JPH09179717A - グラフィックス装置および情報処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】CPUとグラフィックスプロセッサとのコマンド
の受渡しを、主記憶メモリを使用して行なえ、グラフィ
ックス装置のコストを低減すること。 【解決手段】与えられたアプリケーションにしたがって
各種の制御信号を入出力する中央演算処理装置（CPU）
と、該中央演算処理装置固有のメモリである主記憶メモ
リと、前記中央演算処理装置の制御信号にしたがって、
主記憶メモリのアクセス動作を制御するメモリコントロ
ーラと、前記中央演算処理装置が与えるコマンドにした
がって、グラフィック処理を行なうグラフィックスプロ
セッサ（GP）とを具備する。そして、主記憶メモリ内
に、中央演算処理装置がグラフィックスプロセッサ与え
るコマンドを格納する、任意の容量のコマンドバッファ
を少なくとも１個設けたグラフィックス装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、グラフィックス装
置のコマンドインタフェースに係り、特に、中央演算処
理装置（CPU）とグラフィックスプロセッサとの間で、
グラフィックス処理に関するコマンドの受け渡しを主記
憶メモリを利用して行う、コマンドインタフェースに関
する。

【０００２】

【従来の技術】今日のグラフィック装置は、与えられた
アプリケーションプログラムを実行し、さらに、グラフ
ィックスプロセッサ（GP）が描画の際に用いる命令語
（コマンド）とデータ（コマンドパラメータ）とを生成
する機能を有する中央演算処理装置（CPU）と、これら
のコマンドとデータとを受け取って解釈し、描画処理を
行なうグラフィックスプロセッサ（GP）と、描画データ
を格納しておく画像（フレーム）メモリと、描画内容を
表示するＣＲＴ装置とを有して構成される。

【０００３】また、高機能なグラフィックス装置では、
１フレームにおいて処理対象となる、コマンドとコマン
ドパラメータとが複雑で膨大なものとなり、ＣＰＵとグ
ラフィックプロセッサの間に、コマンドとコマンドパラ
メータとを一時的に格納しておく、メモリを設けること
が必要になっていた。ちなみに、３次元（３Ｄ）グラフ
ィックス処理においては、１フレームにおいて処理対象
となる、コマンドとコマンドパラメータとが非常に複雑
で膨大なものとなっていて、コマンドとコマンドパラメ
ータとを効率良く格納し、アクセス可能とする、専用の
メモリＩＣが設けられているものもあった。

【０００４】このように、メモリデバイスは、必要に応
じて設けられ、グラフィック装置内に散在する状態で配
置されていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、今日のメモ
リデバイスは、大容量化が図られており、システムハー
ドウエアにおけるメモリの総容量は、システム動作時に
必要な容量よりも常に大きくなっている。

【０００６】グラフィック装置においては、実行するア
プリケーションの種類やアプリケーションの実行によっ
て現われるシーン（場面）等によって、グラフィックプ
ロセッサの処理負荷は、大きく異なるにもかかわらず、
各メモリデバイスの用途が限定されてしまっているの
で、各メモリデバイスの使用効率は、良くなかった。

【０００７】即ち、上述したように、従来技術によれ
ば、コマンド用メモリの記憶容量は、グラフィックス装
置の設計時に、その容量に余裕を持たせた状態で、固定
して設計してしまうため、装置が動作中には、コマンド
用メモリの記憶容量が大量にあまっていても、この記憶
容量を、他の用途に利用することはできなく、コマンド
用メモリの使用効率が悪かった。

【０００８】また、従来、コマンド用メモリのコマンド
格納領域の格納内容の更新時期を、割り込みによって通
知していたことによる、グラフィックス装置全体のスル
ープットの低下や、各種グラフィックス処理のオーバー
ヘッドも、問題になっていた。

【０００９】そこで、本発明の目的は、ローカルメモリ
に配置されていたコマンド領域を、主記憶メモリ上に設
け、ユーザーがアプリケーションからコマンド用メモリ
を最適な容量にて管理できるようにし、上記課題を解決
する手段を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し、本発
明の目的を達成するため、以下の手段がある。

【００１１】即ち、与えられたアプリケーションにした
がって各種の制御信号を入出力する中央演算処理装置
（CPU）と、該中央演算処理装置固有のメモリである主
記憶メモリと、前記中央演算処理装置の制御信号にした
がって、前記主記憶メモリのアクセス動作を制御するメ
モリコントローラと、前記中央演算処理装置が与えるコ
マンドにしたがって、グラフィック処理を行なうグラフ
ィックスプロセッサ（GP）とを具備し、前記主記憶メモ
リ内に、前記中央演算処理装置が前記グラフィックスプ
ロセッサ与えるコマンドを格納する、任意の容量のコマ
ンドバッファを少なくとも１個設けたグラフィックス装
置である。

