JP2002183750A - レンダリングシステム及びレンダリング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 長時間にわたるレンダリング動作およびデー
タ転送動作を時間的に重複させることができ、かつ、個
々の動作を互いに同期させることができるレンダリング
システムを得る。 【解決手段】 グラフィックデータをレンダリングする
ためのレンダリングシステムは、データ転送コマンドと
レンダリングコマンドとを生成するホストプロセッサ
と、コマンドキューにデータ転送コマンドとレンダリン
グコマンドとを格納するメモリとを備える。そのシステ
ムのコマンドパーサは、そのコマンドキューのデータ転
送コマンドとレンダリングコマンドとを同時に構文解析
し、かつ処理し、同期機構を用いて、同時に行われるデ
ータ転送コマンドおよびレンダリングコマンドの構文解
析および処理を同期させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はコンピュータグラフ
ィックスの分野に関し、特に、並列パイプラン式のレン
ダリングシステムにおいてグラフィックデータをレンダ
リングすることに関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータグラフィックスアプリケー
ションにおいて、３次元データを視覚化する必要がある
とき、多くの場合にボリュームレンダリングが用いられ
る。そのボリュームデータには、物理的または医学的対
象物、あるいは大気、地理あるいは他の科学的モデルの
走査データを用いることができ、その場合には、データ
の視覚化によって、データによって表される根底をなす
現実世界の構造を理解しやすくなる。

【０００３】ボリュームレンダリングを用いると、物理
的な物体およびモデルの内部構造ならびに外部表面の特
徴が視覚化される。ボクセルは通常、ボリュームレンダ
リングにおいて用いられる基本的なデータ項目である。
ボクセルは、その物体あるいはモデルの特定の３次元部
分に関連する。各ボクセルの座標（ｘ，ｙ，ｚ）は、ボ
クセルを、表現される物体あるいはモデル内の位置にマ
ッピングする。

【０００４】ボクセルは、その物体あるいはモデルの特
定の位置に関連する１つあるいは複数の値を表す。従来
技術によるボリュームレンダリングシステムでは、ボク
セルによって表される値には、密度、組織タイプ、弾性
あるいは速度のような多数の異なるパラメータのうちの
特定の１つのパラメータを用いることができる。レンダ
リング中に、ボクセルは、その強度値に応じた色および
不透明度（ＲＢＧα）値に変換される。その値は、視認
するために２次元の画像平面上に投影することができ
る。

【０００５】レンダリング中に頻繁に用いられる１つの
技術はレイキャスティングである。その場合、１組の仮
想的なレイ（視線）が、ボクセルのアレイを通して投影
される。レイはいくつかの視点あるいは画像平面から生
じる。ボクセルの強度値はレイに沿った点でサンプリン
グされ、サンプリングされる値を画素値に変換するため
に種々の技術が知られている。

【０００６】Burgess等による１９９９年５月２０日出
願の米国特許出願第０９／３１５，７４２号、タイトル
「Volume rendering integrated circuit」が、参照し
て本明細書に援用される。そこでは、簡単な従来技術の
ボリュームレンダリングシステムが記載される。そのレ
ンダリングシステムは、相互接続バスによってボリュー
ムグラフィックスボード（ＶＧＢ）に接続されるホスト
プロセッサを備える。そのホストプロセッサには、バス
を含む任意の種類のパーソナルコンピュータあるいはワ
ークステーションを用いることができる。そのホスト
は、ホストメモリあるいはメインメモリを備える。ホス
トメモリには、メインメモリ、キャッシュメモリおよび
ディスクメモリのような、プロセッサが利用可能な内部
あるいは外部の記憶装置の任意の組み合わせを用いるこ
とができる。

【０００７】ＶＧＢはボリュームレンダリングチップ
（ＶＲＣ）に接続されるボクセルメモリとピクセルメモ
リとを備える。ＶＲＣは、リアルタイムでインタラクテ
ィブなボリュームレンダリング動作に必要な全てのロジ
ックを備える。ＶＲＣは、４つの相互に接続されるレン
ダリングパイプラインを含む。基本的には、ＶＧＢはホ
ストのためのレンダリングエンジンあるいは「グラフィ
ックスアクセラレータ」を提供する。

【０００８】動作中に、ホスト内で実行されるアプリケ
ーションソフトウエアが、レンダリングのために、ボリ
ュームデータをＶＧＢに転送する。詳細には、ボクセル
データは、ホストメモリからバスを介してボクセルメモ
リに転送される。またアプリケーションは、ボクセルメ
モリ内の分類テーブルのような別のデータも格納する。
またアプリケーションは、パイプラインによってアクセ
ス可能なレンダリングレジスタをロードする。これらの
レジスタは、そのレンダリングが如何に実行されること
になるかを指定する。全てのデータがロードされた後
に、アプリケーションは、レンダリング動作を開始する
ためにコマンドを生成する。パイプラインはそのレンダ
リングコマンドを実行する。レンダリング動作が完了す
ると、出力装置上で表示するために、出力画像がピクセ
ルメモリからホストあるいは３Ｄグラフィックスカード
に移動する。Burgessのシステムでは、主な動作は逐次
的に行われる。すなわち、そのシステムは、ホストから
ＶＧＢにボクセルデータを書き込み、ＶＲＣにおいてレ
ンダリングを実行し、その後、ＶＧＢからホストにピク
セルデータを書き込む。

【０００９】しかしながら、さらに複雑なレンダリング
動作の場合、メモリ転送とレンダリング動作とを重複し
て行うか、あるいは以前のレンダリング動作が依然とし
て進行している間に、１つのレンダリング動作を開始す
ることが望ましい場合がある。さらに、効率上の理由に
より、ホストにおいて実行されているアプリケーション
あるいは他のソフトウエアによって割り込まれたり、介
入されたりすることなく、あるレンダリング動作から次
のレンダリング動作まで進行することが望ましい場合が
ある。同様に、ソフトウエアによる割込みあるいは介入
が生じることなく、レンダリング動作の完了からデータ
転送の開始まで進行することが望ましい場合がある。

【００１０】たとえば、パイプラインが現在のボリュー
ムをレンダリングしている間に、以前のボリュームのレ
ンダリングから生成された画像をホストに転送して戻
し、レンダリングされることになる次のボリュームをロ
ードすることができるであろう。この状況では、次のボ
リュームのためのレンダリング動作は、そのボリューム
が完全にロードされるまで開始することを禁止され、画
像のデータ転送は、その画像を生成するレンダリング動
作が完了するまで開始してはならない。この状況は、デ
ータの移動が、埋め込まれた多角形構造を含むときに、
急激に、さらに一層複雑になる。なぜなら、これが、レ
ンダリングを開始する前にロードされなければならない
種々のデータ源の数を増加させるためである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】それゆえ、本発明の目
的は、長時間にわたるレンダリング動作およびデータ転
送などの動作を時間的に重複させることができ、ホスト
ソフトウエアが介入することなく、個々の動作を互いに
同期させることができ、さらにホストソフトウエアがレ
ンダリング動作の状態を判定し、進行中の動作と同期で
きるように、レンダリングシステムを制御するための効
率的な手段を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、データ転送コ
マンドおよびレンダリングコマンドを生成するホストプ
ロセッサを備える、グラフィックスデータをレンダリン
グするためのレンダリングシステムを提供する。またそ
のシステムは、データ転送コマンドおよびレンダリング
コマンドを複数のコマンドキューに格納するメモリと、
複数のコマンドキューのデータ転送コマンドおよびレン
ダリングコマンドを同時に構文解析し、かつ処理するコ
マンドパーサとを備える。同期機構を用いて、データ転
送コマンドおよびレンダリングコマンドを同時に構文解
析し、かつ処理する動作を同期させる。

