CN1003192B - 前端系统 - Google Patents

Abstract

一种将图形数据和编码字形数据变换成供光栅输出扫描机用的连续图素比特流以获取印刷页面用的前端系统，包括：前端控制器（１０）、输入／输出处理机（１１）、存储器（１２，１３）、光栅图象存储器（１６）和光栅图象处理机（１５），其中，前端控制器（１０）、输入／输出处理机（１１）、存储器（１２，１３）和光栅图象处理机（１５）系用第一总线系统（１４）彼此相互连接，光栅图象处理机（１５）和光栅图象存储器（１６）则彼此用第二总线系统（１７）（光栅图象总线）相互连接。

Description

前端系统

本发明涉及将图形数据和编码字形数据变换成供光栅输出扫描机用的连续图素比特流、以获取印刷页面用的前端系统，该前端系统包括：

-前端控制器（10），用以控制前端系统;

-输入/输出处理机（11），可接至一个电子计算机或一个数据网络;

-存储器（12，13），用以存储经由输入/输出处理机（11）供应，供待组合页面用的图形数据和编码字形数据和用以存储前端控制器（10）用的程序数据;

-光栅图象存储器（16）（RIM），用以存储以位表示的待印刷的整张页面，各存储元件对应于待印刷页面上的一个位置;

-光栅图象处理机（15）（RIP），用以扩充待组合页面用的数据，并将以位表示的该等数据存入光栅图象存储器（16）中，和用以将所说已存储了的以位表示的待印刷页面变换成加到光栅输出扫描机（20）的连续图素比特流;

其中，前端控制器（10）、输入/输出处理机（11）、存储器（12，13）和光栅图象处理机（15）系用第一总线系统（14）彼此相互连接。

这类系统是众所周知的，它可用于用连续显示的数据逐行印刷整张页面的印刷机上。激光印刷机是这类印刷机的典型代表。在激光印刷机中，光束按逐个图象被调制后，藉多角镜逐行折射到涂敷在软带上的诸如氧化锌粘结剂层等感光层上。潜象即藉调制光束按周知的方法写到感光层上。此潜象可按周知的方法进行显象，转印至纸张等接收材料上。

图形数据可以，例如，用扫描器件扫描图象的方法获取，并用或不用编码装置存进存储器中。首先，例如，用图形工作台处理待印刷页面的有关数据，以抑制最终所要求的版式，其中包括正文和图形的有关数据。要印制这类组合式页面时，将图形数据信息（编码或未经编码的）和编码字形数据连同高、宽和最终要求位置等有关信息馈进前端系统中，待印刷字符的有关位图信息也馈进前端处理机中。

所说的数据全存入前端系统中的存储器之后，需要将该数据存放在页面大小存储器（位图存储器）的正确存储单元中然后连续读出该页面存储器，并将数据馈进激光印刷机的调制器中。

美国专利US4，031，519公开了一种印刷机，在这种印刷机中没有整张页面的位图存储器而只有单行的位图存储器。

现代激光印刷机都能高速印制出清晰度高的页面，因而前端系统应能高速处理该页面的有关数据，并将这些数据提供给印刷机。

因此，本发明的目的是提供一种能高速处理所说数据的前端系统。

根据本发明，为达到此目的，采用了本说明书开端所说的前端系统，前端系统的光栅图象处理机和光栅图象存储器彼此用第二总线系统连接起来。

这样做，取得了这样的结果：前端处理机-其作用是控制前端系统和收集与组合页面有关的数据-能不受光栅图象处理机的影响而独立工作，也能与光栅图象处理机同时工作，而光栅图象处理机则用以处理不断扩充的编码图形数据和字形数据，并将这些数据存放在光栅图象存储器中，此外，光栅图象处理机还负责从该存储器读出数据。这样做的结果可以实时为印刷机提供数据。

阅读下文并参看各有关附图，即可了解本发明的上述优点和其它优点。各附图中：

图1是本发明前端系统的示意图;

图2表示光栅图象处理机所能执行的处理;

图3是光栅图象处理机的示意图;

图4是虚拟机环境（VME）总线接口示意图;

图5是激光扫描模件接口的示意图;

图6是光栅图象处理机的中央处理机示意图;

图7是光栅图象总线接口示意图;

图8是虚拟机环境总线接口的虚拟机环境主接口示意图;

图9表示往位图存储器中存储字符;

图10表示在位图存储器中可能进行的若干操作的结果;

图11是光栅图象存储器的示意图。

图1是前端系统的示意图。图中，前端控制器10不仅与操作控制台19相连，也与印刷机20的控制装置相连。印刷机20是一个光栅输出扫描机，在光栅输出扫描机中，光束按逐个图象调制后，逐行折射到感光元件上。感光元件的运动方向垂直于光束的折射方向，这样，感光元件就可以光栅的形式写出完整的图象。激光印刷机就是光栅输出扫描机的一个例子。在激光印刷机中，激光器的光束经调制后藉多面转镜传送到允了电的光电导体表面上。在此过程中，光电导体系逐个图象地暴露在光束中，得出的带电图象以周知的方法用上色剂显象，然后转印至接收图象的纸上，再经过加热使其变成永久性图象。前端控制器10装有一个十六位微处理机装置，具体的微处理机装置是Motorola 68000型微处理机。前端控制器与局部只读存储器及随机存取存储器12的一部分共同起作用，作为前端处理机的控制系统。在字形读出存储器13中存储着许多印刷活字的位组合。前端处理机可以经输入/输出处理机11（也装有十六位微处理机装置，具体的装置为Motorola 68000型微处理机）接至磁盘存储器、工作台、电子计算机和/或群集控制器。前端控制器10、输入/输出处理机11、随机存取存储器12和字形存储器13彼此都用标准虚拟机环境总线14彼此连接。字形存储器13也可构制成为随机存取存储器或形成随机存取存储器12的一部分。然后将字形的位组合从软磁盘存储器的磁盘存储器加到所说的随机存取存储器中。

