JP3577111B2 - ポートアドレス入出力優先アーキテクチャー - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明はグラフィックデータおよびビデオデータの双方を表示する能力を有するコンピューターシステムに関する。本発明は特に、そのようなコンピューターシステムに供するグラフィックコントローラーに関する。
【0002】
【従来の技術】
「グラフィックデータ」という言葉はディスプレースクリーン上に再生されたときに比較的に時間依存しないデータを指す。例えば、グラフィックデータはワードプロセッサから入力されたテキストおよびスプレッドシートアプリケーションから入力された図がこれに含まれる。「ビデオデータ」という言葉はディスプレースクリーン上に再生されたときに時間依存するデータを指す。例えば、ビデオデータにはテレビジョン映像が含まれる。
【0003】
ディスプレースクリーン上にビデオデータあるいはグラフィックデータのどちらのデータをどのように表示するかについてはかなり前から知られている。例えばパーソナルコンピューター ディスプレー グラフィックデータを表示し、テレビジョン受像器はビデオデータ像を表示する。近年になって、二つの技術を統合する技術が開発された。そのような統合は、スクリーンの一領域にグラフィックデータを表示しながら、それと同時にスクリーンの他の領域あるいはウィンドウにビデオ画(video picture)を表示するコンピューターディスプレースクリーンの形をとるのが普通である。
【0004】
同一の媒体にビデオデータとグラフィックデータを統合する形態は、しばしば「マルチメディア」と呼称される。マルチメディアシステムはただ一種類のデータを扱うシステムよりも複雑である。なぜならば異なる特性および種々のデータの型に必要な条件を満たす必要があるからである。例えば、ビデオデータのディスプレーはスクリーンへのデータの中断(割り込み)に非常に敏感である。ビデオデータの受信に生じた僅かな遅延でさえも、切れ切れの映像を生じうる。同様に、しばしばビデオ表示を伴うオーデオの再生はデータの中断に敏感である。オーディオデータの中断は、ポツポツいう音、カリカリいう音、その他の耳障りな音として意識される。これとは対照的に、グラフィックデータは表示における少々の遅延にはそれほど敏感でない。しかし、グラフィックデータの送信あるいは表示に対する遅延がコンピューターのCPUを遅延させると、システム性能は悪影響を受ける。
【0005】
ビデオデータとの関係でパーソナルコンピューターが有するもう一つの困難はグラフィックデータに比較して、ビデオデータには比較的大量のデータが必要とされることである。
【0006】
マルチメディアアプリケーションを処理する従来のパーソナルコンピューターアーキテクチャーでは、すべてのデータをグラフィックコントローラーを通して送信しなければならない。大量のビデオデータを処理しなければならないことに対する一つの解決策は、グラフィックポート上に二つのアクセスポートを用意することである。一つのポートは標準のパーソナルコンピューターバスに接続し、もう一つのポートはビデオプロセッサに接続する。グラフィックポートはグラフィックデータのみを受信し、ビデオポートはビデオデータのみを受信する。ビデオデータ専用のポートおよびグラフィックデータ専用のポートを備えれば、ビデオデータの転送はシステム性能を改善することができる。
【0007】
しかしながら、二つのポートを使う方法の欠点は、グラフィックコントローラー上に付加的なピンが必要なことである。とくにグラフィックコントローラーの大きさが小さくなると、ピン数の付加は達成困難となる。二ポート方法の別の不利点は、バッファおよびマルチプレクサーのような余分の信号線および論理制御素子が必要となることで、これらはすべてコスト増を来たす。
【0008】
二ポートによる解決法の別の不利点は、第二ポートに標準形状がないことである。これは、二重ポートグラフィックカードおよびビデオプロセッサが、専用の非標準形状に基づくビデオ接続と対をなして販売されることを意味する。これは購入者にとって選択の余地が狭まり、コスト増大につながる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
それゆえ、本発明の課題は、コンピューターに供する新規かつ改良されたグラフィックコントローラーを提供することである。
【0010】
本発明の別の課題はディスプレーにビデオデータの規則的な流れを与える新規かつ改良された方法を提供することである。
【0011】
本発明のさらに別の課題は、マルチメディアコンピューターに供する新規かつ改良されたアーキテクチャーを提供することである。
【0012】
