KR100566285B1 - 엠피3(ｍｐ3) 디코딩장치와 이를 이용한 엠피3 재생장치 - Google Patents

엠피3(ｍｐ3) 디코딩장치와 이를 이용한 엠피3 재생장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 동영상전문가그룹 1 계층 3(MP3) 형식의 음향 미디어 파일을 개인용 컴퓨터에서 보다 효율적으로 활용할 수 있는, 엠피3(MP3) 디코딩장치와 이를 이용한 엠피3 재생장치에 관한 것으로, 엠펙파일 복원에 전용 디코딩 칩을 사용하는 구조를 가지기 때문에 중앙처리장치의 부하가 현격히 감소하게 되어 개인용 컴퓨터의 성능을 향상시키는 이점이 있고, 또한 재생에 필요한 데이터 접근 시에는 CD 드라이브나 하드디스크드라이브와 같은 부메모리(secondary memory)에 DMA 방식으로 접근하기 때문에 초기에 운용시스템(OS)으로부터 일정량의 메모리를 할당받는 셋-업(setup) 과정 이후에는 완전히 중앙처리장치가 독립적으로 동작하게 되므로, MP3 디코딩에 소요되는 계산 능력(computing power)을 다른 응용 프로그램의 수행에 활용할 수 있는 이점이 있으며, 특히 MP3 디코딩장치는 상대적으로 입출력 의존형 작업(input/output bound jobs)을 많이 발생시키기 때문에 DMA방식으로 입출력 과정을 제어하는 것은 중앙처리장치의 중재(intervention) 없이 입출력 과정을 수행할 수 있으므로, 중앙처리장치에 대해 불필요한 인터럽트를 줄여 전체 시스템의 성능을 향상시키는 이점이 있다.

Description

엠피3(ＭＰ3) 디코딩장치와 이를 이용한 엠피3 재생장치{MP3 Decoding device and MP3 play device using MP3 Decoding device}
도 1은 본 발명에 따른 MP3 디코딩 장치와 PC 내부 장치간 연결 구조를 나타내는 블록도.
도 2는 본 발명에 의한 MP3 디코딩 장치 상세 블록도.
도 3은 본 발명에 따라 PC에 내장된 MP3 디코딩부를 통해 미디어 파일을 재생하는 동작 과정을 나타내는 순서도.
도 4는 본 발명에 따른 MP3 디코딩장치를 사운드 카드와 직접 연결하여 사용하는 다른 실시예를 나타내는 블록도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
11 : 중앙처리부 12 : 주메모리
13 : DMA 제어기 14, 15 : 입/출력 포트
16 : 부메모리 17 : MP3 디코딩부
21 : 입/출력 제어기 22 : 메모리 버퍼
23 : MP3 디코딩 ASIC 칩세트 24 : 사운드 카드
25 : 스피커
본 발명은 디코딩 칩을 탑재한 컴퓨터 내장형 엠피3 디코딩 장치에 관한 것으로, 동영상전문가그룹 1 계층 3 (Moving Picture Expert Group 1 layered 3 : 이하 MP3라 칭한다) 형식의 음향 미디어 파일을 개인용 컴퓨터에서 보다 효율적으로 활용할 수 있는 MP3 디코딩 장치에 관한 것이다.
최근 MP3 형식의 음악이나 음성 파일들이 널리 보급되고 있다. 이러한 MP3 형식의 음향 파일 재생은 소프트웨어적으로 구현된 복원알고리즘(decompressing algorithm)에 따라 범용의 처리 능력을 가진 CPU를 통해 복원하여 원래의 디지털 데이터로 복원한 후 이를 사운드카드(sound card)와 같은 디지털 신호 음향 전환 장치로 아날로그 신호로 전환하는 것이었다.
이와 같은 엠펙(MPEG) 압축 기법은 고 품질, 고 압축율이 뛰어난 장점이 있지만, 미디어 데이터를 압축하거나 복원하는 데에 막대한 계산량을 요구하기 때문에 개인용 컴퓨터의 CPU 사용 시간(Sharing Time)을 많아 CPU 가용성을 낮추거나 다른 응용 프로그램의 수행 속도를 저하시키는 문제점이 있다.