光栅图象处理机15也接至虚拟机环境总线14上。此外，光栅图象处理机15还通过光栅总线17接至页面大小位图存储器16（也叫光栅图象存储器）。光栅图象处理机15用以逐图将活字字符填充到位图存储器16，活字字符则从字形存储器13中取出并存储在位图存储器16的正确存储单元上。此外，光栅图象处理机也可从存储器12中取出图形信息，并将其撇开按要求放在位图存储器16中适当的存储单元上。若位图存储器已填充过，则可以由光栅图象处理机15再读出，将读出的数据作为连续的图素比特流经线路18馈至激光印刷机的调制器。

写在光电导体上的图象由0.05×0.05毫米的图素组成，因此印制A4格式的黑白图象大致需要4，000×6，000个图素。为此，位图存储器16的容量约为24兆位或3兆字节，在读出位图存储器16的过程中，经线路18至激光印刷机的调制器的图素位速率约为25兆图素/秒，这样，可在大约1秒钟内印制A4格式的页面。

所有与待印制的页面有关的数据都从，例如，工作台经输入/输出处理机11存储到随机存取存储器12中，并由前端控制器10控制。为达到此目的，有各种方案可供选择。让我们从，例如，以“照片方式”印制A4格式的页面谈起。写一页A4纸约需要4，000条扫描线，因此，对应此4，000条扫描线需要制作约4，000个子表。活字字符或图形字符的活字编码存储在各子表中，它们的起始点是在某一扫描线上。此外，各活字编码还包括与字符在扫描线上呈现所在的X位置有关的数据、与字形类型有关的数据以及与某些字符的高度和宽度有关的数据。活字编码还包括与字形存储器13中的基地址有关的数据，表示所说字符的位即以16位字的形式存储在字形存储器13中。如此形成的一整套表格叫做图元表。

待印制页面的有关数据一经存储在随机存取存储器12中，即可开始填充位图存储器16。为此，光栅图象处理机15逐一将字母代码从随机存取存储器12取出，并连同有关表示该字母代码的位一起从字形存储器13取出，经扩充后存储在位图存储器16中X和Y的正确存储单元上。以相应的方式逐一备齐全部字符，直至位图存储器16完全充以表示待印制页面的图素为止。

这些子表是无需制作的。与待印制页面有关的数据也可以随机顺序存储在随机存取存储器12中。在填充位图存储器16的过程中，接连读出、扩充随机存取存储器12（在此存储器中，图元系按随机顺序存入），并分别存放在位图存储器16的各自存储单元中。根据又另一个方案，所有出现在页面上的字符只存储一次，并配有与各字符呈现在页面上不同位置有关的数据。这样，与经常出现的字符，例如字母e，有关的数据，只在随机存取存储器12中存储一次，此字母呈现在页面上的所有位置则插入单独一个表中。

通常是先往位图存储器16中存入存储在随机存取存储器12或字形存储器13中的图形字符，然后才存入活字字符。

图2表示光栅图象处理机15所能执行的处理。起动系统（步骤24）之后，藉系统复位或来自前端控制器10的“启动”指令启动光栅图象处理机15（步骤25）（“启动”指令），然后起动“自测试”处理（步骤26）。此“自测试”处理包括测试光栅图象处理机的各种功能和位图存储器的各项功能。在自测试过程中，由于前端控制器10需用虚拟机环境总线14来测试随机存取存储器12和字形存储器13，因此光栅图象处理机一定不能存取虚拟机环境总线14。若光栅图象处理机15已顺利执行“自测试”程序，则中断信号会被传送到前端控制器10中，于是光栅图象处理机15进入等待状态（步骤27）。若自测试程序检测出故障，则光栅图象处理机15也进入等待状态（步骤27），但不产生中断信号给前端控制器10。这样，前端控制器10知道，故障已在光栅图象处理机15“自测试”过程中被诊断出来。操作人员看到有关发光二极管亮时就知道有故障发生。

“光栅图象处理机诊断”指令从前端控制器10传送到光栅图象处理机15时，光栅图象处理机15的诊断处理就开始。光栅图象处理机15履行许多内部测试，也在光栅图象存储器16上进行一系列测试。这些测试的结果均存储在随机存取存储器12中，还可传送到显示在操作控制台19上。光栅图象处理机诊断处理也测试虚拟机环境接口。光栅图象处理机诊断处理具有更广泛的字符，同时自测试处理进行更多的功能硬件测试。光栅图象处理机诊断处理终止后，光栅图象处理机15将状态信息存储在随机存取存储器12中，给前端控制器10发出一个中断信号，接通虚拟机环境总线14。

光栅图象处理机15从前端控制器10接收“填充位图”指令之后，检查虚拟机环境总线14上的数据传送。因此这时光栅图象处理机15获得存取随机存取存储器12，此存储器有待印制页面的各图元。

光栅图象处理机15通过表示字形的图素扩充图元表，并将这些字形存储在位图存储器16（光栅图象存储器）中。光栅图象处理机15通过光栅图象总线17存取光栅图象存储器16。此外，光栅图象存储器16还存有支援光栅图象处理机15对位图存储器的数据进行各种算术运算（例如，“与”、“或”和“反转”运算）的各种修整逻辑。位图充填（步骤28）好之后，光栅图象处理机15将状态信息存储在随机存取存储器12中，给前端控制器10发出一个中断信号，并接通虚拟机环境总线14。