【００１３】

【発明の実施の形態】パイプライン機構 図１は本発明によるボリュームレンダリングシステム全
体の機構を示す。そのシステムは、バス１２１によって
レンダリングサブシステム１００に接続されるホストコ
ンピュータ１０を備える。ホストは、ＣＰＵ１１と、ホ
ストメモリ１２とを備える。ホストメモリ１２は、グラ
フィカルアプリケーションソフトウエア１３と、オペレ
ーティングシステムソフトウエアと通信するグラフィッ
クドライバ１４とを格納することができる。そのソフト
ウエアはＣＰＵ１１において実行される。またホストメ
モリは、ボリュームデータセット、画像、および種々の
テーブルのようなレンダリングデータも格納することが
できる。

【００１４】レンダリングエンジン１００の主なモジュ
ールは、メモリインターフェース１１０、バスロジック
２００、シーケンサ１３０、および４つの並列パイプラ
イン１４０である。４つのパイプラインに及ぶ一対のス
ライスバッファ１５０を除いて、パイプライン（Ａ、
Ｂ、ＣおよびＤ）は互いに独立して動作する。好ましい
実施形態では、全ての主なモジュール１１０、２００、
１３０、１４０および１５０は、１つのＶＬＳＩチップ
上のハードウエア回路で実装される。これは、本発明を
用いることができるレンダリングエンジンのタイプの一
例にすぎないことに留意されたい。レンダリングエンジ
ンには、パイプライン化された、またはパイプライン化
されていない多角形レンダリングエンジン、あるいは任
意の他のタイプのハードウエアで実装されたレンダリン
グエンジンを用いることができることにも留意された
い。

【００１５】メモリインターフェース メモリインターフェース１１０は、レンダリングメモリ
１６０を制御する。好ましい実施形態では、レンダリン
グメモリ１６０は、８つの倍速データレート（ＤＤＲ
（double data rate））同期ＤＲＡＭモジュールを備え
る。そのレンダリングメモリは、ボリューム（ボクセ
ル）、多角形、入力および出力画像（ピクセル）、デプ
ス値（depth values）および参照用テーブルのような、
パイプライン１４０内のレンダリンググラフィックス対
象物のために直接必要とされる全てのレンダリングデー
タ１１１のための一体化された記憶装置を提供する。以
下に記載されるように、レンダリングメモリ１６０は、
本発明によるコマンドキューバッファ１９０を格納する
こともできる。別法では、ホストＣＰＵメモリ１２がコ
マンドキューバッファ１９０を格納することができる。
すなわち、任意の個々のコマンドキューバッファは、レ
ンダリングメモリ１６０か、あるいはホストメモリ１２
かのいずれかに格納することができる。

【００１６】メモリインターフェース１１０は、レンダ
リングメモリ１６０への全てのメモリアクセスを実施
し、バスロジック２００およびシーケンサ１３０の要求
を仲裁し、データを、サブシステム１００およびレンダ
リングメモリ１６０に分散させる。この利点として、広
帯域幅メモリアクセス（読出しおよび書込み）が、レン
ダリング動作と重複して行われる。

【００１７】好ましい実施形態では、ＶＬＳＩ１００お
よびレンダリングメモリ１６０は、ＰＣＩバス１２１に
プラグインすることができる１枚のボードとして実装さ
れる。

【００１８】シーケンサ シーケンサ１３０はレンダリングエンジンを制御する。
それは、どのデータがメモリからフェッチされるかを判
定し、そのデータを４つのパイプライン１４０にディス
パッチし、補間の重みのようなコントロール情報を正確
な時間に個々のパイプラインに送信し、レンダリング動
作からの出力画像を受信する。シーケンサそのものは、
多数のレジスタによって制御される１組の有限状態機械
である。これらは典型的には、特定のコマンドキューの
ロードレジスタコマンドに応答してバスロジック２００
によって書き込まれるが、バスロジックへのＰＣＩアク
セスを介して、ホストシステム上のソフトウエアによっ
て直接書き込まれる場合もある。いずれの場合でも、バ
スロジック２００がＦＩＦＯ１７０を介してレジスタ値
をシーケンサ１３０に書き込む。これにより、バスロジ
ック２００の動作は、シーケンサ１３０の動作と切り離
すことができるようになり、バスロジックおよびシーケ
ンサが異なるサイクルタイムで動作できるようになる。

【００１９】内部では、シーケンサ１３０は、ある時点
でサンプル空間を介して１つのセクションを進め、サン
プル座標を順序変更されたボクセル座標に変換し、さら
に４つのパイプラインのステージによって必要とされる
コントロール情報を生成するために必要とされるカウン
タ１３１を保持する。またシーケンサは、バスロジック
に、レンダリング動作のステータス１７１も提供する。
その後、バスロジックはレンダリングステータスをホス
ト１０に提供する。

【００２０】バスロジック 図２は、バスロジック２００の内部構造を示す。バスロ
ジック２００は、コマンドキューロジック３００を含
み、バス１２１を介してホスト１０へのインターフェー
スを、またＦＩＦＯ１７０を介してメモリインターフェ
ース１１０およびシーケンサ１３０へのインターフェー
スを提供する。ホストがパーソナルコンピュータ（Ｐ
Ｃ）あるいはワークステーションである場合には、バス
１２１には、ＰＣＩ仕様バージョン２．２に準拠する６
４ビット、６６ＭＨｚＰＣＩバス１２１を用いることが
できる。

【００２１】このために、バスロジックは、メモリイン
ターフェース１１０を介してレンダリングメモリ１６０
にデータ（ＤｍａＩｎ）を転送し、またレンダリングメ
モリ１６０からデータ（ＤｍａＯｕｔ）を転送するため
のダイレクトメモリアクセス（ＤＭＡ）動作を制御する
ＤＭＡインターフェース（ＤｍａＩｆ）２１０を含む。
ＤＭＡ動作は、バーストモードデータ転送である。この
ために、バスロジックはＰＣＩバスマスタとして動作す
る。

【００２２】ターゲットインターフェース（Ｔａｒｇｅ
ｔＩｆ）２２０は、レンダリングレジスタ２３０の読出
しおよび書込みを制御する。これらのアクセスは、個々
のレジスタおよびメモリ内の個々の場所に対する直接的
な読出しおよび／または書込みであり、ホスト１０によ
って、あるいはＰＣＩバス上のいくつかの他の装置によ
って開始される。

【００２３】またバスロジックは、メモリコントロール
および仲裁ロジック２４０も備え、そのロジックは、Ｄ
ＭＡ要求、およびターゲットレジスタ読出し／書込み要
求を仲裁する。またロジック２４０は、メモリアクセス
動作を、バスロジック２００とメモリインターフェース
１１０との間のコマンドに変換する。またバスロジック
は、レンダリング動作を制御するために、シーケンサ１
３０に直接にレジスタ値を送信し、かつシーケンサ１３
０から戻されるステータス１７１を受信する。

【００２４】最後に、バスロジックは、コマンドキュー
ロジック３００の３つの同一のコピー（番号２０１、２
０２および２０３）を含む。好ましい実施形態は、３つ
のコマンドキューに対応する。典型的には、以下に記載
されるように、ロジック２０１〜２０３は、それぞれＤ
ＭＡｉｎコマンド、レンダリングコマンドおよびＤＭＡ
ｏｕｔコマンドを専用に処理する。好ましい実施形態で
は、コマンドキューリングバッファ１９０が、レンダリ
ングメモリ１６０あるいはホストメモリ１２に格納され
る。別法では、そのバッファはコマンドキューロジック
３００の一部にすることができる。

