KR101849224B1 - 단일 보드 컴퓨터를 위한 그래픽 카드 및 그래픽 api 제공방법 - Google Patents

단일 보드 컴퓨터를 위한 그래픽 카드 및 그래픽 api 제공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따르는 단일 보드 컴퓨터를 위한 그래픽 API 제공방법은, 단일 보드 컴퓨터에 의해 실행되며, 상기 단일 보드 컴퓨터에 구비된 응용 프로그램에 의한 그래픽 API 호출이 발생되면, 상기 그래픽 API 호출에 대한 그래픽 API 호출정보를 식별하기 위한 데이터 패킷을 생성하여 그래픽 카드로 전송하는 제1단계; 및 상기 그래픽 카드에 의해 실행되며, 상기 그래픽 카드가 상기 데이터 패킷이 수신되면, 상기 데이터 패킷을 해석하여 그래픽 API 호출정보를 식별하고, 상기 그래픽 API 호출정보에 대응되게 영상을 출력하는 제2단계를 구비함을 특징으로 한다.

Description

단일 보드 컴퓨터를 위한 그래픽 카드 및 그래픽 API 제공방법{Graphics card and Method of Graphic providing API for Single Board Computer on the Graphics card}
본 발명은 디스플레이 시스템의 그래픽 처리를 위한 그래픽 카드와 그래픽 응용 프로그래밍 인터페이스(API) 제공기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단일 보드 컴퓨터를 위한 그래픽 카드 및 그래픽 API 제공방법에 관한 것이다.
그래픽 카드는 영상을 디스플레이 장치로 출력하는 하드웨어로서, 비디오 카드, 비디오 어댑터, 디스플레이 카드, 디스플레이 어댑터, 그래픽 보드, 또는 그래픽 어댑터라고도 부른다. 대부분의 그래픽 카드는 2차원과 3차원 그래픽을 위한 가속 랜더링 기능을 제공하며, 상기 그래픽 카드에서 제공하는 2차원 또는 3차원 그래픽 가속 기능을 위해서는 DirectX, QuickDraw, 그리고 OpenGL과 같은 그래픽 API가 필요하다. 상기 DirectX는 마이크로소프트의 Windows 운영체제에서만 작동하며, QuickDraw는 애플의 MacOS 상에서 작동된다. 그리고 상기 OpenGL은 다중 플랫폼을 지원하는 공개 그래픽스 표준으로 현재 비영리 기술 컨소시엄인 크로노스 그룹에 의해 관리되고 있다. 상기 OpenGL은 PC, 워크스테이션용 그래픽스 소프트웨어 개발에 사용하기 위한 표준이다. 상기 OpenGL을 자원 제약적인 임베디드 시스템에서 사용하기 적합하도록 정의한 표준은 OpenGL ES(Embedded System)이다. 현재 OpenGL ES는 스마트 폰, 네비게이터, 디지털TV 및 가전제품 등과 같은 임베디드 시스템에서 가장 널리 사용되는 그래픽 API이다. 그리고 항공, 국방, 의료, 자동차 등 안전이 필수적으로 요구되는 분야에서 사용하기 위해 정의한 표준은 OpenGL SC(Safety Critical)이다. 최신의 항공전자 디지털 계기 소프트웨어는 거의 대부분 OpenGL SC를 사용한다.
한편 단일 보드 컴퓨터(SBC: Single Board Computer)는 컴퓨터 기능에 필수적인 중앙처리장치(CPU)와 메모리, 입출력 등의 기능이 단일 회로 기판으로 구성된 완전한 컴퓨터이다. 상기 단일 보드 컴퓨터는 항공, 국방, 자동차, 그리고 산업용 임베디드 시스템에서 널리 사용되고 있다.
도 1은 종래의 그래픽 카드(200)와 그 그래픽 카드(200)상에서 그래픽 API의 사용 모식도이다. 상기 도 1을 참조하면, 단일 보드 컴퓨터(100)에서 그래픽 API를 사용하기 위해서는, 단일 보드 컴퓨터(100)가 PCI 통신을 통해 그래픽 카드(200)와 통신하며, 상기 그래픽 카드(200)를 제어하기 위한 그래픽 장치 드라이버부(106)가 단일 보드 컴퓨터(100)의 운영체제에 맞게 구현되고, 그 그래픽 장치 드라이버부(106)를 위한 그래픽 API 라이브러리부(104)를 통해 응용 프로그램부(102)에 그래픽 API를 제공한다.
이러한 과정을 개략적으로 도시한 것이 도 2이다. 상기 도 2를 참조하면, 단일 보드 컴퓨터(100)는 그래픽 장치 드라이버부(106)와 그래픽 API 라이브러리부(104)를 구비한다. 상기 그래픽 장치 드라이버부(106)와 그래픽 API 라이브러리부(104) 각각은 단일 보드 컴퓨터(100)의 CPU 아키텍처와 운영체제에 맞게 그래픽 장치 드라이버부(106)와 그래픽 API 라이브러리부(104)가 구현된다.
