CN1084506C - 可切换的存储器地址产生方法与装置 - Google Patents

Abstract

一种可切换的存贮器地址产生方法及装置，用以切换读取图形控制数据的方法。其中，一地址合成装置受一模式切换信号的控制，至少具有两种地址合成模式，在第一模式中，存贮器地址为一存贮器基址寄存器及一垂直荧幕位置寄存器存放的数据相加的结果；在第二模式中，存贮器地址仅由存贮器基址寄存器所产生。该方法包括如下步骤：(I)传送一模式切换信号给地址合成装置；(II)地址合成装置依据模式切换信号，采取不同模式合成一存贮器地址。

Description

可切换的存贮器地址产生方法与装置

本发明有关于一种使用于电视游戏机的图像产生器。特定而言，本发明有关于一种读取图形控制数据的可切换的存贮器地址产生方法与装置。

目前，一般电视游戏机内的图像产生器都不具备有任意放大、缩小及旋转等功能，其最多都只具备位移卷动的功能，因此在游戏的设计上可以变化的花样就极为有限。可是随着电视游戏机的普及，使用者的要求也就越来越多，因此可以提供变化丰富的游戏的电视游戏机也就较受到使用者的欢迎。

在一般的电视游戏机中，为了使游戏的画面变化较为丰富，多是在游戏的程序中增加更多的程序代码或数据，但如此一来却会使得游戏在速度上无法达到实时显示的要求，或增加卡匣成本。

虽然，目前以微处理器(microprocessor)为基础的电视游戏机，由于其性能持续地提高，所能达到的图像处理能力也有显着进步，且由于游戏软件的声光要求，因此图像处理的分辨率，画面的变化速度等要求也有显着提高。然而，由于在常用的以微处理器为基础的电视游戏机之中，其图形处理单元(PPU，PictureProcessing Unit)所需的图形控制数据可以帧(frame)为单位，或以扫描线(scan line)为单位产生。利用帧是指一次运算在垂直消隐时的整个帧的图形控制数据(如x-offset，y-offset)，并将它写入一偏移存贮器(offset memory)中，而图像产生装置则自动读入这些图形控制数据；而利用扫描线指利用水平消隐时，计算下一条扫描线的图形控制数据，而将它写入图形控制寄存器。其中，以帧为基础的，其图形控制数据占用VRAM存贮器；而以扫描线为基础的，其必须对每一条扫描线进行实时运算。这是两种方式，本发明既提供两种方式，又省下了利用扫描线的图形控制寄存器，而以VRAM加上本发明的“可切换的存贮器地址产生方法与装置”取代。相对地，一般电视游戏机的硬件都只提供其中一种处理路径，因此显得缺乏弹性。所以，为了要支持这两种画面区分的模式，如图2所示，可以在其逻辑电路中提供两套硬件。但是，这种提供两套硬件的做法，不但占用了输入/输出端口的地址(I/O port)，在执行扫描线区分模式时，更由于输入/输出端口地址分散的缘故，而难以在水平消隐区之中，利用系统的直接存贮器存取(DMA，direct memory access)工作模式来快速地搬移图形控制数据。无法将图形控制充分快速地搬移，即表示系统的显像能力受到限制，无法达到快速画面变换的性能要求。

本发明的可切换的存贮器地址产生方法及装置是应用于一图像合成装置的二维转换装置中，以用于图形控制数据的读取。其中，前述图像合成装置的二维转换装置主要是用以可实时改变扫描线在图形空间中的取样点方向及位置，同时可改变取样点的水平步进值及垂直步进值，据此可得到将显示于荧幕上的图像旋转、放大或缩小的效果。而本发明的可切换的存贮器地址产生方法及装置则是用以提供一种装置及方法，以便当二维转换装置自存贮器读取图形控制数据时，可以在两条存贮器地址产生的路径间切换存贮器地址。为了说明本发明的操作环境及方式，在此先描述熟知的图像合成装置的二维转换装置的结构，分别如图1a及图1b所示，其包括一水平位置的转换部分及一垂直位置的转换部分，用以将二维的荧幕坐标转换为图形坐标。请同时参阅图1a及图1b，其包括：一水平起始位置产生装置10，用以产生荧幕扫描线所对应到的图形水平起始位置；一水平步进值产生装置50，用以产生荧幕扫描线所对应到的图形水平步进值；一水平位置寄存装置60，用以存贮前述水平起始位置及暂时存贮第一加法装置的结果；一第一加法装置40，用以将前述水平步进值和前述水平位置寄存装置60的内容相加，然后再输出至前述水平位置寄存装置60；一垂直起始位置产生装置110，用以产生荧幕扫描线所对应到的图形垂直起始位置；一垂直步进值产生装置150，用以产生荧幕扫描线所对应到的图形垂直步进值；一垂直位置寄存装置160，用以存贮垂直起始位置及暂时存贮第二加法装置的结果；一第二加法装置140，用以将前述垂直步进值和前述垂直位置寄存装置160的内容相加，然后再输出至前述垂直位置寄存装置160。

