JPH05281939A - ハードウエア圧縮解除を一体化したビデオramアーキテクチャ - Google Patents

ハードウエア圧縮解除を一体化したビデオramアーキテクチャ

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JPH05281939A
JPH05281939A JP4133862A JP13386292A JPH05281939A JP H05281939 A JPH05281939 A JP H05281939A JP 4133862 A JP4133862 A JP 4133862A JP 13386292 A JP13386292 A JP 13386292A JP H05281939 A JPH05281939 A JP H05281939A
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JP4133862A
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Leon Lumelsky
レオン、ルメルスキー
Sung M Choi
スン、ミン、チョイ
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International Business Machines Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 改良された画像バッファを供する。 【構成】 記載された画像バッファ半導体チップは、少
なくとも1対の色符号、および、画素画像の画素部分集
合のいずれの画素がその符号化された色符号を受信する
かを定義する値によるビット位置を含んでいるデータと
いった、圧縮された画素画像データを圧縮解除する回路
を含む。このチップは、モジュール当たり1画素ずつ、
インタリーブされた形式で格納された画素部分集合の画
素を備えたメモリモジュールのマトリックスを含む。デ
ータバスは、メモリモジュールの全部と通信し、色符号
を同報する。マスクレジスタは、ビットマスクがデータ
バス上に現れた場合にビットマスクを格納する。回路
は、選択的に、MASKの第1の種類のビット値に従っ
てモジュールに第1の色符号を書き込み、MASKの第
2の種類のビット値に従ってモジュールに第2の色符号
を書き込む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高性能ディスプレイシ
ステム、より詳しくは、画像圧縮解除がリアルタイムで
実行されるVRAMフレームバッファに関する。
【0002】
【従来の技術およびその課題】記憶密度の向上により、
入出力ピンの数が重要な制限要因であることがますます
明白になっている。このことは、ビデオランダムアクセ
スメモリ(VRAM)のチップ当たり1メガビットから
チップ当たり4メガビットへの成長を調べることによっ
て示される。通常の1メガビットVRAMは、28ピン
パッケージを用いている。しかし、4メガビットVRA
Mについて提起された規格は、36ピン増え、64ピン
パッケージを使用している。これは、メモリチップに対
しより大きい物理的大きさを要求するだけでなく、開発
されているような、高密度メモリチップに問題を生じる
原因ともなっている。
【0003】従来、高密度メモリチップの使用によって
もたらされる1つの主要な利点は、メモリチップの大き
さの縮小により、より大きなボードスペースが得られる
ことであった。しかし、4個の1メガビットVRAMに
要するボードスペースを1個の4メガビットVRAMの
それと比較した場合、要求されるボードスペース全体は
ほぼ同一である。さらに、メモリチップ技術の継続的な
開発により、16メガビットメモリチップに続き、64
メガビットメモリチップも登場している。メモリチップ
の大きさとともに入出力ピンが増加するというこの傾向
が続いた場合、16メガビットVRAMチップは、デー
タポートだけで128本のピンを要することになる(ラ
ンダム入出力ポート用に64本、シリアル入出力ポート
用に64本)。増大する入出力ピン要求の問題は、51
2本のデータピンが要求される64メガビットメモリチ
ップを考えた場合、よりいっそう明白になる。
【0004】この問題の一つの解決策は、データピンの
数を制限し、行および列のメモリモジュールの数を増や
すことである。例えば、4メガビットVRAMは512
x512x16として機器構成されているので、16メ
ガビットVRAMは、512x512x64ではなく、
1024x1024x16として機器構成することがで
きよう。この方法が使用された場合、入出力ピン数はほ
ぼ同一のままであるが、より大きなメモリセルアレイを
メモリチップ内に備えることは、本質的にシステム設計
のインタリーバビリティを低減させる。
