CN103136150A - 视频路由显示系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种视频路由显示系统及方法。此系统包括主机、视频输出装置及图形处理装置。其中，主机是用以输出视频数据及视频串流。视频输出装置是利用第一传输接口连接主机，并分别通过第一传输接口的第一通道及第二通道接收视频数据及视频串流。图形处理装置是利用第二传输接口连接视频输出装置，使得第二传输接口的第三通道及第四通道分别串接至第一传输接口的第一通道及第二通道，而通过第三通道接收第一通道中的视频数据以进行处理，并通过第四通道传送处理后的视频数据至视频输出装置，而由视频输出装置通过输出接口输出处理后的视频数据。

Description

视频路由显示系统及方法

技术领域

本发明是有关一种显示系统及方法，且特别是有关于一种视频路由显示系统及方法。

背景技术

随着科技的进步，电脑的功能趋于多样化，各式各样的周边设备也不断推陈出新。为了能够方便使用者提升电脑效能或是扩充电脑功能，电脑的主机板上一般会配置加速图形端口(Accelerated Graphics Port，AGP)、周边元件内连接(Peripheral Component Interconnect，PCI)、快捷PCI(PCI Express，PCI-E)等总线插槽，以供使用者插入显卡、声卡、网卡等扩充卡。此外，电脑主机上也会配置火线(Firewire)、通用序列总线(Universal Serial Bus，USB)等扩充接口，以供使用者连接硬盘、打印机等外部装置。

现行的电脑架构为求精简，会在中央处理单元(CPU)或主机板上内建整合性图形处理单元(Graphic Processing Unit，GPU)，借此协助CPU执行图形运算。然而，对于三维立体(3D)游戏、高画质电影、动画等需要大量图形运算的应用而言，CPU或整合性GPU的运算效能仍不够使用，因而需要额外配置运算效能更高的独立GPU来协助运算。此GPU一般是采用接口卡的形式插在电脑主机板的总线上，借此执行CPU交付的图形运算工作。

美国辉达(nVidia)公司提出一种名为优化(Optimus)的技术，此技术是通过电脑的PCI-E接口连接GPU，借此辅助CPU执行图形运算。在一般的显示需求下，仅利用CPU或主机板上内建的整合性GPU来执行图形运算，并关闭外接GPU以达到省电功效；而在有大量图形运算需求时，才启动外接GPU来执行图形运算，并将运算结果通过PCI-E接口直接输出到页面缓冲器(frame buffer)，进而在屏幕上显示。借此，即可在不重新开机或关闭应用程序的情况下，达到图形运算的动态切换。

上述的优化技术主要是考量省电功能，并找出使电脑运算效能最佳化的路径，来满足使用者对于绘图效能的需求。然而，此技术必须建立在足够的接口带宽(例如16倍的PCI-E带宽)下，图形运算的切换才得以实现。若是要将GPU移出电脑，改以USB等接口来连接GPU，则由于接口带宽的不足，将造成数据传输上的瓶颈，进而影响图形运算的效能。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种视频路由显示系统及方法，可在电脑上外接图形处理单元(GPU)，并可解决外接GPU时的数据传输瓶颈。

本发明提出一种视频路由显示系统，其包括主机、视频输出装置及图形处理装置。其中，主机是用以输出视频数据及视频串流。视频输出装置是包括第一输出接口，而利用第一传输接口连接主机，并分别通过第一传输接口的第一通道及第二通道接收视频数据及视频串流。图形处理装置是利用第二传输接口连接视频输出装置，使得第二传输接口的第三通道及第四通道分别串接至第一传输接口的第一通道及第二通道，而通过第三通道接收第一通道中的视频数据以进行处理，并通过第四通道传送处理后的视频数据至视频输出装置，而由视频输出装置通过第一输出接口输出处理后的视频数据。

