JPH0962852A - グラフィックプロセッサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 グラフィックプロセッサでの処理の終了を、
ホストプロセッサの処理能力を低下させること可及的に
防止しながら、ホストプロセッサが的確に検知できるよ
うにする。 【解決手段】 ホストプロセッサから受け取ってコマン
ド蓄積部３１に蓄積された複数個の画像処理コマンド情
報を、その並び順に従って処理することにより、表示対
象となる図形データを、モニタに表示される表示用図形
データに変換処理するジオメトリ演算部ＧＣと、そのジ
オメトリ演算部ＧＣにて求められた表示用図形データを
その並び順に従って各画素毎についての表示用画素デー
タに変換処理するレンダリング演算部ＲＣとが設けられ
たグラフィックプロセッサにおいて、ジオメトリ演算部
ＧＣ及びレンダリング演算部ＲＣは、前記画像処理コマ
ンド情報に含まれる割り込み信号発生指令に基づいて、
ホストプロセッサに対して割り込み信号を出力するよう
に構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ホストプロセッサ
のデータバスから受け取った複数個の画像処理コマンド
情報を蓄積するコマンド蓄積部と、そのコマンド蓄積部
に蓄積された前記画像処理コマンド情報を、その並び順
に従って処理することにより、表示対象となる図形デー
タを、モニタに表示される表示用図形データに変換処理
するジオメトリ演算部と、そのジオメトリ演算部にて求
められた表示用図形データをその並び順に従って各画素
毎についての表示用画素データに変換処理するレンダリ
ング演算部とが設けられたグラフィックプロセッサに関
し、又、ホストプロセッサからデータバス経由で受け取
った画像処理コマンド情報に従って、表示対象となる図
形データを、モニタに表示される表示用図形データに変
換処理するジオメトリ演算部と、そのジオメトリ演算部
にて求められた表示用図形データをその並び順に従って
各画素毎についての表示用画素データに変換処理するレ
ンダリング演算部とが設けられたグラフィックプロセッ
サに関する。

【０００２】

【従来の技術】かかるグラフィックプロセッサは、ホス
トプロセッサに代わって、主に３次元画像をモニタに表
示するために種々の処理を行うプロセッサであって、大
きく分けてジオメトリ演算部とレンダリング演算部とか
らなるパイプライン処理系で構成されている。ジオメト
リ演算部では、いわゆるワールド座標系で表現された表
示対象となる図形データを座標変換やクリッピング処理
等を行うことにより、モニタに表示される表示用図形デ
ータに変換する。この表示用図形データは、線又は面で
表現されているデータであるので、モニターに表示する
ためのには、画素毎のデータに変換する必要があり、こ
の変換処理をレンダリング部が行う。

【０００３】レンダリング部では、単に表示用図形デー
タを画素データに変換するのみならず、いわゆる隠面処
理等の処理を画素単位で実行し、最終的にモニタに表示
する表示用画素データに変換される。この表示用画素デ
ータは、いわゆるフレームバッファに書き込まれ、その
書き込まれた情報がＤ／Ａ変換の後にモニタに表示され
る。

【０００４】以上のように、グラフィックプロセッサ
は、ホストプロセッサに代わって、画像処理をパイプラ
イン処理するものであるが、ホストプロセッサ側で、グ
ラフィックプロセッサのジオメトリ演算部又はレンダリ
ング演算部においてコマンド情報のパイプライン上での
処理が終了したことを知りたい場合がある。ジオメトリ
演算部での処理の終了を知りたい場合としては、例え
ば、ホストプロセッサが、ジオメトリ演算部で作成した
表示用画像データが表示させたいデータを適正に含んで
いるか否かの確認を行う場合がある。又、レンダリング
演算での処理の終了を知りたい場合としては、例えば、
１つのフレームバッファに対して書き込み可能な描画機
構が、上記のレンダリング演算部以外にも設けられてお
り、使用する描画機構を切り換えるための条件として、
１つの描画機構での処理の終了を確認したい場合があ
る。尚、上記のレンダリング演算部以外のフレームバッ
ファに書き込み可能な描画機構としては、２次元画像の
みを扱う描画機構等がある。さらには、フレームバッフ
ァへの所定の画素データの書き込みが完了した時点でカ
ラールックアップテーブルのテーブルデータを書き換え
る必要がある時に、テーブルデータの書き換え時期を知
りたい場合がある。