【0005】画素当たり16ビットで1024x102
4の解像度を有するフレームバッファシステムを考えた
場合、こうしたバッファは、4個の4メガビットVRA
M(512x512x16)または1個の16メガビッ
トVRAM(1024x1024x16)のいずれかを
要求する。このフレームバッファの最大スループット
は、1個のVRAMの高速ページモードアクセス帯域幅
に限定される。このフレームバッファの設計を4メガビ
ットVRAMによって実施した場合、それら4個のVR
AMが要求されるが、付加性能のために四重インタリー
ブすることができる。あるローカルワークステーション
がこのフレームバッファスループットを保持できるとす
れば、こうしたフレームバッファの最大性能は、(4個
のVRAMが同時にアクセスできるので)、各VRAM
の性能の4倍である。高速ページモードのサイクルタイ
ミングが16メガビットおよび4メガビットVRAMの
両者について同一である場合、より小型のVRAMによ
って実施されたフレームバッファは、大型のVRAMに
よって実施されたフレームバッファよりも高性能を有す
る。
【0006】VRAMのシリアル出力ポートも同様の問
題を有する。1024x1024x16フレームバッフ
ァに単一の16メガビットVRAMが使用された場合、
そのシリアル出力スループットは、その解像度のモニタ
のビデオ帯域幅のスループットと少なくとも同一でなけ
ればならない。しかし、通常のVRAMは現在、約33
MHzのシリアル帯域幅を示す。60 Hz、102
4x1024の解像度のモニタは少なくとも60 MH
zのビデオデータ速度を要求する。従って、高性能VR
AMのシリアル出力性能が改善されなければならないこ
とは明白である。
【0007】シリアル出力帯域幅の制約についての一つ
の解決策は、シリアル出力をVRAMで並列にすること
である。しかしこれは、メモリチップの入出力ピンの数
を増やすことになるので、できれば避けるべきである。
【0008】VRAM画像バッファの性能を改善するた
めに、画像データの圧縮/圧縮解除が使用されている。
画像の圧縮および圧縮解除を用いる利点は、ソース側で
画像を記録するために要する記憶域が低減されることで
ある。さらに、画像を転送するために必要な帯域幅も縮
小される。
【0009】好ましい圧縮アルゴリズムは、Healy
らによって“Digital Video Bandw
idth Compression Using Tr
uncation Coding”(IEEE, Tr
ans. Comm., COM−9, Dec. 1
981, pp.1809−1823)に詳述されてい
る、ブロックトランケーション法である。この方法は、
高品質なテキストおよびグラフィックの画像圧縮解除、
および、合理的な品質の、テレビ状の自然な画像を付与
する。この圧縮法自体は、本発明に直接には関係しない
ので、その一定の側面のみを再検討する。
【0010】このアルゴリズムの基本的な考えは、2色
(各3バイト)および16ビット幅のMASKによっ
て、4x4画素の各領域(画素当たり3バイトとして、
48バイト)を表現することである。この2色は、4x
4画素領域の色分布を最良に表現するように統計的に計
算される。これらの2色は、HI色およびLO色と呼ば
れる。各マスクビットは、対応する画素がHI色または
LO色のいずれを得るべきかを決定する。このMASK
が「1」である場合、対応する画素はHI色を得る。M
ASKが「0」の場合、対応する画素はLO色を得る。
これは図1に例示されているように、4x4画素領域2
0の、そのMASK 22へのビットマッピングであ
る。4x4画素がHI色およびLO色(それぞれ3バイ
ト)ならびに16ビットMASK(2バイト)を用いて
表現できるので、圧縮比はRcmp=48/(3+3+
2)=6である。
【0011】圧縮解除機構は、圧縮機構よりも単純であ
る。各4x4画素マトリックスについて、宛先デバイス
は、2つの色(HI色およびLO色)および16ビット
MASKを受信する。このMASKの各ビットについ
て、4x4画素マトリックスの対応する画素は、MAS
Kビットが「1」である場合はHI色を得、MASKビ
ットが「0」の場合はLO色を得る。図2は、任意の4
x4画素領域24の圧縮されたデータ形式を示す。この
場合、各画素は、AまたはBの2色のうちのいずれか一
方である。
【0012】通常のシステムでは、ネットワークによっ
て受信されたデータは、VRAMフレームバッファに格
納される準備ができるまで、FIFO(先入れ先出し方
式)記憶装置に一時的にバッファされる。こうしたVR
AMは、記憶サイクルが通常は50ナノ秒である高速ペ
ージモードで動作する。
【0013】圧縮解除が、圧縮データ形式をフレームバ
ッファに格納した後、ビデオリフレッシュ時に画素デー
タを圧縮解除することによって実行できることは公知で
ある。別の方法は、画像をフレームバッファに格納する
