JPH0646378B2 - コンピュータ表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔利用分野〕 本発明は、グラフイツク情報を表示する方法および装置
に関するものであり、更に詳しくいえば、表示装置上に
映像およびデータを発生および処理する直接メモリアク
セス（ＤＭＡ）装置および方法に関するものである。

〔発明の背景およびその問題点〕

コンピユータ産業においては、グラフイツク表現により
情報を表し、ユーザーへ伝えることが全く一般的であ
る。それらの表現は、たとえば英数字キヤラクタ、直交
座標その他の座標によるグラフおよび周知の物理的物体
の形をとることができる。従来は、人とコンピユータと
のインターフエイスは個別指令系を介して行なわれてき
た。その個別指令系はテキストおよび数学的記号キヤラ
クタの組合わせを含む。そのような個別指令系の例は数
多くあり、FORTRAN，ALGOL，PL1，BA-SIC、およびCOBOL
のようなプログラミング言語を含む。それらのプログラ
ミング言語は与えられたユーザー指令セツトを機械が実
行できる「オブジエクト」コードに変換する。

しかし、プログラミングやコンピユータやベースとする
装置との対話にユーザーがどれだけ容易に熟達するよう
になるかは、ユーザー自身の論理的思考がシステムのモ
デルにどれだけ近いかに一般的に関係する。コンピユー
タ・システムとの対話に熟達するのにユーザーが費さな
ければならない学習期間と順応期間を短かくするために
開発されたシステムは、「目的向け（object oriente
d）」システムとしばしば呼ばれている。このシステム
では陰極線管（CRT）上に表示される多重「ウインド
ウ」を利用できる。それらの多重ウインドウにおいては
テキストとグラフイツクスの組合わせを用いて情報を伝
える。たとえば、各ウインドウは標準のフアイリング・
キヤビネツトにおいて用いられる種類のフアイルホルダ
ーの形をとることができる。このフアイリング・ホルダ
ーは他のホルダーに重ね合わされる。重ね合わされたホ
ルダーのうちの１番上のホルダーは現在の作業用フアイ
ルを構成する。ユーザーは、ウインドウに情報を付加す
ること、ウインドウから情報を削除することができ、フ
アイル・ホルダーを別の場所に再びフアイルすることが
でき、事務所において実際のフアイルが使用されている
かのようにウインドウで一般に作業できる。したがつ
て、ユーザーの指令の目的を表す映像をグラフにより呈
示し、映像が実際の物体により構成された場合にユーザ
ーが行なうのとほぼ同じやり方でユーザーが映像を操作
および処理できるようにすることにより、ユーザーがコ
ンピユータ装置を操作することが容易になり、強力なマ
シン⁻マン・インターフエイスが達成される。

ウインドウをベースとする表示装置の使用に対する従来
の制約の１つは、ウインドウ内にアニメーシヨンを用い
ることを希望する場合である。そのような場合には、あ
る時間内にデータの一連の順次フレームがウインドウ内
に表示され、それによつて、表示されているものがテレ
ビジヨンまたは映画のようにあたかも動いているように
見せる。しかし、メモリのアクセス速度の制約のため
に、それらの映像をアニメーシヨン化することは従来は
困難であつた。映像は構成するデータを中央処理装置
（ＣＰＵ）がメモリから読出し、それらのデータを表示
するために要する時間が一般にかなりかかり、かつ映像
は１つのフレームから別のフレームへ連続して、かつ流
れるように「動く」ようには見えなかつた。後で説明す
るように、メモリに格納されている映像を、アニメーシ
ヨン効果が達成されるような速さでCRT上のウインドウ
に表示できるようにする直接メモリ・アクセス（DMA）
装置を本発明は提供するものである。

