NL1007453C2 - Zich aanpassende kieswerkwijze voor het regelen van de geheugentoegangsprioriteit in een MPEG-processor. - Google Patents

Description

Zich aanpassende kieswerkwijze voor het regelen van de geheugentoegangsprioriteit in een MPEG-processor ACHTERGROND VAN DE UITVINDING Gebied van de uitvinding 5 De onderhavige uitvinding heeft betrekking op het regelen van de geheugentoegangsprioriteit in MPEG- (Motion Picture Experts Group) schakelingen, en in het bijzonder op een zich aanpassende kieswerkwijze voor het regelen van de geheugentoegangsprioriteit in een MPEG-processor. Om precies 10 te zijn heeft deze uitvinding betrekking op een aanpasbare kieswerkwijze voor dynamische regeling van de geheugentoegangsprioriteit in een MPEG-processor, om het decomprimeren te verbeteren door de onnodige overname van de systeembron te reduceren.

15 Beschrijving van de verwante techniek

Door ontwikkelingen in de gebieden die de technologie van de verwerking van digitale signalen, materiaalkunde, evenals lasertechniek, het opslaan en oproepen van audio- en videosignalen in digitaal formaat omvatten, heeft men in de 20 industrie van high fidelity weergave van geluid en bewegende beelden voor deze typen gekozen. Bij het uitzenden van amusementsprogramma's is de soortgelijke trend van overschakeling op digitaal formaat waar te nemen, waarbij men afstapt van het verouderende analoge formaat, waarvan de 25 technologische basis enkele decennia werd gelegd.

Door de omvangrijke installeringsbasis van analoge ontvangstapparatuur bij de consument, zoals televisietoestellen en radio-ontvangers, behalve dat het laatste segment van signaaloverdracht aan de kant van de abonnee nog steeds 30 analoge vorm wordt uitgevoerd, is er een toenemende tendens van het gebruik van digitaal formaat wanneer het programma-signaal wordt gemanipuleerd of bewerkt, ofwel in het proces van opslaan/oproepen, of bij verzending. Bijvoorbeeld, satellieten zenden digitale signalen uit naar stations op de 35 grond, die dan het programmasignaal omzetten en analoog naar 1007453 2 de huizen van de abonnees relayeren via het kabelnetwerk. Er zijn zelfs verscheidene standaards voorgesteld voor volledig digitale zendsystemen zoals die welke zijn opgenomen met de alom verwachte High Definition TV (HDTV). De bovengenoemde 5 trend van overschakeling van analoge naar digitale verwerkingssysteem vindt plaats omdat, op basis van hetgeen thans beschikbaar is, de technologie van digitale opslag en terugwinning voor audio- en videosignalen, die beter is dan zijn analoge tegenhanger, veel betere resultaten oplevert. Digi-10 tale verwerking is vrijwel het enige middel voor een superieure kwaliteit van geluids- en beeldweergave op de rendabele wijze die fysieke menselijke perceptievermogens van zowel gehoor als zicht kunnen verlangen.

Van de verschillende werkwijzen voor het comprime-15 ren/decomprimeren van digitale signalen is de MPEG-stan-daard, ofwel MPEG-I of MPEG-II, een van de meest veelbelovende en alom geaccepteerde in de multimedia industrie. Bij het decomprimeren van het signaal, namelijk het weergave-einde, is de MPEG-werkwijze net als vele andere afhankelijk 20 van het gebruik van schakelingselementen voor verwerking van digitale signalen (DSP) voor het realiseren van het opzoeken van gegevens voor het weergeven van programma's van een bron die signalen levert die gecomprimeerde geluid- en beeldgege-vens bevatten. De bron van gecomprimeerde gegevens voor de 25 MPEG-processor-schakeling in een weergave-inrichting kan bijvoorbeeld worden gevormd door de nieuwste leden van de populaire Compact Disc- (CD) familie van gegevensopslagfor-maten, waaronder de video-cd (VCD) of de digitale video disc (DVD). Het is ook mogelijk dat de MPEG-processor-schakeling 30 zijn signaalbron van gecomprimeerde gegevens ontvangt van een digitaal zendstation.

