CN110895788A - 一种增强图形处理能力的系统及外接设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种增强图形处理能力的系统及外接设备，系统包括SOC芯片，第一电源管理芯片，及显示单元，智能终端内还安装有接口切换单元，连接在SOC芯片与显示单元间，自SOC芯片接收原始数据；系统还包括增强型图形处理模块，增强型图形处理模块包括：第二电源管理芯片；第二图形处理单元，与SOC芯片连接，接收SOC芯片传输的控制信号及显示数据；显示接口，与第二图形处理单元连接，接收经第二图形处理单元对显示数据渲染后的渲染数据，将渲染数据发送与显示接口电连接的接口切换单元，由接口切换单元发送原始数据或渲染数据的之一至显示单元，由显示单元显示。采用上述技术方案后，使得智能终端达到或超过笔记本电脑、桌面电脑的图形处理能力。

Description

一种增强图形处理能力的系统及外接设备

技术领域

本发明涉及智能控制领域，尤其涉及一种增强图形处理能力的系统及外接设备。

背景技术

随着科技的快速发展，智能终端以走入寻常百姓家，几乎人人都持有智能终端，并利用智能终端作日常工作、娱乐、通信等功能。

参阅图1，目前智能终端的CPU(中央处理单元)、GPU(图形处理单元)都集成在一颗芯片上，称为SOC(system on chip)芯片，虽然SOC芯片的工艺先进，但由于芯片尺寸、功耗和散热的约束，性能会有所限制，因此智能终端的SOC芯片上的CPU和GPU进行了适应性的修改，其性能，与常见的笔记本电脑、桌面电脑所安装的CPU和GPU相比，处理能力、运算能力相差很多。即便是智能终端内安装的最新版本、最强性能的SOC芯片上的GPU的性能，也达不到目前笔记本电脑、桌面电脑的GPU性能的1/10。由于上述情况，当用户需要在智能终端上运行对图形处理、运算能力要求较高的应用程序，如观看高分辨率的流媒体、大型游戏类应用程序等，显示屏常常出现显示卡顿、显示不清、智能终端发热等问题，用户体验较差或者无法使用。

因此，需要一种配合智能终端使用的增强图形处理能力的系统及外接于智能终端的外接设备，不受智能终端本身的GPU的性能限制，运行高图形处理、运算能力的应用程序无压力。

发明内容

为了克服上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种增强图形处理能力的系统及外接设备，使得智能终端达到或超过笔记本电脑、桌面电脑的图形显示能力。

本发明公开了一种增强图形处理能力的系统，包括安装于智能终端内的SOC芯片，与SOC芯片连接的第一电源管理芯片，及与SOC芯片电连接的显示单元，其中SOC芯片包括第一图形处理单元及中央处理单元，

智能终端内还安装有接口切换单元，连接在SOC芯片与显示单元间，自SOC芯片接收原始数据；

增强图形处理能力的系统还包括增强型图形处理模块，增强型图形处理模块包括：

第二电源管理芯片，接收电能；

第二图形处理单元，由第二电源管理芯片供电，且第二图形处理单元与SOC芯片连接，接收SOC芯片传输的控制信号及显示数据；

显示接口，与第二图形处理单元连接，接收经第二图形处理单元对显示数据渲染后的渲染数据，并将渲染数据发送与显示接口电连接的接口切换单元，由接口切换单元发送原始数据或渲染数据的之一至显示单元，由显示单元显示。

优选地，增强图形处理能力的系统包括外设于智能终端的背夹，增强型图形处理模块安装于背夹内；

背夹内还包括背夹电源，与第二电源管理芯片连接，向第二电源管理芯片提供电能。

优选地，增强型图形处理模块安装于智能终端内；

第一电源管理芯片及第二电源管理芯片分别与智能终端的电池连接，以接收电能。

优选地，显示接口包括LVDS接口、DP接口或MIPI接口；

当显示接口包括LVDS接口、DP接口时，显示接口还包括转换芯片，转换芯片将渲染数据转换为MIPI格式。

优选地，中央处理单元根据智能终端的当前运行程序，以发送一切换指令至接口切换单元；

接口切换单元根据切换指令发送原始数据或渲染数据的之一至显示单元。

优选地，第二图形处理单元与一显存连接。

本发明还公开了一种外接设备，与一智能终端可拆卸连接，外接设备包括壳体，壳体内包括：

增强型图形处理模块，增强型图形处理模块包括：

背夹电源；

第二电源管理芯片，与背夹电源连接，接收电能；

第二图形处理单元，由第二电源管理芯片供电，且第二图形处理单元与智能终端的SOC芯片连接，接收SOC芯片传输的控制信号及显示数据；

显示接口，与第二图形处理单元连接，接收经第二图形处理单元对显示数据渲染后的渲染数据，并将渲染数据发送与显示接口电连接的智能终端的接口切换单元，由接口切换单元发送渲染数据至智能终端的显示单元，由显示单元显示。