〔発明の概要〕

本発明は、CRT表示装置上にデジタル映像をアニメーシ
ヨン化した態様で表示するために使用する特定の用途を
有する直接メモリ・アクセス（DMA）を行なう装置およ
び方法を開示するものである。本発明はバスによりフレ
ームバツフアへ結合されるDMA制御器を含む。フレーム
バツフア内のメモリの隣接するブロツクは、表示装置上
で画像素子（ピクセル）に順次マツプされる。フレーム
バツフア内のデータビツトの修正がスクリーン上に対応
して表示されるように、フレームバツフアはCRTスクリ
ーンを表すビツトマツプを連続して走査する。フレーム
バツフア内で適切に表される予め定められた変化する幅
を有するCRT上に複数のウインドウを表示できる。ハー
ドデイスクまたはRAMメモリのようなメモリ内にデータ
の順次「フレーム」として格納されているデジタル映像
を、中央処理装置の介在およびアドレスの再計算を行な
う必要なしに、表示のためにメモリからフレームバツフ
ア・ウインドウへ直接に転送できる。ユーザーは最初に
ウインドウの幅を定める。ウインドウの高さは完成のた
めに転送すべきデータの数により暗に示される。それに
より、グラフイツクデータが転送される長方形の領域が
決定される。それから、最初のメモリアドレスに対応す
るベースアドレスをユーザーは設定する。そのベースア
ドレスは予め定められているウインドウの原点、すなわ
ち、ウインドウを決定する左上のピクセルに割当てられ
る。DMA制御器は読出し動作を開始することにより、映
像を決定するデータのフレームがデイスクすなわち主記
憶装置から順次読出され、かつグラフイツク制御器へ書
込まれる。入来データを後で表示するために、グラフイ
ツク制御器はそれらの入来データをウインドウへ転送す
る。それから、ホストソフトウエアが所定の時間「Ｔ」
が経過してから、その後のデータ転送動作を行なう。付
加フレームを表示するものとすると、次の順次フレーム
のために新しいベースアドレスがセツトされ、それから
以上述べた動作が繰返えされる。本発明を用いることに
より、メモリに格納されているデジタル映像をフレーム
バツフア内の「ウインドウ」へ高速で直接に転送でき、
それによりアニメーシヨン効果を達成できる。

〔用語について〕

以下に行なう詳しい説明は、コンピユータ・メモリ内の
データビツトに対する操作のアルゴリズムおよび記号を
主として用いて行なう。それらのアルゴリズムの記述お
よび表現は、データ処理技術の分野に通じている者が自
己の業績の内容を同じ分野に通じている他の人へ最も効
果的に知らせるために用いられる手段である。

アルゴリズムという用語は、この明細書においては、希
望の結果をもたらす自己予盾のない過程列と考えられ
る。それらの過程は物理量の物理的取扱いを必要とす
る。通常は、それらの物理量は、格納、転送、組合わ
せ、比較およびその他の取扱いができる電気信号または
磁気信号の形をとるが、必ずしもそのような形である必
要はない。共通に使用されているということを主な理由
として、それらの信号を時にはビツト、値、素子、記
号、キヤラクタ、項、番号等と呼ぶことが便利であるこ
とが判明している。しかし、それらの術語およびそれに
類似の術語は全て特有の物理量に関連させるべきであ
り、かつそれらの術語はそれらの物理量に適用される単
に便利なラベルであることを記憶すべきである。

更に、実行される操作は、人により実行される精神的な
作用に一般に関連する加算、移動または比較のような用
語でしばしば呼ばれる。本発明の部分を形成するこの明
細書で述べる動作（それらの動作はマシンの動作であ
る）のいずれにおいても、オペレータ（操作者）がその
ような動作をなし得る必要はない。本発明の動作を実行
するために有用なマシンには汎用のデジタルコンピユー
タまたはそれに類似の装置が含まれる。あらゆる場合
に、コンピユータを動作させる方法と計算自体の方法の
区別を心得ておかねばならない。本発明はコンピユータ
を動作させ、他の望ましい信号を発生さすために電気的
信号または他の（たとえば機械的、化学的あるいは物理
的）信号を処理する方法に関するものである。

また、本発明はそれらの動作を実行する装置にも関する
ものである。その装置は求められている目的のために特
に構成することができ（すなわち、直接メモリアクセス
制御器およびフレームムバツフア）、あるいはその装置
はコンピユータに内蔵されているコンピユータ・プログ
ラムにより選択的に作動させられ、または構成されるも
のとして汎用デジタルコンピユータを備えることができ
る。この明細書で述べるアルゴリズムおよび回路はある
特定のコンピユータその他の装置に本来関連するもので
はない。

