JP2001195603A - ３次元グラフィックスのための頂点キャッシュ - Google Patents
３次元グラフィックスのための頂点キャッシュInfo
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- JP2001195603A JP2001195603A JP2000326915A JP2000326915A JP2001195603A JP 2001195603 A JP2001195603 A JP 2001195603A JP 2000326915 A JP2000326915 A JP 2000326915A JP 2000326915 A JP2000326915 A JP 2000326915A JP 2001195603 A JP2001195603 A JP 2001195603A
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- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F12/00—Accessing, addressing or allocating within memory systems or architectures
- G06F12/02—Addressing or allocation; Relocation
- G06F12/08—Addressing or allocation; Relocation in hierarchically structured memory systems, e.g. virtual memory systems
- G06F12/0802—Addressing of a memory level in which the access to the desired data or data block requires associative addressing means, e.g. caches
- G06F12/0875—Addressing of a memory level in which the access to the desired data or data block requires associative addressing means, e.g. caches with dedicated cache, e.g. instruction or stack
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- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T15/00—3D [Three Dimensional] image rendering
- G06T15/005—General purpose rendering architectures
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- Theoretical Computer Science (AREA)
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- Computer Graphics (AREA)
- Software Systems (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Image Generation (AREA)
- Image Input (AREA)
- Image Processing (AREA)
- Memory System Of A Hierarchy Structure (AREA)
- Controls And Circuits For Display Device (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】頂点キャッシュ２１２は、グラフィックスエン
ジンに対してローカルな小規模の待ち時間の短いキャッ
シュメモリを含み、ポリゴンは索引付きアレイとして、
たとえば、頂点の幾つかの特徴（たとえば位置，色，表
面法線またはテクスチャ座標）を表すデータ成分の索引
付き線形リスト３００として表現することができる。頂
点キャッシュは、必要に応じて索引付き頂点属性データ
の関連ブロックを取り込んで、これをグラフィックスエ
ンジンに利用可能にすることができる。 【効果】頂点データを表示順序で予め保存することを必
要とせずに、表示処理のための空間的局所性を提供する
ことができる。
ジンに対してローカルな小規模の待ち時間の短いキャッ
シュメモリを含み、ポリゴンは索引付きアレイとして、
たとえば、頂点の幾つかの特徴（たとえば位置，色，表
面法線またはテクスチャ座標）を表すデータ成分の索引
付き線形リスト３００として表現することができる。頂
点キャッシュは、必要に応じて索引付き頂点属性データ
の関連ブロックを取り込んで、これをグラフィックスエ
ンジンに利用可能にすることができる。 【効果】頂点データを表示順序で予め保存することを必
要とせずに、表示処理のための空間的局所性を提供する
ことができる。
Description
【０００１】
【発明の分野】この発明は３次元対話型コンピュータグ
ラフィックスのための頂点キャッシュに関し、より詳細
には、アニメーションおよびおよび表示処理のための頂
点情報を効率的に表現および保存するための構成および
技術に関する。さらにまた、この発明は特に、３次元ポ
リゴンデータのより効率的な映像化のための頂点キャッ
シュを含む３次元グラフィックス集積回路に関する。
ラフィックスのための頂点キャッシュに関し、より詳細
には、アニメーションおよびおよび表示処理のための頂
点情報を効率的に表現および保存するための構成および
技術に関する。さらにまた、この発明は特に、３次元ポ
リゴンデータのより効率的な映像化のための頂点キャッ
シュを含む３次元グラフィックス集積回路に関する。
【０００２】
【発明の背景】現代の３次元グラフィックスシステム
は、表示要素（すなわち、ポリゴン）からアニメーショ
ン化された表示を構成する。各表示オブジェクト（たと
えば木，自動車もしくは人物または他のキャラクタ）
は、典型的には、多数のポリゴンから構築される。夫々
のポリゴンは、他の特徴（たとえば色，濃淡付けのため
の表面法線，テクスチャなど）とともにその頂点によっ
て表され、この頂点が３次元空間におけるポリゴンの位
置，向きおよび大きさを特定する。コンピュータ技術
は、これらの技術を使用してアニメーション化された３
次元グラフィックスシーンを効率的に構築することがで
きる。
は、表示要素（すなわち、ポリゴン）からアニメーショ
ン化された表示を構成する。各表示オブジェクト（たと
えば木，自動車もしくは人物または他のキャラクタ）
は、典型的には、多数のポリゴンから構築される。夫々
のポリゴンは、他の特徴（たとえば色，濃淡付けのため
の表面法線，テクスチャなど）とともにその頂点によっ
て表され、この頂点が３次元空間におけるポリゴンの位
置，向きおよび大きさを特定する。コンピュータ技術
は、これらの技術を使用してアニメーション化された３
次元グラフィックスシーンを効率的に構築することがで
きる。
【０００３】ビデオゲームシステムのような低コストの
高速対話型(interactive) ３次元グラフィックスシステ
ムは、メモリおよび処理資源によって構築される。した
がって、このようなシステムでは、表示オブジェクトを
表す種々のポリゴンを効率的に表現および処理できるこ
とが重要である。たとえば、表示オブジェクトをコンパ
クトに表現するデータを作成して、特定のタスクのため
に必要な全てのデータが便利に利用可能であるような方
法で、そのデータを３次元グラフィックスシステムに提
示することが望ましい。
高速対話型(interactive) ３次元グラフィックスシステ
ムは、メモリおよび処理資源によって構築される。した
がって、このようなシステムでは、表示オブジェクトを
表す種々のポリゴンを効率的に表現および処理できるこ
とが重要である。たとえば、表示オブジェクトをコンパ
クトに表現するデータを作成して、特定のタスクのため
に必要な全てのデータが便利に利用可能であるような方
法で、そのデータを３次元グラフィックスシステムに提
示することが望ましい。
【０００４】或るものは、時間的局所性および空間的局
所性に関してデータを特徴付けすることができる。時間
的局所性とは、同じデータが短い時間の間に頻繁に参照
されることを意味する。一般に、３次元対話型グラフィ
ックスアプリケーションのためのポリゴン表現データ
は、大きな時間的局所性を有する。空間的局所性とは、
参照される次のデータ項目が、最後に参照された項目に
対して近接したメモリに保存されることを意味する。効
率の改善は、データの空間的局所性を増大させることに
よって実現することができる。無制限量のデータに対す
る待ち時間の短い無制限のランダムアクセスを許容しな
い実際のメモリシステムにおいては、所定のタスクを実
行するために必要とされる全てのデータが、待ち時間の
短いメモリの中に近接して保存されれば性能は増大す
る。
所性に関してデータを特徴付けすることができる。時間
的局所性とは、同じデータが短い時間の間に頻繁に参照
されることを意味する。一般に、３次元対話型グラフィ
ックスアプリケーションのためのポリゴン表現データ
は、大きな時間的局所性を有する。空間的局所性とは、
参照される次のデータ項目が、最後に参照された項目に
対して近接したメモリに保存されることを意味する。効
率の改善は、データの空間的局所性を増大させることに
よって実現することができる。無制限量のデータに対す
る待ち時間の短い無制限のランダムアクセスを許容しな
い実際のメモリシステムにおいては、所定のタスクを実
行するために必要とされる全てのデータが、待ち時間の
短いメモリの中に近接して保存されれば性能は増大す
る。
【０００５】データの空間的局所性を増大させるため
に、特定のタスクを実行するために必要な全てのデータ
が一緒に保存され得るように同じ時間に近接して存在す
るであろうことを仮定して、処理の順序に基づいてポリ
ゴンデータをソーティングすることができる。たとえ
ば、アニメーションを形成するポリゴンデータは、実行
されるアニメーションの種類に対して優先的な方法で保
存することができる。一つの例として、表面変形(surfa
ce deformation) のような典型的な複雑な対話型リアル
タイムアニメーションは、表面における全ての頂点の操
作を必要とする。このようなアニメーションを効率的に
実行するためには、一定の方法で頂点データをソーティ
ングするのが望ましい。
に、特定のタスクを実行するために必要な全てのデータ
が一緒に保存され得るように同じ時間に近接して存在す
るであろうことを仮定して、処理の順序に基づいてポリ
ゴンデータをソーティングすることができる。たとえ
ば、アニメーションを形成するポリゴンデータは、実行
されるアニメーションの種類に対して優先的な方法で保
存することができる。一つの例として、表面変形(surfa
ce deformation) のような典型的な複雑な対話型リアル
タイムアニメーションは、表面における全ての頂点の操
作を必要とする。このようなアニメーションを効率的に
実行するためには、一定の方法で頂点データをソーティ
ングするのが望ましい。
【０００６】典型的な３次元グラフィックスシステム
は、アニメーション処理および表示処理を別々に実行
し、これらの別々の工程はデータを異なる方法で処理す
る。残念なことに、アニメーション処理のための頂点デ
ータをソーティングする最適順序は、一般に、表示処理
のための最適なソーティング順序とは異なる。アニメー
ションのためのソーティングは、表示順序に対してラン
ダム性を加え易いかもしれない。アニメーション処理を
単純化するためにデータストリームをソーティングする
ことによって、データを効率的に表示することを一層困
難にしてしまう。
は、アニメーション処理および表示処理を別々に実行
し、これらの別々の工程はデータを異なる方法で処理す
る。残念なことに、アニメーション処理のための頂点デ
ータをソーティングする最適順序は、一般に、表示処理
のための最適なソーティング順序とは異なる。アニメー
ションのためのソーティングは、表示順序に対してラン
ダム性を加え易いかもしれない。アニメーション処理を
単純化するためにデータストリームをソーティングする
ことによって、データを効率的に表示することを一層困
難にしてしまう。
【０００７】したがって、種々の理由で、表示のための
データにアクセスするときに空間的局所性が存在するこ
とを仮定することは困難かも知れない。困難性は、任意
の大きな表示オブジェクトに効率的にアクセスする必要
性から生じる。加えて、上記で説明した理由で、少なく
とも表示目的については、表示エンジンに提示される頂
点データの順序には、典型的には幾らかのランダム性が
存在するであろう。さらに、実施に有用であり得る頂点
レベルを超えるような他のデータ局所性が存在するであ
ろう（たとえば、一定のテクスチャを共有する全てのポ
リゴンを一緒にグループ化すること）。
データにアクセスするときに空間的局所性が存在するこ
とを仮定することは困難かも知れない。困難性は、任意
の大きな表示オブジェクトに効率的にアクセスする必要
性から生じる。加えて、上記で説明した理由で、少なく
とも表示目的については、表示エンジンに提示される頂
点データの順序には、典型的には幾らかのランダム性が
存在するであろう。さらに、実施に有用であり得る頂点
レベルを超えるような他のデータ局所性が存在するであ
ろう（たとえば、一定のテクスチャを共有する全てのポ
リゴンを一緒にグループ化すること）。
【０００８】より高い効率を達成するための１つのアプ
ローチは、短い待ち時間の追加メモリ（たとえば最短待
ち時間の手頃なメモリシステム）を準備することであ
る。また、高速ローカルメモリ中の表示オブジェクトに
適合させて、ランダムアクセスを達成することも可能で
あろう。しかし、オブジェクトが非常に大きい可能性が
ないとはいえず、また二重にバッファする必要があるか
もしれない。したがって、このようなアプローチのため
に必要とされるバッファは非常に大きくなる可能性があ
る。
ローチは、短い待ち時間の追加メモリ（たとえば最短待
ち時間の手頃なメモリシステム）を準備することであ
る。また、高速ローカルメモリ中の表示オブジェクトに
適合させて、ランダムアクセスを達成することも可能で
あろう。しかし、オブジェクトが非常に大きい可能性が
ないとはいえず、また二重にバッファする必要があるか
もしれない。したがって、このようなアプローチのため
に必要とされるバッファは非常に大きくなる可能性があ
る。
【０００９】また、メインＣＰＵのデータキャッシュを
使用して、表示エンジンのための最適順序で、ポリゴン
データをアセンブルしソーティングすることが可能であ
るかもしれない。しかし、これを効率的に行うには、ポ
リゴンデータがデータキャッシュの残部をスラッシング
(thrashing) するのを防止する方法が必要であろう。加
えて、データを先取り(prefetch) してメモリ待ち時間
を隠す必要があるであろう。なぜなら、表示順序のため
にソーティングされた偶数データがアクセスされる方法
において、幾らかのランダム性が存在する可能性がある
からである。さらに、このアプローチは、ＣＰＵに対し
て追加の負荷を与えるであろう。特に、或る具体化にお
いては、表示エンジンが解釈できる２値フォーマットに
データをアセンブリすることが必要があるからである。
このアプローチを使用することにより、メインＣＰＵお
よび表示エンジンは直列になり、ＣＰＵはデータをグラ
フィックスエンジンに直接供給する。処理を並列化する
こと（たとえば、表示エンジンを、ＤＲＡＭ ＦＩＦＯ
バッファを介して供給すること）は、直接モードの供給
に比較して、実質的に追加のメモリアクセスバンド幅を
必要とするであろう。
使用して、表示エンジンのための最適順序で、ポリゴン
データをアセンブルしソーティングすることが可能であ
るかもしれない。しかし、これを効率的に行うには、ポ
リゴンデータがデータキャッシュの残部をスラッシング
(thrashing) するのを防止する方法が必要であろう。加
えて、データを先取り(prefetch) してメモリ待ち時間
を隠す必要があるであろう。なぜなら、表示順序のため
にソーティングされた偶数データがアクセスされる方法
において、幾らかのランダム性が存在する可能性がある
からである。さらに、このアプローチは、ＣＰＵに対し
て追加の負荷を与えるであろう。特に、或る具体化にお
いては、表示エンジンが解釈できる２値フォーマットに
データをアセンブリすることが必要があるからである。
このアプローチを使用することにより、メインＣＰＵお
よび表示エンジンは直列になり、ＣＰＵはデータをグラ
フィックスエンジンに直接供給する。処理を並列化する
こと（たとえば、表示エンジンを、ＤＲＡＭ ＦＩＦＯ
バッファを介して供給すること）は、直接モードの供給
に比較して、実質的に追加のメモリアクセスバンド幅を
必要とするであろう。
【００１０】したがって、３次元グラフィックス表示プ
ロセスのためのポリゴンデータを表現し、保存し供給す
るために使用できるさらに効率的な技術の必要性が存在
している。
ロセスのためのポリゴンデータを表現し、保存し供給す
るために使用できるさらに効率的な技術の必要性が存在
している。
【００１１】
【発明の概要】この発明は、索引付きプリミティブ頂点
データストリームを編成する頂点キャッシュを提供する
ことにより、この問題を解決するものである。
データストリームを編成する頂点キャッシュを提供する
ことにより、この問題を解決するものである。
【００１２】この発明により提供される１つの局面に従
えば、ポリゴン頂点データは、頂点キャッシュを介して
表示（グラフィックス）エンジンに供給される。頂点キ
ャッシュは、表示エンジンハードウエア（たとえばその
一部）に対してローカルな、短い待ち時間の小規模のメ
モリでよい。融通性および効率性は、実際のキャッシュ
内容よりもはるかに大きい仮想メモリビューを与えるキ
ャッシュから生じる。
えば、ポリゴン頂点データは、頂点キャッシュを介して
表示（グラフィックス）エンジンに供給される。頂点キ
ャッシュは、表示エンジンハードウエア（たとえばその
一部）に対してローカルな、短い待ち時間の小規模のメ
モリでよい。融通性および効率性は、実際のキャッシュ
内容よりもはるかに大きい仮想メモリビューを与えるキ
ャッシュから生じる。
【００１３】頂点キャッシュは、必要なときに、フライ
(fly)に対する表示処理のために必要な頂点データを形
成するために使用することができる。したがって、表示
目的のために頂点データを予めソーティングするのでは
なく、頂点キャッシュは、関連ブロックのデータを必要
なときに単純に取得して、これを表示プロセサが利用で
きるようにする。対話型ビデオゲーム表示のための頂点
データによって示される高度の時間的局所性、および特
定の最適な索引付きアレイデータ構造（下記参照）に基
づいて、何れかの時点で必要とされる殆どの頂点データ
が、頂点データストリームの数に比例した数のキャッシ
ュラインを有する小規模の組連想頂点キャッシュ(small
set-associative vertex cache) においてでも入手可
能であることを見出した。最適構成の一例は、８組連想
頂点キャッシュを形成する５１２×１２８ビットのデュ
アルポートＲＡＭを提供する。
(fly)に対する表示処理のために必要な頂点データを形
成するために使用することができる。したがって、表示
目的のために頂点データを予めソーティングするのでは