【０００５】ジオメトリ演算部での処理の終了を知るた
めに、従来、ホストプロセッサのデータバスから受け取
った描画指令等の複数個の画像処理コマンド情報を蓄積
するコマンド蓄積部に、蓄積されたコマンドの処理が全
て終了すると、ホストプロセッサに対して終了信号を送
る機能を備えるか、あるいは、コマンド蓄積部に１つの
画像処理コマンド情報の処理の終了毎にカウントするカ
ウンタを備えておき、ホストプロセッサからそのカウン
タのカウント値をモニタする構成が考えられている。
又、レンダリング演算部での処理の終了を知るために、
従来、レンダリング演算部でフレームバッファへの書き
込みが終了する度にホストプロセッサに対して割り込み
信号を発生させる機能が備えられ、更に、割り込み信号
を発生させるか否かをホストプロセッサから切り換えら
れるようにした構成が考えられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たジオメトリ演算部での処理の終了を知るための従来技
術では、コマンド蓄積部に蓄積された全ての画像処理コ
マンド情報の処理の終了を検出する場合では、コマンド
蓄積部に蓄積された複数の画像処理コマンド情報のうち
の途中の画像処理コマンド情報のパイプライン上での処
理の終了を知ることはできず、コマンド情報蓄積にカウ
ンタを備える構成では、ホストプロセッサがそのカウン
タのカウント値を常に監視している必要があり、ホスト
プロセッサの使用効率が低下する。又、上記したレンダ
リング演算部での処理の終了を知るための従来技術で
は、フレームバッファへの書き込み処理の終了毎に割り
込み信号を発生させたのでは、その度にホストプロセッ
サが実行している他の作業が中断して、ホストプロセッ
サの処理速度が低下してしまう。ホストプロセッサがグ
ラフィックプロセッサからの割り込みの禁止とその解除
を切換え制御すれば、このような処理速度の低下を防止
できるが、ホストプロセッサは、グラフィックプロセッ
サが流れ作業的なパイプライン処理を行っている関係上
レンダリング演算部での処理の進行状況を把握できない
ので、的確なタイミングで割り込み禁止を解除するのは
困難である。本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
であって、その目的は、グラフィックプロセッサでのパ
イプライン上での処理の終了を、ホストプロセッサの処
理能力を低下させること可及的に防止しながら、ホスト
プロセッサが的確に検知できるようにする点にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記請求項１に記載の構
成を備えることにより、ジオメトリ演算部が、コマンド
蓄積部に蓄積されている画像処理コマンド情報を、その
並び順に従って順次パイプライン処理して行く過程にお
いて、画像処理コマンド情報に含まれる割り込み信号発
生指令を検知した時点で、ホストプロセッサに対して、
その時点まで実行していた描画処理等の完了を知らせる
信号である割り込み信号を出力する。ホストプロセッサ
では、この割り込み信号を受け取ると、継続中の他の処
理を中断して、その割り込み信号に応じた処理を開始す
る。すなわち、画像処理コマンド情報に割り込み信号発
生指令を含めておくことで、ホストプロセッサは、割り
込み信号発生指令以前の画像処理コマンド情報のパイプ
ライン処理がジオメトリ演算部において全て終了したの
を知ることができるのである。