前に画像を圧縮解除することである。前者の方法は後者
の方法よりもフレームバッファの記憶域を必要としない
が、圧縮画素データ形式がデータ操作に容易には使用で
きず、そうしたほとんどあらゆる動作はまず画素データ
が圧縮解除されることを要求するので、いくつかの問題
を呈する。また、フレームバッファが圧縮データ形式だ
けを格納する場合、非圧縮画像を格納するために別のフ
レームバッファが必要になる。この解決策は、フレーム
バッファがRGB画素形式だけを含むように、フレーム
バッファに格納する前に、データを圧縮解除することで
ある。
【0014】圧縮解除に関係した多数の問題が存在す
る。第1の問題は、フレームバッファがシステムにおけ
る障害とならないために、圧縮解除がリアルタイムで行
われなければならないことである。例えば、IBM P
S/2によって使用されている「マイクロチャネルバ
ス」は、100ナノ秒ごとに32ビットのデータ(従っ
て、200ナノ秒ごとに16画素の情報)を転送できる
ので、フレームバッファは、そのフレームバッファがシ
ステムにおける障害とならないために、8000万画素
/秒(16画素/200ナノ秒)の最小帯域幅を必要と
する。
【0015】メモリの帯域幅を改善する古典的な解決策
は、メモリをインタリーブすることである。メモリをイ
ンタリーブするには2通りの方法がある。一つは、1記
憶アクセス時間において、N重インタリーブドメモリの
動作がN回生じるように、そのインタリーブドメモリに
並行してアクセスすることである。第2の方法は、異な
るモジュールへの別の記憶アクセスがN重インタリーブ
ドメモリにとって1/N記憶サイクル期間後に開始でき
るように、時系列オーバラップ方式でインタリーブドメ
モリにアクセスすることである。いずれの場合でも、フ
レームバッファは、そのフレームバッファがシステムの
障害にならないように、圧縮解除帯域幅が通信ネットワ
ークの帯域幅に等しいか、それより大きくなるように設
計されなければならない。帯域幅を最大にするために、
各メモリモジュールは、全部のモジュールが並行して動
作できるように、独立したデータ経路および個別の制御
を持っていなければならない。前述のように、「マイク
ロチャネルバス」の場合、16画素の情報が200ナノ
秒(16画素/200ナノ秒=8000万画素/秒)ご
とに転送できることに留意しなければならない。50ナ
ノ秒帯域幅のメモリチップがメモリモジュール内で使用
されている場合、上述のNは少なくとも4でなければな
らない(4画素/50ナノ秒=8000万画素/秒)。
Nが16であれば、毎秒3億2000万画素の最大帯域
幅が得られる(16画素/50ナノ秒)。単純なメモリ
インタリービングは最良の性能を付与するが、それぞれ
が各自の個別のデータ経路および制御を伴う多数のメモ
リモジュールを備えることの複雑さおよびコストを正当
化するものではない。
【0016】第2の問題は、VRAMが非圧縮モードア
クセスを可能にしなければならないことである。また、
非圧縮モードアクセスは、圧縮/圧縮解除が損失性であ
ることからも重要である。高品質画像は、高性能の損失
という犠牲によって、求めることができる。さらに、メ
モリ読出しサイクルは必ず非圧縮モードサイクルであ
る。非圧縮モードアクセスは、圧縮解除データが画像操
作用ローカルワークステーションによって使用される場
合に重要である。圧縮モードアクセスもローカルワーク
ステーションの性能の向上を可能にする。
【0017】第3の問題は、高解像度モニタの場合、V
RAMのシリアル出力がそのモニタに必要な帯域幅を付
与するようにインタリーブされなければならないことで
ある。現在のVRAMは約33 MHzのシリアル出力
を有するので、通常のフレームバッファ設計は、接続さ
れたディスプレイに応じて、インタリーブされたシリア
ル出力ポートを備える。例えば、1280x1024の
モニタ解像度の場合、ビデオ帯域幅は110 MHzで
ある。従って、四重のVRAMシリアル出力インタリー
ビングはこうした解像度に十分である。しかし、204
8x1536のモニタ解像度の場合、ビデオ帯域幅は2
60 MHzである。これは、八重インタリービングを
必要とする。四重インタリービングは4x33 MHz
すなわち132 MHzしか付与しないが、八重インタ
リービングは264 MHzを付与する。このフレーム
バッファの設計および圧縮解除の設計は、その設計がモ
ニタの解像度に限定されないように、柔軟なビデオ出力
帯域幅を付与しなければならない。
【0018】従来技術は、性能の改良のために多様なV
RAM/画像バッファ方案を提示している。1983年
10月18日発行のMooreによる“Data De
pression Apparatus and Me
thod”と題する米国特許第4,410,965号で
は、ビットイメージのハフマン符号化にもとづくハード
