-
GEBIET DER
ERFINDUNG
-
Diese Erfindung bezieht sich auf
Computeranzeigevorrichtungen (Projektoren, Direktsicht-Flachbildschirme
usw.) und insbesondere auf jene Anzeigevorrichtungen, die zur Verwendung
bei einem breiten Spektrum von Computerschnittstellen bestimmt sind.
-
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
-
Die typische Systemanzeige wie etwa
eine Computer- und Workstation-Anzeigevorrichtung besitzt eine Anzeige,
die von einer Katodenstrahlröhre
(CRT) gesteuert wird. Diese Art der Anzeigevorrichtung zeigt die
Daten in einer analogen Art an. Das Rechnersystem erstellt die Bilddaten
im digitalen Wertebereich und muss sie vor der Übertragung auf die Anzeigevorrichtung
in analoge Daten umwandeln.
-
Die Anzeigevorrichtung kann die Fähigkeit
besitzen, die Daten weiter zu verarbeiten, bevor sie diese anzeigt.
Mit dem Auskommen von schnellen und leistungsfähigen digitalen Signalprozessoren
kann es notwendig sein, dass die Anzeigevorrichtung die Daten in
einem digitalem Format erhält,
um eine digitale Verarbeitung auszuführen. In diesem Fall müssen die
Daten in digitale Daten zurückverwandelt,
verarbeitet, in analoge Daten zurückverwandelt und anschließend angezeigt
werden. Dies verursacht Rauschen und eine Instabilität bei den
digitalen Daten, die sich aus dem Abtasten der digitalen Daten von
dem Analog-Digital-Umsetzer ergeben.
-
Das IBM Technical Disclosure Bulletin,
Bd. 38, Nr. 8, 1. August 1995, Seite 513, XP000534612, 'Intelligent tilt/swivel
with protocol conversion',
beschreibt einen Protokoll-Umsetzer für den in einem Anzeigemonitorgehäuse befestigten
ACCESS.bus, um den direkten Anschluss von Peripheriegeräten der
Personalcomputer an den Monitor zu gestatten und zuzulassen, dass
der Monitorkanal die Kommunikation zwischen dem Computer und den
Peripheriegeräten übermittelt.
-
EP-A-0 612 053 beschreibt Änderungen
an dem 4-Anschlussstift-Monitor Kennungscode (MID), um einen bidirektionalen
Kommunikationsbus zwischen dem Host und der Anzeige zu erzielen.
-
EP-A-0 543 089 beschreibt die Bildschirmeinstellung
von Anzeigemonitorparametern.
-
Da der aktuelle Standard analog ist,
findet die Umwandlung von digital nach analog gegenwärtig sogar dann,
wenn die Anzeigevorrichtung selbst digital ist, ohne Rücksicht
darauf, wie die Anzeigevorrichtung die Daten verarbeitet, statt,
bevor die Daten an die Anzeigevorrichtung gesendet werden. Mit dem Übergang
in eine stärker
digitale Welt sind digitale Anzeigevorrichtungen zu einer verfügbareren
Option für
Rechnersysteme geworden. Außerdem
ist es nicht nur wünschenswert,
dass die Videosignale digital sind, sondern kann ein digitaler Datenstrom
auch leicht deutliche Datensignale für die Steuereinrichtung des
Systems und der Anzeigevorrichtung enthalten.
-
Deshalb existiert ein Bedarf an einer
Anzeigevorrichtungsschnittstelle, die sowohl analoge als auch digitale
Formate unterstützt
und irgendeine unnötige
Umsetzung zwischen den beiden beseitigt.
-
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Ein Aspekt der Erfindung umfasst
eine digitale Anzeigevorrichtungsschnittstelle, welche die Schnittstellenprozeduren
von der Hardwarekonfiguration trennt. Die Schnittstelle definiert
eine logische Prozedurschicht, die eine Initialisierungsebene, eine
Datenanzeige-Ebene und eine E/A-Datenebene umfasst. Die Schnittstelle
definiert außerdem
eine elektrische Verbindungsschicht und eine physikalisch-mechanische Schicht.
Die elektrische Verbindungsschicht enthält mehrere Optionen für Verbindungsarchitekturen
und Standards sowohl für
die Anzeigedaten-Ebene als auch für die E/A-Datenebene. Die mechanische
Ebene vereinigt die elektrischen Verbindungsoptionen zu einem Verbinder,
der die Anzeigevorrichtung mit einem Host-System verbindet. Die
Erfindung ist gemäß den Ansprüchen 1,
7 und 14 definiert.