본 발명은 상기에 기술한 바와 같은 종래 문제점을 감안하여, MP3 형식의 미디어 파일을 복원하는 기능을 하드웨어적으로 구현한 MP3 디코딩 주문형직접회로(ASIC) 칩 세트를 이용하여 PC상에서 MP3 파일을 재생하는 장치를 구현하므로써, MP3 복원에 요구되는 막대한 계산량(computing power)으로 인해 발 생하는 개인용 컴퓨터의 성능 저하를 최소화 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 상기와 같은 MP3 디코딩 장치를 이용하여, MP3 데이터를 재생하는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 엠피3 디코딩 장치는, 입/출력 포트를 통해 입력되는 엠피3(MP3) 데이터가 메모리 버퍼에 저장될 경우, 상기 버퍼의 용량을 확인하여 적정 수준의 버퍼 용량을 유지하도록 제어하는 입/출력 제어기와;
상기 입/출력 제어기를 통해 입력된 엠피3 데이터를 저장하며, 엠피3 데이터 디코딩 시 발생하는 재생 속도와 디코딩 속도 차이로 인한 데이터 손실 제거를 위해 MP3디코딩주문형직접회로(ASIC)칩세트를 제어하여 재생 속도를 동기화시키는 메모리 버퍼와;
상기 메모리 버퍼에 저장된 엠피3 데이터를 복원하는 MP3디코딩주문형직접회로(ASIC)칩세트를 구비하여, 엠피3 디코딩 카드로 구현하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 엠피3(MP3) 디코딩장치를 이용한 엠피3 재생장치는, MP3 데이터를 재생하는 경우 주 메모리의 일정한 블록을 메모리직접접근(DMA)제어기에 할당하는 중앙처리부와;
주메모리와;
모든 입출력 작업을 제어하며, 부메모리에 저장되어 있는 엠피3 데이터를 상기 청구항 1항의 MP3 디코딩 카드 내의 메모리 버퍼로 전송하는 DMA 제어기와;
상기 DMA 제어기와 상기 MP3 디코딩 카드 간의 입/출력을 담당하는 제 1 입출력 포트와;
상기 DMA 제어기와 부메모리 간의 입/출력을 담당하는 제 2 입출력 포트와;
하드 디스크 드라이브 및 CD롬 드라이브를 구비하는 부메모리를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 엠피3(MP3) 디코딩장치를 이용한 엠피3 재생장치는, 입/출력 포트를 통해 입력되는 엠피3(MP3) 데이터가 메모리 버퍼에 저장될 경우, 상기 버퍼의 용량을 확인하여 적정 수준의 버퍼 용량을 유지하도록 제어하는 입/출력 제어기와;
상기 입/출력 제어기를 통해 입력된 엠피3 데이터를 저장하며, 엠피3 데이터 디코딩 시 발생하는 재생 속도와 디코딩 속도 차이로 인한 데이터 손실 제거를 위해 MP3디코딩주문형직접회로(ASIC)칩세트를 제어하여 재생 속도를 동기화시키는 메모리 버퍼와;
상기 메모리 버퍼에 저장된 엠피3 데이터를 복원하는 MP3디코딩주문형직접회로(ASIC)칩세트와;
상기 MP3디코딩주문형직접회로(ASIC)칩세트와 직접 연결되어 MP3 디코딩 ASIC 칩세트에서 복원된 데이터를 재생하는 사운드카드와;
상기 사운드카드에서 재생된 MP3 데이터를 출력하는 스피커를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 MP3 디코딩 장치와 메모리직접접근제어기( direct memory access controller : 이하 DMA 제어기라 칭한다)와 부메모리(secondary memory storage) 등을 포함하는 PC 내부 장치간 연결 구조를 나타내는 블록도로, MP3 형식의 미디어 파일을 재생하는 경우 주 메모리(12)의 일정한 블록을 DMA 제어기(13)에 할당하는 중앙처리부(CPU)(11)와;
PC 내의 주메모리(12)와;
PC의 입출력 작업을 제어하며, 부메모리(16)에 파일의 형태로 저장되어 있는 미디어 파일 전송 데이터를 MP3 디코딩부(17) 내의 버퍼(22)로 전송하는 DMA 제어기(13)와;
상기 DMA 제어기(13)와 MP3 디코딩부(17) 간의 입/출력을 담당하는 제 1 입출력 포트(14)와;
상기 DMA 제어기(13)와 부메모리(16) 간의 입/출력을 담당하는 제 2 입출력 포트(15)와;
하드 디스크 드라이브 및 CD롬 드라이브를 구비하는 부메모리(16)와;
MP3 재생 시에 발생할 수 있는 PC의 성능 저하를 보완하기 위한 부로, MP3 형식의 미디어 파일을 하드웨어적으로 복원하는 MP3 디코딩부(17)를 구비한다.
