JPH1040679A - シングルチップフレームバッファ、単一のチップ上に製造されたフレームバッファ、ディスプレイサブシステムおよびフレームバッファ構成方法 - Google Patents

シングルチップフレームバッファ、単一のチップ上に製造されたフレームバッファ、ディスプレイサブシステムおよびフレームバッファ構成方法

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JPH1040679A
JPH1040679A JP9036524A JP3652497A JPH1040679A JP H1040679 A JPH1040679 A JP H1040679A JP 9036524 A JP9036524 A JP 9036524A JP 3652497 A JP3652497 A JP 3652497A JP H1040679 A JPH1040679 A JP H1040679A
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memory
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ティー. テイラー ロナルド
Mohan Rao
ラオ モハン
Michael E Runas
イー. ルナス マイケル
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    • GPHYSICS
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    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G5/00Control arrangements or circuits for visual indicators common to cathode-ray tube indicators and other visual indicators
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    • GPHYSICS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 メモリサブシステムを効率よく設計し構成す
るのに有用な回路および方法を提供し、余分なメモリ空
間を大幅に減らし、アドレスタイミングを大幅に簡略化
する。 【解決手段】 画像を予め選択された個数の画素から構
成されるフレームとして表示するように動作可能な、デ
ィスプレイサブシステムで用いられるシングルチップフ
レームバッファであって、複数のメモリセルから構成さ
れるアレイを有しており、アレイにおけるメモリセルの
個数は、表示フレームを規定する画素データを格納し、
かつ余分なセルを最小限にとどめることができるように
予め選択される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、広くは電子メモリ
に関しており、具体的には、メモリ空間の最適化された
メモリと、そのようなメモリを用いたシステムおよび方
法とに関している。
【0002】
【従来の技術】現在利用可能なコンピュータシステムで
用いられているメモリサブシステムの大半は、スタティ
ックランダムアクセスメモリ装置(SRAM)か、ダイ
ナミックランダムアクセスメモリ装置(DRAM)から
構成されている。これらのタイプのメモリ装置はそれぞ
れ固有の長所と欠点とをもっているので、DRAMおよ
びSRAMがそれぞれ別のアプリケーションに限定され
るのが典型的となっている。具体的にいえば、SRAM
のほうが高速であるので、SRAMは、例えばキャッシ
ュメモリのようなアクセス時間の高速さと帯域幅の広さ
が最重視されるアプリケーションに用いられるのが典型
的である。しかし、SRAMは、より多くの電力を消費
し、製造コストがより高価であり、しかも、与えられた
チップ空間内に設けられるセル数(ビット数)がより少
なくなる。一方DRAMは、確かにSRAMよりは低速
ではあるが、それほど高価ではなく、消費電力もはるか
に少なく、しかも、同じチップ空間が与えられた場合の
ビット数も大きくなる(つまり、セル密度が高くなる)
のが典型的である。DRAMは、典型的には、システム
メモリやディスプレイフレームバッファのような、速度
よりも電力の保存とセル密度とがより重視されるメモリ
サブシステムを構成するために用いられる。殆どの計算
システムでシステムアーキテクチャを支配しているの
は、これらのサブシステムであるのだから、DRAMは
依然として、市場で優勢なタイプのメモリ装置であり続
けている。
【0003】現在市販されているDRAMの大多数にお
いて、最大限利用可能なデータ入力/出力ピンの数は1
6であるので、1ランダムアクセス当たり、つまりチッ
プ毎の1ページサイクル当たり最大16ビットへのアク
セスが可能になっている。このことは、最新型の計算シ
ステムでは問題となっている。最新型のシステムでのデ
ータバスは、64ビットあるいは72ビットもの幅をも
っているからである。例えば、64ビット幅のデータバ
スをサポートするためには、1メモリバンク当たり4つ
のパラレルな「×16」素子が必要になる。ところが、
このようにチップの数を多数にすると、チップが基板上
に占める面積が大きくなり、消費電力が増大し、プリン