Voor het realiseren van de geluid- en beeldweergave onder gebruikmaking van gecomprimeerde gegevens die uit signaalbronnen in een multimedia-toepassing zijn gehaald die 35 de MPEG-standaard hanteert, moet functiegebonden digitale elektronische apparatuurschakelingen bekend als MPEG-proces- '- 74 53 3 soren worden gebruikt. Deze MPEG-processoren kunnen worden geconstrueerd onder gebruikmaking van digitale schakelele-menten die zijn gebouwd rond digitale signaalprocessoren en microprocessoren die een apparatuur-werkwijze uitvoeren voor 5 het realiseren van de MPEG-decomprimeerbewerking. In het proces van uitvoering van de MPEG-decompressie worden ook geheugenbronnen gebruikt. In feite zijn MPEG-processoren in grote mate afhankelijk van het gebruik van een geheugen-subsysteem wanneer de multimedia-gegevens worden gedecompri-10 meerd voor het weergeven van een programma.

Conventionele apparatuur-modules in de digitale elektronische schakeling die de MPEG-standaard van decompressie van geluid- en beeldsignaal maken echter gebruik van een vaste geheugentoegangsprioriteit in een klein en zelfdragend 15 apparatuur-systeem. Bij zulke conventionele MPEG-systemen kan het gebruik van systeembronnen niet worden geoptimaliseerd om de ondersteunde bandbreedte van de gegevensbus die de CPU, de DSP (digitale signaalprocessor), het geheugen en de ondersteunende logicaschakeling van het systeem met 20 elkaar verbindt, volledig te kunnen benutten. Zoals de deskundigen in de techniek van digitale verwerking bekend is, kan een ongebalanceerd gebruik van bronnen in een digitaal systeem direct worden vertaald in het verspillen van systeemvermogen. Er zal een verhoging van de prestatiever-25 mogens van vele van de bestanddelen in het systeem nodig zijn. Zo'n verhoging van prestaties is nodig om hetzelfde niveau van systeem-verwerkingscapaciteit te bereiken als hetwelk een goed gebalanceerd gebruik van bronnen vertoont. Met andere woorden, een MPEG-systeem dat met al zijn modules 30 een ongebalanceerd gebruik van bronnen (waaronder de bus-bandbreedte) realiseert, zou de toepassing van ofwel een krachtiger CPU, DSP, of andere schakelingen vereisen, wanneer deze wordt vergeleken met een systeem dat een goed gebalanceerd gebruik van bronnen vertoont.

35 In het bijzonder bij een MPEG-decomprimeerbewerking is het zo, dat wanneer de geheugentoegangsprioriteit in alle * -"* ~\ —> /4 53 4 werkzame modules in de MPEG-processor gefixeerd zou zijn, zou er een fenomenale verspilling van geheugenbus-bandbreed-te optreden aangezien de CPU is ingesloten in een eindloze aftast-apparatuur-lus. Anderzijds is het zo, dat wanneer een 5 module in de MPEG-processor bronnen moet benaderen via de systeembus, is de bus vaak bezet. In dat geval moet de verzoekende module in de wachtstatus worden gezet. Het resultaat is dat het systeem een aanzienlijke hoeveelheid tijd spendeert om te regelen dat de CPU zijn navraag doet, 10 omdat het DSP-gedeelte van het systeem vastloopt in het traject waarin het probeert toegang tot de bus te verkrijgen voor het benaderen van gegevens in het geheugen-subsysteem.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING

Het is daarom een doel van de uitvinding om te voorzien 15 in een zich aanpassende kieswerkwijze voor het regelen van geheugentoegangsprioriteit in een MPEG-processor, teneinde een meer gebalanceerd gebruik van de bandbreedte van de geheugenbus te realiseren.

Het is een ander doel van de uitvinding om te voorzien 20 in een zich aanpassende kieswerkwi jze voor het regelen van geheugentoegangsprioriteit in een MPEG-processor, die een meer gebalanceerd gebruik van de bandbreedte van de geheugenbus realiseert ter verbetering van het algehele graad van MPEG-decompressie-prestaties.

25 Het is nog een ander doel van de uitvinding om te voor zien in een zich aanpassende kieswerkwijze voor het regelen van geheugentoegangsprioriteit in een MPEG-processor, die een meer gebalanceerd gebruik van de bandbreedte van de geheugenbus realiseert door dynamische prioriteitsaanpassing 30 van toegangsrechten tot de systeembus ter verbetering van ter verbetering van de algehele graad van MPEG-decompressie-prestaties .