在本发明的一实施例中，上述的视频输出装置还通过第一输出接口输出由第二通道接收的视频串流。

在本发明的一实施例中，上述的主机包括处理单元，其是用以检测第一输出接口的连接状态以及图形处理装置的使用状态，用以控制视频输出装置输出由第二通道接收的视频串流，或是输出由第四通道接收的处理后的视频数据。

在本发明的一实施例中，上述的主机还包括用以连接屏幕的第二输出接口，以及连接第二输出接口的解多工器。其中，解多工器是用以获取第二通道中的处理后的视频数据，并通过第二输出接口将处理后的视频数据输出至屏幕上显示，其中第二通道是由第四通道接收处理后的视频数据。

在本发明的一实施例中，上述的处理单元还检测第一传输接口与第二传输接口的连接状态以及图形处理装置的使用状态，用以控制视频输出装置通过第一输出接口输出由第四通道接收的处理后的视频数据，或是通过第二输出接口输出由第二通道接收的处理后的视频数据。

在本发明的一实施例中，上述的处理单元利用热插拔(hot-plug)技术检测第一传输接口与第二传输接口的连接状态。

本发明提出一种视频路由显示方法，适于由主机控制视频输出装置输出由图形处理装置处理后的视频数据，其中视频输出装置是通过第一传输接口连接主机，图形处理装置是通过第二传输接口连接视频输出装置，且第一传输接口的第一通道及第二通道分别串接至第二传输接口的第三通道及第四通道。此方法是先由主机检测视频输出装置的第一输出接口的连接状态，而当主机检测到第一输出接口有连接显示装置时，通过第一通道及第三通道传送视频数据至图形处理装置，而由图形处理装置处理由第三通道接收的视频数据，并通过第四通道传送处理后的视频数据至视频输出装置。最后则由视频输出装置通过第一输出接口输出由第四通道接收的处理后的视频数据。

在本发明的一实施例中，上述的主机还通过第二通道输出视频串流至视频输出装置，并控制视频输出装置通过第一输出接口输出视频串流。

在本发明的一实施例中，上述的主机还检测第一传输接口的连接状态以及图形处理装置的使用状态，用以控制视频输出装置输出由第二通道接收的视频串流，或是输出由第四通道接收的处理后的视频数据。

在本发明的一实施例中，上述的主机还利用解多工器获取第二通道中的处理后的视频数据，并利用第二输出接口输出处理后的视频数据至屏幕上显示，其中第二通道是由第四通道接收处理后的视频数据。

在本发明的一实施例中，上述的主机还检测第一传输接口与第二传输接口的连接状态以及图形处理装置的使用状态，用以控制视频输出装置通过第一输出接口输出由第四通道接收的处理后的视频数据，或是通过第二输出接口输出由第二通道接收的处理后的视频数据。

在本发明的一实施例中，上述的主机是利用热插拔技术检测第一传输接口与第二传输接口的连接状态。

在本发明的一实施例中，上述的第一传输接口及第二传输接口为霹雳接口，上述的第一通道及三通道为用以传输数据的数据传输通道，上述的第二通道及第四通道为用以传输影音数据的显示通道。

基于上述，本发明的视频路由显示系统及方法凭借霹雳接口串接电脑主机和图形处理装置，并在两者之间配置一个视频输出装置，以取代主机来输出图形处理装置处理后的视频数据。借此，可解决外接GPU时的数据传输瓶颈。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1是依照本发明一实施例所绘示的霹雳接口的数据传输示意图；