ト回路基板上で必要な相互接続の個数も増加する。さら
に、モノリシックDRAMは、一定のサイズ(例えば5
12キロバイト)で構成されているので、メモリ空間が
無駄にされることが多い。例えば、256K×16とし
て構成された512キロバイト素子が用いられるものと
すると、64ビット幅のデータバスをサポートするため
には、それぞれのメモリバンクには、最小の容量が2メ
ガバイトの素子が4つ必要になる。メモリ容量を増やし
た上で、なお64ビットバスをサポートするためには、
たとえ1.3または1.7メガバイトといった中間的な
容量が要求されているとしても、2メガバイトのバンク
を追加して設けなければならない。
【0004】メモリ空間を過剰に占めることは、特にフ
レームバッファ(表示メモリ)関連では深刻な問題にな
る。現在、64ビットのデータバスを完全にサポートで
きる典型的なフレームバッファは、標準的な256K×
16(512キロバイト)素子4つから構成されてい
る。市販されているPCで見受けられるディスプレイの
大多数は、わずか1.3メガバイトのフレームバッファ
メモリ容量しか必要としないにもかかわらず、この場合
の最小記憶空間もやはり2メガバイトである。例えば、
1.3メガバイトのメモリは、640×480×24ビ
ットのカラーディスプレイあるいは1024×768×
16(または8)ビットのカラーディスプレイのオンス
クリーンおよびオフスクリーンの要求を十分に満たすこ
とができる。
【0005】さらには、現在利用可能なDRAMのデー
タポートが16本のピンに制限されているという事実の
結果として、フレームバッファを設計する際のタイミン
グおよび制御がより複雑になっている。具体的にいえ
ば、典型的なディスプレイシステムは、(VGAの遺産
により)1画素解像度当たり8ビットでディスプレイデ
ータに対して処理をおこなうことがある。表示画像を1
画素ずつ効率よく変えていくためには、ディスプレイコ
ントローラは、8ビットワードでメモリへとライトでき
るようにならなければならない。256K×16素子が
4つ用いられる上述したシステムでは、コントローラ
は、ライト動作時において、4つのチップのうち与えら
れた1つのチップのもつ16ピンのデータポートのうち
8つのピンをイネーブルすることができなければならな
い。ロウアドレスストローブおよび/またはカラムアド
レスストローブを多数用いることによって、8ビットの
ライト能力が実現されることが多い。このようなスキー
ムでは、アドレスタイミングおよび制御を複雑になり、
ディスプレイコントローラのオーバヘッドを長くなり、
適切な/RAS信号および/CAS信号をコントローラ
とそれぞれのメモリチップとの間で伝送するのに必要な
ピンおよびそれに付随する相互接続を増やすことが必要
になってしまう。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明は、
上記課題を解決するためになされたものであり、その目
的とするところは、メモリサブシステムを効率よく設計
し構成するのに有用な回路および方法を提供することに
ある。そのような回路および方法は、具体的には、DR
AMフレームバッファメモリの設計および構成に適用可
能であるべきではあるが、必ずしもそのような用途に限
定されるわけではない。このような素子をインプリメン
トすれば、余分なメモリ空間を大幅に減らすことがで
き、アドレスタイミングを大幅に簡略化することができ
るであろう。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によるシングルチ
ップフレームバッファは、画像を予め選択された個数の
画素(ここで、該画素はそれぞれ、予め選択されたビッ
ト数の画素データにより規定される)から構成される複
数のフレームとして表示するように動作可能な、ディス
プレイサブシステムで用いられるシングルチップフレー
ムバッファであって、複数のメモリセルから構成される
アレイであって、該アレイにおける該メモリセルの個数
が、該複数のフレームの1つを規定する画素データを格
納し、かつ余分なセルを最小限にとどめることができる
ように予め選択される、メモリセルアレイと、所定数の
端子をもつデータポートであって、端子の該所定の数
が、選択されたデータバスのライン数に実質的に等し
い、データポートと、を備えており、そのことにより上
記目的が達成される。
【0008】ある実施形態では、前記メモリセルが、ダ
イナミックランダムアクセスメモリセルを含んでいる。
【0009】ある実施形態では、前記アレイの前記複数
のセルのうちの選択された個数のセルへとライトする回
路をさらに備えており、該選択された個数が、端子の前
記所定数よりも小さい。
【0010】ある実施形態では、前記アレイが、1.5
メガバイトの記憶容量を有している。
【0011】ある実施形態では、前記ライトする回路
が、ビットごとにライトする回路を含んでいる。
【0012】ある実施形態では、端子の前記所定数が少
なくとも64である。
【0013】本発明によるフレームバッファは、単一の
チップ上に製造されたフレームバッファであって、1フ
レームのディスプレイデータと、ある量の追加情報とを
最小の未使用メモリ空間内に格納するように予め選択さ
れた容量をもつメモリアレイと、少なくとも64ビット
幅でデータバスを独立してサポートするデータポート
と、を備えており、そのことにより上記目的が達成され
