CN1293512C

CN1293512C - 顶点资料队列控制器

Info

Publication number: CN1293512C
Application number: CNB2005100537686A
Authority: CN
Inventors: 吕忠晏
Original assignee: Silicon Integrated Systems Corp
Current assignee: Silicon Integrated Systems Corp
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2007-01-03
Anticipated expiration: 2021-12-28
Also published as: CN1652154A

Abstract

本发明为一种顶点资料队列控制器，包括一限制计数器、可用计数器、索引比较单元、要求控制器与存取控制器。限制计数器具有一可要求数目值，表示接口控制器中尚可接受的要求数目。可用计数器具有一尚未读取数目值，表示接口控制器的顶点资料队列中尚未读取的顶点数据数目。索引比较单元判断输入的顶点索引是否存在于一顶点索引暂存器中，且输出相应的判断结果给要求控制器。要求控制器依据判断结果与可要求数目值决定是否输出相应的顶点数据要求给接口控制器，且将该判断结果存放于一参考暂存器中。当接收顶点数据需求信号时，存取控制器由参考暂存器读取判断结果，并依据判断结果与尚未读取数目值，由顶点资料队列中抓取顶点数据。

Description

顶点资料队列控制器

本案为申请号01138675.4、申请日为2001年12月28日，发明名称为顶点资料存取装置及方法的发明的分案申请。

技术领域

本发明涉及电脑绘图技术领域；尤其有关于一种顶点资料队列控制器，本发明依据顶点(Vertex)索引(Index)由系统存储器抓取顶点资料且利用顶点资料队列来实现顶点资料快取存储器功能。

背景技术

在电脑绘图的范畴中，电脑绘图加速(Accelerating)系统接收多个顶点资料来产生景象(Scene)的二维影像，或是由物件的叙述或模型来产生物件。其中，这些顶点资料置放于系统存储器之中。一种由系统存储器传送顶点资料到绘图加速系统的方法，是先将顶点索引传送至绘图加速系统，接着，绘图加速系统依据此顶点索引传送存取要求(Request)，最后，当相应顶点资料准备好之后便将其回传给绘图加速系统。其中，上述方法称为“索引模式(IndexMode)”。

图1显示绘图加速系统10经过界面控制器20存取储存于系统存储器30中的顶点资料31的方块图。界面控制器20包括一要求队列(Queue)21与一顶点资料队列22。要求队列21储存绘图加速系统10生成的存储器要求。顶点资料队列22储存由系统存储器30传送的顶点资料31，且之后顶点资料队列22中的顶点资料将被绘图加速系统10抓取。

传送程序可以是一分开汇流排处理规则(Split Bus TransactionProtocol)，如下列步骤：

步骤1，接收一顶点索引。

步骤2，传送一要求且将其储存至一要求队列21中。

步骤3，如果汇流排可以使用时，允许一要求来存取顶点资料且将此要求由要求队列21中移除。

步骤4，当顶点资料31准备好之后，如果汇流排可以使用时，其被回传且储存至顶点资料队列22。

步骤5，当绘图加速系统10需要顶点资料来做进一步处理时，一存取动作发生，顶点资料由顶点资料队列22中被抓取(Fetch)。

要注意的是，顶点资料是会被重复使用的，因此，顶点资料的快取存储器(Cache)是有必要使用来改善绘图加速系统的效能。然而，顶点资料包括视窗座标、深度(Depth)资讯、包含红、绿与蓝的颜色资讯、透明(Transparent)系数(Factor)、包含反射(Specular)红、反射绿与反射蓝的反射颜色资讯、模糊(Fog)系数以及多组的材质(Texture)座标等等。因此，储存多个顶点资料将会花费大量的容量与面积。

然而，在绘图加速系统或是界面控制器的设计中，整体快取存储器的空间始终是有限的，随着更细致的影像效果，大量顶点资料的需求也相对形成快取存储器的负荷，因此，如何有效管理快取存储器及绘图加速系统将是一重要课题。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的为提供一种顶点资料队列控制器，来利用顶点资料队列而实现顶点资料快取存储器的功能，从而减少储存上空间的成本。