本発明のさらに別の課題は、入出力ピンの数が小さいマルチメディアコンピューターシステムに供するグラフィックコントローラーを提供することである。
【0013】
本発明のさらに別の課題は、同一スクリーン上にビデオデータとグラフィックデータとを同時に表示する方法とシステムを与えることである。
【0014】
本発明のさらに別の課題は、オーディオが明瞭に響き、ビデオイメージが円滑に現われるようにオーディオ/ビデオデータおよびグラフィックデータを同時に表示するための方法およびシステムを提供することである。
【0015】
本発明のさらに別の課題は、工業標準のローカルバスに円滑なビデオ信号および明瞭なオーディオ信号を生成することのできるアーキテクチャーを提供することである。
【0016】
本発明のさらに別の課題は、工業標準のビデオおよびオーディオ制御ボードを使ってビデオおよびオーディオのアップグレード化を可能にするアーキテクチャーを提供することである。
【0017】
【課題を解決するための手段】
本発明は、その一形態として、グラフィックコントローラーチップに供するアーキテクチャーである。このグラフィックコントローラーはビデオデータおよびグラフィックデータを格納するためのディスプレーメモリを有する。グラフィックコントローラーはまた、このメモリに接続され、そのメモリ内に格納されているデータに論理演算を行なうための論理コントローラーを有する。ビデオデータおよびグラフィックデータはグラフィックコントローラーが単一アクセスポートから利用することができる。このグラフィックコントローラーはまた、上記ポートおよび論理コントローラーに接続されたアドレス範囲検出器を有し、この検出器は上記ポートに与えられたデータのアドレスを第一アドレス範囲と比較すると共に、そのアドレスが前記第一範囲内にあるときは論理コントローラーの論理演算への割り込み(演算の中断)を行なうためのものである。
【0018】
本発明はもう一つの形態として、ディスプレーメモリへデータを与える方法である。この方法は、データのアドレスに基づいてビデオデータおよびグラフィックデータを識別した上で、ディスプレーメモリへのビデオデータを優先的に転送すべく、データに対する他の論理演算を動作不能にする。
【0019】
本発明は、さらに別の形態として、ビデオデータおよびグラフィックデータがバスからディスプレーメモリへ転送されるコンピューターシステムにおいて、該バスから該ディスプレーメモリへのビデオデータの流れの中断を低減する方法である。この方法は、該バス上にビデオデータが存在するか否かを決定し、ディスプレーメモリ内のグラフィックデータに対する論理演算よりも、上記バスからディスプレーメモリへのビデオデータの転送に対しより高い優先性を与えるステップを含む。
【0020】
【実施例】
図1は本発明の一形態を備えたパーソナルコンピューターアーキテクチャーを示す。ローカルバス10はアドレス線、データ線および制御線を有する。グラフィックコントローラー12、ビデオプロセッサ14、バスインターフェース16、およびローカルバスコントローラー18はそれぞれ、ローカルバス10に接続される。
【0021】
CPU20の制御の下に発生されたデータはここでは「グラフィックデータ」と呼称する。グラフィックデータの内には、スプレッドシート、ワードプロセッサその他の通常のパーソナルコンピューターソフトアプリケーションで利用できるようなデータが含まれる。グラフィックデータは、ローカルバスコントローラー18およびローカルバス10を介してグラフィックコントローラー12に転送され、システム端末22上に表示される。
【0022】
時間に対する敏感性をもつデータをここでは「ビデオ」データと呼称する。ビデオデータの中にはテレビジョン信号あるいはCD ROMから入手できるような運動性のある絵画のみならず、オーディオ信号も含まれる。図1にはビデオデータの信号源の一例としてCD ROM24が示されている。CD ROM24はインターフェース16を介してローカルバス10に接続される。ビデオプロセッサ14はCD ROM24から転送されたビデオデータへの補助的なサービスを提供する。例えば、ビデオプロセッサ14はイメージの寸法を変えるようにデータを縮尺変更し、データへのアドレス指定し、等々を行なうことができる。
【0023】