【００１２】また、前記コマンドバッファ内に、ヘッダ
情報を格納するヘッダ領域、コマンドを格納するコマン
ド領域、および、１つのコマンド領域の終わりを示すフ
ッタ情報を格納するフッタ領域の領域の組を、１組以上
設けたグラフィックス装置、も提供される。

【００１３】さらに、前記グラフィックスプロセッサ内
に、コマンド領域の開始アドレスを格納するコマンド領
域スタートアドレスレジスタを少なくとも１個設けたグ
ラフィックス装置も考えられる。

【００１４】本発明の他の態様によれば、以下の装置が
提供される。

【００１５】即ち、前記グラフィックスプロセッサ内
に、コマンド領域の開始アドレスを格納するコマンド領
域スタートアドレスレジスタをｎ（ｎは、自然数）個設
け、各コマンド領域スタートアドレスレジスタに対応す
る、前記主記憶メモリ上のｎ個のコマンド領域を、領域
「０」から領域「ｎ−１」とする。そして、前記中央演
算処理装置が、領域「０」から領域「ｎ−１」の順番
に、コマンドを書き込む機能を有し、さらに、グラフィ
ックスプロセッサは、各コマンド領域スタートアドレス
レジスタの格納内容を参照して、領域「０」から領域
「ｎ−１」の順番に、格納内容をコマンドとして読み込
む機能を有する、グラフィックス装置である。

【００１６】なお、上記グラフィックス装置を内蔵す
る、ゲーム機、パーソナルコンピュータを含む情報処理
装置も提供される。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照しつつ説明する。

【００１８】図１に、本発明のグラフィックス装置の構
成図を示す。

【００１９】本グラフィック装置は、ＣＰＵ（中央演算
処理装置）１０１と、ＧＰ（グラフィックプロセッサ）
１０２と、メモリコントローラ１０３と、主記憶メモリ
１０４と、各種の信号線とを有して構成される。

【００２０】１１７は、アドレスバス、１１８は、デー
タバスである。

【００２１】主記憶メモリ１０４は、半導体デバイス等
によって実現できる。この主記憶メモリ１０４は、アプ
リケーションプログラムやライブラリ、ＣＰＵ１０１が
生成したグラフィックスコマンド、グラフィック用デー
タや、さらには、描画データである、テクスチャデー
タ、Ｚバッファ値、αプレーン、ステンシルプレーン等
を、少なくとも格納している。

【００２２】なお、１１５、１１６は、夫々、主記憶メ
モリ１０４のアドレス線、データ線である。

【００２３】ＣＰＵ（中央演算処理装置）１０１は、ア
ドレス線１０５、データ線１０６を使用して、主記憶メ
モリ１０４に格納されている、アプリケーションプログ
ラムを読み込み、各種の処理を実行する。例えば、ＣＰ
Ｕ１０１は、グラフィックスコマンドやグラフィック用
データを作成する機能を有している。

【００２４】ＧＰ（グラフィックプロセッサ）１０２
は、アドレス線１１２、データ線１１１を使用して、主
記憶メモリ１０４に格納されている、グラフィックスコ
マンドとグラフィック用データを読み込み、グラフィッ
クスコマンドに対応した描画処理を実行する。

【００２５】通常、ＣＰＵ１０１は、主記憶メモリ１０
４をアクセスしているが、ＣＰＵ１０１は、この時、Ｍ
Ｃ１０３にアクセス制御信号１０９を与えて、ＭＣ１０
３がメモリアクセス（１１４）を行なうように動作す
る。このとき、バス解放不許可信号１０８が、ＣＰＵ１
０１とＧＰ１０２に与えられる。

【００２６】一方、ＧＰ１０２がメモリアクセスを行な
う場合、リクエスト信号１０７をＣＰＵ１０１に与え、
ＣＰＵ１０１からバス解放許可信号１０８を受け取った
ときに、ＭＣ１０３に対して、アクセス制御信号１１０
を与えて、ＭＣ１０３の動作を制御し、メモリアクセス
（１１４）を行なう。このように、１０８はバス解放許
可／不許可信号として作用する。

【００２７】このような構成によって、ＣＰＵ１０１と
ＧＰ１０２とは、主記憶メモリ１０４を介して、グラフ
ィックスコマンド、グラフィック用データ等を受渡し可
能となる。

【００２８】図１では、システム内における、総てのメ
モリモジュールを、主記憶メモリ１０４に集約している
が、本発明の適用は、このような構成に限定するわけで
はなく、図１０に示すように、ＧＰ１００２に、グラフ
ィックス用のローカルメモリモジュール１２１９を設け
た構成としても、同様の効果が得られる。