なく、頂点キャッシュは、関連ブロックのデータを必要
なときに単純に取得して、これを表示プロセサが利用で
きるようにする。対話型ビデオゲーム表示のための頂点
データによって示される高度の時間的局所性、および特
定の最適な索引付きアレイデータ構造（下記参照）に基
づいて、何れかの時点で必要とされる殆どの頂点データ
が、頂点データストリームの数に比例した数のキャッシ
ュラインを有する小規模の組連想頂点キャッシュ(small
set-associative vertex cache) においてでも入手可
能であることを見出した。最適構成の一例は、８組連想
頂点キャッシュを形成する５１２×１２８ビットのデュ
アルポートＲＡＭを提供する。
【００１４】グラフィックスエンジンに頂点を供給する
目的で、頂点キャッシュおよび関連タグをカスタマイズ
しかつ最適化することによって効率を増大させることが
でき、汎用のキャッシュおよびタグ構造を使用した場合
よりも、さらに効率的な頂点の先取り(prefetching) お
よびアセンブリ(assembling) を可能にする。頂点キャ
ッシュはデータを表示エンジンに直接供給することを可
能にするので、追加のメモリアクセスバンド幅のコスト
が回避される。ダイレクトメモリアクセスを使用して、
頂点キャッシュへ頂点データを効率的に転送してもよ
い。
目的で、頂点キャッシュおよび関連タグをカスタマイズ
しかつ最適化することによって効率を増大させることが
でき、汎用のキャッシュおよびタグ構造を使用した場合
よりも、さらに効率的な頂点の先取り(prefetching) お
よびアセンブリ(assembling) を可能にする。頂点キャ
ッシュはデータを表示エンジンに直接供給することを可
能にするので、追加のメモリアクセスバンド幅のコスト
が回避される。ダイレクトメモリアクセスを使用して、
頂点キャッシュへ頂点データを効率的に転送してもよ
い。
【００１５】頂点キャッシュにより与えられる効率をさ
らに増大させるためには、特定のポリゴンまたはポリゴ
ンの組を、それ（ら）が使用される度毎に完全に再特定
(re-specify)する必要性を低減することが望ましい。こ
の発明により提供される別の局面に従えば、ポリゴンは
アレイ、たとえば頂点の幾つかの特徴を表すデータ成分
の線形リスト（たとえば位置，色，表面法線(surface n
ormal)，またはテクスチャ座標）として表現することが
できる。夫々の表示オブジェクトは、種々の組の索引と
ともに、このようなアレイの集合として表現することが
できる。これらの索引は、特定のアニメーションまたは
表示目的のためのアレイを参照する。ポリゴンデータを
索引付き成分のリストとして表すことによって、マッピ
ング間で不連続性が許容される。さらに、個々の成分
（コンポーネント）を分離することは、データをよりコ
ンパクトに保存する（たとえば、より完全に圧縮された
フォーマットで）ことを可能にする。この発明によって
与えられる頂点キャッシュは、索引サイズ以下のこのよ
うな索引付きデータのストリームを収容することができ
る。
らに増大させるためには、特定のポリゴンまたはポリゴ
ンの組を、それ（ら）が使用される度毎に完全に再特定
(re-specify)する必要性を低減することが望ましい。こ
の発明により提供される別の局面に従えば、ポリゴンは
アレイ、たとえば頂点の幾つかの特徴を表すデータ成分
の線形リスト（たとえば位置，色，表面法線(surface n
ormal)，またはテクスチャ座標）として表現することが
できる。夫々の表示オブジェクトは、種々の組の索引と
ともに、このようなアレイの集合として表現することが
できる。これらの索引は、特定のアニメーションまたは
表示目的のためのアレイを参照する。ポリゴンデータを
索引付き成分のリストとして表すことによって、マッピ
ング間で不連続性が許容される。さらに、個々の成分
（コンポーネント）を分離することは、データをよりコ
ンパクトに保存する（たとえば、より完全に圧縮された
フォーマットで）ことを可能にする。この発明によって
与えられる頂点キャッシュは、索引サイズ以下のこのよ
うな索引付きデータのストリームを収容することができ
る。
【００１６】頂点キャッシュに関連して索引付き頂点表
現を使用することにより、表示目的のためにいかなる再
ソーティングの必要性も存在しない。たとえば、アニメ
ーションのために予めソーティングされた表示とは逆の
順序で、頂点データを表示エンジンに提供し、アニメー
ションをより効率的なプロセスにしてもよい。頂点キャ
ッシュは、索引付き頂点データ構造表現を使用して、明
確な再ソーティングを何等必要とせずに、効率的に、頂
点データを表示エンジンが利用可能にする。
現を使用することにより、表示目的のためにいかなる再
ソーティングの必要性も存在しない。たとえば、アニメ
ーションのために予めソーティングされた表示とは逆の
順序で、頂点データを表示エンジンに提供し、アニメー
ションをより効率的なプロセスにしてもよい。頂点キャ
ッシュは、索引付き頂点データ構造表現を使用して、明
確な再ソーティングを何等必要とせずに、効率的に、頂
点データを表示エンジンが利用可能にする。
【００１７】いかなる頂点成分も、コマンドストリーム
において索引参照されることができ、または直接インラ
イン化されることができる。このことは、グラフィック
ス表示データ構造に沿ったメインプロセサの出力を必要
とせずに、メインプロセサによる効率的なデータ処理を
可能にする。たとえば、メインプロセサにより実行され
るライティング操作は、色アレイを発生させるライティ
ングパラメータのリストをループ処理することによっ
て、法線および位置のリストから色アレイのみを発生さ
せてもよい。アニメーションプロセスが３角形リスト表
示データ構造に従う必要もなく、またアニメーションプ
ロセスが表示のためのデータを再フォーマット化する必
要もない。表示プロセスは当然ながら、アニメーション
プロセスに対して実質的なデータ再フォーマット化オー
バヘッドを加えることなく、アニメーションプロセスに
より提供されるデータを使用することができる。
において索引参照されることができ、または直接インラ
イン化されることができる。このことは、グラフィック
ス表示データ構造に沿ったメインプロセサの出力を必要
とせずに、メインプロセサによる効率的なデータ処理を
可能にする。たとえば、メインプロセサにより実行され
るライティング操作は、色アレイを発生させるライティ
ングパラメータのリストをループ処理することによっ
て、法線および位置のリストから色アレイのみを発生さ
せてもよい。アニメーションプロセスが３角形リスト表
示データ構造に従う必要もなく、またアニメーションプ
ロセスが表示のためのデータを再フォーマット化する必
要もない。表示プロセスは当然ながら、アニメーション
プロセスに対して実質的なデータ再フォーマット化オー
バヘッドを加えることなく、アニメーションプロセスに
より提供されるデータを使用することができる。
【００１８】他方、表示順序で頂点データをソーティン
グすることについてペナルティはなく、いずれの場合に
も、表示のために予めソーティングされたデータを提示
するために最適化された頂点提示構造と比較して、性能
を顕著に劣化させる頂点キャッシュを伴わずに、頂点デ
ータは表示のために効率的に表示エンジンに提示され
る。
グすることについてペナルティはなく、いずれの場合に
も、表示のために予めソーティングされたデータを提示
するために最適化された頂点提示構造と比較して、性能
を顕著に劣化させる頂点キャッシュを伴わずに、頂点デ
ータは表示のために効率的に表示エンジンに提示され
る。
【００１９】この発明により提供されるさらなる局面に
従えば、頂点データは、幾つかの異なったフォーマット
（たとえば８ビット固定小数点，１６ビット固定小数点
または浮動小数点）の何れかで量子化された圧縮データ
ストリームを含む。このデータは、索引付け（すなわ
ち、頂点データストリームにより参照される）されても
よく、または直接的（すなわち、該ストリーム自身の中
に含まれる）であってもよい。これらの種々のデータフ
ォーマットを全て共通の頂点キャッシュに保存し、続い
て復元し、グラフィックス表示パイプラインのための共
通のフォーマットに変換することができる。このような
弾力的なタイプのハードウエアサポート，フォーマッ
ト，および直接的または索引付き入力データとしての多
くの属性は、複雑かつ時間を要するソフトウエアデータ
変換を回避する。
従えば、頂点データは、幾つかの異なったフォーマット
（たとえば８ビット固定小数点，１６ビット固定小数点
または浮動小数点）の何れかで量子化された圧縮データ
ストリームを含む。このデータは、索引付け（すなわ
ち、頂点データストリームにより参照される）されても
よく、または直接的（すなわち、該ストリーム自身の中
に含まれる）であってもよい。これらの種々のデータフ
ォーマットを全て共通の頂点キャッシュに保存し、続い
て復元し、グラフィックス表示パイプラインのための共
通のフォーマットに変換することができる。このような
弾力的なタイプのハードウエアサポート，フォーマッ
ト，および直接的または索引付き入力データとしての多
くの属性は、複雑かつ時間を要するソフトウエアデータ
変換を回避する。
【００２０】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴，および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の
詳細な説明から一層明らかとなろう。
徴，および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の
詳細な説明から一層明らかとなろう。
【００２１】
【実施例】図１はこの発明が実施され得る対話型３次元
コンピュータグラフィックスシステム１００の一例を示
す全体の概略図である。システム１００は、ステレオサ
ウンドを伴って対話型３次元ビデオゲームをプレイする
ために使用することができる。光ディスクのような適切
な記憶媒体を光ディスク装置１３４に挿入することによ
って、異なるゲームをすることができる。ゲームプレイ
ヤは、手持ちコントローラ１３２（これはジョイスティ
ック，ボタン，スイッチ，キーボードまたはキーパッド
等の種々のコントロールを含むことができる）のような
入力装置を操作することによって、システム１００とリ
アルタイムで対話することができる。
コンピュータグラフィックスシステム１００の一例を示
す全体の概略図である。システム１００は、ステレオサ
ウンドを伴って対話型３次元ビデオゲームをプレイする
ために使用することができる。光ディスクのような適切
な記憶媒体を光ディスク装置１３４に挿入することによ
って、異なるゲームをすることができる。ゲームプレイ
ヤは、手持ちコントローラ１３２（これはジョイスティ
ック，ボタン，スイッチ，キーボードまたはキーパッド
等の種々のコントロールを含むことができる）のような
入力装置を操作することによって、システム１００とリ
アルタイムで対話することができる。
【００２２】システム１００は、メインプロセサ（ＣＰ
Ｕ）１０２，メインメモリ１０４，ならびにグラフィッ
クス／オーディオコプロセサ１０６を含んでいる。この
例では、メインプロセサ１０２は、コプロセサ１０６を
介して手持ちコントローラ１３２（および／または他の
入力装置）からの入力を受け取る。メインプロセサ１０
２は、このようなユーザ入力に対して対話的に応答し、
たとえば外部記憶装置１３４によって供給されるビデオ
ゲームまたは他のグラフィックスプログラムを実行す
る。たとえば、メインプロセサ１０２は、種々のリアル
タイムの対話型制御機能に加えて、衝突検出およびアニ
メーション処理を行うことができる。
Ｕ）１０２，メインメモリ１０４，ならびにグラフィッ
クス／オーディオコプロセサ１０６を含んでいる。この
例では、メインプロセサ１０２は、コプロセサ１０６を
介して手持ちコントローラ１３２（および／または他の
入力装置）からの入力を受け取る。メインプロセサ１０
２は、このようなユーザ入力に対して対話的に応答し、
たとえば外部記憶装置１３４によって供給されるビデオ
ゲームまたは他のグラフィックスプログラムを実行す
る。たとえば、メインプロセサ１０２は、種々のリアル
タイムの対話型制御機能に加えて、衝突検出およびアニ
メーション処理を行うことができる。
【００２３】メインプロセサ１０２は、３次元グラフィ
ックスおよびオーディオコマンドを発生し、これらをグ
ラフィックス／オーディオコプロセサ１０６に送る。グ
ラフィックス／オーディオコプロセサ１０６は、これら
のコマンドを処理して画像を表示装置１３６上に発生
し、またステレオスピーカ１３７Ｒ、１３７Ｌまたは他
の適切な音声発生装置上でスイレオサウンドを発生す
る。
ックスおよびオーディオコマンドを発生し、これらをグ
ラフィックス／オーディオコプロセサ１０６に送る。グ
ラフィックス／オーディオコプロセサ１０６は、これら
のコマンドを処理して画像を表示装置１３６上に発生
し、またステレオスピーカ１３７Ｒ、１３７Ｌまたは他
の適切な音声発生装置上でスイレオサウンドを発生す
る。
【００２４】システム１００は、コプロセサ１００から
の画像信号を受け取って、該画像信号を標準のディスプ
レイ装置１３６（たとえばコンピュータモニタまたは家
庭用カラーテレビ）に表示するのに適した複合ビデオ信
号に変換するためのＴＶエンコーダ１４０を含む。シス
テム１００はまた、ディジタル化されたオーディオ信号
を圧縮および復元する（またディジタルオーディオ信号
フォーマットとアナログオーディオ信号フォーマットの
間での変換を行うことができる）オーディオコーデック
（圧縮器／復元器）１３８を含む。オーディオコーデッ
ク１３８は、バッファ１４０を介してオーディオ入力を
受け取り、またこれを処理（たとえば、該コプロセサが
発生する他のオーディオ信号および／または光ディスク
装置１３４のストリーミングオーディオ出力を介して受
信する他のオーディオ出力とのミキシング）のためにコ
プロセサ１０６に与えることができる。コプロセサ１０
６は、オーディオ関連情報をオーディオタスク専用のメ
モリ１４４に保存する。コプロセサ１０６は、得られた
オーディオ出力信号を（たとえばバッファアンプ１４２
Ｌ、１４２Ｒを介して）スピーカ１３７Ｌ，１３７Ｒに
よって再生できるように、復元およびアナログ信号への
変換のためにオーディオコーデック１３８に与える。
の画像信号を受け取って、該画像信号を標準のディスプ
レイ装置１３６（たとえばコンピュータモニタまたは家
庭用カラーテレビ）に表示するのに適した複合ビデオ信
号に変換するためのＴＶエンコーダ１４０を含む。シス
テム１００はまた、ディジタル化されたオーディオ信号
を圧縮および復元する（またディジタルオーディオ信号
フォーマットとアナログオーディオ信号フォーマットの
間での変換を行うことができる）オーディオコーデック
（圧縮器／復元器）１３８を含む。オーディオコーデッ
ク１３８は、バッファ１４０を介してオーディオ入力を
受け取り、またこれを処理（たとえば、該コプロセサが
発生する他のオーディオ信号および／または光ディスク
装置１３４のストリーミングオーディオ出力を介して受
信する他のオーディオ出力とのミキシング）のためにコ
プロセサ１０６に与えることができる。コプロセサ１０
６は、オーディオ関連情報をオーディオタスク専用のメ
モリ１４４に保存する。コプロセサ１０６は、得られた
オーディオ出力信号を（たとえばバッファアンプ１４２
Ｌ、１４２Ｒを介して）スピーカ１３７Ｌ，１３７Ｒに
よって再生できるように、復元およびアナログ信号への
変換のためにオーディオコーデック１３８に与える。
【００２５】コプロセサ１０６は、システム１００内に
存在し得る種々の周辺機器と通信する能力を有する。た
とえば、並列ディジタルバス１４６は、光ディスク装置
１３４と通信するために使用できる。直列バス１４８
は、たとえばＲＯＭおよび／またはリアルタイムクロッ
ク１５０，モデム１５２およびフラッシュメモリ１５４
を含む種々の周辺機器と通信することができる。別の外
部直列バス１５６は、追加の拡張メモリ１５８（たとえ
ばメモリカード）と通信するために使用することができ
る。
存在し得る種々の周辺機器と通信する能力を有する。た
とえば、並列ディジタルバス１４６は、光ディスク装置
１３４と通信するために使用できる。直列バス１４８
は、たとえばＲＯＭおよび／またはリアルタイムクロッ
ク１５０，モデム１５２およびフラッシュメモリ１５４
を含む種々の周辺機器と通信することができる。別の外
部直列バス１５６は、追加の拡張メモリ１５８（たとえ
ばメモリカード）と通信するために使用することができ
る。
【００２６】グラフィックス／オーディオコプロセサ 図２はコプロセサ１０６内のコンポーネントのブロック
図である。コプロセサ１０６は、単一の集積回路であっ
てもよい。この例において、コプロセサ１０６は、３次
元グラフィックスプロセサ１０７，プロセサインタフェ
ース１０８，メモリンタフェース１１０，オーディオデ
ィジタル信号プロセサ（ＤＳＰ）１６２，オーディオメ
モリンタフェース（Ｉ／Ｆ）１６４，オーディオインタ
フェース／ミキサ１６６，周辺コントローラ１６８およ
び表示コントローラ１２８を含む。
図である。コプロセサ１０６は、単一の集積回路であっ
てもよい。この例において、コプロセサ１０６は、３次
元グラフィックスプロセサ１０７，プロセサインタフェ
ース１０８，メモリンタフェース１１０，オーディオデ
ィジタル信号プロセサ（ＤＳＰ）１６２，オーディオメ
モリンタフェース（Ｉ／Ｆ）１６４，オーディオインタ
フェース／ミキサ１６６，周辺コントローラ１６８およ
び表示コントローラ１２８を含む。
【００２７】３次元グラフィックスプロセサ１０７はグ
ラフィックス処理タスクを行い、またオーディオＤＳＰ
１６２はオーディオ処理タスクを行う。表示コントロー
ラ１２８は、メモリ１０４からの画像情報にアクセス
し、それを表示装置１３６に表示するためにＴＶエンコ
ーダ１４０に与える。オーディオインタフェース／ミキ
サ１６６は、オーディオコーデック１３８とのインタフ
ェースをとり、また異なった音源（たとえばディスク１
３４からのストリーミングオーディオ入力，オーディオ
ＤＳＰ１６２の出力，およびオーディオコーデック１３
８を介して受信された外部オーディオ入力）からのオー
ディオをミックスすることができる。プロセサインタフ
ェース１０８は、メインプロセサ１０２とコプロセサ１
０６との間のデータおよび制御インタフェースを与え
る。メモリインタフェース１１０は、コプロセサ１０６
とメモリ１０４との間のデータおよび制御インタフェー
スを与える。この例において、メインプロセサ１０２
は、コプロセサ１０６の一部であるプロセサインタフェ
ース１０８およびメモリコントローラ１１０を介して、
メインメモリ１０４にアクセスする。周辺コントローラ
１６８は、コプロセサ１０６と上記で述べた種々の周辺
機器（たとえば、光ディスク装置１３４，コントローラ
１３２，ＲＯＭおよび／またはリアルタイムクロック１
５０，モデム１５２，フラッシュメモリ１５４およびメ
モリカード１５８）との間のデータインタフェースおよ
び制御インタフェースを提供する。オーディオメモリイ
ンタフェース１６４は、オーディオメモリ１４４とのイ
ンタフェースを提供する。
ラフィックス処理タスクを行い、またオーディオＤＳＰ
１６２はオーディオ処理タスクを行う。表示コントロー
ラ１２８は、メモリ１０４からの画像情報にアクセス
し、それを表示装置１３６に表示するためにＴＶエンコ
ーダ１４０に与える。オーディオインタフェース／ミキ
サ１６６は、オーディオコーデック１３８とのインタフ
ェースをとり、また異なった音源（たとえばディスク１
３４からのストリーミングオーディオ入力，オーディオ
ＤＳＰ１６２の出力，およびオーディオコーデック１３