る。
【0014】ある実施形態では、前記アレイにおいて選
択されたセルへとアクセスするための回路をさらに備え
ており、該アクセスするための回路が、前記ディスプレ
イデータを1画素ごとに変更する回路を含んでいる。
【0015】ある実施形態では、前記変更する回路が、
ビットごとにライトする回路を含んでいる。
【0016】ある実施形態では、前記フレームバッファ
が同期DRAMを含んでいる。
【0017】ある実施形態では、前記アレイが1.5メ
ガバイトの最大容量を有している。
【0018】ある実施形態では、前記アクセスする回路
が、受け取られたロウアドレスおよびカラムアドレスに
応答して、前記アレイにおける64ビット位置へのアク
セスを実現する。
【0019】ある実施形態では、前記ロウアドレスおよ
び前記カラムアドレスが、それぞれロウアドレスストロ
ーブおよびカラムアドレスストローブに応答してワード
シリアルに受け取られる。
【0020】本発明によるディスプレイサブシステム
は、画像を所定数の画素(ここで、該画素はそれぞれ、
1ワードの画素データにより規定される)から構成され
る複数のフレームとして表示するように動作可能である
ディスプレイデバイスと、該複数のフレームの1つを規
定する数ワードの該画素データを、最小数の余分なセル
内に格納するように最適化された記憶容量を有するシン
グルチップフレームバッファと、を備えており、そのこ
とにより上記目的が達成される。
【0021】ある実施形態では、前記フレームバッファ
が少なくとも64ビット幅のデータポートをさらに備え
ている。
【0022】ある実施形態では、前記フレームバッファ
が、1.5メガバイトの最大容量を有している。
【0023】ある実施形態では、前記フレームバッファ
と前記ディスプレイデバイスとの間のデータのやりとり
を制御するディスプレイコントローラと、該ディスプレ
イコントローラと、該フレームバッファの前記データポ
ートとを少なくとも64ビット幅で結合するデータバス
と、をさらに備えている。
【0024】本発明によるフレームバッファを構成する
方法は、メモリセルアレイを設けるステップであって、
該アレイのサイズが、選択されたディスプレイデバイス
上に表示される画像を規定する画素データの1フレーム
を、余分なセルを最小化して格納するのに必要なものと
して選択される、ステップと、該アレイにアクセスする
ために選択された個数の端子を設けるステップであっ
て、該フレームバッファが、選択されたデータバスを独
立してサポートするのに必要なものとして、端子の該個
数が選択される、ステップと、を含んでおり、そのこと
により上記目的が達成される。
【0025】ある実施形態では、前記最小化された個数
のセルが、アイコンを格納するのに十分な容量を与え
る。
【0026】ある実施形態では、前記最小化された個数
のセルが、オフスクリーン記憶をおこなうのに十分な容
量を与える。
【0027】ある実施形態では、前記選択されたデータ
バスが、少なくとも64ビット幅である。
【0028】以下に作用を説明する。本発明の原理に基
づくある実施形態によれば、画像を予め選択された個数
の画素から構成されるフレームとして表示(ここで、そ
れぞれの画素は、予め選択されたビット数の画素データ
により規定される)するように動作可能な、ディスプレ
イサブシステムで用いられるシングルチップフレームバ
ッファが提供される。このシングルチップフレームバッ
ファは、複数のメモリセルから構成されるアレイを有し
ている。ここで、アレイにおけるメモリセルの個数は、
表示フレームを規定する画素データを格納し、かつ余分
なセルを最小限にとどめることができるように予め選択
される。データポートは、所定数の端子をもつシングル
チップフレームバッファの一部として設けられる。ここ
で、端子の所定の数は、選択されたデータバスのライン
数に実質的に等しい。
【0029】本発明の原理に基づく第2の実施形態によ
れば、シングルチップ上に製造されたフレームバッファ
が提供される。このフレームバッファは、1フレームの
ディスプレイデータと、ある量の追加情報とを最小の未
使用メモリ空間内に納めるように予め選択された容量を
もつメモリアレイと、対応づけられたデータバスの全体
をサポートするデータポートと、を備えている。
【0030】また、本発明の原理は、ディスプレイデバ
イスとシングルチップフレームバッファとを備えたディ
スプレイシステムとしても実現される。ディスプレイデ
バイスは、画像を所定数の画素から構成される(ここ
で、各画素は、1ワードの画素データにより規定され
る)複数のフレームとして表示するように動作可能であ
る。シングルチップフレームバッファは、複数のフレー
ムの1つを規定する数ワードの画素データを、最小数の
余分なセルで格納するように最適化された記憶容量を有
している。
【0031】さらに、本発明の原理は、フレームバッフ
ァを構成する方法としても実現される。このような方法
の1つによれば、メモリセルアレイが設けられ、アレイ
のサイズは、余分なセルの個数を最小限にとどめて、選
択されたディスプレイデバイス上に表示されるべき画像
を規定する1フレームの画素データを格納するのに必要
なサイズとして選択される。このアレイにアクセスする
ために、ある選択された個数の端子が設けられる。ここ
で、その端子の個数は、フレームバッファが、対応づけ
られたデータバスを独立してサポートするのに必要な個
数として選択される。