De onderhavige uitvinding bereikt de hierboven beschreven doelen door te voorzien in een zich aanpassende kies-35 werkwijze voor het regelen van geheugentoegangsprioriteit in een MPEG-processor. De processor bezit functiemodules die 1 0074sς 5 een CPU bevatten, die dient om de gecomprimeerde geluids-gegevens en de gecomprimeerde beeldgegevens syntactisch te ontleden uit de gecomprimeerde gegevens van de MPEG, en een geheugen-besturingseenheid wordt gebruikt om de toegangspri-5 oriteit van elk van de modules voor het benaderen van het geheugen te arbitreren via de gegevensbus. De toegangsprio-riteit van de CPU tot de gegevensbus wordt op een relatief lager niveau, behalve wanneer de CPU een syntactische ontleding moet verrichten op de MPEG-gecomprimeerde gegevens en 10 de initiële decodering van de gecomprimeerde geluidsgegevens moet verrichten. Het gebruik van de gegevensbus-bandbreedte is daardoor tussen alle systeembronnen in balans waardoor de algehele prestaties van het systeem worden verbeterd.

KORTE BESCHRIJVING VAN DE TEKENINGEN 15 Andere doelen, voordelen en maatregelen van de uitvin ding zullen duidelijk worden aan de hand van de presentatie van de volgende gedetailleerde beschrijving van de geprefereerde, maar niet beperkende uitvoeringsvormen. De beschrijving wordt gegeven onder verwijzing naar de bijgaande teke-20 ningen, waarbij: fig. 1 een blokschema is dat de interne configuratie van een MPEG-processor toont; fig. 2 een routeschema is dat de apparatuur-routine toont van een conventionele MPEG-processor die wordt ge— 25 bruikt voor het regelen van de uitvoering van de decompri-meerbewerking in een vast prioriteitsschema; en fig. 3 een routeschema is dat de apparatuur-routine toont volgens de voorkeuruitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding voor een conventionele MPEG-processor die wordt 30 gebruikt voor het regelen van de uitvoering van de decompri-meerbewerking in een zich aanpassend prioriteitsschema.

BESCHRIJVING VAN DE VOORKEURUITVOERINGSVORM Onder verwijzing naar fig. 1, is een blokschema getoond dat de interne configuratie van een typerende MPEG-processor 35 laat zien. De structurele configuratie van apparatuurschake-lingen en de algemene werking van zo'n MPEG-processor is 1007453 6 onderzocht ten behoeve van de beschrijving van de uitvinding .

Zoals in het blokschema is weergegeven, bezit een MPEG-processor, algemeen aangeduid met het verwijzingsgetal 100, 5 een aantal functiemodules die met elkaar zijn gekoppeld via een gegevensbus en een netwerk van verscheidene stuursig-naal-lijnen. De MPEG-processor 100 ontvangt ingevoerde gecomprimeerde gegevens die voldoen aan de MPEG-compressie-standaard aan het ene einde, en produceert gedecomprimeerde 10 audio- en beeld-programmasignalen aan het andere einde na bewerking.

In het getoonde voorbeeld ontvangt de MPEG-processor 100 een reeks gecomprimeerde gegevens van een CD-compatible inrichting, die een VCD of een DVD kan zijn, en genereert 15 een PCM-signaal als geluid-uitvoer, en een NTSC-signaal als beeld-uitvoer. Zoals bekend is, kan invoer naar de MPEG-processor 100 ook van een multimedia signaalbron af komen, zoals een zendstation dat digitale signalen verzendt die aan de MPEG-standaard voldoen. Anderzijds kan het door de MPEG-20 processor 100 gegenereerde beeld-uitvoersignaal een PAL-signaal zijn, of kan ook de vorm hebben van bijvoorbeeld het standaard VGA-formaat dat in de personal computer-industrie populair is. Dit beeld-uitvoersignaal kan dan naar geschikte schakelingen worden gerelayeerd voor verdere verwerking en 25 weergave.

in de apparatuurconf iguratie van fig. 1 is de MPEG-processor 100 werkzaam om de ontvangen MPEG-gegevens te decomprimeren in samenwerking met een geheugensysteem, algemeen aangeduid met het verwijzingsgetal 400 in de teke-30 ning. Bij dit beschreven voorbeeld zijn de voor het uitvoeren van het MPEG-decompressieschema benodigde geheugenblok-ken in het geheugensysteem 400 fysiek onafhankelijk van de MPEG-processor 100. De MPEG-processor 100 benadert het geheugen 400 via de ertussen liggende gegevensbus. Zoals de 35 deskundigen in de techniek zich zullen realiseren, is dit gebruik van de geheugenblok-ordening fysiek buiten de MPEG- 1 007453 7 processor 100 niet absoluut noodzakelijk. Het insluiten van werkgeheugenblokken in de MPEG-processor is ook mogelijk. Bij het getoonde voorbeeld van fig. 1 kan in een specifieke situatie de MPEG-processor 100 worden opgenomen in het VCD-5 of DVD-)drive-subsysteem dat is aangebracht op de uitbrei-dingsbus van een personal computer-systeem. Deze specifieke ordening kan een toegewezen geheugensegment van de adres-seerbare geheugenruimte in het hostcomputer-systeem als het werkgeheugengebied nemen.