８を介して受信された外部オーディオ入力）からのオー
ディオをミックスすることができる。プロセサインタフ
ェース１０８は、メインプロセサ１０２とコプロセサ１
０６との間のデータおよび制御インタフェースを与え
る。メモリインタフェース１１０は、コプロセサ１０６
とメモリ１０４との間のデータおよび制御インタフェー
スを与える。この例において、メインプロセサ１０２
は、コプロセサ１０６の一部であるプロセサインタフェ
ース１０８およびメモリコントローラ１１０を介して、
メインメモリ１０４にアクセスする。周辺コントローラ
１６８は、コプロセサ１０６と上記で述べた種々の周辺
機器（たとえば、光ディスク装置１３４，コントローラ
１３２，ＲＯＭおよび／またはリアルタイムクロック１
５０，モデム１５２，フラッシュメモリ１５４およびメ
モリカード１５８）との間のデータインタフェースおよ
び制御インタフェースを提供する。オーディオメモリイ
ンタフェース１６４は、オーディオメモリ１４４とのイ
ンタフェースを提供する。
【００２８】図３はコプロセサ１０６内の３次元グラフ
ィックスプロセサ１０７および関連するコンポーネント
のより詳細な図を示している。３次元グラフィックスプ
ロセサ１０７は、コマンドプロセサ１１４および３次元
グラフィックスパイプライン１１６を含んでいる。メイ
ンプロセサ１０２は、グラフィックスデータ（すなわ
ち、表示リスト）のストリームをコマンドプロセサ１１
４に通信する。コマンドプロセサ１１４はこれらの表示
コマンドを受取り、これらを解析し（それらを処理する
のに必要な何等かの追加のデータをメモリ１０４から得
る）、３次元処理およびレンダリングのために、頂点コ
マンドのストリームをグラフィックスパイプライン１１
６に与える。グラフィックスパイプライン１１６は、こ
れらのコマンドに基づいて３次元画像を発生する。得ら
れた画像情報は、表示コントローラ１２８（これはパイ
プライン１１６のフレームバッファ出力を表示装置１３
６上に表示する）によるアクセスのために、メインメモ
リ１０４に転送される。
ィックスプロセサ１０７および関連するコンポーネント
のより詳細な図を示している。３次元グラフィックスプ
ロセサ１０７は、コマンドプロセサ１１４および３次元
グラフィックスパイプライン１１６を含んでいる。メイ
ンプロセサ１０２は、グラフィックスデータ（すなわ
ち、表示リスト）のストリームをコマンドプロセサ１１
４に通信する。コマンドプロセサ１１４はこれらの表示
コマンドを受取り、これらを解析し（それらを処理する
のに必要な何等かの追加のデータをメモリ１０４から得
る）、３次元処理およびレンダリングのために、頂点コ
マンドのストリームをグラフィックスパイプライン１１
６に与える。グラフィックスパイプライン１１６は、こ
れらのコマンドに基づいて３次元画像を発生する。得ら
れた画像情報は、表示コントローラ１２８（これはパイ
プライン１１６のフレームバッファ出力を表示装置１３
６上に表示する）によるアクセスのために、メインメモ
リ１０４に転送される。
【００２９】より詳細には、メインプロセサ１０２は表
示リストをメインメモリ１０４に保存し、バスインタフ
ェース１０８を介してポインタをコマンドプロセサ１１
４に渡す。コマンドプロセサ１１４（これは以下で詳細
に述べる頂点キャッシュ２１２を含む）は、ＣＰＵ１０
２からコマンドストリームを取り込み、コマンドストリ
ームおよび／またはメモリの中の頂点アレイから頂点属
性を取り込み、属性タイプを浮動小数点フォーマットに
変換し、得られた完全な頂点ポリゴンデータをレンダリ
ング／ラスタ化のためにグラフィックスパイプライン１
１６に渡す。以下でさらに詳細に説明するように、頂点
データはコマンドストリームから、および／または各属
性がそれ自身の線形アレイで保存されているメモリ中の
頂点アレイから直接に来ることができる。メモリ調停回
路１３０は、グラフィックスパイプライン１１６，コマ
ンドプロセサ１１４および表示コントローラ１２８の間
でのメモリアクセスを調停する。以下で説明するよう
に、頂点属性アクセス待ち時間を低減するために、オン
チップの８方向の組連想頂点キャッシュ(8-way set-ass
ociative vertex cache) ２１２が用いられる。
示リストをメインメモリ１０４に保存し、バスインタフ
ェース１０８を介してポインタをコマンドプロセサ１１
４に渡す。コマンドプロセサ１１４（これは以下で詳細
に述べる頂点キャッシュ２１２を含む）は、ＣＰＵ１０
２からコマンドストリームを取り込み、コマンドストリ
ームおよび／またはメモリの中の頂点アレイから頂点属
性を取り込み、属性タイプを浮動小数点フォーマットに
変換し、得られた完全な頂点ポリゴンデータをレンダリ
ング／ラスタ化のためにグラフィックスパイプライン１
１６に渡す。以下でさらに詳細に説明するように、頂点
データはコマンドストリームから、および／または各属
性がそれ自身の線形アレイで保存されているメモリ中の
頂点アレイから直接に来ることができる。メモリ調停回
路１３０は、グラフィックスパイプライン１１６，コマ
ンドプロセサ１１４および表示コントローラ１２８の間
でのメモリアクセスを調停する。以下で説明するよう
に、頂点属性アクセス待ち時間を低減するために、オン
チップの８方向の組連想頂点キャッシュ(8-way set-ass
ociative vertex cache) ２１２が用いられる。
【００３０】図３に示すように、グラフィックスパイプ
ライン１１６は、変換ユニット１１８，セットアップ／
ラスタライザ１２０，テクスチャユニット１２２，テク
スチャ環境ユニット１２４およびピクセルエンジン１２
６を含むことができる。グラフィックスパイプライン１
１６において、変換ユニット１１８は種々の３次元変換
操作を行い、またライティングおよびテクスチャ効果を
実行してもよい。たとえば、変換ユニット１１８は、入
ってくる頂点毎のジオメトリをオブジェクト空間からス
クリーン空間に変換し、入ってくるテクスチャ座標を変
換しそして投影テクスチャ座標を計算し、ポリゴンクリ
ッピングを行い、頂点ライティング毎の計算を行い、テ
クスチャ座標発生のバンプマッピングを実行する。セッ
トアップ／ラスタライザ１２０は、変換ユニット１１８
から頂点データを受け取って、エッジラスタ化，テクス
チャ座標ラスタ化および色ラスタ化を実行するラスタラ
イザへ３角形セットアップ情報を送信するセットアップ
ユニットを含んでいる。テクスチャユニット１２２は、
投影テクスチャならびにアルファ透明性および深さをも
ったＢＬＩＴを使用することにより、多重テクスチャ処
理，ポストキャッシュテクスチャ復元，テクスチャフィ
ルタリング，エンボスされたバンプマッピング，投影お
よびライティングを含むテクスチャリングに関連した種
々のタスクを実行する。テクスチャユニット１２２は、
フィルタリングされたテクスチャ値をテクスチャ環境ユ
ニット１２４へ出力する。テクスチャ環境ユニット１２
４は、ポリゴンの色およびテクスチャの色を一緒にブレ
ンドし、テクスチャかぶりおよび他の環境関連機能を実
行する。ピクセルエンジン１２６は、Ｚバッファリング
およびブレンドを行い、データをオンチップのフレーム
バッファメモリの中に保存する。
ライン１１６は、変換ユニット１１８，セットアップ／
ラスタライザ１２０，テクスチャユニット１２２，テク
スチャ環境ユニット１２４およびピクセルエンジン１２
６を含むことができる。グラフィックスパイプライン１
１６において、変換ユニット１１８は種々の３次元変換
操作を行い、またライティングおよびテクスチャ効果を
実行してもよい。たとえば、変換ユニット１１８は、入
ってくる頂点毎のジオメトリをオブジェクト空間からス
クリーン空間に変換し、入ってくるテクスチャ座標を変
換しそして投影テクスチャ座標を計算し、ポリゴンクリ
ッピングを行い、頂点ライティング毎の計算を行い、テ
クスチャ座標発生のバンプマッピングを実行する。セッ
トアップ／ラスタライザ１２０は、変換ユニット１１８
から頂点データを受け取って、エッジラスタ化，テクス
チャ座標ラスタ化および色ラスタ化を実行するラスタラ
イザへ３角形セットアップ情報を送信するセットアップ
ユニットを含んでいる。テクスチャユニット１２２は、
投影テクスチャならびにアルファ透明性および深さをも
ったＢＬＩＴを使用することにより、多重テクスチャ処
理，ポストキャッシュテクスチャ復元，テクスチャフィ
ルタリング，エンボスされたバンプマッピング，投影お
よびライティングを含むテクスチャリングに関連した種
々のタスクを実行する。テクスチャユニット１２２は、
フィルタリングされたテクスチャ値をテクスチャ環境ユ
ニット１２４へ出力する。テクスチャ環境ユニット１２
４は、ポリゴンの色およびテクスチャの色を一緒にブレ
ンドし、テクスチャかぶりおよび他の環境関連機能を実
行する。ピクセルエンジン１２６は、Ｚバッファリング
およびブレンドを行い、データをオンチップのフレーム
バッファメモリの中に保存する。
【００３１】したがって、グラフィックスパイプライン
１１６は、フレームバッファおよび／またはテクスチャ
情報をローカルに保存する１以上の埋め込み型ＤＲＡＭ
（図示せず）を含んでいてもよい。オンチップのフレー
ムバッファは、表示コントローラ１２８によるアクセス
のために、メインメモリ１０４に周期的に書き込まれ
る。グラフィックスパイプライン１１６のフレームバッ
ファ出力（これは、結局はメインメモリ１０４に保存さ
れる）は、表示コントローラ１２８によってフレーム毎
に読取られる。表示コントローラ１２８は、ディスプレ
イ１３６上に表示するためのディジタルＲＧＢピクセル
値を提供する。
１１６は、フレームバッファおよび／またはテクスチャ
情報をローカルに保存する１以上の埋め込み型ＤＲＡＭ
（図示せず）を含んでいてもよい。オンチップのフレー
ムバッファは、表示コントローラ１２８によるアクセス
のために、メインメモリ１０４に周期的に書き込まれ
る。グラフィックスパイプライン１１６のフレームバッ
ファ出力（これは、結局はメインメモリ１０４に保存さ
れる）は、表示コントローラ１２８によってフレーム毎
に読取られる。表示コントローラ１２８は、ディスプレ
イ１３６上に表示するためのディジタルＲＧＢピクセル
値を提供する。
【００３２】頂点キャッシュおよび頂点索引アレイ 図４は頂点キャッシュ２１２および表示リストプロセサ
２１３を含むコマンドプロセサ１１４の概略図である。
コマンドプロセサ１１４は、位置，法線，テクスチャ座
標および色の信号ストリームから完全な索引付きアレイ
までの、広範囲の頂点データおよびプリミティブデータ
構造を取り扱う。何れかの頂点成分は索引参照されるこ
とができ、またはコマンドストリームの中に直接インラ
イン化することができる。したがって、コマンドプロセ
サ１１４は、融通可能なタイプ，フォーマットおよび多
くの属性を直接または索引付きデータとしてサポートす
る。
２１３を含むコマンドプロセサ１１４の概略図である。
コマンドプロセサ１１４は、位置，法線，テクスチャ座
標および色の信号ストリームから完全な索引付きアレイ
までの、広範囲の頂点データおよびプリミティブデータ
構造を取り扱う。何れかの頂点成分は索引参照されるこ
とができ、またはコマンドストリームの中に直接インラ
イン化することができる。したがって、コマンドプロセ
サ１１４は、融通可能なタイプ，フォーマットおよび多
くの属性を直接または索引付きデータとしてサポートす
る。
【００３３】コマンドプロセサ１１４内の表示リストプ
ロセサ２１３は、（典型的にはメインメモリ１０４内に
割当てられたバッファを介して）ＣＰＵ１０２により与
えられる表示リストコマンドを処理する。頂点キャッシ
ュ２１２は、図４に示す例示データ構造３００のよう
な、索引付きポリゴン頂点データ構造をキャッシュメモ
リに入れる。例示した索引付きポリゴン頂点データ構造
３００は、多くの頂点成分データアレイ（たとえば、色
データアレイ３０６ａ，テクスチャ頂点データアレイ３
０６ｂ，表面法線データアレイ３０６ｃ，位置頂点デー
タアレイ３０６ｄ等）を参照する頂点索引アレイ３０４
を含んでいてもよい。頂点キャッシュ２１２は、メイン
メモリ１０４内のこれらアレイ３０６から頂点データに
アクセスし、表示リストプロセサ２１３による迅速アク
セスおよび使用のために、それらをキャッシュメモリに
入れる。
ロセサ２１３は、（典型的にはメインメモリ１０４内に
割当てられたバッファを介して）ＣＰＵ１０２により与
えられる表示リストコマンドを処理する。頂点キャッシ
ュ２１２は、図４に示す例示データ構造３００のよう
な、索引付きポリゴン頂点データ構造をキャッシュメモ
リに入れる。例示した索引付きポリゴン頂点データ構造
３００は、多くの頂点成分データアレイ（たとえば、色
データアレイ３０６ａ，テクスチャ頂点データアレイ３
０６ｂ，表面法線データアレイ３０６ｃ，位置頂点デー
タアレイ３０６ｄ等）を参照する頂点索引アレイ３０４
を含んでいてもよい。頂点キャッシュ２１２は、メイン
メモリ１０４内のこれらアレイ３０６から頂点データに
アクセスし、表示リストプロセサ２１３による迅速アク
セスおよび使用のために、それらをキャッシュメモリに
入れる。
【００３４】表示リストプロセサ 図５は、コマンドプロセサ１１４によって実行される表
示リストプロセサ２１３の例を示している。この図５に
おいて、表示リストプロセサ２１３は、幾つかの構文解
析（パーシング：parsing）の段階を提供する。メイン
プロセサ１０２から受け取られた表示リストコマンド
は、表示リストストリームパーサ２００によって解釈さ
れる。表示リストストリームパーサ２００は、アドレス
スタック２０２を使用して、指令のネスティングを与え
ることができる。あるいは、ＦＩＦＯからの頂点コマン
ドのストリームをメインメモリ１０６に保存して、予め
取り込まれた頂点コマンドデータを再ロードする必要な
く、インスタンスにおけるサブルーチン分岐を可能にす
るために、デュアルＦＩＦＯを使用してもよい（図６参
照）。図６のアプローチを使用することにより、表示リ
ストコマンドは１レベル深さの表示リストを提供し、こ
こでトップレベルのコマンドストリームは表示リスト１
レベル深さをコールすことができる。この「コール」能
力は、ジオメトリにおける予め計算されたコマンドおよ
びインスタンスのために有用である。
示リストプロセサ２１３の例を示している。この図５に
おいて、表示リストプロセサ２１３は、幾つかの構文解
析（パーシング：parsing）の段階を提供する。メイン
プロセサ１０２から受け取られた表示リストコマンド
は、表示リストストリームパーサ２００によって解釈さ
れる。表示リストストリームパーサ２００は、アドレス
スタック２０２を使用して、指令のネスティングを与え
ることができる。あるいは、ＦＩＦＯからの頂点コマン
ドのストリームをメインメモリ１０６に保存して、予め
取り込まれた頂点コマンドデータを再ロードする必要な
く、インスタンスにおけるサブルーチン分岐を可能にす
るために、デュアルＦＩＦＯを使用してもよい（図６参
照）。図６のアプローチを使用することにより、表示リ
ストコマンドは１レベル深さの表示リストを提供し、こ
こでトップレベルのコマンドストリームは表示リスト１
レベル深さをコールすことができる。この「コール」能
力は、ジオメトリにおける予め計算されたコマンドおよ
びインスタンスのために有用である。
【００３５】表示ストリームパーサ２００は、グラフィ
ックスパイプライン１１６の状態に影響するコマンド
を、該グラフィックスパイプラインに向けて送り出す。
残りのプリミティブコマンドストリームは、メインメモ
リ１０４から得たプリミティブ記述子に基づいて、プリ
ミティブストリームパーサ２０４により解析される（以
下参照）。
ックスパイプライン１１６の状態に影響するコマンド
を、該グラフィックスパイプラインに向けて送り出す。
残りのプリミティブコマンドストリームは、メインメモ
リ１０４から得たプリミティブ記述子に基づいて、プリ
ミティブストリームパーサ２０４により解析される（以
下参照）。
【００３６】頂点に対する索引が参照され、ハードウエ
ア中のテーブルに設けられ得る頂点記述子に基づいて、
頂点ストリームパーサ２０８によって解析される。頂点
ストリームパーサ２０８に与えられる頂点ストリーム
は、メインメモリ１０４内に保存された頂点データに対
するこのような索引を含んでいてもよい。頂点ストリー
ムパーサ２０８は、頂点キャッシュ２１２を介して、メ
インメモリ１０４からこの頂点データにアクセスするこ
とができ、直接のデータに対して反対に索引付けされた
場合の異なった経路を介して、頂点コマンドおよび関連
の索引付き頂点属性を別々に与える。１つの例におい
て、頂点ストリームパーサ２０８は、それがメインメモ
リ１０４の全体であるかのように、頂点キャッシュ２１
２をアドレス指定する。次いで、頂点キャッシュ２１２
はメインメモリ１０４から頂点データを検索し（また多
くは先取りし）、これを頂点ストリームパーサ２０８に
よる使用のために一時的にキャッシュメモリに入れる。
頂点キャッシュ２１２における頂点データのキャッシン
グは、メインメモリ１０４に対するアクセス回数を減少
させ、したがってコマンドプロセサ１１４が必要とする
メインメモリバンド幅を減少させる。
ア中のテーブルに設けられ得る頂点記述子に基づいて、
頂点ストリームパーサ２０８によって解析される。頂点
ストリームパーサ２０８に与えられる頂点ストリーム
は、メインメモリ１０４内に保存された頂点データに対
するこのような索引を含んでいてもよい。頂点ストリー
ムパーサ２０８は、頂点キャッシュ２１２を介して、メ
インメモリ１０４からこの頂点データにアクセスするこ
とができ、直接のデータに対して反対に索引付けされた
場合の異なった経路を介して、頂点コマンドおよび関連
の索引付き頂点属性を別々に与える。１つの例におい
て、頂点ストリームパーサ２０８は、それがメインメモ
リ１０４の全体であるかのように、頂点キャッシュ２１
２をアドレス指定する。次いで、頂点キャッシュ２１２
はメインメモリ１０４から頂点データを検索し（また多
くは先取りし）、これを頂点ストリームパーサ２０８に
よる使用のために一時的にキャッシュメモリに入れる。
頂点キャッシュ２１２における頂点データのキャッシン
グは、メインメモリ１０４に対するアクセス回数を減少
させ、したがってコマンドプロセサ１１４が必要とする
メインメモリバンド幅を減少させる。
【００３７】頂点ストリームパーサ２０８は、各３角形
（ポリゴン）内に表現されるべき夫々の頂点についての
データを与える。この頂点毎データ（per-vertex dat
a）は、プリミティブストリームパーサ２０４によって
出力されるプリミティブ毎(per-primitive) データとと
もに、復元／逆量子化器ブロック２１４に与える。逆量
子化器２１４は、異なった頂点表現（たとえば８ビット
および１６ビットの固定小数点フォーマットデータ）
を、グラフィックスパイプライン１１６によって使用さ
れる一様な浮動小数点表現へと変換する。逆量子化器２
１４は、弾力的な種々の異なるタイプのフォーマットお
よび多くの属性のためのハードウエアサポートを提供
し、このようなデータは直接のデータまたは索引付デー
タとして、表示リストプロセサ２１３に提示されること
ができる。逆量子化器２１４の一様な浮動小数点表現出
力は、ラスタ化およびさらなる処理のためにグラフィッ
クスパイプライン１１６に与えられる。最適化として所
望のときは、頂点ストリップデータを再変換する必要性
を回避するために、逆量子化器２１４の出力位置にさら
なる小さいキャッシュまたはバッファを設けてもよい。
（ポリゴン）内に表現されるべき夫々の頂点についての
データを与える。この頂点毎データ（per-vertex dat
a）は、プリミティブストリームパーサ２０４によって