前述水平位置寄存装置60受一水平控制信号XLD控制以决定写入前述水平起始位置产生装置10的输出数据XSTART或是写入前述第一加法装置40的运算结果。另外还有一水平时钟信号XCK，用以触发前述水平位置寄存装置60的写入动作。相同地，前述垂直位置寄存装置160受到一垂直控制信号YLD的控制以决定写入前述垂直起始位置产生装置110的输出数据YSTART或是写入前述第二加法装置140的运算结果。且有一垂直时钟信号YCK，用以触发前述垂直位置寄存装置160的写入动作。

前述水平位置寄存装置60及垂直位置寄存装置160分别输出一水平位置X及一垂直位置Y，依据前述水平位置及垂直位置读取一图点数据并输出至前述显示器上(未示于图上)。

请参阅图1a，前述水平起始位置产生装置10包括：一第一多路选择器15，用以经由多条处理路径接收水平起始位置，并且受到一水平选择信号XMSEL的控制以决定输出的水平起始位置；一第一水平产生装置20，其水平起始位置是以自动累加的方式产生；一第二水平产生装置30，其水平起始位置为一运算结果。其中，前述第一水平产生装置20包括：一第一水平寄存装置25，用以存放荧幕起点在图上的水平位置；一第二水平寄存装置22，用以存放一自动累加的步进值；一第三水平寄存装置23，用以受一水平寄存装置控制信号XCLD的控制以决定写入前述第一水平寄存装置25的值是写入第三加法装置21的结果，并且有一水平寄存装置时钟信号XCCK触发前述第三水平寄存装置23的加载动作；一第三加法装置21，用以将前述第二水平寄存装置22内的步进值和前述第三水平寄存装置23的内容相加。而前述第二水平产生装置30包括：前述第一水平寄存装置25，用以存放荧幕起点在图上的水平位置；一第四水平寄存装置31，用以存放自一存贮器写入的数据；一第四加法装置33，用以将前述第一水平寄存装置25及前述第四水平寄存装置31的内容相加，以产生第二水平产生装置30的水平起始位置；及一水平消隐装置32，用以根据一水平消隐信号XOEN将前述第四水平寄存装置31消隐，使其值为0。

请参阅图1b，类似图1a所示的结构，前述垂直起始位置产生装置110包括：一第三多路选择器115，用以由多条处理路径接收垂直起始位置，并且受到一垂直选择信号YMSEL的控制以决定输出的垂直起始位置；一第一垂直产生装置120，其垂直起始位置为以自动累加的方式产生；一第二垂直产生装置130，其垂直起始位置为一运算结果。其中，前述第一垂直产生装置120包括：一第一垂直寄存装置125，用以存放荧幕起点在图上的垂直位置；一第二垂直寄存装置122，用以存放一自动累加的步进值；一第三垂直寄存装置123，用以受一垂直寄存装置控制信号YCLD的控制以决定写入前述第一垂直寄存装置125的值或是存放第五加法装置121的结果，并且由一垂直寄存装置时钟信号YCCK触发前述第三垂直寄存装置123的写入动作；一第五加法装置121，用以将前述第二垂直寄存装置122内的步进值和前述第三垂直寄存装置123的内容相加。而前述第三垂直产生装置130则包括：前述第一垂直寄存装置125，用以存放荧幕起点在图上的垂直位置；一第四垂直寄存装置131，用以存放自一存贮器写入的数据；一第六加法装置133，用以将前述第一垂直寄存装置125及前述第四垂直寄存装置131的内容相加，以产生第二垂直产生装置130的垂直起始位置；及一垂直消隐装置132，用以依据垂直消隐信号YOEN将前述第四垂直寄存装置131消隐，使其值为0。