【0032】本発明の原理を実現するメモリによって、
従来の技術よりもはるかに優れた効果が得られる。中で
も、ある与えられたアプリケーションの要件を満たすよ
うにメモリ記憶容量の量を適当に調整することによっ
て、過剰な容量を大幅に削減することができるし、完全
にゼロにすることさえできる。また、シングルチップ素
子に幅の広いデータポート(例えば、64ビット幅のデ
ータポート)を設けることによって、対応するデータバ
スにサービスするのに必要なチップの個数は、数チップ
から1チップに減らすことができる。フレームバッファ
に必要なチップの個数を減らすことによって、基板上の
空間を節約することができ、消費電力を減らすことがで
き、アクセスタイミングも(特に1画素毎に変えていく
時には)簡略化することができる。
【0033】以上の要旨は、以下に述べる本発明の詳細
な説明をよりよく理解できるように、本発明の各種特徴
および技術的長所をやや大まかに概観したものである。
本発明の請求の範囲の各主題を構成する、本発明のその
他の特徴および長所について以下に説明する。本願明細
書に開示される着想および具体的実施形態については、
本発明と同じ目的を実現するために別種の構造を改変・
設計する際の基礎として容易に利用可能であることは、
当業者には理解できるであろう。また、そのように等価
である構成が、添付の請求の範囲に述べられている本発
明の精神および範囲から離れることはないことも、当業
者には認識できるであろう。
【0034】
【発明の実施の形態】本発明およびその長所をより完全
に理解できるように、添付の図面を参照しながら、以下
に本発明を詳細に説明する。
【0035】本発明の原理およびその長所は、図1〜図
5に図示されている実施形態例を参照することによっ
て、最もよく理解することができる。なお全図面を通し
て、同一の参照番号は同一の構成要素を示す。本発明の
原理を実現するメモリ装置は数多くのアプリケーション
で適用可能ではあるが、例示を目的としてこのメモリ装
置は、パーソナルコンピュータに典型的に用いられる基
本的な処理システムアーキテクチャに関連づけて説明さ
れる。
【0036】図1は、処理システム100の一部を示す
高レベル機能ブロック図である。システム100は、中
央処理ユニット101と、CPUローカルバス102
と、コアロジック103と、ディスプレイコントローラ
104と、システムメモリ105と、ディジタル/アナ
ログ変換器(DAC)106と、フレームバッファ10
8と、ディスプレイデバイス107と、を備えている。
【0037】CPU101は、システム100の全動作
を制御する「マスタ」である。CPU101は、特に各
種データ処理機能を実行し、ユーザのコマンドおよび/
またはアプリケーションソフトウェアの実行に応答して
ディスプレイユニット107上に表示されるグラフィッ
クデータの内容を決定する。CPU101は、例えばイ
ンテルペンティアムTM、ペンティアムプロTMクラスのマ
イクロプロセッサのような市販のパーソナルコンピュー
タに用いられている汎用のマイクロプロセッサでありう
る。CPU101は、例えば専用バスや汎用バスであり
うるCPUローカルバス102を介してシステム100
の残りの部分と通信する。以下にさらに述べるように、
バス102は、本発明の新規なメモリインタフェースを
実現するために用いられうる。
【0038】コアロジック103は、CPU101の制
御の下に、CPU101、ディスプレイコントローラ1
04およびシステムメモリ105間でのデータ、アドレ
ス、制御信号およびインストラクションのやりとりを制
御する。コアロジック103は、システムの残りの部
分、特にCPU101と互換性を有するように設計され
た、市販されている多数のコアロジックチップセットの
どれでもよい。図示されたシステムにおけるチップ11
2のような1つ以上のコアロジックチップは、典型的に
は「アドレスおよびシステムコントローラ専用」であ
り、いっぽう図1におけるチップ114のような1つ以
上のコアロジックチップは「データ専用」である。概略
的にいうと、アドレス専用コアロジックチップ112
は、CPU101をCPUバス102のアドレスパスと
インタフェースし、キャッシュのコヒーレンシを確保す
るために必要なキャッシュタグ、セットに関連づけられ
たキャッシュタグおよびその他のデータを含むキャッシ
ュメモリを保守し、キャッシュ「バススヌーピング」を
実行し、システムメモリまたはキャッシュにおけるDR
AMに必要な制御信号を発生し、全体の管理トランザク
ションを制御する。概略的にいうと、データ専用チップ
114は、CPU101をCPUバス102のデータパ
スとインタフェースし、アドレスチップ112またはC
PU101に対してサイクル終了レスポンスを発し、も
しそれらのサイクルが終了していないなら動作をアボー
トし、かつバス102のデータパスについて調停をす
る。
【0039】CPU101は、直接、または外部(L
2)キャッシュ115を通してコアロジック103と通
信する。L2キャッシュ115は、例えば256キロバ
イトの高速SRAM装置でありうる。なお、CPU10
1は、典型的には16キロバイト以下のオンボード(L
1)キャッシュを含んでいてもよい。
【0040】ディスプレイコントローラ104は、メモ
リ200とインタフェースするために必要な改変をされ
た多くの市販のVGAディスプレイコントローラならど
れでもよく、ここで本発明の原理は、ディスプレイコン