图2是依照本发明一实施例所绘示的视频路由显示系统的方块图；

图3是依照本发明一实施例所绘示的视频路由显示方法的流程图；

图4是依照本发明一实施例所绘示的视频路由显示系统的方块图；

图5是依照本发明一实施例所绘示的视频路由显示方法的流程图。

附图标记说明：

11、12：接头；

13：缆线；

14、15：通道；

20、40：视频路由显示系统；

21、41：主机；

22、42：视频输出装置；

222：输出接口；

23、43：图形处理装置；

24、415、423：第一传输接口；

25、424、433：第二传输接口；

411：处理单元；

412：储存单元；

413：平台控制单元；

414、422、432：接口控制器；

416：解多工器；

417：第二输出接口；

421：数据转换单元；

425：第一输出接口；

431：图形处理单元；

S302～S308：本发明一实施例的视频路由显示方法的步骤；

S502～S506：本发明一实施例的视频路由显示方法的步骤。

具体实施方式

美国英特尔(Intel)公司推出的霹雳(Thunderbolt)接口是整合PCI-E和显示端口(DisplayPort)两项技术，可同时传送数据及影像串流。图1是依照本发明一实施例所绘示的霹雳接口的数据传输示意图。请参照图1，霹雳传输技术是在同一组接头11、12或同一条缆线13中提供两个通道14、15，每个通道在两个方向上的传输都可达到每秒10十亿字节(GigaBit，Gb)的传输量，使得电脑与周边设备之间可来回高速传输数据。霹雳传输技术提供的带宽还可供多台高速装置以菊花链(Daisy-chain)的方式串接，而毋须使用集线器或交换器。

本发明即利用上述霹雳接口的高传输带宽以及菊花链串接特性，将图形处理单元(GPU)设计为独立的装置，并通过霹雳接口外接于电脑主机，搭配以独立的视频输出装置居中做为数据传递及视频输出的媒介，可达到视频路由显示的最佳化，并解决外接GPU时的数据传输瓶颈。

图2是依照本发明一实施例所绘示的视频路由显示系统的方块图。请参照图2，本实施例的视频路由显示系统20包括主机21、视频输出装置22及图形处理装置23，其功能分述如下：

主机21例如是桌上型电脑、笔记型电脑、工作站等终端装置，其中包括处理器及各种输入输出接口，而可连接周边设备，并处理使用者执行的程序。主机21中还包括存储器或硬盘等储存设备，可储存处理器所执行的程序或其他数据。其中，主机21除了可输出视频数据外，还可将视频数据解码后再以视频串流的方式输出。

视频输出装置22包括输出接口222，其是利用第一传输接口24连接主机21，并通过第一传输接口24的第一通道及第二通道分别接收主机21输出的视频数据及视频串流。其中，第一传输接口24例如是霹雳接口，而上述的第一通道及第二通道即是霹雳接口中的数据传输通道及显示通道，可分别用以传输视频数据及视频串流。

图形处理装置23包含图形处理单元(Graphic Processing Unit，GPU)，其是利用第二传输接口25连接视频输出装置22。所述的第二传输接口25例如是霹雳接口，其提供菊花链的串接方式，使得第二传输接口25的第三通道及第四通道可经由视频输出装置22分别串接至第一传输接口24的第一通道及第二通道，而可通过第三通道接收第一通道中的视频数据以进行处理，并可通过第四通道传送处理后的视频数据至视频输出装置22，而由视频输出装置22通过输出接口222输出处理后的视频数据。

详言之，由于每个PCI-E接口需要占用约4Gbps的带宽，而霹雳接口的数据传输通道只能提供10Gbps的带宽，相对于内建GPU所使用的16个PCI-E接口带宽而言，此带宽已经不足。若将视频数据的解码交由外接的GPU执行，则GPU回传的显示数据将可占用掉约3Gbps的传输带宽，因而造成视频显示效能的降低。

为了解决传输带宽不足的问题，本发明是在视频输出装置22连接有显示装置时，凭借视频输出装置22的输出接口222输出图形处理装置23处理后的视频数据。以下则举一实施例详细说明。

图3是依照本发明一实施例所绘示的视频路由显示方法的流程图。请参照图3，本实施例的方法适用于上述的视频路由显示系统20，适于在视频输出装置22外接显示装置时，将图形处理装置23处理后的视频数据路由至视频输出装置22输出。以下即搭配图2中的各项元件，说明本实施例的方法的详细步骤。

