CN111813355B - 用于显示内容的分布式系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于显示内容的分布式系统。系统包括：彼此互连的多个计算机叶片(Mi)，各计算机叶片托管图形处理器(GPUi)和由管理程序运行并共享所述图形处理器的多个虚拟化OS(OSi,j)；以及多个显示装置(Di,j)。各计算机叶片(Mi)直接连接到包括所述多个显示装置的一部分的一组显示装置，所有计算机叶片都连接到所有显示装置。各虚拟化OS运行全局合成器实例(CPi,j)和至少一个应用第一虚拟化OS的全局合成器实例(CPi,j)将图形输出经由第二虚拟化OS的全局合成器实例(CPi’,j’)传输到由所述第二虚拟化OS(OSi’,j’)驱动的显示装置(Di’,j’)，使得在所述第二显示装置上显示来自由所述第一虚拟化OS运行的应用的应用内容。

Description

用于显示内容的分布式系统
技术领域
本公开涉及在具有多个显示装置的分布式系统中显示内容的领域。这种系统可以例如在容纳若干显示屏的车辆中使用。
背景技术
随着分布式系统的发展，可能需要将图形内容分布到不同位置来显示。这需要重要的图形渲染资源，例如图形处理器。通常，诸如或/>之类的合成器管理由中央处理单元(或CPU)控制的图形处理单元(或GPU)，并且图形内容在CPU上本地使用。
本公开的目的是改善这种情况。更确切地，本公开的目的是提供一种用于在不需要重要的渲染资源的情况下将内容分布到不同显示装置来显示的系统。
发明内容
本公开涉及一种用于显示内容的分布式系统，所述分布式系统包括：
-彼此互连的多个计算机叶片(computer blade)，各计算机叶片托管
-图形处理器，
-由管理程序运行并且共享所述图形处理器的多个虚拟化操作系统；
-多个显示装置，各计算机叶片直接连接到包括所述多个显示装置的一部分的一组显示装置，所有计算机叶片都连接到所有显示装置；
其中
各虚拟化操作系统运行全局合成器实例和至少一个应用；并且
第一虚拟化操作系统的全局合成器实例将图形输出经由第二虚拟化操作系统的全局合成器实例传输到由所述第二虚拟化操作系统驱动的显示装置，使得来自由所述第一虚拟化操作系统运行的应用的应用内容被显示在所述第二显示装置上。
计算机叶片是作为硬件和独立的物理组件的计算模块。
由多个虚拟化操作系统运行的多个全局合成器实例形成分布式全局合成器应用。全局合成器实例充当交换信息并在低级别上共享内容的网络。一个全局合成器实例可以向另一全局合成器实例请求动作。
有利地，各虚拟化操作系统运行应用代理实例，所述应用代理实例作为所述虚拟化操作系统的至少一个应用与全局合成器实例之间的中介。因此，所述系统在各虚拟化操作系统中包括两个单独的组件，它们是全局合成器实例和应用代理实例。这种配置使得能够将合成与图形内容的创建分开。可以在对产生内容的软件的影响最小的情况下共享屏幕。例如，使用者可以启动其中一个计算机叶片上的AndroidTM软件应用并在由所述计算机叶片驱动的显示装置上渲染应用内容，就像AndroidTM电话屏幕一样。还可以在另一显示装置(例如汽车后排座椅娱乐系统的显示装置)上渲染应用内容，就好像它是专用的AndroidTM后排座椅娱乐系统一样。AndroidTM不会意识到该环境有什么特别之处。但是应用代理实例将利用参数和标识符来宣告AndroidTM屏幕。运行全局合成器实例的任何其他虚拟化操作系统都可以抓取屏幕并将其显示在其他位置。
有利地，所述第二虚拟化操作系统的全局合成器实例将所述图形输出转发到第三虚拟化操作系统的全局合成器实例，使得所述应用内容被显示在由所述第三虚拟化操作系统驱动的第三显示装置上。
所述第一虚拟化操作系统和所述第二虚拟化操作系统可以由两个不同的计算机叶片或者由同一计算机叶片托管。
所述第二虚拟化操作系统和所述第三虚拟化操作系统可以由两个不同的计算机叶片或者由同一计算机叶片托管。
所述计算机叶片通过提供星形连接的外围组件或通过直接链路彼此互连。
本公开的第二方面涉及一种集成了如上所述的用于显示内容的分布式系统的车辆。
附图说明
通过阅读参照附图做出的非限制性实施方式的详细说明，本公开的其他特征、目的和优点将变得更加明显。
