent registry）を管理するカーネル構成マネージャ。
・ＯＳリソース（ファイル、デバイス、スレッド、プロセス、イベント、ミューテックス、セマフォ、レジストリキー、ジョブ、セクション、アクセストークン及びシンボリックリンク）のライフタイムを管理するカーネルオブジェクトマネージャ。
・プロセス内の全てのスレッドの実行をハンドリングするカーネルプロセスマネージャ。
・仮想メモリを割り当て及び解放し、プロセスの間でメモリを共有し、メモリにファイルをマッピングし、ディスクに仮想ページをフラッシュし、仮想ページの範囲に関する情報を取り出し、仮想ページの保護レベルを変更し、メモリに仮想ページをロック／アンロックする、システムサービスのセットを提供するカーネルメモリマネージャ。ユーザモード６０５において、それらのサービスの殆どは、仮想メモリ割り当て及び割り当て解除のためのＡＰＩ、ヒープＡＰＩ、ローカルＡＰＩ及びグローバルＡＰＩ、並びに、メモリとしてファイルをマッピングするためのメモリマッピングされたファイルの操作、及び、プロセスの間でのメモリハンドルを共有するためのＡＰＩとして公開される。
・デバイスが稼働しているコンピュータシステムに追加され、及び、稼働しているコンピュータシステムから除去されるときを認識し、デバイス検出及びエニュメレーションをもたらすカーネルプラグアンドプレイ（ＰｎＰ）マネージャ。そのライフサイクルを通じて、ＰｎＰマネージャは、システム内のデバイスを記録するデバイスツリーを維持する。
・電力状態変化をサポートする全てのデバイスについての電力状態における変化を管理するカーネル電力マネージャ。電力マネージャは、電力管理をハンドルし電力イベントを調整するよう電力ポリシ管理に依存し、次いで、電力管理イベントベースプロシージャ呼び出し（power management event-based procedure calls）を生成する。電力マネージャは、電力状態を変化させる要求を収集し、デバイスがそれらの電力状態を変化させる必要がある順序を決定し、次いで、変更を行うことを適切なドライバに通知するよう適切な要求を送信する。ポリシマネージャは、システムにおける活動を監視し、ユーザ状態、アプリケーション状態及びデバイスドライバ状態を電力ポリシに統合する。
・アクセスコントロールリスト（ＡＣＬ）により定義されたカーネルアクセスコントロールによりデバイスドライバが作用するためのルーチンを設けるカーネルセキュリティ参照モニタ。それは、デバイスドライバの要求がシステムセキュリティポリシに違反していないことを保証する。
・「ＩＮＩ」（初期化）ファイルに構成値を記憶し、永続的レジスタ（persistent registry）を管理するカーネル構成マネージャ。
・ＯＳリソース（ファイル、デバイス、スレッド、プロセス、イベント、ミューテックス、セマフォ、レジストリキー、ジョブ、セクション、アクセストークン及びシンボリックリンク）のライフタイムを管理するカーネルオブジェクトマネージャ。
・プロセス内の全てのスレッドの実行をハンドリングするカーネルプロセスマネージャ。
・仮想メモリを割り当て及び解放し、プロセスの間でメモリを共有し、メモリにファイルをマッピングし、ディスクに仮想ページをフラッシュし、仮想ページの範囲に関する情報を取り出し、仮想ページの保護レベルを変更し、メモリに仮想ページをロック／アンロックする、システムサービスのセットを提供するカーネルメモリマネージャ。ユーザモード６０５において、それらのサービスの殆どは、仮想メモリ割り当て及び割り当て解除のためのＡＰＩ、ヒープＡＰＩ、ローカルＡＰＩ及びグローバルＡＰＩ、並びに、メモリとしてファイルをマッピングするためのメモリマッピングされたファイルの操作、及び、プロセスの間でのメモリハンドルを共有するためのＡＰＩとして公開される。
・デバイスが稼働しているコンピュータシステムに追加され、及び、稼働しているコンピュータシステムから除去されるときを認識し、デバイス検出及びエニュメレーションをもたらすカーネルプラグアンドプレイ（ＰｎＰ）マネージャ。そのライフサイクルを通じて、ＰｎＰマネージャは、システム内のデバイスを記録するデバイスツリーを維持する。
・電力状態変化をサポートする全てのデバイスについての電力状態における変化を管理するカーネル電力マネージャ。電力マネージャは、電力管理をハンドルし電力イベントを調整するよう電力ポリシ管理に依存し、次いで、電力管理イベントベースプロシージャ呼び出し（power management event-based procedure calls）を生成する。電力マネージャは、電力状態を変化させる要求を収集し、デバイスがそれらの電力状態を変化させる必要がある順序を決定し、次いで、変更を行うことを適切なドライバに通知するよう適切な要求を送信する。ポリシマネージャは、システムにおける活動を監視し、ユーザ状態、アプリケーション状態及びデバイスドライバ状態を電力ポリシに統合する。
・アクセスコントロールリスト（ＡＣＬ）により定義されたカーネルアクセスコントロールによりデバイスドライバが作用するためのルーチンを設けるカーネルセキュリティ参照モニタ。それは、デバイスドライバの要求がシステムセキュリティポリシに違反していないことを保証する。
【0040】
また、カーネルモード６１５は、アプリケーションとデバイスドライバによって設けられたインタフェースとの間の通信を管理する、カーネルＩ／Ｏマネージャ６４５を含む。オペレーティングシステムとデバイスドライバとの間の通信は、オペレーティングシステムから特定のドライバに、及び、１つのドライバから別のドライバに渡されたＩ／Ｏ要求パケット（ＩＲＰ）を通じて行われる。カーネルＩ／Ｏマネージャ６４５のいくつかの実施形態は、ファイルシステムドライバ及びデバイスドライバ６５０を実装する。カーネルファイルシステムドライバは、１つ以上のファイルシステム又はファイルシステムボリュームについてのＩ／Ｏ動作（生成、読み込み、書き込み、リネーム等）をフィルタリングすることによって、ファイルシステムのデフォルトの動作を修正する。カーネルデバイスドライバは、アプリケーションからデータを受信し、データをフィルタリングし、デバイス機能性をサポートする下位レベルドライバにそれを渡す。カーネル－モードドライバのいくつかの実施形態は、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）ドライバモデル（ＷＤＭ）に準拠する。カーネルデバイスドライバは、ハードウェアデバイスへのソフトウェアインタフェースを設け、使用されるハードウェアに関する正確な詳細を知る必要なしに、オペレーティングシステム及び他のユーザモードプログラムがハードウェア機能にアクセスすることを可能にする。仮想デバイスドライバは、仮想化環境内でハードウェアデバイスをエミュレートするために使用されるデバイスドライバの特殊な変形例である。エミュレーションの全体を通じて、仮想デバイスドライバは、仮想マシンの内部で稼働するゲストオペレーティングシステム及びそのドライバが時間多重化されたセッション内に実の（real）ハードウェアにアクセスすることを可能にする。ハードウェアにアクセスするゲストオペレーティングシステムによる試みは、例えば、機能呼び出し（function calls）として、ホストオペレーティングシステム内の仮想デバイスドライバにルーティングされる。
【0041】
また、カーネルモード６１５は、ウインドウ管理（生成、リサイズ、再位置付け、破壊）、タイトルバー及びメニューバー、メッセージ受け渡し、入力処理、ボタン、プルダウンメニュー、編集ボックス、ショートカットキー等のような標準制御のための単純なユーザインタフェースを構築するためのコアの機能を提供する、ＯＳコンポーネント６５５を含む。ＯＳコンポーネント６５５は、ウインドウ、メッセージ及びメッセージループへのハンドルのセットに基づいている、グラフィックドライバインタフェース（ＧＤＩ）を含む。また、ＯＳコンポーネント６５５は、グラフィックデバイスドライバインタフェース（ＤＤＩ）を実装することによって出力されたグラフィックを制御する、グラフィックドライバカーネルコンポーネントを含む。グラフィックドライバカーネルコンポーネントは、初期化及び終結、浮動小数点演算、グラフィックドライバ機能、デバイス依存ビットマップの生成、直線及び曲線を描画するためのグラフィック出力機能、描画及び埋め込み、ビットマップの複製、階調表現、画像色管理、グラフィックＤＤＩ色及びパレット機能、並びに、グラフィックＤＤＩフォント及びテキスト機能をサポートする。グラフィックドライバは、ドライバを有効化及び無効化するエントリポイント（例えば、ＧＤＩによって呼び出される）をサポートする。
【0042】
カーネルモード６１５は、カーネル及びカーネルモードドライバ６６０を含む。グラフィックカーネルドライバは、ハードウェアを直接操作しない。代わりに、グラフィックカーネルドライバは、ハードウェアとインタフェースするよう、ハードウェア抽出レイヤ（ＨＡＬ）６６５内の機能を呼び出す。ＨＡＬ６６５は、様々なハードウェアプラットフォームへのＯＳポータビリティをサポートする。ＨＡＬ６６５のいくつかの実施形態は、同一のオペレーティングシステムが異なるプロセッサを有する異なるプラットフォーム上で稼働することを可能にする、ロード可能カーネル－モードモジュール（Ｈａｌ．ｄｌｌ）として実装される。示されるフレームワークでは、ハイパーバイザ６７０は、ＨＡＬ６６５とデバイスハードウェア６２５との間に実装される。
【0043】
図７は、いくつかの実施形態による、圧縮ビデオ復号、レンダリング及び提示のためのマルチメディアソフトウェアシステム７００のブロック図である。マルチメディアソフトウェアシステム７００は、図３に示すハードウェアアーキテクチャ３００の第１の実施形態及び図４に示すハードウェアアーキテクチャ４００の第２の実施形態において実装される。マルチメディアソフトウェアシステム７００は、ユーザモード７０５及びカーネルモード７１０に分割される。
【0044】
マルチメディアソフトウェアシステム７００のユーザモード７０５は、アプリケーションレイヤ７１５を含む。アプリケーションレイヤ７１５のいくつかの実施形態は、メトロアプリケーション、モダンアプリケーション、没入アプリケーション、及び、ストアアプリケーション等のアプリケーションを実行する。アプリケーションレイヤ７１５は、以下に説明するように、マルチメディアプロセスをサポートするために使用される他のレイヤ及びドライバへの接続をもたらす、ランタイムレイヤ７２０と相互作用する。
【0045】
ハードウェアメディアファンデーション変換（ＭＦＴ）７２５は、ユーザモード７０５において実装される。ＭＦＴ７２５は、アプリケーションプログラマに対して利用可能なオプションのインタフェースである。いくつかの実施形態では、デコーダ及びエンコーダ毎に、ＭＦＴ７２５の別個のインスタンスが設けられる。ＭＦＴ７２５は、メディアデータを処理するための共通モデルを設け、ＭＦＴ表現において、１つの入力ストリーム及び１つの出力ストリームを有するデコーダ及びエンコーダに対して使用される。ＭＦＴ７２５のいくつかの実施形態は、完全な下位層ハードウェア抽出との前に定義されたアプリケーションプログラミングインタフェース（ＡＰＩ）に基づいている、処理モデルを実装する。
【0046】