首先，由主机21检测视频输出装置22的输出接口222的连接状态(步骤S302)。其中，视频输出装置22例如是利用热插拔(hot-plug)技术，通过配置在输出接口222上的针脚、金手指等硬件检测插入输出接口222的外部装置的电压，据以判断是否有外部装置插入，并将检测结果经由第一传输接口24传回主机21。

当主机21检测到输出接口222有连接显示装置时，即通过第一传输接口24的第一通道以及第二传输接口25的第三通道将视频数据传送至图形处理装置23(步骤S304)。详言之，第一传输接口24是以菊花链的方式经由视频输出装置22串接至第二传输接口25，其中第一传输接口24的第一通道与第二传输接口25的第三通道串接。因此，当主机21通过第一传输接口24的第一通道输出视频数据时，该数据即会经由第一通道及第三通道传输至图形处理装置23。

然后，图形处理装置23处理由第三通道接收的视频数据，并通过第四通道将处理后的视频数据传送至视频输出装置22(步骤S306)。其中，图形处理装置23中的GPU是专门用于图形处理，而凭借独立的GPU来处理视频数据中的图形运算，可增加系统整体的绘图效能。经过图形处理装置23处理后的视频数据例如会以视频串流的方式，经由第二传输接口25的第四通道传送至视频输出装置22，最后再由视频输出装置22通过输出接口222输出由第四通道接收的处理后的视频数据(步骤S308)。

凭借上述视频路由显示系统20的架构以及视频路由显示方法，视频数据可经由霹雳接口的显示通道回传到视频输出装置22上输出，而不会占用到数据传输通道的传输带宽，因此可解决外接GPU时数据传输带宽不足的问题。

需说明的是，除了上述利用图形处理装置、视频输出装置输出处理后视频数据外，本发明还进一步整合主机处理器与外接GPU的运算效能，而根据主机外接显示器或视频输出装置外接显示器的连接状态，动态调整视频数据的路由，借此达到运算及显示效能的最佳化。以下再举一实施例详细说明。

图4是依照本发明一实施例所绘示的视频路由显示系统的方块图。请参照图4，本实施例的视频路由显示系统40包括主机41、视频输出装置42及图形处理装置43，其功能分述如下：

主机41包括处理单元411、储存单元412、平台控制单元413、接口控制器414、第一传输接口415、解多工器416及第二输出接口417。其中，处理单元411例如是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)、微处理器(Microprocessor)、数位信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、可编程控制器、特殊应用集成电路(Application Specific Integrated Circuits，ASIC)、可编程逻辑装置(Programmable Logic Device，PLD)或其他类似装置，其可用以执行主机41所需的运算工作。储存单元412例如是硬盘或存储器等储存媒体，其可储存处理单元411所执行的程序或其他数据。平台控制单元413例如是平台控制集线器(Platform Controller Hub，PCH)，其功能类似于传统的南桥芯片，负责控制各种输入输出接口与储存接口。接口控制器414例如是名为光岭(Light Ridge)、鹰岭(Eagle Ridge)、仙人掌岭(Cactus Ridge)的霹雳接口控制器，其可控制霹雳接口的数据传输通道与显示通道中传输的数据。第一传输接口415例如是霹雳接口的连接器，可连接符合霹雳接口规格的传输线。

此外，解多工器416是连接接口控制器414与第二输出接口417，而可获取经由第一传输接口415传输的处理后的视频数据，并通过第二输出接口417输出。第二输出接口417是分别连接处理单元411与解多工器416，而可输出处理单元411或解多工器416输出的视频数据。

视频输出装置42包括数据转换单元421、接口控制器422、第一传输接口423、第二传输接口424及第一输出接口425。其中，数据转换单元421是用以将第一传输接口423与第二传输接口424接收的数据转换为可供显示装置显示的数据，然后再交由第一输出接口425输出。接口控制器422例如是霹雳接口控制器，其功能类似于接口控制器414。第一传输接口423与第二传输接口424均是霹雳接口的连接器，而分别用以连接主机41及图形处理装置43。