上述第四水平寄存装置31、水平步进值产生装置50、第四垂直寄存装置131、垂直步进值产生装置150均为图形控制数据，其运作皆如图2所示，下面即以第四垂直寄存装置131为例如以解释。为了增加读取存贮器数据的弹性，请参阅图2，图中显示出产生图像控制数据的两种路径。第一种路径是由一个YR寄存器412接受系统的中央处理单元(CPU，未显示于图中)直接写入图像产生所需要的地址数据。第二种路径则是由地址合成装置418利用存贮器基址寄存器450与垂直荧幕位置寄存器452的逻辑运算结果，产生出一个存贮器416的存贮地址，并发送给存贮器416，存贮器中响应于所发送来的存贮器地址而将数据输出给YM寄存器414。多路选择器410则是作为两种操作模式的一个选择器，根据电视游戏程序的需要而选定两种模式中的一种。

在以参考标号420所标示的第一种模式的路径之中，游戏系统的中央处理单元，必须要在画面的每一个水平消隐区中更改变换该条扫描线所使用到的图像数据与参数。

另一方面，在以参考标号422所标示的第二种模式的路径之中，系统必须要在垂直消隐区中更改变换所有的扫描线所需要的图像数据与参数。如同前面所叙述的，这种熟知电视游戏机的图像产生器需要两种硬件逻辑来分别执行两种模式的图形控制数据读取动作。

有鉴于此，本发明的一目的在于提供一种可切换的存贮器地址产生方法与装置，可以简化硬件结构。

本发明的另一目的在于提供一种可切换的存贮器地址产生方法与装置，同时支持上述两种以帧为基础及以扫描线为基础的程序设计方式，而且不增加太多成本。

本发明的另一目的为再使以扫描线为基础的存贮器地址对应至一连续区域，而可以应用直接存贮器存取来快速搬移图形控制数据。

本发明提供一种可切换的存贮器地址产生装置，可用以产生存贮器地址，其包括：

一基址寄存器，为一存贮器地址寄存器，存贮器上的数据从该处开始存放；及

一垂直荧幕位置寄存器，用以存放对应于第n条荧幕扫描线，亦即，目前扫描线在荧幕上的位置的一垂直荧幕位置数据；

一地址合成装置，具有两种不同的地址合成模式，受由一中央处理单元写入的一模式切换信号的控制而进行模式切换，第一模式为存贮器地址为基址寄存器存放的地址数据及垂直荧幕位置的加法运算结果，第二模式为存贮器地址为单独的基址寄存器所产生。

本发明还提供一种可切换的存贮器地址产生方法，用于利用所述地址合成装置经由合成存贮器基址寄存器的数据及垂直荧幕位置寄存器的数据而产生存贮器地址，这种可切换的存贮器地址产生方法包括如下步骤：

(I)传送由一中央处理单元写入的一模式切换信号给所述地址合成装置；及

(II)所述地址合成装置依据接收到的模式切换信号，而采取两种不同模式合成一存贮器地址：第一模式，此模式中存贮器地址为存贮器基址寄存器中存放的数据及垂直荧幕位置寄存器中存放的数据相加的结果；及第二模式，在此模式中存贮器地址为仅由存贮器基址寄存器所产生。