ユーザモード７０５において実装されたメディアファンデーション（ＭＦ）レイヤ７３０は、マルチメディアソフトウェアシステム７００に対してメディアソフトウェア開発キット（ＳＤＫ）を提供するために使用される。ＭＦレイヤ７３０によって定義されたメディアＳＤＫは、アプリケーションプログラマがＣＰＵにアクセスし、ＧＰＵにおいて実装されたシェーダを計算することを可能にするメディアアプリケーションフレームワークであり、アクセラレータ機能等のメディア処理のためのハードウェアアクセラレータは、固定機能ハードウェアブロックによって設けられる物理機能として実装される。物理機能によって実装されたアクセラレータ機能の例は、マルチメディアデータストリームの符号化、マルチメディアデータストリームの復号、音声データ若しくはビデオデータの符号化／復号、又は、他の演算を含む。いくつかの実施形態では、メディアＳＤＫは、ビデオ再生、ビデオ符号化、ビデオトランスコーディング、リモートディスプレイ及び無線ディスプレイ等をどのように実装するかを示す、サンプルをプログラミングすることを含む。
【0047】
マルチメディアユーザモードドライバ（ＭＭＤ）７３５は、ＭＦレイヤ７３０に対する内部のＯＳアグノスティックＡＰＩセットを設ける。ＭＭＤ７３５のいくつかの実施形態は、マルチメディアソフトウェアシステム７００を実行するプロセシングシステムを実装するために使用されるハードウェアを抽出する、Ｃ＋＋方式ドライバとして実装される。ＭＭＤ７３５は、異なる特性を有するメモリ、ビデオサービス又はグラフィックサーフェスを割り当てるためのコンポーネントを含む、ＤｉｒｅｃｔＸ９パイプライン及びＤｉｒｅｃｔＸ１１パイプライン等の１つ以上のグラフィックパイプライン（ＤＸ）７４０とインタフェースする。いくつかのケースでは、ＭＭＤ７３５は、それがＯＳ特有の実装を組み込むことを理由に、特定のＯＳエコシステムの下で動作する。
【0048】
カーネルモード７１０は、ハードウェアアクセラレーション及び３Ｄグラフィックパイプラインのレンダリングをサポートする、カーネルモードドライバ７４５を含む。３Ｄグラフィックパイプラインのいくつかの実施形態は、他の要素の中で、入力アセンブラ、頂点シェーダ、テッセレータ、ジオメトリシェーダ、ラスタライザ、画素シェーダ、並びに、サーフェス、バッファ及びテクスチャ等のレンダリングされたメモリリソースの出力統合を含む。３Ｄパイプラインの要素は、ソフトウェアベースシェーダ及び固定機能ハードウェアとして実装される。
【0049】
アクセラレータ機能を実装するために使用されるハードウェア７５５を構成するためのファームウェアを設けるために、ファームウェアインタフェース７５０が使用される。ハードウェア７５５のいくつかの実施形態は、ファームウェアインタフェース７５０を介してユーザモード７０５から命令及びコマンドを受信する、専用ビデオＲＩＳＣプロセッサとして実装される。図１に示す固定機能ハードウェアブロック１６５、図２に示すＶＣＮ２１０、図２に示すＵＶＤ／ＶＣＥ２１５、図３に示すＶＣＥ３１２、図３に示すＵＶＤ３１４、及び、図４に示すＶＣＮエンジン４１０等のように、ＵＶＤ、ＶＣＥ及びＶＣＮのうち１つ以上を構成するためにファームウェアが使用される。ファームウェアインタフェース７５０を通じて受信されたコマンドは、ビデオ復号及びビデオ符号化のためにハードウェア７５５を初期化及び準備するために使用される。コンテンツ情報は、環状バッファ又はリングバッファのシステムを通じてＭＭＤ７３５からカーネルモードドライバ７４５に復号ジョブ及び／又は符号化ジョブとして渡される。バッファ及びサーフェスは、カーネルモードドライバ７４５において物理アドレスに変換される、それらの仮想アドレスにより渡される。コンテンツ情報の例は、割り当てられた圧縮ビットストリームバッファ、復号サーフェス（復号コンテキストとして知られる）、復号ピクチャバッファ、復号ターゲットバッファ、符号化入力サーフェス、符号化コンテキスト、及び、符号化出力バッファを示す情報を含む。
【0050】
また、カーネルモード７１０は、３Ｄドライバ７６０及びプラットフォームセキュリティプロセッサ（ＰＳＰ）７６５を含む。ＰＳＰ７６５は、圧縮ビットストリームデコーダの入力及び出力におけるサーフェスの解読及び／又は暗号化のための暗号化ＡＰＩ及び方法を提供するカーネルモードコンポーネントである。また、ＰＳＰ７６５は、ビデオエンコーダ出力における暗号化ＡＰＩ及び方法を提供する。例えば、ＰＳＰ７６５は、ＡＭＤ ＷｉＦｉ（登録商標） Ｄｉｓｐｌａｙ又はＭｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｍｉｒａｃａｓｔ Ｓｅｓｓｉｏｎに対して使用されるディスプレイ物理出力又は仮想ディスプレイにおけるコンテンツ保護のためのＨＤＣＰ１．４及び２．ｘ標準を施行することができる。
【0051】
仮想化は、その物理配送からのサービス要求の分離である。以下を使用してそれを達成することができる。
・ホストコンピュータハードウェアレイヤの最高位で稼働するゲストＯＳとハイパーバイザ（又は、ＶＭＭ）との間のＯＳ要求の二値変換。
・ゲストＯＳが下位層ハードウェアへの全ての要求をハイパーバイザに通信するＯＳ支援準仮想化。ハイパーバイザは、メモリ管理、中断ハンドリング及び時間管理のためのソフトウェアインタフェースを設ける。
・ＶＭＭがカーネルモードドライバの下にある高められた特権レベルにおいて稼働することを可能にする、ＡＭＤ－ｖ技術によるハードウェア支援仮想化。最高位ハードウェアレイヤ上で稼働するハイパーバイザ又はＶＭＭは、ベアメタルタイプ１ハイパーバイザとして知られている。それがネイティブ（ホスト）ＯＳの最高位で稼働する場合、それは、タイプ２ハイパーバイザとして知られている。
・ホストコンピュータハードウェアレイヤの最高位で稼働するゲストＯＳとハイパーバイザ（又は、ＶＭＭ）との間のＯＳ要求の二値変換。
・ゲストＯＳが下位層ハードウェアへの全ての要求をハイパーバイザに通信するＯＳ支援準仮想化。ハイパーバイザは、メモリ管理、中断ハンドリング及び時間管理のためのソフトウェアインタフェースを設ける。
・ＶＭＭがカーネルモードドライバの下にある高められた特権レベルにおいて稼働することを可能にする、ＡＭＤ－ｖ技術によるハードウェア支援仮想化。最高位ハードウェアレイヤ上で稼働するハイパーバイザ又はＶＭＭは、ベアメタルタイプ１ハイパーバイザとして知られている。それがネイティブ（ホスト）ＯＳの最高位で稼働する場合、それは、タイプ２ハイパーバイザとして知られている。
【0052】
コンピュータクライアント及びサーバシステムにおいて仮想化が使用される。仮想化は、異なるＯＳ（又は、ゲストＶＭ）がシームレス方式及び制御された方式においてマルチメディアハードウェアリソース（ハードウェアＩＰ）を共有することを可能にする。各々のＯＳ（又は、ゲストＶＭ）は、同一のコンピュータシステム内の他のＯＳ（又は、ゲストＶＭ）の存在を認識しない。メインＣＰＵへの中断の回数を低減させるために、異なるゲストＶＭからのワークロードの共有及び調整がマルチメディアハードウェアスケジューラによって管理される。クライアントベース仮想化では、ホストＯＳは、ゲストＶＭとユーザアプリケーションとの間でＧＰＵ及びマルチメディアハードウェアを共有する。サーバのユースケースは、仮想化を通じたデスクトップ共有（低減したネットワークトラフィックのためのスクリーンデータＨ．２６４圧縮）、クラウドゲーミング、仮想デスクトップインタフェース（ＶＤＩ）及び計算エンジンンの共有を含む。デスクトップ共有は、ＶＣＮビデオエンコーダの使用に密接に結びつく。
【0053】
シングルルートＩ／Ｏ仮想化（ＳＲ－ＩＯＶ）は、ＰＣＩｅ物理機能（ＰＦ）及び１つ以上の仮想機能（ＶＦ）を使用することによるハードウェアリソースへのアクセスの細分化を可能にする、ＰＣＩエクスプレス標準規格の拡張版である。ネイティブ（ホストＯＳ）及びそのドライバの下で物理機能が使用される。物理機能のいくつかの実施形態は、対応する物理機能と関連付けられ、仮想化環境の下で有効化される、物理機能及び関連する仮想機能の構成及び管理のためのＳＲ－ＩＯＶ能力を含むＰＣＩエクスプレス機能として実装される。仮想機能は、システムメモリ、グラフィックメモリ（フレームバッファ）及び様々なデバイス（ハードウェアＩＰブロック）を共有することを可能にする。各々の仮想機能は、単一の物理機能と関連付けられる。ＧＰＵは、ＯＳ環境のタイプに応じて、ＰＣＩｅ標準及びＰＣＩｅ公開毎に１つの物理機能を公開する。
・ネイティブ（ホストＯＳ）環境では、物理機能がネイティブユーザモードドライバ及びカーネルモードドライバによって使用され、全ての仮想機能が無効化される。全てのＧＰＵレジスタは、信頼されたアクセスを介して物理機能にマッピングされる。
・仮想環境では、物理機能がハイパーバイザ（ホストＶＭ）によって使用され、ＧＰＵは、ゲストＶＭ毎に１つの仮想機能等のように、ＰＣＩｅ ＳＲ－ＩＯＶ標準毎に特定の数の仮想機能を公開する。各々の仮想機能は、ハイパーバイザによってゲストＶＭにマッピングされる。レジスタのサブセットのみが各々の仮想機能にマッピングされる。レジスタアクセスは、同時に１つのゲストＶＭに制限され、すなわち、アクティブゲストＶＭに制限され、アクセスは、ハイパーバイザによって許可される。ハイパーバイザによってアクセスが許可されたアクティブゲストＶＭは、「インフォーカス」であると呼ばれる。各々のゲストＶＭは、ＶＦ－ＰＦ同期のために使用されるフレームバッファ、コンテキストレジスタ及びドアベルアパーチャを含むよう区画化された、レジスタのセットのサブセットへのアクセスを有する。任意の所定のときに、インフォーカスである１つのゲストＶＭのみが、フレームバッファのその自身の区画を通じてグラフィックレンダリングを行うことが許可される。他のゲストＶＭは、アクセスが拒否される。各々の仮想機能は、その自身のシステムメモリ（ＳＭ）及びＧＰＵフレームバッファ（ＦＢ）を有する。各々のゲストＶＭは、その自身のユーザモードドライバ及びファームウェアイメージを有する（すなわち、各々のゲストＶＭは、何れかのマルチメディア機能（カメラ、音声、ビデオ復号及び／又はビデオ符号化）のためのその自身のファームウェアコピーを稼働させる）。ハードウェアリソースの所有権及び制御を実施するために、ハイパーバイザは、ＣＰＵ ＭＭＵ及びデバイスＩＯＭＭＵを使用する。
・ネイティブ（ホストＯＳ）環境では、物理機能がネイティブユーザモードドライバ及びカーネルモードドライバによって使用され、全ての仮想機能が無効化される。全てのＧＰＵレジスタは、信頼されたアクセスを介して物理機能にマッピングされる。
・仮想環境では、物理機能がハイパーバイザ（ホストＶＭ）によって使用され、ＧＰＵは、ゲストＶＭ毎に１つの仮想機能等のように、ＰＣＩｅ ＳＲ－ＩＯＶ標準毎に特定の数の仮想機能を公開する。各々の仮想機能は、ハイパーバイザによってゲストＶＭにマッピングされる。レジスタのサブセットのみが各々の仮想機能にマッピングされる。レジスタアクセスは、同時に１つのゲストＶＭに制限され、すなわち、アクティブゲストＶＭに制限され、アクセスは、ハイパーバイザによって許可される。ハイパーバイザによってアクセスが許可されたアクティブゲストＶＭは、「インフォーカス」であると呼ばれる。各々のゲストＶＭは、ＶＦ－ＰＦ同期のために使用されるフレームバッファ、コンテキストレジスタ及びドアベルアパーチャを含むよう区画化された、レジスタのセットのサブセットへのアクセスを有する。任意の所定のときに、インフォーカスである１つのゲストＶＭのみが、フレームバッファのその自身の区画を通じてグラフィックレンダリングを行うことが許可される。他のゲストＶＭは、アクセスが拒否される。各々の仮想機能は、その自身のシステムメモリ（ＳＭ）及びＧＰＵフレームバッファ（ＦＢ）を有する。各々のゲストＶＭは、その自身のユーザモードドライバ及びファームウェアイメージを有する（すなわち、各々のゲストＶＭは、何れかのマルチメディア機能（カメラ、音声、ビデオ復号及び／又はビデオ符号化）のためのその自身のファームウェアコピーを稼働させる）。ハードウェアリソースの所有権及び制御を実施するために、ハイパーバイザは、ＣＰＵ ＭＭＵ及びデバイスＩＯＭＭＵを使用する。