【００２９】本発明では、ＣＰＵ（１０１，１００１）
の命令コードと、ＧＰ（１０２，１００２）のグラフィ
ックコマンドとが共に、ＣＰＵが管理する主記憶メモリ
（１０４、１００４）上の領域に、マッピングされ、主
記憶メモリを介して、命令コードやグラフィックコマン
ドのやり取りが行なわれることに特徴がある。

【００３０】従って、ＣＰＵ内に、コマンドインターフ
ェイスとして機能するキャッシュメモリや内蔵メモリが
存在してもよい。なお、ＧＰ（１０２，１００２）のグ
ラフィックコマンドとは、グラフィックの、コマンドコ
ードおよびコマンドパラメータを合わせた、最小単位の
データである。

【００３１】図１０には、他の構成形態を有するグラフ
ィク装置の構成について記載しており、本装置は、ＣＰ
Ｕ（中央演算処理装置）１００１と、ＧＰ（グラフィッ
クプロセッサ）１００２と、メモリコントローラ１００
３と、主記憶メモリ１００４と、各種の信号線とを有し
て構成される。さらに、ＧＰには、ローカルメモリモジ
ュール１２１９が、アドレス線１０１２、データ線１０
１３を介して接続されている。

【００３２】また、１０１２は、アドレスバス、１０１
３は、データバスである。

【００３３】アドレス線１０１２、１００５、１０１５
は、夫々、図１のアドレス線１１２、１０５、１０１５
に対応し、また、データ線１０１１、１００６、１０１
６は、夫々、図１のアドレス線１１１、１０６、１１６
に対応している。

【００３４】図１でのアクセス用制御信号１０９、１１
０は、夫々、「１００９」、「１０１０」に対応し、図
１でのバス解放許可／不許可信号１０８は、「１００
８」に対応し、さらに、図１のリクエスト信号１０７
は、「１００７」に対応する。また、図１でのメモリア
クセス信号１１４は、「１０１４」に対応する。

【００３５】図１０に示すグラフィク装置の動作概要
は、以下のようになる。

【００３６】中央演算装置（ＣＰＵ）１００１は、主記
憶メモリ１００４に格納されたアプリケーションプログ
ラムを、アドレスバス１０１２、データバス１０１３、
さらに、アドレス線１００５、データ線１００６を使用
して読み込み、アプリケーションプログラムで規定され
た各種の処理を実行する。

【００３７】グラフィックスプロセッサ（ＧＰ）１００
２は、ＣＰＵ１００１によって主記憶メモリ１００４内
に生成、格納された、グラフィックスコマンドとグラフ
ィックス用データを、アドレスバス１０１２、データバ
ス１０１３、さらに、アドレス線１０１２、データ線１
０１１を使用して読み込み、グラフィックスコマンドに
対応する処理を実行する。

【００３８】また、メモリモジュール１００４は、アプ
リケーションプログラム、ライブラリ、グラフィックス
プロセッサ用コマンド等を格納する。

【００３９】ローカルメモリモジュール１２１９は、テ
クスチャデータ、Ｚバッファ、αプレーン、ステンシル
プレーン等を格納し、表示用としてのフレームバッファ
も含み、グラフィックスプロセッサ１００２から与えら
れる、アドレス信号１０１２とデータ信号１０１３によ
ってアクセスされる。

【００４０】通常、ＣＰＵ１００１は、主記憶メモリ１
００４をアクセスしているが、ＣＰＵ１００１は、この
時、ＭＣ１００３にアクセス制御信号１００９を与え
て、ＭＣ１００３がメモリアクセス（１０１４）を行な
うように動作する。このとき、バス解放不許可信号１０
０８が、ＣＰＵ１００１とＧＰ１００２に与えられる。

【００４１】一方、ＧＰ１００２がメモリアクセスを行
なう場合、リクエスト信号１００７をＣＰＵ１００１に
与え、ＣＰＵ１００１からバス解放許可信号１００８を
受け取ったときに、ＭＣ１００３に対して、アクセス制
御信号１０１０を与えて、ＭＣ１００３の動作を制御
し、メモリアクセス（１０１４）を行なう。このよう
に、１００８はバス解放許可／不許可信号として作用す
る。

【００４２】このような構成によっても、ＣＰＵ１００
１とＧＰ１００２とは、主記憶メモリ１００４を介し
て、グラフィックスコマンド、グラフィック用データ等
を受渡し可能となる。