【００２５】コマンドキューロジック 図２に示されるように、そのレンダリングシステムは、
３つのコマンドキュー３００、すなわちＤｍａＩｎ２０
１、レンダー（Ｒｅｎｄｅｒ）２０２およびＤｍａＯｕ
ｔ２０３に対応する。典型的な使用法では、ＤｍａＩｎ
コマンドキュー２０１は、ホストメモリ１２からレンダ
リングメモリ１６０へのデータの転送を制御する。レン
ダリングコマンドキュー２０２は、ユーザが入力したパ
ラメータにしたがってレンダリングデータ１１１をレン
ダリングする。それは、レンダリングメモリ１６０内の
場所間のグラフィックスデータをコピーすることを含
む。ＤｍａＯｕｔコマンドキュー２０３は、レンダリン
グメモリ１６０からホストメモリ１２へのデータの転送
を制御する。このデータには、画像あるいは部分的に処
理されたレンダリングデータを用いることができる。各
コマンドキューバッファ１９０は、ホストメモリ１８０
内、あるいはレンダリングメモリ１６０内に存在するこ
とができる。

【００２６】図３は、各コマンドキュー２０１〜２０３
を実装するロジック３００を示す。各コマンドキューに
対して、コマンドキューロジック３００の１つのコピー
が存在する。ロジック３００は、コマンドキュー状態レ
ジスタ３１０、ＤＭＡ状態機械３２０、パース状態機械
３３０、レジスタアレイ３４０、ポインタロジック３５
０、およびステータスロジック３６０を備える。また、
各コマンドキューロジックは、共有されるステータスレ
ジスタ６００にステータス情報を報告する。そのロジッ
クの３つの全てのコピーに対してステータスレジスタは
１つしか存在しないことに留意されたい。ステータスレ
ジスタはレンダリングレジスタ２３０の１つである。

【００２７】状態レジスタ３１０は、レンダリングメモ
リ１６０あるいはホストメモリ１２内の関連するコマン
ドキューバッファ１９０の場所、およびバッファ内の現
在の位置を含む、関連するコマンドキューの状態を規定
する。具体的には、そのレジスタは、サイズ（Ｓｉｚ
ｅ）レジスタ３１１、サブコンシューマ（ｓｕｂＣｏｎ
ｓｕｍｅｒ）レジスタ３１２、サブベース（ＳｕｂＢａ
ｓｅ）レジスタ３１３、ベース（Ｂａｓｅ）レジスタ３
１４、コンシューマ（Ｃｏｎｓｕｍｅｒ）レジスタ３１
５、プロデューサ（Ｐｒｏｄｕｃｅｒ）レジスタ３１６
およびスクラッチ（Ｓｃｒａｔｃｈ）レジスタ３１７で
ある。

【００２８】コマンドキューバッファ１９０に格納され
るデータ値は、データ転送、レンダリング動作を制御
し、転送コマンドとレンダリングコマンドとの同期を可
能にする。それゆえ、バッファは、コマンド（演算子）
およびデータ（オペランド）を要素ｃおよびｄとして格
納する。アプリケーションソフトウエアあるいは他の手
段により、要素ｃおよびｄは、コマンドキューバッファ
１９０内の空きエントリに順次書き込まれる。異なるコ
マンドｃは、そのコマンドに関連する異なる量のデータ
ｄを有する場合があり、データを全く持たない場合もあ
る。

【００２９】ＤＭＡ状態機械３１０は、パース状態機械
３３０が要素を読み出す、あるいは「消費する」間に、
その要素を、コマンドキューバッファ１９０からローカ
ル記憶装置、すなわちレジスタアレイ３４０に読み出
す。コマンドキューバッファ１９０が空であるか、ある
いは処理されているコマンドｃが、まだ発生していない
イベントに同期することを必要とする場合には、関連す
るプロセスが中止され、さらに多くの要素がそのキュー
に書き込まれるか、あるいはそのイベントが発生するま
で待機する。

【００３０】好ましい実施形態では、各コマンドキュー
バッファ１９０は、レンダリングメモリ１６０内、ある
いは、ホストメモリ１２のようなＰＣＩアドレス空間内
のいくつかの外部メモリ内のいずれかに線形アレイとし
て構成される。コマンドｃおよびデータｄ要素は、線形
アレイを通して、１ステップずつインクリメントしなが
ら書込みおよび読出しが行われる。線形アレイの端部に
到達したときには、開始点に循環して継続するように、
そのステップ動作は循環する（ラップアラウンドす
る）。言い換えると、バッファ１９０は循環バッファと
して動作する。

【００３１】コマンドキュー状態レジスタ３１０がこの
プロセスを制御する。レジスタベース（Ｂａｓｅ）３１
４およびサイズ（Ｓｉｚｅ）３１１は、関連するキュー
の場所および長さを記述する。Ｂａｓｅの最下位ビット
の設定値により、そのキューは、外部メモリ１２、ある
いはレンダリングメモリ１６０のいずれかに存在する。
詳細には、最下位ビットが０である場合には、そのキュ
ーはＰＣＩアドレス空間内にあり、最下位ビットが１で
ある場合には、そのキューはレンダリングメモリ１６０
内にある。

【００３２】サイズレジスタ３１１は、そのキュー内の
実際のエントリの数より１だけ小さい値、すなわち２の
２乗の値を有する。その後、複雑なラップアラウンドア
ドレス演算を必要としないように、サイズレジスタをキ
ューポインタを有するマスクとして用いることができ
る。

【００３３】プロデューサ（Ｐｒｏｄｕｃｅｒ）レジス
タ３１６およびコンシューマ（Ｃｏｎｓｕｍｅｒ）レジ
スタ３１５は、当分野において知られている標準的なリ
ングバッファモデルにしたがって、コマンドキューに指
標付けされる。詳細には、プロデューサ３１６レジスタ
は、新しいコマンドあるいはデータ要素を書き込むこと
ができるキュー内の最初の使用していないエントリを指
示する。コンシューマ３１５レジスタは、その時点で処
理されている要素を指示する。プロデューサレジスタお
よびコンシューマレジスタはいずれもサイズレジスタに
よってマスクされ、それにより、下位ビットがキューを
表すメモリアレイへの相対的な指標を表し、上位ビット
が破棄されるようにする。このマスク処理のため、イン
クリメントのために簡単な算術を用いることができる。
ラップアラウンドのための検査を行う必要はない。

【００３４】あるコマンドのための処理が完了すると
き、そのコマンドキュー内の次のエントリを指示するよ
うに、ポインタロジック３５０がコンシューマ３１５を
インクリメントする。そのマスクされた値がプロデュー
サのマスクされた値に等しい場合には、そのキューは空
であり、新しいコマンドがそのキューに書き込まれるま
で、構文解析が一時的に中断される。そうでない場合に
は、次のコマンドｃが読み出され、その処理が開始され
る。

【００３５】以前に書き込まれたコマンドが処理されて
いる間に、ホストプロセッサ上で実行されるアプリケー
ションソフトウエアは、コマンドおよびデータをキュー
に書き込むことができる。ソフトウエアは、プロデュー
サ３１６のマスクされた値によって示されるエントリに
おいて開始するキューに、コマンドおよびデータを書き
込むことによりそれを実行する。その書込みが完了する
とき、そのソフトウエアは、キューに書き込まれた要素
の数だけプロデューサを自動的に更新し、プロデューサ
がそのキュー内の次の空のエントリを指示するようにす
る。