为了达成上述目的，可由本发明所提供之一种顶点资料队列控制器来达成。其中顶点数据队列控制器包括一限制计数器、可用计数器、索引比较单元、要求控制器与存取控制器。

限制计数器具有一可要求数目值，表示接口控制器中尚可接受的要求数目。可用计数器具有一尚未读取数目值，表示接口控制器的顶点资料队列中尚未读取的顶点数据数目。索引比较单元判断输入的顶点索引是否存在于一顶点索引暂存器中，且输出相应的判断结果给要求控制器。要求控制器依据判断结果与可要求数目值决定是否输出相应的顶点数据要求给接口控制器，且将该判断结果存放于一参考暂存器中。

当接收顶点数据需求信号时，存取控制器由参考暂存器读取判断结果，并依据判断结果与尚未读取数目值，由顶点资料队列中抓取顶点数据。

附图说明

图1显示现有的绘图加速系统经过界面控制器存取一储存于系统存储器中的顶点资料的方块示意图；

图2显示依据本发明实施例的顶点资料存取装置存取储存于系统存储器中的顶点资料的方块示意图；

图3为一方块图显示依据本发明实施例的顶点资料队列控制器1100的内部组成；

图4为一方块图显示依据本发明实施例的索引比较单元的内部组成；

图5为一流程图显示限制计数器的操作流程；

图6为一流程图显示可用计数器的操作流程；

图7为一流程图显示要求控制器的操作流程；

图8为一流程图显示存取控制器的操作流程；

图9显示依据本发明实施例的顶点资料存取方法的操作流程；

图10-图13显示顶点资料队列的状态与参考点、限制计数器与可用计数器的值。

具体实施方式

接下来，本发明实施例将参考图示进行详细说明于下：

图2显示依据本发明实施例的顶点资料存取装置存取储存于系统存储器中的顶点资料的方块示意图，参考图2，依据本发明实施例的顶点资料存取装置包括一界面控制器2000、与一顶点资料队列控制器1100。其中，界面控制器2000类似于图1中所述的界面控制器20，包括一要求队列2100与一顶点资料队列2200。顶点资料队列控制器1100可以结合于绘图加速系统1000之中，用以与界面控制器2000来进行通讯以控制顶点资料的存取，从而达到顶点资料快取存储器的功能。绘图加速系统1000可以籍由顶点资料队列控制器1100的管理，经过界面控制器2000存取储存于系统存储器3000中的顶点资料3100。

顶点资料队列控制器1100负责来决定是否要传送一顶点资料要求来通知界面控制器2000由系统存储器3000中抓取对应的顶点资料。此外，顶点资料队列控制器1100也监控界面控制器2000中顶点资料队列2200的状态。而当绘图加速系统1000需要顶点资料时，顶点资料队列控制器1100则可依据顶点资料队列2200的状态直接抓取在顶点资料队列2200中的顶点资料3100。

因为顶点资料3100由系统存储器3000存取至绘图加速系统1000需要一长的等待时间(Latency)，因此，一预先抓取机制可以通过分开汇流排处理规则，使用来改善整体效能。由于绘图加速系统1000依据接收顶点的索引顺序来依序处理顶点资料，顶点资料可以由系统存储器3000抓取且在被绘图加速系统使用之前储存于顶点资料队列2200中。因此，在数个顶点资料要求允许之后，对应的顶点资料将接续地送入顶点资料队列2200。

如前所述，绘图加速系统1000藉由顶点资料队列控制器1100存取顶点资料。顶点资料队列控制器1100不仅用以控制要求与顶点资料队列2200，也捡查在顶点资料队列2200中的顶点资料是否被重复使用。即顶点资料队列控制器1100执行顶点资料快取存储器功能。

图3显示依据本发明实施例的顶点资料队列控制器1100的方块图。顶点资料队列控制器1100包括一索引比较单元1110、要求控制器1120、存取控制器1130、参考暂存器1140、限制计数器1150与可用计数器1160。限制计数器1150具有一可要求数目值，表示界面控制器2000尚可接受(允许)的要求数目。可用计数器1160具有一尚未读取数目值，表示顶点资料队列2200中尚未读取的顶点资料数目。