この明細書においてはデジタル映像をアニメーシヨン化
した態様で表示するための直接メモリアクセス（DMA）
のための装置および方法を開示するものである。以下の
説明においては、本発明を完全に理解できるようにする
ために、ビツトの数、アーキテクチヤ、動作順序等のよ
うな特定の事項の詳細について数多く述べてある。しか
し、そのような特定の詳細事項なしに実施できることが
当業者には明らかであろう。その他の場合には、本発明
を不必要に詳しく説明して本発明をあいまいにしないよ
うにするために、周知の回路および構造は詳しくは説明
しなかつた。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明を詳しく説明する。

まず、本発明に従つてデジタル映像を発生および表示す
るための装置が示されている第１図を参照する。バス１
２へ結合されているのはホストCPU（ここで説明してい
る実施例においては、そのホストCPUはモトローラ（Mot
orola）68010をベースとする３２ビツトのマイクロプロ
セツサで構成される）である。ホストCPU１０は、ユー
ザーにより与えられて、陰極線管（CRT）表示装置１４
上のウインドウ内に表示する映像を決定できるアプリケ
ーシヨン・ソフトウエアの実行を含む各種の機能を実行
する。メモリ１５がCPU１０へ結合され、CPUに取付けら
れている種々のデータ処理リソースへデータをバスを介
して転送できるようにする。映像を表示するために、本
発明は、バス１２とCRT１４に結合されているカラー・
フレームバツフア１８を含むグラフイツクス制御器２６
を利用する。フレームバツフア１８はCRT１４の表示ス
クリーンの１つまたはそれ以上の「ビツトマツプ」を有
する。各ビツトマツプにおいては、各メモリアドレスと
データ値が表示装置上の対応する画像素子（ピクセル）
上にマツプされるように、フレームバツフア１８内のメ
モリのブロツクが割当てられる。したがつて、各ビツト
マツプに対して、全CRTスクリーンが、「ビツトマツ
プ」と呼ばれるメモリのブロツク内に１（たとえば前
景）または０（たとえば背景）として表される。多重面
装置においては、各ピクセルに対してある範囲の色を与
えるために、各メモリアドレスにおける「Ｎ−ビツト」
値が色マツプ・ルツクアツプRAMを介してマツプされる
のが普通である。フレームバツフア１８内のデータビツ
トに対する修正がCRT１４上に対応して表示されるよう
に、フレームバツフア１８は、この分野において良く知
られているようにして、CRTスクリーンを表すビツトマ
ツプを連続して走査する。DMA制御器２０がバス１２と
ハードデイスク駆動装置２２へ結合される。また、DMA
制御器２０はイーサネツト（ETHERNET）、デクネツト
（DECNET）等のようなネツトワーク・インター・フエイ
ス、または付加ハードデイスク駆動装置あるいはその他
のネツトワーク２４へ結合させることができる。

次に第３図を参照して、本発明に従つて、フレームバツ
フア１８内の領域にデータを適切に書込むことにより複
数のウインドウをCRT１４により表示できる。実際に
は、フレームバツフア１８は二重ポート・ダイナミツク
RAMビツトマツプメモリを含む。このダイナミツクRAMビ
ツトマツプメモリにおいて各メモリバイトがCRT１４表
示装置上のピクセルに対応する。また、あるメモリセツ
トが表示のために読出されている間に別のメモリセツト
を更新できるように、フレームバツフア１８はCRT１４
を表す複数のビツトマツプを含むことができる。たとえ
ば、第１のメモリセツトが表示されている間に第２のメ
モリセツトが更新される、等である。この技術は二重バ
ツフアリングと呼ばれ、部分的に更新された映像を表示
するという視覚的効果なしに、１つの映像から次の映像
へ瞬時に切替えることができる。図示のように、CRT１
４上に表示されている各ウインドウは各種の英数字キヤ
ラクタやグラフイツクスを含むことができる。ウインド
ウは他のウインドウに重ね合わせることができ、それに
より、机の上に積重ねられているホルダーのような外見
を与えることができる。ほとんどの場合に、表示すべき
データはアプリケーシヨン・ソフトウエア・プログラム
の実行を通じてCPU１０により処理される。それから、
表示すべきデータはバス１２を介して、フレームバツフ
ア１８を構成する１つまたはそれ以上のビツトマツプへ
転送される。しかし、デジタル映像をアニメーシヨン化
したやり方で表示する場合には、たとえばメモリ１５内
に格納されている映像のアクセスにおけるCPU１０の処
理要求が、アニメ効果を達成するには遅過ぎることが見
出されている。また、何百あるいは何千という予め計算
されている映像をCPUの主記憶装置に格納するために必
要な格納スペースは、デイスク２２のような大容量記憶
装置の費用と比較して、使用できないような高い費用を
要する。本発明は、DMA制御器２０がディスク２２を読
出したり、データをネットワーク２４を介して受けた
り、映像を構成するデジタル情報のフレームを構成した
り、CRT１４上に映像を表示したりすることを、CPU１０
による処理や大容量のCPU主記憶装置の使用の必要なし
に、可能にする回路をDMA制御器２０に設けることによ
り、従来の表示装置に課せられた制約を解消するもので
ある。本発明により、希望の幅を有する「ウインドウ」
をCRT１４上で形成すること、およびフレームバツフア
１８のうちウインドウが配置される部分に順次書込むこ
とが可能とされる。