이러한 종래 기술에 따르면, 그래픽 API를 사용하기 위해서는 빌드(build) 플랫폼에 맞게 그래픽 장치 드라이버와 그래픽 API 라이브러리 소스 코드를 개발하고 컴파일하여 단일 보드 컴퓨터 상에 이식하여야 한다. 이러한 개발 작업은 쉬운 작업이 아니며 많은 비용이 요구되는 문제점이 있었다.
대한민국 실용신안등록공개 제2020110001394호 대한민국 특허등록 제1007013250000호 대한민국 특허공개 제1020130065317호 대한민국 특허공개 제1020090097144호
본 발명은 단일 보드 컴퓨터상에서 그래픽 API를 사용하기 위해 단일 보드 컴퓨터의 빌드 플랫폼에 맞게 탑재되는 그래픽 API를 위한 구성요소를 최소화함과 아울러, 그래픽 카드내에 그래픽 API를 위한 구성요소를 부가시켜 구비시킴으로써 단일 보드 컴퓨터와 그래픽 카드 사이의 그래픽 API 구현을 위한 작업을 단순화시킬 수 있는 단일 보드 컴퓨터를 위한 그래픽 카드 및 그래픽 API 제공방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르는 단일 보드 컴퓨터를 위한 그래픽 API 제공방법은, 단일 보드 컴퓨터에 의해 실행되며, 상기 단일 보드 컴퓨터에 구비된 응용 프로그램에 의한 그래픽 API 호출이 발생되면, 상기 그래픽 API 호출에 대한 그래픽 API 호출정보를 식별하기 위한 데이터 패킷을 생성하여 그래픽 카드로 전송하는 제1단계; 및 상기 그래픽 카드에 의해 실행되며, 상기 그래픽 카드가 상기 데이터 패킷이 수신되면, 상기 데이터 패킷을 해석하여 그래픽 API 호출정보를 식별하고, 상기 그래픽 API 호출정보에 대응되게 영상을 출력하는 제2단계를 구비함을 특징으로 한다.
상기한 본 발명은 단일 보드 컴퓨터상에서 그래픽 API를 사용하기 위해 단일 보드 컴퓨터의 빌드 플랫폼에 맞게 탑재되는 그래픽 API를 위한 구성요소를 최소화함과 아울러, 그래픽 카드내에 그래픽 API를 위한 구성요소를 부가시켜 구비시킴으로써 단일 보드 컴퓨터와 그래픽 카드 사이의 그래픽 API 구현을 위한 작업을 단순화시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 종래 기술에 따르는 단일 보드 컴퓨터 및 그래픽 카드의 구성도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 단일 보드 컴퓨터 및 그래픽 카드의 구성도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 데이터 패킷의 구조도.
본 발명은 단일 보드 컴퓨터상에서 그래픽 API를 사용하기 위해 단일 보드 컴퓨터의 빌드 플랫폼에 맞게 탑재되는 그래픽 API를 위한 구성요소를 최소화함과 아울러, 그래픽 카드내에 그래픽 API를 위한 구성요소를 부가시켜 구비시킴으로써 단일 보드 컴퓨터와 그래픽 카드 사이의 그래픽 API 구현을 위한 작업을 단순화시킨다.
좀더 설명하면, 본 발명은 단일 보드 컴퓨터상에서 그래픽 API를 사용하기 위해, 서버역할을 수행하는 제1그래픽 API 라이브러리와 그래픽 장치 드라이버를 그래픽 카드 내에 펌웨어로 제공하고, 클라이언트 역할을 수행하는 제2그래픽 API 라이브러리만을 단일 보드 컴퓨터에 맞게 빌드하여 탑재할 수 있게 함으로써 쉽고 빠르게 그래픽 API 라이브러리를 구축할 수 있게 한다.
이러한 본 발명은 단일 보드 컴퓨터의 운영체제와 CPU 아키텍처에 따라 그래픽 장치 드라이버와 그래픽 API 라이브러리를 구현하고 빌드(build)하여 단일 보드 컴퓨터에 포팅하는 일련의 과정을 생략하고, 그래픽 카드 자체에 탑재된 그래픽 API 라이브러리와 그래픽 장치 드라이버를 이용할 수 있게 함으로써, 다양한 운영체제와 CPU 아키텍처를 가지는 단일 보드 컴퓨터상의 응용 프로그램에 간단하고 빠르게 그래픽 API를 제공할 수 있게 한다.
<단일 보드 컴퓨터와 그래픽 카드의 구성도>
이러한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 단일 보드 컴퓨터와 그래픽 카드의 구성도를 도시한 것이 도 3이다.