这时前端控制器10发出一个“读出位图”指令，光栅图象处理机15会等待经控制接口来自激光印刷机的页面同步信号。页面经过这个同步化之后，光栅图象处理机15通过读出光栅图象存储器16（步骤29）并产生经显示接口馈给激光印刷机的调制器的连续图素比特流而起动。位图读出程序（步骤29）终止之后，光栅图象处理机15再次把状态数据存储在随机存取存储器12中，给前端控制器10发出一个中断信号，然后接通虚拟机环境总线14。

光栅图象处理机15（图3）聚集在光栅图象处理机总线46这个内总线系统又是同步总线周围，专门用以传送十六位字。光栅图象处理机总线46包括数据传输线47、地址及控制线48和条件线49。光栅图象处理机总线通过虚拟机环境总线接口41与虚拟机环境总线14相连，通过光栅图象总线接口45与光栅图象总线17相连。此光栅图象总线17特别包括数据和地址传输线58、忙碌线57、光栅图象总线地址可用线56、时钟线54和若干修整线。此外，光栅图象处理机总线46还与激光扫描模块接口44及光栅图象处理机15的中央处理机43本身相连。激光扫描模块接口44与来自印刷机的线路，例如，“开始扫描”线52、字符组线53及显示线18相连。同步信号即通过“开始扫描”线52传送，表明待印刷的一行的开始。与所希望的图素频率相对应的信号即通过字符组线53传送的。连续图素比特流即在读出位图存储器16时通过显示线18从激光印刷机馈到调制器的。地址及控制线48和条件线49另外还与页面同步接口42相连。“页面可用”信号通过线50馈到印刷机的控制器件，该信号表明页面已在位图存储器16中全部编制格式，且光栅图象处理机15通过由印刷机控制器件引出的线51接收“页面起始”信号时可以开始读出位图存储器16。

图4是虚拟机环境总线接口41更详细的示意图。主接口100、从属接口101和断续器102都与虚拟机环境总线14相连。从光栅图象处理机总线46出来的数据传输线47与主接口100相连。地址及控制线48，和条件线49一样，均从光栅图象处理机总线46与主接口100、从属接口101和断续器102相连。虚拟机环境总线接口41的任务是保护光栅图象处理机15使其不受非同步虚拟机环境总线14的影响。虚拟机环境主接口100包括控制现有缓冲器和寄存器用的内部控制系统。通过此接口，存取的各个操作过程可以在虚拟机环境总线14上进行。控制系统采用可编程序逻辑。为了进行控制，从属接口101和断续器102也配备有可编程序逻辑。

虚拟机环境主接口100（图8）还包括诸如主数据库和请求者数据库之类的数据传输功能元件。为了获取所希望的数据传输速率，在所说的虚拟机环境主接口100中还另外加了一些功能元件。

第一个功能元件是由高地址计数器132和低地址计数器133组成的地址可逆计数器。往光栅图象存储器16中存储以位表示的，分别与连续地址存储在字形存储器13或随机存取存储器12中的各种活字字符或图形字符的过程中，计数器132和133都按其基地址系统存储在，例如，随机存取存储器12中的各字符预先调整。将所说的基地址通过缓冲器134和虚拟机环境总线14的虚拟机环境地址总线141加到随机存取存储器12中，并将在各存储单元的头十六位字通过虚拟机环境总线14的虚拟机环境数据总线142加到双向缓冲器135，然后存储在光栅图象存储器16的正确存储单元上。随机存取存储器12的连续地址是通过计数器133加1产生的，而第二个十六位字则通过虚拟机环境主接口100加到光栅图象存储器16上。所有与某给定字符有关的地址都按相应的方式产生，直至字符已完全写进光栅图象存储器16之时为止。

这样，结果使中央处理机43对每个字符只需产生一个基地址，以便在加载过程中可以执行其它功能，例如，图素处理操作、确定光栅图象存储器地址等。

一个字符处理完毕后，将下一个字符的新基地址馈至计数器132和133，重复上述操作循环。

第二功能元件一镜象功能元件，是由诸如现场可编程序逻辑阵列或可编程序阵列逻辑之类的可编程序逻辑构成的、且若需要将字符在光栅图象存储器16中旋转180度可加以采用的镜象电路136实现其功能的。镜象电路136将十六位字的0位与15位互换，1位与14位互换，2位与13位互换等。

这时中央处理机43不产生基地址，但从与字符的长度、宽度和基地址有关的数据计算随机存取存储器12中所说给定字符最常出现的地址。将此最常出现的地址加到计数器132和133中，同时用虚拟机环境主接口控制器130将这些计数器转接至减法计数器。每次从随机存取存储器12取数之后，计数器133的内容少了一个计数值，来自随机存取存储器12的十六位字反映在镜象电路136中并通过数据输入寄存器137存入光栅图象存储器16中。在达到字符的原基地址之前，这些操作循环继续进行。在虚拟机环境主接口100中，数据输出寄存器138也经由数据线47与光栅图象处理机总线46相连，以便由此将数据馈进，例如，前端控制器10或随机存取存储器12中。

虚拟机环境主接口控制器130通过控制线48和条件线49与光栅图象处理机总线46相连，还通过缓冲器131与地址、数据和控制线139及虚拟机环境总线14的总线仲裁线140相连。