ウエア圧縮解除機構を記載している。この圧縮法は、列
または行を隣接する列または行と比較し、その比較の一
致不一致に従ってビットを設定することにより実施され
る。その後、得られたデータについてランレングス符号
化が実行される。
【0019】1985年1月8日発行のYoshida
らによる“System forDecoding C
ompressed Data”と題する米国特許第
4,492,983号では、一対の隣接走査線間の相関
関係にもとづく画像圧縮/圧縮解除法を記載している。
この方法は、ファクシミリ画像伝送において使用されて
いる。
【0020】1986年12月2日発行のIchino
iらによる“Color Video Signal
Recording and Reproducing
Apparatus”と題する米国特許第4,62
6,929号では、光度信号および輝度信号の両方がラ
ンダムアクセスメモリの使用によって時間ベースで圧縮
された後、時分割多重記録される技法を用いたカラービ
デオ信号の記録/再生法を記載している。
【0021】各種VRAMおよびダイナミックRAMビ
デオシステムを記載している他の特許は、Catlin
に対する米国特許第4,985,871号、Uehar
aに対する米国特許第4,951,258号、Down
eyに対する米国特許第4,764,866号、Fla
nnaganらに対する米国特許第4,698,788
号、および、Nishiらに対する米国特許第4,68
4,942号にみられる。
【0022】従って、本発明の目的は、改良された画像
バッファを供することである。
【0023】本発明の第2の目的は、最小数の入出力ピ
ンを使用する改良された画像バッファを供することであ
る。
【0024】本発明の第3の目的は、特に圧縮画像デー
タを処理するように適応されており、そうした画像デー
タを、VRAM構造を保持する半導体チップで直接圧縮
解除することができる、改良された画像バッファを供す
ることである。
【0025】
【課題を解決するための手段】本発明は、画素のマトリ
ックスに関する圧縮された画像画素データを、少なくと
も1対の色符号、および、そのマトリックスのいずれの
画素が前記色符号を受信するかを自己のビット位置が定
義するマスクとして受信し、かつ、前記画像画素データ
を圧縮解除し、前記データをメモリに格納するための画
像バッファ半導体チップであって、モジュールのマトリ
ックスを含むメモリであり、前記画素のマトリックスが
モジュール当たり1ビットずつインタリーブされて前記
モジュールのマトリックスに格納される、前記メモリ
と、前記色符号およびマスクビットを表明するためのデ
ータバス手段であり、表明された場合に前記色符号が前
記モジュールのマトリックスに同報される、前記データ
バス手段と、前記マスクビットを格納するためのレジス
タ手段と、前記マスクビットに応答するイネーブル手段
であり、第1のサイクルにおいて、前記マスクビットの
第1のビット値にもとづいて前記モジュールのマトリッ
クスへの第1の同報された色符号の書き込みをイネーブ
ルにし、さらに、第2のサイクルにおいて、前記マスク
ビットの第2のビット値にもとづいて前記モジュールの
マトリックスへ第2の同報された色符号を書き込み、そ
れによって、前記マトリックスの全部の画素が前記2サ
イクル内に前記モジュールのマトリックスへ色符号を書
き込ませる、前記イネーブル手段とを含むことを特徴と
する画像バッファ半導体チップを提供する。
【0026】好適な実施例では、メモリモジュールのそ
れぞれはVRAMを含んでおり、このVRAMはそれぞ
れ前記色符号を受信するためのランダム入力ポート、お
よび、シリアルポートを有している。また、イネーブル
手段は書き込みイネーブル入力に応答し、前記書き込み
イネーブル入力は前記第1のビット値が表明された場合
に前記マスクのビット位置に対応するモジュールへの前
記マスクの前記第1のビット値をゲートするために動作
する。さらに、イネーブル手段が前記書き込みイネーブ
ル入力が供給される排他的論理和手段およびフリップフ
ロップを含んでおり、前記排他的論理和手段は前記第1
のビット値をゲートするために前記フリップフロップ出
力からの出力に応答し、かつ、前記第2のビット値をゲ
ートするために前記フリップフロップ出力からの次の出
力に応答する。そして、単一の画素サイクルの場合は前
記メモリマトリックスの1つのモジュールを選択し、ま
た、前記モジュールの前記画素全部が書き込まれること
が可能な書き込みサイクルの場合は前記メモリマトリッ
クスの全部のモジュールを選択する。
【0027】
【作用】記載された画像バッファ半導体チップは、少な
くとも1対の色符号、および、画素画像の画素部分集合
のいずれの画素がその符号化された色符号を受信するか
を定義する値によるビット位置を含んでいるデータとい
った、圧縮された画素画像データを圧縮解除する回路を
含む。このチップは、モジュール当たり1画素ずつ、イ