상기 도 3을 참조하면, 상기 단일 보드 컴퓨터(300)는 PCI(peripheral component interconnect) 통신을 통해 그래픽 카드(400)와 연결된다.
상기 단일 보드 컴퓨터(300)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 응용 프로그램부(302)와 클라이언트 역할을 수행하는 제1그래픽 API(application programming interface) 라이브러리부(304)로 구성된다. 상기 응용 프로그램부(302)는 응용 프로그램에 따라 미리 정해진 사용자 서비스를 제공하며, 상기 사용자 서비스 제공을 위한 영상을 출력하기 위해 그래픽 API를 호출한다. 상기 제1그래픽 API 라이브러리부(304)는 상기 응용 프로그램부(302)의 그래픽 API 호출이 발생되면, 그 호출한 그래픽 API를 지시하는 데이터 패킷을 생성하고, 이를 PCI 통신방식으로 그래픽 카드(400)로 전달한다. 상기 데이터 패킷은 도 5에 도시한 바와 같이 API 식별자와 데이터 개수와 인자들로 구성되어 응용 프로그램부(302)가 생성한 그래픽 API 호출을 식별할 수 있게 하는 정보들로 구성된다.
상기한 바와 같이 본 발명의 단일 보드 컴퓨터(300)에는 그래픽 장치 드라이버 및 그래픽 API 라이브러리가 전부 구비되는 것이 아니라, 호출된 API를 식별하기 위한 정보들이 실린 데이터 패킷을 구성하여 그래픽 카드(400)로 전송하는 기능을 수행하는 제1그래픽 API 라이브러리부(304)만이 구비된다. 즉, 상기 단일 보드 컴퓨터(300)의 운영체제는 그래픽 API 요청에 따른 그래픽 장치 I/O 요청정보를 생성하는 그래픽 API 라이브러리나 그래픽 장치 드라이버를 지원하지 않는다.
상기 그래픽 카드(400)에는 명령 해석기(402)와 제2그래픽 API 라이브러리부(404)와 그래픽 장치 드라이버부(406)와 GPU(graphic processing unit)(208)와 비디오 램(410)으로 구성된다. 여기서, 상기 그래픽 카드(400)에 구비되는 명령 해석기(402)와 제2그래픽 API 라이브러리부(404)와 그래픽 장치 드라이버부(406)는 그래픽 카드(400)의 구동에 동기되어 실행되는 것이 바람직하다.
상기 명령 해석기(402)는 PCI 통신경로를 통해 상기 단일 보드 컴퓨터(300)로부터 데이터 패킷이 수신되면, 이를 해석하여 데이터 패킷에 의해 지시된 그래픽 API 호출, 즉 응용 프로그램에 의해 발생된 그래픽 API 호출정보를 식별해내고, 상기 그래픽 API 호출정보를 상기 제2그래픽 API 라이브러리부(404)로 전송한다. 이러한 명령 해석기(402)는 펌웨어로써 그래픽 카드(400)에 탑재된다.
상기 제2그래픽 API 라이브러리부(404)는 상기 응용 프로그램부(302)에 의한 그래픽 API의 실제 구현을 위해 상기 그래픽 API 호출에 따르는 그래픽 장치 I/O 요청 정보를 생성하여 그래픽 장치 드라이버부(406)로 제공한다. 이를 위해 상기 제2그래픽 API 라이브러리부(404)는 상기 그래픽 API 호출들에 따르는 영상 출력을 위한 그래픽 장치 I/O 요청 정보를 생성하며, 이러한 제2그래픽 API 라이브러리부(404)는 펌웨어로써 그래픽 카드(400)에 탑재된다.
상기 그래픽 장치 드라이버부(406)는 상기 그래픽 장치 I/O 요청정보에 따라 GPU(408) 및 비디오 램(410)에 그래픽 카드 및 비디오 램 접근 및 제어를 이행하여 그래픽 API 요청에 따른 영상을 미도시된 디스플레이 장치를 통해 출력한다. 이러한 그래픽 장치 드라이버부(406)는 펌웨어로써 그래픽 카드(400)에 탑재된다.
상기 GPU(408) 및 비디오 램(410)은 상기 그래픽 장치 드라이버부(406)의 제어에 따라 그래픽 API 요청에 따른 영상을 미도시된 디스플레이 장치로 출력한다.
<단일 보드 컴퓨터와 그래픽 카드의 처리절차도>
상기한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 단일 보드 컴퓨터와 그래픽 카드의 처리절차를 도 4를 참조하여 좀 더 상세하게 설명한다.
상기 단일 보드 컴퓨터(300)와 그래픽 카드(400)는 구동되면, 단일 보드 컴퓨터(300)의 제1그래픽 API 라이브러리부(304)와 상기 그래픽 카드(400)의 명령 해석기(402)가 실행하여 서로간의 PCI 통신을 준비한다.