【0054】
図８は、いくつかの実施形態による、物理機能のためのベースアドレスレジスタ（ＢＡＲ）を識別する物理機能構成空間８００のブロック図である。物理機能構成空間８００は、フレームバッファＢＡＲ８１０、ドアベルＢＡＲ８１５、Ｉ／Ｏ ＢＡＲ８２０、及び、レジスタＢＡＲ８２５を含む、物理機能ＢＡＲのセット８０５を含む。構成空間８００は、特定のレジスタに物理機能ＢＡＲをマッピングする。例えば、フレームバッファＢＡＲ８１０は、フレームバッファレジスタ８３０にマッピングし、ドアベルＢＡＲ８１５は、ドアベルレジスタ８３５にマッピングし、Ｉ／Ｏ ＢＡＲ８２０は、Ｉ／Ｏ空間８４０にマッピングし、レジスタＢＡＲ８２５は、レジスタ空間８４５にマッピングする。
【0055】
図９は、いくつかの実施形態による、仮想機能のためのＢＡＲを識別するシングルルートＩ／Ｏ仮想化（ＳＲ－ＩＯＶ）ヘッダの部分９００のブロック図である。ＳＲ－ＩＯＶヘッダの部分９００は、プロセシングシステム上で実行される対応するゲストＶＭへの割り当てに対して利用可能な仮想機能ＢＡＲを識別する情報を保持するフィールドを含む。図示した実施形態では、部分９００は、本明細書で仮想機能ＢＡＲ９０１～９０６と総称される、仮想機能ＢＡＲ９０１，９０２，９０３，９０４，９０５，９０６を示す。部分９００における仮想機能ＢＡＲ９０１～９０６によって示されるマッピングは、異なるゲストＶＭと関連付けられサブセットにレジスタのセットを区画化するために使用される。
【0056】
図示した実施形態では、部分９００における情報は、ＳＲ－ＩＯＶ ＢＡＲのセット９１０内のＢＡＲにマッピングする。セットは、フレームバッファＢＡＲ９１１、ドアベルＢＡＲ９１２、Ｉ／Ｏ ＢＡＲ９１３、及び、レジスタのセット９２０内のレジスタの対応するサブセットを指し示す情報を含むレジスタＢＡＲ９１４を含む。セット９２０は、対応するゲストＶＭに対してフレームバッファ、ドアベル及びコンテキストレジスタとして使用されるサブセットに区画化される。図示した実施形態では、フレームバッファＢＡＲ９１１は、ゲストＶＭに対してフレームバッファ９２１，９２２を保持するためのレジスタを含む、レジスタのサブセット（アパーチャとも呼ばれる）を識別する情報を含む。ドアベルＢＡＲ９１１は、ゲストＶＭに対してドアベル９２３，９２４を保持するためのレジスタを含む、レジスタのサブセットを識別する情報を含む。Ｉ／Ｏ ＢＡＲ９１３は、ゲストＶＭに対してＩ／Ｏ空間９２５，９２６を保持するためのレジスタを含む、レジスタのサブセットを識別する情報を含む。レジスタＢＡＲ９１４は、ゲストＶＭに対してコンテキストレジスタ９２７，９２８を保持するためのレジスタを含む、レジスタのサブセットを識別する情報を含む。
【0057】
フレームバッファ９２１，９２２を含むフレームバッファアパーチャに関して、フレームバッファの実際のサイズがＶＦＢＡＲ９０１～９０６（又は、図８に示すＰＦ ＢＡＲ８０５）を通じて公開されたサイズよりも大きいいくつかの実施形態では、フレームバッファを区画化するためのＧＰＵと相互作用するために、ハイパーバイザに対する通信チャネルとしてＰＣＩ構成空間においてプライベートＧＰＵ－ＩＯＶ能力構造が導入される。ＧＰＵ－ＩＯＶ構造により、ハイパーバイザは、仮想機能の各々に異なるサイズのフレームバッファを割り当てることができ、それは、本明細書でフレームバッファ区画化と呼ばれる。
【0058】
ＧＰＵドアベルは、アプリケーション又はドライバがアクティブキューにワークを待ち行列に入れたＧＰＵエンジンを示すための機構である。ドアベルは、ＣＰＵ又はＧＰＵ上で稼働するソフトウェアから発行される。ＧＰＵで、例えば、ＣＰ（コマンドプロセッサ）、ＳＤＭＡ（システムＤＭＡエンジン）又はＣＵ（計算ユニット）によるメモリ書き込みを生成することができる、何れかのクライアントによってドアベルを発行することができる。いくつかの実施形態では、６４ビットドアベルＢＡＲ９１２は、物理機能と関連付けられた仮想機能のためのドアベルアパーチャの開始アドレスに指し示す。ドアベルアパーチャ内で、コマンドサブミットのために使用される各々のリングは、リングバッファのコンテンツが変化したことを中断によってシグナリングするためのその自身のドアベルレジスタ９２３，９２４を有する。中断は、ビデオＣＰＵ（ＶＣＰＵ）によってサービスされ、復号ジョブ又は符号化ジョブは、リングバッファから除去され、ＣＰＵによって処理され、ＣＰＵは、中断に応じて、専用復号ハードウェア又は符号化ハードウェアでビデオ復号プロセス又はビデオ符号化プロセスを開始する。
【0059】
レジスタは、以下の４個のクラスに分割される。
・ハイパーバイザによってのみハイパーバイザ専用レジスタにアクセスすることができる。それらは、ＰＣＩｅ構成空間内のＧＰＵ－ＩＯＶレジスタのミラーである。
・物理機能によってのみＰＦ専用レジスタにアクセスすることができる。何れかの仮想機能からの読み込みはゼロを返し、何れかの仮想機能からの書き込みはドロップされる。ディスプレイコントローラレジスタ及びメモリコントローラレジスタは、ＰＦ専用である。
・仮想機能及び物理機能の両方によってＰＦレジスタ又はＶＦレジスタにアクセスすることができるが、仮想機能専用物理機能（virtual-function-only physical function）は、仮想機能又は物理機能がアクティブ機能になり、したがって、ＧＰＵを所有するときのみ、そのようなレジスタにアクセスすることができる。物理機能又は仮想機能についてのレジスタ設定は、機能がアクティブ機能であるときのみ有効である。仮想機能の物理機能がアクティブである場合、そのようなレジスタは、対応するドライバによってアクセス可能でない。
・物理機能及び仮想機能の両方によってＰＦコピーレジスタ及びＶＦコピーレジスタにアクセスすることができ、各々の仮想機能又は物理機能は、その自身のレジスタコピーを有する。異なる機能におけるレジスタ設定は、同時に有効であることができる。中断レジスタ、ＶＭレジスタ及びインデックス／データレジスタは、ＰＦコピーカテゴリ及びＶＦコピーカテゴリに属する。
・ハイパーバイザによってのみハイパーバイザ専用レジスタにアクセスすることができる。それらは、ＰＣＩｅ構成空間内のＧＰＵ－ＩＯＶレジスタのミラーである。
・物理機能によってのみＰＦ専用レジスタにアクセスすることができる。何れかの仮想機能からの読み込みはゼロを返し、何れかの仮想機能からの書き込みはドロップされる。ディスプレイコントローラレジスタ及びメモリコントローラレジスタは、ＰＦ専用である。
・仮想機能及び物理機能の両方によってＰＦレジスタ又はＶＦレジスタにアクセスすることができるが、仮想機能専用物理機能（virtual-function-only physical function）は、仮想機能又は物理機能がアクティブ機能になり、したがって、ＧＰＵを所有するときのみ、そのようなレジスタにアクセスすることができる。物理機能又は仮想機能についてのレジスタ設定は、機能がアクティブ機能であるときのみ有効である。仮想機能の物理機能がアクティブである場合、そのようなレジスタは、対応するドライバによってアクセス可能でない。
・物理機能及び仮想機能の両方によってＰＦコピーレジスタ及びＶＦコピーレジスタにアクセスすることができ、各々の仮想機能又は物理機能は、その自身のレジスタコピーを有する。異なる機能におけるレジスタ設定は、同時に有効であることができる。中断レジスタ、ＶＭレジスタ及びインデックス／データレジスタは、ＰＦコピーカテゴリ及びＶＦコピーカテゴリに属する。
【0060】
図１０は、いくつかの実施形態による、物理機能を実行するホストＯＳ及び物理機能に関連付けられた仮想機能を実行するゲストＶＭのライフサイクル１０００のブロック図である。いくつかの実施形態では、グラフィックドライバは、以下のエンティティに対する組み込みファームウェアイメージを搬送する。
・ＳＭＵ（システム管理ユニット）
・ＭＣ（メモリコントローラ）
・ＭＥ（マイクロエンジン－コピーグラフィック）
・ＰＦＰ（プリフェッチパーサ－ＣＰＦ）
・ＣＥ（コンスタントエンジン－ＣＰ）
・計算（計算エンジン）
・システムＤＭＡ（ｓＤＭＡ）
・ＲＬＣ＿Ｇ
・ＤＭＩＦ（ディスプレイ管理インタフェース）
・ＵＶＤ、ＶＣＥ、ＶＣＮ及びＰＳＰ／ＳＡＭＵセキュリティ。
・ＳＭＵ（システム管理ユニット）
・ＭＣ（メモリコントローラ）
・ＭＥ（マイクロエンジン－コピーグラフィック）
・ＰＦＰ（プリフェッチパーサ－ＣＰＦ）
・ＣＥ（コンスタントエンジン－ＣＰ）
・計算（計算エンジン）
・システムＤＭＡ（ｓＤＭＡ）
・ＲＬＣ＿Ｇ
・ＤＭＩＦ（ディスプレイ管理インタフェース）
・ＵＶＤ、ＶＣＥ、ＶＣＮ及びＰＳＰ／ＳＡＭＵセキュリティ。
【0061】
ＳＭＵ、ＭＣ及びＲＬＣ＿Ｖに対するファームウェアイメージは、セルフテスト（ＰＯＳＴ）時間にｖＢＩＯＳ電力においてロードされると共に、他のファームウェアイメージは、ＡＳＩＣ初期化の間、及び、関連するファームウェアエンジンの何れかがＳＲ－ＩＯＶ仮想化の下に使用される前に、グラフィックドライバによってロードされる。
【0062】
システムＢＩＯＳ段階１００５は、パワーアップブロック１０１０及びＰＯＳＴブロック１０１５を含む。パワーアップブロック１０１０の間、ＧＰＵは、仮想機能のためのＢＡＲサイズを判別するよう、対応するヒューズ又はストラップを読み込む。例えば、ＧＰＵは、サイズＲＥＧ＿ＢＡＲ（３２ｂ）、ＦＢ＿ＢＡＲ（６４ｂ）、ＤＯＯＲＢＥＬＬ＿ＢＡＲ（６４ｂ）を読み込むことができる。このケースでは、ＩＯ＿ＢＡＲは、仮想機能においてサポートされない。ＰＯＳＴブロック１０１５の間、システムＢＩＯＳは、ＧＰＵのＳＲ－ＩＯＶ能力を認識し、仮想機能の各々についてのＢＡＲサイズを判別するよう、ＧＰＵとハンドシェイクする。サイズ要件を判別したことに応じて、システムＢＩＯＳは、物理機能のための標準ＰＣＩ構成空間範囲要件に加えて、仮想機能のための総ＢＡＲサイズに適合するよう、十分な連続したＭＭＩＯ（メモリマッピングされたＩ／Ｏ）空間を割り当てる。次に、システムＢＩＯＳは、ルートポートにおけるＡＲＩ能力及び物理機能についてのＳＲ－ＩＯＶ上限におけるＡＲＩ Ｃａｐａｂｌｅ Ｈｉｅｒａｒｃｈｙビットを有効化する。
【0063】