本発明の重要な特長の一つは、グラフィックデータおよびビデオデータの両方がローカルバス10を介してグラフィックコントローラー12に転送される点である。グラフィックデータおよびビデオデータはローカルバス10のタイムシェア(すなわちグラフィックデータまたはビデオデータの一方のみが任意の一時にローカルバス10を介して転送できるような協同利用)をしなければならないが、本発明は、ディスプレー端末22へのビデオデータの円滑な流れを可能にする。 図2はさらに詳細にグラフィックコントローラー12を示す。グラフィックコントローラー12はグラフィックデータおよびビデオデータの両方を格納するディスプレーメモリ26を含む。ディスプレーメモリ26は、種々のデバイスからのリクエストを調停することによりディスプレーメモリ26へのアクセスを制御するためのメモリコントローラー/調停器28に接続される。例えば、DRAMリフレッシュ30、カーソルフェッチ(cursor fetch)32、CRTコントローラー34、およびデータコントローラー36はすべて、メモリコントローラー/調停器28に接続されており、メモリコントローラー/調停器28がそれらのリクエストを調停することによりディスプレーメモリ26へのアクセスを選択的に与える。データコントローラー36はローカルバス10へ接続するためのアクセスポート38を有する。ディスプレー端末22への接続はCRTコントローラー34を介して行なう。
【0024】
図3はデータコントローラー36のさらに詳細な図である。データコントローラー36はアドレス範囲検出器(address range detector)40およびアドレス範囲検出器42を含む。アドレス範囲検出器40はアクセスポート38、レジスター44、データバッファ58、論理コントローラー48、およびメモリコントローラー/調停器28に接続される。アドレス範囲検出器42はアクセスポート38、46、論理コントローラー48、およびデータバッファ50に接続される。レジスター44および46は、予定範囲のアドレスを表わす値を格納する。レジスター44はビデオデータに指定されたアドレス範囲を確定する値を格納し、アクセスポート46はグラフィックデータデータに指定されたアドレス範囲を確定する値を格納する。例えば、レジスター46はそれぞれ低アドレス値A0000(16進数)および高アドレス値AFFFFを格納する。これらの値はカラーグラフィックモードで動作するIBMとの互換VGAデバイスに対する通常のアドレス範囲に相当する。レジスター44には別のアドレス範囲を確定する低および高値を与えることができる。通常、この範囲は、他の予定アドレス範囲との重複を回避するためプロテクトモードで動作するIBMパーソナルコンピューターでは1MBの上方にマップされる。(カラーディスプレーグラフィックカードを使った実モードオペレーションに対してはBセグメントの上方部分にマップすることもできる)。
【0025】
アドレス範囲検出器40は、レジスター44内に格納された値により確定された範囲内に当該アドレスがあるときはバス10上のアドレスのみに応答する。同様に、アドレス範囲検出器42はアクセスポート46内に格納された値によって確定される範囲内にアドレスがあるときはバス10上のアドレスのみに応答する。本発明の一つの特徴は、レジスター44および46内に格納されたアドレス範囲値をプログラム化することができる点である。これは、これら範囲値をパーソナルコンピューターのユーザーが再定義できることを意味する。
【0026】
データコントローラー36はさらに論理コントローラー48を含む。論理コントローラー48はデータバッファ50に接続されると共に、メモリコントローラー/調停器28を介してディスプレーメモリ26にも接続される。好ましい実施例では、論理コントローラー48はブロックレベルトランズファー(block level transfer, BLT)エンジンである。ブロックレベルトランズファーエンジンの主な機能は、ディスプレーメモリ26内に格納されているデータに論理演算を施すことである。例えば、ブロックレベルトランズファーエンジンはAND演算、OR演算その他の論理関数をディスプレーメモリ26内のデータに施すことができ、このエンジンは、バックグラウンドデータの保存とか、メモリのアクティブ領域とオフスクリーン領域との間のデータの移動のような、描画演算を補助することができる。
【0027】
論理コントローラー48は動作不能化線52によりアドレス範囲検出器に接続される。動作不能化線52はアクセスポート38におけるデータのアドレスがその範囲に該当するときは常に、すなわちアクセスポート38にあるデータがビデオデータであるときは常に、アドレス範囲検出器40から論理コントローラー48へ動作不能化信号を送信する。論理コントローラー48はまた、線54のADDR−INFO線によりアドレス範囲検出器42に接続される。加えて、データバッファ50はイネーブル線56によりアドレス範囲検出器42に接続される。