10 De MPEG-processor 100 zoals afgebeeld in fig. 1 bezit een CD-interface-module 119 die wordt gebruikt als de verbinding tussen de processor zelf en de MPEG gecomprimeerde signaalbron. Deze signaalbron kan een CD-compatible inrichting van VCD of DVD zijn, zoals in dit beschreven voorbeeld. 15 Onder normale omstandigheden ontvangt de CD-interface 110 gegevenssignalen die zijn geprepareerd in het MPEG-gecompri-meerd formaat dat serieel wordt verzonden. Dit komt omdat standaard CD-compatible drives, net als vele andere op magnetische media gebaseerde drives, op het oppervlak van de 20 opslagmedia ervan opgeslagen gegevens benaderen in een stroom van enkelvoudige bits. Hoewel dit in de tekening niet weergegeven is, kan de CD-interface 110 dus een serieel-naar-parallel schakeling bevatten, die de ontvangen seriële gegevens omzet in parallelle gegevens voor verwerking in de 25 interne schakeling van de processor zoals in de specificatie van de MPEG-standaard. De aldus bewerkte invoergegevens worden dan gebufferd in een FIFO (first-in first-out) 112 en kunnen daarna naar de volgende schakelingsmodule in de processor 100 worden gebracht voor verdere bewerking.

30 De CD-interface 110 is met de rest van de schakeling van de MPEG-processor 100 gekoppeld via een gegevensbus MEM_BUS. In wezen ligt in het getoonde voorbeeld het geheugensysteem 400 dat als het werkgeheugen voor de processor dient, op de gegevensbus MEM_BUS, zoals in de tekening te 35 zien is. De belangrijkste functieschakelingmodules van de MPEG-processor 100 liggen ook op deze gegevensbus om in 1007453 8 staat te zijn om het systeemgeheugen 400 te benaderen wanneer zij werkzaam zijn. De tweerichtingen aanduiding van de bussegmenten die in en uit de functiemodules in de tekening gaan, duiden schematisch op het feit, dat de gegevens in 5 twee richtingen worden verzonden als dit nodig is.

Naast de CD-interface 110 die voorziet in een invoer-verbinding naar het systeem, omvatten de functiemodules in de MPEG-processor 100 een CPU 120, een MPEG-geluid-decodeer-der 130, een PCM-processor 132, een MPEG-beeld-decodeerder 10 140, een beeld-processor 142 en een geheugen-besturingsor-gaan 150. Zoals vermeld, liggen deze modules op de gege-vensbus MEM_BUS, die mogelijk maakt dat het systeemgeheugen 400 kan worden benaderd wanneer de MPEG-processor 100 werkt om geluid- en beeld-uitvoer te genereren uit de MPEG-gege-15 vens die over de externe bron via de CD-interface 110 zijn ontvangen.

De CPU 120 kan een microprocessor of microbesturings-eenheid zijn die een apparatuur-routine uitvoert voor het coördineren van de werking van de functiemodules in de MPEG-20 processor 100 in het proces van het decomprimeren van MPEG-gegevens. Wanneer de routine gestart is, coördineert de CPU 120 alle functiemodules in een voorgeprogrammeerde priori-teitsschema waarbij indien nodig elk van de modules de geheugenbron kan benaderen onder besturing van de geheugen-25 besturingseenheid 150. Wanneer de geheugen-besturingseenheid 150 het recht van toegang tot de geheugenbron 400 via de gegevensbus MEM_BUS op basis van het prioriteitsschema verleent aan een module, heeft de module, te weten een module gekozen uit de CD-interface 110, de MPEG-geluid-30 decodeerder 130, de PCM-processor 132, de MPEG-geluid-deco-deerder 140, de beeld-processor 142 en de CPU 120, de mogelijkheid om de geheugenbron 400 onafhankelijk te benaderen.