【００３６】コマンドキュー内の最後の要素が処理され
た後、そのキューの始めに次の要素が書き込まれる。当
然、そのソフトウエアは、プロデューサがコンシューマ
に絶対に「追いつか」ないようにしなければならない。
もし追いついたなら、ソフトウエアはパース状態機械３
３０が未だに処理していないコマンドを上書きしてしま
うであろう。

【００３７】レジスタサブベース（ＳｕｂＢａｓｅ）３
１３およびサブコンシューマ（ＳｕｂＣｏｎｓｕｍｅ
ｒ）３１２は、以下に記載されるコマンドキュー「サブ
ルーチン」ファシリティを利用可能にする。各コマンド
キューに関連するスクラッチ（Ｓｃｒａｔｃｈ）レジス
タ３１７は、ソフトウエアを便利にするために設けられ
る。このレジスタは、一時的な値を保持することがで
き、以下に記載される「同期（ｓｙｎｃ）」コマンド
で、ロード、格納（ストア）、インクリメントおよび検
査されることができる。

【００３８】プロデューサは、以下に記載されるような
コマンドキューのリセットに応答する場合を除いて、ソ
フトウエアによってのみ更新され、コマンドキューロジ
ック３００によっては決して更新されないことに留意さ
れたい。コンシューマおよびサブコンシューマはコマン
ドキューロジックによってのみ更新され、決してソフト
ウエアによっては更新されない。さらに、これらのレジ
スタは自動的に更新される。それゆえ、これらのレジス
タは、プロデューサとコンシューマとの間の比較に関す
る競合条件を心配することなく、任意の時点で読み出す
ことができる。

【００３９】コマンドキューにおいて用いるための他の
レジスタ図８は、キューを管理し、レンダリングおよび
ＤＭＡイベントを同期させ、外部メモリを管理する際に
ソフトウエアによって用いられるための１組のスクラッ
チおよび一時的レジスタ８００のリストである。レジス
タ８００は、スクラッチ８０１、スクラッチダブル８０
２およびメモリ管理８０３を含む。これらの各レジスタ
は、以下に記載される、コマンドロードレジスタ（ｌｏ
ａｄＲｅｇ）およびインクリメントレジスタ（ｉｎｃｒ
Ｒｅｇ）を用いて、ソフトウエアあるいはハードウエア
によってロード、格納（ストア）あるいはインクリメン
トされることができる。さらに、そのレジスタは同期
（ｓｙｎｃ）コマンドによって検査することもできる。

【００４０】これらのレジスタは、ホストプロセッサに
接続されるグラフィックスボードによって生成される埋
め込まれた多角形を含むピクセルおよびデプスアレイの
管理および転送に対応することを特に意図している。そ
れらは、以下に記載される、コマンドロードレジスタお
よびインクリメントレジスタによって自動的にロードお
よびインクリメントされる。それゆえ、これらのレジス
タとデータを交換し、かつ同期するコマンドキューは、
更新と検査との間の競合条件を心配する必要はない。

【００４１】コマンドキューの状態 図４に示されるように、各コマンドキューは、コマンド
を構文解析する間に、５つの状態、すなわち、実行状態
（ｒｕｎｎｉｎｇ）４０１、コマンド待ち状態（ｗａｉ
ｔｉｎｇ ｆｏｒ ｃｏｍｍａｎｄｓ）４０２、同期待
ち状態（ｗａｉｔｉｎｇ ｆｏｒ ｓｙｎｃ）４０３、
停止状態（ｈａｌｔｅｄ）４０４あるいはリセット状態
（ｒｅｓｅｔ）４０５のうちの１つの状態にあることが
できる。状態遷移は、その状態間の指示されたエッジ４
１０として示される。たとえば、

【数１】 を付された遷移は、あるサイクル中に遷移が生じること
を示しており、その場合には、キューコントロール（以
下を参照）の停止（ｈａｌｔ）およびリセット（ｒｅｓ
ｅｔ）ビットの一方あるいは両方が、その特定のコマン
ドキューに当てはまることを示す。

【００４２】実行状態４０１では、コマンドキューロジ
ック３００が、コンシューマによって指示されるコマン
ドで開始して、コマンドキューからコマンドおよびデー
タを読み出し、次に各コマンドを構文解析し、かつ処理
する。

【００４３】コマンド待ち状態４０２では、コンシュー
マのマスクされた値がプロデューサのマスクされた値に
追いついたために、コマンドの構文解析が一時的に中断
されている。コマンド構文解析、すなわち実行状態４０
１は、プロデューサを更新した後に自動的に再開され
る。その時点で、そのキューから新しいコマンドが読み
出され、処理される。データ転送コマンドを処理するこ
とは、ＤＭＡあるいはレジスタ転送を生じさせることを
意味し、レンダリングコマンドを処理することは、レン
ダリングエンジン、たとえばパイプライン１４０におい
てレンダリング動作を生じさせることを意味する。

【００４４】同期待ち状態４０３では、ある検査を満足
するために、以下に記載される同期コマンドがあるレジ
スタの値を待ち続けているので、コマンド構文解析は一
時的に中断されている。コマンド構文解析は、同期コマ
ンドの検査が満足されるようにそのレジスタを更新した
後に自動的に再開される。

【００４５】停止状態４０４では、プロデューサあるい
はコンシューマの値に関係なく、コマンド構文解析が停
止される。停止状態は、図５に関して以下に記載され
る、キューコントロール（Ｑｕｅｕｅ Ｃｏｎｔｒｏ
ｌ）レジスタ５００の対応する停止ビットに書込みを行
う結果として、あるいは以下に記載される、停止あるい
は全停止（ｈａｌｔＡｌｌ）ビットセットを有するコマ
ンドを構文解析する結果として生じる。構文解析は、キ
ューコントロールレジスタ５００の停止ビットをクリア
することによってのみ再開することができる。

【００４６】コマンドキューが停止状態４０４にあると
き、コマンドキューの全状態がそのレジスタセット３１
０に含まれる。コマンドキューの隠れた状態あるいは内
部状態が保持されることはない。そのキューが空でない
場合には、コンシューマが、処理されることになる次の
コマンドを指示する。停止ビットがクリアされるとき、
コマンドが、バッファ１９０からローカルレジスタアレ
イ３４０内に再フェッチされる。これにより、ソフトウ
エアが、そのキューが停止している間にコマンドキュー
バッファ１９０内のキュー要素を変更でき、再開前に、
そのコマンドキューロジック３００が内部バッファ３４
０にそれらの変更された要素を確実に読み込むことがで
きるようになる。

【００４７】最後に、リセット状態４０５では、コマン
ドキューは、定義された初期状態にリセットされてい
る。リセット信号を除去することにより、コマンドキュ
ーは停止状態にされる。

【００４８】キューコントロールレジスタ 図５に示されるように、キューコントロールレジスタ５
００は、対応するコマンドキューの１つの状態を制御す
る。このレジスタは、各コマンドキューをリセットする
ためのビット、コマンドキューを停止させるためのフィ
ールド、およびＤＭＡコマンドを処理することができる
場所を厳密に制御するためのビットを与える。そのビッ
トは、厳密（ｓｔｒｉｃｔ）ビット５０１と、リセット
ＤｍａＯｕｔキュー（ｒｅｓｅｔＤｍａＯｕｔＱｕｅｕ
ｅ）ビット５０２と、リセットレンダーキュー（ｒｅｓ
ｅｔＲｅｎｄｅｒＱｕｅｕｅ）ビット５０３と、リセッ
トＤｍａＩｎキュー（ｒｅｓｅｔＤｍａＩｎＱｕｅｕ
ｅ）ビット５０４と、停止ＤｍａＯｕｔ（ｈａｌｔＤｍ
ａＯｕｔ）ビット５０５と、停止レンダー（ｈａｌｔＲ
ｅｎｄｅｒ）ビット５０６と、停止ＤｍａＩｎ（ｈａｌ
ｔＤｍａＩｎ）ビット５０７とを含む。