索引比较单元1110负责判断输入的顶点索引是否与内部的一顶点索引暂存器中储存的任何一个索引相同。索引比较单元1110报告(输出)包含一比对信息资料与一位移资料的一判断结果给要求控制器1120。要求控制器1120则依据接收的判断结果与限制计数器1150的可要求数目值，来决定是否传送相应顶点索引的一顶点资料要求给界面控制器2000。当参考暂存器1140并未满时，要求控制器1120则将判断结果存放于参考暂存器1140之中。注意的是，顶点索引暂存器1111与参考暂存器1140可以是先进先出暂存器(FIFO)。

当绘图加速系统1000要一顶点资料时，存取控制器1130会被通知，且存取控制器1130便依据储存于参考暂存器1140中的判断结果与可用计数器1160的尚未读取数目值存取顶点资料。

索引比较单元1110包括顶点索引暂存器1111、多个比较器1112与编码器1113，如图4所示。在图的例子中，顶点索引暂存器1111包含四个储存栏位(Entries)，且索引比较单元1110包括四个比较器1112。输入的顶点索引被与所有储存在顶点索引暂存器1111的顶点索引进行比较。比较器1112的输出为多个双值(Binary Value)信号，且这些输出信号被编码器1113进行编码，从而产生比对信息资料(HIT)与位移资料(OFFSET)。如果输入的顶点索引与任一在顶点索引暂存器1111的顶点索引相同时，则H IT为作用(Aetive)且OFFSET为顶点索引暂存器1111中与输入的顶点索引相同的顶点索引的位置。反之，当输入的顶点索引与顶点索引暂存器1111的所有顶点索引都不相同时，则HIT为无效(Inactive)且OFFSET强制为零。

限制计数器1150为一上/下(Up/Down)计数器，包括可要求数目值，此值每次增加或是减少一。图5显示限制计数器1150的操作流程。首先，限制计数器1150的可要求数目值(LC)初始设定为整个绘图系统中最多可接受(允许)的要求数目(步骤S51)。在信号REQUEST作用之后(步骤S52的是)，若信号ACCESS不作用(步骤S53的否)，则限制计数器1150的值被减一(步骤S55)。若信号REQNEST不作用(步骤S52的否)，而信号ACCESS作用(步骤S54的是)，限制计数器1150的值被加一(步骤SS6)。而若信号REQNEST与ACCESS皆为作用时，则限制计数器1150的值保持一样，且若信号REQUEST与ACCESS皆为不作用时，则限制计数器1150的值也不会改变。

可用计数器1160为一上/下(Up/Down)计数器，包括尚未读取数目值，表示顶点资料队列2200中尚未读取的顶点资料数目，此值每次增加或是减少一。图6显示可用计数器1160的操作流程。首先，可用计数器1160的尚未读取数目值(AC)初始设定为零(步骤S61)(即顶点资料队列2200中没有任何顶点资料)。在信号ACK作用之后(表示有一顶点资料从系统存储器3000送达顶点资料队列2200中)(步骤S62的是)，若信号ACCESS不作用(步骤S63的否)，则可用计数器1160的值被加一(步骤S65)。

若信号ACK不作用(步骤S62的否)，而信号ACCESS作用(步骤S64的是)，可用计数器1160的值被减一(步骤S66)。而若信号ACK与ACCESS皆为作用时，则可用计数器1160的值保持一样，且若信号ACK与ACCESS皆为不作用时，则可用计数器1160的值也不会改变。

图7显示要求控制器1120的操作流程。首先，信号REQUEST设为不作用(步骤S71)，当参考暂存器1140没有满时(步骤S72的否)，由索引比较器1110接收相应一顶点索引的判断结果(包括信号HIT与OFFSET)(步骤S73)。接着，当判断结果是比对成功时(HIT为真(True))(步骤S74的是)，则直接将判断结果储存至参考暂存器1140中(步骤S75)。

另一方面，当判断结果是比对失败(HIT为假(False))(步骤S74的否)且限制计数器1150的值(LC)大于零时(步骤S76的是)，则信号REQUEST为作用且传送相应此顶点索引的顶点资料要求给界面控制器2000(步骤S77)。之后，再将判断结果储存至参考暂存器1140中(步骤S75)。