Zoals de deskundigen in de techniek allen zullen weten, kunnen verscheidene inrichtingen die op een gemeenschappe-35 lijke gegevensbus liggen de gedeelde beoogde geheugenbron één voor één benaderen. Dit is een proces van competitie 1007453 9 over het toegangsrecht tot de gegevensbus MEM_BUS dat wordt uitgevoerd volgens het ingestelde schema van prioriteitenbepaling. Bij de conventionele MPEG-processoren is dit schema een vaste werkwijze. Zo'n prioriteitsschema volgens de stand 5 der techniek vereist dat het besturingselement, de geheugen-besturingseenheid 150 in het geval van de besproken appara-tuurconfiguratie volgens fig. 1, de verzoekstatus van alle functiemodules controleert, en het toegangsrecht tot de gegevensbus voor geheugentoegang verleent op basis van de 10 prioriteitswerkwijze die in de apparatuur-routine is opgenomen.

Bij het in fig. 1 getoonde voorbeeld van apparatuur-configuratie worden de functiemodules in de MPEG-processor 100 gecoördineerd onder arbitrage door de microbesturings-15 eenheid 150 om op een geschikte wijze toegang te verkrijgen over de gegevensbus MEM_BUS. Er moet worden opgemerkt dat elk van de f unctiemodules in de MPEG-processor 100, naast met de geheugenbron 400 te zijn verbonden via de gegevensbus MEM_BUS, ook is uitgerust met aanvullende aansluitingsbeves-20 tiging-stuursignaallijnen die zijn verbonden met de geheugen- besturingseenheid 150. Deze stuurlijnen vergemakkelijken de regeling van benaderingsbewerking naar de geheugenbron door elk van de modules.

De CPU 120 in de MPEG-processor 100 is tevens verant-25 woordelijk voor de syntactische ontleding van de MPEG-gecom-primeerde gegevens in geluid-, beeld- en andere ondersteunende gegevenssegmenten, die de gecomprimeerde gegevens vormen die aan de MPEG-standaard voldoen. In het getoonde apparatuur-voorbeeld van fig. 1 ontvangt de CD-interface 110 30 als hierboven beschreven de seriële bitstroom van gecomprimeerde gegevens van de externe bron, en slaat daarna de ontvangen MPEG-gecomprimeerde gegevens op in de CD-FIFO 422 van de geheugenbron 400. Zoals beschreven, vereist dit proces de coördinatie van de geheugen-besturingseenheid 150. 35 Daarna voert de CPU 120 onder de regeling van de apparatuur-routine ook een syntactische ontleding uit op de uit de CD- 1007453 1 o FIFO 422 opgezochte gegevens, en slaat daarna de gegenereerde geluid- en beeld-gecomprimeerde signalen op in respectievelijk de geluid-buffer 412 en de beeld-buffer 414.

Anderzijds spelen de MPEG-geluid-decodeerder 130 en de 5 MPEG-beeld-decodeerder 140 in hoofdzaak de rol van geluiden beeld-DSP die hun respectieve gegevens voor decodering feitelijk crunchen om de bijbehorende geluid- en beeldgege-vens in het ongecomprimeerde formaat te verkrijgen. Zoals bekend bevatten deze bewerkingen het gebruik van decode-10 ringsalgoritmen.

Bijvoorbeeld wanneer de MPEG-beeld-decodeerder 140 verzoekt om de geheugenbron 400 te benaderen, vlagt hij het verzoeksignaal over de VD_MEM-stuurlijnen naar de geheugen-besturingseenheid 150. Bij ontvangst van het verzoek arbi-15 treert de geheugen-besturingseenheid 150 op basis van het vooraf bepaalde geheugentoegang-prioriteitsschema, en als het door de geheugen-besturingseenheid 150 verkregen arbi-trage-resultaat bestaat uit het verlenen van de toegang tot de gegevensbus MEM_BUS, kan MPEG-beeld-decodeerder 140 dan 20 zijn geheugenbenadering in de geheugenbron 400 initiëren via de gegevensbus MEM_BUS. De MPEG-beeld-decodeerder 140 kan dan bijvoorbeeld de gegevens die zijn opgeslagen op de toegewezen locatie, de beeld-buffer 414 in de geheugenbron 400, opzoeken voor het uitvoeren van de bewerking van de 25 gecomprimeerde beeldgegevens die eerder syntactisch werden ontleed en in beeld-buffer 414 werden geschreven door de CPU 120. Anderzijds kan de MPEG-beeld-decodeerder 140 bijvoorbeeld ook zijn gegenereerde gegevens op de toegewezen locatie opslaan, de framebuffer 432 in de geheugenbron 400. Deze 30 in framebuffer 432 opgeslagen gegevens kunnen later door de beeldprocessor 142 op soortgelijke wijze worden opgezocht, waarbij arbitratie van de geheugen-besturingseenheid 150 plaatsvindt. De beeld-processor 142 kan dan zijn gegenereerde resultaat uitvoeren als de beeld-uitvoer, in het geval 35 van fig. 1 een NTSC-signaal. Zoals bekend, kan de video-processor 142 dan in een ander geval een PAL-signaal uitvoe- 1007453 11 ren.