中央处理机43可提出虚拟机环境主接口100中诸如“释放总线”、“多处访问”、“单处访问”和“变更”等各种操作方式。在虚拟机环境主接口100转换成单处或多处访问的操作方式之前，首先应定出下列各数据：读或写，正常或镜象，所要求的地址和待处理的数据。这些规定数据仅能在“释放总线”操作方式或“变更”操作方式过程中加以改变。但待处理的各数据可随时加以改变。这也由“变更确认”线表示出来。“寄存器满额”线工作时，寄存来自虚拟机环境总线14的读出数据的寄存器始终可予以读出。

提出“释放总线”操作方式之后，虚拟机环境主接口100会接通虚拟机环境总线14。这就是说，虚拟机环境总线驱动器处于禁止状态，来自虚拟机环境总线的“忙碌”信号变得不起作用。只有当最后一次取数循环操作全部结束之后才能使虚拟机环境总线接通。“变更确认”信号表示已建立“释放总线”操作方式。接口处在这种操作方式下，不会出现存取虚拟机环境总线14。提出“变更”要求之后，若虚拟机环境总线14未被占用，则指令虚拟机环境主接口100占据虚拟机环境总线14。这是用总线仲裁线140完成的。采用“变更”操作方式是通过“变更确认”线表示的。这时就可以进行存取虚拟机环境总线14。地址和数据寄存器的内容也可在“变更”操作方式下加以改变。在“变更”操作方式下可以无需接通虚拟机环境总线而临时停止存取虚拟机环境总线。提出“单处访问”操作方式可以启动对虚拟机环境总线的单处访问。若上一个操作方式是“释放总线”操作方式，虚拟机环境总线只能通过从仲裁逻辑来的相应的有效信号加以占用。这之后，只能往虚拟机环境总线上进行存取字。

读/写指示器决定应进行读出抑或写入周期。

读出周期是将来自虚拟机环境总线14的数据通过镜象电路136记录进数据输入寄存器137中，该镜象电路136最后可用正常/镜象指示器使其起作用。数据记录进数据输入寄存器137时，要设“寄存器满额”的标记，向中央处理机43表明数据传输工作完毕，且数据已存入所说的寄存器中。“寄存器满额”的标记是在数据读入数据输入寄存器137中时给出的，经过这个存入过程之后，地址计数器的内容增加了1。若允许执行镜象功能，则地址计数器的内容就减少1。若“寄存器满额”的标记仍然起作用，且数据正在从虚拟机环境总线读取，则在数据输入寄存器完全被读出且新数据读入数据输入寄存器137之前，虚拟机环境的正常周期延长。

写入周期大体上和读出周期一样。唯一的区别是数据流的方向。在写入周期中，数据输出寄存器138中的数据被转移到虚拟机环境总线14上。镜象电路136并没有改变已写出数据的任何方面。数据输入寄存器137应事先已读取过，使其可以清除“寄存器满额”标记。

“多处访问”操作方式与“单处访问”操作方式有许多相似之处。“单处访问”操作方式是为了从前端控制器读取和书写指令，并向前端控制器读入和写入状态信息的。“多处访问”操作方式主要是为了读取图形和字形数据，下一步的存取过程则自动由虚拟机环境主接口100启动。新地址由地址计数器产生。在此情况下需要进行的唯一动作是读取数据输入寄存器137。

上述各种操作方式是用与中央处理机43的一些信号线相连的虚拟机环境状态线进行选择的。读/写选择器和正常/镜象选择器也接到这些信号线上。“变更确认”和虚拟机环境寄存器满额信号来自中央处理机43的“等待”线上。虚拟机环境地址系存储在24位计数器132和133中，输入和输出数据则存储在两个十六位寄存器137和138中。“高地址”和“低地址”计数器132和133及数据输出寄存器138均用寄存器时钟线进行加载。数据输入寄存器137可用来自中央处理机43的寄存器允许线读取。

图5是激光扫描模件接口44更详细的示意图。读出光栅图象存储器16时，光栅图象处理机15从所说的存储器取出一个十六位字，并经光栅图象处理机总线46的数据传输线47将其传送至寄存器111中。控制块110经线115发送一个“负载”信号给移位寄存器112，寄存器111的内容则并行加入移位寄存器112中。激光印刷机经由线53并经由输入/输出缓冲器113向移位寄存器112和控制块110发出频率约为24兆赫的脉冲串。移位寄存器112的内容藉所说的诸脉冲连续移出，并经输入/输出缓冲器113，经线18加到光栅输出扫描机的调制器。

脉冲串加到控制块110中的一个十六位计数器，且一计出十五个脉冲或在数第十六个脉冲时，刚存入寄存器111中的一个字就被并行传送到移位寄存器112，并移出之。在开始进行所说的十六位字的移出操作之前，将新的十六位字加入寄存器111中。数据一经存入移位寄存器112中就发出“空载”标记，这时可以把新数据写入寄存器111中。“空载”标记接到光栅图象处理机15中央处理机43的“等待线”。这样就将整个扫描线依次传送至光栅输出扫描机中。控制块110经光栅图象处理机总线46的条件线49向中央处理机43发送条件信号。在完成一个扫描线之后和从光栅输出扫描机经线52向控制块110发出“开始扫描”信号之前，从光栅图象存储器16提取数据的过程短暂受到光栅图象处理机15（等待状态）的耽搁。在此期间，寄存器111通过线114加以清除。在响应“开始扫描”信号时，对下一个扫描线再次重复填充寄存器111、往移位寄存器112的传送、移出等前面谈过的操作循环。将字输进寄存器111之后，同样将“满额”状态经条件线49传送至中央处理机43，后者延迟了新字的提取，直到寄存器111的内容已再次加到移位寄存器112为止。在“页面可用”信号发出之后，“开始扫描”的脉冲次数是由中央处理机43中的一个计数器计数，这样就可以确定一个页面何时完全传送到光栅输出扫描机中。