-
Ein Vorteil der Erfindung ist, dass
sie es zulässt,
digitale und analoge Anzeigevorrichtungen mit denselben Prozeduren
zu verwenden.
-
Ein weiterer Vorteil der Erfindung
ist, dass die Prozeduren unabhängig
von der Hardware sind, was die Schnittstelle robuster und kompatibler
macht.
-
Ein nochmals weiterer Vorteil der
Erfindung ist, dass sie eine Plug-and-Play-Konfiguration für Peripheriegeräte und Anzeigevorrichtungen
zulässt.
-
Ein nochmals weiterer Vorteil der
Erfindung ist, dass sie unabhängig
von der Anzeigevorrichtung durch eine flexible Anzeigevorrichtungsschnittstelle
ein zusammenhängendes
System für
die Anzeige von Daten schafft.
-
Ein nochmals weiterer Vorteil der
Erfindung ist, dass sowohl vorhandene als auch neue Busstandards sowohl
für das
Steuern als auch für
die Anzeige von Daten nahtlos verwendet werden können.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
-
Für
ein vollständigeres
Verständnis
der vorliegenden Erfindung und ihrer weiteren Vorteile wird nun auf
die folgende ausführliche
Beschreibung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung Bezug genommen, worin:
-
1 ein
Blockschaltbild eines Host-Systems mit einer digitalen Anzeigevorrichtung
und mit Peripheriegeräten
zeigt; und
-
2 einen
Ablaufplan des Verfahrens für
das Initialisieren und Betreiben einer Anzeigevorrichtung mit einer
Ausführungsform
eines Standards der digitalen Anzeigevorrichtungsschnittstelle zeigt.
-
AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
1 zeigt
ein Rechnersystem 10 mit einem Host-System 12 und
mit einer Anzeigevorrichtung 14. Das Host-System kann jede
Art einer Workstation oder eines Computers sein, die eine von mehreren
Arten der anzuzeigenden Videodaten erzeugt. An die Anzeigevorrichtung 14 sind
die Peripheriegeräte 18a, 18b ... 18x angeschlossen.
Die Verbindung 16 ermöglicht
sowohl, dass das Host-System 12 mit der Anzeigevorrichtung 14 kommuniziert,
als auch, dass die Peripheriegeräte 18a ... 18x mit
dem Host kommunizieren.
-
Der Host-Computer besitzt eine digitale
Anzeigevorrichtungsschnittstelle, die ihm ermöglicht, eine der mehreren Hardwarekonfigurationen
und eine Auswahl von verfügbaren
Peripheriegeräten
zu verwenden. Die Konfiguration bleibt flexibel, da der Host Abfragen über die
Schnittstelle zu der Anzeigevorrichtung und zu anderen Peripheriegeräten sendet,
um die Informationen zu sammeln, die zum Konfigurieren der Kommunikationskanäle notwendig
sind.
-
2 zeigt
ein Verfahren, bei dem der Host-Computer seine Kommunikationen konfiguriert,
um in der Lage zu sein, Anzeigedaten zu senden und durch seine digitale
Anzeigevorrichtungsschnittstelle (oder digitale Monitorschnittstelle,
DMI) Eingangssignale von Peripheriegeräten zu empfangen. Die "Digitale Anzeigevorrichtung" bezieht sich auf
eine Anzeigevorrichtung, welche die Daten digital anzeigt oder ein
festes Pixelformat besitzt. Ein Aspekt dieser Erfindung umfasst
die Fähigkeit,
Standardanaloganzeigen mit Hosts zu verwenden, die eine digitale
Anzeigevorrichtungsschnittstelle verwenden, wodurch ein allmählicher
Schritt zu digitalen Anzeigen ermöglicht wird. Ein weiterer Aspekt
ist, dass der Anzeigeadapter eher in die Anzeigevorrichtung als
in den Host eingebaut werden kann.
-
Zur Erleichterung der Diskussion
wird die Schnittstelle in Bezug auf verschiedene Schichten und Unterebenen
erörtert.
Die logische Schicht enthält
eine Anzeigedaten-Ebene, eine Eingabe-/Ausgabe-(E/A-)Datenebene
und einen Initialisierungsebene. Die Bitübertragungsschicht enthält zwei
Teilschichten, eine elektrische Ebene und eine mechanische Ebene.
Die elektrische Teilschicht besitzt ein obligatorisches Element
und mehrere optionale Elemente. Diese umfassen ein Initialisierungsbuselement,
ein unidirektionales Hochgeschwindigkeits-Buselement und ein bidirektionales
Mittel- bis Hochgeschwindigkeits-Buselement. Der Initialisierungsbus
ist obligatorisch, und wenigstens eines der verbleibenden Buselemente
ist obligatorisch, wobei beide verbleibenden Buselemente optional
sind.