次に第４図も参照する。一例として、磁気デイスク２２
に格納されている一連のデジタル映像（フレームとして
定められている）をユーザーが希望するものと仮定す
る。ここで説明している実施例においては、スクリーン
１５の左上隅にあるピクセルが表示の原点（０，０）と
して名づけられるように、CRT１４とフレームバツフア
１８内の対応するビツトマツプが構成される。また、こ
こで説明している実施例においては、CRT表示装置１４
は走査線に沿う引き続く各ピクセルに順次直線的なやり
方で番号をつける。現在はCRT表示装置１４の各走査線
に沿つて０から1151番までの1152個のピクセルがある。
次の走査線で始まるピクセルには1152番の番号がつけら
れる、等である。第１図および第３図に最もよく示され
ているように、表示スクリーン内のウインドウは、大き
いビツトマツプ内に含まれている領域により定められ
る。本発明に従つて、メモリ１５またはデイスク２２の
ようなメモリにデジタル形態で格納されているグラフイ
ツク映像を順次、直接に転送することを希望するユーザ
ーは、各フレームバツフア１８のビツトマツプおよびCR
T１４の対応する領域内のウインドウの幅を最初に定め
る。第３図に最もよく示されているように、ウインドウ
の幅は、グラフイツクデータが転送される長方形の領域
を定める。ここで説明している実施例においては、記憶
装置に格納されている映像の寸法は、フレームバツフア
１８に格納されているような、後でCRT１４上に表示さ
れる映像の寸法に対応する。たとえば、512ビツト×512
ビツトの大きさを有するハードデイスク２２に格納され
ているデジタル映像が、512ピクセル幅×512ピクセル高
さの映像としてCRT１４上に表示される。したがつて、
ウインドウ内に表示すべき映像の幅に対応するウインド
ウ幅をユーザーが指定することが重要である。それか
ら、ユーザーはメモリアクセスに対するベースアドレス
を設定する。そのベースアドレスは、予め定められてい
るウインドウの原点、すなわち、ウインドウを定める左
上の点、に割当てられる最初のメモリアドレスに対応す
る。第３図に示されている例においては、そのベースア
ドレス点は点「Ｂ」として識別される。それからDMA制
御器２０が順次読出し動作を開始し、それにより、映像
を定めるデータのフレームがメモリ（たとえばハードデ
イスク２２またはメモリ１５）から読出され、所定のア
ドレス範囲においてバス１２を介してフレームバツフア
１８へ転送される。グラフイツク制御器２６およびフレ
ームバツフア１８上に配置される論理が供給されたアド
レスを決定し、CRT１４上の希望のウインドウを含むフ
レームバツフア内の適切な場所へ入来データを向け直
す。フレームバツフア１８へ転送されたデータは、この
技術分野で良く知られているように、走査されて、CRT
１４上に表示される。それからホストソフトウエアは所
定の時間（たとえば２４分の１秒または１６分の１秒）
待つてから、デジタル・グラフイツクデータの引続くフ
レームを表示するためにデータ処理を更に続ける。CRT
１４の垂直帰線期間中にフレームバツフア１８が二重に
バツフアされる（たとえばフレームバツフア１８が、交
互に「トグル」できる２つのフルサイズのビツトマツプ
を含むように）ものとすると、DMA制御器２０は各書込
みサイクルに対してフレームバツフア・ビツトマツプの
間で交番することになる。