상기 MP3 디코딩부(17)는 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 입/출력 포트(14)와 연결되어 상기 DMA 제어기(13)를 통해 입력되는 데이터가 메모리 버퍼(22)에 저 장될 경우, 이 버퍼(22)의 용량을 확인하여 DMA 제어기(13)로 전달하므로써, 적정 수준의 버퍼 용량을 유지하도록 하는 입/출력 제어기(21)와;
상기 DMA 제어기(13)를 통해 입력된 미디어 파일을 저장하는 메모리 버퍼(22)와;
상기 메모리 버퍼에 저장된 미디어 파일을 복원하는 MP3디코딩ASIC칩세트(23)를 구비한다.
상기와 같은 내장형 MP3 디코딩부(17)는 PC의 내부 ISA 슬롯에 장착된다. 이 내장형 MP3 디코딩부(17)는 도 1에서와 같이 일반적으로 개인용 컴퓨터의 마더보드(motherboard)에 장착되어 있는 DMA 제어기(13)에 의해 입출력 작업을 통제 받게 된다.
또한, 자체에 내장된 입/출력 제어기(21)가 존재하여 DMA 제어기(13)와 연동을 통해, 디코딩된 데이터와 재생되는 데이터 간의 상호 동기를 맞추고 MP3 디코딩부(17) 내에 메모리 버퍼(22)를 제어하며, MP3 디코딩 ASIC 칩세트(23)을 제어하여 전체적인 안정성을 확보해 주는 역할을 담당하게 된다.
MP3 디코딩부(17) 내의 MP3 디코딩 ASIC 칩세트(23)는 메모리버퍼(22)에 저장된 데이터를 복원하여 원래의 음향 데이터로 전환하는 역할을 담담하게 되며, 복원 속도와 재생 속도의 차이로 인해 발생하는 데이터의 손실은 주메모리(12)의 공간이 완충시켜 주며, 복원 속도를 입/출력 제어기(22)가 제어하게 되므로 전체적으로는 안정적으로 재생 속도와 복원 속도의 차이를 해결하면서 재생 시스템을 운용할 수 있다.
상기 처럼 PC에 내장된 MP3 디코딩부를 통해 미디어 파일을 재생하는 동작 과정을 도 3을 참조하여 설명한다.
MP3 형식의 미디어 파일을 재생하는 경우, CPU(11)는 일단 주 메모리(12)의 일정한 블록을 DMA 제어기(13)에 할당한다(S1). 이때 상기 중앙처리부(11)는 이 시점에서만 입출력 작업과 관련하여 동작하고 이후의 빈번한 입출력 작업은 DMA 제어기(13)가 전담하게 되어 중앙처리부(11)에 걸리게 되는 빈번한 입/출력 인터럽트가 사라지므로 전체적인 성능향상에 도움을 주게 된다.