-
Das Initialisierungsbuselement soll
eine direkte Schnittstelle mit der Initialisierungsebene der logischen
Schicht bilden. Die verbleibenden zwei Buselemente bilden sich flexibel
sowohl auf die E/A-Datenebene als auch auf die Anzeigedaten-Ebene
der logischen Schicht zurück
ab.
-
Die mechanische Ebene bringt das
obligatorische elektrische Element mit den optionalen Elementen und
ihren jeweiligen logischen Ebenen an dem Verbinder zusammen. Die
Diskussion beginnt mit der logischen Ebene.
-
Nach dem Einschalten in dem Schritt 20 beginnt
die Schnittstelle, die notwendigen Daten zu sammeln, um die Kommunikationskanäle zwischen
dem System, der Anzeigevorrichtung und anderen Peripheriegeräten zu konfigurieren.
Der Schritt des Einschaltens kann außerdem mit einem Systemstart
oder mit irgendeinem Fall, wenn das Betriebssystem geladen oder
initialisiert wird, gleichgesetzt werden. Bei der Initialisierung
können
der Host und die Peripheriegeräte
optional interne Selbstprüfungsroutinen
durchlaufen, um ihre Fähigkeit nachzuprüfen, zu
funktionieren und über
die verfügbaren
Schnittstellen, wie bei dem Schritt 21 in der 2 gezeigt ist, zu kommunizieren.
Das Host-System führt
anschließend
eine Reihe von Schritten aus, wie in den Schritten 22–25 in
der 2 gezeigt ist, um
anzugeben, welche Busse verfügbar
sind, welche Peripheriegeräte
an jeden Bus angeschlossen sind, und um die Schnittstelle dementsprechend
zu konfigurieren. Die Anzeigevorrichtung sendet dem Host über das
obligatorische Initialisierungsbuselement in dieser Zeit eine erweiterte
digitale Anzeigekennung (DEDID). Die DEDID liefert dem Host Informationen über die
funktionellen Fähigkeiten,
die Schnittstellenfähigkeiten,
die Standardeinstellungen und den Optionsstatus der Anzeigevorrichtung
für die
weitere Host-Konfiguration.
-
Es wird angemerkt, dass die Peripheriegeräte 18a ... 18x wie
etwa eine Maus, eine Kamera, eine Tastatur usw. in der 1 an die oder über die
Anzeigevorrichtung 14 angeschlossen sind. In der Workstation- oder
PC-Umgebung wird dies als wünschenswert
betrachtet. Das Host-System kann sich auf dem Boden befinden oder
ein Server sein, der sich in einem anderen Zimmer befindet. Der
Anschluss der Peripheriegeräte über die
Anzeigevorrichtung vermeidet zusätzli che
Kabel und ermöglicht,
das Einschalten und das Abschalten zu erleichtern. Die Peripheriegeräte können mit
der Anzeigevorrichtung kommunizieren, wobei die Anzeigevorrichtung
die Informationen weiterleitet, wenn die Anzeigevorrichtung eine
Art Leiterplattenintelligenz besitzt, oder die Anzeigevorrichtung
kann die Informationen ohne irgendeine Wechselwirkung mit ihnen
nur zum Host-System weiterreichen.
-
Wie wieder in 2 gezeigt ist, treten die nächsten zwei
Schritte in dem Verfahren etwa gleichzeitig auf, wenn die Schnittstelle
die Initialisierung vervollständigt
hat. Wie durch den größeren Pfeil 28 gezeigt
ist, hat der Schritt des Sendens der Anzeigedaten 30 eine
größere Datenmenge
zur Folge, die sich, normalerweise entlang des unidirektionalen
Hochgeschwindigkeitsdatenbusses, vom Host zur Anzeigevorrichtung
bewegt. Dieser Datenstrom umfasst einen ständigen Strom von Echtzeitpixeldaten,
die in der vollen Bandbreite des Systems gesendet werden. In einer
Ausführungsform
der Erfindung weist dieser Datenstrom 24 Bits pro Farbe bei
drei Farben auf. Im Gegensatz dazu sind die bei dem Schritt 32 in
der E/A-Datenebene gesendeten Daten diskontinuierlich, wobei sie
unidirektional oder bidirektional sein können. Die Peripheriegeräte wie etwa
Tastaturen, Zeigevorrichtungen, Kameras usw. senden ihre Eingaben
an das Host-System. Das Host-System ändert anschließend die
Anzeigedaten in dem Schritt 30, um diese Eingaben bei Bedarf
zu berücksichtigen.