トローラ/フレームバッファインタフェースに適用され
る。例えばディスプレイコントローラ104は、シーラ
スロジック社のCL−GD754xシリーズのディスプ
レイコントローラのいずれかに基づいていればよい。こ
のようなコントローラの構成および動作は、CL−GD
754xアプリケーションブック(Rev 1.0、1994年11
月22日)およびCL−GD7542 LCD VGAコン
トローラ暫定版データブック(Rev 1.0.2、1994年6月)
に記載されている。これらの文献はいずれもカリフォル
ニア州、フレモントのシーラスロジック社(Cirrus Log
ic, Inc.)から入手可能であり、本明細書においても参
考として援用される。ディスプレイコントローラ104
は、CPU101からのデータ、インストラクションお
よび/またはアドレスを、コアロジック103を通し
て、またはCPUローカルバス102を通してCPU1
01から直接に受け取ることができる。データ、インス
トラクションおよびアドレスは、コアロジック103を
通して、ディスプレイコントローラ104およびシステ
ムメモリ105の間でやりとりされる。さらにアドレス
およびインストラクションは、例えばPCIローカルバ
スであるローカルバス116を介しても、コアロジック
103およびディスプレイコントローラ104の間でや
りとりされうる。加えて、ローカルバス116は、図2
のメモリに関連して後述される新規なインタフェースを
実現するように設計され、構成されうる。
【0041】概略的にいうと、ディスプレイコントロー
ラ104は、スクリーンリフレッシュを制御し、例えば
ライン描画、ポリゴン塗りつぶし、色空間変換、ディス
プレイデータ補間、ズーミングおよびビデオストリーム
化などの限られた数のグラフィック機能を実行し、電力
管理といったその他のシステム管理タスクの操作をおこ
なう。最も重要なのは、ディスプレイコントローラ10
4は、スクリーンリフレッシュのあいだにフレームバッ
ファ108からディスプレイユニット107への画素デ
ータのラスタを制御し、ディスプレイデータの更新をお
こなう間にCPU101およびフレームバッファ108
をインタフェースすることである。ビデオデータは、デ
ィスプレイコントローラ104に直接、入力されてもよ
い。
【0042】ディジタル/アナログ変換器106は、デ
ィジタルデータをコントローラ104から受け取り、こ
れに応答してディスプレイ107をドライブするために
アナログデータを出力する。図示されている実施形態に
おいては、DAC106は、ディスプレイコントローラ
104とともに単一のチップ上に一体化される。システ
ム100の具体的な実現方式によっては、DAC106
は、いくつか選択肢を挙げれば、カラーパレット、YU
V/RGBフォーマット変換回路、および/またはXお
よびYズーミング回路を備えていてもよい。ディスプレ
イ107は、例えば、CRTユニット、液晶ディスプレ
イ、エレクトロルミネセントディスプレイ、プラズマデ
ィスプレイ、あるいは複数の画素として画像を画面上に
表示するその他のタイプのディスプレイデバイスであり
うる。なお代替の実施形態においては、「ディスプレ
イ」107は、レーザプリンタ、あるいはそれに類似す
る文書表示/印刷装置など、その他のタイプの出力装置
であってもよい。
【0043】システム100におけるデータパスは、個
々の設計で変わってくる。例えば、システム100は、
「64ビット」または「72ビット」のシステムであっ
てもよい。ここでは、説明の目的のために64ビットの
システムが選ばれる。このとき、CPUバス102およ
びPCIバス116のデータパス、コアロジック103
を通してシステムメモリ105およびディスプレイコン
トローラ104に至るデータパス、およびディスプレイ
コントローラ104およびフレームバッファ108の間
のデータ相互接続部を含む各データ接続部は、すべて6
4ビット幅である。なおアドレス相互接続部は、メモリ
サイズと、データバイトの選択、誤り検出および訂正、
および仮想メモリ動作をサポートするために必要なその
ようなファクタとに依存して変わることに注意された
い。
【0044】図2は、典型的な従来のフレームバッファ
構成、およびディスプレイコントローラと関連づけられ
たそのインタフェースを概略的に図示している。図示さ
れたサブシステムは、256K×16の4つのダイナミ
ックランダムアクセスメモリデバイス(DRAM)によ
ってサポートされる64ビットのデータバスを含む。こ
の技術ではよく知られているように、DRAMのそれぞ
れは、16ピン幅のデータポート(DQ)、8ピンのア
ドレスポート、/RAS入力ピン、および上位バイトお
よび下位バイトの/CAS入力ピン(それぞれUCAS
およびLCAS)を含むパッケージに収められている。
それぞれのDRAMは、通常、リード/ライト制御信号
をコントローラから受け取る出力イネーブル(/OE)
およびライト(/WE)入力ピンを含む。それぞれのD
RAMの出力イネーブルおよびライトイネーブルピン、
およびコントローラとの対応する相互接続は、図2にお
いては簡潔さおよび明瞭さのために示されていない。
【0045】フレームバッファ内のそれぞれの位置にデ
ータをリードおよびライトするアドレスを発生すること
に加えて、図2のサブシステムにおけるコントローラ
は、ロウアドレスストローブ、/RAS0、および8つ