상기 단일 보드 컴퓨터(300)의 응용 프로그램부(302)의 그래픽 API 호출이 발생하면(500단계), 상기 제1그래픽 API 라이브러리부(304)는 상기 그래픽 API 호출 요청정보를 데이터 패킷으로 변환하여, PCI 통신경로를 통해 상기 그래픽 카드(400)의 명령 해석기(402)로 전송한다(502단계).
상기 그래픽 카드(400)의 명령 해석기(402)는 상기 데이터 패킷이 제공되면, 상기 데이터 패킷을 해석하여 해당 그래픽 API 호출정보를 복원하고, 상기 그래픽 API 호출정보를 상기 제2그래픽 API 라이브러리부(404)로 제공한다(504단계). 상기 제2그래픽 API 라이브러리부(404)는 상기 그래픽 API 호출정보에 대응되는 그래픽 장치 I/O 요청정보를 생성하여 상기 그래픽 장치 드라이버부(406)로 제공한다(506단계).
상기 그래픽 장치 드라이버부(406)는 상기 그래픽 장치 I/O 요청정보에 따라 GPU(408) 및 비디오 램(410)을 접근 및 제어하여 응용 프로그램부(302)에 의한 그래픽 API 요청에 따르는 영상을 미도시된 디스플레이 장치로 출력한다(508단계).
300 : 단일 보드 컴퓨터
302 : 응용 프로그램부
304 : 제1그래픽 API 라이브러리부
400 : 그래픽 카드
402 : 명령 해석기
404 : 제2그래픽 API 라이브러리부
406 : 그래픽 장치 드라이어부
408 : GPU
410 : 비디오 램

Claims (4)

  1. 단일 보드 컴퓨터를 위한 그래픽 API 제공방법에 있어서,
    단일 보드 컴퓨터에 의해 실행되며, 상기 단일 보드 컴퓨터에 구비된 응용 프로그램에 의한 그래픽 API 호출이 발생되면, 상기 그래픽 API 호출에 대한 그래픽 API 호출정보를 식별하기 위한 데이터 패킷을 생성하여 그래픽 카드로 전송하는 제1단계; 및
    상기 그래픽 카드에 의해 실행되며, 상기 그래픽 카드가 상기 데이터 패킷이 수신되면, 상기 데이터 패킷을 해석하여 그래픽 API 호출정보를 식별하고, 상기 그래픽 API 호출정보에 대응되게 영상을 출력하는 제2단계;를 포함하고,
    상기 제2단계가,
    상기 데이터 패킷을 해석하여 그래픽 API 호출정보를 식별하는 제A1단계;
    상기 그래픽 API 호출정보에 대응되게 영상을 출력하기 위한 그래픽 장치 I/O 요청정보를 생성하는 제A2단계;
    상기 그래픽 장치 I/O 요청정보에 따라 영상을 디스플레이로 출력시키는 제A3단계로 구성되며,
    상기 제A1단계 내지 제A3단계는 상기 그래픽 카드에 펌웨어로 구현되어 실행됨을 특징으로 하는 단일 보드 컴퓨터를 위한 그래픽 API 제공방법.
  2. 삭제
  3. 단일 보드 컴퓨터를 위한 그래픽 카드에 있어서,
    단일 보드 컴퓨터가, 상기 단일 보드 컴퓨터에 구비된 응용 프로그램에 의한 그래픽 API 호출이 발생됨에 따라 상기 그래픽 API 호출에 대한 그래픽 API 호출정보를 식별하기 위한 데이터 패킷을 생성하여 전송하면, 상기 데이터 패킷을 수신받아, 상기 데이터 패킷을 해석하여 그래픽 API 호출정보를 식별하는 명령 해석기;
    상기 그래픽 API 호출정보에 대응되게 영상을 출력하기 위한 그래픽 장치 I/O 요청정보를 생성하는 그래픽 API 라이브러리부;
    디스플레이로 영상정보를 제공하는 그래픽 프로세서 유니트와 비디오 램; 및
    상기 그래픽 장치 I/O 요청정보에 따라 영상을 디스플레이로 출력시키기 위해 상기 그래픽 프로세서 유니트와 비디오 램을 제어 및 접근하는 그래픽 장치 드라이버부;를 포함하고,
    상기 명령 해석기 및 그래픽 API 라이브러리부, 그래픽 장치 드라이버부는 펌웨어로 구현되며,
    상기 명령 해석기 및 그래픽 API 라이브러리부, 그래픽 장치 드라이버부는 그래픽 카드의 구동에 동기되어 실행함을 특징으로 하는 단일 보드 컴퓨터를 위한 그래픽 카드.
  4. 삭제
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