【０００８】上記請求項２に記載の構成を備えることに
より、グラフィックプロセッサにおける処理の最終段と
なる画素データ処理部は、ラスタライザが画素データ蓄
積部に送った画素データをフレームバッファに書き込む
ための表示用画素データに順次変換処理する。画素デー
タ処理部は、画素データ単位で順次処理を実行する途中
において、画素データ蓄積部から割り込み信号発生指令
を受け取ると、ホストプロセッサに対して割り込み信号
を出力する。ホストプロセッサでは、この割り込み信号
を受け取ると、他の処理を中断して、その割り込み信号
に応じた処理を開始する。すなわち、ジオメトリ演算部
は、画像処理コマンド情報に含まれる割り込み信号発生
指令を、前後の画像処理コマンド情報による処理の結果
得られた表示用図形データと並び順を維持しながらラス
タライザに送り、又、ラスタライザは、表示用図形デー
タと共に受け取った割り込み信号発生指令を、前後の表
示用図形データを変換することにより得られた画素デー
タと並び順を維持しながら画素データ蓄積部に送るの
で、画像処理コマンド情報に割り込み信号発生指令を含
めておくことで、ホストプロセッサは、割り込み信号発
生指令以前の画像処理コマンド情報に関するパイプライ
ン処理が画素データ処理部において全て終了し、実質的
に、フレームバッファへの書き込みが終了したのを知る
ことができるのである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明のグラフィックプロ
セッサの実施の形態を、３次元グラフィックス装置に適
用した場合について、図面に基づいて説明する。３次元
グラフィックス装置ＴＤは、図１に示すように、装置全
体の制御を行うホストプロセッサ１と、画像処理コマン
ド情報（以下、単に「コマンド情報」と略記する場合が
ある）を含む３次元グラフィックス装置ＴＤの動作プロ
グラムを記憶する主メモリ２と、主メモリ２に記憶され
ている各種のコマンドのうちの画像処理コマンド情報を
実行するグラフィックプロセッサ３と、３次元物体の画
像の表面に貼り付けるための２次元画像等の情報である
テクスチュア情報を記憶するテクスチュアバッファ４
と、表示用の画像を記憶するフレームバッファ５と、隠
面消去処理のためのＺバッファ６と、グラフィックプロ
セッサ３が作成したデジタル画像データをアナログ信号
に変換するＤ／Ａコンバータ７と、Ｄ／Ａコンバータ７
がアナログ信号に変換した画像データを表示するモニタ
８とが備えられて構成されている。３次元グラフィック
ス装置ＴＤには、上記以外に、各種の入出力装置及び記
憶装置等が備えられているが、図示を省略している。

【００１０】グラフィックプロセッサ３には、図２に示
すように、データバスＤＢ及びアドレスバスＡＢを介し
てホストプロセッサ１や主メモリ２とデータの遣り取り
をするインターフェース回路３０と、インターフェース
回路３０を介してデータバスＤＢから受け取った複数個
のコマンド情報をＦＩＦＯ形式で記憶するコマンド蓄積
部３１と、コマンド蓄積部３１から受け取ったコマンド
情報を順次処理し、いわゆるワールド座標系で表現され
た表示対象となる図形データを、例えば、視点の位置を
考慮した座標変換等の処理を行って、モニタ８に表示さ
れる表示用図形データに変換処理するジオメトリ演算部
ＧＣと、その表示用図形データを各画素毎についての表
示用画素データに変換処理するレンダリング演算部ＲＣ
と、レンダリング演算部ＲＣとフレームバッファ５等と
の間でのデータの流れを制御するメモリ制御回路３２
と、上記のコマンド蓄積部３１からレンダリング演算部
ＲＣに至るパイプラインからなり主に３次元画像を担当
する描画機構に対して、２次元画像の処理を担当する描
画機構であるスプライトコントローラ３６とが備えられ
ている。又、レンダリング演算部ＲＣには、ジオメトリ
演算部ＧＣから受け取った表示用図形データを画素デー
タに変換するラスタライザ３３と、ラスタライザ３３か
ら受け取った複数個の画素データをＦＩＦＯ形式で蓄積
する画素データ蓄積部３４と、画素データ蓄積部３４か
ら受け取った画素データに対して隠面処理等の処理を施
し、各画素毎についての表示用画素データに変換処理す
る画素データ処理部３５とが備えられている。