ンタリーブされた形式で格納された画素部分集合の画素
を備えたメモリモジュールのマトリックスを含む。デー
タバスは、メモリモジュールの全部と通信し、色符号を
同報する。マスクレジスタは、ビットマスクがデータバ
ス上に現れた場合にビットマスクを格納する。回路は、
選択的に、MASKの第1の種類のビット値に従ってモ
ジュールに第1の色符号を書き込み、MASKの第2の
種類のビット値に従ってモジュールに第2の色符号を書
き込む。
【0028】
【実施例】まず、図3によって、ディスプレイ30、1
6メモリモジュールのフレームバッファ32および個々
のフレームバッファモジュール34との間の関係を説明
する。ディスプレイ30は、例えば、ラスタ方式で表示
される1024x1024の画素を含む。拡大されたデ
ィスプレイの一部36は、ディスプレイ30の左上隅を
示しており、4画素x4画素の部分集合を成し、その各
画素の各自のアドレスを示している。各画素アドレス
は、列指示の後に行指示が続いており、左上隅の画素は
アドレス(0,0)を有し、以下、行0上で(1,
0)、(2,0)...と続く。各画素は、3バイト
(1バイトは8ビット)の色情報によって表現される。
【0029】4x4インタリーブドフレームバッファ3
2は、ディスプレイ30からの画素情報を格納するため
に使用されており、16個のメモリモジュールM0〜M
15を含む。各メモリモジュールは、256x256x
24のビット位置である。画素アドレスは、4x4画素
メモリマトリックスの各画素が異なるメモリモジュール
に存在するように、フレームバッファ32内で、垂直お
よび水平の両方向にインタリーブされている。例えば、
ディスプレイ30に示された4x4マトリックス36の
場合、アドレス(0,0)はメモリモジュールM0に存
在し、(1,0)はM1に、(2,0)はM2に存在す
る。同様にして、画素アドレス(0,1)はメモリモジ
ュールM8に、(0,2)はM8に存在するというよう
になる。参照番号34により、拡大されたモジュールM
0がその中の画素アドレスととも表示されている。公知
の方式で、(行および列の)4番目の画素アドレスごと
に示されている。
【0030】従って、この画素マトリックスの4x4個
の部分集合が処理されるとすれば、メモリモジュールM
0〜M15は、それらに格納された画素データの状態を
変更するために同時に処理できることがわかる。以下で
明らかになるように、図3に示されたインタリービング
は、入力データ形式との組合せで、リアルタイム圧縮解
除を生じさせることができる。
【0031】繰り返せば、データは、図2に示す形式
で、圧縮された画素データが2つの連続する32ビット
ワードとして受信される。第1のワードは、第1の色
(A)を指示する24ビット(0:23)およびHIワ
ードマスクの8ビット(24:31)を含む。次の32
ビットワードは、後続する色(色B)および8ビットL
Oワードマスクを含む。ともに、LOワードマスクおよ
びHIワードマスク(以下、MASKと称する)は、そ
の2つの色AおよびBを各自の画素位置にマップする。
【0032】以下では、データプロセッサ(図示せず)
がフレームバッファの動作を制御し、圧縮画素データを
受信し、それをバッファに入れた後フレームバッファに
供給するものとする。さらに以下の説明では、フレーム
バッファメモリ32は、行アドレスストローブ(RA
S)信号および列アドレスストローブ(CAS)信号を
用いるVRAMメモリチップによって構成されるものと
する。当業で公知のように、これらの信号はロー状態で
アクティブであり、その信号名称がRAS*またはCA
S*として示された場合、本明細書においてもそのよう
に指示するものとする。
【0033】本発明は、内蔵圧縮解除論理および多重化
シリアル出力構成によるビデオバッファVRAMシステ
ムの性能における著しい改善を供する。このVRAMの
内部バス構造は、単一のランダム入出力ポートのデータ
経路が16個のメモリモジュール全部を接続している、
4x4メモリアレイとして設計されている。圧縮解除
は、符号化された1色を全部のメモリモジュールに同報
することにより、しかし実際には、MASKビットによ
ってイネーブルにされている各メモリモジュールの選択
されたアドレスだけにその色データを書き込むことによ
り実行される。以降の書き込みサイクルで、第2の色が
メモリモジュールに同報され、第1の色データが書き込
まれていないメモリモジュールがその後第2の色データ
を書き込まれる。従って、2つの書き込みサイクルの第
2のサイクルの終わりまでに、モジュールの16個の画
素は2つの色の値によって更新されている。
【0034】これらの16個の画素は常に同報モードに
あり、一緒に「ドットされる」ので、1つのランダム入
出力データポートしか必要としない。従って、4メガビ
ットVRAMの4x4メモリアレイを用いた64メガビ