ハイパーバイザ、ＯＳブートアップ及びドライバ初期化段階１０２０は、ハイパーバイザ初期化／始動ブロック１０２５、及び、ホストＯＳブートアップブロック１０３０を含む。ブロック１０２５では、ハイパーバイザは、そのユーザインタフェースとしてホストＯＳをロードする前に、仮想化環境を初期化するよう始動する。ホストＯＳ（又は、ハイパーバイザの一部）が始動する場合、それは、ハードウェア仮想化ＧＰＵを制御するＧＰＵＶドライバをロードする。ＧＰＵＶドライバをロードしたことに応じて、ＧＰＵＶドライバは、ブロック１０３０においてＧＰＵを初期化するよう、ＰＯＳＴ ＶＢＩＯＳを実行する。ＶＢＩＯＳ ＰＯＳＴの間、ドライバは、ＰＳＰ ＦＷ、ＳＭＵ ＦＷ、ＲＬＣ＿Ｖ ＦＷ、ＲＬＣ＿Ｇ ＦＷ、ＲＬＣ保存／復元リスト、ＳＤＭＡ ＦＷ、スケジューラＦＷ、及び、ＭＣ ＦＷを含むファームウェア（ＦＷ）をロードする。ビデオＢＩＯＳは、ファームウェアをコピー及び認証するよう、ＰＳＰに対するフレームバッファの終わりに、フレームバッファにその自身の空間を確保する。ＶＢＩＯＳ ＰＯＳＴの後、ＧＰＵＶドライバは、ＳＲ－ＩＯＶを有効化することができ、１つ以上の仮想機能及び対応する仮想機能段階１０３５，１０４０のリソースを構成することができる。
【0064】
第１の仮想機能段階１０３５では、ハイパーバイザは、ブロック１０４５において第１のゲストＶＭに第１の仮想機能を割り振る。ＳＲ－ＩＯＶが有効化されると、第１のフレームバッファの位置が第１の仮想機能のためにプログラムされる。例えば、レジスタのセットの第１のサブセットは、第１の仮想機能の第１のフレームバッファに割り当てられる。ブロック１０５０において、第１のゲストＶＭが初期化され、ゲストグラフィックドライバは、第１の仮想機能を初期化する。第１の仮想機能は、フレームバッファにアクセスするＰＣＩｅ要求及び他の活動に応答する。最後の段階では、第１のゲストＶＭがパススルーデバイスとして第１の仮想機能が割り振られる場合、ゲストＶＭは、ＧＰＵデバイスとして仮想機能を認識する。グラフィックドライバは、ＧＰＵＶドライバとハンドシェイクし、仮想機能のＧＰＵ初期化を終了する。初期化が終了すると、第１のゲストＶＭは、ブロック１０５５において予め定義されたデスクトップにブートする。ここで、エンドユーザは、リモートデスクトッププロトコルを通じて第１のゲストＶＭにログインすることができ、第１のゲストＶＭ上で所望のワークを実行することを開始することができる。
【0065】
第２の仮想機能段階１０４０では、ハイパーバイザは、ブロック１０６０において第２のゲストＶＭに第２の仮想機能を割り振り、ブロック１０６５において第２のゲストＶＭを初期化し、第２のゲストＶＭは、ブロック１０７０においてブートする。この点において、ＧＰＵ上で同時に稼働する複数の仮想機能及び対応するゲストＶＭが存在する。ハイパーバイザは、ＧＰＵ上で稼働するＶＭ－ＶＦにタイムスライスをスケジューリングする。現在実行しているゲストＶＭに続いて稼働するゲストＶＭの選択、すなわち、ＧＰＵスイッチは、ハイパーバイザ又はＧＰＵスケジューリングスイッチの何れかによって達成される。仮想機能がＧＰＵ上のそのタイムスライスを取得する場合、対応するゲストＶＭは、ＧＰＵリソースを保有し、このゲストＶＭ内で稼働しているグラフィックドライバは、ＧＰＵを単独で保有するかのように動作する。ゲストＶＭは、割り当てられたタイムスライスの間に全てのコマンドサブミット及びレジスタアクセスに応答する。
【0066】
マルチメディアスケジューラ（ＭＭＳＣＨ）を含まないプロセシングユニットでは、マルチメディアエンジンのプログラミング及びそれらのライフサイクル制御は、メインｘ６４ ＣＰＵ又はｘ８６ ＣＰＵによって達成される。そのようなモードでは、ビデオ符号化及び／又はビデオ復号ファームウェアローディング及び初期化は、それが最初にロードされるときに仮想機能ドライバによって達成される。稼働時間において、各々のロードされた仮想機能インスタンスは、その自身のファームウェアイメージを有し、ファームウェア及びレジスタコンテキスト復元、その自身のキューからの１つのジョブのみの取り出しを実行し、全フレームを符号化し、コンテキスト保存を実行する。仮想機能インスタンスがアイドル時間に到達するとき、それは、ハイパーバイザが次の仮想機能をロードすることができることをハイパーバイザに通知する。
【0067】
存在する場合、ＭＭＳＣＨは、マルチメディアエンジンを管理する際のＣＰＵロールを想定し、引き継ぐ。それは、仮想機能の初期化及びセットアップ、コンテキスト保存／復元、ドアベルプログラミングによる仮想機能へのゲストＶＭにおけるジョブサブミットを実行し、物理機能及び仮想機能のリセットを実行すると共に、誤り復元をハンドリングする。ＭＭＳＣＨのいくつかの実施形態は、低電力ＶＣＰＵ上でファームウェアとして実装される。ＭＭＳＣＨ及びＭＭＳＣＨ初期化のためのファームウェアは、そのファームウェアがビデオＢＩＯＳ（ｖＢＩＯＳ）に含まれるプラットフォームセキュリティプロセッサ（ＰＳＰ）によって実行される。ＰＳＰは、自動インクリメントによるＡＤＤＲＥＳＳ／ＤＡＴＡレジスタペアを使用することによって、ＭＭＳＣＨファームウェアイメージをダウンロードし、その構成レジスタをプログラミングし、ＭＭＳＣＨファームウェアイメージをリセット外の状態にする。ＭＭＳＣＨが稼働していると、ハイパーバイザは、ＳＲ－ＩＯＶ能力及びＧＰＵ－ＩＯＶ能力をプログラミングすることを通じて、マルチメディア仮想機能のセットアップを実行する。ハイパーバイザは、物理機能及び仮想機能のためのＢＡＲを構成し、ゲストＶＭにおいてマルチメディア初期化を実行し、ゲストＶＭが順次に稼働することを可能にする。マルチメディア初期化は、ＶＣＥ及びＵＶＤ（又は、ＶＣＮ）仮想レジスタ並びに対応するファームウェアを保持するために、各々のゲストＶＭにおけるメモリ割り当てを必要とする。次に、ハイパーバイザは、ファームウェアがロードされたアパーチャのアドレス及びサイズをセットアップすることによって、ＶＣＥ／ＵＶＤハードウェア又はＶＣＮハードウェアに対するレジスタをプログラミングする。ハイパーバイザは、ファームウェアエンジンに対するアドレス開始及びスタックのサイズ、並びに、それらの命令及びデータキャッシュを定義したレジスタをセットアップする。次に、ハイパーバイザは、ローカルメモリインタフェース（ＬＭＩ）構成レジスタをプログラミングし、対応するＶＣＰＵからリセットを除去する。
【0068】
ＭＭＳＣＨのいくつかの実施形態は、以下の活動を実行する。
・ＰＦ機能及びＶＦ機能のためのマルチメディアエンジン初期化。ベアメタルプラットフォームにより、ドライバは、ダイレクトＭＭＩＯレジスタ読み込み／書き込みを通じてＶＣＥエンジン又はＵＶＤエンジンを初期化する。仮想化の下、ＭＭエンジン仮想化は、１つの機能のジョブに対して作用する能力を有すると共に、他の機能は、初期化を受ける。この能力は、ＭＭＳＣＨに初期化メモリディスクリプタをサブミットすることによってサポートされ、ＭＭＳＣＨは、第１のコマンドサブミットが発生するときの後の時間に、ＶＦのためのマルチメディアエンジン初期化をスケジューリング及びトリガする。
・ＰＦ機能及びＶＦ機能のためのマルチメディアコマンドサブミット。ベアメタルプラットフォームにより、ＶＣＥ及びＵＶＤ（又は、ＶＣＮ）のためのコマンドサブミットは、ＶＣＥ＿ＲＢ＿ＷＰＴＲ等のＭＭＩＯ ＷＰＴＲレジスタを通じて行われる。仮想化の下、コマンドサブミットは、ＧＦＸ、ＳＤＭＡ及び計算コマンドサブミット等のドアベル書き込みに切り替える。リング／キューにコマンドパッケージをサブミットするために、ＧＦＸドライバは、対応するドアベル位置に書き込む。ドアベル位置への書き込みがあると、ＭＭＳＣＨは、このＶＦ及びリング／キューについての通知を受信する。ＭＭＳＣＨは、機能及びリング／キュー毎に内部的にそのような情報を保存する。この機能がアクティブ機能になると、ＭＭＳＣＨは、リング／キューに対する累積されたコマンドパッケージを処理することを開始するよう対応するエンジンに通知する。
・マルチメディアワールドスイッチは、現在稼働しているマルチメディアＶＦインスタンスの間での次のマルチメディアＶＦインスタンスへの切り替えを意味する。マルチメディアワールドスイッチは、ＭＭＳＣＨファームウェアと、現在稼働中及び次に稼働するマルチメディアファームウェアインスタンスのＵＶＤ／ＶＣＥ／ＶＣＮファームウェアとの間でのいくつかのコマンド交換により達成される。コマンドは、ＭＭＳＣＨ及びＶＣＥ／ＵＶＤ／ＶＣＮにおいて発見された単純なＩＮＤＥＸ／ＤＡＴＡ共通レジスタセットを介して交換される。いくつかの実施形態では、以下のコマンドが存在する。
・ｇｐｕ＿ｉｄｌｅ（ｆｃｎ＿ｉｄ）－ＭＭエンジンが現在の機能に対する何れかのコマンドを処理することを停止するよう依頼される。ＭＭエンジンが機能に対して現在作用している場合、ＭＭＳＣＨは、ＭＭＳＣＨがＭＭエンジンから現在ジョブ完了を受信するまで待機し、この機能に対する任意の更なるコマンドを処理することを停止し、そうでなければ、ＭＭＳＣＨは、コマンド完了を即時に返す。
・ｇｐｕ＿ｓａｖｅ＿ｓｔａｔｅ（ｆｃｎ＿ｉｄ）－ＭＭＳＣＨがコンテキスト保存領域に現在の機能ｆｃｎ＿ｉｄのエンジン状態を保存する。
・ｇｐｕ＿ｌｏａｄ＿ｓｔａｔｅ（ｆｃｎ＿ｉｄ）－ＭＭＳＣＨがコンテキストＳＲＡＭ領域からエンジンレジスタに機能（ｆｃｎ－ｉｄ）のエンジン状態をロードする。
・ｇｐｕ＿ｒｕｎ（ｆｃｎ＿ｉｄ）－ＭＭＳＣＨが機能（ＶＦＩＤ＝ｆｃｎ＿ｉｄ）に対するジョブ（コマンド）を処理することを開始するようＭＭエンジンに通知する。
・ｇｐｕ＿ｃｏｎｔｅｘｔ＿ｓｗｉｔｃｈ（ｆｃｎ＿ｉｄ、ｎｘｔ＿ｆｃｎ＿ｉｄ）－ＭＭＳＣＨが機能ＶＦＩＤ＝ｆｃｎ＿ｉｄに対するジョブを処理することを終了するようＭＭエンジンを待機し、ｎｘｔ＿ｆｃｎ＿ｉｄ引数によって規定された次の機能に対してジョブを処理するよう切り替える。
・ｇｐｕ＿ｅｎａｂｌｅ＿ｈｗ＿ａｕｔｏｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ（ａｃｔｉｖｅ＿ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ）－このコマンドがレジスタアレイにリスト化されたＶＭ機能の間でのワールドスイッチを実行するようＭＭＳＣＨに通知する。ＭＭエンジンワールドスイッチの間、リスト内の各々の機能は、レジスタによって規定されたタイムスライスの間にアクティブなままである。
・ｇｐｕ＿ｉｎｉｔ（ｆｃｎ＿ｉｄ）－このコマンドが特定の機能（ｆｃｎ＿ｉｄ）に対するエンジンが初期化を受けることを通知する。
・ｇｐｕ＿ｄｉｓａｂｌｅ＿ｈｗ＿ａｕｔｏｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ（ａｃｔｉｖｅ＿ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ）－このコマンドがリスト化された機能に対してＭＭエンジンワールドスイッチを実行することを停止するようＭＭＳＣＨに通知する。このコマンドを受信すると、ＭＭＳＣＨは、現在アクティブな機能がそのジョブ（フレーム）を終了することを待機し、次いで、ｇｐｕ＿ｉｄｌｅコマンド及びｇｐｕ＿ｓａｖｅ＿ｓｔａｔｅコマンドを実行し、更なる演算のために現在アクティブな機能に留まる。
・ｇｐｕ＿ｄｉｓａｂｌｅ＿ｈｗ＿ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ＿ａｎｄ＿ｃｏｎｔｅｘｔ＿ｓｗｉｔｃｈ－このコマンドがワールドスイッチを実行することを停止するようＭＭＳＣＨに依頼する。このコマンドを受信すると、ＭＭＳＣＨは、現在アクティブな機能がそのジョブを終了することを待機し、次いで、更なる演算のために次の機能に切り替えるｇｐｕ＿ｃｏｎｔｅｘｔ＿ｓｗｉｔｃｈコマンドを実行する。