出力されるプリミティブ毎(per-primitive) データとと
もに、復元／逆量子化器ブロック２１４に与える。逆量
子化器２１４は、異なった頂点表現（たとえば８ビット
および１６ビットの固定小数点フォーマットデータ）
を、グラフィックスパイプライン１１６によって使用さ
れる一様な浮動小数点表現へと変換する。逆量子化器２
１４は、弾力的な種々の異なるタイプのフォーマットお
よび多くの属性のためのハードウエアサポートを提供
し、このようなデータは直接のデータまたは索引付デー
タとして、表示リストプロセサ２１３に提示されること
ができる。逆量子化器２１４の一様な浮動小数点表現出
力は、ラスタ化およびさらなる処理のためにグラフィッ
クスパイプライン１１６に与えられる。最適化として所
望のときは、頂点ストリップデータを再変換する必要性
を回避するために、逆量子化器２１４の出力位置にさら
なる小さいキャッシュまたはバッファを設けてもよい。
【００３８】頂点索引アレイ 図７は、頂点キャッシュ２１２を介して間接的（すなわ
ち、索引付の）頂点属性データを与えるために使用され
る、好ましい実施例における索引付き頂点リスト３００
のさらに詳細な例を示している。この一般化された索引
付き頂点リスト３００は、図１に示したシステムにおけ
るプリミティブを定義するために使用してもよい。夫々
のプリミティブは索引のリストによって記述され、その
夫々は頂点アレイの中に索引をつける。頂点およびプリ
ミティブは夫々、フォーマット記述子を使用して、それ
らの項目のタイプを定義する。これらの記述子は、属性
をタイプに結びつける。属性は、表現するハードウエア
に対して特定の意味を有するデータ項目である。これ
は、頂点／プリミティブストリームがロードされたとき
にそれを解析および変換するように、記述子でハードウ
エアをプログラミングする可能性を与える。最小のサイ
ズを用いることにより、頂点当たり最小数の属性がジオ
メトリ圧縮に導く。図７の構成はまた、所望により、属
性を頂点、索引またはプリミティブに関連させる。
ち、索引付の）頂点属性データを与えるために使用され
る、好ましい実施例における索引付き頂点リスト３００
のさらに詳細な例を示している。この一般化された索引
付き頂点リスト３００は、図１に示したシステムにおけ
るプリミティブを定義するために使用してもよい。夫々
のプリミティブは索引のリストによって記述され、その
夫々は頂点アレイの中に索引をつける。頂点およびプリ
ミティブは夫々、フォーマット記述子を使用して、それ
らの項目のタイプを定義する。これらの記述子は、属性
をタイプに結びつける。属性は、表現するハードウエア
に対して特定の意味を有するデータ項目である。これ
は、頂点／プリミティブストリームがロードされたとき
にそれを解析および変換するように、記述子でハードウ
エアをプログラミングする可能性を与える。最小のサイ
ズを用いることにより、頂点当たり最小数の属性がジオ
メトリ圧縮に導く。図７の構成はまた、所望により、属
性を頂点、索引またはプリミティブに関連させる。
【００３９】したがって、図７の索引付き頂点アレイ３
００の例では、プリミティブリスト３０２は、データス
トリーム（たとえばｐｒｉｍ０，ｐｒｉｍ１，ｐｒｉｍ
２，ｐｒｉｍ３…）における種々の各プリミティブ（た
とえば３角形）を定義する。プリミティブ記述子ブロッ
ク３０８は、プリミティブに共通の属性を与えることが
できる（たとえば直接または索引付けされ得るテクスチ
ャデータおよび結合データ）を与えることができる。プ
リミティブリスト３０２内の各プリミティブは、頂点リ
スト３０４内の対応する頂点に索引を付ける。頂点リス
ト３０４内の１つの頂点は、プリミティブリスト３０２
内の複数のプリミティブによって使用され得る。所望で
あれば、プリミティブリスト３０２は明確ではなく暗示
的であってもよい。すなわち、頂点リスト３０４は、暗
示によって（たとえば３角形ストリップを使用して）対
応するプリミティブを定義するように配列することがで
きる。
００の例では、プリミティブリスト３０２は、データス
トリーム（たとえばｐｒｉｍ０，ｐｒｉｍ１，ｐｒｉｍ
２，ｐｒｉｍ３…）における種々の各プリミティブ（た
とえば３角形）を定義する。プリミティブ記述子ブロッ
ク３０８は、プリミティブに共通の属性を与えることが
できる（たとえば直接または索引付けされ得るテクスチ
ャデータおよび結合データ）を与えることができる。プ
リミティブリスト３０２内の各プリミティブは、頂点リ
スト３０４内の対応する頂点に索引を付ける。頂点リス
ト３０４内の１つの頂点は、プリミティブリスト３０２
内の複数のプリミティブによって使用され得る。所望で
あれば、プリミティブリスト３０２は明確ではなく暗示
的であってもよい。すなわち、頂点リスト３０４は、暗
示によって（たとえば３角形ストリップを使用して）対
応するプリミティブを定義するように配列することがで
きる。
【００４０】頂点記述子ブロック３０６は、頂点リスト
３０４の夫々の頂点について与えることができる。頂点
記述子ブロック３０６は、特定の頂点に対応する属性デ
ータを含んでいる（たとえば、ｒｇｂまたは他の色デー
タ，アルファデータ，ｘｙｚ表面法線データ）。図４に
示すように、頂点記述子ブロック３０６は、多くの異な
った索引付き成分ブロックを含むことができる。この頂
点属性記述子ブロック３０６は、いずれの頂点属性が存
在するか、成分の数およびサイズならびに成分が参照さ
れる方法（たとえば直接的…すなわち、量子化された頂
点データストリーム内に含まれる…または索引付けされ
る）を決定する。一例において、特定のプリミティブに
ついての引き出し（ＤＲＡＷ）コマンドにおける頂点
は、全て同じ頂点属性データ構造フォーマットを有す
る。
３０４の夫々の頂点について与えることができる。頂点
記述子ブロック３０６は、特定の頂点に対応する属性デ
ータを含んでいる（たとえば、ｒｇｂまたは他の色デー
タ，アルファデータ，ｘｙｚ表面法線データ）。図４に
示すように、頂点記述子ブロック３０６は、多くの異な
った索引付き成分ブロックを含むことができる。この頂
点属性記述子ブロック３０６は、いずれの頂点属性が存
在するか、成分の数およびサイズならびに成分が参照さ
れる方法（たとえば直接的…すなわち、量子化された頂
点データストリーム内に含まれる…または索引付けされ
る）を決定する。一例において、特定のプリミティブに
ついての引き出し（ＤＲＡＷ）コマンドにおける頂点
は、全て同じ頂点属性データ構造フォーマットを有す
る。
【００４１】図８は、頂点属性ブロック３０６によって
与えられる属性リストの例を示している。次表１に示す
属性が提供されてもよい。
与えられる属性リストの例を示している。次表１に示す
属性が提供されてもよい。
【００４２】
【表１】
【００４３】この例の頂点属性記述子ブロック３０６に
おいて、位置属性は常に存在し、索引付けされたものま
たは直接的なものでもよく、多くの異なった量子化され
圧縮されたフォーマット（たとえば、浮動小数点，８ビ
ット，整数，または１６ビット）をとることができる。
全ての残りの属性は、いずれかの頂点について存在して
も存在しなくてもよく、所望により索引付きでも直接的
であってもよい。位置値と同様に、テクスチャ座標値は
種々の異なったフォーマット（たとえば、８ビット整
数、１６ビット整数または浮動小数点）で表現すること
ができ、表面法線属性についてもそうである。拡散色お
よび鏡色の属性は、１６ビット３補数，２４ビット３補
数，３２ビット３補数，または１６，２４もしくは３２
ビット４補数を含む種々のフォーマットで、３（ｒｇ
ｂ）または４（ｒｇｂａ）の値を与えることができる。
所定のプリミティブについての全ての頂点は、好ましく
は同じフォーマットを有する。
おいて、位置属性は常に存在し、索引付けされたものま
たは直接的なものでもよく、多くの異なった量子化され
圧縮されたフォーマット（たとえば、浮動小数点，８ビ
ット，整数，または１６ビット）をとることができる。
全ての残りの属性は、いずれかの頂点について存在して
も存在しなくてもよく、所望により索引付きでも直接的
であってもよい。位置値と同様に、テクスチャ座標値は
種々の異なったフォーマット（たとえば、８ビット整
数、１６ビット整数または浮動小数点）で表現すること
ができ、表面法線属性についてもそうである。拡散色お
よび鏡色の属性は、１６ビット３補数，２４ビット３補
数，３２ビット３補数，または１６，２４もしくは３２
ビット４補数を含む種々のフォーマットで、３（ｒｇ
ｂ）または４（ｒｇｂａ）の値を与えることができる。
所定のプリミティブについての全ての頂点は、好ましく
は同じフォーマットを有する。
【００４４】この例において、頂点記述子３０６は、１
６ビットポインタを使用する索引付きデータを属性アレ
イの中に照合する。アレイ内の特定の属性にアクセスす
るために使用される特定のオフセットは、たとえば属性
における成分の数，成分の大きさ，整列目的の属性間の
埋め込み(padding)，および複数の属性が同じアレイの
中にインタリーブされるかどうかを含む多くの因子に依
存する。１つの頂点は、混合された直接的または間接的
な属性を有することができ、また幾つかの属性はハード
ウエアによって発生することができる（たとえば、位置
からテクスチャ座標を発生させる）。何れの属性も直接
に、または索引としてアレイの中に送ることができる。
頂点キャッシュう２１２は、過剰なキャッシュミスを伴
うことなく、典型的な数の夫々のデータ成分ストリーム
（たとえば位置，法線，色およびテクスチャ）を扱うた
めに充分なキャッシュラインを含んでいる。
６ビットポインタを使用する索引付きデータを属性アレ
イの中に照合する。アレイ内の特定の属性にアクセスす
るために使用される特定のオフセットは、たとえば属性
における成分の数，成分の大きさ，整列目的の属性間の
埋め込み(padding)，および複数の属性が同じアレイの
中にインタリーブされるかどうかを含む多くの因子に依
存する。１つの頂点は、混合された直接的または間接的
な属性を有することができ、また幾つかの属性はハード
ウエアによって発生することができる（たとえば、位置
からテクスチャ座標を発生させる）。何れの属性も直接
に、または索引としてアレイの中に送ることができる。
頂点キャッシュう２１２は、過剰なキャッシュミスを伴
うことなく、典型的な数の夫々のデータ成分ストリーム
（たとえば位置，法線，色およびテクスチャ）を扱うた
めに充分なキャッシュラインを含んでいる。
【００４５】頂点キャッシュの具体化 図９は、頂点キャッシュ２１２および関連ロジックの一
例を示す概略図である。この例の頂点キャッシュ２１２
は、５１２×１１２ビットのデュアルポートＲＡＭとし
て構成された８キロバイトのキャッシュメモリ４００を
含んでいる。多くの属性ストリームがキャッシュ２１２
の中で探索されるので、８本のタグラインを含む８組の
組連想キャッシュを使用して、スラッシングを低減す
る。各タグラインは３２×１６ビットのデュアルポート
のＲＡＭ４０４および関連タグ状態レジスタ４０６を含
んでいる。タグＲＡＭ ４０４は、頂点ＲＡＭ４０４内
に保存された対応するデータブロックのメインメモリア
ドレスを保存する。アドレス計算ブロック４０８は、必
要な頂点属性データが既に頂点ＲＡＭ４００内に存在す
るか否か、あるいはメインメモリへの追加の取り込みが
必要か否かを決定する。メモリ待ち時間を隠すために、
キャッシュラインはメインメモリ１０４から先取りされ
る。
例を示す概略図である。この例の頂点キャッシュ２１２
は、５１２×１１２ビットのデュアルポートＲＡＭとし
て構成された８キロバイトのキャッシュメモリ４００を
含んでいる。多くの属性ストリームがキャッシュ２１２
の中で探索されるので、８本のタグラインを含む８組の
組連想キャッシュを使用して、スラッシングを低減す
る。各タグラインは３２×１６ビットのデュアルポート
のＲＡＭ４０４および関連タグ状態レジスタ４０６を含
んでいる。タグＲＡＭ ４０４は、頂点ＲＡＭ４０４内
に保存された対応するデータブロックのメインメモリア
ドレスを保存する。アドレス計算ブロック４０８は、必
要な頂点属性データが既に頂点ＲＡＭ４００内に存在す
るか否か、あるいはメインメモリへの追加の取り込みが
必要か否かを決定する。メモリ待ち時間を隠すために、
キャッシュラインはメインメモリ１０４から先取りされ
る。
【００４６】図１０は、頂点ストリームパーサ２０８に
よって頂点キャッシュ２１２に与えられるメモリアドレ
スフォーマットの一例を示している。このメモリアドレ
ス４５０は、キャッシュラインの中にバイトオフセット
を与えるフィールド４５２，タグＲＡＭアドレス４５
４，およびタグＲＡＭ４０４の内容と比較するためのメ
インメモリアドレス４５６を含んでいる。アドレス計算
ブロック４０８はメインメモリアドレス４５６をタグＲ
ＡＭ４０４の内容と比較して、必要なデータが既に頂点
ＲＡＭ４００内にキャッシュされたか否か、またはそれ
をメインメモリ１０４から取り込むことが必要か否かを
決定する。
よって頂点キャッシュ２１２に与えられるメモリアドレ
スフォーマットの一例を示している。このメモリアドレ
ス４５０は、キャッシュラインの中にバイトオフセット
を与えるフィールド４５２，タグＲＡＭアドレス４５
４，およびタグＲＡＭ４０４の内容と比較するためのメ
インメモリアドレス４５６を含んでいる。アドレス計算
ブロック４０８はメインメモリアドレス４５６をタグＲ
ＡＭ４０４の内容と比較して、必要なデータが既に頂点
ＲＡＭ４００内にキャッシュされたか否か、またはそれ
をメインメモリ１０４から取り込むことが必要か否かを
決定する。
【００４７】タグ状態レジスタ４０６は、図１１に示し
たフォーマットでデータを保存する。データ有効フィー
ルド４６２は、特定のキャッシュライン内のデータが有
効であるかどうかを指示する。カウンタフィールド４６
４は、キャッシュラインに依存する待ち行列４１０中の
エントリ数の追跡を維持する。カウンタフィールド４６
４は、ミスが発生したときに全てのタグ状態レジスタ４
０６がデータ有効を示す場合に使用される。アドレス計
算ブロック４０８は、新たなエントリのための余裕を形
成するために、キャッシュラインの１つを捨てる必要が
ある。カウンタフィールド４６４がゼロでなければ、キ
ャッシュラインは未だ使用中であり、捨て去ることはで
きない。修飾された部分的ＬＲＵアルゴリズムに基づ
き、アドレス計算ブロック４０８は置き換えのためにキ
ャッシュラインの１つを選択する。データ有効フィール
ド４６２は「無効」にセットされ、キャッシュラインは
メインメモリ１０４からの新たな内容で置き換えられ
る。もう１つの属性索引が同じキャッシュラインにマッ
プすると、カウンタフィールド４６４はインクリメント
される。データがメインメモリ１０４から到達すると、
データ有効ビットがセットされ、エントリは待ち行列４
１０からの処理され得る。あるいは、データがキャッシ
ュＲＡＭ４００の中に入れられるまで、待ち行列４１０
の処理が停止されるであろう。待ち行列エントリのため
にキャッシュＲＡＭ４００がアクセスされると、カウン
タ４６４はディクリメントされる。
たフォーマットでデータを保存する。データ有効フィー
ルド４６２は、特定のキャッシュライン内のデータが有
効であるかどうかを指示する。カウンタフィールド４６
４は、キャッシュラインに依存する待ち行列４１０中の
エントリ数の追跡を維持する。カウンタフィールド４６
４は、ミスが発生したときに全てのタグ状態レジスタ４
０６がデータ有効を示す場合に使用される。アドレス計
算ブロック４０８は、新たなエントリのための余裕を形
成するために、キャッシュラインの１つを捨てる必要が
ある。カウンタフィールド４６４がゼロでなければ、キ
ャッシュラインは未だ使用中であり、捨て去ることはで
きない。修飾された部分的ＬＲＵアルゴリズムに基づ
き、アドレス計算ブロック４０８は置き換えのためにキ
ャッシュラインの１つを選択する。データ有効フィール
ド４６２は「無効」にセットされ、キャッシュラインは
メインメモリ１０４からの新たな内容で置き換えられ
る。もう１つの属性索引が同じキャッシュラインにマッ
プすると、カウンタフィールド４６４はインクリメント
される。データがメインメモリ１０４から到達すると、
データ有効ビットがセットされ、エントリは待ち行列４
１０からの処理され得る。あるいは、データがキャッシ
ュＲＡＭ４００の中に入れられるまで、待ち行列４１０
の処理が停止されるであろう。待ち行列エントリのため
にキャッシュＲＡＭ４００がアクセスされると、カウン
タ４６４はディクリメントされる。
【００４８】現時点で最も実際的且つ好ましいと思われ
る実施例に関連してこの発明を説明してきたが、この発
明はこの開示された実施例に限定されるものではなく、
逆に、特許請求の範囲内に含まれる種々の変形例および
均等な構成をもカバーするものであることが理解される
べきである。
る実施例に関連してこの発明を説明してきたが、この発
明はこの開示された実施例に限定されるものではなく、
逆に、特許請求の範囲内に含まれる種々の変形例および
均等な構成をもカバーするものであることが理解される
べきである。
【図１】図１は対話型３次元グラフィックスシステムの
一例を示すブロック図である。
一例を示すブロック図である。
【図２】図２は図１に示したグラフィックス／オーディ
オコプロセサの例を示すブロック図である。
オコプロセサの例を示すブロック図である。
【図３】図３は図２のグラフィックス／オーディオコプ
ロセサ部分のより詳細なブロック図で３次元パイプライ
ングラフィックス処理構成の一例を示す。
ロセサ部分のより詳細なブロック図で３次元パイプライ
ングラフィックス処理構成の一例を示す。
【図４】図４は頂点索引アレイデータを設けた頂点キャ
ッシュを含むコマンドプロセサの一例を示す。
ッシュを含むコマンドプロセサの一例を示す。
【図５】図５はこの発明に従って設けられた頂点キャッ
シュを含む表示リストプロセサの一例を示す。
シュを含む表示リストプロセサの一例を示す。
【図６】図６はデュアルＦＩＦＯ構成の一例を示してい
る。
る。
【図７】図７は索引付き頂点データ構造の一例を示す概
略図である。
略図である。
【図８】図８は頂点記述子ブロックの一例を示してい
る。
る。
【図９】図９は頂点キャッシュの具体化の一例を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図１０】図１０は頂点キャッシュメモリアドレスフォ
ーマットの一例を示している。
ーマットの一例を示している。
【図１１】図１１は頂点キャッシュタグ状態レジスタフ
ォーマットの一例を示している。
ォーマットの一例を示している。
１００ …対話型３次元コンピュータグラフィックスシ
ステム １０２ …メインプロセサ（ＣＰＵ） １０４ …メインメモリ １０６ …グラフィックス／オーディオコプロセサ １０７ …３次元グラフィックスプロセサ １１４ …コマンドプロセサ １１６ …グラフィクスパイプライン ２１２ …頂点キャッシュ ２１３ …表示リストプロセサ
ステム １０２ …メインプロセサ（ＣＰＵ） １０４ …メインメモリ １０６ …グラフィックス／オーディオコプロセサ １０７ …３次元グラフィックスプロセサ １１４ …コマンドプロセサ １１６ …グラフィクスパイプライン ２１２ …頂点キャッシュ ２１３ …表示リストプロセサ
【手続補正書】
【提出日】平成１３年１月１１日（２００１．１．１
１）
１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 ３次元グラフィックスのための頂点
キャッシュ
キャッシュ
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】この発明は３次元対話型コンピュータグ
ラフィックスのための頂点キャッシュに関し、より詳細