ットVRAMの場合、要求されるランダム入出力データ
ポートのピンの総数は、(単一の64メガビットVRA
Mの場合の256本に対して)、16である。このビデ
オバッファの性能は、上述のように、16画素の更新に
2つの書き込みサイクルしか要求されないので、一体化
された圧縮解除ハードウエアによって改善される。
【0035】ランダムデータ入出力ポートの時間多重化
は、MASKビットに続き、色データビットをVRAM
にロードするために使用される。従って、ランダム入出
力データポートがMASKビットを受け入れるために少
なくとも16ビット幅である限り、MASKビットをロ
ードするための新しい入出力ピンはまったく必要としな
い。
【0036】各色の書き込みが記憶アクセスを要求する
ので、各圧縮解除サイクルについて2回の記憶アクセス
が存在する。システムのスループットを最大限にするた
めに、圧縮解除サイクルは、VRAMの高速ページモー
ドサイクルを利用する。本発明はさらに、圧縮解除ペー
ジモード(DPM)と称する新しい記憶サイクルを利用
する。圧縮解除ページモードはVRAMの緩慢な書き込
み機能を活用する。
【0037】図4について説明する。半導体チップ上に
構成されたフレームバッファの高水準ブロック図であ
る。通常のVRAMフレームバッファとは異なり、図4
に示すVRAMの設計は、圧縮解除動作に使用されるM
ASKビットを一時的に保持する、16ビットMASK
レジスタR3を含む。2つの補助的なレジスタR1およ
びR2は、それぞれ、行アドレスおよび列アドレスの最
下位2ビットを保持するために使用される。レジスタR
1およびR2の出力は、1/16デコーダ50に供給さ
れる。
【0038】レジスタR1およびR2ならびにデコーダ
50は、単一の画素アドレス記憶動作に使用される。レ
ジスタR1およびR2への入力は、それぞれ、行アドレ
スおよび列アドレスの最下位2ビットを保持する、下位
アドレスバス57から得られる。これらのアドレスビッ
トは、後述の通り、メモリアレイがノーマル(非圧縮解
除)モードで動作する際に、個々の記憶素子のアドレス
指定を可能にするために、(4x4アレイの)4行のう
ちの1行および4列のうちの1列を選択する。
【0039】デコーダ50からの16本の出力は、16
個のNORゲート52に供給され、それらの各出力は、
アクティブの場合、メモリアレイ56のメモリモジュー
ルのうちの関係する特定の1モジュールへのアクセスを
可能にする選択信号SEL*を生起する。メモリアレイ
56は、メモリモジュール0〜15の4x4マトリック
スとして構成されている。メモリアレイ56およびメモ
リモジュール0〜15内のアドレスは図3に示されてい
る。さらに、メモリアレイ56内の各モジュールは、自
己自身の書き込みイネーブル(WE ARRAY*)信
号を持っている。従って、信号SEL*およびWE A
RRAY*によって、すべての記憶動作は実行できる。
メモリアレイ56のすべてのモジュールは、フレームバ
ッファアドレス、RAS*およびCAS*を含む他の全
部の信号を共用する。
【0040】画像バッファへのその他の入力は、24ビ
ットデータバス58、RAS*調節線60、CAS*調
節線62、CMP MODE*調節線64、および、W
E*(書き込みイネーブル)調節線66によって供給さ
れる。データバス58は、3バイトの8ビットRGB色
データをメモリアレイ56に、また、16ビットMAS
KをレジスタR3に搬送できる24本の線を含む。これ
らの色データ信号およびMASK信号は、制御コンピュ
ータ(図示せず)によってバス58上で時間多重化され
ている。
【0041】線60に供給されたRAS*信号は、イン
バータ61を通って、レジスタR1に供給される。線6
2に供給されたCAS*信号も、インバータ63によっ
て反転されてから、レジスタR2、レジスタR3および
フリップフロップFF1に(「クリア」信号として)供
給される。CMP MODE*信号は線64によって供
給され、インバータ65によって反転されてから、16
個のNORゲート52に供給される。このCMP MO
DE*信号はまた、1群の16個のORゲート66にも
供給される。フリップフロップFF1は、一対の出力Q
およびQ*を有しており、Q出力は16個のXOR(排
他的論理和)回路68に並列で供給される。XOR回路
68のそれぞれの第2の入力は、(MASKバス70に
よる)レジスタR3からの個々の出力から得られる。X
OR回路68からの出力は、1群の16個のORゲート
66を経て、1群の16個のNANDゲート72に供給
される。これらのNANDゲートのそれぞれは、反転さ
れた書き込みイネーブル信号(WE*)も制御入力とし
て有する。
【0042】圧縮解除(DPM)モードでのこのディス
プレイバッファの動作を説明する前に、単一アクセス記
憶モードでの動作について説明する。前述の通り、行ア