Diese Änderung
tritt nur auf, wenn die Peripheriegeräte neue Daten eingesendet haben
oder wenn sich die Anwendung auf dem Host-System geändert hat.
Ein Beispiel für
neue Informationen könnten
die OpenGL-Befehle an den Anzeigeadapter oder die Helligkeits- oder
Fokuseinstellungen an einem optischen Projektor sein. Ein Beispiel
einer Anwendung, welche die Verwendung dieses Kanals erfordern kann,
kann eine Software sein, welche die Übertragung eines komprimierten
Videos ermöglicht.
-
Bei dem anfänglichen Laden des Programms
oder bei dem Systemstart kann eine Initialisierungskommunikation
mit der optionalen E/A-Datenübertragungsverbindung
ausgeführt
werden. Die bestimmten Informationen der Konfiguration des Systems
müssen
angegeben und über
die DEDID an den Host übertragen werden.
Die Anzeigevorrichtungsschnittstelle ist dafür entworfen, dass sie mehrere
unterschiedliche Architekturen und Komponenten unterstützt. Jedoch
muss die Anzeigevorrichtung, damit das System funktioniert, bestimmte
Informationen, über
die in der DEDID für
diesen speziellen Satz von Komponenten definierten Informationen
hinaus senden. Diese können
entlang eines bidirektionalen Busses als Codes gesendet werden,
die solche Dinge wie Zeigevorrichtungsinformationen, Diagnoseinformation
usw. angeben. Das Host-System kann die Funktionalität der Anzeigevorrichtung
anschließend
mit Anzeigeparametern wie etwa der Anzahl von aktivierten Anzeigedatenkanälen, dem
Anzeigedatenkanal-Typ (LVDS, Glasfaser, analog usw.), der Adressierbarkeit
der Anzeige, der ausgewählten
Farbtemperatur, den Aktualisierungs- und Bildwiederholfrequenzen
usw. anpassen.
-
Die folgenden Tabellen zeigen das
Verfahren der 2 in einem
etwas anderen Format:
-
Tabelle
I. DMI-Architektur
-
Tabelle
II DMI-Host-Softwarearchitektur und mechanische Ebene
-
Die Drei-Ebenen-Schnittstelle der
Tabelle I wird in der Tabelle II zu einem Teil der Host-Architektur.
Die ersten drei Zeilen der Tabelle II zeigen Software auf dem Host-System,
von der Anwendungssoftware bis zum Betriebssystem, die typischerweise
auf allen Systemen läuft.
Die Komponentenschnittstellen können
sich wie die Liste der Peripheriegeräte von einem zu einem anderen
Betriebssystem oder Host-System unterscheiden. Zwischen der peripheren
Steuerung, die sich in der Software befindet, und der Bitübertragungsschicht
liegt die DMI. Die erste Ebene der DMI ist die in der Tabelle I
gezeigte logische Schicht. Die zweite Ebene der DMI ist die in der
vorletzten Zeile der Tabelle II gezeigte elektrische Bitübertragungsebene.
-
Die elektrische Schicht kann mehrere
verschiedene Arten von Bus- und Verbinderarchitekturen einschließlich jener,
die gezeigt sind, unterstützen.
Das einzige erforderliche Element in der elektrischen Ebene ist
ein Anzeigedatenkanal (DDC1), seine Leistung (+5 V), seine Erdung
und entweder der bidirektionale Mittel- bis Hochgeschwindigkeitsbus
oder der unidirektionale Hochgeschwindigkeitsbus (oder beide sind
ebenfalls zulässig).
Das Host-System liest diese Infor mationen aus einem EEPROM oder
aus einem ROM an dem Monitor an der DDC1-Initialisierungsschnittstelle
für das
System aus, um das Konfigurieren während des Einschaltens oder
während
des Ladens des Betriebssystems zu ermöglichen.
-
Weitere von den Ausführungsformen
der DMI unterstützte
Verbindungen können
auf die Anzeigeebene und auf die E/A-Datenebene der 2 zurück
bezogen werden. In der "Grund"-Ausführungsform
bezieht sich der bidirektionale Mittel- bis Hochgeschwindigkeitsbus
auf die E/A-Datenebene zurück
und bezieht sich der unidirektionale Hochgeschwindigkeitsbus sich
auf die Anzeigeebene zurück.
In fortschrittlicheren Ausführungsformen
kann der Datenbus der elektrischen Schicht die E/A-Datenebene und/oder
die Anzeigedaten-Ebene der logischen Schicht bedienen.