存取控制器1130包括一循环计数器(Ring Counter)，包含表示顶点资料队列2200中的参考逻辑位置的一参考指标值(RP)。图8显示存取控制器1130的操作流程。在初始阶段时，信号ACCESS与READ为不作用，且参考指标值设为零(步骤S81)。当绘图加速系统要求一顶点资料(步骤S82的是)且参考暂存器1140不是空的时(步骤S83的否)，存取控制器1130由参考暂存器1140抓取一组判断结果(步骤S84)，其中此判断结果包括信号HIT与0FFSET。

接下来，依据判断结果的比对成功与否(HIT为真与否)有两种操作程序，分别进行说明。首先，当比对成功时(步骤S85的是)，则目标顶点资料的逻辑位置(POSIT10N)可依据RP与OFFSET进行计算(步骤S86)如下：

POSITION＝(RP-OFFSET)mod N，

其中N为顶点资料队列2200的尺寸。

接着，存取控制器1130将POSITION经由信号ADD传送给界面控制器2000，界面控制器2000则会依据POSITION输出在顶点资料队列2200中的顶点资料给存取控制器1130，存取控制器1130并将信号READ设为作用(步骤S87与S88)。

最后再将信号ACCESS与READ设为不作用(步骤S89)。

另一方面，当比对失败时(步骤S85的否)且可用计数器1160的尚未读取数目值(AC)大于零时(步骤S90的是)时，此时，POSIT10N即为RP，存取控制器1130将POSIT10N经由信号ADD传送给界面控制器2000，界面控制器2000则会依据POSIT10N输出在顶点资料队列2200中的顶点资料给存取控制器1130(步骤S91)。之后，重新设定RP(步骤S92)：

RP＝(RP+1)mod N(步骤S92)。

接着，存取控制器1130将信号ACCESS与READ设为作用(步骤S93与S88)。最后再将信号ACCESS与READ设为不作用(步骤S89)。

图9显示依据本发明实施例的顶点资料存取方法的操作流程。参考图9，本发明实施例的操作流程将说明于下。

首先，如步骤S95，顶点资料队列控制器1100接收一顶点索引。然后，如步骤S96，索引比较单元1110依据接收的顶点索引决定是否输出相应此顶点索引的一顶点资料要求，用以通知界面控制器2000依据此顶点资料要求由系统存储器3000抓取相应的顶点资料，并将由系统存储器3000抓取的顶点资料存放于顶点资料队列2200中。

其中，依据接收的顶点索引决定是否输出相应此顶点索引的顶点资料要求，先判断此顶点索引是否存在于顶点索引暂存器1111中，并输出相应的判断结果。之后，再依据判断结果与限制计数器1150的可要求数目值决定是否输出顶点资料要求，并将判断结果存放于参考暂存器1140中。

接着，如步骤S97，顶点资料队列控制器1100监控界面控制器2000中顶点资料队列2200的状态。注意的是，在步骤S97中，监控动作可通过限制计数器1150、可用计数器1160与参考指标RP的纪录资料来完成。换言之，即通过限制计数器1150、可用计数器1160与参考指标RP可以清楚知道顶点资料队列2200中纪录资料的情况。

之后，如步骤S98，顶点资料队列控制器1100接收由绘图加速系统传送的一顶点资料需求信号。接着，如步骤S99，依据顶点资料队列2200的状态由顶点资料队列2200中抓取相应的顶点资料。在步骤S99中，由参考暂存器1140读取一判断结果，并依据判断结果与可用计数器1160的尚未读取数目值，由顶点资料队列2200中抓取相应的顶点资料。

注意的是，当要求控制器1120输出顶点资料要求给界面控制器2000时，则将可要求数目值减一，当存取控制器1130由顶点资料队列2200中抓取顶点资料时，则将可要求数目值加一且将尚未读取数目值减一，而当界面控制器2000将顶点资料存放于顶点资料队列2200时，则将尚未读取数目值加一。

接下来，举一实际例子进行说明。图10-图13显示在不同操作之后顶点资料队列2200的状态与参考指标RP、限制计数器LC与可用计数器AC的值。假设顶点资料队列2200最多可以具有八组顶点资料。界面控制器2000中具有一更新指标UP，用以表示下一个接收的顶点资料要存至顶点资料队列2200中的逻辑位置。在顶点资料队列控制器1100中的参考指标RP用以表示在顶点资料队列2200中用作为参考位置的逻辑位置。在顶点资料队列2200中的参考区域由参考指标RP的值所泱定。假设参考区域的尺寸为3，其表示顶点资料快取存储器具有3个参考顶点。