データコントローラー36は、アクセスポート38とディスプレーメモリ26との間に接続されたデータ路60を有する。データバッファ58はデータバッファ58内に配置されており、データアドレスがアドレス範囲検出器40内で比較される間、アクセスポート38から受信したデータを暫定的に格納する。メモリコントローラー/調停器28はその調停に基づいて選択的に、データ路60をディスプレーメモリ26に接続する。データ路60はアドレス範囲検出器40の範囲内に該当するアドレスを有するデータ、すなわちビデオデータ、を送信する。
データコントローラー36はまた、データバッファ50を介してアクセスポート38と論理コントローラー48との間に接続された、データ路62を含む。データバッファ50はアクセスポート38から受信したデータを、そのアドレスがアドレス範囲検出器42内で比較される間、暫定的に格納する。データ路62はアドレス範囲検出器42の範囲内にアドレスを有するデータ、すなわちグラフィックデータ、を送信する。
【0028】
動作上、本発明のアーキテクチャーは、ローカルバス10がビデオデータおよびグラフィックデータの両方を送信することができるように設計されている。パーソナルコンピューターのユーザーあるいはプログラマーは通常、ビデオデータに対して第一アドレス範囲を定義し、グラフィックデータに対して第二の重複しないアドレス範囲を定義する。通常、この第一範囲は低アドレスおよび上方アドレス値により定義され、アドレス範囲検出器40がこれらの値を使用するようにレジスター44に与えられる。同様にして、第二範囲のアドレス値もまた、低および上方アドレス値により定義され、アドレス範囲検出器42がこれらの値を使用するようにアクセスポート46に与えられる。
【0029】
バス10を介してグラフィックデータが与えられるときはグラフィックデータは常に、そのアドレスがアドレス範囲検出器42内で検査される間、暫定的にデータバッファ50内に格納される。次いでアドレス範囲検出器42から線56を介してデータバッファ50に当該グラフィックデータを論理コントローラー48に転送するためのイネーブル信号が送られる。論理コントローラー48はメモリコントローラー/調停器28に対してディスプレーメモリ26へのアクセスを求めるリクエストを行なう。ディスプレーメモリ26へのアクセスが許可されると、論理コントローラー48はディスプレーメモリ26へ直接にグラフィックデータを転送するか、あるいは多分、ディスプレーメモリ26にそれまで存在していたデータに関係する何らかの論理演算をグラフィックデータに行なう。例えば、論理コントローラー48はディスプレーメモリ26内にそれまで存在していたデータと新規データとの論理的AND演算を行ない、その結果得られるデータをディスプレーメモリ26に転送する。
【0030】
バス10を介してビデオデータが与えられるときはビデオデータは常に、そのアドレスがアドレス範囲検出器40内で検査される間、暫定的にデータバッファ58内に格納される。次いでそのビデオデータをディスプレーメモリ26に転送するためのイネーブル信号が線52を介してデータバッファ58へ送られる。
【0031】
メモリコントローラー/調停器28がディスプレーメモリ26へのアクセスを許可するときは、ビデオデータは直接にディスプレーメモリ26に転送される。
【0032】
論理コントローラー48はまた、バス10から新規のグラフィックデータを受信することなしにディスプレーメモリ26内のデータに論理演算を行なう指令を受けることができる。例えば、論理コントローラー48はデータをアクティブスクリーン領域からオフスクリーン領域へ移動し、色を変え、等々できる。論理コントローラー48の演算は、特にブロックレベルトランズファーエンジンとして実施した場合は、ディスプレー端末上に表示すべきデータを効率良く操作する手段である。
【0033】
本発明の一つの特徴は、メモリオペレーションに関する優先方式である。例えば、論理コントローラー48がディスプレーメモリ26内のデータに一つの論理演算を開始した後にビデオデータがバス10を介して転送される、と仮定しよう。バス10上のビデオデータはアドレス範囲検出器40により同定される。アドレス範囲検出器40は次いで線52を介して論理コントローラー48に動作不能化信号を送信し、その論理演算を中断する。メモリコントローラー/調停器28は次いでディスプレーメモリ26へのアクセスを許可し、ビデオデータが直接にディスプレーメモリ26に転送される。
【0034】
これとは対照的に、バス10を介してグラフィックデータを受信するときは、論理コントローラー48により行なわれるディスプレーメモリ26内のデータに対する論理演算に中断を起こさない。その代わりに、当該グラフィックデータは、その論理演算が完結するまで、論理コントローラー48内に暫定的に格納される。
【0035】