【００１１】上記ジオメトリ演算部ＧＣの構成について
更に詳述すると、ジオメトリ演算部ＧＣには、図３に示
すように、コマンド蓄積部３１から受け取ったコマンド
情報に基づいてジオメトリ演算部ＧＣの各部を制御する
コントローラ４０と、コマンド情報に含まれる表示対象
となる図形データの頂点座標，法線データ及び色データ
等を格納するとともに、各種の演算のためのワーキング
エリアとなるワーキングメモリ４１と、ワーキングメモ
リ４１に記憶されているデータに対して加減乗除等の演
算を実行して、上記の座標変換等を行う演算器４２と、
演算器４２の演算結果を記憶するデータ出力用メモリ４
３と、ワーキングメモリ４１に対して、コマンド蓄積部
３１からのデータと演算器４２からのデータとの何れを
書き込むかを選択するセレクタ４４と、ジオメトリ演算
部ＧＣの動作状態を管理するためのレジスタ４５とが備
えられている。

【００１２】上記画素データ処理部３５の構成について
更に詳述すると、画素データ処理部３５には、画素デー
タ処理部３５内の各部を制御するコントローラ５０と、
画素データ蓄積部３４から受け取った画素データに対し
てディザー等の処理を行う演算器５１と、表示するため
のデータ（表示データ）としてフレームバッファ５に書
き込むデータを、演算器５１で処理したデータ，演算器
５１で処理していないデータ又はテクスチュアバッファ
から読み出したテクスチュアデータの３つのうちから選
択するセレクタ５２と、隠面処理のためのＺ値比較を行
うＺ比較回路５３と、画素データ処理部３５の動作状態
を管理するためのレジスタ５４とが備えられている。

【００１３】画素データ処理部３５が画素データ蓄積部
３４から受け取るデータは、主に画素データであるが、
レジスタ５４に書き込むためのデータである場合もあ
り、画素データ蓄積部３４から受け取るデータには、画
素データを処理するものか、あるいは、レジスタ５４へ
の書き込み指令であるか等を示すコマンドが含まれてい
る。画素データには、更に、モニタ画面上の表示アドレ
ス，視点からの距離であるＺ値，色データ，及び，テク
スチュアバッファ４のデータを利用する場合のテクスチ
ュアアドレス等が含まれ、画素データの各ビットが夫々
に割り付けられている。又、レジスタ５４への書き込み
指令の場合は、上記画素データにおける表示アドレス及
びＺ値に割り付けられたビットに、レジスタ５４に書き
込むための値が割り付けられる。

【００１４】以下、上記構成の３次元グラフィックス装
置ＴＤの作動を概略説明する。ホストプロセッサ１は、
グラフィックプロセッサ３のインターフェース回路３０
のアドレスを指定した状態で、主メモリ２に記憶されて
いるコマンド情報をデータバスＤＢに順次出力する。こ
のコマンド情報には、描画指令以外に、ジオメトリ演算
部ＧＣからホストプロセッサ１に対して割り込み信号を
発生させるための割り込み信号発生指令（以下、便宜上
「第１割り込み信号発生指令」と称する）と、画素デー
タ処理部３５からホストプロセッサ１に対して割り込み
信号を発生させるための割り込み信号発生指令（以下、
便宜上「第２割り込み信号発生指令」と称する）とが含
まれる。第１割り込み信号発生指令は、ジオメトリ演算
部ＧＣのレジスタ４５の割り込み信号発生用ビットに
「１」を書き込む命令であり、第２割り込み信号発生指
令は、画素データ処理部３５のレジスタ５４の割り込み
信号発生用ビットに「１」を書き込む命令である。

【００１５】コマンド情報中の第１割り込み信号発生指
令を書き込む位置としては、例えば、ジオメトリ演算部
ＧＣにて、あるコマンド情報を処理した場合において、
その処理結果を利用したいときに、そのコマンド情報の
直後に書き込めば良い。又、コマンド情報中の第２割り
込み信号発生指令を書き込む位置としては、例えば、画
素データ処理部３５からフレームバッファ５に対して表
示用画素データを書き込む状態から、スプライトコント
ローラ３６からフレームバッファ５に対して表示用画素
データを書き込む状態に切り替えたいときに、その画素
データ処理部３５からフレームバッファ５に最後に書き
込む表示用画素データの基となるコマンド情報の直後に
書き込めば良い。