优选地，显示接口包括LVDS接口、DP接口或MIPI接口；

当显示接口包括LVDS接口、DP接口时，显示接口还包括转换芯片，转换芯片将渲染数据转换为MIPI格式。

优选地，第二图形处理单元与一显存连接。

采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：

1.智能终端运行对图形处理能力要求较高的应用程序时，运行流畅，不会出现卡顿或黑屏等问题，并可提升显示效果；

2.解决用户使用智能终端观看视频、运行游戏应用程序的时延问题，提高交互操作的实时性及用户操控的跟手性等体验；

3.一般场景下不调用增强图形处理系统，提高智能终端的续航能力。

附图说明

图1为现有技术中智能终端的架构示意图；

图2为符合本发明第一优选实施例中增强图形处理能力的系统的结构示意图；

图3为符合本发明第二优选实施例中增强图形处理能力的系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的优点。

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，“模块”与“部件”可以混合地使用。

智能终端原包括SOC芯片，第一电源管理芯片及显示单元，SOC芯片与第一电源管理芯片连接，由第一电源管理芯片自智能终端的电池处接收电能，并向SOC芯片供电，以驱动SOC芯片工作；SOC芯片上集成有第一图形处理单元GPU1及中央处理单元CPU，中央处理单元根据用户对智能终端的操作，形成需要在智能终端上显示的原始数据，传送至第一图形处理单元GPU1后经其渲染以输出显示。为提高智能终端在运行大型游戏类应用程序、观看高分辨率的流媒体时的图形处理能力，智能终端配套设有一增强图形处理能力的系统，该增强图形处理能力的系统除上述SOC芯片、第一电源管理芯片、显示单元外，还包括一增强型图形处理模块，该增强型图形处理模块包括：

-第二图形处理单元

第二图形处理单元GPU2作为专用于对图像数据处理的单元或芯片，该单元或芯片拥有2D或3D图形加速功能。如中央处理CPU根据用户需要需画一个二维图形，只需要发个指令给GPU，如“在坐标位置(x,y)处画个长和宽为a×b大小的长方形”，GPU就可以迅速计算出该图形的所有像素，并在显示器上指定位置画出相应的图形，画完后就通知CPU“我画完了”，然后等待CPU发出下一条图形指令。而第二图形处理单元GPU2的增设，帮助第一图形处理单元处理其无法处理、不足够处理、处理能力不够的指令或图形需要。例如，第二图形处理单元GPU2可以采用笔记本电脑、桌面电脑内使用的GPU芯片，作为对智能终端内运行的大型游戏的运行支持。因此，第二图形处理单元GPU2需与智能终端的SOC芯片电连接，将CPU根据用户操作形成的图形显示指令发送至第二图形处理单元GPU2，第二图形处理单元根据接收的控制信号及显示数据(或需要显示的原始数据)作渲染和处理。

-第二电源管理芯片

第二电源管理芯片(PMIC)安装在增强图形处理能力的系统内，与一电源连接，同样接收电能，并与第二图形处理单元GPU2连接，驱动第二图形处理单元GPU2工作。

-显示接口

显示接口与第二图形处理单元GPU2连接，接收第二图形处理单元GPU2对所接收的显示数据渲染后的渲染数据，同时，显示接口与接口切换单元连接，作为渲染数据的输出通道。

接口切换单元同时与SOC芯片和显示接口与连接，自SOC芯片接收原始数据或自第二图形处理单元GPU2接收渲染数据，由接口切换单元选择发送原始数据或渲染数据的其中之一至显示单元，显示单元接收到原始数据或渲染数据后显示。