-
In der Grundausführungsform, unter anderen Ausführungsformen,
der Anzeigeebene enthalten die unterstützten Verbindungen ein LVDS
(Niederspannungs-Differenzsignal)
für die
Hochgeschwindigkeitsübertragung
von Videodaten mit vielen Kanälen
und eine Lichtleitfaserleitung. Außerdem unterstützt die
optionale analoge Schnittstelle in der Anzeigedaten-Ebene Anzeigevorrichtungen,
die einen analogen Standard verwenden wie etwa Systeme, die auf
der Katodenstrahlröhre
(CRT) basieren. In der Grundausführungsform
der E/A-Datenebene umfassen die unterstützten Verbindungen unter anderen
bidirektionale Hochgeschwindigkeits-Datenbusse wie etwa den IEEE 1394, den
universellen seriellen Bus (USB), die Standards DDC2b des VESA (Gremium
für Videoelektronikstandards),
Philips I2C, DDC2ab (Zugriffsbus) und Q-Ring
(QuickRing von Apple Computer, Inc.).
-
Alle diese optionalen Verbindungen
der elektrischen Schicht, die von den oben erörterten verschiedenen logischen
Schichten unterstützt
werden, vereinigen sich mit dem Verbinder in der mechanischen Bitübertragungsebene.
Außerdem
enthält
der Verbinder in der mechanischen Bitübertragungsebene die obligatorische
Schnittstelle der elektrischen Ebene für die DDC-Verbindung.
-
Die mechanische Bitübertragungsebene
kann auf verschiedene Arten konfiguriert werden. Dies sind die tatsächlichen
Verbinder an der Anzeigevorrichtung, die ihr ermöglichen, mit dem Host-System
zu kommunizieren. Wenn die Anzeigevorrichtung für einen einzigen Zweck hergestellt
wird, kann ein Serien-Verbinder gekauft werden, wobei die Software
in der Weise konfiguriert werden kann, dass auf die Signale an diesem Verbinder
auf eine gewisse Weise zugegriffen werden kann. Ein Beispiel dafür ist ein
Verbinder, der für
Zwecke der Diskussion als CONN01 erwähnt wird. Von den Serien-Verbindern
kann z. B. der CONN01 aus der Tabelle II ausgewählt werden, damit eine Untermenge
von verfügbaren
Verbindungsoptionen unterstützt
wird. Ein Beispiel wäre
ein Verbinder, der die DCC-Schnittstelle,
zwei LVDS, IEEE 1394 und den analogen Standard unterstützt. Ein
Beispiel eines verfügbaren
Verbinders wäre
der von Molex Inc. mit der Teilenummer SD-71182-1000. Ein weiteres
Verbinderbeispiel wird als CONN02 erwähnt. Der CONN02 kann die Schnittstellen
DDC1, LVDS, IEEE 1394, USB und die analoge Schnittstelle unterstützen.
-
Idealerweise wird ein universell
konfigurierbarer Verbinder verwendet, um alle verfügbaren Optionen, mit
Ausnahme der Lichtleitfaser, zu unterstützen. Es kann jedoch sogar
mit den speziellen Notwendigkeiten für Lichtleitfasereingänge (ein
Lichtleitfaserschalter oder ein Kabelverbinder) möglich sein,
einen Verbinder zu erhalten oder zu bauen, der alle notwendigen
elektrischen Verbindungen besitzt, um alle verfügbaren Optionen und außerdem die
Lichtleitfaserverbindung zu unterstützen. Es ist in keiner Weise
beabsichtigt, dass die oben genannten Beispiele die Anwendungen,
für die
diese Verbinder verwendet werden, eingrenzen.
-
Ohne Rücksicht auf den tatsächlich verwendeten
Verbinder oder auf die Beschränkungen
bei den Alternativen anhand der verwendeten Verbinder bleiben die
logischen Ebenen von den physischen Ebenen getrennt, so dass die
Software weder von irgendeiner besonderen Hardware-Konfiguration
noch von irgendeinem besonderen Betriebssystem abhängig ist.
Dies ermöglicht
solche Merkmale wie Plug-and-Play-Schnittstellenkomponenten und
-Videotreiber.
-
Obwohl somit bis zu diesem Punkt
eine besondere Ausführungsform
eines Verfahrens und einer Struktur für eine digitale Anzeigevorrichtungsschnittstelle
beschrieben wurde, sollen diese bestimmten Bezugnahmen nicht als
Einschränkungen
des Umfangs dieser Erfindung betrachtet werden.