【００１６】データバスＤＢに出力されたコマンド情報
は、インターフェース回路３０を経由して、順次コマン
ド蓄積部３１に書き込まれる。コマンド蓄積部３１は、
ＦＩＦＯ形式で、先に蓄積されたコマンド情報から順に
ジオメトリ演算部ＧＣに送り、ジオメトリ演算部ＧＣは
受け取ったコマンド情報を順次処理する。つまり、ジオ
メトリ演算部はＧＣは、コマンド情報の並び順に処理す
る。ジオメトリ演算部ＧＣのコントローラ４０は、セレ
クタ４４及び演算器４２等を制御して上記座標変換等を
行い、演算結果をデータ出力メモリ４３に書き込む。コ
ントローラ４０は、コマンド蓄積部３１から上記の第１
割り込み信号発生指令を受け取ると、受け取った時点
で、その指示通りに、レジスタ４５にデータを書き込
む。これにより、レジスタ４５の割り込み信号発生用ビ
ットが「１」となり、この信号がインターフェース回路
３０を経由して、ホストプロセッサ１の割り込み信号入
力に送られる。ホストプロセッサ１は、この割り込み要
求を受けて、それまでの処理を中断し、例えば、ジオメ
トリ演算部ＧＣのデータ出力メモリ４３に書き込まれて
いるデータを読み取ることができる。

【００１７】又、コントローラ４０が、コマンド蓄積部
３１から上記の第２割り込み信号発生指令を受け取る
と、前後のコマンド情報の処理により生成された表示用
図形データと並び順を維持した状態で、レンダリング演
算部ＲＣのラスタライザ３３に送る。ラスタライザ３３
は、ジオメトリ演算部ＧＣから表示用図形データを受け
取ると、適宜補間処理等を行いながら上記形式の画素デ
ータに変換し、画素データ蓄積部３４に順次書き込んで
行く。この処理の途中で、上記の第２割り込み信号発生
指令を受け取ると、前後の表示用図形データの処理によ
り生成された画素データと並び順を維持して画素データ
蓄積部３４に送る。

【００１８】画素データ蓄積部３４は、ＦＩＦＯ形式で
あるので、先に書き込まれた画素データから順に画素デ
ータ処理部３５に送る。画素データ処理部３５のコント
ローラ５０は、画素データ蓄積部３４から画素データを
受け取ると、演算器５１及びＺ値比較回路を制御して、
順次、隠面処理のためのＺ値比較，色分解能を向上させ
るためのディザー処理，物体の影を表現するための輝度
計算をするシャドウ処理，明暗により遠近感を表現する
ための輝度計算をするフォグ／デプスキュー処理，又
は，テクスチュアバッファのデータの貼り付け等を実行
し、それらの処理結果の色データを表示用画素データと
して、Ｚ値比較回路の処理結果を鑑みながら、フレーム
バッファ５の指定された表示アドレスに書き込む。

【００１９】コントローラ５０は、画素データ蓄積部３
４から上記の第２割り込み信号発生指令を受け取ると、
受け取った時点で、その指示通りに、レジスタ５４にデ
ータを書き込む。これにより、レジスタ５４の割り込み
信号発生用ビットが「１」となり、この信号がインター
フェース回路３０を経由して、ホストプロセッサ１の割
り込み信号入力に送られる。ホストプロセッサ１は、こ
の割り込み要求を受けて、それまでの処理を中断し、例
えば、画素データ処理部３５からフレームバッファ５へ
書き込む状態から、スプライトコントローラ３６からフ
レームバッファ５へ書き込む状態へ切り換えることがで
きる。上記の如くして、フレームバッファ５に書き込ま
れた表示用画素データは、Ｄ／Ａコンバータ７にてアナ
ログ信号に変換された後、モニタ８に表示される。