には、アニメーションおよび表示処理のための頂点情報
を効率的に表現および保存するための構成および技術に
関する。さらにまた、この発明は特に、３次元ポリゴン
データのより効率的な映像化のための頂点キャッシュを
含む３次元グラフィックス集積回路に関する。
ラフィックスのための頂点キャッシュに関し、より詳細
には、アニメーションおよび表示処理のための頂点情報
を効率的に表現および保存するための構成および技術に
関する。さらにまた、この発明は特に、３次元ポリゴン
データのより効率的な映像化のための頂点キャッシュを
含む３次元グラフィックス集積回路に関する。
【０００２】
【発明の背景】現代の３次元グラフィックスシステム
は、表示要素（すなわち、ポリゴン）からアニメーショ
ン化された表示を作り上げる。各表示オブジェクト（た
とえば木，自動車もしくは人物または他のキャラクタ）
は、典型的には、多数のポリゴンから構築される。夫々
のポリゴンは、他の特徴（たとえば色，濃淡付けのため
の表面法線，テクスチャなど）とともにその頂点によっ
て表され、この頂点が３次元空間におけるポリゴンの位
置，向きおよび大きさを特定する。コンピュータ技術
は、これらの技術を使用してアニメーション化された３
次元グラフィックスシーンを効率的に構築することがで
きる。
は、表示要素（すなわち、ポリゴン）からアニメーショ
ン化された表示を作り上げる。各表示オブジェクト（た
とえば木，自動車もしくは人物または他のキャラクタ）
は、典型的には、多数のポリゴンから構築される。夫々
のポリゴンは、他の特徴（たとえば色，濃淡付けのため
の表面法線，テクスチャなど）とともにその頂点によっ
て表され、この頂点が３次元空間におけるポリゴンの位
置，向きおよび大きさを特定する。コンピュータ技術
は、これらの技術を使用してアニメーション化された３
次元グラフィックスシーンを効率的に構築することがで
きる。
【０００３】ビデオゲームシステムのような低コストの
高速対話型(interactive) ３次元グラフィックスシステ
ムは、メモリおよび処理資源によって構築される。した
がって、このようなシステムでは、表示オブジェクトを
表す種々のポリゴンを効率的に表現および処理できるこ
とが重要である。たとえば、表示オブジェクトをコンパ
クトに表現するデータを作成して、特定のタスクのため
に必要な全てのデータが便利に利用可能であるような方
法で、そのデータを３次元グラフィックスシステムに提
示することが望ましい。
高速対話型(interactive) ３次元グラフィックスシステ
ムは、メモリおよび処理資源によって構築される。した
がって、このようなシステムでは、表示オブジェクトを
表す種々のポリゴンを効率的に表現および処理できるこ
とが重要である。たとえば、表示オブジェクトをコンパ
クトに表現するデータを作成して、特定のタスクのため
に必要な全てのデータが便利に利用可能であるような方
法で、そのデータを３次元グラフィックスシステムに提
示することが望ましい。
【０００４】或るものは、時間的局所性および空間的局
所性に関してデータを特徴付けすることができる。時間
的局所性とは、同じデータが短い時間の間に頻繁に参照
されることを意味する。一般に、３次元対話型グラフィ
ックスアプリケーションのためのポリゴン表現データ
は、大きな時間的局所性を有する。空間的局所性とは、
参照される次のデータ項目が、最後に参照された項目に
近接したメモリに保存されることを意味する。効率の改
善は、データの空間的局所性を増やすことによって実現
することができる。無制限量のデータに対し、無制限に
低いレイテンシのランダムアクセスを許容しない実際の
メモリシステムにおいては、所定のタスクを実行するた
めに必要とされる全てのデータが、低いレイテンシのメ
モリに近接して一緒に保存されれば性能はよくなる。
所性に関してデータを特徴付けすることができる。時間
的局所性とは、同じデータが短い時間の間に頻繁に参照
されることを意味する。一般に、３次元対話型グラフィ
ックスアプリケーションのためのポリゴン表現データ
は、大きな時間的局所性を有する。空間的局所性とは、
参照される次のデータ項目が、最後に参照された項目に
近接したメモリに保存されることを意味する。効率の改
善は、データの空間的局所性を増やすことによって実現
することができる。無制限量のデータに対し、無制限に
低いレイテンシのランダムアクセスを許容しない実際の
メモリシステムにおいては、所定のタスクを実行するた
めに必要とされる全てのデータが、低いレイテンシのメ
モリに近接して一緒に保存されれば性能はよくなる。
【０００５】データの空間的局所性を増やすために、確
実に特定のタスクを実行するために必要な全てのデータ
がほとんど同時に提供されるように一緒に保存しておい
て、処理の順序に基づいてポリゴンデータをソーティン
グすることができる。たとえば、アニメーションを形成
するポリゴンデータは、実行されているアニメーション
の種類に対して優先的であるような方法で保存すること
ができる。一つの例として、表面変形(surface deforma
tion) のような典型的な複雑な対話型リアルタイムアニ
メーションは、表面における全ての頂点の操作を必要と
する。このようなアニメーションを効率的に実行するた
めには、一定の方法で頂点データをソーティングするの
が望ましい。
実に特定のタスクを実行するために必要な全てのデータ
がほとんど同時に提供されるように一緒に保存しておい
て、処理の順序に基づいてポリゴンデータをソーティン
グすることができる。たとえば、アニメーションを形成
するポリゴンデータは、実行されているアニメーション
の種類に対して優先的であるような方法で保存すること
ができる。一つの例として、表面変形(surface deforma
tion) のような典型的な複雑な対話型リアルタイムアニ
メーションは、表面における全ての頂点の操作を必要と
する。このようなアニメーションを効率的に実行するた
めには、一定の方法で頂点データをソーティングするの
が望ましい。
【０００６】典型的な３次元グラフィックスシステム
は、アニメーション処理および表示処理を別々に実行
し、これらの別々の工程はデータを異なる方法で処理す
る。残念なことに、アニメーション処理のための頂点デ
ータをソーティングする最適順序は、一般に、表示処理
のための最適なソーティング順序とは異なる。アニメー
ションのためのソーティングは、表示順序に対してラン
ダム性を加えるようにしてもよい。アニメーション処理
を単純化するためにデータストリームをソーティングす
ることによって、データを効率的に表示することを一層
困難にしてしまう。
は、アニメーション処理および表示処理を別々に実行
し、これらの別々の工程はデータを異なる方法で処理す
る。残念なことに、アニメーション処理のための頂点デ
ータをソーティングする最適順序は、一般に、表示処理
のための最適なソーティング順序とは異なる。アニメー
ションのためのソーティングは、表示順序に対してラン
ダム性を加えるようにしてもよい。アニメーション処理
を単純化するためにデータストリームをソーティングす
ることによって、データを効率的に表示することを一層
困難にしてしまう。
【０００７】したがって、種々の理由で、表示のための
データにアクセスするときに空間的局所性が存在するこ
とを仮定することは困難かも知れない。困難性は、任意
の大きな表示オブジェクトに効率的にアクセスする必要
性から生じる。加えて、上記で説明した理由で、少なく
とも表示目的については、表示エンジンに提供される頂
点データの順序には、典型的には幾らかのランダム性が
存在するであろう。さらに、実施に有用であり得る頂点
レベルを超えるような他のデータ局所性が存在するであ
ろう（たとえば、一定のテクスチャを共有する全てのポ
リゴンを一緒にグループ化すること）。
データにアクセスするときに空間的局所性が存在するこ
とを仮定することは困難かも知れない。困難性は、任意
の大きな表示オブジェクトに効率的にアクセスする必要
性から生じる。加えて、上記で説明した理由で、少なく
とも表示目的については、表示エンジンに提供される頂
点データの順序には、典型的には幾らかのランダム性が
存在するであろう。さらに、実施に有用であり得る頂点
レベルを超えるような他のデータ局所性が存在するであ
ろう（たとえば、一定のテクスチャを共有する全てのポ
リゴンを一緒にグループ化すること）。
【０００８】より高い効率を達成するための１つのアプ
ローチは、低いレイテンシの追加メモリ（たとえば手頃
な中で、最も低いレイテンシのメモリシステム）を準備
することである。また、高速ローカルメモリ中に表示オ
ブジェクトを適合させて、ランダムアクセスを達成する
ことも可能であろう。しかし、オブジェクトが非常に大
きい可能性がないとはいえず、また二重にバッファする
必要があるかもしれない。したがって、このようなアプ
ローチのために必要とされるバッファは非常に大きくな
る可能性がある。
ローチは、低いレイテンシの追加メモリ（たとえば手頃
な中で、最も低いレイテンシのメモリシステム）を準備
することである。また、高速ローカルメモリ中に表示オ
ブジェクトを適合させて、ランダムアクセスを達成する
ことも可能であろう。しかし、オブジェクトが非常に大
きい可能性がないとはいえず、また二重にバッファする
必要があるかもしれない。したがって、このようなアプ
ローチのために必要とされるバッファは非常に大きくな
る可能性がある。
【０００９】また、メインＣＰＵのデータキャッシュを
使用して、表示エンジンのための最適順序で、ポリゴン
データをアセンブルしソーティングすることが可能であ
るかもしれない。しかし、これを効率的に行うには、ポ
リゴンデータがデータキャッシュの残部をスラッシング
(thrashing) するのを防止する方法が必要であろう。加
えて、データを先取り(prefetch) してメモリのレイテ
ンシを隠す必要があるであろう。なぜなら、表示順序の
ためにソーティングされた偶数データがアクセスされる
方法において、幾らかのランダム性が存在する可能性が
あるからである。さらに、このアプローチは、ＣＰＵに
対して追加の負荷を与えるであろう。特に、或る具体化
においては、表示エンジンが解釈できる２値フォーマッ
トにデータをアセンブルすることが必要であるからであ
る。このアプローチを使用することにより、メインＣＰ
Ｕおよび表示エンジンは直列になり、ＣＰＵはデータを
グラフィックスエンジンに直接供給する。処理を並列化
すること（たとえば、表示エンジンを、ＤＲＡＭ ＦＩ
ＦＯバッファを介して供給すること）は、直接モードの
供給に比較して、実質的に追加のメモリアクセスバンド
幅を必要とするであろう。
使用して、表示エンジンのための最適順序で、ポリゴン
データをアセンブルしソーティングすることが可能であ
るかもしれない。しかし、これを効率的に行うには、ポ
リゴンデータがデータキャッシュの残部をスラッシング
(thrashing) するのを防止する方法が必要であろう。加
えて、データを先取り(prefetch) してメモリのレイテ
ンシを隠す必要があるであろう。なぜなら、表示順序の
ためにソーティングされた偶数データがアクセスされる
方法において、幾らかのランダム性が存在する可能性が
あるからである。さらに、このアプローチは、ＣＰＵに
対して追加の負荷を与えるであろう。特に、或る具体化
においては、表示エンジンが解釈できる２値フォーマッ
トにデータをアセンブルすることが必要であるからであ
る。このアプローチを使用することにより、メインＣＰ
Ｕおよび表示エンジンは直列になり、ＣＰＵはデータを
グラフィックスエンジンに直接供給する。処理を並列化
すること（たとえば、表示エンジンを、ＤＲＡＭ ＦＩ
ＦＯバッファを介して供給すること）は、直接モードの
供給に比較して、実質的に追加のメモリアクセスバンド
幅を必要とするであろう。
【００１０】したがって、３次元グラフィックス表示プ
ロセスのためのポリゴンデータを表現し、保存し供給す
るために使用できるさらに効率的な技術の必要性が存在
している。
ロセスのためのポリゴンデータを表現し、保存し供給す
るために使用できるさらに効率的な技術の必要性が存在
している。
【００１１】
【発明の概要】この発明は、索引付きプリミティブ頂点
データストリームを編成する頂点キャッシュを提供する
ことにより、この問題を解決するものである。
データストリームを編成する頂点キャッシュを提供する
ことにより、この問題を解決するものである。
【００１２】この発明により提供される１つの局面に従
えば、ポリゴン頂点データは、頂点キャッシュを介して
表示（グラフィックス）エンジンに供給される。頂点キ
ャッシュは、表示エンジンハードウエア（たとえばその
一部）に対してローカルな、低いレイテンシの小規模の
メモリでよい。実際のキャッシュの中身よりもはるかに
大きい仮想メモリビューを与えるキャッシュから融通性
および効率性が生じる。
えば、ポリゴン頂点データは、頂点キャッシュを介して
表示（グラフィックス）エンジンに供給される。頂点キ
ャッシュは、表示エンジンハードウエア（たとえばその
一部）に対してローカルな、低いレイテンシの小規模の
メモリでよい。実際のキャッシュの中身よりもはるかに
大きい仮想メモリビューを与えるキャッシュから融通性
および効率性が生じる。
【００１３】頂点キャッシュは、必要なときに、オンザ
フライの表示処理のために必要な頂点データを形成する
ために使用してもよい。したがって、表示目的のために
頂点データを予めソーティングするのではなく、頂点キ
ャッシュは、関連ブロックのデータを必要なときに単純
に取得して、これを表示プロセサが利用できるようにす
る。対話型ビデオゲーム表示のための頂点データによっ
て示される高度の時間的局所性、および特定の最適な索
引付きアレイデータ構造（下記参照）に基づいて、何れ
かの時点で必要とされる殆どの頂点データが、頂点デー
タストリームの数に比例した数のキャッシュラインを有
する比較的小規模のセットアソシアティブ頂点キャッシ
ュ(small set-associative vertex cache) においてで
も入手可能であることを見出した。最適構成の一例は、
８セットアソシアティブ頂点キャッシュを形成する５１
２×１２８ビットのデュアルポートＲＡＭを提供する。
フライの表示処理のために必要な頂点データを形成する
ために使用してもよい。したがって、表示目的のために
頂点データを予めソーティングするのではなく、頂点キ
ャッシュは、関連ブロックのデータを必要なときに単純
に取得して、これを表示プロセサが利用できるようにす
る。対話型ビデオゲーム表示のための頂点データによっ
て示される高度の時間的局所性、および特定の最適な索
引付きアレイデータ構造（下記参照）に基づいて、何れ
かの時点で必要とされる殆どの頂点データが、頂点デー
タストリームの数に比例した数のキャッシュラインを有
する比較的小規模のセットアソシアティブ頂点キャッシ
ュ(small set-associative vertex cache) においてで
も入手可能であることを見出した。最適構成の一例は、
８セットアソシアティブ頂点キャッシュを形成する５１
２×１２８ビットのデュアルポートＲＡＭを提供する。
【００１４】グラフィックスエンジンに頂点を供給する
目的で、頂点キャッシュおよび関連タグをカスタマイズ
しかつ最適化することによって効率を増大させることが
でき、汎用のキャッシュおよびタグ構造を使用した場合
よりも、さらに効率的な頂点の先取り(prefetching) お
よびアセンブル(assembling) を可能にする。頂点キャ
ッシュはデータを表示エンジンに直接供給することを可
能にするので、追加のメモリアクセスバンド幅のコスト
が回避される。ダイレクトメモリアクセスを使用して、
頂点キャッシュへ頂点データを効率的に転送してもよ
い。
目的で、頂点キャッシュおよび関連タグをカスタマイズ
しかつ最適化することによって効率を増大させることが
でき、汎用のキャッシュおよびタグ構造を使用した場合
よりも、さらに効率的な頂点の先取り(prefetching) お
よびアセンブル(assembling) を可能にする。頂点キャ
ッシュはデータを表示エンジンに直接供給することを可
能にするので、追加のメモリアクセスバンド幅のコスト
が回避される。ダイレクトメモリアクセスを使用して、
頂点キャッシュへ頂点データを効率的に転送してもよ
い。
【００１５】頂点キャッシュにより与えられる効率をさ
らに増大させるためには、特定のポリゴンまたはポリゴ
ンの組を、それ（ら）が使用される度毎に完全に再特定
(re-specify)する必要性を低減することが望ましい。こ
の発明により提供される別の局面に従えば、ポリゴンは
アレイ、たとえば頂点の幾つかの特徴を表すデータ成分
の線形リスト（たとえば位置，色，表面法線(surface n
ormal)，またはテクスチャ座標）として表現することが
できる。夫々の表示オブジェクトは、種々の組の索引と
ともに、このようなアレイの集合として表現することが
できる。これらの索引は、特定のアニメーションまたは
表示目的のためのアレイを参照する。ポリゴンデータを
索引付き成分のリストとして表すことによって、マッピ
ング間で不連続性が許容される。さらに、個々の成分
（コンポーネント）を分離することは、データをよりコ
ンパクトに保存する（たとえば、より完全に圧縮された
フォーマットで）ことを可能にする。この発明によって
与えられる頂点キャッシュは、索引サイズ以下のこのよ
うな索引付きデータのストリームを収容することができ
る。
らに増大させるためには、特定のポリゴンまたはポリゴ
ンの組を、それ（ら）が使用される度毎に完全に再特定
(re-specify)する必要性を低減することが望ましい。こ
の発明により提供される別の局面に従えば、ポリゴンは
アレイ、たとえば頂点の幾つかの特徴を表すデータ成分
の線形リスト（たとえば位置，色，表面法線(surface n
ormal)，またはテクスチャ座標）として表現することが
できる。夫々の表示オブジェクトは、種々の組の索引と
ともに、このようなアレイの集合として表現することが
できる。これらの索引は、特定のアニメーションまたは
表示目的のためのアレイを参照する。ポリゴンデータを
索引付き成分のリストとして表すことによって、マッピ
ング間で不連続性が許容される。さらに、個々の成分
（コンポーネント）を分離することは、データをよりコ
ンパクトに保存する（たとえば、より完全に圧縮された
フォーマットで）ことを可能にする。この発明によって
与えられる頂点キャッシュは、索引サイズ以下のこのよ
うな索引付きデータのストリームを収容することができ
る。
【００１６】頂点キャッシュに関連して索引付き頂点表
現を使用することにより、表示目的のためにいかなる再
ソーティングの必要性も存在しない。たとえば、アニメ
ーションのために予めソーティングされた表示とは逆の
順序で、頂点データを表示エンジンに提供し、アニメー
ションをより効率的なプロセスにしてもよい。頂点キャ
ッシュは、索引付き頂点データ構造表現を使用して、明
確な再ソーティングを何等必要とせずに、効率的に、頂
点データを表示エンジンが利用可能にする。
現を使用することにより、表示目的のためにいかなる再
ソーティングの必要性も存在しない。たとえば、アニメ
ーションのために予めソーティングされた表示とは逆の
順序で、頂点データを表示エンジンに提供し、アニメー
ションをより効率的なプロセスにしてもよい。頂点キャ
ッシュは、索引付き頂点データ構造表現を使用して、明
確な再ソーティングを何等必要とせずに、効率的に、頂
点データを表示エンジンが利用可能にする。
【００１７】いかなる頂点成分も、コマンドストリーム
において索引参照されることができ、または直接インラ
イン化されることができる。このことは、グラフィック
ス表示データ構造に沿ったメインプロセサの出力を必要