图6是光栅图象处理机15的中央处理机43更详细的示意图。该中央处理机聚集在Am29116型可编微程序微处理机，处理机74和2910A型辅助地址定序器70周围，两者均系高级微型器件公司（Advanced Micro Devices）出品。

为响应各时钟循环，需进行的微指令存放在微指令寄存器72中。所说的微指令是来自微可编程序只读存储器71，后者则又由地址定序器70编址。在处理机74中，每一个功能由一些微指令位控制。所说的微指令可划分为供地址定序器70、处理机74、分支地址控制单元79、条件选择器75、等待选择器77和允许块78用的位。

在微可编程序只读存储器71中存储微指令的顺序也由地址定序器70控制。除可以连续存取地址外，还可以对微可编程序只读存储器71的容量为4096的微字区中的每个微指令发出有条件的分支指令。有了后进先出栈就可以在微子程序中进行返回耦合和形成回路。该堆栈有九步深。地址定序器70为各微指令提供可从下列四个来源之一引发的12位地址：

-微程序地址寄存器，此寄存器通常按地址相对于处理中的地址的增值等于1的方式表示地址。但若等待选择器77系处于“等待”状态，则微程序地址寄存器不增值。

-外部输入，此外部输入与从分支地址控制单元79获取数据的线92相连。

-九步深的后进先出栈，此后进先出栈存有上一次下达微指令过程中微程序地址寄存器的内容。

-寄存器/计数器，此寄存器/计数器保留下达上一个微指令过程中从外部输入存入的数据。

微处理机74是一个微可编程序Am29116型十六位微处理机，其指令系统最适合在图形方面的应用。处理机74的指令系统特别包括单和双操作数、旋转n位和旋转及合并。

处理机74从微指令寄存器72经总线83和指令修改电路73接收其执行某一操作的指令。

指令输入也作为下达“立即”指令用的数据输入。若处理机74的“指令允许”输入系经线94激发的，则指令执行的结果即保留在处理机74的累加器和状态寄存器中。若“输出允许”系经由线95激发的，则中央处理机43的数据传输线即作为输出进行转接，且这些数据线包含处理机74运算与逻辑装置的内容。相反，若“输出允许”系经由线95变成无效，则中央处理机43的数据总线起十六位输入的作用，且出现在光栅图象处理机总线上的数据可经数据传输线47加到处理机74上。于是，所说的数据可保留在内寄存器中。处理机74的数据总线直接与光栅图象处理机总线的数据传输线47相连。

在各循环过程中，处理机74的“状态总线”87上存在运算与逻辑装置的各种状态（例如，进位、否定、零、溢出）。指令修改电路73接通时可适应记录在微可编程序只读存储器71的指令，以指示出在诸如，例如，“旋转n位”指令的情况下，必须进行旋转时所使用的位数。然后将此位数通过来自处理机数据传输线47的诸线（91）加以确定。

若线94上的“指令允许”信号使处理机74的指令输入不起作用，则在总线83上加到处理机74的同样的处理机指令位可经由总线84也加到分支地址控制单元79上，并用以使地址定序器70转移到偶然不同的地址。通常，单元79是从经由总线90从数据传输线47填充数据的寄存器内容接收其转移地址的。

条件选择器75装有八中取一多路转换器，条件选择器75的输出经线89与地址定序器70相连。可以选用从光栅图象处理机总线的条件线49或从处理机状态线87经状态缓冲器76和线88加到条件选择器75的输入的八个可能条件的一个条件。地址定序器70应用所选择的条件执行所要求的条件指令。经线85往状态缓冲器76加选择允许信号即可将任何新条件加到状态缓冲器76中。

“等待选择器”77同样也装有八中取一多路转换器，此多路转换器起作用时将八个“等待”线97中的一条线经线93接至地址定序器70。等待线处于零电平时使程序地址寄存器的程序计数器停止计数。各等待线均与光栅图象处理机总线的各条件线相连。

允许块78具有各种功能，此外还产生光栅图象处理机总线上控制线所需用的全部信号。它履行三种不同的功能：

甲、产生“允许信号”。

允许信号确定其输出接至光栅图象处理机总线的哪一个数据寄存器应予以激发。每一个寄存器都有一条允许线。

乙、产生寄存器时钟。

时钟线确定其输入接至光栅图象处理机总线的哪一个数据寄存器应用时钟输入数据。每一个寄存器都有一个时钟线。

丙、产生其它信号。

信号线上的信号是用作标记并作为接至光栅图象处理机总线的接口模件中的功能选择器。

光栅图象处理机总线46是通过光栅图象总线接口45（图7）与光栅图象总线17相连的。该接口对双向数据，待检出的地址和修改编码起缓冲作用。缓冲作用由寄存器履行。“数据输出”寄存器120、“低地址”寄存器122、“高地址”寄存器123和修改寄存器124都可从光栅图象处理机总线46加载。加载过程在中央处理机43的允许块78的地址和控制线48的控制下进行。“数据输入”寄存器121可藉允许块78的允许线在控制引导下进行读出。“高地址”寄存器123存有地址的最高有效位。“低地址”寄存器122存有最低有效位。“高地址”寄存器123加载之后，光栅图象总线读/写循环自动开始。这就是说由控制器125进行下列各项处理：