ドレスの最下位2ビットは、4x4画素アレイの4行の
うちの1行を選択し、列アドレスの最下位2ビットは、
4x4画素アレイの4列のうちの1列を選択する。レジ
スタR1およびR2は、CASおよびRASの両信号が
供給されるとイネーブルになり、その時点で、レジスタ
は格納されたアドレスビットをデコーダ50に供給し、
さらにデコーダはその16本の出力線のうちの1つをア
クティブにする。CMP MODE*が表明されていな
いので、デコーダ50からの単一の線は、相互接続され
たNORゲート52に、メモリアレイ56のモジュール
のうちの1つをイネーブルにする選択信号(SEL*)
線を表明させる。以降、そのモジュールは、通常の方式
でアドレス指定される(アドレスバス、RAS*線およ
びCAS*線は示していない)。
【0043】ここで、圧縮モードサイクルについて、図
5の波形図と関連させて説明する。圧縮モードサイクル
では、圧縮モード信号(CMP MODE*)が表明さ
れ、さらに、16個のNORゲート52全部に各自のS
EL*出力線を表明させる。従って、16個のメモリモ
ジュール全部は、書き込み動作についてイネーブルにな
る。CMP MODE*が表明され、かつ、CAS*信
号がアクティブになると(すなわち、図5のt1でロー
レベルになると)、MASKデータが(外部コンピュー
タから)データバス58にドライブされ、MASKレジ
スタR3に供給される。この16ビットMASKデータ
は、別の圧縮モードサイクルが開始されるまでレジスタ
R3に格納される。
【0044】線62のCAS*の降下がインバータ63
によって反転され、リセットとしてフリップフロップF
F1に供給されると、そのQ出力をゼロ状態に初期化す
る。その時点で、ハイレベルを示すバス70上のMAS
Kビットは、各自の相互接続されたXOR回路68に、
相互接続されたORゲート66を介して接続されたNA
ND回路72へハイレベル出力を供給させる。しかし、
線66の書き込みイネーブル信号(WE*)はまだ表明
されていないので、この時点ではそれ以上何も生じな
い。
【0045】第1の書き込みイネーブル信号(WE*)
がストローブされる(t2)と同時に、第1の色データ
が(制御コンピュータから)データバス58にドライブ
される。その結果、NAND回路72からの全部のWE
ARRAY*線は、1である各自の対応するマスクビ
ットによりストローブされ、(データバス58上の)第
1の色データを、レベル1のマスクビットに対応する4
x4マトリックスの記憶素子に書き込む。
【0046】(t3の)第1のWE*ストローブの進行
中の正の終了は、フリップフロップFF1に自己のQ出
力をハイ状態に設定させる。ハイ状態のQレベルは、X
OR回路68の出力に、MASKビットレベルの反転を
反映させる。t4の以降のWE*ストローブでは、0で
ある対応するマスクビットを有する記憶素子の全部に
は、データバス58の色データがロードされる。この符
号化された色データがメモリアレイ56の画素位置にロ
ードされると、新しいMASKがデータバス58でクロ
ックされ、新しい符号化された色データをロードさせ、
以下、同様に進行する。
【0047】前述のように、VRAMの使用可能なシリ
アル出力ポートは、高解像度ディスプレイを支援するに
は不十分な帯域幅である。しかし、本発明を用いたチッ
プアーキテクチャは、出力ピン操作の必要を伴わずに、
著しい帯域幅の改善を可能にする。図6では、メモリア
レイ56の4つの列90,92,94および96のそれ
ぞれは、シリアライザ98,100,102および10
4(すなわち、シフトレジスタ)にドットされている。
この「ドット」接続は、アレイ56内の画素のインタリ
ービングによって使用できる。このインタリービングの
ために、2つの行が同時に読み出されることは決してな
い。
【0048】これらのシリアライザは、SCLKよりも
4倍遅いクロック信号(SCLK/4)によりステップ
が取られる。シリアルポート読出しサイクルの場合、4
番目のSCLKごとに、SCLK/4が生成され、シリ
アライザ98,100,102および104のそれぞれ
に桁送りされる。さらに、これらのシリアライザからの
出力は、高速シフトレジスタ106の4つの段(SR0
〜SR3)にパラレルロードされる。このロードはSC
LK/4の制御のもとで生じるが、高速シフトレジスタ
106からの読出しはSCLKによって制御され、それ
により、データはSCLK全速度でシリアルデータポー
ト108に生じることができる。
【0049】高速シフトレジスタ106は、小型の高速
4ビットシフトレジスタであり、その24個がメモリモ
ジュール用に備わっている(24のビット画素色データ
を前提として)。シフトレジスタ106は、50 pF
時伝播遅延12ナノ秒未満の12 mA入出力バッフ
ァ、および、出力伝播遅延に対して1.5ナノ秒未満の
クロックを有するフリップフロップを供することが可能