とせずに、メインプロセサによる効率的なデータ処理を
可能にする。たとえば、メインプロセサにより実行され
るライティング操作は、色アレイを発生させるライティ
ングパラメータのリストをループ処理することによっ
て、法線および位置のリストから色アレイのみを発生さ
せてもよい。アニメーションプロセスが３角形リスト表
示データ構造に従う必要もなく、またアニメーションプ
ロセスが表示のためのデータを再フォーマット化する必
要もない。表示プロセスは当然ながら、アニメーション
プロセスに対して実質的なデータ再フォーマット化のオ
ーバヘッドを加えることなく、アニメーションプロセス
により提供されるデータを使用することができる。
において索引参照されることができ、または直接インラ
イン化されることができる。このことは、グラフィック
ス表示データ構造に沿ったメインプロセサの出力を必要
とせずに、メインプロセサによる効率的なデータ処理を
可能にする。たとえば、メインプロセサにより実行され
るライティング操作は、色アレイを発生させるライティ
ングパラメータのリストをループ処理することによっ
て、法線および位置のリストから色アレイのみを発生さ
せてもよい。アニメーションプロセスが３角形リスト表
示データ構造に従う必要もなく、またアニメーションプ
ロセスが表示のためのデータを再フォーマット化する必
要もない。表示プロセスは当然ながら、アニメーション
プロセスに対して実質的なデータ再フォーマット化のオ
ーバヘッドを加えることなく、アニメーションプロセス
により提供されるデータを使用することができる。
【００１８】他方、表示順序で頂点データをソーティン
グすることについてペナルティはなく、いずれの場合に
も、表示のために予めソーティングされたデータを提示
するために最適化された頂点提示構造と比較して、性能
を顕著に劣化させる頂点キャッシュを伴わずに、頂点デ
ータは表示のために効率的に表示エンジンに提示され
る。
グすることについてペナルティはなく、いずれの場合に
も、表示のために予めソーティングされたデータを提示
するために最適化された頂点提示構造と比較して、性能
を顕著に劣化させる頂点キャッシュを伴わずに、頂点デ
ータは表示のために効率的に表示エンジンに提示され
る。
【００１９】この発明により提供されるさらなる局面に
従えば、頂点データは、幾つかの異なったフォーマット
（たとえば８ビット固定小数点，１６ビット固定小数点
または浮動小数点）の何れかで量子化された圧縮データ
ストリームを含む。このデータは、索引付け（すなわ
ち、頂点データストリームにより参照される）されても
よく、または直接的（すなわち、該ストリーム自身の中
に含まれる）であってもよい。これらの種々のデータフ
ォーマットを全て共通の頂点キャッシュに保存し、続い
て復元し、グラフィックス表示パイプラインのための共
通のフォーマットに変換することができる。このような
弾力的なタイプのハードウエアサポート，フォーマッ
ト，および直接的または索引付き入力データとしての多
くの属性は、複雑かつ時間を要するソフトウエアデータ
変換を回避する。
従えば、頂点データは、幾つかの異なったフォーマット
（たとえば８ビット固定小数点，１６ビット固定小数点
または浮動小数点）の何れかで量子化された圧縮データ
ストリームを含む。このデータは、索引付け（すなわ
ち、頂点データストリームにより参照される）されても
よく、または直接的（すなわち、該ストリーム自身の中
に含まれる）であってもよい。これらの種々のデータフ
ォーマットを全て共通の頂点キャッシュに保存し、続い
て復元し、グラフィックス表示パイプラインのための共
通のフォーマットに変換することができる。このような
弾力的なタイプのハードウエアサポート，フォーマッ
ト，および直接的または索引付き入力データとしての多
くの属性は、複雑かつ時間を要するソフトウエアデータ
変換を回避する。
【００２０】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴，および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の
詳細な説明から一層明らかとなろう。
徴，および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の
詳細な説明から一層明らかとなろう。
【００２１】
【実施例】図１はこの発明が実施され得る対話型３次元
コンピュータグラフィックスシステム１００の一例を示
す全体の概略図である。システム１００は、ステレオサ
ウンドを伴って対話型３次元ビデオゲームをプレイする
ために使用することができる。光ディスクのような適切
な記憶媒体を光ディスク装置１３４に挿入することによ
って、異なるゲームをすることができる。ゲームプレイ
ヤは、手持ちコントローラ１３２（これはジョイスティ
ック，ボタン，スイッチ，キーボードまたはキーパッド
等の種々のコントロールを含むことができる）のような
入力装置を操作することによって、システム１００とリ
アルタイムで対話することができる。
コンピュータグラフィックスシステム１００の一例を示
す全体の概略図である。システム１００は、ステレオサ
ウンドを伴って対話型３次元ビデオゲームをプレイする
ために使用することができる。光ディスクのような適切
な記憶媒体を光ディスク装置１３４に挿入することによ
って、異なるゲームをすることができる。ゲームプレイ
ヤは、手持ちコントローラ１３２（これはジョイスティ
ック，ボタン，スイッチ，キーボードまたはキーパッド
等の種々のコントロールを含むことができる）のような
入力装置を操作することによって、システム１００とリ
アルタイムで対話することができる。
【００２２】システム１００は、メインプロセサ（ＣＰ
Ｕ）１０２，メインメモリ１０４，ならびにグラフィッ
クス／オーディオコプロセサ１０６を含んでいる。この
例では、メインプロセサ１０２は、コプロセサ１０６を
介して手持ちコントローラ１３２（および／または他の
入力装置）からの入力を受け取る。メインプロセサ１０
２は、このようなユーザ入力に対して対話的に応答し、
たとえば外部記憶装置１３４によって供給されるビデオ
ゲームまたは他のグラフィックスプログラムを実行す
る。たとえば、メインプロセサ１０２は、種々のリアル
タイムの対話型制御機能に加えて、衝突検出およびアニ
メーション処理を行うことができる。
Ｕ）１０２，メインメモリ１０４，ならびにグラフィッ
クス／オーディオコプロセサ１０６を含んでいる。この
例では、メインプロセサ１０２は、コプロセサ１０６を
介して手持ちコントローラ１３２（および／または他の
入力装置）からの入力を受け取る。メインプロセサ１０
２は、このようなユーザ入力に対して対話的に応答し、
たとえば外部記憶装置１３４によって供給されるビデオ
ゲームまたは他のグラフィックスプログラムを実行す
る。たとえば、メインプロセサ１０２は、種々のリアル
タイムの対話型制御機能に加えて、衝突検出およびアニ
メーション処理を行うことができる。
【００２３】メインプロセサ１０２は、３次元グラフィ
ックスおよびオーディオコマンドを発生し、これらをグ
ラフィックス／オーディオコプロセサ１０６に送る。グ
ラフィックス／オーディオコプロセサ１０６は、これら
のコマンドを処理して画像を表示装置１３６上に発生
し、またステレオスピーカ１３７Ｒ、１３７Ｌまたは他
の適切な音声発生装置上でステレオサウンドを発生す
る。
ックスおよびオーディオコマンドを発生し、これらをグ
ラフィックス／オーディオコプロセサ１０６に送る。グ
ラフィックス／オーディオコプロセサ１０６は、これら
のコマンドを処理して画像を表示装置１３６上に発生
し、またステレオスピーカ１３７Ｒ、１３７Ｌまたは他
の適切な音声発生装置上でステレオサウンドを発生す
る。
【００２４】システム１００は、コプロセサ１００から
の画像信号を受け取って、該画像信号を標準のディスプ
レイ装置１３６（たとえばコンピュータモニタまたは家
庭用カラーテレビ）に表示するのに適した複合ビデオ信
号に変換するためのＴＶエンコーダ１４０を含む。シス
テム１００はまた、ディジタル化されたオーディオ信号
を圧縮および復元する（またディジタルオーディオ信号
フォーマットとアナログオーディオ信号フォーマットの
間での変換を行うことができる）オーディオコーデック
（圧縮器／復元器）１３８を含む。オーディオコーデッ
ク１３８は、バッファ１４０を介してオーディオ入力を
受け取り、またこれを処理（たとえば、該コプロセサが
発生する他のオーディオ信号および／または光ディスク
装置１３４のストリーミングオーディオ出力を介して受
信する他のオーディオ出力とのミキシング）のためにコ
プロセサ１０６に与えることができる。コプロセサ１０
６は、オーディオ関連情報をオーディオタスク専用のメ
モリ１４４に保存する。コプロセサ１０６は、得られた
オーディオ出力信号を（たとえばバッファアンプ１４２
Ｌ、１４２Ｒを介して）スピーカ１３７Ｌ，１３７Ｒに
よって再生できるように、復元およびアナログ信号への
変換のためにオーディオコーデック１３８に与える。
の画像信号を受け取って、該画像信号を標準のディスプ
レイ装置１３６（たとえばコンピュータモニタまたは家
庭用カラーテレビ）に表示するのに適した複合ビデオ信
号に変換するためのＴＶエンコーダ１４０を含む。シス
テム１００はまた、ディジタル化されたオーディオ信号
を圧縮および復元する（またディジタルオーディオ信号
フォーマットとアナログオーディオ信号フォーマットの
間での変換を行うことができる）オーディオコーデック
（圧縮器／復元器）１３８を含む。オーディオコーデッ
ク１３８は、バッファ１４０を介してオーディオ入力を
受け取り、またこれを処理（たとえば、該コプロセサが
発生する他のオーディオ信号および／または光ディスク
装置１３４のストリーミングオーディオ出力を介して受
信する他のオーディオ出力とのミキシング）のためにコ
プロセサ１０６に与えることができる。コプロセサ１０
６は、オーディオ関連情報をオーディオタスク専用のメ
モリ１４４に保存する。コプロセサ１０６は、得られた
オーディオ出力信号を（たとえばバッファアンプ１４２
Ｌ、１４２Ｒを介して）スピーカ１３７Ｌ，１３７Ｒに
よって再生できるように、復元およびアナログ信号への
変換のためにオーディオコーデック１３８に与える。
【００２５】コプロセサ１０６は、システム１００内に
存在し得る種々の周辺機器と通信する能力を有する。た
とえば、パラレルディジタルバス１４６は、光ディスク
装置１３４と通信するために使用できる。シリアルバス
１４８は、たとえばＲＯＭおよび／またはリアルタイム
クロック１５０，モデム１５２およびフラッシュメモリ
１５４を含む種々の周辺機器と通信することができる。
別の外部シリアルバス１５６は、追加の拡張メモリ１５
８（たとえばメモリカード）と通信するために使用する
ことができる。
存在し得る種々の周辺機器と通信する能力を有する。た
とえば、パラレルディジタルバス１４６は、光ディスク
装置１３４と通信するために使用できる。シリアルバス
１４８は、たとえばＲＯＭおよび／またはリアルタイム
クロック１５０，モデム１５２およびフラッシュメモリ
１５４を含む種々の周辺機器と通信することができる。
別の外部シリアルバス１５６は、追加の拡張メモリ１５
８（たとえばメモリカード）と通信するために使用する
ことができる。
【００２６】グラフィックス／オーディオコプロセサ 図２はコプロセサ１０６内のコンポーネントのブロック
図である。コプロセサ１０６は、単一の集積回路であっ
てもよい。この例において、コプロセサ１０６は、３次
元グラフィックスプロセサ１０７，プロセサインタフェ
ース１０８，メモリインタフェース１１０，オーディオ
ディジタル信号プロセサ（ＤＳＰ）１６２，オーディオ
メモリインタフェース（Ｉ／Ｆ）１６４，オーディオイ
ンタフェース／ミキサ１６６，周辺コントローラ１６８
および表示コントローラ１２８を含む。
図である。コプロセサ１０６は、単一の集積回路であっ
てもよい。この例において、コプロセサ１０６は、３次
元グラフィックスプロセサ１０７，プロセサインタフェ
ース１０８，メモリインタフェース１１０，オーディオ
ディジタル信号プロセサ（ＤＳＰ）１６２，オーディオ
メモリインタフェース（Ｉ／Ｆ）１６４，オーディオイ
ンタフェース／ミキサ１６６，周辺コントローラ１６８
および表示コントローラ１２８を含む。
【００２７】３次元グラフィックスプロセサ１０７はグ
ラフィックス処理タスクを行い、またオーディオＤＳＰ
１６２はオーディオ処理タスクを行う。表示コントロー
ラ１２８は、メモリ１０４からの画像情報にアクセス
し、それを表示装置１３６に表示するためにＴＶエンコ
ーダ１４０に与える。オーディオインタフェース／ミキ
サ１６６は、オーディオコーデック１３８とのインタフ
ェースをとり、また異なった音源（たとえばディスク１
３４からのストリーミングオーディオ入力，オーディオ
ＤＳＰ１６２の出力，およびオーディオコーデック１３
８を介して受信された外部オーディオ入力）からのオー
ディオをミックスすることができる。プロセサインタフ
ェース１０８は、メインプロセサ１０２とコプロセサ１
０６との間のデータおよび制御インタフェースを与え
る。メモリインタフェース１１０は、コプロセサ１０６
とメモリ１０４との間のデータおよび制御インタフェー
スを与える。この例において、メインプロセサ１０２
は、コプロセサ１０６の一部であるプロセサインタフェ
ース１０８およびメモリコントローラ１１０を介して、
メインメモリ１０４にアクセスする。周辺コントローラ
１６８は、コプロセサ１０６と上記で述べた種々の周辺
機器（たとえば、光ディスク装置１３４，コントローラ
１３２，ＲＯＭおよび／またはリアルタイムクロック１
５０，モデム１５２，フラッシュメモリ１５４およびメ
モリカード１５８）との間のデータインタフェースおよ
び制御インタフェースを提供する。オーディオメモリイ
ンタフェース１６４は、オーディオメモリ１４４とのイ
ンタフェースを提供する。
ラフィックス処理タスクを行い、またオーディオＤＳＰ
１６２はオーディオ処理タスクを行う。表示コントロー
ラ１２８は、メモリ１０４からの画像情報にアクセス
し、それを表示装置１３６に表示するためにＴＶエンコ
ーダ１４０に与える。オーディオインタフェース／ミキ
サ１６６は、オーディオコーデック１３８とのインタフ
ェースをとり、また異なった音源（たとえばディスク１
３４からのストリーミングオーディオ入力，オーディオ
ＤＳＰ１６２の出力，およびオーディオコーデック１３
８を介して受信された外部オーディオ入力）からのオー
ディオをミックスすることができる。プロセサインタフ
ェース１０８は、メインプロセサ１０２とコプロセサ１
０６との間のデータおよび制御インタフェースを与え
る。メモリインタフェース１１０は、コプロセサ１０６
とメモリ１０４との間のデータおよび制御インタフェー
スを与える。この例において、メインプロセサ１０２
は、コプロセサ１０６の一部であるプロセサインタフェ
ース１０８およびメモリコントローラ１１０を介して、
メインメモリ１０４にアクセスする。周辺コントローラ
１６８は、コプロセサ１０６と上記で述べた種々の周辺
機器（たとえば、光ディスク装置１３４，コントローラ
１３２，ＲＯＭおよび／またはリアルタイムクロック１
５０，モデム１５２，フラッシュメモリ１５４およびメ
モリカード１５８）との間のデータインタフェースおよ
び制御インタフェースを提供する。オーディオメモリイ
ンタフェース１６４は、オーディオメモリ１４４とのイ
ンタフェースを提供する。
【００２８】図３はコプロセサ１０６内の３次元グラフ
ィックスプロセサ１０７および関連するコンポーネント
のより詳細な図を示している。３次元グラフィックスプ
ロセサ１０７は、コマンドプロセサ１１４および３次元
グラフィックスパイプライン１１６を含んでいる。メイ
ンプロセサ１０２は、グラフィックスデータ（すなわ
ち、表示リスト）のストリームをコマンドプロセサ１１
４に通信する。コマンドプロセサ１１４はこれらの表示
コマンドを受取り、これらを解析し（それらを処理する
のに必要な何等かの追加のデータをメモリ１０４から得
る）、３次元処理およびレンダリングのために、頂点コ
マンドのストリームをグラフィックスパイプライン１１
６に与える。グラフィックスパイプライン１１６は、こ
れらのコマンドに基づいて３次元画像を発生する。得ら
れた画像情報は、表示コントローラ１２８（これはパイ
プライン１１６のフレームバッファ出力を表示装置１３
６上に表示する）によるアクセスのために、メインメモ
リ１０４に転送される。
ィックスプロセサ１０７および関連するコンポーネント
のより詳細な図を示している。３次元グラフィックスプ
ロセサ１０７は、コマンドプロセサ１１４および３次元
グラフィックスパイプライン１１６を含んでいる。メイ
ンプロセサ１０２は、グラフィックスデータ（すなわ
ち、表示リスト）のストリームをコマンドプロセサ１１
４に通信する。コマンドプロセサ１１４はこれらの表示
コマンドを受取り、これらを解析し（それらを処理する
のに必要な何等かの追加のデータをメモリ１０４から得
る）、３次元処理およびレンダリングのために、頂点コ
マンドのストリームをグラフィックスパイプライン１１
６に与える。グラフィックスパイプライン１１６は、こ
れらのコマンドに基づいて３次元画像を発生する。得ら
れた画像情報は、表示コントローラ１２８（これはパイ
プライン１１６のフレームバッファ出力を表示装置１３
６上に表示する）によるアクセスのために、メインメモ
リ１０４に転送される。
【００２９】より詳細には、メインプロセサ１０２は表
示リストをメインメモリ１０４に保存し、バスインタフ
ェース１０８を介してポインタをコマンドプロセサ１１
４に渡す。コマンドプロセサ１１４（これは以下で詳細
に述べる頂点キャッシュ２１２を含む）は、ＣＰＵ１０
２からコマンドストリームを取り込み、コマンドストリ
ームおよび／またはメモリの中の頂点アレイから頂点属
性を取り込み、属性タイプを浮動小数点フォーマットに
変換し、得られた完全な頂点ポリゴンデータのレンダリ
ング／ラスタライズのためにグラフィックスパイプライ
ン１１６に渡す。以下でさらに詳細に説明するように、
頂点データはコマンドストリームから、および／または
各属性がそれ自身の線形アレイで保存されているメモリ
中の頂点アレイから直接に来ることができる。メモリ調
停回路１３０は、グラフィックスパイプライン１１６，
コマンドプロセサ１１４および表示コントローラ１２８
の間でのメモリアクセスを調停する。以下で説明するよ
うに、頂点属性アクセス待ち時間を低減するために、オ
ンチップの８方向のセットアソシアティブ頂点キャッシ
ュ(8-way set-associative vertex cache) ２１２が用
いられる。
示リストをメインメモリ１０４に保存し、バスインタフ
ェース１０８を介してポインタをコマンドプロセサ１１
４に渡す。コマンドプロセサ１１４（これは以下で詳細
に述べる頂点キャッシュ２１２を含む）は、ＣＰＵ１０
２からコマンドストリームを取り込み、コマンドストリ
ームおよび／またはメモリの中の頂点アレイから頂点属
性を取り込み、属性タイプを浮動小数点フォーマットに
変換し、得られた完全な頂点ポリゴンデータのレンダリ
ング／ラスタライズのためにグラフィックスパイプライ
ン１１６に渡す。以下でさらに詳細に説明するように、
頂点データはコマンドストリームから、および／または
各属性がそれ自身の線形アレイで保存されているメモリ
中の頂点アレイから直接に来ることができる。メモリ調
停回路１３０は、グラフィックスパイプライン１１６，
コマンドプロセサ１１４および表示コントローラ１２８
の間でのメモリアクセスを調停する。以下で説明するよ
うに、頂点属性アクセス待ち時間を低減するために、オ
