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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die Erfindung bezieht sich auf das
Gebiet der digitalen Datensysteme und insbesondere auf Videographik-Controller
zur Kommunikation mit Anzeigegeräten.
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Verschiedene FIFO-Pufferspeicher
mit Lese- und Schreibzeigern, Data Wrapping und andere zugrundeliegende
Prinzipien, die in der vorliegenden Erfindung Anwendung finden,
sind in der Technik gut bekannt. Beispiele für derartige FIFO-Puffersysteme sind
in den US-amerikanischen Patentschriften Nr. 5.471.583 und 5.473.756
beschrieben. Diese Dokumente beziehen sich auf Verfahren und Vorrichtungen
zur Steuerung derartiger Systeme, und insbesondere für das effizientere
Erkennen des vollen und/oder leeren Zustands eines FIFO-Puffers,
um die Betriebsgeschwindigkeit zu erhöhen.
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Es gibt jedoch eine spezielle Situation,
in der die Möglichkeit
zu einer erheblichen Verbesserung der Leistung des Video-FIFO-Puffers
nach dem Stand der Technik besteht. Video-FIFOs oder Bildwiederhol-FIFOs,
wie sie auch manchmal genannt werden, haben typischerweise eine
sehr begrenzte Größe und können nur
einen Bruchteil eines ganzen Bildes festhalten. Diese FIFOs werden
ständig
von Seiten des Speichers gefüllt
und von Seiten des Videoausgangs geleert. Dies ist in 1 dargestellt, in der ein
Blockschaltbild von einem Teil eines Computersystems abgebildet
ist. Diese Figur zeigt die Verbindung zwischen einer CPU 10,
einem Speichersystem 12, Peripheriegeräten wie einer Tastatur, einer Maus
oder einem Drucker 14 und einem Videographik-Controller
(VGC) 16 über
einen E/A-Chipsatz 17, einen Brücken-Chipsatz 19 und
verschiedene zugehörige
Leitungen und Busse. In Bezug auf den Teil des Computersystems,
der für
die vorliegende Erfindung relevant ist, ist der Videographik-Controller 16 mit
einem Bildwiederholspeicher (typischerweise einem DRAM) 18 und
einem Anzeigegerät 20 wie
einem CRT- oder einem Flatpanel-Display verbunden. Dem Videographik-Controller 16 wird
ein digitaler Videodatenstrom zugeführt, wie symbolisch durch Block 22 in 1 dargestellt. Der FIFO-Speicher ist in dem
Videographik-Controller 16 enthalten, wie nachstehend ausführlich beschrieben
wird, und wird von dem Bildwiederholspeicher 18 gefüllt und
geleert, um ein Signal für
das Anzeigegerät 20 zu
liefern.
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Der in 2 dargestellte
Stand der Technik zeigt einen Teil des Videographik-Controllers 16 im Detail.
Diese Figur zeigt in übersichtlicher
Weise einen Teil des Videographik-Controllers mit einem SRAM-Cache,
der als FIFO-Speicher dient und mit dem Bezugszeichen 100 gekennzeichnet
ist. Ein Speicher-Controller 102 überwacht das Volumen des SRAM 100,
indem er Lese- und Schreibzeiger 104 bzw. 106,
die am Ausgang einer Subtrahierschaltung 108 abgeleitet
werden, miteinander vergleicht, wobei die Differenz dem Speicher-Controller 102 zugeführt wird.
Wenn das Volumen des Speichers, wie es durch das Ausgangssignal
der Subtrahierschaltung 108 dargestellt ist, ein solches
Niveau erreicht, dass weitere Informationen eingegeben werden müssen, liefert
der Speicher-Controller
genügend
Informationen, um den FIFO zu füllen,
und wendet sich dann wieder anderen Aufgaben zu. In der Zwischenzeit wird
das Anzeigegerät 20 durch
ein langsames Abrufen der Daten aus dem FIFO aufgefrischt, wobei
der Lesezeiger bei jedem verwendeten Datenelement inkrementiert
wird, wobei die Inkrementierung der Zeiger symbolisch durch die
Blöcke
+1 in 2 dargestellt ist.
Wenn der Lesezeiger dem Schreibzeiger entspricht, ist der FIFO leer.
Da das System, wie es bisher beschrieben wurde, in der Technik bekannt
ist und in seiner allgemeinen Konfiguration dem System aus der US-amerikanischen Patentschrift
Nr. 5.471.583 ähnlich
ist, wird es hier nicht weiter beschrieben.
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Wie oben erwähnt, sind Video-FIFOs typischerweise
in ihrer Größe sehr
begrenzt und werden ständig
von Seiten des Speichers aufgefüllt
und von Seiten des Videoausgangs geleert. Unter bestimmten Bedingungen
jedoch, zum Beispiel wenn ein Bild vollständig in den FIFO-Speicher passen
kann, besteht keine Notwendigkeit, den FIFO ständig vom Speicher aus zu füllen, sofern
das darzustellende Bild nicht geändert
wurde. Diese Situation tritt zum Beispiel bei einem typischen Maus-Cursor
auf, bei dem die Kapazität
des SRAM FIFO-Speichers groß genug
ist, um das gesamte Bild aufzunehmen, und bei dem es Zeiten gibt,
in denen das Bild statisch bleibt.