【００４９】コマンドキューのリセット ３つのリセットビット５０２〜５０４の任意のビットに
「１」を書き込むことにより、対応するコマンドキュー
がリセット状態４０５に入ることができる。そのレジス
タ３１０は全て０に設定される。コマンドキューをリセ
ットすることにより、そのキュー内のコマンドの構文解
析および処理が中断される。

【００５０】コマンドキューの停止 現在のコマンドの処理が完了するとき、３つの停止ビッ
ト５０５〜５０７の任意のビットに「１」を書き込むこ
とにより、対応するコマンドキューが停止状態４０４に
入ることができる。詳細には、対応するコマンドキュー
が停止状態に入る前に、長い分散−収集リストを伴うＤ
ＭＡ転送のような、その処理に長い時間を要するコマン
ド、あるいはレジスタの長いリストを伴うロードレジス
タ（ｌｏａｄＲｅｇ）コマンドは、完了するまで実行さ
れるであろう。これにより、ソフトウエアは、たとえば
デバッグ中にそのキューを１つずつステップできるよう
になる。

【００５１】そのキューが、その停止ビットがセットさ
れる時点で待ち（ｗａｉｔｉｎｇ）状態にあるとき、そ
のキューは直ちに停止状態に入る。その待ち状態が、満
足されていない同期コマンドに関する検査の結果であっ
た場合には、同期コマンドが割り込まれ、停止ビットが
クリアされるときに同期が再度実行されるように、コン
シューマポインタが設定される。

【００５２】停止ビットをクリアすることにより、その
レジスタの値によって、コマンドキューは実行あるいは
待ち状態のいずれかに戻ることができる。詳細には、サ
ブベースが０でない場合には、サブコンシューマによっ
て指示されるコマンドは、再フェッチされ、実行され
る。サブベースが０で、コンシューマがプロデューサと
同じでない場合には、コンシューマによって指示される
コマンドは再フェッチされ、実行される。コンシューマ
およびプロデューサがコマンドキュー内の同じ要素を指
示する場合には、そのキューは空であると見なされ、待
ち状態に入る。

【００５３】コンシューマあるいはサブコンシューマに
よって指示されるコマンドが同期コマンドである場合に
は、そのコマンドは任意の他のコマンドと同様に再フェ
ッチされ、その検査が再度評価される。その検査が満足
されない場合には、そのキューは再び待ち状態に入る。

【００５４】また、コマンドキューは、そのキュー内に
含まれるコマンドによって停止される場合もある。要約
すると、コマンドキューは４つのうちの任意の方法で停
止されることができる。

【００５５】第一に、アプリケーションソフトウエア
が、キューコントロールレジスタ５００内の停止ビット
を１に設定することができる。そのコマンドキューはそ
の時点のコマンドの終了時に停止することになるが、新
しいコマンドを開始しないであろう。その時点のコマン
ドが同期であり、検査が満足されていない場合には、同
期コマンドは中止されるであろう。以下に記載される、
キューステータス内の停止ビットは、そのキューが実際
に停止状態に入る時点を指示する。

【００５６】第二に、コマンドキューは、自らのコマン
ドの１つに停止ビットを設定させる場合がある。この場
合には、コマンドの処理は完了し、その停止ビットはキ
ューコントロールの対応するエントリに書き込まれ、そ
のコマンドキューは直ちに停止状態に入る。そのコマン
ドが同期コマンドである場合には、同期検査が満足され
るまで、その停止ビットは書き込まれない。これは、デ
バッグ中にコマンドを通して１つずつステップするのに
有用である。

【００５７】第三に、いくつかのコマンドキューは、そ
のコマンドの１つにおいて全停止ビットを設定させる場
合がある。その場合には、全停止ビットを含むコマンド
が完了するとき、キューコントロール（ＱｕｅｕｅＣｏ
ｎｔｒｏｌ）の全ての３つの停止ビットに１が書き込ま
れる。その１つのコマンドキューは、全停止の代わりに
そのコマンドにおいて停止ビットを設定されたかのよう
に、直ちに停止状態に入るであろう。他の２つのキュー
は、ソフトウエアがその停止ビットに１を書き込んだか
のような動きをする。すなわち、そのキューが停止状態
に入る前に、その現在のコマンドの処理は完了するが、
満足されていない検査を待つ同期コマンドは中断される
であろう。以下に記載されるキューステータス（Ｑｕｅ
ｕｅＳｔａｔｕｓ）６００の停止ビットは、各コマンド
キューが実際に停止状態に入った時点を示す。

【００５８】第四に、ソフトウエアは、キューコントロ
ールの対応するリセットビットを設定することができ
る。この場合には、コマンドキューは、リセットビット
がクリアされた後に停止する。

【００５９】ＤＭＡコマンドの厳密（Ｓｔｒｉｃｔ）お
よび曖昧（Ｌａｘ）コントロールキューコントロール
（ＱｕｅｕｅＣｏｎｔｒｏｌ）レジスタ５００の厳密
（ｓｔｒｉｃｔ）ビット５０１は、どのコマンドキュー
がどのＤＭＡコマンドを処理することができるかを判定
する。

【００６０】厳密ビットが１に設定されるとき、ｄｍａ
ＩｎコマンドはＤｍａＩｎキューからのみ処理される場
合があり、ｄｍａＯｕｔコマンドは、ＤｍａＯｕｔキュ
ーからのみ処理される場合がある。この規則に違反があ
れば、全ての３つのキューの停止ビットが直ちに１に設
定され、中断が発生するようになる。違反したコマンド
は処理されず、バイオレーションを含むキューのコンシ
ューマあるいはサブコンシューマは、そのコマンドを指
示したままにされる。これは、３つのキューの典型的な
使用法を強制し、その使用法に違反するときの誤りを検
出する。

【００６１】厳密ビットが０に設定されるとき、あらゆ
るキューにおいて、あらゆるコマンドが構文解析され、
処理されることができる。これは、たとえば、ソフトウ
エア開発中に、重複した処理が存在しないように、レン
ダリングエンジンが１つのみのコマンドキューで制御さ
れるときに有用である。また、上記のようなｄｍａＩｎ
コマンド、レンダーコマンドおよびｄｍａＯｕｔコマン
ドの典型的な配分以外の態様で、ソフトウエアが３つの
キューの中でコマンドを割り振るときに有用である。

【００６２】コマンドキューステータス 図６はキューステータス（ＱｕｅｕｅＳｔａｔｕｓ）レ
ジスタ６００を示す。レジスタ６００は、ステータスロ
ジック３６０によって保持される。このレジスタは、コ
マンドキューのステータス、およびそれぞれが停止され
ているか否かを示す。３つの各停止ビット６０４〜６０
６は、対応するコマンドキューが実際に停止状態４０４
に入っていることを示す。

【００６３】各コマンドキューのステータスは、対応す
る２ビットステータス（ｓｔａｔｕｓ）フィールド６０
１〜６０３において連続して更新される。そのキューが
停止されていないとき、これらは連続して更新する。そ
のキューが停止するとき、このステータスはラッチさ
れ、停止された時点で、どのコマンドキューが動作中で
あるかを示す。このステータスは、たとえば、デバッグ
中にソフトウエアによって検査されることができる。