图形处理装置43包括图形处理单元431、接口控制器432及第二传输接口433。接口控制器432例如是霹雳接口控制器，其功能类似于接口控制器414。第二传输接口433例如是霹雳接口，其是用以连接视频输出装置42，使得第二传输接口433、424的第三通道及第四通道可经由视频输出装置42分别串接至第一传输接口423、415的第一通道及第二通道，而可通过第三通道接收第一通道中的视频数据以进行处理，并可通过第四通道传送处理后的视频数据至视频输出装置42。

图5是依照本发明一实施例所绘示的视频路由显示方法的流程图。请参照图5，本实施例的方法适用于上述的视频路由显示系统40，适于根据外接显示装置的连接状态，以及图形处理装置的使用状态，调整视频数据的路由。以下即搭配图4中的各项元件，说明本实施例的方法的详细步骤。

首先，由主机41的处理单元411检测视频输出装置42的第一输出接口425与其本身的第二输出接口417的连接状态(步骤S502)，接着再检测图形处理装置43的使用状态(步骤S504)。

然后，处理单元411即会根据上述的连接状态及使用状态，控制视频输出装置42通过第一输出接口425输出由第四通道接收的处理后的视频数据，或是通过第二输出接口417输出由第二通道接收的处理后的视频数据(步骤S506)。

详言之，本实施例的视频路由显示系统40的架构在同一时间可允许两个以上的视频显示，并可将视频数据路由至视频路由显示系统40中的不同输出接口。主机41上的处理单元411可分析各个处理器的运算效能，据以分配视频路由，借此达到视频路由显示的最佳化。以下即举实施例做说明。

在一实施例中，若只有第一输出接口425外接显示装置，且无法使用图形处理装置43，或是不需使用图形处理装置43(运算需求较少)，此时处理单元411可自行对视频数据做处理，并将处理后的视频数据通过第一输出接口425的显示通道传送至视频输出装置42，以通过第一输出接口425输出。

在一实施例中，若第一输出接口425与第二输出接口417皆有外接显示装置，且可使用图形处理装置43，则处理单元411会将图形处理装置43处理后的视频数据路由至所有输出接口，其处理流程例如是由主机41经由第一传输接口415、423的数据传输通道、第二传输接口424、433的数据传输通道，将视频数据传送至图形处理装置43，待图形处理装置43处理完毕后，再经由第二传输接口424、433的显示通道，将处理后的视频数据传送至视频输出装置42，最后则通过第一输出接口425输出。此外，处理后的视频数据还会通过第一传输接口415、423的显示通道，传送至主机41，而经过解多工器416获取后，最后通过第二输出接口417输出。

综上所述，本发明的视频路由显示系统及方法是通过将视频输出装置与图形处理装置串接至主机，而可将视频数据的图形处理交由外接的图形处理装置，进而提高主机的绘图效能。此外，本发明还根据外接显示装置的连接状态以及图形处理装置的使用状态来调整视频数据的路由，可解决外接图形处理装置时的数据传输瓶颈。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (16)

1.一种视频路由显示系统，其特征在于，包括：

一主机，输出一视频数据及一视频串流；

一视频输出装置，包括一第一输出接口，利用一第一传输接口连接该主机，分别通过该第一传输接口的一第一通道及一第二通道接收该视频数据及该视频串流；以及

一图形处理装置，利用一第二传输接口连接该视频输出装置，使得该第二传输接口的一第三通道及一第四通道分别串接至该第一传输接口的该第一通道及该第二通道，通过该第三通道接收该第一通道中的该视频数据以进行处理，并通过该第四通道传送处理后的该视频数据至该视频输出装置，而由该视频输出装置通过该第一输出接口输出处理后的该视频数据。

2.根据权利要求1所述的视频路由显示系统，其特征在于，该视频输出装置还通过该第一输出接口输出由该第二通道接收的该视频串流。

3.根据权利要求2所述的视频路由显示系统，其特征在于，该主机包括：

一处理单元，检测该第一输出接口的一连接状态以及该图形处理装置的一使用状态，据以控制该视频输出装置输出由该第二通道接收的该视频串流，或是输出由该第四通道接收的处理后的该视频数据。