【００２０】〔別実施形態〕以下、別実施形態を列記す
る。 上記実施の形態では、割り込み信号を発生させるた
めに、レジスタ４５又はレジスタ５４を備えているが、
コントローラ４０又はコントローラ５０が、ホストプロ
セッサ１に対して直接的に割り込み信号を出力する構成
としても良い。 上記実施の形態では、レンダリング演算部ＲＣは、
隠面処理のためのＺ値比較，色分解能を向上させるため
のディザー処理，物体の影を表現するための輝度計算を
するシャドウ処理，明暗により遠近感を表現するための
輝度計算をするフォグ／デプスキュー処理，又は，テク
スチュアバッファのデータの貼り付け等を実行するよう
に構成されているが、これらの機能は適宜省略変更可能
である。

【００２１】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構造に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態にかかる概略ブロック構成
図

【図２】本発明の実施の形態にかかるグラフィックプロ
セッサの概略ブロック構成図

【図３】本発明の実施の形態にかかる要部ブロック構成
図

【図４】本発明の実施の形態にかかる要部ブロック構成
図

【符号の説明】 １ ホストプロセッサ ８ モニタ ３１ コマンド蓄積部 ３３ ラスタライザ ３４ 画素データ蓄積部 ３５ 画素データ処理部 ＤＢ データバス ＧＣ ジオメトリ演算部 ＲＣ レンダリング演算部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ホストプロセッサ（１）のデータバス
   （ＤＢ）から受け取った複数個の画像処理コマンド情報
   を蓄積するコマンド蓄積部（３１）と、 そのコマンド蓄積部（３１）に蓄積された前記画像処理
   コマンド情報を、その並び順に従って処理することによ
   り、表示対象となる図形データを、モニタ（８）に表示
   される表示用図形データに変換処理するジオメトリ演算
   部（ＧＣ）と、 そのジオメトリ演算部（ＧＣ）にて求められた表示用図
   形データをその並び順に従って各画素毎についての表示
   用画素データに変換処理するレンダリング演算部（Ｒ
   Ｃ）とが設けられたグラフィックプロセッサであって、 前記ジオメトリ演算部（ＧＣ）は、前記画像処理コマン
   ド情報に含まれる割り込み信号発生指令に基づいて、前
   記ホストプロセッサ（１）に対して割り込み信号を出力
   するように構成されているグラフィックプロセッサ。
2. 【請求項２】 ホストプロセッサ（１）のデータバス
   （ＤＢ）から受け取った画像処理コマンド情報に従っ
   て、表示対象となる図形データを、モニタ（８）に表示
   される表示用図形データに変換処理するジオメトリ演算
   部（ＧＣ）と、 そのジオメトリ演算部（ＧＣ）にて求められた表示用図
   形データをその並び順に従って各画素毎についての表示
   用画素データに変換処理するレンダリング演算部（Ｒ
   Ｃ）とが設けられたグラフィックプロセッサであって、 前記レンダリング演算部（ＲＣ）は、前記ジオメトリ演
   算部（ＧＣ）から受け取った前記表示用図形データを画
   素データに変換するラスタライザ（３３）と、そのラス
   タライザ（３３）が出力する複数個の前記画素データを
   蓄積する画素データ蓄積部（３４）と、 その画素データ蓄積部（３４）に蓄積された前記画素デ
   ータを、その並び順に従って処理することにより、前記
   表示用画素データに変換する画素データ処理部（３５）
   とを備えて構成され、 前記ジオメトリ演算部（ＧＣ）は、前記画像処理コマン
   ド情報に含まれる割り込み信号発生指令を受け取るに伴
   って、その割り込み信号発生指令と他の画像処理コマン
   ド情報との並び順に対応させて、夫々の画像処理コマン
   ド情報に基づいて変換処理された前記表示用図形データ
   に前記割り込み信号発生指令を混入した状態で、前記ラ
   スタライザ（３３）に送るように構成され、 前記ラスタライザ（３３）は、前記割り込み信号発生指
   令を、並び順を維持した状態で、前記画素データととも
   に出力するように構成され、 前記画素データ処理部（３５）は、前記割り込み信号発
   生指令に基づいて、前記ホストプロセッサ（１）に対し
   て割り込み信号を出力するように構成されているグラフ
   ィックプロセッサ。