【００６４】キューが停止した後、実行状態（ｅｘｅｃ
ｕｔｉｎｇ）のステータスは、停止ビットが設定された
時点で、コマンドの処理が進行中であることを意味す
る。「プロデューサ＝コンシューマのための待ち状態
（ｗａｉｔｉｎｇ ｂｅｃａｕｓｅ Ｐｒｏｄｕｃｅｒ
＝Ｃｏｎｓｕｍｅｒ）」のステータスは、そのキューが
空であるため、停止ビットが設定されたときにコマンド
が処理されていなかったことを意味する。「同期検査が
満足されるのを待つ状態（ｗａｉｔｉｎｇ ｆｏｒｓｙ
ｎｃ ｔｅｓｔ ｔｏ ｂｅ ｓａｔｉｓｆｉｅｄ）」
のステータスは、満足されていない同期コマンドが、停
止ビットを設定することによって中断されたことを意味
する。

【００６５】コマンドキューコマンド 図７はキューコマンドのためのフォーマット７００を示
す。コマンドは、コマンドヘッダｃ（演算子）と、その
後に続くことができるデータ（オペランド）とを含む。
コマンドの処理中の典型的な動作は、レジスタをロード
あるいはストアし、同期のためにレジスタ値を検査し、
ＤＭＡ転送を開始することである。コマンドキューの中
からレンダリング動作を開始するために、１つあるいは
複数のロードレジスタ（ｌｏａｄＲｅｇ）コマンドによ
ってレンダリングレジスタがロードされる。

【００６６】各コマンドヘッダは以下のフィールドを含
む、ｃｍｄフィールド７０１の演算子コードは処理され
るコマンドの種類を示す。演算子が、各演算子コードの
ためのオペランド７０５とともに、以下のサブセクショ
ンにおいて列挙される。

【００６７】中断（ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ）フィールド７
０２が設定されるとき、このコマンドを処理した完了時
に中断が通知される。

【００６８】全停止（ｈａｌｔＡｌｌ）フィールド７０
３が設定されるとき、キューコントロールレジスタ５０
０内の３つ全ての停止ビットが、現在のコマンドの完了
時に１に設定される。これにより、現在のコマンドキュ
ーは停止状態に入り、そのコンシューマあるいはサブコ
ンシューマレジスタが、次に構文解析され、かつ処理さ
れるコマンドを指示できるようになる。他の２つのコマ
ンドキューは、現在のコマンドの処理が完了した後に、
停止状態に入る。

【００６９】停止（ｈａｌｔ）フィールド７０４が設定
されるとき、現在のコマンドキューは停止状態に入り、
コマンド処理が完了した直後に、キューコントロールレ
ジスタの停止ビットが１に設定される。そのコンシュー
マあるいはサブコンシューマレジスタは、そのキュー内
の次のコマンドを指示する。

【００７０】無演算コマンド 無演算（ｎｏｏｐ）コマンドは何も実行せず、完了する
のに１クロックサイクルを要する。無演算コマンド中
に、コマンドヘッダ内の割込み、停止および全停止ビッ
トが、任意の他のコマンドと同様に構文解析される。こ
のコマンドは、アプリケーションソフトウエアによって
プレースホルダとして用いられることができるか、ある
いはコマンドの２つの個別のシーケンス間で停止を強制
するために用いることができる。オペランド７０５は無
視される。

【００７１】ＤＭＡコマンド２つのＤＭＡコマンド、す
なわちｄｍａＩｎおよびｄｍａＯｕｔは、バスロジック
２００の中からＤＭＡ転送を生じさせるために与えられ
る。各ＤＭＡコマンドは、コマンドヘッダ内にカウント
（ｃｏｕｎｔ）オペランド７０５を有し、それにそのキ
ュー内のデータ要素の所定の数のリストが後続する。各
データ要素は、ホストアドレス（ｈｏｓｔＡｄｄｒｅｓ
ｓ）、ホストアドレスインクリメント（ｈｏｓｔＡｄｄ
ｒｅｓｓＩｎｃｒ）と、レングス（ｌｅｎｇｔｈ）とを
含む。どのＤＭＡコマンドが呼び出されるかに関係な
く、ホストアドレスおよびレングスによって表されるＤ
ＭＡ転送が完了まで進められる。

【００７２】ＤＭＡコマンドの処理は、キューコントロ
ールレジスタへの停止ビットの書込みによって中断する
ことはできない。そのコマンドの処理は、キューが停止
状態に入る前に完了する。しかしながら、ＤＭＡコマン
ドの処理は、そのコマンドキューがリセットされるとき
に中断される。この中断は、カウント（ｃｏｕｎｔ）が
満了したか否かのいずれの場合でも、レングスバイトの
１回のＤＭＡ転送の正常な終了時に生じる。

【００７３】キューコントロールレジスタ５００におい
て厳密ビット５０１が設定される場合には、ｄｍａＩｎ
コマンドは、ＤｍａＩｎキューからのみ呼び出され、ｄ
ｍａＯｕｔコマンドは、ＤｍａＯｕｔキューからのみ呼
び出される場合がある。

【００７４】同期コマンド 本発明の利点として、同期（ｓｙｎｃ）コマンドは、多
数のコマンドキューを互いに、かつアプリケーションソ
フトウエアと同期させるための柔軟な機構を提供する。
特定のコマンドキューのための同期コマンドを実行する
ことにより、オペランド７０５によって規定されるレジ
スタが、検査値（ｔｅｓｔＶａｌｕｅ）オペランド内の
値と比較されるようになる（等しい、大きい、小さい
等）。比較関係は、検査（ｔｅｓｔ）オペランドによっ
て規定される。同期コマンド自体は、そのコマンドヘッ
ダのみを含む。そのヘッダにはデータ要素は後続しな
い。

【００７５】比較結果が正しい場合には、そのコマンド
キュー内の要素の構文解析が、次のコマンドで続けられ
る。比較結果に誤りがある場合には、そのコマンドキュ
ーは、レジスタ（ｒｅｇ）によって規定されるレジスタ
が更新され、その比較が正しい結果になるまで、待ち状
態になる。すなわち、ある後の時点で、ソフトウエアあ
るいはいくつかの他のコマンドキューがレジスタを更新
するとき、最終的に同期コマンドの検査が満足される。
その後、同期コマンドを含むコマンドキューの状態は、
待ち状態から実行状態に変化し、次のコマンドが、構文
解析および処理のためにフェッチされる。

【００７６】同期コマンドは停止に関して専用である。
コマンドキューが未処理の満足されない同期コマンド、
すなわち試みられたが、その検査が未だ満足されてな
く、かつそのコマンドキューのためのキューコントロー
ル内の停止ビットが、ソフトウエアあるいはいくつかの
他のコマンドキューによって１に設定される同期コマン
ドを有する場合には、その同期コマンドは直ちに中止さ
れる。そのコマンドキューのコンシューマあるいはサブ
コンシューマレジスタは、それが処理されなかったかの
ように、同期コマンドを指示するために設定される。そ
の後、キューコントロール内の停止ビットがクリアされ
るとき、同期コマンドはコマンドバッファ１９０からレ
ジスタアレイ３４０に再フェッチされ、再試行される。
これは、アプリケーションソフトウエアに、停止状態中
の同期（ｓｙｎｃ）に及ぶいくつかの予測可能な制御を
与える。ソフトウエアの観点から、同期は進行するか、
あるいはそれが未だ試行されていなかった場合には、そ
れが存在していた状態に留まるかのいずれかである。比
較値のような隠れた状態は、停止中のコマンドキューに
は保持されない。