・ＵＶＤコマンド実行又はＶＣＥコマンド実行がページフォールトに直面するとき、ＭＣ／ＶＭがページフォールトに関するＵＶＤ／ＶＣＥ ＨＷブロックを通知し、ホストに中断を起こす、ベアメタルの下でのマルチメディアページフォールトハンドリング。その後、ＵＶＤ／ＶＣＥ及びＫＭＤは、以下を実行する。
・ＵＶＤがページフォールト通知を受信するとき、それは、ページを発生させたリング／キューによる内部中断を通じてＵＶＤファームウェアに通知する。
・ＵＶＤファームウェアは、このリング／キューについての全ての要求をドレイン（ドロップ）する。
・ＵＶＤファームウェアは次いで、エンジンをリセットし、ＶＣＰＵをリブートする。
・ＶＣＰＵがリブートした後、ＵＶＤファームウェアは、その自身のリングバッファにおいていずれかの新たなコマンドをポーリングする。
・ＫＭＤがページフォールト中断を受信するとき、ＫＭＤは、どのリング／キューがページフォールトを有するかを発見するよう、マルチメディア状態レジスタを読み込む。ページフォールトリング情報を取り出した後、ＫＭＤは、障害リング／キューの読み込み／書き込みポインタをゼロにリセットし、ＦＷがサブミットされたコマンドを処理することを再度継続／開始することができるように、ページフォールト誤りがハンドリングされたことをＵＶＤ／ＶＣＥ／ＶＣＮファームウェアに示す。
・上記ハンドリングスキームでは、ＵＶＤ／ＶＣＥファームウェアとＫＭＤドライバとの間のハンドシェイクは、ＵＶＤ＿ＰＦ＿ＳＴＡＴＵＳレジスタ及びＶＣＥ＿ＰＡＧＥ＿ＦＡＵＬＴ＿ＳＴＡＴＵＳレジスタを通じて行われる。
・ＳＲ－ＩＯＶ仮想化の下、ページフォールトハンドシェイクスキームは、依存する他のＰＦレジスタ及びＶＦレジスタが存在しないので、メモリ位置方式である。
・ＰＦ機能及びＶＦ機能のためのマルチメディアエンジン初期化。ベアメタルプラットフォームにより、ドライバは、ダイレクトＭＭＩＯレジスタ読み込み／書き込みを通じてＶＣＥエンジン又はＵＶＤエンジンを初期化する。仮想化の下、ＭＭエンジン仮想化は、１つの機能のジョブに対して作用する能力を有すると共に、他の機能は、初期化を受ける。この能力は、ＭＭＳＣＨに初期化メモリディスクリプタをサブミットすることによってサポートされ、ＭＭＳＣＨは、第１のコマンドサブミットが発生するときの後の時間に、ＶＦのためのマルチメディアエンジン初期化をスケジューリング及びトリガする。
・ＰＦ機能及びＶＦ機能のためのマルチメディアコマンドサブミット。ベアメタルプラットフォームにより、ＶＣＥ及びＵＶＤ（又は、ＶＣＮ）のためのコマンドサブミットは、ＶＣＥ＿ＲＢ＿ＷＰＴＲ等のＭＭＩＯ ＷＰＴＲレジスタを通じて行われる。仮想化の下、コマンドサブミットは、ＧＦＸ、ＳＤＭＡ及び計算コマンドサブミット等のドアベル書き込みに切り替える。リング／キューにコマンドパッケージをサブミットするために、ＧＦＸドライバは、対応するドアベル位置に書き込む。ドアベル位置への書き込みがあると、ＭＭＳＣＨは、このＶＦ及びリング／キューについての通知を受信する。ＭＭＳＣＨは、機能及びリング／キュー毎に内部的にそのような情報を保存する。この機能がアクティブ機能になると、ＭＭＳＣＨは、リング／キューに対する累積されたコマンドパッケージを処理することを開始するよう対応するエンジンに通知する。
・マルチメディアワールドスイッチは、現在稼働しているマルチメディアＶＦインスタンスの間での次のマルチメディアＶＦインスタンスへの切り替えを意味する。マルチメディアワールドスイッチは、ＭＭＳＣＨファームウェアと、現在稼働中及び次に稼働するマルチメディアファームウェアインスタンスのＵＶＤ／ＶＣＥ／ＶＣＮファームウェアとの間でのいくつかのコマンド交換により達成される。コマンドは、ＭＭＳＣＨ及びＶＣＥ／ＵＶＤ／ＶＣＮにおいて発見された単純なＩＮＤＥＸ／ＤＡＴＡ共通レジスタセットを介して交換される。いくつかの実施形態では、以下のコマンドが存在する。
・ｇｐｕ＿ｉｄｌｅ（ｆｃｎ＿ｉｄ）－ＭＭエンジンが現在の機能に対する何れかのコマンドを処理することを停止するよう依頼される。ＭＭエンジンが機能に対して現在作用している場合、ＭＭＳＣＨは、ＭＭＳＣＨがＭＭエンジンから現在ジョブ完了を受信するまで待機し、この機能に対する任意の更なるコマンドを処理することを停止し、そうでなければ、ＭＭＳＣＨは、コマンド完了を即時に返す。
・ｇｐｕ＿ｓａｖｅ＿ｓｔａｔｅ（ｆｃｎ＿ｉｄ）－ＭＭＳＣＨがコンテキスト保存領域に現在の機能ｆｃｎ＿ｉｄのエンジン状態を保存する。
・ｇｐｕ＿ｌｏａｄ＿ｓｔａｔｅ（ｆｃｎ＿ｉｄ）－ＭＭＳＣＨがコンテキストＳＲＡＭ領域からエンジンレジスタに機能（ｆｃｎ－ｉｄ）のエンジン状態をロードする。
・ｇｐｕ＿ｒｕｎ（ｆｃｎ＿ｉｄ）－ＭＭＳＣＨが機能（ＶＦＩＤ＝ｆｃｎ＿ｉｄ）に対するジョブ（コマンド）を処理することを開始するようＭＭエンジンに通知する。
・ｇｐｕ＿ｃｏｎｔｅｘｔ＿ｓｗｉｔｃｈ（ｆｃｎ＿ｉｄ、ｎｘｔ＿ｆｃｎ＿ｉｄ）－ＭＭＳＣＨが機能ＶＦＩＤ＝ｆｃｎ＿ｉｄに対するジョブを処理することを終了するようＭＭエンジンを待機し、ｎｘｔ＿ｆｃｎ＿ｉｄ引数によって規定された次の機能に対してジョブを処理するよう切り替える。
・ｇｐｕ＿ｅｎａｂｌｅ＿ｈｗ＿ａｕｔｏｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ（ａｃｔｉｖｅ＿ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ）－このコマンドがレジスタアレイにリスト化されたＶＭ機能の間でのワールドスイッチを実行するようＭＭＳＣＨに通知する。ＭＭエンジンワールドスイッチの間、リスト内の各々の機能は、レジスタによって規定されたタイムスライスの間にアクティブなままである。
・ｇｐｕ＿ｉｎｉｔ（ｆｃｎ＿ｉｄ）－このコマンドが特定の機能（ｆｃｎ＿ｉｄ）に対するエンジンが初期化を受けることを通知する。
・ｇｐｕ＿ｄｉｓａｂｌｅ＿ｈｗ＿ａｕｔｏｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ（ａｃｔｉｖｅ＿ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ）－このコマンドがリスト化された機能に対してＭＭエンジンワールドスイッチを実行することを停止するようＭＭＳＣＨに通知する。このコマンドを受信すると、ＭＭＳＣＨは、現在アクティブな機能がそのジョブ（フレーム）を終了することを待機し、次いで、ｇｐｕ＿ｉｄｌｅコマンド及びｇｐｕ＿ｓａｖｅ＿ｓｔａｔｅコマンドを実行し、更なる演算のために現在アクティブな機能に留まる。
・ｇｐｕ＿ｄｉｓａｂｌｅ＿ｈｗ＿ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ＿ａｎｄ＿ｃｏｎｔｅｘｔ＿ｓｗｉｔｃｈ－このコマンドがワールドスイッチを実行することを停止するようＭＭＳＣＨに依頼する。このコマンドを受信すると、ＭＭＳＣＨは、現在アクティブな機能がそのジョブを終了することを待機し、次いで、更なる演算のために次の機能に切り替えるｇｐｕ＿ｃｏｎｔｅｘｔ＿ｓｗｉｔｃｈコマンドを実行する。
・ＵＶＤコマンド実行又はＶＣＥコマンド実行がページフォールトに直面するとき、ＭＣ／ＶＭがページフォールトに関するＵＶＤ／ＶＣＥ ＨＷブロックを通知し、ホストに中断を起こす、ベアメタルの下でのマルチメディアページフォールトハンドリング。その後、ＵＶＤ／ＶＣＥ及びＫＭＤは、以下を実行する。
・ＵＶＤがページフォールト通知を受信するとき、それは、ページを発生させたリング／キューによる内部中断を通じてＵＶＤファームウェアに通知する。
・ＵＶＤファームウェアは、このリング／キューについての全ての要求をドレイン（ドロップ）する。
・ＵＶＤファームウェアは次いで、エンジンをリセットし、ＶＣＰＵをリブートする。
・ＶＣＰＵがリブートした後、ＵＶＤファームウェアは、その自身のリングバッファにおいていずれかの新たなコマンドをポーリングする。
・ＫＭＤがページフォールト中断を受信するとき、ＫＭＤは、どのリング／キューがページフォールトを有するかを発見するよう、マルチメディア状態レジスタを読み込む。ページフォールトリング情報を取り出した後、ＫＭＤは、障害リング／キューの読み込み／書き込みポインタをゼロにリセットし、ＦＷがサブミットされたコマンドを処理することを再度継続／開始することができるように、ページフォールト誤りがハンドリングされたことをＵＶＤ／ＶＣＥ／ＶＣＮファームウェアに示す。
・上記ハンドリングスキームでは、ＵＶＤ／ＶＣＥファームウェアとＫＭＤドライバとの間のハンドシェイクは、ＵＶＤ＿ＰＦ＿ＳＴＡＴＵＳレジスタ及びＶＣＥ＿ＰＡＧＥ＿ＦＡＵＬＴ＿ＳＴＡＴＵＳレジスタを通じて行われる。
・ＳＲ－ＩＯＶ仮想化の下、ページフォールトハンドシェイクスキームは、依存する他のＰＦレジスタ及びＶＦレジスタが存在しないので、メモリ位置方式である。
【0069】
図１１は、いくつかの実施形態による、マルチメディアユーザモードドライバ１１００及びカーネルモードドライバ１１０５のブロック図である。ＶＣＥ／ＵＶＤ／ＶＣＮエンジン等のハードウェアアクセラレータは、復号帯域幅及び符号化帯域幅が制限されており、したがって、ハードウェアアクセラレータは、稼働時間の間に有効化された仮想機能の全てを適切にサービスすることが常に可能でない。ビデオＧＰＵ等のプロセシングユニットのいくつかの実施形態は、対応するゲストＶＭのプロファイルに基づいて、特定の仮想機能に、ＶＣＥ／ＵＶＤ／ＶＣＮ符号化エンジン帯域幅又は復号エンジン帯域幅を配列し又は割り振る。ゲストＶＭのプロファイルが、ビデオ符号化帯域幅が必要とされることを示す場合、ＧＰＵは、グラフィックドライバが仮想機能を初期化することを開始する前に、メールボックスレジスタを通じて仮想機能に伝達されるメッセージを生成する。加えて、ＧＰＵは、仮想機能が何れかのジョブサブミットを開始する前に、仮想機能帯域幅要件をスケジューラに通知する。例えば、ＶＣＥは、ＶＣＥは、約２Ｍ ＭＢ／秒（１ＭＢが１６×１６ピクセルに等しい）の最大帯域幅を有するＨ．２６４ビデオ符号化が可能である。最大帯域幅情報は、最大サーフェス幅及び高さ（例えば、４０９６×２１６０）に従ってビデオＢＩＯＳテーブルに記憶される。初期化の間、ＧＰＵドライバは、符号化エンジン帯域幅割り振りを管理するための初期の総利用可能帯域幅として帯域幅情報を取り出す。ＧＰＵのいくつかの実施形態は、プロファイル／区画に帯域幅情報を変換する。
【0070】