な、サブミクロンCMOS技術によって構成することが
できる。SCLK/4クロック信号は、1組のフリップ
フロップFF2およびFF3から得られ、これらは逆
に、TREQサイクルイネーブル入力によってリセット
される。
【図面の簡単な説明】
【図1】4x4画素マップの説明図、および、色割当て
を識別するために使用される16ビットパターンへのそ
の画素位置のマップ方法の説明図。
【図2】各画素が2つの符号化された色のうちの一方に
割り当てられている、任意の4x4画素領域の圧縮デー
タ形式の説明図。
【図3】表示面の画素と、4x4モジュールフレームバ
ッファの(および、そのうちの1つのモジュール内の)
記憶位置との関係の略説明図。
【図4】本発明を使用したフレームバッファの要素を示
すブロック図。
【図5】本発明によって使用される修正されたVRAM
記憶サイクルの例示図。
【図6】本発明を採用したフレームバッファからシリア
ル出力を供給するための回路のブロック図。
【符号の説明】
30 ディスプレイ 32 フレームバッファ 34 フレームバッファモジュール 36 4x4マトリックス 50 デコーダ 52 NORゲート 56 メモリアレイ 61,63,65 インバータ 66 ORゲート 70 バス
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G09G 5/36 9177−5G H04N 5/907 B 7916−5C 9/80 B 9185−5C (72)発明者 スン、ミン、チョイ アメリカ合衆国ニューヨーク州、ホワイ ト、プレインズ、ワン、フランクリン、ア ベニュ、(番地なし)アパートメント、4 イー

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】画素のマトリックスに関する圧縮された画
    像画素データを、少なくとも1対の色符号、および、そ
    のマトリックスのいずれの画素が前記色符号を受信する
    かを自己のビット位置が定義するマスクとして受信し、
    かつ、前記画像画素データを圧縮解除し、前記データを
    メモリに格納するための画像バッファ半導体チップであ
    って、 モジュールのマトリックスを含むメモリであり、前記画
    素のマトリックスがモジュール当たり1ビットずつイン
    タリーブされて前記モジュールのマトリックスに格納さ
    れる、前記メモリと、 前記色符号およびマスクビットを表明するためのデータ
    バス手段であり、表明された場合に前記色符号が前記モ
    ジュールのマトリックスに同報される、前記データバス
    手段と、 前記マスクビットを格納するためのレジスタ手段と、 前記マスクビットに応答するイネーブル手段であり、第
    1のサイクルにおいて、前記マスクビットの第1のビッ
    ト値にもとづいて前記モジュールのマトリックスへの第
    1の同報された色符号の書き込みをイネーブルにし、さ
    らに、第2のサイクルにおいて、前記マスクビットの第
    2のビット値にもとづいて前記モジュールのマトリック
    スへ第2の同報された色符号を書き込み、それによっ
    て、前記マトリックスの全部の画素が前記2サイクル内
    に前記モジュールのマトリックスへ色符号を書き込ませ
    る、前記イネーブル手段とを含むことを特徴とする画像
    バッファ半導体チップ。
  2. 【請求項2】請求項1記載の画像バッファ半導体チップ
    であって、前記画素のマトリックスが4x4の画素を含
    み、また、前記モジュールのマトリックスが4x4のモ
    ジュールを含むことを特徴とする画像バッファ半導体チ
    ップ。
  3. 【請求項3】請求項1記載の画像バッファ半導体チップ
    であって、前記モジュールのマトリックスが列および行
    で構成されており、さらに、 モジュールの各列に接続されており、各行から画素ビッ
    トを並列で受信し、前記ビットを結合されたシフトレジ
    スタ手段の列レジスタ待ち行列に進めるためのシフトレ
    ジスタ手段と、 前記シフトレジスタ手段からの出力に並列で結合されて
    おり、シリアルポートにビットのシリアル出力を供給す
    るための高速シフトレジスタ手段と、 前記シフトレジスタ手段用の第1のステッピング周波数
    および前記高速シフトレジスタ手段用の第2のステッピ
    ング周波数を生成するためのクロック手段であり、前記
    第2のステッピング周波数は前記第1のステッピング周
    波数よりも数倍大きく、ただし、数倍とは前記モジュー
    ルマトリックスの行の数に等しいものである、前記クロ
    ック手段とを含むことを特徴とする画像バッファ半導体
    チップ。
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