【００７７】また同期コマンドは、同様に動作できるよ
うになる再フェッチビットも含む。詳細には、再フェッ
チビットが１に設定される場合には、レジスタアレイ３
４０内のコマンドキューバッファデータは、それがその
時点で停止されたかのように、フラッシュされ、再フェ
ッチされるであろう。これにより、ハードウエアが同期
検査が満足されるのを待ち続けている間に、ソフトウエ
アは、そのキュー内のコマンドを変更できるようにな
り、変更されたコマンドがレジスタアレイ３４０内に読
み込まれることを保証する。これは、たとえば、デバッ
グのために、および規定された同期条件が満足された後
に、正確な値でのみ満たされることができる、コマンド
キュー内の次の場所に「ダミー」値が書き込まれる状況
の場合に有用である。

【００７８】レジスタコマンド ストアレジスタ（ｓｔｏｒｅＲｅｇ）、ロードレジスタ
（ｌｏａｄＲｅｇ）およびインクリメントレジスタ（ｉ
ｎｃｒＲｅｇ）コマンドによって、レンダリングエンジ
ンレジスタを書き込み、読み出し、インクリメントする
ことができるようになる。そのレジスタのデータは、Ｐ
ＣＩアドレス空間に、あるいはＰＣＩアドレス空間から
転送することができる。ストアレジスタコマンドは、そ
のオペランドとしてレジスタアドレスを、さらにそれに
続く、キュー内のデータ要素として６４ビットＰＣＩア
ドレスを規定する。ロードレジスタコマンドによって、
そのオペランド内のレジスタアドレスおよびマスクによ
って、かつマスクにおいて設定される各ビットのための
キュー内のデータ要素によって規定されるように、可変
数の連続したレジスタをロードできるようになる。各デ
ータ要素は６４ビットレジスタ値を表す。最後に、イン
クリメントコマンドは、そのオペランドにおいてレジス
タアドレスおよびインクリメント値を含んでおり、その
コマンドによって、そのインクリメント値が所定のレジ
スタに加算される。

【００７９】サブルーチンおよびリターン サブルーチン（Ｓｕｂｒｏｕｔｉｎｅ）およびリターン
（Ｒｅｔｕｒｎ）コマンドによって、「インライン」、
すなわち「コマンドサブルーチン」ではない他のキュー
コマンドを処理できるようになる。サブルーチンコマン
ドによって、コマンドサブルーチンを処理できるように
なり、その後、正規の順序でキューからのコマンドを処
理し続ける。サブルーチンコマンドヘッダに続くデータ
要素は、メモリアドレスとして取り扱われ、そのサブル
ーチンを呼び出すコマンドキューのサブベースレジスタ
３１３に書き込まれる。リターンアドレスはコンシュー
マレジスタ３１５に保持され、サブルーチンコマンドお
よびそのデータ要素に続くメインコマンドキュー内の要
素を指示する。サブルーチンコマンドは、コマンドキュ
ーバッファの場合のように、コマンドおよびデータを含
む要素のリストとして格納される。しかしながら、サブ
ルーチンコマンドキューバッファは循環バッファではな
い。それは単に、リターンコマンドによって終了され
る、コマンドの直線的なリストである。

【００８０】好ましい実施形態では、サブルーチンコマ
ンド自体を除く、任意のコマンドがサブルーチンコマン
ドキュー内に置かれる場合がある。すなわち、サブルー
チンは他のサブルーチンを呼び出さない。しかしなが
ら、他の実施形態では、サブルーチンは、付加的なオン
チップサブベース（ｓｕｂＢａｓｅ）レジスタを設ける
ことにより、あるいはチップ外のメモリにデータを格納
することにより、他のサブルーチンを呼び出すこともで
きる。

【００８１】サブルーチンの大部分は、典型的にはＤＭ
Ａコマンドのために用いられる。これにより、アプリケ
ーションソフトウエアは、アクセス情報を、ある種類の
動作のためのコマンドキューバッファにおいてテンプレ
ートから都合よく切り離しておくことができる。サブル
ーチンは、そのコマンドキューが停止状態になるとき
に、中断される場合がある。そのコマンドキューのため
の停止ビットがクリアされるとき、サブベースレジスタ
は０ではないことに留意されたい。次のコマンドは、メ
インコマンドキューからの要素からではなく、サブコン
シューマによって示されるサブルーチンコマンドリスト
内の要素からフェッチされる。

【００８２】リターンコマンドによって、構文解析は、
コンシューマによって指示されるエントリにおいてメイ
ンコマンドキューから再開されるようになる。リターン
コマンドは、サブコンシューマおよびサブベースをいず
れも０にクリアし、その結果、停止状態の後にコマンド
処理を再開する場所に関して混乱は生じない。サブルー
チンコマンドの停止ビットが設定される場合には、その
サブルーチンをコールした後、そのサブルーチンの最初
のコマンドを実行する前に、コマンドキューが停止す
る。停止されたとき、サブベースは、サブルーチンコマ
ンドに続くコマンドのアドレスを指示し、サブコンシュ
ーマは０であり、コンシューマは、サブルーチンからの
リターンの後に再開するためのコマンドを指示する。リ
ターンコマンドにおいて停止ビットが設定される場合に
は、そのサブルーチンからリターンした後、サブルーチ
ンコールに続く最初のコマンドを用いて進行する前に、
コマンドキューは停止する。この場合には、サブベース
およびサブコンシューマはクリアされ、コンシューマが
次に処理されることになるコマンドを指示する。

【００８３】

【発明の効果】こうして、本発明は、レンダリング動作
から入力および出力データ転送を分離し、データ転送と
レンダリング動作との間を同期させることができるコマ
ンドキュー構造を実現する。これは、転送と動作とに長
時間を要する、すなわち多くのクロックサイクルを要す
るときに有利である。これらの動作を別々に取り扱うこ
とにより、特に正確な動作のために必要とされる場合、
たとえばレンダリングが完了するまで、システムメモリ
に画像をコピーするのを遅らせる場合を除いて、長時間
を要する動作が、別の各動作を待つ必要がなくなる。こ
れらの同期遅延は、ソフトウエアの介入を必要とせず、
コマンドキューコントロールロジック内で完全に処理す
ることができる。

【００８４】本明細書に記載されるコマンドキュー構造
は、実際に、任意の種類のグラフィックレンダリングエ
ンジン、あるいは任意の他のハードウエアアクセラレー
タに適用することができる。本発明は、ホスト処理、サ
ブシステム処理、および広帯域ＤＭＡ転送を同時に必要
とする多数のレンダリング動作が存在する際に特に有利
である。

【００８５】本発明は好ましい実施形態を例示しながら
記載されてきたが、本発明の精神および範囲から逸脱す
ることなく、種々の他の適用形態および変更形態を実施
できることは理解されたい。それゆえ、添付の請求の範
囲の目的は、全てのそのような変形形態および変更形態
を、本発明の真の精神および範囲内に入るように網羅す
ることである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるコマンドキューを用いるレンダ
リングエンジンのブロック図である。