図示した実施形態では、マルチメディアユーザモードドライバ１１００及びカーネルモードドライバ１１０５は、機能ブロックによって多層化及び構造化される。動作中、マルチメディアユーザモードドライバ１１００は、オペレーティングシステム（ＯＳ）エコシステム１１１５へのインタフェース１１１０を含む。インタフェース１１１０のいくつかの実施形態は、異なるグラフィックパイプライン呼び出しへのインタフェース等のソフトウェアコンポーネントを含む。例えば、マルチメディアユーザモードドライバ１１００は、様々なサイズの及び様々な色空間にあるサーフェスを割り当て、フォーマットをタイリングするとき、インタフェース１１１０において実装されたＵＤＸインタフェース及びＤＸＸインタフェースを使用する。いくつかのケースでは、マルチメディアユーザモードドライバ１１００は、インタフェース１１１０において実装されたダイレクトＤＸ９及びＤＸ１１ビデオＤＤＩインタフェース表示を有する。マルチメディアユーザモードドライバ１１００は、例えば、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）、Ｌｉｎｕｘ（登録商標）及びＡｎｄｒｏｉｄ（登録商標） ＯＳエコシステムにおける他のメディアＡＰＩ及びフレームワークへの相互作用インタフェースを提供する、図７に示すＭＦレイヤ７３０等のメディアファンデーションとインタフェースするために使用されるプライベートＡＰＩセットを実装する。マルチメディアユーザモードドライバ１１００のいくつかの実施形態は、外部コンポーネント（例えば、ＡＭＦ及びＡＭＤ ＵＩ ＣＣＣ制御パネル）から移されたイベントを使用する。マルチメディアユーザモードドライバ１１００は、同期オブジェクト（フラグ、セマフォ、ミューテックス）、タイマ、ネットワーキングソケットインタフェース及びビデオセキュリティ等のＯＳ独立使用を可能にする、ユーティリティ機能及びヘルパ機能のセットを実装する。マルチメディアユーザモードドライバ１１００の底部内部構造のいくつかの実施形態は、Ｃ＋＋において記述されたコアベースクラスオブジェクトの周辺で編成される。マルチメディアコアは、ＯＳ及びハードウェア独立であり、以下に対するサポートをもたらす、ベースクラスのセットを実装する。
・複数のＣＯＤＥＣ及びビデオ解像度をサポートする圧縮ビットストリームビデオ復号
・ＹＵＶ色空間又はＲＧＢ色空間内のサーフェスからＨ．２６４、Ｈ．２６５、ＶＰ９及びＡＶ１圧縮ビットストリームへのビデオ符号化
・受信されたサーフェス又は生成されたサーフェスの色空間変換及びアップスケーリング／ダウンスケーリングをサポートするビデオレンダリング。色域補正、インターレース解除、顔検出、肌色補正のような他のビデオレンダリング機構が存在し、ＡＭＤマルチメディア特徴セレクタ（ＡＦＳ）及び能力マネージャ（ＣＭ）によって自動で有効化され、それらは、グラフィック計算エンジンに対してシェーダとして稼働する。
・複数のＣＯＤＥＣ及びビデオ解像度をサポートする圧縮ビットストリームビデオ復号
・ＹＵＶ色空間又はＲＧＢ色空間内のサーフェスからＨ．２６４、Ｈ．２６５、ＶＰ９及びＡＶ１圧縮ビットストリームへのビデオ符号化
・受信されたサーフェス又は生成されたサーフェスの色空間変換及びアップスケーリング／ダウンスケーリングをサポートするビデオレンダリング。色域補正、インターレース解除、顔検出、肌色補正のような他のビデオレンダリング機構が存在し、ＡＭＤマルチメディア特徴セレクタ（ＡＦＳ）及び能力マネージャ（ＣＭ）によって自動で有効化され、それらは、グラフィック計算エンジンに対してシェーダとして稼働する。
【0071】
マルチメディアユーザモードドライバ１１００に対して導出されたクラスは、ＯＳ特有である。例えば、Ｃｏｒｅ Ｖｉｓｔａ（Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標） ７～Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標） １０を介して、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標） ＸＰからの全ての変形をサポートするＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標） ＯＳエコシステムに対する）、Ｃｏｒｅ Ｌｉｎｕｘ（登録商標）、及びＣｏｒｅ Ａｎｄｒｏｉｄ（登録商標）に対するマルチメディアコア機能が存在する。それらのコアは、他のＯＳ環境へのマルチメディアソフトウェアスタックのポータビリティをもたらす。デバイスポータビリティは、下位層デバイスを自動検出するマルチメディアハードウェアレイヤにより保証される。カーネルモードドライバ１１０５との通信は、ＩＯＣＴＬ（エスケープ）呼び出しによって達成される。
【0072】
カーネルモードドライバ１１０５は、全てのカーネル関連デバイス特有呼び出し（ＤＤＩ呼び出し等）を受信するＯＳカーネルへのカーネルインタフェース１１２０を含む。カーネルインタフェース１１２０は、異なる機能を抽出するカーネルモードドライバ１１０５の適切なモジュールに呼び出しをディスパッチするディスパッチャを含む。カーネルインタフェース１１２０は、カーネルにおけるＯＳベースサービス呼び出しとの相互作用を制御するＯＳマネージャを含む。また、カーネルモードドライバ１１０５は、マルチメディア復号（ＵＶＤエンジンノード）、マルチメディア符号化（ＶＣＥエンジンノード）、及び、マルチメディアビデオコーデックネクスト（ＡＰＵ ＳＯＣに対するＶＣＮノード）のためのエンジンノード等のカーネルモードモジュール１１２５を含む。カーネルモードモジュール１１２５は、ハードウェア初期化をもたらし、ハードウェア制御されたリングバッファのシステムへの復号ジョブ又は符号化ジョブのサブミットを可能にする。トポロジ変換レイヤ１１３０は、サービスからノードを隔離し、カーネルモードドライバ１１０５におけるソフトウェアモジュール１１３５へのインタフェースを提供する。ソフトウェアモジュール１１３５の例は、復号ジョブ又は符号化ジョブの受信及びハンドリングのためのリングバッファへのアクセスを提供し、タイリングを制御し、電力ゲーティングを制御し、ユーザモードドライバから受信されたＩＯＣＴＬメッセージに応答する、ハードウェア特有モジュールである、ｓｗＵＶＤ、ｓｗＶＣＥ及びｓｗＶＣＮを含む。また、カーネルモードドライバ１１０５は、カーネルＨＶモード１１４５にあるハイパーバイザを通じたハードウェアＩＰ１１４０へのアクセスを提供する。
【0073】
図１２は、いくつかの実施形態による、仮想化ＯＳエコシステム内でのマルチメディア能力共有をサポートするメッセージシーケンスの第１の部分１２００である。メッセージシーケンスは、図１に示すプロセシングシステム１００のいくつかの実施形態において実装される。第１の部分１２００は、ビデオＢＩＯＳ（ＶＢＩＯＳ）、ハイパーバイザ（ＨＶ）、物理機能に対するカーネルモードドライバトポロジ変換レイヤ（ＴＴＬ－ＰＦ）、仮想機能に対するマルチメディアＵＭＤ、仮想機能に対するカーネルモードドライバ（ＴＴＬ－ＶＦ）、及び、仮想機能に対するカーネルモードドライバ（ＫＭＤ）の間で交換されるメッセージを示す。物理機能と仮想機能との間の通信は、ドアベルシグナリングによるメールボックスメッセージ交換プロトコルを介して達成される。いくつかの実施形態では、メールボックスは、共通レジスタセットを介して動作すると共に、ドアベルシグナリングは、物理機能又は仮想機能における中断ベース通知が発生することを可能にする。他の実施形態では、通信は、ドアベルシグナリングによるローカル共有メモリを介して達成される。
【0074】
ＶＢＩＯＳは、システムがＳＲ－ＩＯＶ能力を有するかどうかを判別し、そうである場合、ＶＢＩＯＳは、ハイパーバイザにフレームバッファのフラグメンテーションを示す情報を提供する（メッセージ１２０２において）。情報は、ＵＶＤ／ＶＣＥ／ＶＣＮに対するフレームバッファ細分化を示す特徴フラグを含むことができる。物理機能に関連付けられた仮想機能の各々のサポートされるインスタンスは、自動識別されたデバイスに特有のその自身のフレームバッファ内のレコードを取得する（メッセージ１２０４において）。このレコードは、所定のデバイス上で持続することができる全ての活動の合計である、１０８０ｐ６０、４Ｋ３０、４Ｋ６０、８Ｋ２４、又は、８Ｋ６０等の最大マルチメディア能力を示す。いくつかの実施形態では、帯域幅は、復号機能若しくは符号化機能、又は、両方の機能を採用した、１つの仮想機能のみによって消費される。例えば、総マルチメディア能力が４Ｋ６０である場合、それは、各々が１０８０ｐ６０復号を行う４個の仮想機能をサポートすることができ、又は、各々が１０８０ｐ２４復号を行う最大で１０個の仮想機能をサポートすることができ、又は、各々が１０８０ｐ６０復号を行う２個の仮想機能をサポートすることができ、又は、各々が１０８０ｐ６０ビデオ符号化を行う２個の仮想機能をサポートすることができる。
【0075】
仮想機能上で稼働するゲストＯＳ／ＶＭ上のアプリケーションが復号のユースケース又は符号化のユースケースの何れかのためにマルチメディアドライバをロードする場合、ロードされたマルチメディアドライバは、現在符号化プロファイル又は復号プロファイルを認識するようになり、ＫＭＤドライバのＴＴＬレイヤに要求を送信する（メッセージ１２０６において）。この要求は、以下の何れかとして定式化されてもよい。
１）ソースの水平サイズ及び垂直サイズ並びにリフレッシュレートを示す復号演算若しくは符号化演算の現在解像度（いわゆる７２０ｐ２４、１０８０３０等）、又は、
２）復号される必要がある符号化済みフレーム又は圧縮ビットストリームコンテンツ内のマクロブロックの総数
１）ソースの水平サイズ及び垂直サイズ並びにリフレッシュレートを示す復号演算若しくは符号化演算の現在解像度（いわゆる７２０ｐ２４、１０８０３０等）、又は、
２）復号される必要がある符号化済みフレーム又は圧縮ビットストリームコンテンツ内のマクロブロックの総数
【0076】
現在仮想機能におけるＴＴＬ－ＶＦは、要求を受信し、物理機能のＴＴＬレイヤにそれを転送する（メッセージ１２０８）。ＴＴＬ－ＰＦは、最大復号帯域幅又は符号化帯域幅を認識し、各々の仮想機能のマルチメディア利用のレコードを有する。
【0077】
符号化能力又は復号能力が利用可能でない場合、ＰＦ ＴＴＬはＴＴＬ－ＶＦに通知し（メッセージ１２１０を介して）、ＴＴＬ－ＶＦは次いで、同一の仮想機能においてＵＭＤに通知する（メッセージ１２１２を介して）。メッセージ１２１２に応じて、ＵＭＤは、仮想機能においてマルチメディアドライバをロードするアプリケーション要求に失敗し、アプリケーションは、活動１２１４において終了する。
【0078】
符号化能力又は復号能力が利用可能である場合、ＰＦ ＴＴＬは、そのブックキーピングレコードを更新し、ＴＴＬ－ＶＦに通知し（メッセージ１２１６を介して）、ＴＴＬ－ＶＦは、ファームウェアをダウンロードし、ＵＶＤ／ＶＣＥ又はＶＣＮマルチメディアエンジンを開き及び構成する（メッセージ１２１８において）要求をＫＭＤに送信する（メッセージ１２１８を介して）。次に、ＫＭＤは、稼働することが可能になり、仮想機能におけるＫＭＤノードは、第１のジョブサブミットを受け付けることが可能なＴＴＬ－ＶＦに通知する（メッセージ１２２０において）。メッセージ１２２０に応じて、ＴＴＬ－ＶＦは、その構成プロセスが完了したことを仮想機能に対するＵＭＤに通知する（メッセージ１２２２において）。
【0079】
図１３は、いくつかの実施形態による、仮想化ＯＳエコシステム内でのマルチメディア能力共有をサポートするメッセージシーケンスの第２の部分１３００を示す図である。メッセージシーケンスの第２の部分１３００は、図１に示すプロセシングシステム１００のいくつかの実施形態において実装され、図１２に示す第１の部分１２００に続いて実行される。第２の部分１３００は、ビデオＢＩＯＳ（ＶＢＩＯＳ）、ハイパーバイザ（ＨＶ）、物理機能に対するカーネルモードドライバトポロジ変換レイヤ（ＴＴＬ－ＰＦ）、仮想機能に対するマルチメディアＵＭＤ、仮想機能に対するカーネルモードドライバＴＴＬ（ＴＴＬ－ＶＦ）、及び、仮想機能に対するカーネルモードドライバ（ＫＭＤ）の間で交換されるメッセージを示す。
【0080】