ンチップの８方向のセットアソシアティブ頂点キャッシ
ュ(8-way set-associative vertex cache) ２１２が用
いられる。
【００３０】図３に示すように、グラフィックスパイプ
ライン１１６は、変換ユニット１１８，セットアップ／
ラスタライザ１２０，テクスチャユニット１２２，テク
スチャ環境ユニット１２４およびピクセルエンジン１２
６を含むことができる。グラフィックスパイプライン１
１６において、変換ユニット１１８は種々の３次元変換
操作を行い、またライティングおよびテクスチャ効果を
実行してもよい。たとえば、変換ユニット１１８は、入
ってくる頂点毎のジオメトリをオブジェクト空間からス
クリーン空間に変換し、入ってくるテクスチャ座標を変
換しそして投影テクスチャ座標を計算し、ポリゴンクリ
ッピングを行い、頂点ライティング毎の計算を行い、テ
クスチャ座標発生のバンプマッピングを実行する。セッ
トアップ／ラスタライザ１２０は、変換ユニット１１８
から頂点データを受け取って、エッジのラスタライズ，
テクスチャ座標のラスタライズおよび色のラスタライズ
を実行するラスタライザへ３角形セットアップ情報を送
信するセットアップユニットを含んでいる。テクスチャ
ユニット１２２は、投影テクスチャならびにアルファ透
明度および深さをもったＢＬＩＴを使用することによ
り、多重テクスチャ処理，ポストキャッシュテクスチャ
復元，テクスチャフィルタリング，エンボスされたバン
プマッピング，投影およびライティングを含むテクスチ
ャリングに関連した種々のタスクを実行する。テクスチ
ャユニット１２２は、フィルタリングされたテクスチャ
値をテクスチャ環境ユニット１２４へ出力する。テクス
チャ環境ユニット１２４は、ポリゴンの色およびテクス
チャの色を一緒にブレンドし、テクスチャかぶりおよび
他の環境関連機能を実行する。ピクセルエンジン１２６
は、Ｚバッファリングおよびブレンドを行い、データを
オンチップのフレームバッファメモリの中に保存する。
ライン１１６は、変換ユニット１１８，セットアップ／
ラスタライザ１２０，テクスチャユニット１２２，テク
スチャ環境ユニット１２４およびピクセルエンジン１２
６を含むことができる。グラフィックスパイプライン１
１６において、変換ユニット１１８は種々の３次元変換
操作を行い、またライティングおよびテクスチャ効果を
実行してもよい。たとえば、変換ユニット１１８は、入
ってくる頂点毎のジオメトリをオブジェクト空間からス
クリーン空間に変換し、入ってくるテクスチャ座標を変
換しそして投影テクスチャ座標を計算し、ポリゴンクリ
ッピングを行い、頂点ライティング毎の計算を行い、テ
クスチャ座標発生のバンプマッピングを実行する。セッ
トアップ／ラスタライザ１２０は、変換ユニット１１８
から頂点データを受け取って、エッジのラスタライズ，
テクスチャ座標のラスタライズおよび色のラスタライズ
を実行するラスタライザへ３角形セットアップ情報を送
信するセットアップユニットを含んでいる。テクスチャ
ユニット１２２は、投影テクスチャならびにアルファ透
明度および深さをもったＢＬＩＴを使用することによ
り、多重テクスチャ処理，ポストキャッシュテクスチャ
復元，テクスチャフィルタリング，エンボスされたバン
プマッピング，投影およびライティングを含むテクスチ
ャリングに関連した種々のタスクを実行する。テクスチ
ャユニット１２２は、フィルタリングされたテクスチャ
値をテクスチャ環境ユニット１２４へ出力する。テクス
チャ環境ユニット１２４は、ポリゴンの色およびテクス
チャの色を一緒にブレンドし、テクスチャかぶりおよび
他の環境関連機能を実行する。ピクセルエンジン１２６
は、Ｚバッファリングおよびブレンドを行い、データを
オンチップのフレームバッファメモリの中に保存する。
【００３１】したがって、グラフィックスパイプライン
１１６は、フレームバッファおよび／またはテクスチャ
情報をローカルに保存する１以上の埋め込み型ＤＲＡＭ
（図示せず）を含んでいてもよい。オンチップのフレー
ムバッファは、表示コントローラ１２８によるアクセス
のために、メインメモリ１０４に周期的に書き込まれ
る。グラフィックスパイプライン１１６のフレームバッ
ファ出力（これは、結局はメインメモリ１０４に保存さ
れる）は、表示コントローラ１２８によってフレーム毎
に読取られる。表示コントローラ１２８は、ディスプレ
イ１３６上に表示するためのディジタルＲＧＢピクセル
値を提供する。
１１６は、フレームバッファおよび／またはテクスチャ
情報をローカルに保存する１以上の埋め込み型ＤＲＡＭ
（図示せず）を含んでいてもよい。オンチップのフレー
ムバッファは、表示コントローラ１２８によるアクセス
のために、メインメモリ１０４に周期的に書き込まれ
る。グラフィックスパイプライン１１６のフレームバッ
ファ出力（これは、結局はメインメモリ１０４に保存さ
れる）は、表示コントローラ１２８によってフレーム毎
に読取られる。表示コントローラ１２８は、ディスプレ
イ１３６上に表示するためのディジタルＲＧＢピクセル
値を提供する。
【００３２】頂点キャッシュおよび頂点索引アレイ 図４は頂点キャッシュ２１２および表示リストプロセサ
２１３を含むコマンドプロセサ１１４の概略図である。
コマンドプロセサ１１４は、位置，法線，テクスチャ座
標および色の信号ストリームから完全な索引付きアレイ
までの、広範囲の頂点データおよびプリミティブデータ
構造を取り扱う。何れかの頂点成分は索引参照されるこ
とができ、またはコマンドストリームの中に直接インラ
イン化することができる。したがって、コマンドプロセ
サ１１４は、融通可能なタイプ，フォーマットおよび多
くの属性を直接または索引付きデータとしてサポートす
る。
２１３を含むコマンドプロセサ１１４の概略図である。
コマンドプロセサ１１４は、位置，法線，テクスチャ座
標および色の信号ストリームから完全な索引付きアレイ
までの、広範囲の頂点データおよびプリミティブデータ
構造を取り扱う。何れかの頂点成分は索引参照されるこ
とができ、またはコマンドストリームの中に直接インラ
イン化することができる。したがって、コマンドプロセ
サ１１４は、融通可能なタイプ，フォーマットおよび多
くの属性を直接または索引付きデータとしてサポートす
る。
【００３３】コマンドプロセサ１１４内の表示リストプ
ロセサ２１３は、（典型的にはメインメモリ１０４内に
割当てられたバッファを介して）ＣＰＵ１０２により与
えられる表示リストコマンドを処理する。頂点キャッシ
ュ２１２は、図４に示す例示データ構造３００のよう
な、索引付きポリゴン頂点データ構造をキャッシュメモ
リに入れる。例示した索引付きポリゴン頂点データ構造
３００は、多くの頂点成分データアレイ（たとえば、色
データアレイ３０６ａ，テクスチャ頂点データアレイ３
０６ｂ，表面法線データアレイ３０６ｃ，位置頂点デー
タアレイ３０６ｄ等）を参照する頂点索引アレイ３０４
を含んでいてもよい。頂点キャッシュ２１２は、メイン
メモリ１０４内のこれらアレイ３０６から頂点データに
アクセスし、表示リストプロセサ２１３による迅速アク
セスおよび使用のために、それらをキャッシュメモリに
入れる。
ロセサ２１３は、（典型的にはメインメモリ１０４内に
割当てられたバッファを介して）ＣＰＵ１０２により与
えられる表示リストコマンドを処理する。頂点キャッシ
ュ２１２は、図４に示す例示データ構造３００のよう
な、索引付きポリゴン頂点データ構造をキャッシュメモ
リに入れる。例示した索引付きポリゴン頂点データ構造
３００は、多くの頂点成分データアレイ（たとえば、色
データアレイ３０６ａ，テクスチャ頂点データアレイ３
０６ｂ，表面法線データアレイ３０６ｃ，位置頂点デー
タアレイ３０６ｄ等）を参照する頂点索引アレイ３０４
を含んでいてもよい。頂点キャッシュ２１２は、メイン
メモリ１０４内のこれらアレイ３０６から頂点データに
アクセスし、表示リストプロセサ２１３による迅速アク
セスおよび使用のために、それらをキャッシュメモリに
入れる。
【００３４】表示リストプロセサ 図５は、コマンドプロセサ１１４によって実行される表
示リストプロセサ２１３の例を示している。この図５に
おいて、表示リストプロセサ２１３は、幾つかの構文解
析（パーシング：parsing）の段階を提供する。メイン
プロセサ１０２から受け取られた表示リストコマンド
は、表示リストストリームパーサ２００によって解釈さ
れる。表示リストストリームパーサ２００は、アドレス
スタック２０２を使用して、指令のネスティングを与え
ることができる。あるいは、ＦＩＦＯからの頂点コマン
ドのストリームをメインメモリ１０６に保存して、予め
取り込まれた頂点コマンドデータを再ロードする必要な
く、インスタンスにおけるサブルーチン分岐を可能にす
るために、デュアルＦＩＦＯを使用してもよい（図６参
照）。図６のアプローチを使用することにより、表示リ
ストコマンドは１レベル深さの表示リストを提供し、こ
こでトップレベルのコマンドストリームは表示リスト１
レベル深さをコールすことができる。この「コール」能
力は、ジオメトリにおける予め計算されたコマンドおよ
びインスタンスのために有用である。
示リストプロセサ２１３の例を示している。この図５に
おいて、表示リストプロセサ２１３は、幾つかの構文解
析（パーシング：parsing）の段階を提供する。メイン
プロセサ１０２から受け取られた表示リストコマンド
は、表示リストストリームパーサ２００によって解釈さ
れる。表示リストストリームパーサ２００は、アドレス
スタック２０２を使用して、指令のネスティングを与え
ることができる。あるいは、ＦＩＦＯからの頂点コマン
ドのストリームをメインメモリ１０６に保存して、予め
取り込まれた頂点コマンドデータを再ロードする必要な
く、インスタンスにおけるサブルーチン分岐を可能にす
るために、デュアルＦＩＦＯを使用してもよい（図６参
照）。図６のアプローチを使用することにより、表示リ
ストコマンドは１レベル深さの表示リストを提供し、こ
こでトップレベルのコマンドストリームは表示リスト１
レベル深さをコールすことができる。この「コール」能
力は、ジオメトリにおける予め計算されたコマンドおよ
びインスタンスのために有用である。
【００３５】表示ストリームパーサ２００は、グラフィ
ックスパイプライン１１６の状態に影響するコマンド
を、該グラフィックスパイプラインに向けて送り出す。
残りのプリミティブコマンドストリームは、メインメモ
リ１０４から得たプリミティブ記述子に基づいて、プリ
ミティブストリームパーサ２０４により解析される（以
下参照）。
ックスパイプライン１１６の状態に影響するコマンド
を、該グラフィックスパイプラインに向けて送り出す。
残りのプリミティブコマンドストリームは、メインメモ
リ１０４から得たプリミティブ記述子に基づいて、プリ
ミティブストリームパーサ２０４により解析される（以
下参照）。
【００３６】頂点に対する索引が参照され、ハードウエ
ア中のテーブルに設けられ得る頂点記述子に基づいて、
頂点ストリームパーサ２０８によって解析される。頂点
ストリームパーサ２０８に与えられる頂点ストリーム
は、メインメモリ１０４内に保存された頂点データに対
するこのような索引を含んでいてもよい。頂点ストリー
ムパーサ２０８は、頂点キャッシュ２１２を介して、メ
インメモリ１０４からこの頂点データにアクセスするこ
とができ、直接のデータに対して反対に索引付けされた
場合の異なった経路を介して、頂点コマンドおよび関連
の索引付き頂点属性を別々に与える。１つの例におい
て、頂点ストリームパーサ２０８は、それがメインメモ
リ１０４の全体であるかのように、頂点キャッシュ２１
２をアドレス指定する。次いで、頂点キャッシュ２１２
はメインメモリ１０４から頂点データを検索し（また多
くは先取りし）、これを頂点ストリームパーサ２０８に
よる使用のために一時的にキャッシュメモリに入れる。
頂点キャッシュ２１２における頂点データのキャッシン
グは、メインメモリ１０４に対するアクセス回数を減少
させ、したがってコマンドプロセサ１１４が必要とする
メインメモリバンド幅を減少させる。
ア中のテーブルに設けられ得る頂点記述子に基づいて、
頂点ストリームパーサ２０８によって解析される。頂点
ストリームパーサ２０８に与えられる頂点ストリーム
は、メインメモリ１０４内に保存された頂点データに対
するこのような索引を含んでいてもよい。頂点ストリー
ムパーサ２０８は、頂点キャッシュ２１２を介して、メ
インメモリ１０４からこの頂点データにアクセスするこ
とができ、直接のデータに対して反対に索引付けされた
場合の異なった経路を介して、頂点コマンドおよび関連
の索引付き頂点属性を別々に与える。１つの例におい
て、頂点ストリームパーサ２０８は、それがメインメモ
リ１０４の全体であるかのように、頂点キャッシュ２１
２をアドレス指定する。次いで、頂点キャッシュ２１２
はメインメモリ１０４から頂点データを検索し（また多
くは先取りし）、これを頂点ストリームパーサ２０８に
よる使用のために一時的にキャッシュメモリに入れる。
頂点キャッシュ２１２における頂点データのキャッシン
グは、メインメモリ１０４に対するアクセス回数を減少
させ、したがってコマンドプロセサ１１４が必要とする
メインメモリバンド幅を減少させる。
【００３７】頂点ストリームパーサ２０８は、各３角形
（ポリゴン）内に表現されるべき夫々の頂点についての
データを与える。この頂点毎データ（per-vertex dat
a）は、プリミティブストリームパーサ２０４によって
出力されるプリミティブ毎(per-primitive) データとと
もに、復元／逆量子化器ブロック２１４に与えられる。
逆量子化器２１４は、異なった頂点表現（たとえば８ビ
ットおよび１６ビットの固定小数点フォーマットデー
タ）を、グラフィックスパイプライン１１６によって使
用される一様な浮動小数点表現へと変換する。逆量子化
器２１４は、弾力的な種々の異なるタイプのフォーマッ
トおよび多くの属性のためのハードウエアサポートを提
供し、このようなデータは直接のデータまたは索引付デ
ータとして、表示リストプロセサ２１３に提示されるこ
とができる。逆量子化器２１４の一様な浮動小数点表現
出力は、ラスタ化およびさらなる処理のためにグラフィ
ックスパイプライン１１６に与えられる。最適化として
所望のときは、頂点ストリップデータを再変換する必要
性を回避するために、逆量子化器２１４の出力位置にさ
らなる小さいキャッシュまたはバッファを設けてもよ
い。
（ポリゴン）内に表現されるべき夫々の頂点についての
データを与える。この頂点毎データ（per-vertex dat
a）は、プリミティブストリームパーサ２０４によって
出力されるプリミティブ毎(per-primitive) データとと
もに、復元／逆量子化器ブロック２１４に与えられる。
逆量子化器２１４は、異なった頂点表現（たとえば８ビ
ットおよび１６ビットの固定小数点フォーマットデー
タ）を、グラフィックスパイプライン１１６によって使
用される一様な浮動小数点表現へと変換する。逆量子化
器２１４は、弾力的な種々の異なるタイプのフォーマッ
トおよび多くの属性のためのハードウエアサポートを提
供し、このようなデータは直接のデータまたは索引付デ
ータとして、表示リストプロセサ２１３に提示されるこ
とができる。逆量子化器２１４の一様な浮動小数点表現
出力は、ラスタ化およびさらなる処理のためにグラフィ
ックスパイプライン１１６に与えられる。最適化として
所望のときは、頂点ストリップデータを再変換する必要
性を回避するために、逆量子化器２１４の出力位置にさ
らなる小さいキャッシュまたはバッファを設けてもよ
い。
【００３８】頂点索引アレイ 図７は、頂点キャッシュ２１２を介して間接的（すなわ
ち、索引付の）頂点属性データを与えるために使用され
る、好ましい実施例における索引付き頂点リスト３００
のさらに詳細な例を示している。この一般化された索引
付き頂点リスト３００は、図１に示したシステムにおけ
るプリミティブを定義するために使用してもよい。夫々
のプリミティブは索引のリストによって記述され、その
夫々は頂点アレイの中に索引をつける。頂点およびプリ
ミティブは夫々、フォーマット記述子を使用して、それ
らの項目のタイプを定義する。これらの記述子は、属性
をタイプに結びつける。属性は、表現するハードウエア
に対して特定の意味を有するデータ項目である。これ
は、頂点／プリミティブストリームがロードされたとき
にそれを解析および変換するように、記述子でハードウ
エアをプログラミングする可能性を与える。最小サイズ
のタイプと最小数の属性を使用することで、ジオメトリ
の圧縮につながる。図７の構成はまた、所望により、属
性を頂点、索引またはプリミティブに関連させる。
ち、索引付の）頂点属性データを与えるために使用され
る、好ましい実施例における索引付き頂点リスト３００
のさらに詳細な例を示している。この一般化された索引
付き頂点リスト３００は、図１に示したシステムにおけ
るプリミティブを定義するために使用してもよい。夫々
のプリミティブは索引のリストによって記述され、その
夫々は頂点アレイの中に索引をつける。頂点およびプリ
ミティブは夫々、フォーマット記述子を使用して、それ
らの項目のタイプを定義する。これらの記述子は、属性
をタイプに結びつける。属性は、表現するハードウエア
に対して特定の意味を有するデータ項目である。これ
は、頂点／プリミティブストリームがロードされたとき
にそれを解析および変換するように、記述子でハードウ
エアをプログラミングする可能性を与える。最小サイズ
のタイプと最小数の属性を使用することで、ジオメトリ
の圧縮につながる。図７の構成はまた、所望により、属
性を頂点、索引またはプリミティブに関連させる。
【００３９】このように、図７の索引付き頂点アレイ３
００の例では、プリミティブリスト３０２は、データス
トリーム（たとえばｐｒｉｍ０，ｐｒｉｍ１，ｐｒｉｍ
２，ｐｒｉｍ３…）における種々の各プリミティブ（た
とえば３角形）を定義する。プリミティブ記述子ブロッ
ク３０８は、プリミティブに共通の属性を与えることが
できる（たとえば直接または索引付けされ得るテクスチ
ャデータおよび結合データ）を与えることができる。プ
リミティブリスト３０２内の各プリミティブは、頂点リ
スト３０４内の対応する頂点に索引を付ける。頂点リス
ト３０４内の１つの頂点は、プリミティブリスト３０２
内の複数のプリミティブによって使用され得る。所望で
あれば、プリミティブリスト３０２は明確ではなく暗示
的であってもよい。すなわち、頂点リスト３０４は、暗
示的に（たとえば３角形ストリップを使用して）対応す
るプリミティブを定義するように配列することができ
る。
００の例では、プリミティブリスト３０２は、データス
トリーム（たとえばｐｒｉｍ０，ｐｒｉｍ１，ｐｒｉｍ
２，ｐｒｉｍ３…）における種々の各プリミティブ（た
とえば３角形）を定義する。プリミティブ記述子ブロッ
ク３０８は、プリミティブに共通の属性を与えることが
できる（たとえば直接または索引付けされ得るテクスチ
ャデータおよび結合データ）を与えることができる。プ
リミティブリスト３０２内の各プリミティブは、頂点リ
スト３０４内の対応する頂点に索引を付ける。頂点リス
ト３０４内の１つの頂点は、プリミティブリスト３０２
内の複数のプリミティブによって使用され得る。所望で
あれば、プリミティブリスト３０２は明確ではなく暗示
的であってもよい。すなわち、頂点リスト３０４は、暗
示的に（たとえば３角形ストリップを使用して）対応す
るプリミティブを定義するように配列することができ
る。
【００４０】頂点記述子ブロック３０６は、頂点リスト
３０４の夫々の頂点について与えることができる。頂点
記述子ブロック３０６は、特定の頂点に対応する属性デ
ータを含んでいる（たとえば、ｒｇｂまたは他の色デー
タ，アルファデータ，ｘｙｚ表面法線データ）。図４に
示すように、頂点記述子ブロック３０６は、多くの異な
