CN108469971A - 一种提升gui窗口切换和移动效率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及图形用户界面技术领域，提出了一种提高GUI窗口切换和移动效率的方法。在基于窗口系统与消息机制的GUI系统中，窗口的绘图操作会被限定在其剪贴域内进行，剪贴域是窗口正常显示的保障。在进行窗口切换和移动操作时，窗口的位置、大小或z序会发生变化，其剪贴域也需要重新计算。按传统的方法，计算某一窗口的剪贴域，要遍历zorder链上所有位于该窗口上层的窗口，用该窗口的原始区域减去上层窗口的区域，得到该窗口的剪贴域，整个过程完全由软件完成。采用本发明的方法，剪贴域计算中最复杂的算法由硬件来完成，软件只需要设置必要的参数给硬件，然后等待运算结果即可，等待过程中CPU可以执行其他任务。采用本发明的方法能大大提高窗口切换和移动的效率，同时也减轻了CPU的运算负担，提高了显示效率。

Description

一种提升GUI窗口切换和移动效率的方法

技术领域

本发明涉及图形用户界面技术领域，特别涉及图形用户界面的窗口切换和移动效率。

背景技术

GUI即图形用户界面（Graphical User Interfaces），指以图形方式显示的计算机用户界面。PC和嵌入式领域广泛使用了一种基于窗口系统与消息机制的GUI，在这种GUI框架中，窗口系统负责用户界面的显示，消息机制负责用户输入事件的响应。窗口管理是其中一个重要部分，为了使多个窗口在一个显示屏上正确地显示，需要建立一套规则，为此GUI提供了剪贴域和zorder（z序）的概念。zorder描述窗口在z方向上的排列顺序，系统中所有窗口在z方向上形成一个单项链表，链表头是顶层窗口，链表尾是底层窗口，即桌面窗口。其余窗口则根据z方向上的先后位置，在链表上按序排列。若窗口之间区域有重叠，则在重叠区域内，靠近链表头的窗口会覆盖远离链表头的窗口。由于z序的存在，窗口可能有部分区域被别的窗口覆盖，未被覆盖的部分才能被显示。窗口的剪贴域指窗口内部未被覆盖区域的集合，它们平铺排布，不能相交，且剪贴域中处于水平方向同一排的所有矩形区域等高。所有窗口的剪贴域相加，刚好是整个屏幕区域。

图1中有三个窗口，102为顶层的“命令提示符属性”窗口（简称“属性”窗口），101为“管理员：命令提示符”窗口（简称“管理员”窗口），103为底层的桌面窗口。图2描述了三个窗口的剪贴域，“管理员”窗口的剪贴域为区域201、203和206，“属性”窗口的剪贴域为区域204，桌面窗口的剪贴域为区域202、205、207和208。窗口的绘制被限定在其剪贴域内进行，剪贴域是窗口正确显示的保障。

当用户进行窗口切换和移动时，窗口的位置、大小或z序会发生变化，其剪贴域也需要重新计算。图3是传统的计算窗口（记为窗口A）剪贴域的方法。首先获取窗口A的原始区域，记为region，然后遍历zorder链上的每个窗口，若它位于窗口A的上层（即覆盖窗口A），且与窗口A有重叠区域，则在region中去除重叠的区域。最后得到的region即为窗口A的剪贴域，它可能是由多个矩形区域组成的区域集合。

窗口管理中经常用到两个区域的合并、相减、取交集等操作，比如剪贴域的计算用到了区域相减。图4、图5、图6和图7以区域合并为例，描述了区域操作的一般流程。图4为两个待合并区域的初始状态，其中区域A包含五个子区域（A1、A2、A3、A4、A5），区域B包含三个子区域（B1、B2、B3），它们之间有重叠部分。 图5为第一轮的处理过程，首先将区域A和B划分为不相交区段（501）和相交区段（502），然后对不相交区段进行拆分，对相交区段进行合并。图6包含第一轮的处理结果，即新的区域A1'、A2'、A3'和AB’。 第二轮处理B1、B2的下半段，生成新区域B1'和B2'。第三轮的处理与第一轮类似。最终生成的目的区域如图7所示，它由11个子区域组成。

从上面的介绍来看，剪贴域的计算和区域操作的算法比较复杂，运算量大，且它们在GUI中又会频繁用到。传统的做法都是由软件来计算，这在CPU运算能力低的平台，容易成为性能瓶颈，导致显示帧率和效果受影响。

发明内容

为了解决传统方法对窗口剪贴域的计算和区域操作效率低的问题，本发明提出了一种利用硬件来计算窗口剪贴域的方法，能更快地计算窗口剪贴域，提升窗口切换和移动的效率。

本发明要求处理的目标系统满足以下条件：（1）系统使用了基于窗口系统和消息机制的图形用户界面；（2）硬件包含四个寄存器，输入寄存器用于存放输入信息的起始物理地址，输出寄存器用于存放输出信息的起始物理地址，控制寄存器用于开启运算，中断寄存器用于计算完成或出错时返回中断状态信息。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：首先分配两块物理地址连续的内存，分别称为输入buffer和输出buffer。软件将所有窗口的大小、位置以及z序等必要信息按照一定的格式，填写到输入buffer；然后将输入buffer的起始地址设置给输入寄存器；最后操作控制寄存器，开启硬件运算。硬件从输入buffer获取到参数，调用运算模块进行计算，完成后将结果保存到输出buffer中，并触发中断。软件获取到中断后，从输出buffer中取走结果，得到窗口的剪贴域数据，然后继续窗口切换或移动的后续流程。