循环1-在光栅图象总线上编一个地址并起动光栅图象总线地址有效，

循环2-在光栅图象总线上指定一个数据输出并使光栅图象总线地址有效停止作用，

循环3-将光栅图象总线上的数据读入“数据输入”寄存器121中。

在起动光栅图象总线循环之前，中央处理机43应测试光栅图象总线忙碌线57是否不起作用。该忙碌线57与中央处理机43的一个等待线相连。

光栅图象总线17将光栅图象处理机15与位图存储器16连接起来，它由64条线组成，并包括32位宽多路地址/数据总线。光栅图象处理机15作为主导装置作用在光栅图象总线17上。光栅图象存储器16由一个或多个光栅图象存储板组成，它本身对总线不起任何主动作用。此外，光栅图象总线17上还可连接光栅图象总线直接存储器存取器件，该器件能向光栅图象处理机15提出请求以便控制总线。

光栅图象总线17是一个同步总线。时钟信号由光栅图象处理机15加到光栅图象总线上。所有在总线的动作均在双相时钟的各边缘上进行。这样，所有光栅图象处理机的动作发生在时钟信号的上升边缘上，所有光栅图象存储器的动作发生在时钟信号的下降边缘上。光栅图象总线17上的其它状态可用三种信号电平表示：高、低和高阻抗（三态）。所有信号电平的变化一经双相时钟的有效边缘引发之后就不断发生变化。因此，信号可分为三组：时钟信号，地址/数据信号和剩余信号。

下面详细说明出现在总线上的各信号：

-BCLK时钟信号：这是由光栅图象处理机加到光栅图象总线上的对称时钟脉冲。

-RAD00……RAD31（光栅图象处理机地址/数据传输线）：这是用三态驱动器由所有总线器件驱动的多路地址/数据线路。所有线路“高”时起作用。

-RCM0……RMC3（光栅图象存储器变址编码）：在这些线上由光栅图象处理机或直接存储器存取器件将编码加到光栅图象存储板上。此编码规定在光栅图象存储板上对编址存储器字的内容进行逻辑操作过程中的“变址”功能。这些信号也是三态型的。

-PROFF（光栅图象总线刷新停止）信号：此信号表示，光栅图象存储板可关掉刷新操作以达到最小循环时间。为了避免数据丢失，在光栅图象存储板和光栅图象处理机之间维持专用的寻址顺序。

-RBR0、RBR1（光栅图象总线请求）信号：有了这些集电极开路信号，两个直接存储器存取器件可请求总线判优程序存取总线。这些器件具有不同的优先次序。

-RBG（光栅图象总线总线许可）信号：总线判优程序用此线表示提出请求的器件具有最高优先次序使用总线。

-RBUSY（光栅图象总线总线忙碌）信号：有了此集电极开路信号，编址光栅图象存储板能表示存储板在某一段时间里不能处理新的总线循环。

-RAV（光栅图象总线地址有效）信号：这个处于低态时起作用的三态信号表示光栅图象总线上有有效地址存在。

光栅图象总线由复合组合为RAD00……RAD31的32位宽数据和地址线路构成。这些线路的分配情况如下：

A24-D16：在此情况下采用地址线RA00……RA23。这时线RAD24……RAD31就处在“无关”状态。对有关数据采用线RAD00……RAD15。在该瞬间线RAD16……RAD31均处于“无关”状态。这样，数据是按16位字进行传输，各地址为24位宽。

使用32个数据和地址线的另一个方案如下：

A24-D16-D16：这个情况在地址线方面和A24-D16的情况一样。在同一个地址空间（数据即在此地址空间中经线RAD16……RAD31流过总线）中加第二个板即可用两个内部宽度为16位的存储板造成数据总线。在光栅图象存储板上可以选择将数据转移至其上的地址/数据总线区段。

对光栅图象总线的存取可用RBR0，RBR1和RBG信号在光栅图象处理机和任意选用的直接存储器存取器件之间进行调节。

总线上的各循环由写/读循环组成。若总线空闲（RBUSY不起作用），则光栅图象处理机能在线（RAD00……RAD23）的总线上设定一地址（ADR〔n〕）。这与RAV信号及光栅图象变址编码（RM编码）经线RMC00……RMC03的出现同时发生。在地址之后，光栅图象处理机将其数据（DATAO〔n〕）显示在线（RAD00……RAD15）的总线上。

ADR〔n〕在其上编址的光栅图象存储板使RBUSY信号起作用。这时光栅图象处理机脱离光栅图象总线为了使ADR〔n-1〕在其上编址的光栅图象存储板有机会在总线上置DATA1〔n-1〕，以便光栅图象处理机能读入这些数据。这样做的结果使两个连续的写/读循环（正如它原来所处的状态）彼此结合。令光栅图象处理机确定RBUSY是否已不起作用所需的时间与ADR〔n〕在现有循环中在其上编址的光栅图象存储板的最后处理阶段符合可以进一步改善这种情况。这可以由光栅图象存储板来实现，具体的作法是在光栅图象存储板已完全准备好之前但当已相当有把握肯定当光栅图象处理机已能确认这一点时即准备就绪之时使RBUSY事先不起作用。因此，第一个循环包含无效数据，而且为了从光栅图象存储器提取最终数据，还需要采用另一个循环。

采用上述方法即可使总线上获得最小循环时间。“最小循环时间”是指在总线上达到最高转移速率时总线状态的时序。

光栅图象存储器刷新的结果可能会使光栅图象存储板不能达到最小循环时间。光栅图象存储板用RBUSY信号表示这一点。将此RBUSY信号的时钟循环数扩大若干倍，光栅图象处理机下一次往存储器存取数据的动作就会推迟一个时钟循环时间的整数倍。

