CN114175089A

CN114175089A - 图形数据处理系统

Info

Publication number: CN114175089A
Application number: CN202080054355.2A
Authority: CN
Inventors: 奥利维尔·罗氏; 罗曼·德·博尔索莱列; 迈克尔·纳赫米亚斯
Original assignee: Saifeng Electronics And Defense Module Solutions Co
Current assignee: Saifeng Electronics And Defense Module Solutions Co
Priority date: 2019-07-23
Filing date: 2020-07-23
Publication date: 2022-03-11
Also published as: EP4004755A1; WO2021013948A1; FR3099262B1; FR3099262A1; US20220250764A1

Abstract

本发明涉及一种图形数据处理系统(1)，该系统包括至少一个用于图形数据处理的核(C1‑C4)，该核具有能够以图形格式或如指令解释经由人机界面交换的数据的格式化装置(2)，其特征在于，所述格式化装置(2)被分布在一个或多个核(C1‑C4)上。

Description

图形数据处理系统

本发明涉及图形数据处理系统，并且更具体地涉及用于图形用户界面的单核系统和多核系统。

本发明涉及使用这种处理系统的人机界面。

本发明的一种特别关注的应用是用于飞行器机载的人机界面的数据处理系统。

因此，在这个领域中，数据处理系统通常用以计算图形计算并创建待在界面的屏幕上显示的图形内容。这可能特别涉及创建具有触敏区域的图形内容，在这种情况下，可以由飞行员手动控制，以便执行预定义的功能。

一般而言，至少一个图形处理单元(graphics processing unit，GPU)与至少一个中央处理单元(central processing unit，CPU)一起用于执行图形计算。

GPU架构是执行一组指令(例如，二维计算或三维计算)以生成图像的计算架构。

GPU可以由划分图形任务的单个计算核或多个计算核组成。这些处理架构具有部分并行性或完全并行性。

关于旨在机载安装在飞行器上的数据处理系统，正如我们所理解的那样，这种类型的电子系统在涉及控制所使用的装备和确定性上受到很大的限制，这促使需要无疑地确定系统将如何操作，例如关于数据传输的持续时间。它们需要主管当局的验证和认证。

因此，用于商用飞行器的机载人机界面的数据处理系统必须符合一定数量的开发规则和推荐标准(recommendations)。

在现有技术中，机载计算系统通常由商用现货(commercial off-the-shelf，COTS)组件(即，大量制造的组件)构建，以降低制造和维护成本。

通常，构成用于人机界面的处理链(processing chain)的组件集合至单个区域(例如，物理核)中。

“处理链”被理解为是指配置在这些组件上并包括至少一个图形应用程序的一系列模块，该图形应用程序通常称为“用户应用程序(User Application)”、在下文中称为“UA”，生成用于执行预定义图形功能的指令以协助飞行器的飞行员。

处理链还包括至少一个图形处理单元GPU和可选的“驾驶舱显示系统(CockpitDisplay System)”，如果没有标准要遵守，在下文中称为“CDS”。

最后，处理链由连接至一个或多个显示屏(例如，LCD屏幕)的至少一个外围设备界定。

考虑到航空产品的开发时间和寿命(可能跨越几十年)，通常用以设计处理链的组件实际上甚至在设计过程结束之前就已经过时了，需要定期修改和重新认证阶段是必要的。

换句话说，用新的、不同的组件替换这些组件中的一个涉及重新认证处理链中的所有组件以确保没有干扰，这可能既费时又费钱。

此外，关于处理链组成的要求在行业与行业之间是不同的，因此需要供应商重新配置所述模块，进一步修改其位置，这可能需要对每个新配置进行认证。

鉴于以上所描述的，本发明提出了一种解决方案以克服图形数据处理系统中的上述限制。

因此，根据第一方面，本发明涉及一种图形数据处理系统，该图形数据处理系统包括至少一个图形数据处理核，该图形数据处理核包括格式化装置，该格式化装置能够以图形格式或指令格式解释经由人机界面交换的数据，以及其中，所述格式化装置被分布在一个或多个核之间。