DMA 제어기(13)는 부메모리(16)에 파일의 형태로 저장되어 있는 미디어 파일 전송 데이터를 MP3 디코딩부(17)의 메모리 버퍼(22)에 채운다(S2). 이때, DMA 제어기(13)는 MP3 디코딩부(17) 내부에 존재하는 입/출력 제어기(21)와 연동하게 되며, 이 입/출력 제어기(22)는 상기 메모리 버퍼(22) 용량을 확인하여 적절하게 DMA 제어기(13)에게 전달하여 적정 수준의 버퍼 용량을 유지하도록 지원한다.
일단 메모리 버퍼(22)가 채워지기 시작하면 메모리 버퍼(22)내의 MP3 데이터가 순차적으로 MP3 디코딩 ASIC 칩세트(23)으로 전달되며(S3), 이후 MP3 미디어 데이터는 복원되어 재생 가능한 음향신호로 변환되고(S4), 이는 입출력 제어기(21)와 DMA 제어기(13)에 의해 처음에 중앙처리부(11)의 중재로 할당 받은 주메모리(12)의 공간에 일시적으로 저장된다(S5). 이 때, MP3 디코딩부(17) 내의 메모리 버퍼(22)에서와 마찬가지로 MP3 디코딩부(17)의 입/출력 제어기(21)와 DMA 제어기(13)가 상호 연동하여 할당 받은 주 메모리(12)의 용량을 넘지 않도록 조정한다.
이어 상기 주 메모리(12)에 저장된 복원 음향 데이터는 사운드 카드(24) 등 의 음향 복원 기능을 가진 장치를 통해 재생된다(S5).
한편, 주메모리(12)에 일시적으로 저장되어 있는 데이터 가운데 재생에 사용된 데이터가 저장되어 있던 부분은 가용한 자원으로 설정되어 다시 MP3 디코딩부(17) 내의 메모리 버퍼(22) 데이터를 저장하는데 사용되게 된다. 같은 방법으로 메모리 버퍼(22)가 MP3 디코딩 ASIC 칩세트(23)를 통해 재생되고 나면 새로이 생겨나는 가용 공간을 입/출력 제어기(21)에서 확인하여 DMA 제어기(13)로 통보하여 MP3 데이터를 채워 넣게 된다.
도 4는 상기 MP3 디코딩부(17)를 음향 재생 장치와 직접 연결하여 사용하는 다른 실시예를 나타내는 블록도로, 이는 주 메모리(12)의 관리를 용이하게 하기 위함인 바, 이를 위해 입/출력 제어기(21)가 메모리 버퍼(22)의 용량과 MP3 디코딩 ASIC 칩세트(23)를 제어하도록 한다.
이처럼 직접 연결이 이루어지는 경우에는 주메모리(12)의 할당은 필요 없으며, 중앙처리부(11)의 도움 없이 동작할 수 있게 되므로 MP3 재생으로 인한 거의 모든 부하를 MP3 디코딩부(17)와 사운드 카드(24)에서 담당하므로써 중앙처리부(11)의 성능 저하를 최소화할 수 있게 된다.
이때에는 MP3 디코딩부(17)의 MP3 디코딩 ASIC 칩세트(23)에서 복원된 데이터가 바로 사운드카드(24)로 전달되어 재생되고, 스피커(25)를 통해 출력되기 때문에 MP3 디코딩부(17) 내의 메모리 버퍼(22)와 MP3 디코딩 ASIC 칩세트(23)가 입/출력 제어기(21)에 의해 제어되어, 메모리 버퍼(22) 용량이 적정수준에 미달될 때에는 입/출력 제어기(21)가 DMA 제어기(13)에 데이터 요청을 하게 되고, DMA 제어기(13)는 데이터를 부메모리(16)로부터 MP3 디코딩부(17)로 전송하며, 이 데이터는 입/출력 제어기(21)의 중재를 받아 메모리 버퍼(22)에 저장한다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 엠펙파일 복원에 전용 디코딩 칩을 사용하는 구조를 가지기 때문에 중앙처리장치의 부하가 현격히 감소하게 되어 개인용 컴퓨터의 성능을 향상시키는 잇점이 있고, 또한 재생에 필요한 데이터 접근 시에는 CD 드라이브나 하드디스크드라이브와 같은 부메모리(secondary memory)로부터 DMA 방식으로 접근하여 사용하기 때문에 초기에 운용시스템(OS)로부터 일정량의 메모리를 할당 받는 셋-업(setup) 과정 이후에는 완전히 중앙처리장치가 독립적으로 동작하게 되므로, MP3 디코딩에 소요되는 계산 능력(computing power)을 다른 응용 프로그램의 수행에 활용할 수 있는 이점이 있다.