光栅图象处理机尚未完成某一任务时也会出现同样情况。光栅图象处理机就是用推迟RAV信号一个时钟循环时间的整数倍的方式将这种情况通知总线。

光栅图象存储器16（图11）包括一个以16位字编制的24兆位动态存储器220，它是作为页面大小位图存储器使用的。存储器220中的每一个存储单元对应于最终印刷页面上的一个精确位置。光栅图象存储器16通过光栅图象总线17与光栅图象处理机15相连，并由光栅图象处理机15充以扩充了的字形数据和图形数据。光栅图形存储器16中进行的一个重要处理是在编址字上进行的变址处理。变址处理包括十六个不同的逻辑操作，这些逻辑作可应用于正在输入的数据和已存在于某一地址的数据。一个特定的变址操作是通过往光栅图象总线17的线RMC0……RMC3 221上提供光栅图象存储器变址编码进行选择的。

所说的变址编码系存放在光栅图象存储器变址编码寄存器222并加到由可编程序逻辑组成的逻辑处理单元223（运算与逻辑装置）。新数据系通过DATAO寄存器227沿数据传输线225提供给运算与逻辑装置223的，而已存在于存储器220的旧数据是通过数据输出线226提供给运算与逻辑装置223的。在运算与逻辑装置223中的处理结果经由线224写进存储器220中。

下表中列出了一些变址操作连同与这些操作有关的光栅图象存储器变址编码及相应的逻辑操作。

变址操作 光栅图象存储器变址编码 逻辑操作

3 2 1 0

写入 0 0 0 0 新数据

画 0 0 0 1 新数据或旧数据

屏蔽 0 0 1 0 新数据与旧数据

擦除 0 0 1 1 ·与·旧数据

反转 0 1 0 0

反转·画 0 1 0 1 新数据·异·旧数据

无操作 0 1 1 0 旧数据

清除 0 1 1 1 零

位置 1 × × × -

由于光栅图象总线17是一个多路传输总线，个别地址和有关数据必须记录进诸寄存器中。为此，将光栅图象总线17连接地址/数据总线缓冲器228，而当一个地址加到光栅图象总线17时，它系经由缓冲器228加到地址寄存器229上的。当（一个时钟循环之后）出现数据时，该数据就经缓冲器228存储在DATO寄存器227中。这里加设数据输入寄存器230（对光栅图象处理机为“输入”，对光栅图象存储器为“输出”）是为了能够将来自存储器220的数据（此数据属于以前提供的地址）置于光栅图象总线17上。

光栅图象存储器16由存储器控制电路231控制。存储器控制电路231有一个总线状态定序器，用以响应光栅图象总线地址有效信号时引发一系列动作，该动作包括记录地址、记录与该地址有关的数据、记录变址编码和将属于前一个地址的数据置于光栅图象总线17上。此外，存储器控制电路231还装有与总线状态定序器同步的存储器状态定序器。存储器状态定序器可由刷新请求或存储器存取的总线循环进行引发。进行刷新循环时，下一个总线循环就必须暂停。电路231采用可编程序逻辑。

存储器220由256k动态存储器片组成，并由16位256k字的六个“存储体”组合而成。存储体的选择通过对地址多路转接器232中地址传输线A18、A19和A20的译码进行。在一个存储体中对一存储单元编址是借助于地址传输线A0-A7及A16并从控制电路231产生行地址选通进行的，这时地址传输线A8、A15和A17即经由地址多路转接器232加到存储器地址传输线，同时控制电路231还产生列地址选通。

由于采用动态存储器，存储器220的所有存储单元必须每4毫秒至少进行刷新一次。这是藉定期加入“仅行地址选通”循环进行的。在此循环过程中，所有存储体中都出现行地址。行刷新地址是用每次刷新循环后就增加1的9位计数器获取的。

触发光栅图象总线17的RROFF线会中断正常的刷新循环，而光栅图象处理机15保证下一个循环具有最短的循环时间。这时存储器的非寻址存储体应用光栅图形总线17上的地址进行刷新。在寻址存储体上刷新是通过存取所选用的地址进行的。

若只需要制作一个页面，则由于读出光栅图象存储器16之后，光栅图象存储器16应完全充零，因而在读出的过程中，“清除”变址编码会置于光栅图象总线17上。若要保留页面以便再印刷一次，则应将“无操作”变址编码置于光栅图象总线17上。

位图填充符28（图2）是用以执行诸如字符（CHAR）、镜象字符（MCHAR）、V线（VLINE）、H线（HLINE）、方块填充（BLOCK FILL）、区域填充（AREAFILL）、线（LINE）和圈（CIRCLE）等文本图形指令而设计的。

所有这些指令存储在微可编程序只读存储器71（图6）中，系作为中央处理机43的微指令加以执行的。这些指令算法是以使位图填充达到尽可能高速率的方式完成的。

字符（CHAR）：是要求将字符置于位图存储器16的正确存储单元中的指令。鉴于一个字符的字边界通常并不对应于位图存储器的字边界，所以需要进行位移（见图9）。在字形存储器13中，字符201的位图图象200系以16位字的形式存储的。一个字符通常由若干16位字组成，其中的一些16位字分别以203、204和205表示。这里，作为例子，取字符201的角点202作为基准点，而头一个16位字203有16位，其中第一位以“0”表示，最后一位用“F”表示。这样，第一个字的位图象为：0000 0000 0001 1111。

此字符201置于位图存储器16中所希望的y存储单元时，位图存储器的字边界207基本上很少与字符201的字边界O′重合。因此，需要进行的操作对应于图中以△y表示的字符201位图图象相当于若干（n）位的位移。