图1示出了根据示例性实施方式的用于在不同的显示装置上显示应用内容的分布式系统。
具体实施方式
图1示出了根据示例性实施方式的用于显示内容的分布式系统100。例如，该系统100可以集成在车辆中。
内容可以是任何数字材料，包括可以显示的信息，例如视频、图像、文本、网页、数字书籍或杂志、游戏、社交媒体、新闻、电视节目等。
系统100包括多个计算模块或计算机叶片，标记为Mi，i代表计算模块的索引，1≤N，其中N是系统100中计算模块的总数。在图1所示的示例性实施方式中，系统100包括三个计算模块M1、M2和M3。
各计算机叶片或计算模块Mi是硬件组件和独立的(单独的)物理组件。例如，各计算模块包括专用的SoC(“片上系统”)。不同的计算模块优选地经由高速传输通道(未示出)彼此互连。可以通过提供星形连接的外围组件(例如包含PCIe交换机的骨干网)或者通过直接的个体连接或链路来执行互连。
系统100还包括多个显示装置。例如，在车辆的情况下，系统100可以包括仪表板显示装置、不同的乘客显示装置(例如，前排座椅显示装置和/或右后座椅显示装置和/或左后座椅显示装置)、以及可能的位于汽车后备箱中的显示装置。
各计算模块Mi通过物理或无线连接直接连接到包括所述多个显示装置的一部分的一组显示装置Di,j(一个或更多个显示装置)，并被配置成驱动所述一组显示装置Di,j(j代表直接连接到计算模块Mi的显示装置的索引，1≤Xi，其中Xi是直接连接到计算模块Mi的显示装置的总数)。换句话说，各计算模块Mi直接连接到显示装置Di,j(1≤Xi)中的一部分，并被配置成驱动他们。全局地，所有计算模块Mi连接到所有显示装置Di,j，其中1≤N且1≤Xi。
各计算模块Mi包括计算机硬件和软件资源。
计算模块Mi的硬件资源包括专用图形处理器，或GPU(图形处理单元)，标记为GPUi。有利地，每个计算模块Mi仅包括一个图形处理器GPUi。
各计算模块Mi的软件资源包括主机操作系统以及一个或更多个虚拟化操作系统。各虚拟化操作系统被配置成驱动直接连接到计算模块Mi的至少一个显示装置。在本实施方式中，一个虚拟化操作系统OSi,j被配置成驱动一个显示装置Di,j(其中1≤Xi，Xi是虚拟化操作系统的总数和显示装置的总数)。各计算模块Mi的虚拟化操作系统OSi,j被配置成共享和管理所述计算模块Mi的公共硬件资源。特别地，计算模块Mi的图形处理器GPUi由通过计算模块Mi托管的不同的虚拟化操作系统OSi,j共享。各计算模块Mi还包括被配置成并行地运行多个虚拟化操作系统OSi,j的软件管理程序(未示出)。
各虚拟化操作系统OSi,j被配置成管理和运行专用软件全局合成器实例CPi,j、一个或更多个软件应用(或应用程序)(k代表应用索引)、以及作为所述应用/>与全局合成器实例CPi,j之间的中介的专用软件应用代理实例APi,j。
全局合成器实例是软件全局合成器(例如Weston或X-server)的实例，并且具有对适合于由显示装置处理和显示的图形输出进行合成的功能，例如当软件应用请求显示应用内容时。软件全局合成器位于主机操作系统上。在系统100中，任何显示装置Di,j都分配有全局合成器实例。全局合成器实例包括窗口管理器，该窗口管理器被配置成管理应在显示装置的屏幕上的何处绘制不同程序窗口以及如何绘制不同程序窗口。全局合成器实例从应用代理实例获得关于要绘制的窗口表面的信息。全局合成器实例是特定于运行时间的，并绑定到计算模块。
利用这样的配置，系统100具有由多个软件全局合成器实例CPi,j提供的分布式软件全局合成器，所述多个软件全局合成器实例CPi,j由不同计算模块Mi托管的多个虚拟化操作系统OSi,j管理。所述多个全局合成器实例CPi,j充当这样的网络：该网络可以交换关于所述多个全局合成器实例CPi,j可以提供给网络的图形内容的信息，并在低级别上共享图形内容(即，作为适合于由显示装置处理和显示的图形输出)。
各应用代理实例APi,j充当来自虚拟化操作系统OSi,j的软件应用的请求的中介，该软件应用/>从虚拟化操作系统OSi,j的专用全局合成器实例CPi,j寻求显示应用内容的资源，以及附加地或另选地从除OSi,j以外的虚拟化操作系统的全局合成器实例寻求显示应用内容的资源。