특히 MP3 디코딩장치는 상대적으로 입출력 작업이 많이 이루어지기 때문에 DMA방식으로 입출력 과정을 제어하는 것은 중앙처리장치의 중재(intervention) 없이 입출력 과정을 수행할 수 있으므로, 중앙처리장치에 대해 불필요한 인터럽트를 줄여 전체 시스템의 성능을 향상시키는 이점이 있다.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위안에서 다양한 수정, 변경, 부가등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허 청구의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (3)

  1. 입/출력 포트를 통해 입력되는 엠피3(MP3) 데이터가 메모리 버퍼에 저장될 경우, 상기 버퍼의 용량을 확인하여 적정 수준의 버퍼 용량을 유지하도록 제어하는 입/출력 제어기와;
    상기 입/출력 제어기를 통해 입력된 엠피3 데이터를 저장하며, 엠피3 데이터 디코딩 시 발생하는 재생 속도와 디코딩 속도 차이로 인한 데이터 손실 제거를 위해 MP3디코딩주문형직접회로(ASIC)칩세트를 제어하여 재생 속도를 동기화시키는 메모리 버퍼와;
    상기 메모리 버퍼에 저장된 엠피3 데이터를 복원하는 MP3디코딩주문형직접회로(ASIC)칩세트를 구비하여, 엠피3 디코딩 카드로 구현하는 것을 특징으로 하는 엠피3 디코딩 장치.
  2. MP3 데이터를 재생하는 경우 주 메모리의 일정한 블록을 메모리직접접근(DMA)제어기에 할당하는 중앙처리부와;
    주메모리와;
    모든 입출력 작업을 제어하며, 부메모리에 저장되어 있는 엠피3 데이터를 상기 청구항 1항의 MP3 디코딩 카드 내의 메모리 버퍼로 전송하는 DMA 제어기와;
    상기 DMA 제어기와 상기 MP3 디코딩 카드 간의 입/출력을 담당하는 제 1 입출력 포트와;
    상기 DMA 제어기와 부메모리 간의 입/출력을 담당하는 제 2 입출력 포트와;
    하드 디스크 드라이브 및 CD롬 드라이브를 구비하는 부메모리를 구비하는 것을 특징으로 하는 엠피3(MP3) 디코딩장치를 이용한 엠피3 재생장치.
  3. 입/출력 포트를 통해 입력되는 엠피3(MP3) 데이터가 메모리 버퍼에 저장될 경우, 상기 버퍼의 용량을 확인하여 적정 수준의 버퍼 용량을 유지하도록 제어하는 입/출력 제어기와;
    상기 입/출력 제어기를 통해 입력된 엠피3 데이터를 저장하며, 엠피3 데이터 디코딩 시 발생하는 재생 속도와 디코딩 속도 차이로 인한 데이터 손실 제거를 위해 MP3디코딩주문형직접회로(ASIC)칩세트를 제어하여 재생 속도를 동기화시키는 메모리 버퍼와;
    상기 메모리 버퍼에 저장된 엠피3 데이터를 복원하는 MP3디코딩주문형직접회로(ASIC)칩세트와;
    상기 MP3디코딩주문형직접회로(ASIC)칩세트와 직접 연결되어 MP3 디코딩 ASIC 칩세트에서 복원된 데이터를 재생하는 사운드카드와;
    상기 사운드카드에서 재생된 MP3 데이터를 출력하는 스피커를 구비하는 것을 특징으로 하는 엠피3(MP3) 디코딩장치를 이용한 엠피3 재생장치.
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