【００４３】次に、図８を参照して、ＧＰの構成につい
て説明する。

【００４４】ＧＰは、制御信号（ＣＰＵ Ｉ／Ｆ）（８
１８）を使用して、ＣＰＵ１０１とバス権の調停を行う
ＣＰＵインタフェース部（ＣＩ）（８０１）と、ＧＰ全
体の制御を行うプロセッサコントロール部（ＰＣ）（８
０２）と、図示しない表示装置への表示タイミングに合
わせて表示用ＲＧＢデータ（８１９）を出力するディス
プレイエンジン（ＤＥ）（８０３）と、描画処理を行う
描画プロセッサ（ＲＰ）（８０４）と、主記憶メモリ１
０４から、アドレスバス１１２、データバス１１３、Ｇ
Ｐの外部信号線１１１、内部バス８２０を用いて、デー
タ入出力を制御するバスコントロール部（ＢＣ）（８０
６）と、バスコントロール部（ＢＣ）（８０６）により
読み込んだコマンドを、ＰＣとＲＰに転送する前に、一
時記憶するコマンドバッファ（ＣＢ）（８０５）と、を
有して構成される。そして、前記ＤＥ、ＲＰ、ＣＢ、お
よびＢＣは、内部データバス８２０に接続され（８１
１，８１２，８１３，８１４）、ＤＥ、ＲＰ、およびＢ
Ｃは、内部アドレスバス８２１に接続されている（８１
７，８１６，８１５）。

【００４５】このように、ＧＰでは、バスコントロール
部を介して、コマンドバッファ（ＣＢ）に格納されたコ
マンドにしたがって、描画プロセッサ（ＲＰ）（８０
４）が描画処理を行ない、ディスプレイエンジン（Ｄ
Ｅ）（８０３）が、図示しない表示装置に表示データを
与えるように動作して、主記憶メモリ１０４に格納され
ているコマンドに対する描画処理を行なう。

【００４６】さて、動作説明を簡単に行なうため、図１
に示した構成形態を有するグラフィック装置を中心につ
いて、説明をする。

【００４７】図１に示す主記憶メモリ１０４に対する、
メモリマッピングの状態は、図２のようになる。

【００４８】即ち、「００００００」番地から「１ＦＦ
ＦＦＦ」番地までが、システム動作に必要なデータ等を
格納する領域であるシステム領域２０１、「２００００
０」番地から「５ＦＦＦＦＦ」番地までが、プログラム
を格納する領域であるプログラム領域２０２、「６００
０００」番地から「７ＦＦＦＦＦ」番地までが、グラフ
ィックコマンドを格納する領域であるＧＰコマンド領域
２０３、「８０００００」番地から「ＣＦＦＦＦＦ」番
地までが、テクスチャデータ、デプスバッファ、αプレ
ーン、ステンシルプレーン、および、フレームバッファ
領域２０４として、メモリマッピングされているとす
る。

【００４９】通常では、ＧＰコマンド領域２０３は、主
記憶メモリ１０４上の領域にマッピングされるのではな
く、Ｉ／Ｏ領域にマッピングされる。つまり、ＧＰコマ
ンドが、Ｉ／Ｏ領域にマッピングされていると、高級言
語を使用したユーザープログラム等によって、「あるメ
モリ番地に、所定のデータを格納すること」とプログラ
ミングすると、システム領域２０１等に格納されている
ソフトウエアドライバが、前記所定のデータをＩ／Ｏ領
域に転送するため、始めに、プログラム領域２０２内の
任意の領域に、一時的に、ＧＰコマンドを生成、格納し
ておき、最終的にＧＰコマンドは、Ｉ／Ｏ領域内に存在
するＧＰコマンド領域に転送されることになる。

【００５０】本実施形態では、図２のＧＰコマンド領域
２０３は、プログラム領域２０２と同様に、主記憶メモ
リ１０４上に存在するため、アプリケーション実行時の
当初から、ＧＰコマンド領域２０３に、ＧＰコマンドを
生成できるため、ＧＰコマンドを転送する必要がない。

【００５１】なお、ＧＰコマンド領域２０３の大きさ
や、数、マッピング位置は、任意に設定しうるので、装
置設計の自由度が大きい。

【００５２】さて、図２のＧＰコマンド領域は、図３に
示すように、４つのコマンド領域（３１３，３１４，３
１５，３１６）から構成されている。便宜上、これら４
つのコマンド領域を、夫々、コマンド領域０（３１
３）、コマンド領域１（３１４）、コマンド領域２（３
１５）、コマンド領域３（３１６）と称する。

【００５３】コマンド領域０（３１３）は、ヘッダ情報
を格納する領域であるヘッダコマンド（ｈ０）（３０
１）、ＧＰコマンド格納する領域であるＧＰコマンド群
０（３０２）、および、ＧＰコマンドの終りを示す情報
を格納する領域であるフッタコマンド（ｆ０）（３０
３）からなり、同様に、コマンド領域１（３１４）は、
ヘッダコマンド（ｈ１）（３０４）、ＧＰコマンド群１
（３０５）、および、フッタコマンド（ｆ１）（３０
６）からなる。

【００５４】さらに、コマンド領域２（３１５）は、ヘ
ッダコマンド（ｈ２）（３０７）、ＧＰコマンド群２
（３０８）、および、フッタコマンド（ｆ２）（３０
９）からなり、同様に、コマンド領域３（３１６）は、
ヘッダコマンド（ｈ３）（３１０）、ＧＰコマンド群３
（３１１）、および、フッタコマンド３（ｆ３）（３１
２）からなる。