【図２】 コマンドキューロジックを備えるバスロジッ
クのブロック図である。

【図３】 本発明によるコマンドキューを実装する好ま
しい実施形態のブロック図である。

【図４】 コマンドキュー状態および状態遷移のグラフ
を示した説明図である。

【図５】 キューコントロールレジスタのテーブルを示
した説明図である。

【図６】 キューステータスレジスタのテーブルを示し
た説明図である。

【図７】 キューコマンドヘッダのテーブルを示した説
明図である。

【図８】 同期のために用いられるコマンドキューレジ
スタのテーブルを示した説明図である。

【符号の説明】

１０ ホストコンピュータ、１１ ＣＰＵ、１２ ホス
トメモリ、１３ グラフィカルアプリケーションソフト
ウエア、１４ グラフィックドライバ、１００レンダリ
ングエンジン、１１０ メモリインターフェース、１３
０ シーケンサ、１４０ 並列パイプライン、１５０
スライスバッファ、１６０ レンダリングメモリ、１７
０ ＦＩＦＯ、１９０ コマンドキューリングバッフ
ァ、２００ バスロジック、２０１ ＤｍａＩｎコマン
ドキューロジック、２０２ レンダリングコメンドキュ
ーロジック、２０３ ＤｍａＯｕｔコマンドキューロジ
ック、２１０ ＤＭＡインターフェース、２２０ ター
ゲットインターフェース、２３０ レンダリングレジス
タ、２４０ 仲裁ロジック、３００ ロジック、３１０
コマンドキュー状態レジスタ、３２０ ＤＭＡ状態機
械、３３０ パース状態機械、３４０ レジスタアレ
イ、３５０ ポインタロジック、３６０ ステータスロ
ジック、４０１ 実行状態、４０２ コマンド待ち状
態、４０３ 同期待ち状態、４０４ 停止状態、４０５
リセット状態、５００ キューコントロールレジス
タ、６００ ステータスレジスタ、７００ フォーマッ
ト、８００コマンドキューレジスタ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ケニス・ダブリュ・コレル アメリカ合衆国、マサチューセッツ州、ラ ンカスター、ルネンバーグ・ロード 2193 (72)発明者 スティーヴン・カーズナー アメリカ合衆国、マサチューセッツ州、メ ドフォード、アーリントン・ストリート 21、アパートメント ナンバービー (72)発明者 ヒュー・シー・ラウアー アメリカ合衆国、マサチューセッツ州、コ ンコード、ボーダー・ロード 69 (72)発明者 ラリー・ディー・シーラー アメリカ合衆国、マサチューセッツ州、ボ イルストン、リンデン・ストリート 198 Ｆターム(参考） 5B013 DD01 5B057 CH02 CH05 CH06 CH11 CH14 CH16 5B080 CA03 CA04 CA05 CA07 CA08

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レンダリングシステムであって、 複数のコマンドキュー内にデータ転送コマンドとレンダ
   リングコマンドとを格納するメモリと、 前記複数のコマンドキューそれぞれのためのコマンドキ
   ューロジックであって、各コマンドキューロジックは、
   対応するコマンドキューの前記データ転送コマンドおよ
   び前記レンダリングコマンドを同時にフェッチし、構文
   解析し、処理する、該コマンドキューロジックと、 グラフィックデータをレンダリングしている間に、同時
   に行われる前記データ転送コマンドおよび前記レンダリ
   ングコマンドの前記フェッチ、前記構文解析および前記
   処理を同期させるための手段とを備えるレンダリングシ
   ステム。
2. 【請求項２】 前記複数のコマンドキューに格納された
   同期コマンドが前記複数のコマンドキューを同期させる
   請求項１に記載のレンダリングシステム。
3. 【請求項３】 前記同期コマンドは、前記レンダリング
   システムに接続されるホストプロセッサによって生成さ
   れる請求項２に記載のレンダリングシステム。
4. 【請求項４】 前記同期コマンドは、前記レンダリング
   システムのレンダリングパイプラインによって生成され
   る請求項２に記載のレンダリングシステム。
5. 【請求項５】 前記コマンドキューのうちの少なくとも
   １つは、ホストメモリに格納される請求項１に記載のレ
   ンダリングシステム。
6. 【請求項６】 前記コマンドキューのうちの少なくとも
   １つは、レンダリングメモリに格納される請求項１に記
   載のレンダリングシステム。
7. 【請求項７】 前記複数のキューは、前記データ転送コ
   マンドと前記レンダリングコマンドとを格納するため
   に、複数の要素を有する循環バッファとして構成される
   請求項１に記載のレンダリングシステム。
8. 【請求項８】 前記各コマンドキューロジックはさら
   に、 前記対応するコマンドキューから前記データ転送コマン
   ドと前記レンダリングコマンドとをフェッチするための
   ＤＭＡ状態機械と、 前記データ転送コマンドと前記レンダリングコマンドと
   を構文解析し、処理し、さらに同期させるためのパース
   状態機械とを備える請求項１に記載のレンダリングシス
   テム。
9. 【請求項９】 前記データ転送コマンドはＤＭＡインタ
   ーフェースに発行され、前記レンダリングコマンドは複
   数の並列パイプラインに発行される請求項１に記載のレ
   ンダリングシステム。
10. 【請求項１０】 前記パース状態機械は、リセット状態
    と、停止状態と、実行状態と、コマンド待ち状態と、同
    期待ち状態とを有する請求項８に記載のレンダリングシ
    ステム。
11. 【請求項１１】 イベントを格納するためのスクラッチ
    レジスタをさらに備え、前記同期コマンドは、特定のイ
    ベントの発生のために前記スクラッチレジスタを検査す
    る請求項２に記載のレンダリングシステム。
12. 【請求項１２】 前記データ転送コマンドおよび前記レ
    ンダリングコマンドの構文解析および処理は、前記特定
    のイベントの発生を待つ間、停止される請求項１１に記
    載のレンダリングシステム。
13. 【請求項１３】 前記各コマンドキューは前記データ転
    送コマンドと前記レンダリングコマンドとを格納するた
    めの複数のエントリを含み、 第１のポインタを、フェッチされることになる次のコマ
    ンドを格納する第１のエントリに格納するための、前記
    各コマンドキューのためのプロデューサレジスタと、 第２のポインタを、次のコマンドを格納するための第２
    のエントリに格納するための、前記各コマンドキューの
    ためのコンシューマレジスタとをさらに備える請求項１
    に記載のレンダリングシステム。
14. 【請求項１４】 レンダリングシステムであって、 複数のコマンドキューにデータ転送コマンドと、レンダ
    リングコマンドと、同期コマンドとを格納するように構
    成されるメモリと、 イベントを格納するように構成される複数のレジスタ
    と、 前記複数のコマンドキューそれぞれのためのコマンドキ
    ューロジックであって、各コマンドキューロジックは、
    対応するコマンドキューのデータ転送コマンドとレンダ
    リングコマンドとを同時にフェッチし、構文解析し、処
    理し、また前記コマンドキューロジックは、データをレ
    ンダリングする間に、同期コマンドを用いて前記複数の
    レジスタに格納される特定のイベントのための検査を行
    うことにより、同時に行われる前記データ転送コマンド
    と前記レンダリングコマンドとのフェッチ、構文解析お
    よび処理を同期させる、該コマンドキューロジックとを
    備えるレンダリングシステム。
15. 【請求項１５】 レンダリング方法であって、 複数のコマンドキューにデータ転送コマンドとレンダリ
    ングコマンドとを格納するステップと、 対応するコマンドキューのデータ転送コマンドとレンダ
    リングコマンドとを同時にフェッチし、構文解析し、処
    理するステップと、 グラフィックデータをレンダリングする間に、同時に行
    われる前記データ転送コマンドと前記レンダリングコマ
    ンドとの前記フェッチ、前記構文解析および前記処理を
    同期させるステップとを含む方法。
16. 【請求項１６】 レジスタにイベントを格納するステッ
    プと、 同時に行われる前記データ転送コマンドと前記レンダリ
    ングコマンドとの前記フェッチ、前記構文解析および前
    記処理を同期させるために、同期コマンドを用いて、特
    定のイベントの発生のために前記レジスタを検査するス
    テップとをさらに含む請求項１５に記載の方法。