4.根据权利要求3所述的视频路由显示系统，其特征在于，该主机还包括：

一第二输出接口，连接一屏幕；以及

一解多工器，连接该第二输出接口，获取该第二通道中的处理后的该视频数据，并通过该第二输出接口输出处理后的该视频数据至该屏幕上显示，其中该第二通道是由该第四通道接收处理后的该视频数据。

5.根据权利要求4所述的视频路由显示系统，其特征在于，该处理单元还检测该第一传输接口与该第二传输接口的该连接状态以及该图形处理装置的该使用状态，据以控制该视频输出装置通过该第一输出接口输出由该第四通道接收的处理后的该视频数据，或是通过该第二输出接口输出由该第二通道接收的处理后的该视频数据。

6.根据权利要求5所述的视频路由显示系统，其特征在于，该处理单元利用一热插拔技术检测该第一传输接口与该第二传输接口的该连接状态。

7.根据权利要求1所述的视频路由显示系统，其特征在于，该第一传输接口及该第二传输接口为霹雳接口。

8.根据权利要求1所述的视频路由显示系统，其特征在于，该第一通道及该三通道为用以传输一数据的一数据传输通道，该第二通道及该第四通道为用以传输一影音数据的一显示通道。

9.一种视频路由显示方法，适于由一主机控制一视频输出装置输出由一图形处理装置处理后的一视频数据，其特征在于，该视频输出装置通过一第一传输接口连接该主机，该图形处理装置通过一第二传输接口连接该视频输出装置，且该第一传输接口的该第一通道及该第二通道分别串接至该第二传输接口的一第三通道及一第四通道，该方法包括下列步骤：

该主机检测该视频输出装置的一第一输出接口的一连接状态；

当该主机检测到该第一输出接口有连接一显示装置时，通过该第一传输接口的该第一通道以及该第二传输接口的该第三通道传送一视频数据至该图形处理装置；

该图形处理装置处理由该第三通道接收的该视频数据，并通过该第四通道传送处理后的该视频数据至该视频输出装置；以及

该视频输出装置通过该第一输出接口输出由该第四通道接收的处理后的该视频数据。

10.根据权利要求9所述的视频路由显示方法，其特征在于，该主机还通过该第二通道输出一视频串流至该视频输出装置，并控制该视频输出装置通过该第一输出接口输出该视频串流。

11.根据权利要求9所述的视频路由显示方法，其特征在于，该主机还检测该第一传输接口的一连接状态以及该图形处理装置的一使用状态，据以控制该视频输出装置输出由该第二通道接收的该视频串流，或是输出由该第四通道接收的处理后的该视频数据。

12.根据权利要求9所述的视频路由显示方法，其特征在于，该主机还利用一解多工器获取该第二通道中的处理后的该视频数据，并利用一第二输出接口输出处理后的该视频数据至一屏幕上显示，其中该第二通道是由该第四通道接收的处理后的该视频数据。

13.根据权利要求12所述的视频路由显示方法，其特征在于，该主机还检测该第一传输接口与该第二传输接口的该连接状态以及该图形处理装置的该使用状态，据以控制该视频输出装置通过该第一输出接口输出由该第四通道接收的处理后的该视频数据，或是通过该第二输出接口输出由该第二通道接收的处理后的该视频数据。

14.根据权利要求13所述的视频路由显示方法，其特征在于，该主机利用一热插拔技术检测该第一传输接口与该第二传输接口的该连接状态。

15.根据权利要求9所述的视频路由显示方法，其特征在于，该第一传输接口及该第二传输接口为霹雳接口。

16.根据权利要求9所述的视频路由显示方法，其特征在于，该第一通道及该三通道为用以传输一数据的一数据传输通道，该第二通道及该第四通道为用以传输一影音数据的一显示通道。

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