のカラムアドレスストローブ/CAS0〜/CAS7を
発生する。ロウアドレスストローブは、4つのDRAM
へのロウアドレスラッチングを制御し、一般にはDRA
Mのプリチャージおよびアクティブサイクルのタイミン
グをとる。8つのカラムアドレスストローブのうち2つ
は、カラムアドレスラッチングのためにそれぞれのDR
AMに与えられる。2つずつのカラムアドレスストロー
ブのうちの一方は、それぞれの16ビット位置の下位バ
イトに独立にアクセスするためにLCASピンに与えら
れ、他方は、それぞれの16ビット位置の上位バイトに
独立にアクセスするためにUCASピンに与えられる。
アドレスバス上に与えられるアドレスと併せて、カラム
アドレスストローブを選択的に与えることによって、デ
ィスプレイコントローラは、このように1画素毎に書き
込むことができる。
【0046】図2から明らかなように、従来のフレーム
バッファ構成および制御は、大きなデメリットをもって
いる。なかでも4つのチップおよびそれらのパッケージ
ングは、64ビットバスをサポートすることが要求され
る。それぞれのパッケージされたチップは、システムの
コストを高くし、ボードスペースを使い、コントローラ
との必要とされる相互接続を増やす。さらに/RASお
よび/または/CASを用いる他のバイトアドレシング
スキームはこの技術において知られてはいるが、それら
はどれも同じ問題をかかえている。すなわち、特定のタ
イミングをもつ追加の信号がコントローラにおいて発生
されて、適切なDRAMへとルーティングされなければ
ならない。最後に、最大の、かつ広く用いられている市
販のPCディスプレイ(すなわち8ビット/画素で10
24画素×1280画素)のオンスクリーンおよびオフ
スクリーンの要求を満たすために必要とされるのは1.
5メガバイトに満たないのにもかかわらず、図2のマル
チチップDRAMの記憶容量は、最低でも2メガバイト
である。
【0047】図3は、本発明の原理を実施するメモリサ
ブシステム300を図示する機能ブロック図である。サ
ブシステム300は、ディスプレイコントローラ301
およびフレームバッファ302を含む。あるアプリケー
ションにおいては、ディスプレイコントローラ301お
よびフレームバッファ302は、システム100におけ
るディスプレイコントローラ104およびフレームバッ
ファ108として用いられる。
【0048】本発明の原理によれば、フレームバッファ
302は、ディスプレイコントローラ301、および余
分な容量が最小化された関連づけられたディスプレイデ
バイスのディスプレイデータ記憶条件に合うように最適
化された記憶容量(つまりDRAMセルアレイサイズ)
をもつ。図示された実施の形態において、フレームバッ
ファ302は、単一のパッケージに入った1.5メガバ
イトのデバイスであり、これは、1024×1280×
8ビット/画素のディスプレイに必要なオンスクリーン
メモリの約1.3メガバイト、およびアイコン記憶およ
び/またはオフスクリーンメモリのような用途のための
メモリの200キロバイトを提供する。
【0049】シングルチップフレームバッファ302の
データポート(DQ)およびフレームバッファ−ディス
プレイコントローラのデータパス303は、本発明の原
理によれば64ビット幅である。図示されている実施の
形態においては、アドレスパス(バス)304は、9ビ
ット幅である。フレームバッファ302は、単一の/R
ASおよび単一の/CAS入力を含む。ライトイネーブ
ル入力/WEは、リード/ライト制御のために設けられ
ている。フレームバッファ302のアクセスおよびコン
トロールサイクルのタイミングは、システムマスタクロ
ックCLKおよびクロックイネーブル信号CKEによっ
て制御される。DSF入力は、特別なファンクションイ
ネーブル信号の入力が、なかでも1ビットごとのライト
動作をおこなうことを可能にする。
【0050】本発明の原理を実施するフレームバッファ
302のようなシングルチップのフレームバッファは、
従来技術に対して多くの重要なメリットをもつ。なかで
も64ビットバスを使用するのに単一のパッケージしか
必要としないので、ボードスペースの消費がより少なく
て済み、ボードレベルでの相互接続がより簡単になり、
負荷がより軽くなり、ディスプレイサブシステムのコス
トが軽減される。さらに記憶容量がディスプレイサブシ
ステムの必要条件に合わせて調整されるので、むだなメ
モリ空間が大幅に削減されるか、またはなくなる。示さ
れた実施の形態の1.5メガバイトメモリにおいては、
例えば図2に示すシステムのような従来技術のシステム
において浪費されていた1/2メガバイトのメモリがそ
っくりなくなっている。最後に64ビットデータのピン
アウトをもつシングルチップフレームバッファは、アド
レスタイミング要件を大幅に簡略化し、関連づけられた
ディスプレイコントローラの処理のオーバヘッドを低減
する。1画素毎のライトについて8つのカラムアドレス
ストローブを必要とする図2のシステムとは対照的に、
本システムは、1つの/RAS信号および1つの/CA
S信号だけしか必要ではない。本発明によれば、DSF
ビットおよび入力ポートにおいて受け取られたマスクに
関連して、単一の/RAS信号および単一の/CAS信
号があれば、1画素ごとのデータの変更には十分であ
る。
【0051】図4は、フレームバッファ302を実現す
る好ましいアーキテクチャの高レベル機能ブロック図で
ある。フレームバッファ302は、DRAMセル401