要約すると、本発明はローカルバス10からディスプレーメモリ26へ規則的なビデオデータの流れを与えるアーキテクチャーと方法とを与える。アドレス範囲検出器40、42は、バス10上のデータのアドレスに基づいて、ビデオデータとグラフィックデータとを識別する。アドレス範囲検出器40によりビデオデータが検出されたときはいつでも、論理コントローラー48が停止され、もしくは動作不能にされ、ディスプレーメモリ26への転送に対する優先性はビデオデータに与えられる。この優先性は、ディスプレーメモリ26内のデータに対する、他の論理演算に勝るものである。
【0036】
【発明の効果】
以上の構成により、本発明はディスプレーにビデオデータの規則的な流れを与えることができる。また本発明のアーキテクチャーはマルチメディアコンピューターに供した場合、入出力ピンの数が小さなグラフィックコントローラーを提供することができる。さらに、本発明は、同一スクリーン上にビデオデータとグラフィックデータとを同時に表示することができ、その場合、オーディオが明瞭に響き、ビデオイメージが円滑に現われるようにオーディオ/ビデオデータおよびグラフィックデータを同時に表示するための方法およびシステムを提供することができる。
【0037】
さらに本発明のアーキテクチャーは、工業標準のローカルバスに円滑なビデオ信号および明瞭なオーディオ信号を生成することができる。その場合、工業標準のビデオおよびオーディオ制御ボードを使ってビデオおよびオーディオのアップグレード化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一形態を実施したマルチメディアコンピューターシステムのアーキテクチャーを示す図である。
【図2】図1に示すグラフィックコントローラーのブロック線図である。
【図3】図2に示すデータコントローラーのブロック線図である。
【符号の説明】
10 ローカルバス
12 グラフィックコントローラー
14 ビデオプロセッサ
16 バスインターフェース
18 ローカルバスコントローラー
20 CPU
22 ディスプレー端末
24 CD ROM
26 ディスプレーメモリ
28 メモリコントローラー/調停器
30 DRAMリフレッシュ
32 カーソルフェッチ
34 CRTコントローラー
36 データコントローラー
38 アクセスポート
Claims (3)
- パーソナルコンピューターのローカルバスからディスプレーメモリへデータを与える方法であって、
該ローカルバス上のデータのアドレスを検査することによりビデオデータとグラフィックデータとを識別するステップと、
該ディスプレーメモリへのビデオデータの優先的転送を許可すべく該ディスプレーメモリ内のデータに対する他の論理オペレーションを動作不能にするステップと、
を含む方法。 - グラフィックコントローラーであって
a)ディスプレーメモリと、
b)該メモリに接続された論理コントローラーにして、該メモリ内に格納されているデータに論理演算を行なうコントローラーと、
c)外部アドレス/データバスに接続されたアクセスポートと、
d)該ポートおよび論理コントローラーに接続されたアドレス範囲検出器にして、該ポートに与えられたデータのアドレスを第一アドレス範囲と比較すると共に、該アドレスが該第一範囲内にあるときは該論理コントローラーの論理演算に割り込むためのアドレス範囲検出器と
を含むグラフィックコントローラー。 - バスからディスプレーメモリへビデオデータおよびグラフィックデータが転送されるコンピューターシステムにおいて、該バスから該ディスプレーメモリへのビデオデータの流れに割り込む回数を低減する方法であって、
ビデオデータが該バス上に存在するか否かを決定するステップと、
該ディスプレーメモリ内のグラフィックデータに論理演算を行なうことよりも、該バスから該ディスプレーメモリへのビデオデータの転送に対してより高い優先性を与えるステップと
を含む方法。
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- 1993-09-10 US US08/119,295 patent/US5752010A/en not_active Expired - Lifetime
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1994
- 1994-09-05 JP JP21098894A patent/JP3577111B2/ja not_active Expired - Lifetime
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JPH0792962A (ja) | 1995-04-07 |
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