標準ランタイム動作の間、選択された時間周期内のマルチメディアアプリケーション（例えば、ＵＭＤ）は、ＴＴＬ－ＶＦに符号化ジョブ要求又は復号ジョブ要求をサブミットし（メッセージ１３０５を介して）、ＴＴＬ－ＶＦは、ＫＭＤにメッセージ１３１０を送信することによって、要求されたジョブをサブミット及び実行するよう適切なノードに通知する。
【0081】
ゲストＶＭ上でのアプリケーションライフサイクルの最後のステップの間、アプリケーションは、ＴＴＬ－ＶＦにおけるマルチメディアドライバに閉鎖する要求を発行する。ＴＴＬ－ＶＦは、メッセージ１３１５を介してＴＴＬ－ＶＦに要求を転送する。ＴＴＬ－ＶＦは、対応するマルチメディアノードに閉鎖要求を発行し（メッセージ１３２０を介して）、対応するマルチメディアノードは、ノードが閉鎖されたことをＴＴＬ－ＶＦに通知する（メッセージ１３２５を介して）。マルチメディアノードの非活性化が成功すると、ＴＴＬ－ＶＦは、ＴＴＬ－ＰＦにシグナリングし（メッセージ１３３０を介して）、次に、ＴＴＬ－ＰＦは、符号化帯域幅又は復号帯域幅を再度請求し、そのブックキーピングレコードを更新する（活動１３３５において）。
【0082】
仮想機能に対する１つのサブミットされたジョブが完了すると、ＴＴＬ－ＶＦは、ジョブが仮想機能に対して実行されたことをマルチメディアスケジューラにシグナリングする。マルチメディアスケジューラは、仮想機能を非活性化する。マルチメディアスケジューラは次いで、次のアクティブ仮想機能へのワールドスイッチを実行する。マルチメディアスケジューラのいくつかの実施形態は、仮想機能を活性化及びサービスするためにラウンドロビンスケジューラを使用する。マルチメディアスケジューラの他の実施形態は、対応する仮想機能によって使用されるキューのタイプに基づいて優先度が評価される、動的優先度ベーススケジューリングを使用する。更なる他の実施形態では、マルチメディアスケジューラは、優先度ベースキューシステム（例えば、最小待ち時間を伴うＳｋｙｐｅアプリケーションに対する符号化ジョブのためのタイムクリティカルキュー、無線ディスプレイセッションに対する符号化ジョブのためのリアルタイムキュー、非リアルタイムビデオトランスコーディングのための汎用符号化キュー、又は、汎用復号キュー）を使用しているゲストＶＭよりも低い解像度（例えば、ジョブ周期が短い）の復号ジョブ又は符号化ジョブを有するゲストＶＭにサービスするレートモノトニックスケジューラを実装する。
【0083】
図１２及び図１３に開示されたメッセージシーケンスのいくつかの実施形態は、各々のゲストＯＳ／ＶＭにサービスする多くの仮想機能の中で１つのマルチメディアハードウェアエンジンの共有をサポートする。これは、各々のゲストＯＳ／ＶＭがその自身の専用マルチメディアハードウェアを有する印象を生じさせるが、１つのハードウェアインスタンスが多くの仮想クライアントをサービスするよう共有される。最も単純なケースでは、仮想機能の数は２であり、それは、ホスト及びゲストＯＳがハードウェアアクセラレーテッドビデオ復号又はハードウェアアクセラレーテッドビデオ符号化を同時に稼働させることを可能にする。更なる別の実施形態では、１６個程度の仮想機能がサポートされるが、他の実施形態は、より多くの又はより少ない仮想機能をサポートする。
【0084】
図１２及び図１３に開示されたメッセージシーケンスのいくつかの実施形態は、様々なコンピュータクライアント及びサーバシステムにおいて使用される。クライアントベース仮想化では、ホストＯＳは、仮想マシン（ＶＭ）とユーザアプリケーションとの間でＧＰＵ及びマルチメディアハードウェアインテレクチュアルプロパティ（ＩＰ）ブロックを共有する。サーバのユースケースは、デスクトップ共有（キャプチャされたスクリーンデータは、低減したネットワークトラフィックに対して圧縮されたＨ．２６４である）、クラウドゲーミング、仮想デスクトップインタフェース（ＶＤＩ）、及び、計算エンジンの共有を含む。
【0085】
以下の実施例を参照して、本願を更に理解することができる。
実施例１：プロセシングユニットであって、
ハイパーバイザ及びゲスト仮想マシン（ＶＭ）を実行するように構成されたカーネルモードユニットと、
物理機能を実装するように構成された固定機能ハードウェアブロックであって、前記物理機能に対応する仮想機能は、前記ゲストＶＭに公開される、固定機能ハードウェアブロックと、
レジスタのセットであって、前記レジスタのセットのサブセットは、前記仮想機能に関連付けられた情報を記憶するように割り当てられており、前記固定機能ハードウェアブロックは、対応するサブセットに記憶された前記情報に基づいて、何れかのゲストＶＭに対して何れかの仮想機能を実行する、レジスタのセットと、
を備える、プロセシングユニット。
実施例１：プロセシングユニットであって、
ハイパーバイザ及びゲスト仮想マシン（ＶＭ）を実行するように構成されたカーネルモードユニットと、
物理機能を実装するように構成された固定機能ハードウェアブロックであって、前記物理機能に対応する仮想機能は、前記ゲストＶＭに公開される、固定機能ハードウェアブロックと、
レジスタのセットであって、前記レジスタのセットのサブセットは、前記仮想機能に関連付けられた情報を記憶するように割り当てられており、前記固定機能ハードウェアブロックは、対応するサブセットに記憶された前記情報に基づいて、何れかのゲストＶＭに対して何れかの仮想機能を実行する、レジスタのセットと、
を備える、プロセシングユニット。
【0086】
実施例２：前記レジスタのセットは、前記仮想機能に割り当てられた最大量の空間に対応するいくつかのサブセットに区画化される、実施例１のプロセシングユニット。
【0087】
実施例３：前記レジスタのセットは、前記仮想機能に割り当てられた最小量の空間に対応するいくつかのサブセットに最初に区画化され、前記サブセットの数は、前記仮想機能の特性に基づいて後に修正される、実施例１のプロセシングユニット。
【0088】
実施例４：前記レジスタのセットの各々のサブセットは、前記サブセットに関連付けられた仮想機能によって影響されるフレームを記憶するためのフレームバッファと、前記仮想機能の動作状態を定義するためのコンテキストレジスタと、前記仮想機能が実行のためにスケジューリングされる準備ができたことをシグナリングするためのドアベルと、を含む、実施例１～３の何れかのプロセシングユニット。
【0089】
実施例５：前記ゲストＶＭのうち第１のゲストＶＭからのシグナリングに応じて、第１の時間周期内に前記仮想機能のうち第１の仮想機能を実行するように前記第１のゲストＶＭをスケジューリングするように構成されたスケジューラを更に備える、実施例４のプロセシングユニット。
【0090】
実施例６：前記ハイパーバイザは、前記第１の時間周期の間に前記レジスタのセットの第１のサブセットへの前記第１のゲストＶＭのアクセスを許可し、前記ハイパーバイザは、前記第１の時間周期の間に、スケジューリングされていないゲストＶＭによる前記レジスタのセットへのアクセスを拒否する、実施例５のプロセシングユニット。
【0091】
実施例７：前記固定機能ハードウェアブロックは、前記レジスタのセットの前記第１のサブセット内の第１のコンテキストレジスタに記憶された情報に基づいて、前記第１の仮想機能を実行するように構成されている、実施例６のプロセシングユニット。
【0092】
実施例８：前記第１の仮想機能を実装するために使用されるマルチメディア機能のユーザモードドライバ及びファームウェアイメージのうち少なくとも１つは、前記固定機能ハードウェアブロックにインストールされる、実施例７のプロセシングユニット。
【0093】
実施例９：前記第１のゲストＶＭは、前記第１のゲストＶＭが実行のためにスケジューリングされる準備ができたことをシグナリングするように、前記第１のサブセット内のドアベルレジスタに情報を書き込む、実施例７のプロセシングユニット。
【0094】
実施例１０：前記第１のゲストＶＭは、前記ゲストＶＭに関連付けられた優先度と、スケジューリングされる準備ができた他のゲストＶＭに関連付けられた他の優先度と、に基づいてスケジューリングされる、実施例９のプロセシングユニット。
【0095】
実施例１１：前記第１のゲストＶＭは、前記第１の時間周期の間、前記第１の仮想機能を使用して、前記第１のサブセット内のフレームバッファに記憶されたフレームに対してグラフィックレンダリングを実行する、実施例９のプロセシングユニット。
【0096】
実施例１２：前記第１のゲストＶＭは、前記第１の時間周期の間に実行を完了したことに応じて、前記ハイパーバイザに通知し、前記第１のサブセット内の前記ドアベルレジスタは、前記第１の時間周期の間に実行を完了したことに応じてクリアされる、実施例１１のプロセシングユニット。
【0097】
実施例１３：方法であって、
ハイパーバイザにおいて、プロセシングユニットにおいて実行される第１のゲスト仮想マシン（ＶＭ）から、前記プロセシングユニット内の固定機能ハードウェアブロックに実装された物理機能に対応する第１の仮想機能にアクセスする要求を受信することと、
前記ハイパーバイザから前記第１のゲストＶＭに、前記プロセシングユニット内のレジスタのセットの第１のサブセットへのアクセスを許可することであって、前記第１のサブセットは、前記第１の仮想機能に関連付けられた情報を記憶する、ことと、
前記第１のサブセットに記憶された前記情報に基づいて、前記第１のゲストＶＭに対して前記第１の仮想機能を実行するように前記固定機能ハードウェアブロックを構成することと、
前記第１のゲストＶＭを使用して、前記第１の仮想機能を実装するように構成された前記固定機能ハードウェアブロックを使用して、前記第１のサブセットに記憶されたフレームに対してグラフィックレンダリングを実行することと、を含む、
方法。
ハイパーバイザにおいて、プロセシングユニットにおいて実行される第１のゲスト仮想マシン（ＶＭ）から、前記プロセシングユニット内の固定機能ハードウェアブロックに実装された物理機能に対応する第１の仮想機能にアクセスする要求を受信することと、
前記ハイパーバイザから前記第１のゲストＶＭに、前記プロセシングユニット内のレジスタのセットの第１のサブセットへのアクセスを許可することであって、前記第１のサブセットは、前記第１の仮想機能に関連付けられた情報を記憶する、ことと、
前記第１のサブセットに記憶された前記情報に基づいて、前記第１のゲストＶＭに対して前記第１の仮想機能を実行するように前記固定機能ハードウェアブロックを構成することと、
前記第１のゲストＶＭを使用して、前記第１の仮想機能を実装するように構成された前記固定機能ハードウェアブロックを使用して、前記第１のサブセットに記憶されたフレームに対してグラフィックレンダリングを実行することと、を含む、
方法。
【0098】
実施例１４：前記レジスタのセットを、前記仮想機能に割り当てられた最大量の空間に対応するいくつかのサブセットに区画化することを更に含む、実施例１３の方法。
【0099】
実施例１５：前記レジスタのセットを、前記仮想機能に割り当てられた最小量の空間に対応するいくつかのサブセットに区画化することと、
前記サブセットの数を、前記仮想機能の特性に基づいて修正することと、
を更に含む、実施例１３の方法。
前記サブセットの数を、前記仮想機能の特性に基づいて修正することと、
を更に含む、実施例１３の方法。
【0100】