った索引付き成分ブロックを含むことができる。この頂
点属性記述子ブロック３０６は、いずれの頂点属性が存
在するか、成分の数およびサイズならびに成分が参照さ
れる方法（たとえば直接的…すなわち、量子化された頂
点データストリーム内に含まれる…または索引付けされ
る）を決定する。一例において、特定のプリミティブに
ついての描画（ＤＲＡＷ）コマンドにおける頂点は、全
て同じ頂点属性データ構造フォーマットを有する。
３０４の夫々の頂点について与えることができる。頂点
記述子ブロック３０６は、特定の頂点に対応する属性デ
ータを含んでいる（たとえば、ｒｇｂまたは他の色デー
タ，アルファデータ，ｘｙｚ表面法線データ）。図４に
示すように、頂点記述子ブロック３０６は、多くの異な
った索引付き成分ブロックを含むことができる。この頂
点属性記述子ブロック３０６は、いずれの頂点属性が存
在するか、成分の数およびサイズならびに成分が参照さ
れる方法（たとえば直接的…すなわち、量子化された頂
点データストリーム内に含まれる…または索引付けされ
る）を決定する。一例において、特定のプリミティブに
ついての描画（ＤＲＡＷ）コマンドにおける頂点は、全
て同じ頂点属性データ構造フォーマットを有する。
【００４１】図８は、頂点属性ブロック３０６によって
与えられる属性リストの例を示している。次表１に示す
属性が提供されてもよい。
与えられる属性リストの例を示している。次表１に示す
属性が提供されてもよい。
【００４２】
【表１】
【００４３】この例の頂点属性記述子ブロック３０６に
おいて、位置属性は常に存在し、索引付けされたものま
たは直接的なものでもよく、多くの異なった量子化され
圧縮されたフォーマット（たとえば、浮動小数点，８ビ
ット，整数，または１６ビット）をとることができる。
全ての残りの属性は、いずれかの頂点について存在して
も存在しなくてもよく、所望により索引付きでも直接的
であってもよい。位置値と同様に、テクスチャ座標値は
種々の異なったフォーマット（たとえば、８ビット整
数、１６ビット整数または浮動小数点）で表現すること
ができ、表面法線属性についてもそうである。拡散色お
よび鏡色の属性は、１６ビット３補数，２４ビット３補
数，３２ビット３補数，または１６，２４もしくは３２
ビット４補数を含む種々のフォーマットで、３（ｒｇ
ｂ）または４（ｒｇｂａ）の値を与えることができる。
所定のプリミティブについての全ての頂点は、好ましく
は同じフォーマットを有する。
おいて、位置属性は常に存在し、索引付けされたものま
たは直接的なものでもよく、多くの異なった量子化され
圧縮されたフォーマット（たとえば、浮動小数点，８ビ
ット，整数，または１６ビット）をとることができる。
全ての残りの属性は、いずれかの頂点について存在して
も存在しなくてもよく、所望により索引付きでも直接的
であってもよい。位置値と同様に、テクスチャ座標値は
種々の異なったフォーマット（たとえば、８ビット整
数、１６ビット整数または浮動小数点）で表現すること
ができ、表面法線属性についてもそうである。拡散色お
よび鏡色の属性は、１６ビット３補数，２４ビット３補
数，３２ビット３補数，または１６，２４もしくは３２
ビット４補数を含む種々のフォーマットで、３（ｒｇ
ｂ）または４（ｒｇｂａ）の値を与えることができる。
所定のプリミティブについての全ての頂点は、好ましく
は同じフォーマットを有する。
【００４４】この例において、頂点記述子３０６は、１
６ビットポインタを使用する索引付きデータを属性アレ
イの中に照合する。アレイ内の特定の属性にアクセスす
るために使用される特定のオフセットは、たとえば属性
における成分の数，成分の大きさ，アライメント目的の
属性間のパディング，および複数の属性が同じアレイの
中にインタリーブされるかどうかを含む多くの因子に依
存する。１つの頂点は、混合された直接的または間接的
な属性を有することができ、また幾つかの属性はハード
ウエアによって発生することができる（たとえば、位置
からテクスチャ座標を発生させる）。何れの属性も直接
に、または索引としてアレイの中に送ることができる。
頂点キャッシュう２１２は、過剰なキャッシュミスを伴
うことなく、典型的な数の夫々のデータ成分ストリーム
（たとえば位置，法線，色およびテクスチャ）を扱うた
めに充分なキャッシュラインを含んでいる。
６ビットポインタを使用する索引付きデータを属性アレ
イの中に照合する。アレイ内の特定の属性にアクセスす
るために使用される特定のオフセットは、たとえば属性
における成分の数，成分の大きさ，アライメント目的の
属性間のパディング，および複数の属性が同じアレイの
中にインタリーブされるかどうかを含む多くの因子に依
存する。１つの頂点は、混合された直接的または間接的
な属性を有することができ、また幾つかの属性はハード
ウエアによって発生することができる（たとえば、位置
からテクスチャ座標を発生させる）。何れの属性も直接
に、または索引としてアレイの中に送ることができる。
頂点キャッシュう２１２は、過剰なキャッシュミスを伴
うことなく、典型的な数の夫々のデータ成分ストリーム
（たとえば位置，法線，色およびテクスチャ）を扱うた
めに充分なキャッシュラインを含んでいる。
【００４５】頂点キャッシュの具体化 図９は、頂点キャッシュ２１２および関連ロジックの一
例を示す概略図である。この例の頂点キャッシュ２１２
は、５１２×１１２ビットのデュアルポートＲＡＭとし
て構成された８キロバイトのキャッシュメモリ４００を
含んでいる。多くの属性ストリームがキャッシュ２１２
の中で探索されるので、８本のタグラインを含む８組の
セットアソシアティブキャッシュを使用して、スラッシ
ングを低減する。各タグラインは３２×１６ビットのデ
ュアルポートのＲＡＭ４０４および関連タグ状態レジス
タ４０６を含んでいる。タグＲＡＭ ４０４は、頂点Ｒ
ＡＭ４０４内に保存された対応するデータブロックのメ
インメモリアドレスを保存する。アドレス計算ブロック
４０８は、必要な頂点属性データが既に頂点ＲＡＭ４０
０内に存在するか否か、あるいはメインメモリへの追加
の取り込みが必要か否かを決定する。メモリ待ち時間を
隠すために、キャッシュラインはメインメモリ１０４か
ら先取りされる。
例を示す概略図である。この例の頂点キャッシュ２１２
は、５１２×１１２ビットのデュアルポートＲＡＭとし
て構成された８キロバイトのキャッシュメモリ４００を
含んでいる。多くの属性ストリームがキャッシュ２１２
の中で探索されるので、８本のタグラインを含む８組の
セットアソシアティブキャッシュを使用して、スラッシ
ングを低減する。各タグラインは３２×１６ビットのデ
ュアルポートのＲＡＭ４０４および関連タグ状態レジス
タ４０６を含んでいる。タグＲＡＭ ４０４は、頂点Ｒ
ＡＭ４０４内に保存された対応するデータブロックのメ
インメモリアドレスを保存する。アドレス計算ブロック
４０８は、必要な頂点属性データが既に頂点ＲＡＭ４０
０内に存在するか否か、あるいはメインメモリへの追加
の取り込みが必要か否かを決定する。メモリ待ち時間を
隠すために、キャッシュラインはメインメモリ１０４か
ら先取りされる。
【００４６】図１０は、頂点ストリームパーサ２０８に
よって頂点キャッシュ２１２に与えられるメモリアドレ
スフォーマットの一例を示している。このメモリアドレ
ス４５０は、キャッシュラインの中にバイトオフセット
を与えるフィールド４５２，タグＲＡＭアドレス４５
４，およびタグＲＡＭ４０４の内容と比較するためのメ
インメモリアドレス４５６を含んでいる。アドレス計算
ブロック４０８はメインメモリアドレス４５６をタグＲ
ＡＭ４０４の内容と比較して、必要なデータが既に頂点
ＲＡＭ４００内にキャッシュされたか否か、またはそれ
をメインメモリ１０４から取り込むことが必要か否かを
決定する。
よって頂点キャッシュ２１２に与えられるメモリアドレ
スフォーマットの一例を示している。このメモリアドレ
ス４５０は、キャッシュラインの中にバイトオフセット
を与えるフィールド４５２，タグＲＡＭアドレス４５
４，およびタグＲＡＭ４０４の内容と比較するためのメ
インメモリアドレス４５６を含んでいる。アドレス計算
ブロック４０８はメインメモリアドレス４５６をタグＲ
ＡＭ４０４の内容と比較して、必要なデータが既に頂点
ＲＡＭ４００内にキャッシュされたか否か、またはそれ
をメインメモリ１０４から取り込むことが必要か否かを
決定する。
【００４７】タグ状態レジスタ４０６は、図１１に示し
たフォーマットでデータを保存する。データ有効フィー
ルド４６２は、特定のキャッシュライン内のデータが有
効であるかどうかを指示する。カウンタフィールド４６
４は、キャッシュラインに依存する待ち行列４１０中の
エントリ数のトラックを維持する。カウンタフィールド
４６４は、ミスが発生したときに全てのタグ状態レジス
タ４０６がデータ有効を示す場合に使用される。アドレ
ス計算ブロック４０８は、新たなエントリのための余裕
を形成するために、キャッシュラインの１つを捨てる必
要がある。カウンタフィールド４６４がゼロでなけれ
ば、キャッシュラインは未だ使用中であり、捨て去るこ
とはできない。改良された部分的ＬＲＵアルゴリズムに
基づき、アドレス計算ブロック４０８は置き換えのため
にキャッシュラインの１つを選択する。データ有効フィ
ールド４６２は「無効」にセットされ、キャッシュライ
ンはメインメモリ１０４からの新たな内容で置き換えら
れる。もう１つの属性索引が同じキャッシュラインにマ
ップすると、カウンタフィールド４６４はインクリメン
トされる。データがメインメモリ１０４から到達する
と、データ有効ビットがセットされ、エントリは待ち行
列４１０から処理可能となる。あるいは、データがキャ
ッシュＲＡＭ４００の中に入れられるまで、待ち行列４
１０の処理が停止されるであろう。待ち行列エントリの
ためにキャッシュＲＡＭ４００がアクセスされると、カ
ウンタ４６４はディクリメントされる。
たフォーマットでデータを保存する。データ有効フィー
ルド４６２は、特定のキャッシュライン内のデータが有
効であるかどうかを指示する。カウンタフィールド４６
４は、キャッシュラインに依存する待ち行列４１０中の
エントリ数のトラックを維持する。カウンタフィールド
４６４は、ミスが発生したときに全てのタグ状態レジス
タ４０６がデータ有効を示す場合に使用される。アドレ
ス計算ブロック４０８は、新たなエントリのための余裕
を形成するために、キャッシュラインの１つを捨てる必
要がある。カウンタフィールド４６４がゼロでなけれ
ば、キャッシュラインは未だ使用中であり、捨て去るこ
とはできない。改良された部分的ＬＲＵアルゴリズムに
基づき、アドレス計算ブロック４０８は置き換えのため
にキャッシュラインの１つを選択する。データ有効フィ
ールド４６２は「無効」にセットされ、キャッシュライ
ンはメインメモリ１０４からの新たな内容で置き換えら
れる。もう１つの属性索引が同じキャッシュラインにマ
ップすると、カウンタフィールド４６４はインクリメン
トされる。データがメインメモリ１０４から到達する
と、データ有効ビットがセットされ、エントリは待ち行
列４１０から処理可能となる。あるいは、データがキャ
ッシュＲＡＭ４００の中に入れられるまで、待ち行列４
１０の処理が停止されるであろう。待ち行列エントリの
ためにキャッシュＲＡＭ４００がアクセスされると、カ
ウンタ４６４はディクリメントされる。
【００４８】現時点で最も実際的且つ好ましいと思われ
る実施例に関連してこの発明を説明してきたが、この発
明はこの開示された実施例に限定されるものではなく、
逆に、特許請求の範囲内に含まれる種々の変形例および
均等な構成をもカバーするものであることが理解される
べきである。
る実施例に関連してこの発明を説明してきたが、この発
明はこの開示された実施例に限定されるものではなく、
逆に、特許請求の範囲内に含まれる種々の変形例および
均等な構成をもカバーするものであることが理解される
べきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は対話型３次元グラフィックスシステムの
一例を示すブロック図である。
一例を示すブロック図である。
【図２】図２は図１に示したグラフィックス／オーディ
オコプロセサの例を示すブロック図である。
オコプロセサの例を示すブロック図である。
【図３】図３は図２のグラフィックス／オーディオコプ
ロセサ部分のより詳細なブロック図で３次元パイプライ
ングラフィックス処理構成の一例を示す。
ロセサ部分のより詳細なブロック図で３次元パイプライ
ングラフィックス処理構成の一例を示す。
【図４】図４は頂点索引アレイデータを設けた頂点キャ
ッシュを含むコマンドプロセサの一例を示す。
ッシュを含むコマンドプロセサの一例を示す。
【図５】図５はこの発明に従って設けられた頂点キャッ
シュを含む表示リストプロセサの一例を示す。
シュを含む表示リストプロセサの一例を示す。
【図６】図６はデュアルＦＩＦＯ構成の一例を示してい
る。
る。
【図７】図７は索引付き頂点データ構造の一例を示す概
略図である。
略図である。
【図８】図８は頂点記述子ブロックの一例を示してい
る。
る。
【図９】図９は頂点キャッシュの具体化の一例を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図１０】図１０は頂点キャッシュメモリアドレスフォ
ーマットの一例を示している。
ーマットの一例を示している。
【図１１】図１１は頂点キャッシュタグ状態レジスタフ
ォーマットの一例を示している。
ォーマットの一例を示している。
【符号の説明】 １００ …対話型３次元コンピュータグラフィックスシ
ステム １０２ …メインプロセサ（ＣＰＵ） １０４ …メインメモリ １０６ …グラフィックス／オーディオコプロセサ １０７ …３次元グラフィックスプロセサ １１４ …コマンドプロセサ １１６ …グラフィクスパイプライン ２１２ …頂点キャッシュ ２１３ …表示リストプロセサ
ステム １０２ …メインプロセサ（ＣＰＵ） １０４ …メインメモリ １０６ …グラフィックス／オーディオコプロセサ １０７ …３次元グラフィックスプロセサ １１４ …コマンドプロセサ １１６ …グラフィクスパイプライン ２１２ …頂点キャッシュ ２１３ …表示リストプロセサ
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート ムーア アメリカ合衆国 ワシントン州 レドモン ド 2522 227番地北東 (72)発明者 ティモシー ジェイ ヴァンフック アメリカ合衆国 カリフォルニア州 アサ ートン オークグローブ通り224
Claims (16)
- 【請求項１】ポリゴン頂点データを保存するメモリおよ
び少なくとも一部は前記ポリゴン頂点データに応答して
画像を発生して表示する３次元グラフィックスエンジン
を含む３次元グラフィックスシステムにおいて、前記メ
モリおよび前記３次元グラフィックスエンジンに動作可
能に結合された頂点キャッシュであって、 前記ポリゴン頂点データが索引付き頂点データ表現を含
み、前記頂点キャッシュは前記索引付き頂点データ表現
に応答して動作し、前記メモリから索引付き頂点データ
をキャッシュし、画像表示のための再ソーティングなし
で、前記グラフィックスエンジンに使用させるようにし
たことを特徴とする、頂点キャッシュ。 - 【請求項２】前記３次元グラフィックスエンジンは集積
回路に配置されており、 前記集積回路に配置されて前記３次元グラフィックスエ
ンジンと動作可能に結合されたメモリ装置をさらに備え
る、請求項１記載の頂点キャッシュ。 - 【請求項３】前記メモリ装置は前記頂点データをキャッ
シュするための組連想キャッシュメモリを備える、請求
項２記載の頂点キャッシュ。 - 【請求項４】前記組連想キャッシュメモリは８個のキャ
ッシュラインを提供する、請求項３記載の頂点キャッシ
ュ。 - 【請求項５】前記メモリ装置は８キロバイトの短い待ち
時間のＲＡＭを含む、請求項２記載の頂点キャッシュ。 - 【請求項６】複数のキャッシュタグラインを備える、請
求項１記載の頂点キャッシュ。 - 【請求項７】前記複数のキャッシュタグ状態レジスタを
含む、請求項１記載の頂点キャッシュ。 - 【請求項８】待ち行列およびミス待ち行列を含む、請求
項１記載の頂点キャッシュ。 - 【請求項９】前記頂点キャッシュは、使用時に前記メモ
リに結合され、前記グラフィックスエンジンが前記頂点
データを必要とするときに、前記メモリから頂点データ
を取り込む、請求項１記載の頂点キャッシュ。 - 【請求項１０】前記頂点キャッシュと前記３次元グラフ
ィックスエンジンとの間に動作可能に連結されたハード
ウエアベースの逆量子化装置をさらに備え、 前記逆量子化装置は、前記３次元グラフィックスエンジ
ンによる使用のために、複数の頂点データフォーマット
を一様な浮動小数点フォーマットに変換する、請求項１
記載の頂点キャッシュ。 - 【請求項１１】前記索引付き頂点データ表現は属性デー
タを参照する索引付きアレイを含む、請求項１記載の頂
点キャッシュ。 - 【請求項１２】前記索引付きアレイは前記属性データを
直接参照する、請求項１１記載の頂点キャッシュ。 - 【請求項１３】前記索引付きアレイは前記属性データを
間接的に参照する、請求項１１記載の頂点キャッシュ。 - 【請求項１４】ポリゴン頂点データを保存するメモリお
よび少なくとも一部は前記ポリゴン頂点データに応答し
て画像を発生および表示する３次元グラフィックスエン
ジンを含む３次元ビデオグラフィックスシステムにおい
て、前記３次元グラフィックスエンジンが使用するため
に前記メモリから前記頂点データにアクセスするための
方法であって、 (a) 前記ポリゴン頂点データを索引付き頂点データ表現
で表現するステップ、および(b) 前記索引付き頂点デー
タを、前記３次元グラフィックスエンジンに対してロー
カルな短い待ち時間のキャッシュメモリ装置の中に取り
込んで、前記索引付き頂点データを前記３次元グラフィ
ックスエンジンによるアクセスのために利用可能にする
ステップを含む、方法。 - 【請求項１５】前記ステップ(b) は、前記３次元グラフ
ィックスエンジンが前記頂点データを必要とするとき
に、頂点データを前記メモリから前記キャッシュメモリ
装置へ取り込むステップをさらに含む、請求項１４記載
の方法。 - 【請求項１６】前記ステップ(b) は、前記キャッシュメ
モリ装置に保存された複数の頂点データフォーマット
を、前記３次元グラフィックスエンジンによる使用のた
めの一様な浮動小数点フィーマットに変換するステップ
をさらに含む、請求項１４記載の方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| US09/465754 | 1999-12-17 | ||
| US09/465,754 US6717577B1 (en) | 1999-10-28 | 1999-12-17 | Vertex cache for 3D computer graphics |
| US60/161915 | 1999-12-17 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001195603A true JP2001195603A (ja) | 2001-07-19 |
| JP4644353B2 JP4644353B2 (ja) | 2011-03-02 |
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ID=26858260
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP (1) | JP4644353B2 (ja) |
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