举例来说，智能终端运行有通信类应用程序或游戏类应用程序，通信类应用程序对于智能终端的图形显示功能要求不高，而游戏类应用程序对于智能终端的图形显示功能要求很高，当通信类应用程序受用户操作，前台运行于智能终端时，通信类应用程序运行所生成的控制信号及图形数据在SOC芯片上生成，中央处理单元判断通信类应用程序属于无需增强显示的应用程序类型，则通信类应用程序的图形数据(即显示数据)被SOC芯片发送至接口切换单元，且SOC芯片发送显示指令至接口切换单元，告知接口切换单元当前状态下将显示数据发送至显示单元显示；而当游戏类应用程序受用户操作，前台运行于智能终端时，游戏类应用程序运行所生成的控制信号及图形数据在SOC芯片上生成，中央处理单元判断游戏类应用程序属于需要增强显示的应用程序类型，则将控制信号和显示数据发送至第二图形处理单元GPU2上，第二图形处理单元GPU2利用自身强大的图形处理能力，根据控制信号对显示数据作适应性渲染，最终形成渲染数据，渲染数据由第二图形处理单元GPU2发送至显示接口，显示接口转发至接口切换单元，接口切换单元同样接收SOC芯片的控制信号，将数据的输出通道切换至自显示接口连接的通道，由此，渲染数据被发送至显示单元以显示。

通过上述配置，以第一图形处理单元GPU1和第二图形处理单元GPU2为输入接口，分别处理对图形显示要求不高和图形显示要求较高的处理需求，均以接口切换单元为输出通道，汇集至接口切换单元后选择性输出显示，使得智能终端可处理大型游戏类应用程序的高图形显示需求，提高智能终端的配置能力及用户体验。

实施例一

参阅图2，为符合本发明第一实施例的系统架构示意图，增强图形处理能力的系统包括外设在智能终端的背夹，以与智能终端扣合的方式与智能终端结合。该实施例中，增强图形处理能力的系统除包括背夹外，也可以背夹的形式成型，在背夹内，包括有背夹电源，其与智能终端内的电池为独立的电源，背夹电源与第二电源管理芯片连接，向第二电源管理芯片提供电能。也就是说，背夹内的背夹电源向第二图形处理单元GPU2供电，与第一图形处理单元GPU1的供电通道独立，使得智能终端具有增强图形处理能力的系统后，不会影响自身的续航能力。

可选地，在该实施例中，智能终端与背夹的信号传输可采用有线连接或无线连接的方式，控制信号及显示数据均通过有线连接或无线连接的方式发送。当采用有线连接的方式时，第二电源管理芯片与智能终端的第一电源管理芯片还可通过集成电路的方式电连接，当未对第二图形处理单元GPU2调用时，背夹电源可作为移动电源向智能终端供电，进一步提高智能终端的续航能力。

实施例二

参阅图3，为符合本发明第二实施例的系统架构示意图，增强图形处理能力的系统安装在智能终端内，不需要如实施例一中的背夹电池，反之，利用智能终端的电池为供电源。也就是说，第一电源管理芯片及第二电源管理芯片均与电池连接，以接收电能。

在该实施例中，SOC芯片和第二图形处理单元GPU2及显示单元的连接方式均为有线直连，以提高信号的传输速度。

上述任一实施例中，当SOC芯片和第二图形处理单元GPU2的有线连接方式为采用PCIE的连接方式，而显示接口包括LVDS接口、DP接口或MIPI接口，当显示接口包括LVDS接口、DP接口时，显示接口还包括转换芯片，转换芯片将渲染数据转换为MIPI格式，以发送至接口切换单元。而在SOC芯片侧，SOC芯片与接口切换单元同样通过MIPI接口连接，使得显示数据和渲染数据被发送至接口切换单元时，其均可识别。

优选地或可选地，中央处理单元根据智能终端的当前运行程序，以发送一切换指令至接口切换单元。具体地，智能终端内可预先设有一增强显示应用程序清单，根据大数据所采集的用户常用需求，或是智能终端的用户根据自身需要，定制应用程序清单，将所有或部分应用程序添加到清单内，添加后，将所有应用程序定义为两种类型，分别为无需增强显示和需要增强显示的类型，定义完毕后，当某一应用程序被切换至前台运行时，中央处理单元将读取清单内的应用程序类型，以形成一切换指令，切换指令内包含使用第一图形处理单元GPU1作图形处理还是使用第二图形处理单元GPU2作图形处理。使用第一图形处理单元GPU1作图形处理的，显示数据被发送至显示单元，使用第二图形处理单元GPU2作图形处理的，渲染数据被发送至显示单元。

优选或可选地，第二图形处理单元与一显存GDDR连接，GDDR是Graphics DoubleData Rate的缩写，为显存的一种，GDDR是为了设计高端显卡而特别设计的高性能DDR存储器规格，其有专属的工作频率、时钟频率、电压更适合搭配具有高图形处理能力的高端型第二图形处理单元GPU2。