【００５５】なお、ヘッダ情報として、コマンド領域に
対するアクセス禁止情報を格納しておいて、ＣＰＵ１０
１およびＧＰ１０２の少なくとも一方は、ヘッダ情報が
アクセス禁止情報であると判断したとき、当該ヘッダ情
報を格納するヘッダ領域に対応するコマンド領域に対す
るアクセス動作を行なわないようにして、描画処理速度
を向上することも考えられる。

【００５６】また、ヘッダ情報として、ヘッダ領域に対
応するコマンド領域のコマンドを、ＣＰＵ１０１が書替
え可能か否かを示す情報や、該コマンドをグラフィック
スプロセッサが実行可能か否かを示す情報や、グラフィ
ックスプロセッサがアイドル状態であるか否かを示す情
報を格納しておいて、ＣＰＵ１０１およびＧＰ１０２の
少なくとも一方が、ヘッダ情報の内容を解釈して、解釈
結果にしたがった動作を行なうように、しておいても良
い。

【００５７】各ヘッダコマンド（３０１，３０４，３０
７，３１０）は、各コマンド領域（３１３，３１４，３
１５，３１６）の先頭に配置され、後述の各コマンド領
域（３１３，３１４，３１５，３１６）の状態を示す情
報を有する。

【００５８】各コマンド領域群（３０２，３０５，３０
８，３１１）は、ＣＰＵ１０１が生成するコマンド単位
で、構成されている。従って、ＣＰＵ１０１が、各ＧＰ
コマンド群（３０２，３０５，３０８，３１１）の大き
さを管理する。例えば、ＧＰコマンド群０（３０２）に
おいて、最後のコマンドが途中になってしまう場合に
は、そのコマンドは、次のコマンド領域（３１４）のＧ
Ｐコマンド群（３０５）の先頭に格納する。このとき、
ＧＰコマンド群０（３０２）の最後のコマンドのすぐ後
に、フッタコマンド（３０３）を格納し、コマンド領域
（３１３）の終了位置を示している。

【００５９】各コマンド領域（３１３，３１４，３１
５，３１６）の先頭アドレスは、図６に示すコマンド領
域先頭アドレスレジスタ０から３（６０１，６０２，６
０３，６０４）の格納内容によって指定される。

【００６０】このコマンド領域先頭アドレスレジスタ０
から３（６０１，６０２，６０３，６０４）は、ＧＰ１
０２のＲＰ（８０４）の中に設けておき、コマンド領域
のマッピングを変更するときの、ベースアドレスとして
使用する。

【００６１】即ち、ＧＰ１０２内に、コマンド領域の開
始アドレスを格納するコマンド領域先頭アドレスレジス
タを少なくとも１個設けておき、ＧＰ１０２が、各コマ
ンド領域スタートアドレスレジスタが格納しているアド
レス情報で指定される、主記憶メモリ１０４上の格納内
容を、コマンドとしてフェッチするようにしておけばよ
い。

【００６２】また、ＧＰ１０２は、各コマンド領域先頭
アドレスレジスタが格納しているアドレス情報を、所定
の順番で読み出し、所定の順番で読み出したアドレス情
報で指定される、主記憶メモリ１０４上の格納内容を、
コマンドとしてフェッチする機能を有するように構成し
ておくことも考えられる。

【００６３】各コマンド領域（３１３，３１４，３１
５，３１６）は、独立かつ任意の大きさの領域として、
ＣＰＵ１０１が認識可能なように、プログラミング可能
な範囲内で自由に定義でき、それを特別な制御信号等の
ハードウェア的な制約無しに、ＧＰ１０２に伝えること
ができる。

【００６４】このことを利用して、図４に示すように、
主記憶メモリ１０４の空き領域（使用しずらい、中途半
端な大きさの領域４０２，４０４，４０６，４０７）
を、いくつか用いることによって、ＧＰコマンド領域
（２０３）を構成することができる。

【００６５】図４に示すメモリマッピング例では、シス
テム領域４０１が、２ＭＢ（メガバイト）の容量を必要
とすると、アドレスは、「００００００」番地から「１
Ｅ８４７Ｆ」番地までとなる。そこで、プログラム領域
４０３の開始番地である「２０００００」番地までの空
き領域、即ち「１Ｅ８４８０」番地から「１ＦＦＦＦ
Ｆ」番地までの領域を、ＧＰコマンド領域０（４０２）
として割り当てる。

【００６６】同様に、プログラム領域４０３が２ＭＢの
容量を必要であるとすると、アドレスは、「２００００
０」番地から「３Ｅ８４７Ｆ」番地までとなり、フレー
ムバッファ領域４０５の開始番地である「４００００
０」番地までを、ＧＰコマンド領域１（４０４）として
割り当てる。