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Da der Bildwiederholspeicher DRAM 18 über eine
wesentlich größere Kapazität verfügt als zum Festhalten
des Cursor-Bildes benötigt
wird, und da der Pfad zwischen dem Bildwiederholspeicher 18 und
dem Videographik-Controller 16 typischerweise einen einzelnen
Port hat (d. h. es kann immer nur eine Lese- oder Schreiboperation
für einen
einzelnen Speicherplatz gleichzeitig stattfinden), muss dieser Teil
des Systems eine größere Bandbreite
haben als sie von dem Anzeigeauffrischungs-Datenstrom alleine benötigt wird,
und der Pfad muss zeitmultiplexiert werden. Die relativ kleine Speicheranordnung
im Vi deographik-Controller wird verwendet, um den schnellen periodischen
Datenburst vom Bildwiederholspeicher auszugleichen, und ist typischerweise als
SRAM (100) konfiguriert, der als zirkulärer Puffer organisiert ist
und als FIFO verwendet wird. Unter diesen Bedingungen könnte die
Systemleistung erheblich verbessert werden, indem man die zum Auffrischen
der Anzeige erforderliche Bandbreite unter geeigneten Umständen reduziert,
zum Beispiel bei Vorliegen eines kleinen, sich häufig nicht verändernden
Bildes wie dem eines Maus-Cursors.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die Erfindung hat daher zur Aufgabe,
einen Videographik-Controller zu schaffen, der in der Lage ist,
bei großen
und/oder sich häufig ändernden
Bildern in einem herkömmlichen,
nicht verriegelten Betrieb zu arbeiten, und in einem verriegelten
Betrieb bei Bildern, die vollständig
in den FIFO-Speicher passen können
und die statisch sind. Die Erfindung hat ferner zur Aufgabe, einen
Videographik-Controller zu schaffen, der die Systemleistung verbessert,
indem die zur Auffrischung der Anzeige erforderliche Bandbreite
unter geeigneten Bedingungen reduziert wird.
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Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben in einem
Videographik-Controller der oben beschriebenen Art erfüllt, in
dem der Lesezeiger ein Lese-Übertragsignal
erzeugt, ein Verriegelungsdetektor vorgesehen ist, um das Lese-Übertragsignal
und das Bildende-Signal
zu empfangen und ein Ausgangssignal zu erzeugen, das dem Speicher-Controller
zugeführt wird,
um den Videographik-Controller in einen verriegelten Betriebsmodus
zu bringen, wenn während
der Zuführung
von vollständigen
Bildinformationen in den FIFO-konfigurierten
Speicher kein Lese-Übertragsignal
erzeugt wird. Wenn ein Lese-Übertragsignal
erzeugt wird, bevor die gesamten Bildinformationen vollständig in
den FI-FO-konfigurierten
Speicher eingegeben sind, wird der Videographik-Controller auf einen
normalen, nicht verriegelten Betriebsmodus geschaltet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wrappen der Lese- und
der Schreibzeiger im unverriegelten Betriebsmodus, und im verriegelten
Betriebsmodus funktioniert der FIFO-konfigurierter Speicher als
WORM-Speicher (Write-once-read-many-times).
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Erfindungsgemäße Videographik-Controller, die
je nach Bildanforderungen im verriegelten oder unverriegelten Zustand
betrieben werden können, bieten
den Vorteil einer verbesserten Systemleistung durch Reduzierung
der zum Auffrischen der Anzeige erforderlichen Bandbreite, wenn
ein kleines und häufig
statisches Bild, zum Beispiel ein Maus-Cursor, angezeigt wird.
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Diese und andere Aspekte der Erfindung werden
im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen
ausführlicher
beschrieben.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Die Erfindung kann unter Bezugnahme
auf die nachfolgende Beschreibung besser nachvollzogen werden, die
in Verbindung mit der begleitenden Zeichnung zu lesen ist, in der
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1 in
Form eines vereinfachten Blockschaltbildes einen Teil eines Computersystems
nach dem Stand der Technik mit einem Videographik-Controller zeigt;
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2 ein
Blockschaltbild eines Teils eines Videographik-Controllers nach
dem Stand der Technik zeigt;
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3 einen
Teil eines erfindungsgemäßen Videographik-Controllers
zeigt.
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In den Figuren sind ähnliche
Elemente zur leichteren Identifizierung im Allgemeinen mit den gleichen
Bezugszeichen gekennzeichnet.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In 3 ist
ein erfindungsgemäßer Videographik-Controller 16 der
besseren Anschaulichkeit halber in vereinfachter Form dargestellt.