本发明的其它目的与特点在本说明书中将配合附图在后面进行详细说明。

附图简要说明

图1a是熟知的图像合成装置的二维转换装置中的水平位置转换部分的方块图；

图1b是熟知的图像合成装置的二维转换装置中的垂直位置转换部分的方块图；

图2为另一熟知电视游戏机的图像产生器的逻辑电路电路方块示意图；

图3为本发明可切换的存贮器地址产生装置一较佳实施例的电路方块示意图；

图4为本发明较佳实施例的可切换的存贮器地址产生装置中扫描线所需要的参数在存贮器中的排列情形，以及与垂直荧幕位置寄存器的关系图；

图5为本发明较佳实施例的可切换的存贮器地址产生装置中存贮器读取装置的电路方块示意图；

图6为本发明较佳实施例的可切换的存贮器地址产生装置中地址产生装置的电路方块示意图；

图7a为本发明的一较佳实施例的可切换的存贮器地址产生装置中地址产生的第一模式，其中ADDRESS为YOFFSETBK与VC级联的结果图；

图7b为本发明的一较佳实施例的可切换的存贮器地址产生装置中地址产生的第二模式图；与

图8为本发明较佳实施例的可切换的存贮器地址产生装置中，多组的基址寄存器指到相近地址的示意图。

请参阅图3，其为显示本发明可切换的存贮器地址产生装置一较佳实施例的电路方块示意图。本发明的地址产生装置有两种操作模式。在第一种操作模式中，游戏系统的CPU直接将图形控制数据写入存贮器416的一地址空间内，而图形控制数据读取单元则自此一地址读回此一图形控制数据。在另一方面，第二种操作模式则是图形控制数据以帧为基础的做法，一次计算好放在存贮器416中，而图形控制数据读取单元则利用垂直荧幕位置寄存器(VC)452作为索引(INDEX)，以自此一存贮器416读出相对的图形控制数据。

前述的第二种操作模式中，地址合成装置418受到模式切换信号MODE的控制，其产生存贮器地址的方式又可分为两种模式：(1)在第一模式之中，以存贮器基址寄存器(YOFFSETBK)459的值加上垂直荧幕位置寄存器452所产生的地址来作为所要读取的存贮器416的地址。其方法是：在垂直消隐时，依据系统的内建程序将每一条扫描线所需要的数据存入依据存贮器基址寄存器所指向的显示图像数据存贮器中；在一水平扫描线的水平消隐时，地址产生装置产生地址，此地址为将存贮器基址寄存器及垂直荧幕位置寄存器存放的数据相加的结果，并依据此地址自存贮器中读取数据，此读取数据是用作所述扫描线的运算。这种模式适用于在显示画面的垂直消隐区之中更改所有的扫描线所需要的所有图像数据与参数。(2)在第二种模式之中，存贮器的读取地址则直接使用基址寄存器的数值，也就是每一条扫描线都会读到同一个地址，这与第一模式中每一条扫描线都读取到不同的地址是不同的。其方法是：在水平消隐时，依据系统的内建程序将此扫描线所需要的数据存入依据存贮器基址寄存器所指向的显示图像数据存贮器中；在水平扫描线的水平消隐时，地址产生装置产生地址，此地址即为存贮器基址寄存器所存放的数据，并依据该地址自存贮器中读取数据，所读取数据是用作所述扫描线运算。这种模式应用于每一条扫描线皆须在显示画面的水平消隐区中更改变换该条扫描线所需要使用到的所有图形控制参数。在本发明之中，这种模式有一种重要的优点是，可以将多组的基址寄存器指向相邻近的地址上，以便可以让系统的DMA直接存贮器取硬件来连贯地变换较大范围的图形控制参数。

接着参考图4。图4中所显示的为本发明较佳实施例的可切换的存贮器地址产生装置中扫描线所需要的参数在存贮器中的排列情形，以及与垂直荧幕位置寄存器的关系。

请参阅图5，其为本发明较佳实施例的可切换的存贮器地址产生装置中存贮器读取装置的电路方块示意图。存贮器读取装置由地址产生装置417产生地址432并送至存贮器416，存贮器416响应于送来的地址送出图形控制数据430至YM寄存器414。

图6为本发明较佳实施例的可切换存贮器地址产生装置中地址产生装置的电路方块示意图。地址产生装置417由地址合成装置418，存贮器基址寄存器450及垂直荧幕位置寄存器452所组成。其中，地址合成装置418在模式控制信号MODE 454的控制之下，分别接受存贮器基址寄存器(YOFFSETBK)450，以及垂直荧幕位置寄存器(VC)452两个参数，而产生出一个地址信号，以便送至存贮器416以供读取存贮内容。