本发明还公布公开了一种外接设备，与一智能终端可拆卸连接，套设在智能终端外，外接设备包括壳体，壳体内包括：增强型图形处理模块，增强型图形处理模块包括：背夹电源；第二电源管理芯片，与背夹电源连接，接收电能；第二图形处理单元，由第二电源管理芯片供电，且第二图形处理单元与智能终端的SOC芯片连接，接收SOC芯片传输的控制信号及显示数据；显示接口，与第二图形处理单元连接，接收经第二图形处理单元对显示数据渲染后的渲染数据，并将渲染数据发送与显示接口电连接的智能终端的接口切换单元，由接口切换单元发送渲染数据至智能终端的显示单元，由显示单元显示。

智能终端可以以各种形式来实施。例如，本发明中描述的终端可以包括诸如移动电话、智能电话、笔记本电脑、PDA(个人数字助理)、PAD(平板电脑)、PMP(便携式多媒体播放器)、导航装置等等的智能终端以及诸如数字TV、台式计算机等等的固定终端。下面，假设终端是智能终端。然而，本领域技术人员将理解的是，除了特别用于移动目的的元件之外，根据本发明的实施方式的构造也能够应用于固定类型的终端。

应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种增强图形处理能力的系统，包括安装于智能终端内的SOC芯片，与所述SOC芯片连接的第一电源管理芯片，及与所述SOC芯片电连接的显示单元，其中所述SOC芯片包括第一图形处理单元及中央处理单元，其特征在于，

所述智能终端内还安装有接口切换单元，连接在所述SOC芯片与显示单元间，自所述SOC芯片接收原始数据；

所述增强图形处理能力的系统还包括增强型图形处理模块，所述增强型图形处理模块包括：

第二电源管理芯片，接收电能；

第二图形处理单元，由所述第二电源管理芯片供电，且所述第二图形处理单元与所述SOC芯片连接，接收所述SOC芯片传输的控制信号及显示数据；

显示接口，与所述第二图形处理单元连接，接收经所述第二图形处理单元对所述显示数据渲染后的渲染数据，并将所述渲染数据发送与所述显示接口电连接的接口切换单元，由所述接口切换单元发送原始数据或渲染数据的之一至所述显示单元，由所述显示单元显示。

2.如权利要求1所述的增强图形处理能力的系统，其特征在于，

所述增强图形处理能力的系统包括外设于所述智能终端的背夹，所述增强型图形处理模块安装于所述背夹内；

所述背夹内还包括背夹电源，与所述第二电源管理芯片连接，向所述第二电源管理芯片提供电能。

3.如权利要求1所述的增强图形处理能力的系统，其特征在于，

所述增强型图形处理模块安装于所述智能终端内；

所述第一电源管理芯片及第二电源管理芯片分别与所述智能终端的电池连接，以接收电能。

4.如权利要求1所述的增强图形处理能力的系统，其特征在于，

所述显示接口包括LVDS接口、DP接口或MIPI接口；

当所述显示接口包括LVDS接口、DP接口时，所述显示接口还包括转换芯片，所述转换芯片将所述渲染数据转换为MIPI格式。

5.如权利要求1所述的增强图形处理能力的系统，其特征在于，

所述中央处理单元根据所述智能终端的当前运行程序，以发送一切换指令至所述接口切换单元；

所述接口切换单元根据所述切换指令发送原始数据或渲染数据的之一至所述显示单元。

6.如权利要求1-5任一项所述的增强图形处理能力的系统，其特征在于，

所述第二图形处理单元与一显存连接。

7.一种外接设备，与一智能终端可拆卸连接，所述外接设备包括壳体，其特征在于，所述壳体内包括：

增强型图形处理模块，所述增强型图形处理模块包括：

背夹电源；

第二电源管理芯片，与所述背夹电源连接，接收电能；

第二图形处理单元，由所述第二电源管理芯片供电，且所述第二图形处理单元与所述智能终端的SOC芯片连接，接收所述SOC芯片传输的控制信号及显示数据；

显示接口，与所述第二图形处理单元连接，接收经所述第二图形处理单元对所述显示数据渲染后的渲染数据，并将所述渲染数据发送与所述显示接口电连接的所述智能终端的接口切换单元，由所述接口切换单元发送渲染数据至所述智能终端的显示单元，由所述显示单元显示。

8.如权利要求7所述的外接设备，其特征在于，

所述显示接口包括LVDS接口、DP接口或MIPI接口；

当所述显示接口包括LVDS接口、DP接口时，所述显示接口还包括转换芯片，所述转换芯片将所述渲染数据转换为MIPI格式。

9.如权利要求7所述的外接设备，其特征在于，

所述第二图形处理单元与一显存连接。

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