アニメーシヨン効果を得るために付加フレームを表示す
る場合には、DMA制御器２０は次のメモリアクセスのた
めの新しいベースアドレスをセツトし、デジタル映像の
次のフレームをフエツチするためにメモリからの付加読
出し動作を開始する。全てのフレームがDMA制御器２０
を介してメモリからフレームバツフア１８のウインドウ
へマツプされるまで、そのサイクルは継続される。

次に、フレームバッフア１８内のメモリアクセス論理の
一部を示すブロック図が示されている第２図を参照す
る。後述するように、図示の回路は行アドレス信号（RA
S）と列アドレス信号（CAS）とを発生する。これらの信
号は、デジタル映像を格納している記憶装置に与えられ
る。ユーザーが最初のベースアドレスをセットし、その
アドレスをベースカウンタ３０へ与える。同様に、ウイ
ンドウの幅を指定するピクセルの数を２進数で定めるこ
とにより、CRT１４上に表示すべきウインドウの幅をセ
ットし、その幅の数を幅レジスタ３２に書込む。幅の値
がカウンタ３４のデータロード入力端子へ与えられるよ
うに、幅レジスタ３２の出力端子がそのカウンタ３４へ
結合される。限界カウンタ３６のカウント終了信号（T
C）出力端子がカウンタ３０のカウント・イネイブル入
力端子へ結合される。かくしてカウンタ３０はサイクル
を所定数までカウントアップすると保持状態になる。た
とえば、第３図に示されている実施例においては、CRT
スクリーンの寸法、したがつてフレームバッファのビッ
トサイズは1152ピクセル幅である。このピクセル幅は特
定の表示装置に対する走査線の長さの限界（すなわち、
カウンタ３６の最大カウント値）を表し、カウンタ３０
は、その最大カウント値までは保持状態に至らずに、カ
ウントアップできる。アドレス出力用の２０ビットカウ
ンタ３８にベースカウンタ３０の出力端子からロードが
行われ、後で説明するように、アドレス出力用カウンタ
３８の出力が、レームバッファメモリを駆動するRASア
ドレスとCASアドレスを定める。

DMA転送が行われないとすると、システムクロック３９
により限界カウンタ３６はその初期値から最大値まで増
大する。同様に、システムクロック３９によりベースカ
ウンタ３０は、最初に与えられたベース値から同時に増
大する。限界カウンタ３６は、最大カウント値に達する
と、その後はカウント値の増大をせず、かつベースカウ
ンタ３０におけるカウント値の増加を阻止する。したが
って、最終的なベースカウンタの値は最初の値に限界カ
ウンタの範囲値（すなわち、1152）を加えたものに等し
い。DMA転送が行われないから、２０ビットのアドレス
出力カウンタ３８に含まれている値は元の最初のベース
アドレス値であり、したがってアドレス出力用２０ビッ
トカウンタ３８のカウントは増加しない。同様に、DMA
転送が行われたかったのであるから、幅レジスタ３２の
値と１２ビットの幅カウンタ３４の値も同じままであ
る。