图7a为本发明较佳实施例可切换的存贮器地址产生装置中垂直地址产生的第一模式，其中存贮器读取地址是将存贮器基址寄存器(YOFFSETBK)450中YOFFSETBK数值，以及垂直荧幕位置寄存器(VC)452中VC数值的级联(cascade)的结果。图7b则为本发明较佳实施例的可切换的存贮器地址产生装置中垂直地址产生的第二模式，其中存贮器读取地址ADDRESS 432是直接采用存贮器基址寄存器(YOFFSE-TBK)450中YOFFSETBK的数值为其地址数值。故而本发明的地址产生装置中垂直地址的产生至少包括二模式，即以第一模式取基址寄存器及垂直荧幕位置做加法运算，而以第二模式直接取单独由基址寄存器所产生的数值为地址。

图8为本发明较佳实施例的可切换的存贮器地址产生装置中，多组的基址寄存器指到相近地址的示意图。在这种情况之中，有数组的存贮器基址寄存器YOFFSETBK，XOFFSETBK，……等，是被存贮于存贮器416中的相邻接的位置之中，以便游戏系统的直接存贮器存取逻辑可以进行存贮器416的整区块的数据搬移动作，以加快图形控制参数的更新速度，提高系统的显示性能。

虽然本发明以较佳实施例揭示如上，但它并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，应可作少许的更改与润饰，因此本发明的保护范围应以后附的权利要求所界定的范围为准。

Claims (5)

1.一种可切换的存贮器地址产生装置，可用以产生存贮器地址，其包括：

一基址寄存器，为一存贮器地址寄存器，存贮器上的数据从该处开始存放；及

一垂直荧幕位置寄存器，用以存放对应于第n条荧幕扫描线，亦即，目前扫描线在荧幕上的位置的一垂直荧幕位置数据；

一地址合成装置，具有两种地址合成模式，受由一中央处理单元写入的一模式切换信号的控制而进行模式切换，第一模式为存贮器地址为基址寄存器存放的地址数据及垂直荧幕位置的加法运算结果，第二模式为存贮器地址为单独的基址寄存器所产生。

2.根据权利要求1的可切换的存贮器地址产生装置，其中所述存贮器为一显示图像数据存贮器；和所述地址合成装置的输入端分别连接到存贮器基址寄存器以及垂直荧幕位置寄存器，输出端连接到显示图像数据存贮器，该装置接收模式切换信号，用以依据存贮器基址寄存器及垂直荧幕位置寄存器存放的数据，合成一存贮器地址，再传送给显示图像数据存贮器，以读取显示图像数据存贮器的图像控制数据。

3.一种可切换的存贮器地址产生方法，用于权利要求1或2所述的装置中，利用所述地址合成装置经由合成存贮器基址寄存器的数据及垂直荧幕位置寄存器的数据而产生存贮器地址，这种可切换的存贮器地址产生方法包括如下步骤：

(I)传送由一中央处理单元写入的一模式切换信号给所述地址合成装置；及

(II)所述地址合成装置依据接收到的模式切换信号，而采取两种不同模式合成一存贮器地址：第一模式，此模式中存贮器地址为存贮器基址寄存器中存放的数据及垂直荧幕位置寄存器中存放的数据相加的结果；及第二模式，在此模式中存贮器地址为仅由存贮器基址寄存器所产生。

4.如权利要求3的方法，其中，地址合成装置在第一模式中合成存贮器地址的方法包括下列步骤：

(I)在垂直消隐时，依据系统的内建程序将每一条扫描线所需要的数据存入依据存贮器基址寄存器所指向的显示图像数据存贮器中；及

(II)在一水平扫描线的水平消隐时，地址产生装置产生地址，此地址为将存贮器基址寄存器及垂直荧幕位置寄存器存放的数据相加的结果，并依据此地址自存贮器中读取数据，此读取数据是用作所述扫描线的运算。

5.如权利要求3的方法，其中，地址合成装置在第二模式中合成存贮器地址的方法包括如下步骤：

(I)在水平消隐时，依据系统的内建程序将此扫描线所需要的数据存入依据存贮器基址寄存器所指向的显示图像数据存贮器中；及

(II)在水平扫描线的水平消隐时，地址产生装置产生地址，此地址即为存贮器基址寄存器所存放的数据，并依据该地址自存贮器中读取数据，所读取数据是用作所述扫描线运算。

Images