应用代理实例APi,j存在于虚拟化操作系统OSi,j内部。图形内容存在于主机操作系统内部。应用代理实例APi,j在虚拟化操作系统OSi,j中提供了朝向虚拟化操作系统OSi,j内部的应用的接口。应用代理实例APi,j提供了从虚拟化OS到主机操作系统上的全局合成器的应用的可用性。如果应用表面在显示屏上被触碰，则在返回的过程中，全局合成器将来自触摸屏的触摸输入从主机操作系统发送回虚拟化操作系统OSi,j上的应用代理实例APi,j。
应用代理实例在虚拟化操作系统内部提供了创建原始或本地图形内容的一个或更多个软件应用与相关的全局合成器实例之间的接口。该接口被配置成将关于由虚拟化OS提供的图形内容以及用于渲染该内容的表面的信息发送到相关的全局合成器实例。例如，根据来自另一全局合成器实例的接收图形内容的请求或者在全局HMI系统的控制下，全局合成器实例可以决定在另一显示装置(不同于由相关虚拟化操作系统驱动的显示装置)上绘制虚拟化表面，并请求应用代理实例将未渲染的表面放入传输层(例如共享的RAM或任何其他传输手段)中。因此，应用代理实例会将表面控制信息(大小信息、颜色映射详细信息等)转发到发出请求的全局合成器实例。
第一虚拟化操作系统OSi,j的全局合成器实例CPi,j被配置成将图形输出传输到由所述第一虚拟化操作系统OSi,j驱动的第一显示装置Di,j，以便根据所述第一虚拟化操作系统OSi,j的应用的请求显示应用内容。
所述第一虚拟化操作系统OSi,j的全局合成器实例CPi,j还被配置成将图形输出传输到第二显示装置Di’,j’(不同于第一显示装置Di,j)，该第二显示装置Di’,j’由第二虚拟化操作系统OSi’,j’(不同于第一虚拟化操作系统OSi,j)经由所述第二虚拟化操作系统OSi’,j’的全局合成器实例CPi’,j’驱动，从而可以通过系统100的所述第二显示装置Di’,j’来显示来自由第一虚拟化操作系统OSi,j运行的应用的应用内容。第一和第二虚拟化操作系统可在同一计算模块中或在两个不同的计算模块中托管。换句话说，来自第一虚拟化操作系统OSi,j的图形输出被发送到由第一虚拟化操作系统OSi,j驱动的显示装置Di,j，并且附加地或另选地，被发送到由第二虚拟化操作系统(不同于第一OSi,j)驱动的第二显示装置。为此，第一虚拟化的操作系统OSi,j的全局合成器实例CPi,j与所述第二虚拟化操作系统的全局合成器实例进行通信，并将图形输出传输到所述第二虚拟化操作系统的全局合成器实例。因此，在第一虚拟化操作系统中运行的应用可以经由第一和第二虚拟化操作系统的全局合成器实例向由第二虚拟化操作系统驱动的显示装置呈现图形输出，所述第一和第二虚拟化操作系统由系统100的同一计算模块或者由系统100的两个不同计算模块托管。第一虚拟化操作系统的全局合成器实例还可以将图形输出发送到由多个第二虚拟化操作系统(不同于第一虚拟化操作系统)驱动的多个第二显示装置，以便在若干显示装置上显示应用内容。
在特定实施方式中，每个虚拟化操作系统具有一个分配的显示装置，并且被配置成在所述分配的显示装置上示出其图形内容。然而，使用者可能决定将内容(全屏内容或仅单个应用内容)移动到另一显示装置。以分别设有右后座椅显示装置和左后座椅显示装置的右后座椅娱乐系统和左后座椅娱乐系统为例。在此示例中，右后座椅娱乐系统具有LGWebOS操作系统，这是用于智能装置(如智能电视)的基于Linux内核的多任务操作系统。坐在右边的右显示装置的使用者通常会使用LG WebOS操作系统在右显示装置上观看视频或电视节目。左后座椅娱乐系统可能具有AndroidTM操作系统。坐在左边的左显示装置的使用者通常会使用Android操作系统在左显示装置上观看内容。在任何时候，利用与HMI系统的某种交互，坐在左边的使用者可以将在左显示装置上渲染的内容(例如电影)复制到右显示装置。
在另一实施方式中，第二虚拟化操作系统OSi’,j’的全局合成器实例CPi’,j’(其从第一虚拟化操作系统的全局合成器实例CPi,j接收图形输出)将图形输出转发到第三虚拟化操作系统OSi”,j”的全局合成器实例CPi”,j”，以便控制在由所述第三虚拟化操作系统OSi”,j”驱动的第三显示装置Di”,j”上显示应用内容。因此，来自第一虚拟化操作系统OSi,j的应用的应用内容可以附加地或另选地在所述第三显示装置Di”,j”上显示。第二和第三虚拟化操作系统可以被托管在同一计算模块中或两个不同的计算模块中。