【００６７】フレームバッファ領域４０５からテクスチ
ャ、デプス領域４０８までの空き領域、即ちアドレス
「６ＥＥ０００」番地から、「６ＦＦＦＦＦ」番地まで
の領域を、ＧＰコマンド領域３（４０６）、さらに、ア
ドレス「７００００００」番地から「７ＦＦＦＦＦ」番
地までの領域を、ＧＰコマンド領域４（４０７）として
割り当てる。

【００６８】このように、メモリ機能を集中したハード
ウエア構成としたときに生じる用途や機能の違いによ
る、データやコマンド群の配置の隙間を、コマンド領域
として有効に活用できることになる。

【００６９】次に、図５を参照して、ＧＰヘッダコマン
ド（ヘッダ情報）とフッタコマンド（フッタ情報）につ
いて説明する。

【００７０】図５に示す例では、ＧＰフッタコマンド
は、３２ビットのデータであり、ビット３１から１６ま
でが「コマンドＩＤ」で、残りビット１５から０は「リ
ザーブビット」である。

【００７１】コマンドＩＤは、ＧＰ１０２が読み込み、
描画プロセッサＲＰ８０４が解読したときに、フッタコ
マンドであることを認識可能とするためのコードであ
る。フッタコマンドは、ここで、等がＧＰコマンド領域
が終わりであることを示すコマンドである。

【００７２】ＧＰヘッダコマンドは、３２ビットのデー
タであり、ビット３１から１６までがコマンドＩＤで、
ビット０の「Ｒビット」、ビット１の「Ｅビット」、お
よびビット２の「Ｉビット」を有する。

【００７３】コマンドＩＤは、ＧＰ１０２が読み込み、
描画プロセッサＲＰ８０４が解読したときにヘッダコマ
ンドであることを認識可能とするためのコードである。
ここで、コマンドのビット長は、当然ながら本発明に影
響するものではなく、説明上、３２ビットとしただけで
ある。

【００７４】次に、図９を参照して、ヘッダコマンドの
Ｒ、Ｅ、およびＩビットの説明をする。

【００７５】ＣＰＵやＧＰは、こられのビットパターン
によって、その動作が制御されることから、これらのビ
ットは、ＣＰＵやＧＰの制御信号として機能する。

【００７６】まず、「Ｒビット」は、ＣＰＵ１０１がコ
マンド領域を更新し、フッタコマンドを書き込んだ後に
アサートされ、ＧＰ１０２がフッタコマンドを検出後に
ネゲートする。つまり、Ｒビットがアサートされたとき
は、ＣＰＵ１０１によるコマンド領域の更新処理が完了
し、ＧＰ１０２による描画処理が実行可能になったこと
を意味する。

【００７７】次に、「Ｅビット」は、ＧＰ１０２がフッ
タコマンド検出後にアサートされ、ＣＰＵ１０１がＲビ
ットをアサートすると同時にネゲートする。つまり、Ｅ
ビットがアサートされたときは、ＧＰ１０２がＧＰコマ
ンド領域の全てのコマンドを実行終了（ヘッダコマンド
を検出したと同意）したことを意味する。

【００７８】「Ｉビット」は、ＧＰ１０２が「すべての
ＧＰコマンド領域のＲビットが０であること」を検出し
たときにアサートされる。ＧＰ１０２は、ＧＰコマンド
領域０から３（３１３，３１４，３１５，３１６）まで
に格納されているコマンドに対する命令を、順番に、ヘ
ッダコマンドの状態を参照しながら実行していく。この
とき、例えば、ＧＰコマンド領域１（３１４）で、Ｒビ
ットが「０」であることを最初に検出したとすると、Ｇ
Ｐ１０２は、続く、ＧＰコマンド領域２（３１５）へコ
マンドポインタ（コマンド領域先頭アドレスレジスタ０
から３（６０１，６０２，６０３，６０４）のうち、現
在有効なレジスタのこと）を移し、ＧＰコマンド領域２
（３１５）のヘッダコマンドの状態をチェックする。

【００７９】ＧＰコマンド領域２（３１５）において
も、Ｒビットが「０」であることを最初に検出したとす
ると、ＧＰ１０２は、続くＧＰコマンド領域３（３１
６）へ、コマンドポインタを移して、ＧＰコマンド領域
３（３１６）のヘッダコマンドの状態をチェックする。

【００８０】ＧＰコマンド領域３（３１６）において
も、Ｒビットが「０」でることを最初に検出したとする
と、ＧＰ１０２は、続くＧＰコマンド領域０（３１３）
へコマンドポインタを移し、ＧＰコマンド領域０（３１
３）のヘッダコマンドの状態をチェックする。ＧＰコマ
ンド領域０（３１３）においても、Ｒビットが「０」で
あることを最初に検出したとすると、ＧＰ１０２は、続
くＧＰコマンド領域１（３１４）へコマンドポインタを
移し、ＧＰコマンド領域１（３１４）のヘッダコマンド
の状態をチェックする。