术语“解释”被理解为是指以图形格式或编程语言格式读取数据的可能性，以及执行作为该读取结果请求或要求的动作的可能性。

可以提到的一个实施例是当飞行员按下他/她的屏幕上的触敏按钮时，这会导致例如事件的触发并因此导致功能的执行。

格式化装置因此以图形格式解释数据。

此外，由于按下触敏按钮可能涉及改变其图形格式，在这种情况下，指令格式的数据将被发送至格式化装置以修改按钮的所述格式。

在这种情况下，这些格式化装置被分布在一个或多个核之间。换而言之，每个物理核被完全地或部分地分区并且可以包括一些或全部格式化装置。

这允许增量认证。

因此，包含在物理核中的格式化装置的一部分可以被更新，而不需要重新认证经由其他物理核可访问的、或包含在同一核中的格式化装置的其他部分。

有利地，格式化装置包括：转换装置，该转换装置能够将经由人机界面交换的数据转换成图形格式或指令格式；至少一个处理模块，该处理模块能够生成指令；以及显示装置，该显示装置能够以图形格式显示所述数据。

所述至少一个处理模块被耦合至转换装置，该转换装置进而耦合至所述显示装置。

“处理模块”被理解为是指能够从例如传感器接收数据、并且能够生成指令以图形地表示所述接收到的数据的任何UA模块。

这些指令被发送至所述转换装置。处理模块还能够在人机交互(例如，按下按钮)之后接收数据，并且随后能够以图形指令格式向转换装置发送数据以潜在地修改按钮的呈现。

一旦UA模块接收到图形指令，转换装置就允许将显示的计算功能投影至屏幕(例如，LCD屏幕)上。

这种投影是通过以耦合至一个或多个显示屏幕的外围设备形式的显示装置实现的。

优选地，转换装置包括：至少一个一致性模块(conformity module)，该一致性模块能够使数据符合航空或机动车辆通信和显示标准；以及至少一个图形处理单元，该图形处理单元能够接收由所述至少一个一致性模块的实施而产生的数据、以及能够将这些数据转换成适合由显示装置显示的数据。

所述至少一个一致性模块是CDS类型的。特别地，由所述至少一个处理模块接收的数据符合诸如“ARINC 661Part 1”或“ARINC 661Part 2”的标准。

随后，这些符合要求的数据将被发送到至少一个能够执行计算功能的图形处理单元GPU，以使所述数据能够以图形格式显示。

不言而喻的是，数据可以被分布在可以部分地或完全地并行操作的多个图形处理单元之间。

替代地，转换装置包括至少一个图形处理单元，该图形处理单元能够接收由所述至少一个处理模块的实施而产生的数据并将这些数据转换成适合由显示装置显示的数据。

换而言之，在这种情况下，转换装置是可选的。例如，在没有必须遵守的标准的情况下，UA处理模块可以发送待显示的、一般不需要遵守任何标准的高度值。

有利地，格式化装置的分布是可配置的。

因此，包括格式化装置的架构完全是模块化的。换而言之，例如，每个物理核可以有一个UA处理模块。

这种配置是特别有利的，因为一个UA处理模块的更新不需要更新和重新认证其他UA处理模块。

CDS模块和图形处理单元GPU也是如此。

应当注意的是，每个物理核还可以有一组UA处理模块和/或CDS模块和/或图形处理单元。

也可以在任何时间选择另一配置。例如，一个或多个CDS模块可以被分布在多个物理核之间或被组合成单个物理核。

每个图形处理单元GPU因而能够寻址一个或多个显示屏幕。

优选地，格式化装置借助于能够授权在所述格式化装置之间数据交换的至少一个通信系统彼此连接。

通信系统可以是格式化装置之间的公共总线。

本发明还涉及一种用于飞行器驾驶舱的图形用户界面，该图形用户界面包括如上文所定义的图形数据处理系统。

本发明的其他目的、特征和优点将在阅读以下参照附图给出的描述后显现，该描述仅用于说明目的，并不旨在限制本发明的范围，其中：

[图1]示出了使用COTS组件生成的常规数据处理系统的总体架构的一个实施例；

[图2A]

[图2B]

[图2C]

[图2D]

[图2E]示出了根据本发明的格式化装置的不同替代和实施例配置。

图1示出了人机界面的根据本发明的图形数据处理系统的总体架构(generalarchitecture)，该总体架构被给予通用附图标记1。

这种情况下的总体架构1是多核架构。不言而喻的是，总体架构可以是单核架构。

在该示例实施方式中，总体架构包括一组物理数据处理核C1至C4(在这种情况下是四个)，该组物理数据处理核通过通信系统B1彼此连接，在这种情况下，共享通信总线能够授权所述物理核C1至C4之间的数据交换。