実施例１６：前記レジスタのセットの前記第１のサブセットは、前記第１の仮想機能によって影響される前記フレームを記憶するためのフレームバッファと、前記仮想機能の動作状態を定義するためのコンテキストレジスタと、前記仮想機能が実行のためにスケジューリングされる準備ができたことをシグナリングするためのドアベルレジスタと、を含む、実施例１３～１５の何れかの方法。
【0101】
実施例１７：前記第１のゲストＶＭからのシグナリングに応じて、第１の時間周期内に前記第１の仮想機能を実行するように第１のゲストＶＭをスケジューリングすることを更に含む、実施例１６の方法。
【0102】
実施例１８：前記ハイパーバイザから、前記第１の時間周期の間に前記レジスタのセットの前記第１のサブセットへの前記第１のゲストＶＭのアクセスを許可することを更に含み、前記ハイパーバイザは、前記第１の時間周期の間に、スケジューリングされていないゲストＶＭによる前記レジスタのセットへのアクセスを拒否する、実施例１７の方法。
【0103】
実施例１９：前記第１の仮想機能を構成することは、前記固定機能ハードウェアブロックに前記第１の仮想機能を実装するために使用されるマルチメディア機能のユーザモードドライバ及びファームウェアイメージのうち少なくとも１つをインストールすることを含む、実施例１８の方法。
【0104】
実施例２０：前記第１のゲストＶＭから、前記第１のゲストＶＭが実行のためにスケジューリングされる準備ができたことをシグナリングするように、前記第１のサブセット内の前記ドアベルレジスタに情報を書き込むことを更に含む、実施例１８の方法。
【0105】
実施例２１：前記第１のゲストＶＭをスケジューリングすることは、前記ドアベルレジスタから前記情報を読み込んだことに応じて、前記第１のゲストＶＭをスケジューリングすることを含む、実施例２０の方法。
【0106】
実施例２２：前記第１のゲストＶＭをスケジューリングすることは、前記ゲストＶＭに関連付けられた優先度と、スケジューリングされる準備ができた他のゲストＶＭに関連付けられた他の優先度と、に基づいて、前記第１のゲストＶＭをスケジューリングすることを含む、実施例２１の方法。
【0107】
実施例２３：前記フレームに対して前記グラフィックレンダリングを実行することは、前記第１の時間周期の間、前記第１の仮想機能を使用して前記第１のサブセット内のフレームバッファに記憶されたフレームに対してグラフィックレンダリングを実行することを含む、実施例２１の方法。
【0108】
実施例２４：前記第１のゲストＶＭは、前記第１の時間周期の間に実行を完了したことに応じて、別のゲストＶＭに対して別の仮想機能をロードすることができることを前記ハイパーバイザに通知し、前記第１のサブセット内の前記ドアベルレジスタは、前記第１の時間周期の間に実行を完了したことに応じてクリアされる、実施例２１の方法。
【0109】
実施例２５：方法であって、
プロセシングユニット上で実行される第１のゲスト仮想マシン（ＶＭ）を使用して、前記プロセシングユニットに実装されたレジスタのセットの第１のサブセットに記憶されたフレームに対してグラフィックレンダリングを実行することであって、前記グラフィックレンダリングは、前記第１のサブセットに記憶された第１のコンテキスト情報に基づいて、前記第１の仮想機能を実装するように構成された固定機能ハードウェアブロックに実装された物理機能に対応する第１の仮想機能を使用して実行される、ことと、
ハイパーバイザにおいて、前記物理機能に対応する第２の仮想機能にアクセスするための第２のゲストＶＭからの要求を検出することと、
前記ハイパーバイザにおいて、前記要求に応じて、前記第２の仮想機能を実行するように前記固定機能ハードウェアブロックを構成するワールドスイッチを実行することと、を含む、
方法。
プロセシングユニット上で実行される第１のゲスト仮想マシン（ＶＭ）を使用して、前記プロセシングユニットに実装されたレジスタのセットの第１のサブセットに記憶されたフレームに対してグラフィックレンダリングを実行することであって、前記グラフィックレンダリングは、前記第１のサブセットに記憶された第１のコンテキスト情報に基づいて、前記第１の仮想機能を実装するように構成された固定機能ハードウェアブロックに実装された物理機能に対応する第１の仮想機能を使用して実行される、ことと、
ハイパーバイザにおいて、前記物理機能に対応する第２の仮想機能にアクセスするための第２のゲストＶＭからの要求を検出することと、
前記ハイパーバイザにおいて、前記要求に応じて、前記第２の仮想機能を実行するように前記固定機能ハードウェアブロックを構成するワールドスイッチを実行することと、を含む、
方法。
【0110】
実施例２６：前記第２のゲストＶＭは、前記第２のゲストＶＭがスケジューリングされる準備ができたことを示すように、前記レジスタのセットの第２のサブセット内のドアベルレジスタに情報を書き込み、前記要求を検出することは、前記ドアベルレジスタから前記情報を読み込むことを含む、実施例２５の方法。
【0111】
実施例２７：前記要求を検出したことに応じて、スケジューリングされた時間に開始する時間周期の間、前記第２のゲストＶＭを実行のためにスケジューリングすることを更に含む、実施例２６の方法。
【0112】
実施例２８：前記時間周期の間に前記第２のゲストＶＭを実行のためにスケジューリングすることは、前記時間周期の間に前記レジスタのセットへの前記第２のゲストＶＭの排他的アクセスを許可することを含む、実施例２７の方法。
【0113】
実施例２９：前記ワールドスイッチを実行することは、前記スケジューリングされた時間に前記ワールドスイッチを実行することを含む、実施例２７の方法。
【0114】
実施例３０：前記ワールドスイッチを実行することは、前記レジスタのセットの前記第２のサブセットに記憶された第２のコンテキスト情報に基づいて、前記固定機能ハードウェアブロックを構成することを含む、実施例２９の方法。
【0115】
実施例３１：前記固定機能ハードウェアブロックを構成することは、前記第２の仮想機能を実装するために使用されるマルチメディア機能のユーザモードドライバ及びファームウェアイメージのうち少なくとも１つをインストールすることを含む、実施例３０の方法。
【0116】
実施例３２：前記第２のゲストＶＭを使用して、前記第２の仮想機能を使用して前記レジスタのセットの前記第２のサブセットに記憶されたフレームに対してグラフィックレンダリングを実行することを更に含む、実施例３０の方法。
【0117】
コンピュータ可読記憶媒体は、命令及び／又はデータをコンピュータシステムに提供するために、使用中にコンピュータシステムによってアクセス可能な任意の非一時的な記憶媒体又は非一時的な記憶媒体の組み合わせを含む。このような記憶媒体には、限定されないが、光学媒体（例えば、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイ（登録商標）ディスク）、磁気媒体（例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、磁気テープ、磁気ハードドライブ）、揮発性メモリ（例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）若しくはキャッシュ）、不揮発性メモリ（例えば、読取専用メモリ（ＲＯＭ）若しくはフラッシュメモリ）、又は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ベースの記憶媒体が含まれ得る。コンピュータ可読記憶媒体（例えば、システムＲＡＭ又はＲＯＭ）はコンピューティングシステムに内蔵されてもよいし、コンピュータ可読記憶媒体（例えば、磁気ハードドライブ）はコンピューティングシステムに固定的に取り付けられてもよいし、コンピュータ可読記憶媒体（例えば、光学ディスク又はユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ベースのフラッシュメモリ）はコンピューティングシステムに着脱可能に取り付けられてもよいし、コンピュータ可読記憶媒体（例えば、ネットワークアクセス可能ストレージ（ＮＡＳ））は有線又は無線ネットワークを介してコンピュータシステムに結合されてもよい。
【0118】
いくつかの実施形態では、上記の技術のいくつかの態様は、ソフトウェアを実行するプロセッシングシステムの１つ以上のプロセッサによって実装されてもよい。ソフトウェアは、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体に記憶され、又は、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体上で有形に具現化された実行可能命令の１つ以上のセットを含む。ソフトウェアは、１つ以上のプロセッサによって実行されると、上記の技術の１つ以上の態様を実行するように１つ以上のプロセッサを操作する命令及び特定のデータを含むことができる。非一時的なコンピュータ可読記憶媒体は、例えば、磁気若しくは光ディスク記憶デバイス、例えばフラッシュメモリ、キャッシュ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等のソリッドステート記憶デバイス、又は、他の１つ以上の不揮発性メモリデバイス等を含むことができる。非一時的なコンピュータ可読記憶媒体に記憶された実行可能命令は、ソースコード、アセンブリ言語コード、オブジェクトコード、又は、１つ以上のプロセッサによって解釈若しくは実行可能な他の命令フォーマットであってもよい。
【0119】
上述したものに加えて、概要説明において説明した全てのアクティビティ又は要素が必要とされているわけではなく、特定のアクティビティ又はデバイスの一部が必要とされない場合があり、１つ以上のさらなるアクティビティが実行される場合があり、１つ以上のさらなる要素が含まれる場合があることに留意されたい。さらに、アクティビティが列挙された順序は、必ずしもそれらが実行される順序ではない。また、概念は、特定の実施形態を参照して説明された。しかしながら、当業者であれば、特許請求の範囲に記載されているような本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更及び変形を行うことができるのを理解するであろう。したがって、明細書及び図面は、限定的な意味ではなく例示的な意味で考慮されるべきであり、これらの変更形態の全ては、本発明の範囲内に含まれることが意図される。
【0120】
利益、他の利点及び問題に対する解決手段を、特定の実施形態に関して上述した。しかし、利益、利点、問題に対する解決手段、及び、何かしらの利益、利点若しくは解決手段が発生又は顕在化する可能性のある特徴は、何れか若しくは全ての請求項に重要な、必須の、又は、不可欠な特徴と解釈されない。さらに、開示された発明は、本明細書の教示の利益を有する当業者には明らかな方法であって、異なっているが同様の方法で修正され実施され得ることから、上述した特定の実施形態は例示にすぎない。添付の特許請求の範囲に記載されている以外に本明細書に示されている構成又は設計の詳細については限定がない。したがって、上述した特定の実施形態は、変更又は修正されてもよく、かかる変更形態の全ては、開示された発明の範囲内にあると考えられることが明らかである。したがって、ここで要求される保護は、添付の特許請求の範囲に記載されている。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【国際調査報告】