のアレイを含み、図示された実施の形態では、1.5メ
ガバイトの容量をもつ。アレイ401は、ロウデコーダ
402、カラムデコーダ403およびセンスアンプ40
4と関連づけられている。これらの回路はそれぞれ、こ
の技術ではよく知られているダイナミック回路で構成さ
れている。
【0052】アドレスバス304から受け取られたアド
レスビットは、ロウアドレスバッファ405およびカラ
ムアドレスバッファ407へと入力される。好ましい実
施の形態においては、ロウアドレスおよびカラムアドレ
スビットは、ワードシリアルで、マルチプレクスされた
アドレスバス304から受け取られ、/RASおよび/
CASに応じてそれぞれラッチされる。アドレスカウン
タ406および408は、リフレッシュおよびページモ
ードアクセスを実現するために受け取られたロウおよび
カラムから内部でのインクリメントをおこなうよう設け
られている。
【0053】タイミング発生器409は、はいってくる
クロックおよび制御ビットを受け取り、必要となるクロ
ックおよび制御信号を発生し、出力する。「ビットごと
のライト」回路410および特別なモードのレジスタ4
11は、アレイ401にI/Oバッファ412を通して
書き込まれるビットの選択的マスキングを可能にする。
I/Oバッファ412は、本発明の好ましい実施の形態
によれば、64ビットワードの入力および出力を可能に
する。
【0054】1ビットごとのライトの機能は、ディスプ
レイデータを1画素毎に変更することを可能にする。1
ビットごとのライトは、I/Oバッファ412内の64
ビットマスクレジスタを用いて実現できる。マスクは、
DSFピンをハイにセットし、対応するオペコードをア
ドレスピンに与え、64ビットマスクをデータピンDQ
0〜DQ63に与えることによって、与えられたアクテ
ィブサイクルのあいだにロードされる。あとに続く選択
されたアクティブサイクルのあいだ、DSFピンはハイ
に設定されて、マスクされたライトを実行するためにマ
スクをアクティベートする。
【0055】本発明によるシングルチップフレームバッ
ファは、多くのパッケージングの選択肢のいずれかを用
いてパッケージにすることができる。好ましくは100
ピンのQFPパッケージが、実質的に図5に示されるよ
うなピン配置で用いられる。
【0056】以上に本発明およびその長所を詳細に説明
したが、添付の請求の範囲によって規定される発明の精
神および範囲から離れることなく、さまざまな変更、代
替および改良がここでなされてもよいことは理解された
い。
【0057】
【発明の効果】本発明によれば、メモリサブシステムを
効率よく設計し構成するのに有用な回路および方法を提
供することができる。これにより、余分なメモリ空間を
大幅に減らすことができ、アドレスタイミングを大幅に
簡略化することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理を実施するパーソナルコンピュー
ティングシステムアーキテクチャの高レベル機能ブロッ
ク図である。
【図2】従来のディスプレイコントローラ/フレームバ
ッファメモリサブシステムのより詳細な機能ブロック図
である。
【図3】本発明の原理によるディスプレイコントローラ
/フレームバッファメモリサブシステムのより詳細な機
能ブロック図である。
【図4】本発明の原理によるフレームバッファメモリサ
ブシステムの機能ブロック図である。
【図5】図4に示すフレームバッファの好ましいパッケ
ージおよびピン構成の一部を示す平面図である。
【符号の説明】
100 システム 101 CPU 102 CPUバス 103 コアロジック 104 ディスプレイコントローラ 105 システムメモリ 106 DAC 107 ディスプレイ 108 フレームバッファ 112 アドレスチップ 114 データチップ 115 L2キャッシュ 116 ローカルバス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 595158337 3100 West Warren Aven ue,Fremont,Californ ia 94538,U.S.A. (72)発明者 モハン ラオ アメリカ合衆国 テキサス 75252, ダ ラス, コブハーベン 5723 (72)発明者 マイケル イー. ルナス アメリカ合衆国 テキサス,マックキニー ウィロー レーン 1604

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 画像を予め選択された個数の画素(ここ
    で、該画素はそれぞれ、予め選択されたビット数の画素
    データにより規定される)から構成される複数のフレー
    ムとして表示するように動作可能な、ディスプレイサブ
    システムで用いられるシングルチップフレームバッファ
    であって、 複数のメモリセルから構成されるアレイであって、該ア
    レイにおける該メモリセルの個数が、該複数のフレーム
    の1つを規定する画素データを格納し、かつ余分なセル
    を最小限にとどめることができるように予め選択され
    る、メモリセルアレイと、 所定数の端子をもつデータポートであって、端子の該所
    定の数が、選択されたデータバスのライン数に実質的に
    等しい、データポートと、を備えている、シングルチッ
    プフレームバッファ。