メモリからフレームバッファ１８へのDMA転送を行わせ
る場合には、最初のベース値と最初の幅値が与えられ
る。したがって、DMA転送の開始前に、最初のベース値
がベースカウンタ３０と２０ビットカウンタ３８に格納
され、幅レジスタ３２からの最初の幅値が１２ビットカ
ウンタ３４へ与えられる。図示のように、各メモリサイ
クルが終ると線４０を通して与えられる信号により１２
ビットの幅カウンタ３４のカウントが増加させられる。
メモリサイクル毎に１２ビットの幅カウンタ３４とアド
レス出力用２０ビットカウンタ３８のカウントが増加す
る。したがって、２０ビットカウンタ３８が、システム
バス１２を通じて新しいデータを受ける度に、増加する
フレームバッファ・アドレスを出力する。１２ビットカ
ウンタ３４が予め定められている最大のウインドウ幅に
達すると、ロード制御信号としてのカウント終了信号
（ＴＣ）が線４２へ出力される。そのロード制御信号に
より新しいベース値がベースカウンタ３０へロードされ
る。先に説明したように、与えられる新しいベースアド
レスは以前のベースアドレスに限界カウンタの値（すな
わち、1152）を加えたものである。この修正されたアド
レスをベースカウンタ３０へロードすることは、ベース
カウンタ３０のカウント値を、所定のウインドウを構成
する次の走査線の最初のアドレスへ進めることを意味す
る。また、ロード制御信号としてのカウント終了信号
（４２）の発生により、限界カウンタ３６が、セットさ
れた限界値までのカウント動作を再開するように、ロー
ドされる。以上述べた一連の動作は、データフレームの
全てがフレームバッファ１８に書込まれるまで続けられ
る。

以上、デジタル映像をCRT上にアニメーシヨン化した形
で表示するための装置および方法を説明した。本発明を
とくに第１〜４図を参照して本発明を説明したが、本発
明の要旨範囲を逸脱することなしに、本発明の要素の材
料および構成に対して多くの変更および修正を施せるこ
とが当業者には明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるコンピユータ装置を示すブロツク
略図、第２図は格納されている映像のDMAアクセスおよ
び表示を可能にする本発明の一実施例のブロツク図、第
３図は磁気デイスクに格納されている映像を構成するデ
ータを転送し、それらの映像をアニメーシヨン化したや
り方で表示するための本発明のDMA制御器の使用を示す
略図、第４図はメモリに格納されている映像を表示する
ための本発明の一連の動作を示す流れ図である。 １０……中央処理装置、１４……CRT表示装置、１５…
…メモリ、１８……フレームバツフア、２０……DMA制
御器、２６……グラフイツク制御器、３０……ベースカ
ウンタ、３２……幅レジスタ、３４……１２ビツトカウ
ンタ、３６……限界カウンタ、３８……２０ビツトカウ
ンタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の走査線で表される複数のピクセルを
   表示する表示器と、ピクセルと１対１で対応する複数の
   記憶場所を持つフレームバッファと、複数の映像データ
   要素によりそれぞれ構成されている複数の映像を記憶す
   る記憶装置とを備えたコンピユータ表示装置において、
   前記映像データ要素を、前記記憶装置から前記フレーム
   バツフア中の所定の表示ウインドウの領域へと、直接に
   転送することを制御する転送制御装置であって、 (a)所定のベース値を受けて、前記所定の表示ウインド
   ウ中の走査線の１つの最初のピクセルに対応するベース
   アドレスを与えるベースカウンタと、 (b)このベースカウンタに結合されており、保持してい
   る限界値までカウントアップすると、前記ベースカウン
   タの計数動作を停止させる限界カウンタと、 (c)前記ベースカウンタおよび前記限界カウンタに結合
   され、それらのカウントアップを行わせるシステムクロ
   ック手段と、 (d)前記ベースカウンタに結合され、前記ベースアドレ
   スを受けて、前記フレームバッファの特定のアドレス場
   所を定める、行アドレス信号および列アドレス信号を与
   えるアドレス出力カウンタと、 (e)表示ウインドウの幅を定める所定の幅値を受ける幅
   レジスタと、 (f)この幅レジスタに結合され、前記所定の幅値までカ
   ウントアップを行ってロード制御信号を与える幅カウン
   タと、 (g)前記幅カウンタおよび前記アドレス出力カウンタに
   結合され、前記記憶装置からの映像データ要素の転送に
   応じ、その転送に同期させて前記幅カウンタおよび前記
   アドレス出力カウンタをカウントアップさせる、メモリ
   サイクル信号を発生する手段とを供え、 (h)前記ロード制御信号は前記限界カウンタと前記アド
   レス出力カウンタおよび前記幅カウンタに与えられ、前
   記ロード制御信号の発生により、前記限界カウンタおよ
   び前記幅カウンタが初期化されるとともに、前記アドレ
   ス出力カウンタに前記ベースアドレスがロードされるよ
   うなされている、 転送制御装置を備えていることを特徴とするコンピュー
   タ表示装置。