【００８１】ここで、ＧＰコマンド領域１（３１４）に
おいて、Ｒビットが「０」であったとすると、ＧＰ１０
２が、総てのＧＰコマンド領域（３１３，３１４，３１
５，３１６）を検索する間、ＣＰＵ１０１によって新し
いコマンドが生成されなかったということを意味する。

【００８２】つまり、この状態は、ＧＰ用の処理が無い
か、あるいは、ＣＰＵの負荷が大きくて処理が追いつか
ない場合であり、このまま、ＧＰ１０２が各コマンド領
域（３１３，３１４，３１５，３１６）を検索し続ける
と、ＣＰＵ１０１の処理の妨げになる。

【００８３】そこで、ＧＰ１０２は、初めに「Ｒ＝０」
を検出したコマンド領域１（３１４）から、総てのコマ
ンド領域で「Ｒ＝０」を検出し、かつ、最後に再びコマ
ンド領域１（３１４）で「Ｒ＝０」を検出したときに
は、コマンド領域１のＩビットをアサートし、図７に示
す、ＧＰ内のプロセッサコントロール部ＰＣ（８０２）
に設けてある、ＧＰステータスレジスタのスタートビッ
ト（７０２）をネゲートし、なんら処理を行なわないア
イドル状態に入り、ＣＰＵ１０１からの起動指示を待
つ。ここで、スタートビットは、描画起動を行なわせる
ビットして機能することになる。

【００８４】ＣＰＵ１０１は、ＧＰコマンド領域０から
３（３１３，３１４，３１５，３１６）に、順に、コマ
ンドを設定していくとすると、コマンド領域１（３１
４）にＧＰコマンド設定中か、コマンド領域０（３１
３）に設定してＧＰコマンドを新たに設定していないか
のどちらかであり、つぎに設定するＧＰコマンド領域
は、コマンド領域１（３１４）である。

【００８５】このとき、ＣＰＵ１０１は、コマンド領域
１（３１４）を更新すると、ヘッダコマンド（ｈ１）
（３０４）を最後に更新するが、この際、Ｉビット（５
０１）がアサートされていたら、ヘッダコマンド（３０
４）を更新し終えた後に、ＧＰ（１０２）を起動するた
め、ＧＰステータスレジスタのスタートビット（７０
２）に「１」を書き込む。

【００８６】以上のようにして、ＧＰ１０２は、限られ
た容量を有するメモリ内の、複数のコマンド領域を使用
して、ＣＰＵが行なう処理を妨げずに、グラフィックス
処理を実行することができるようになる。

【００８７】本発明によれば、ＣＰＵとグラフィックス
プロッサ（ＧＰ）が、主記憶メモリを使用したコマンド
インタフェースによって、コマンドの受け渡しが可能と
なり、コマンドスループットも５割以上向上する。

【００８８】本発明では、高機能な描画処理を、低コス
トかつハイパフォーマンスで実行できるため、近年のＰ
Ｃやゲームマシンといったコストパフォーマンスが市場
ニーズとして要求されている分野に、特に好適なもので
ある。例えば、図１に示すグラフィックス装置に、アプ
リケーションプログラムを与える機構、描画処理結果の
表示装置、および、所定の動作を行なわせるための操作
手段とを少なくとも備えることにより、低コストで描画
速度が早い、ゲームマシン等を提供できる。このよう
に、本発明の適用範囲は、非常に広範囲におよぶ。

【００８９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ＣＰＵ
とグラフィックスプロセッサとのコマンドの受渡しを、
主記憶メモリを使用して行なえ、メモリの使用効率が向
上し、ひいては、グラフィックス装置のコストも低減で
きる。また、ＣＰＵが行なう処理を妨げずに、ＧＰがグ
ラフィック処理を行なうことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるグラフィックス装置の構成図で
ある。