  2. 【請求項2】 前記メモリセルが、ダイナミックランダ
    ムアクセスメモリセルを含んでいる、請求項1に記載の
    フレームバッファ。
  3. 【請求項3】 前記アレイの前記複数のセルのうちの選
    択された個数のセルへとライトする回路をさらに備えて
    おり、該選択された個数が、端子の前記所定数よりも小
    さい、請求項1に記載のフレームバッファ。
  4. 【請求項4】 前記アレイが、1.5メガバイトの記憶
    容量を有している、請求項1に記載のフレームバッフ
    ァ。
  5. 【請求項5】 前記ライトする回路が、ビットごとにラ
    イトする回路を含んでいる、請求項3に記載のフレーム
    バッファ。
  6. 【請求項6】 端子の前記所定数が少なくとも64であ
    る、請求項1に記載のフレームバッファ。
  7. 【請求項7】 単一のチップ上に製造されたフレームバ
    ッファであって、1フレームのディスプレイデータと、
    ある量の追加情報とを最小の未使用メモリ空間内に格納
    するように予め選択された容量をもつメモリアレイと、 少なくとも64ビット幅でデータバスを独立してサポー
    トするデータポートと、を備えている、フレームバッフ
    ァ。
  8. 【請求項8】 前記アレイにおいて選択されたセルへと
    アクセスするための回路をさらに備えており、該アクセ
    スするための回路が、前記ディスプレイデータを1画素
    ごとに変更する回路を含んでいる、請求項7に記載のフ
    レームバッファ。
  9. 【請求項9】 前記変更する回路が、ビットごとにライ
    トする回路を含んでいる、請求項8に記載のフレームバ
    ッファ。
  10. 【請求項10】 前記フレームバッファが同期DRAM
    を含んでいる、請求項7に記載のフレームバッファ。
  11. 【請求項11】 前記アレイが1.5メガバイトの最大
    容量を有している、請求項7に記載のフレームバッフ
    ァ。
  12. 【請求項12】 前記アクセスする回路が、受け取られ
    たロウアドレスおよびカラムアドレスに応答して、前記
    アレイにおける64ビット位置へのアクセスを実現す
    る、請求項7に記載のフレームバッファ。
  13. 【請求項13】 前記ロウアドレスおよび前記カラムア
    ドレスが、それぞれロウアドレスストローブおよびカラ
    ムアドレスストローブに応答してワードシリアルに受け
    取られる、請求項12に記載のフレームバッファ。
  14. 【請求項14】 画像を所定数の画素(ここで、該画素
    はそれぞれ、1ワードの画素データにより規定される)
    から構成される複数のフレームとして表示するように動
    作可能であるディスプレイデバイスと、 該複数のフレームの1つを規定する数ワードの該画素デ
    ータを、最小数の余分なセル内に格納するように最適化
    された記憶容量を有するシングルチップフレームバッフ
    ァと、を備えている、ディスプレイサブシステム。
  15. 【請求項15】 前記フレームバッファが少なくとも6
    4ビット幅のデータポートをさらに備えている、請求項
    14に記載のディスプレイサブシステム。
  16. 【請求項16】 前記フレームバッファが、1.5メガ
    バイトの最大容量を有している、請求項15に記載のデ
    ィスプレイサブシステム。
  17. 【請求項17】 前記フレームバッファと前記ディスプ
    レイデバイスとの間のデータのやりとりを制御するディ
    スプレイコントローラと、 該ディスプレイコントローラと、該フレームバッファの
    前記データポートとを少なくとも64ビット幅で結合す
    るデータバスと、をさらに備えている、請求項15に記
    載のディスプレイサブシステム。
  18. 【請求項18】 フレームバッファを構成する方法であ
    って、 メモリセルアレイを設けるステップであって、該アレイ
    のサイズが、選択されたディスプレイデバイス上に表示
    される画像を規定する画素データの1フレームを、余分
    なセルを最小化して格納するのに必要なものとして選択
    される、ステップと、 該アレイにアクセスするために選択された個数の端子を
    設けるステップであって、該フレームバッファが、選択
    されたデータバスを独立してサポートするのに必要なも
    のとして、端子の該個数が選択される、ステップと、を
    含む方法。
  19. 【請求項19】 前記最小化された個数のセルが、アイ
    コンを格納するのに十分な容量を与える、請求項18に
    記載の方法。
  20. 【請求項20】 前記最小化された個数のセルが、オフ
    スクリーン記憶をおこなうのに十分な容量を与える、請
    求項18に記載の方法。
  21. 【請求項21】 前記選択されたデータバスが、少なく
    とも64ビット幅である、請求項18に記載の方法。
JP9036524A 1996-03-05 1997-02-20 シングルチップフレームバッファ、単一のチップ上に製造されたフレームバッファ、ディスプレイサブシステムおよびフレームバッファ構成方法 Pending JPH1040679A (ja)

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