虚拟化操作系统的全局合成器实例可以访问相关虚拟化操作系统产生的图形表面或全屏，并且可以控制将这样的表面或屏幕移动到被发送到任一显示装置的图形输出的另一合成中。
全局HMI系统(未示出)被配置成控制显示应用内容并指示应在哪个(些)显示装置上显示该应用内容。全局HMI系统是集中式的或分布式的。
图1例示了内容应用显示在包括三个计算模块M1、M2和M3的系统100的三个显示装置上的使用情况，各计算模块包括被配置成驱动三个相应的显示装置{D1,1,D1,2,D1,3}、{D2,1,D2,2,D2,3}和{D3,1,D3,2,D3,3}的三个虚拟化操作系统{OS1,1,OS1,2,OS1,3}、{OS2,1,OS2,2,OS2,3}和{OS3,1,OS3,2,OS3,3}。更准确地，根据该使用情况，计算模块M1的虚拟化操作系统OS1,2的应用请求显示图形内容GC(即，由应用/>创建的应用内容)。根据由全局HMI系统定义的规则，图形内容GC应该通过由虚拟化操作系统OS1,2驱动的显示装置D1,2显示，并且通过由其他两个虚拟化操作系统OS3,1和OS3,2驱动的其他两个显示装置(此处为D3,1和D3,2)显示。
HMI系统将与应用在显示屏上的位置和大小有关的信息发送到全局合成器(位于主机操作系统上)。虚拟化操作系统上的应用从应用代理实例请求渲染表面。该表面被共享给主机操作系统上的全局合成器。当从应用代理实例提供了渲染表面时，全局合成器采用该渲染表面。
全局合成器实例CP1,2产生适合于由显示装置处理和显示的图形输出，并且还将该图形输出复制并传输到由虚拟化操作系统OS1,2驱动的显示装置D1,2。此外，在HMI系统的控制下，全局合成器实例CP1,2将图形输出传输到虚拟化操作系统OS3,1的全局合成器实例CP3,1。在主机操作系统与虚拟化操作系统之间完成存储器映射。全局合成器实例CP3,1控制到显示装置D3,1的图形输出，以便在所述显示装置D3,1上显示图形内容。此外，全局合成器实例CP3,1将图形输出转发到虚拟化操作系统OS3,2的全局合成器实例CP3,2。然后，全局合成器实例CP3,2控制到由虚拟化操作系统OS3,2驱动的显示装置D3,2的图形输出，以在显示装置D3,2上显示图形内容GC。因此，图形内容GC被显示在三个显示装置D1,2、D3,1和D3,2上。
例如，要显示的内容可以是来自基于摄像头的后视镜的图像。在使用者的命令下，该内容可以随时显示在仪表板显示装置上。当驾驶员激活后部驱动时，相同的内容可以在HMI系统的控制下自动转移到一个或更多个其他显示装置(不同于仪表板显示装置)。因此，对后齿轮啮合的反应将是全局HMI控制。
本公开可以使用非暂时性计算机可读介质，该非暂时性计算机可读介质包含用于使分布式系统100至少执行以下操作的程序指令：
通过各虚拟化操作系统运行全局合成器实例CPi,j和至少一个应用以及
通过第一虚拟化操作系统OSi,j的全局合成器实例CPi,j，将图形输出经由所述第二虚拟化操作系统OSi’,j’的全局合成器实例CPi’,j’传输到由第二虚拟化操作系统OSi’,j’驱动的显示装置Di’,j’，使得来自由所述第一虚拟化操作系统OSi,j运行的应用的应用内容显示在所述第二显示装置Di’,j’上。
如前所述，分布式系统100包括：
彼此互连的多个计算机叶片Mi，各计算机叶片托管图形处理器GPUi以及由系统管理程序运行并且共享所述图形处理器的多个虚拟化操作系统OSi,j，以及
多个显示装置Di,j，各计算机叶片Mi直接连接到包括所述多个显示装置的一部分的一组显示装置，所有计算机叶片都连接到所有显示装置。
非暂时性计算机可读介质可以包括用于使分布式系统100执行如本说明书中所述的操作的其他程序指令。

Claims (11)

1.一种用于显示内容的分布式系统，所述分布式系统包括：
-彼此互连的多个计算机叶片(Mi)，各计算机叶片托管
-图形处理器(GPUi)，以及