本发明的有益效果是：采用硬件来计算窗口剪贴域和进行底层区域操作，大大提升了窗口切换和移动的效率，同时也降低了CPU的负载率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是基于窗口系统和消息机制GUI的窗口排布示意图。

图2是窗口的剪贴域分布示意图。

图3是传统方法计算窗口剪贴域的流程图。

图4是两个待合并的剪贴域的初始状态图。

图5是两个剪贴域合并的第一轮处理中，相交区段和不相交区段的示意图。

图6是两个剪贴域合并的第一轮处理结果示意图。

图7是两个剪贴域合并的最终结果示意图。

图8是存放窗口的大小、位置等信息的输入buffer的数据结构图。

图9是存放窗口的剪贴域信息的输出buffer的数据结构图。

图10是采用本发明的方法计算窗口剪贴域的流程图。

具体实施方式

本发明的实施方式如图10所示，流程图左边的一列为软件完成部分，右边的一列为硬件完成部分。首先分配输入buffer和输出buffer，然后执行流程。

1001，计算窗口个数，以及每个窗口的位置、大小和zorder信息；

1002，将1001计算的信息按照指定格式填写到输入buffer，并将输入buffer的起始地址写入输入寄存器；

1003，操作控制寄存器，开启硬件运算；

1004，等待硬件运算完成；

1005，硬件解析输入buffer，得到窗口位置、大小和zorder信息；

1006，硬件执行运算逻辑；

1007，若运算未完成，则继续运算；

1008，运算完成，硬件将结果写入输出buffer，并触发中断；

1009，软件获取到中断后，从输出buffer中取走输出信息；

1010，解析输出信息，得到窗口剪贴域数据，流程结束。

根据本发明的实施例，步骤1002的输入buffer格式如图8所示。

801，输入buffer的起始地址，记为memory_in_start。该地址存放着两个变量，窗口个数指系统中窗口的个数，待求窗口索引指待求剪贴域的窗口的z序索引，两个变量分别占两个字节；

802，memory_in_start向下偏移4字节的地址。该地址存放着两个变量，窗口一的x轴位置指z序上第一个窗口（顶层窗口）左上角的x轴坐标，窗口一的y轴位置指顶层窗口左上角的y轴坐标，两个变量分别占两个字节；

803，memory_in_start向下偏移8字节的地址。该地址存放着两个变量，窗口一宽度指顶层窗口的宽度，窗口一高度指顶层窗口的高度，分别占两个字节；

804，memory_in_start向下偏移12字节的地址。该地址存放着两个变量，窗口二的x轴位置指z序上第二个窗口左上角的x轴坐标，窗口二的y轴位置指z序上第二个窗口左上角的y轴坐标；

805，memory_in_start向下偏移16字节的地址。该地址存放着两个变量，窗口二宽度指z序上第二个窗口的宽度，窗口二高度指z序上第二个窗口的高度。

根据本发明的实施例，步骤1008的输出buffer格式如图9所示。

901，输出buffer的起始地址，记为memory_out_start。该地址存放着一个变量，剪贴域包含的区域个数指待求窗口的剪贴域中区域的个数，占用四个字节；

902，memory_out_start向下偏移4字节的地址。该地址存放着两个变量，区域一的x轴位置指第一个区域左上角的x轴坐标，区域一的y轴位置指第一个区域左上角的y轴坐标，两个变量分别占两个字节；

903，memory_out_start向下偏移8字节的地址。该地址存放着两个变量，区域一的宽度指第一个区域的宽度，区域一的高度指第一个区域的高度，分别占两个字节；

904，memory_out_start向下偏移12字节的地址。该地址存放着两个变量，区域二的x轴位置指第二个区域左上角的x轴坐标，区域二的y轴位置指第二个区域左上角的y轴坐标，分别占两个字节；

905，memory_out_start向下偏移16字节的地址。该地址存放着两个变量，区域二宽度指第二个区域的宽度，区域二高度指第二个区域的高度，分别占两个字节。

Claims (4)

1.一种提升GUI窗口切换和移动效率的方法，其特征在于，将剪贴域计算的算法部分由硬件来完成，软件只需要配置输入buffer，操作硬件寄存器，从输出buffer获取运算结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，需要四个寄存器，输入寄存器存放输入信息的起始物理地址，输出寄存器存放输出信息的起始物理地址，控制寄存器用于开启运算，中断寄存器用于计算完成或出错时返回中断状态信息。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，输入buffer内容包含窗口个数，待求剪贴域的窗口的索引，所有窗口的大小、位置以及zorder信息；输出buffer内容包含窗口剪贴域中区域的个数，每个区域的位置、大小信息。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，输入buffer和输出buffer都是物理连续的内存空间，由软件在系统初始化时分配。