【図２】ＧＰコマンド領域を１つの場所に配置した場合
の、メモリマッピングの様子を表す説明図である。

【図３】ＧＰコマンド領域の説明図である。

【図４】ＧＰコマンド領域を複数の場所に配置した場合
の、メモリマッピングの様子を表す説明図である。

【図５】ＧＰヘッダコマンドとＧＰフッタコマンドの説
明図である。

【図６】コマンド領域先頭アドレスレジスタの説明図で
ある。

【図７】ＧＰステータスレジスタの説明図である。

【図８】ＧＰの構成図である。

【図９】ＧＰヘッダコマンドの、Ｒ、Ｅ、Ｉの説明図で
ある。

【図１０】グラフィックス装置の構成図である。

【符号の説明】

１０１…中央演算処理装置（ＣＰＵ）、１０２…グラフ
ィックスプロセッサ（ＧＰ）、１０３…メモリコントロ
ーラ（ＭＣ）、１０４…メモリ

フロントページの続き (72)発明者 中塚 康弘 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 松尾 茂 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】与えられたアプリケーションにしたがって
   各種の制御信号を入出力する中央演算処理装置（CPU）
   と、該中央演算処理装置固有のメモリである主記憶メモ
   リと、前記中央演算処理装置の制御信号にしたがって、
   前記主記憶メモリのアクセス動作を制御するメモリコン
   トローラと、前記中央演算処理装置が与えるコマンドに
   したがって、グラフィック処理を行なうグラフィックス
   プロセッサ（GP）とを具備し、 前記主記憶メモリ内に、前記中央演算処理装置が前記グ
   ラフィックスプロセッサ与えるコマンドを格納する、任
   意の容量のコマンドバッファを少なくとも１個設けた、
   ことを特徴とするグラフィックス装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記中央演算処理装置
   が、前記コマンドバッファにコマンドを格納する機能を
   有し、さらに、 前記グラフィックスプロセッサが、格納されたコマンド
   をフェッチし、コマンドの種類に対応するグラフィック
   処理を行なう機能を有する、ことを特徴とするグラフィ
   ックス装置。
3. 【請求項３】請求項１および２のいずれかにおいて、 前記コマンドバッファ内に、 ヘッダ情報を格納するヘッダ領域、コマンドを格納する
   コマンド領域、および、１つのコマンド領域の終わりを
   示すフッタ情報を格納するフッタ領域の領域の組を、１
   組以上設けた、ことを特徴とするグラフィックス装置。
4. 【請求項４】請求項３において、 前記ヘッダ領域に格納するヘッダ情報は、コマンド領域
   に対するアクセス禁止情報であり、 前記中央演算処理装置およびグラフィックスプロセッサ
   の少なくとも一方は、ヘッダ情報がアクセス禁止情報で
   あると判断したとき、 当該ヘッダ情報を格納するヘッダ領域に対応するコマン
   ド領域に対するアクセス動作を行なわない機能を有す
   る、ことを特徴とするグラフィックス装置。
5. 【請求項５】請求項３において、 さらに、前記グラフィックスプロセッサ内に、コマンド
   領域の開始アドレスを格納するコマンド領域スタートア
   ドレスレジスタを少なくとも１個設けた、ことを特徴と
   するグラフィックス装置。
6. 【請求項６】請求項５において、 前記グラフィックスプロセッサは、各コマンド領域スタ
   ートアドレスレジスタが格納しているアドレス情報で指
   定される、前記主記憶メモリ上の格納内容を、コマンド
   としてフェッチする機能を有する、ことを特徴とするグ
   ラフィックス装置。
7. 【請求項７】請求項５において、 前記グラフィックスプロセッサは、各コマンド領域スタ
   ートアドレスレジスタが格納しているアドレス情報を、
   所定の順番で読み出し、 所定の順番で読み出したアドレス情報で指定される、前
   記主記憶メモリ上の格納内容を、コマンドとしてフェッ
   チする機能を有する、ことを特徴とするグラフィックス
   装置。
8. 【請求項８】請求項３において、 さらに、前記グラフィックスプロセッサ内に、コマンド
   領域の開始アドレスを格納するコマンド領域スタートア
   ドレスレジスタをｎ（ｎは、自然数）個設け、 各コマンド領域スタートアドレスレジスタに対応する、
   前記主記憶メモリ上のｎ個のコマンド領域を、領域
   「０」から領域「ｎ−１」とし、 前記中央演算処理装置が、領域「０」から領域「ｎ−
   １」の順番に、コマンドを書き込む機能を有し、さら
   に、 グラフィックスプロセッサは、各コマンド領域スタート
   アドレスレジスタの格納内容を参照して、領域「０」か
   ら領域「ｎ−１」の順番に、格納内容をコマンドとして
   読み込む機能を有する、ことを特徴とするグラフィック
   ス装置。
9. 【請求項９】請求項８において、前記ヘッダ領域に格納
   するヘッダ情報は、 前記ヘッダ領域に対応するコマンド領域のコマンドを、
   前記中央演算処理装置が書替え可能か否かを示す第１情
   報、該コマンドをグラフィックスプロセッサが実行可能
   か否かを示す第２情報、および、グラフィックスプロセ
   ッサがアイドル状態であるか否かを示す第３情報のいず
   れかである、ことを特徴とするグラフィックス装置。
10. 【請求項１０】請求項１乃至９のいずれかに記載のグラ
    フィックス装置を内蔵する、ゲーム機、パーソナルコン
    ピュータを含む情報処理装置。