在微指令阶段，为达到此目的应履行下列步骤：

旋转：从0位至F位旋转△y（n：＝△y）

合并：屏蔽＝1旋转

屏蔽＝0不旋转

镜象字符（MCHAR）：要求将字符以镜象形式置于位图存储器16中的指令。虚拟机环境总线接口读出字符的位图图象按相反的顺序进行。字符的字边界在位图存储器16中的位移形式与CHAR文本图形指令中所述的一样。镜象电路也装在虚拟机环境总线接口中。

往位图存储器16中写入字符，前端处理机有许多叠加方案（图10）。图10就字母V（210）来说明这些方案的内容。阴影线211表示光栅图象存储器16的内容不变。假设，光栅图象存储器中的“0”生成“白色”，光栅图象存储器中的“1”生成“黑色”。

“写入”：令光栅图象存储器16的现有内容为“0”，并用许多“1”字写字符的位图图象（212）。

“反转”：令光栅图象存储器的现有内容为“1”，并用许多“0”字写字符的位图图象（216）。

“画”：不删除光栅图象存储器的内容，而字符的许多“1”受到“或”作用连同光栅图象存储器内容的作用（213）。

“屏蔽”：在字符含零的存储单元中令光栅图象存储器的内容为“0”，而在字符含“1”的存储单元中保持光栅图象存储器的内容（214）。

“擦除”：在字符含“1”的存储单元中令光栅图象存储器的内容为“0”，而在字符含“0”的存储单元中保持光栅图象存储器的内容（215）。

“反转画”：在字符含“0”的地方维持光栅图象存储器的内容，在字符含“1”的地方将光栅图象存储器的内容反转。

前端处理机所能执行的连续指令为：

“方块填充”：用方块、阴影线之类的正规花纹填充预定的区域。花纹呈环形，待填充的高度以完整的字表示，同时它们可以在X和Y的方向上连续填充。

“区域填充”：用重复花纹填充由诸线围成的区域。有两种可能性，即从四方封闭的边界或从八方都封闭的边界开始。事先将区的边界读入光栅图象存储器，并通过现在将更详细加以介绍的光栅图象存储器的特殊动作，“区域填充”甚至在其边界与字边界不相对应的情况下也可以在任何区域内进行。

要画线、圈和圆弧，可应用基于布累森哈姆（Bresenham）算法的测量法和调节法。在这种情况下，起始点是各线的理论形状，而为扫描线选择该点时，应尽量接近该所要求的线。该周知的算法，例如，罗伯特F.斯普劳尔就在一九七二年十月第一卷第四期第259至279页的《美国计算机协会图表学报》（ACM Transaction on Graphics）上以“用程序变换推导画线算法”的标题介绍过。

要印刷出宽度大于一个图素的明线、闭合线或线段，采用特殊算法。起始点总是具有圆形连接点能与其它线段理想配合的线段。采用布累森哈姆圆圈算法可绘制出具有与奇数光栅点相对应的要求厚度的圆形“绘图机点”此“绘图机点”的图素图象存储在随机存取存储器12中，且此为可作为字符看待。和活字字符的位图一样，一个点的位图是以一个闭合矩形的高度和宽度信息为特点，同时该矩形的角点形成用以将该点置于光栅图象存储器16正确存储单元的单元的基准点。

线段的起始点应为“绘图机点”的中心点，且往光栅图象存储器16置点利用在中心点位置上“绘图机点”半个宽度和半个高度的位移进行，这样即可得出起始点，从而也得出“绘图机点”的基准点。

这时继续用布累森哈姆算法计算“绘图机点”的新中心点并往光栅图象存储器16中存储与该中心点存储单元有关的绘图机点，即可得出具有一定厚度的线段。

本发明不受上述实施方案的限制，熟悉本专业的行家们是可以设想出许多有关修改方案的。但所有这些实施方案将适合下面所提出的权利要求。

Claims (14)

1、将图形数据和编码字形数据变换成供光栅输出扫描机用的连续图素比特流、以获取印刷页面用的前端系统，包括：

-前端控制器（10），用以控制前端系统;

-输入/输出处理机（11），可接至一个电子计算机或数据网络;

-存储器（12，13），用以存储经由输入/输出处理机（11）供应，供待组合的页面用的图形数据和编码字形数据，和用以存储前端控制器（10）用的程序数据;

-光栅图象存储器（16），用以存储以位表示的待印制的整张页面，各存储元件对应于待印刷页面上的一个位置;

-光栅图象处理机（15），用以扩充待组合页面用的数据，并将以位表示的该有关数据存入光栅图象存储器（16）中，和用以将所说已存储了的以位表示的待印刷页面变换成加到光栅输出扫描机（20）的连续图素比特流;

其中前端控制器（10）、输入/输出处理机（11）、存储器（12，13）和光栅图象处理机（15）彼此通过第一总线系统（14）相互连接，前端系统的特征在于，光栅图象处理机（15）与光栅图象存储器（16）彼此用第二总线系统（17）（光栅图象总线）相互连接。

2、根据权利要求1的前端系统，其特征在于，第二总线系统（17）是一个同步总线系统。

3、根据权利要求1或2的前端系统，其特征在于，第二总线系统（17）包括若干多路转接地址/数据传输线。

4、根据权利要求1、2或3的前端系统，其特征在于，第二总线系统（17）包括可用以切断光栅图象存储器（16）更新作用的更新线。

5、根据以上任何一项权利要求的前端系统的方法，其特征在于，光栅图象处理机（15）在第二总线系统（17）上执行包括下列各项的总线循环：

-将地址n置于总线上;

-将属于所说的地址n的数据m连续置于总线上;

-从光栅图象存储器（16）最后提取属于上一个地址（n-1）的数据。

Images