图10显示顶点资料队列2200的一片段情况。现在顶点资料队列2200已经接收五组顶点资料，分别表示为V_K-2，V_K-1，V_K，V_K+1，V_K+2。三组顶点资料：V_K-2，V_K-1，V_K在参考区域之中，且V_K+1，V_K+2还没被绘图加速系统使用过。

此时，更新指标UP的值为3，表示下一个接收的顶点资料将储存至“3”的逻辑位置。参考指标RP的值为1，表示参考区域为“0”、“7”与“6”。限制计数器LC的值为3，因为顶点资料队列2200仅剩三个位置来储存顶点资料。可用计数器AC的值为2，表示已经有两组顶点资料已经更新至顶点资料队列2200中，且尚未被存取。

在两个要求被允许之后，只有限制计数器LC的值被改变，如图11中所示。因为在顶点资料队列2200中的逻辑位置‘3”与“4”被保留来储存相应此两要求的顶点资料，因此，顶点资料队列2200中只剩一逻辑位置可以记录资料，且限制计数器LC的值应该变成1。

当相应两要求的两组顶点资料由系统存储器3000回传至界面控制器2000时，顶点资料队列2200将具有七组顶点资料，如图12中所示。可用计数器AC的值变为4，且更新指标UP的值变为5，指向逻辑位置“5”。

如果顶点资料队列控制器1100存取在参考区域中的顶点资料(V_K-2，V_K-1，或V_K)时，则参考指标RP、限制计数器LC与可用计数器AC不会有所改变。反之，如果顶点资料队列控制器1100存取V_K+1时，参考指标RP的值变成2，且参考区域变成“1”、“0”与“7”，如图13中所示。注意的是，同时，限制计数器LC与可用计数器AC的值分别增加与减少。

因此，藉由本发明所提出的顶点资料存取装置及方法可以依据顶点索引由系统存储器抓取顶点资料，同时利用顶点资料队列的适当控制而实现顶点资料快取存储器的功能，从而减少储存上空间的成本。

以上所述实施例仅系为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使熟习此项技艺的人士能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以其限定本发明的专利范围，即大凡依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims

1.一种顶点资料队列控制器，其特征是，包括：

一限制计数器，具有一可要求数目值，表示一界面控制器尚可接受的要求数目；

一索引比较单元，用以接收一顶点索引，判断该顶点索引是否存在于一顶点索引暂存器中，且输出相应的一判断结果；

一要求控制器，耦接于该索引比较单元及该限制计数器，用以接收该判断结果，依据该判断结果与该可要求数目值决定是否输出相应该顶点索引的一顶点资料要求给该界面控制器，用以通知该界面控制器依据该顶点资料要求由一系统存储器抓取一顶点资料，并将该顶点资料存放于该界面控制器的一顶点资料队列中，且将该判断结果存放于一参考暂存器中；

一可用计数器，具有一尚未读取数目值，表示该顶点资料队列中尚未读取的顶点资料数目；以及

一存取控制器，耦接于该参考暂存器，用以读取该判断结果，当接收一顶点资料需求信号时，依据该判断结果与该尚未读取数目值，由该顶点资料队列中抓取该顶点资料。

2.如权利要求1所述的顶点资料队列控制器，其特征是：当该要求控制器输出该顶点资料要求给该界面控制器时，将该可要求数目值减一。

3.如权利要求1所述的顶点资料队列控制器，其特征是：当该存取控制器由该顶点资料队列中抓取该顶点资料时，将该可要求数目值加一，且将该尚未读取数目值减一。

4.如权利要求1所述的顶点资料队列控制器，其特征是：当该界面控制器将该顶点资料存放于该顶点资料队列时，将该尚未读取数目值加一。

5.如权利要求1所述的顶点资料队列控制器，其特征是：若该顶点索引不存在于该顶点索引暂存器，则将该顶点索引存放于该顶点索引暂存器中。

6.如权利要求1所述的顶点资料队列控制器，其特征是：该判断结果包括一比对信息资料与一位移资料。

7.如权利要求1所述的顶点资料队列控制器，其特征是：该顶点索引暂存器与该参考暂存器均为先进先出暂存器。