每个物理处理核都能够完全地或部分地并行操作，从而允许同时处理信息，以便在最短的时间内执行最多数量的操作。

从图中可以看出，每个处理核C1-C4包括格式化装置2，该格式化装置2能够以图形格式或指令格式解释经由人机界面(此处未示出)交换的数据。

换而言之，格式化装置2能够读取图形格式或编程语言格式的数据，并且能够执行作为该读取的结果所请求或必要的动作。

编程语言例如可以是编程语言C或C++。

格式化装置2包括存储区域(memory region)，该存储区域被分区为一组存储区域ZM，该组存储区域ZM能够存储以图形格式或以指令格式解释经由人机界面交换的数据所涉及的程序。

存储在存储区域ZM中的每个程序可以与存储在同一核C1-C4内的另一个存储区域ZM中的另一个程序通信。

这种通信可以例如经由能够传输由所述程序产生的数据的通信总线B2来执行。

这种多核图形数据处理架构可以完全地或部分地分区。

这允许增量认证。

因此可以更新包含在物理核中的格式化装置2的一部分，而不需要重新认证经由其他物理核可访问的、或包含在同一物理核中的格式化装置2的其他部分。

换而言之，在分区架构中，对包含在分区中的GPU或CDS或UA模块的修改避免了重新认证包含在其他分区中的其他模块的需要。

这种分区也是模块化的，从而允许格式化装置2的多种可能的替代配置，这种替代配置的一些在图2A到图2E中示出。

格式化装置2包括至少三种类型的模块(如图2A中所示)，即UA、外围设备形式的显示装置EC、GPU和/或CDS(这里称为PL)。

这些模块在核C1-C4中是可配置和分区的。

图2A示出了第一实施例配置。在这种情况下，单个处理模块UA耦合至单个转换模块PL，该转换模块PL进而耦合至单个显示外围设备，所有这些都在相同的核C1中。

这种配置被复制在其他三个核C2、C3和C4中。

因此，如果这些模块UA中的一个要被修改时，其他操作处理模块UA将不会被更新和/或重新认证。

替代地，如图2B中所示，存储在核C1中的单个处理模块UA可以耦合至存储在核C3中的第一转换模块PL1，并分别耦合至存储在核C2中的第二转换模块PL2和第三转换模块PL3。

图2C中所示的另一种可能的配置是将第一处理模块UA1和第二处理模块UA2存储在核C4中并将它们耦合至存储在同一核C4中的转换模块PL。

转换模块PL还可以耦合至存储在核C3中的第三处理模块UA3，并且耦合至在核C4中的三个显示装置EC1、EC2和EC3(如图2D中所示)。

替代地，如图2E中所示，第一转换模块PL1、第二转换模块PL2和第三转换模块PL3以及显示装置EC可以存储在相同的核C4中。

不言而喻的是，这些配置是作为非限制性实施例给出的。

因此，物理核C1至C4的模块化分区允许根据系统的需要修改格式化装置2的配置，同时在模块中一个被修改时减少待更新和/或重新认证的模块的数量。

Claims

1.一种图形数据处理系统(1)，所述图形数据处理系统包括至少一个图形数据处理核(C1-C4)，所述图形数据处理核包括格式化装置(2)，所述格式化装置能够以图形格式或指令格式解释经由人机界面交换的数据，其特征在于，所述格式化装置(2)被分布在一个或多个核(C1-C4)之间。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述格式化装置(2)包括：转换装置(PL)，所述转换装置能够将经由所述人机界面交换的所述数据转换成图形格式或指令格式；至少一个处理模块(UA)，所述处理模块能够产生指令；以及显示装置(EC)，所述显示装置能够以图形格式显示所述数据；所述至少一个处理模块(UA)耦合至所述转换装置(PL)，所述转换装置(PL)进而耦合至所述显示装置(EC)。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述转换装置(PL)包括：至少一个一致性模块(CDS)，所述一致性模块能够使所述数据符合航空或机动车辆通信和显示标准；以及至少一个图形处理单元(GPU)，所述图形处理单元能够接收由所述至少一个一致性模块(CDS)的实施而产生的所述数据、以及能够将所述数据转换成适合由所述显示装置(EC)显示的数据。

4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述转换装置(PL)包括至少一个图形处理单元(GPU)，所述图形处理单元能够接收由所述至少一个处理模块(UA)的实施而产生的所述数据、并且能够将所述数据转换成适合于由所述显示装置(EC)显示的数据。

5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述格式化装置(2)的分布是可配置的。

6.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述格式化装置(2)借助于至少一个通信系统(B1、B2)彼此连接，所述至少一个通信系统(B1、B2)能够授权所述格式化装置(2)之间的数据交换。

7.一种用于飞行器驾驶舱的图形用户界面，其特征在于，所述图形用户界面包括根据权利要求1至6中任一项所述的图形数据处理系统(1)。