-由管理程序运行并且共享所述图形处理器的多个虚拟化操作系统(OSi,j)；
-多个显示装置(Di,j)，各计算机叶片(Mi)直接连接到包括所述多个显示装置的一部分的一组显示装置，所有计算机叶片都连接到所有显示装置；
其中
各虚拟化操作系统包括各自的全局合成器实例(CPi,j)，并运行各自的全局合成器实例(CPi,j)和至少一个应用其中，所述全局合成器实例(CPi,j)用于对适合于由所述显示装置(Di,j)处理和显示的图形输出进行合成；并且
第一虚拟化操作系统(OSi,j)的全局合成器实例(CPi,j)将图形输出经由第二虚拟化操作系统(OSi’,j’)的全局合成器实例(CPi’,j’)传输到由所述第二虚拟化操作系统(OSi’,j’)驱动的显示装置(Di’,j’)，使得来自由所述第一虚拟化操作系统(OSi,j)运行的应用的应用内容被显示在第二显示装置(Di’,j’)上。
2.根据权利要求1所述的分布式系统，其中，各虚拟化操作系统(OSi,j)运行应用代理实例(APi,j)，所述应用代理实例作为所述虚拟化操作系统(OSi,j)的所述至少一个应用与所述全局合成器实例(CPi,j)之间的中介。
3.根据权利要求1或2所述的分布式系统，其中，所述第二虚拟化操作系统(OSi’,j’)的全局合成器实例(CPi’,j’)将所述图形输出转发到第三虚拟化操作系统(OSi”,j”)的全局合成器实例(CPi”,j”)，使得所述应用内容被显示在由所述第三虚拟化操作系统(OSi”,j”)驱动的第三显示装置(Di”,j”)上。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一虚拟化操作系统(OSi,j)和所述第二虚拟化操作系统(OSi’,j’)由两个不同的计算机叶片(Mi、Mi’)托管。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一虚拟化操作系统(OSi,j)和所述第二虚拟化操作系统(OSi’,j’)由同一计算机叶片(Mi)托管。
6.根据权利要求3所述的系统，其中，所述第二虚拟化操作系统(OSi’,j’)和所述第三虚拟化操作系统(OSi”,j”)由两个不同的计算机叶片托管。
7.根据权利要求3所述的系统，其中，所述第二虚拟化操作系统(OSi’,j’)和所述第三虚拟化操作系统(OSi”,j”)由同一计算机叶片托管。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述计算机叶片通过提供星形连接的外围组件彼此互连。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述计算机叶片通过直接链路彼此互连。
10.一种非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质包含用于使分布式系统显示内容的程序指令，所述系统包括：
彼此互连的多个计算机叶片(Mi)，各计算机叶片托管图形处理器(GPUi)以及由管理程序运行并且共享所述图形处理器的多个虚拟化操作系统(OSi,j)，其中，各虚拟化操作系统包括各自的全局合成器实例(CPi,j)，以及
多个显示装置(Di,j)，各计算机叶片(Mi)直接连接到包括所述多个显示装置的一部分的一组显示装置，所有计算机叶片都连接到所有显示装置，其中，所述全局合成器实例(CPi,j)用于对适合于由所述显示装置(Di,j)处理和显示的图形输出进行合成，
以至少执行以下操作：
通过各虚拟化操作系统运行各自的全局合成器实例(CPi,j)和至少一个应用以及
通过第一虚拟化操作系统(OSi,j)的全局合成器实例(CPi,j)将图形输出经由第二虚拟化操作系统(OSi’,j’)的全局合成器实例(CPi’,j’)传输到由所述第二虚拟化操作系统(OSi’,j’)驱动的显示装置(Di’,j’)，使得来自由所述第一虚拟化操作系统(OSi,j)运行的应用的应用内容被显示在第二显示装置(Di’,j’)上。
11.一种车辆，所述车辆集成了根据权利要求1至9中任一项所述的系统。
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