Wie in 2 verfügt der Videographik-Controller über einen
Speicher-Controller 102, der mit einem Bildwiederholspeicher 18 kommuniziert,
und die Ausgabe des FIFO-konfigurierten Speichers 100 wird
einem Anzeigegerät 20 zugeführt. Ebenfalls
wie 2 zeigt 3 inkrementierte Lese- und Schreibzeiger 104 bzw. 106,
deren Ausgang mit einem Subtrahierers 108 verbunden ist,
dessen Ausgabe einen Hinweis auf das Speichervolumen liefert.
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Erfindungsgemäß umfasst der Videographik-Controller
aus 3 zusätzlich einen
Verriegelungsdetektor 110, der ein Lese-Übertragsignal
von dem Lesezeiger 104 und ein Bildende-Angabe-Signal von
dem FIFO-konfigurierten Speicher 100 empfängt. Die
Ausgabe des Verriegelungsdetektors 110 wird einem Eingang
eines UND-Gatters 112 zugeführt, dessen anderer Eingang
die Ausgabe des Subtrahieres 108 erhält, die das FIFO-Speichervolumen angibt.
Das in 3 abgebildete
System wird durch eine Verbindung vom Ausgang des UND-Gatters 112 zum
Speicher-Controller 102 vervollständigt, um ein Verriegelungs-/Entriegelungs-Steuersignal
an den Speicher-Controller zu liefern und da durch den FIFO-konfigurierten
Speicher entweder auf einen verriegelten oder einen nicht verriegelten
Betriebsmodus zu stellen.
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Es ist zu beachten, dass die vorliegende
Erfindung auf dem Prinzip beruht, dass wenn ein Bild, zum Beispiel
ein Maus-Cursor, vollständig
in die begrenzte Kapazität
eines Video-FIFOs passt, keine Notwendigkeit besteht, den FIFO ständig von
Seiten des Speichers zu füllen,
wie dies der Fall bei dem Stand der Technik war, sofern sich das
Quellbild nicht verändert
hat. In der vorliegenden Erfindung wird dies erreicht, indem der
Videographik-Controller in einem herkömmlichen, unverriegelten Modus
betrieben wird, oder, wenn ein Bild vollständig in den FIFO-Speicher passen
kann und statisch ist, der Video-Controller in einem verriegelten
Modus betrieben wird, um das Auftreten unnötiger Speicherzugriffe zu verhindern
und dadurch eine vergrößerte Speicherbandbreite
für andere
Geräte
im Videographik-Controller zu schaffen. In dieser Hinsicht zeigt 3 eine besondere Implementierung
eines System zum Erreichen dieses Ergebnisses, wobei zu beachten
ist, dass die einzelnen Schaltungsblöcke auf verschiedene Weisen
ausgeführt
sein können,
wie dem Fachkundigen offensichtlich sein wird, und dass andere Implementierungen
verwendet werden können,
um das gewünschte
Ergebnis zu erreichen, wenn das Prinzip der vorliegenden Erfindung
einmal verstanden ist.
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Erfindungsgemäß bestimmt in der Ausführungsform
aus 3 der Verriegelungsdetektor 110, ob
die zum Füllen
eines Bildes erforderliche Datenmenge in den FI-FO-Speicher passt oder nicht. Dies erfolgt,
indem dem Verriegelungsdetektor ein Übertrag vom Lesezeiger 104 zugeführt wird,
so dass wenn nach der Auffrischung eines kompletten Bildes der Lesezeiger
nicht gewrappt hat und kein Übertragsignal
erzeugt wurde, eine Bedingung vorliegt, bei der das gesamte Bild
in den FIFO passt. Wenn andererseits der Lesezeiger während eines
Bildes wrappt und ein Übertragsignal
erzeugt wurde, wird das gesamte Bild dann nicht in den FIFO passen
und der Videographik-Controller kann nicht so verriegelt werden
kann wie in dem Fall, in dem das gesamte Bild in den FIFO passt.
Wenn das gesamte Bild in den FIFO passt, wird der Lesezeiger nicht
während
des Bildes wrappen und es wird kein Übertragsignal erzeugt. Dadurch
wird der Verriegelungsdetektor veranlasst, dem UND-Gatter 112 ein
Signal zuzuführen,
um das System in einen verriegelten Zustand zu bringen, so dass
die Notwendigkeit vermieden wird, ein statisches Bild neu zu schreiben
und somit die Speicherbandbreite für andere Zwecke genutzt werden
kann, bis sich das Bild im Bildwiederholspeicher 18 ändert. Wenn
eine derartige Änderung
eintritt, wird das neue Bild erneut in den FIFO-Speicher 100 geladen,
wobei sich das System in einem unverriegelten Zustand befindet,
und anschließend
kehrt das System in seinen verriegelten Betriebsmodus zurück, bis
sich das Quellbild erneut ändert.
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Auf diese Weise schafft die vorliegende
Erfindung einen verbesserten Videographik-Controller, der entweder
in einem verriegelten oder in einem unverriegelten Zustand arbeitet,
und steigert dadurch die Systemleistung, indem die zum Auffrischen
der Anzeige benötigte
Bandbreite reduziert wird, wenn die Anzeige statisch ist.