In de MPEG-processor 100 met de in fig. 1 geschetste apparatuur-configuratie moet de CPU 120 dus de syntactische ontleding van de MPEG-gecomprimeerde gegevens en de initiële 5 geluids- en beeld-decodering op een efficiënte wijze verrichten. Met andere woorden, de CPU 120 moet een grote prioriteit van toegangsrecht krijgen boven de gegevensbus, om die syntactische ontleding en initiële decodering zo snel mogelijk te beëindigen. Zoals hierboven vermeld, vergemakke-10 lijken MPEG-processoren volgens de stand der techniek deze bewerking in een vast prioriteitsschema. Bij zulke vaste prioriteit-werkwijzen is het zo, dat wanneer de CPU 120 met de stappen van de programmalus bezig is, alle functiemodules in de MPEG-processor 100 niet hun respectieve functie-op-15 roepbewerkingen kunnen uitvoeren. Dit vaste prioriteitsschema heeft tenminste één groot bezwaar. Namelijk, CPU 120 zelf verbruikt ook bandbreedte van de gegevensbus MEM_BUS wanneer hij zijn routine uitvoert en de geheugenbron 400 benadert. Daardoor komt het vaak voor dat de CPU 120 tijdelijk vastzit 20 in de programmalus-aftasting om te kijken of een functiemo-dule in de MPEG-processor 100 verzoekt om toegang tot de gegevensbus MEM_BUS. Tijdens deze vastzit-periode kan geen van de functiemodules zijn respectieve functie vervullen aangezien de gegevensbus MEM_BUS is opgesloten door de CPU 25 120. De situatie eindigt dus vaak zo, dat de MPEG-processor 100 meer tijd aan het lussen besteedt dan aan het uitvoeren van de decomprimering van MPEG-gegevens. De totaalprestaties van deze MPEG-processoren volgens de stand der techniek die gebruik maken van vaste prioriteitsschema1s zijn daarom zeer 30 inefficiënt.

Bijvoorbeeld, door het feit dat CD-drives (waaronder VCD en DVD, de jongste leden die uit de oorspronkelijke CD-familie werden ontwikkeld) gegevens uitvoert in serieel formaat, is het zeer waarschijnlijk dat een lege CD-FIFO 422 35 in de geheugenbron 400 de bottleneck van de interne bewerkingen in de gehele MPEG-processor 100 vormt. Een bottleneck 1007453 12 wordt in zulke situaties gevormd aangezien de vaste priori-teit-werkwijze die door deze MPEG-processoren volgens de stand der techniek is aangenomen, niet de flexibiliteit bezit om andere functiemodules, die echt de gegevensbus 5 MEM_BUS moeten benaderen, hun functie te laten verrichten. Deze zullen in de eindloze cyclus moeten rondgaan, aangezien aan alle functiemodules in de MPEG-processor dezelfde prioriteit wordt verleend. Dit vereist dat elk ervan wordt rondgedraaid in een lus, en elk ervan dezelfde volgorde van 10 stappen moet volgen voordat er aandacht aan hem kan worden besteed.

Fig. 2 toont een routeschema dat de apparatuur-routine toont van een conventionele MPEG-processor die in een eindloze lus werkzaam is. Deze routine volgens de stand der 15 techniek is gebaseerd op een vaste prioriteit-werkwijze en wordt gebruikt voor het regelen van de uitvoering van de decompressie-bewerking op extern ontvangen MPEG-gecompri-meerde gegevens. Zoals afgebeeld in fig. 2, bestaat deze apparatuur-routine volgens de stand der techniek die wordt 20 uitgevoerd door de CPU 120 in de apparatuur-configuratie van fig. 1 een continue lus die terugloopt vanaf stap 220 wanneer hij is begonnen bij stap 200. Om precies te zijn, wanneer de routine start bij stap 200, stelt de MPEG-processor 100 de initiële voorwaarden voor het prioriteitsschema 25 voor alle functies die door de processor moeten verricht in het proces van de uitvoering van de MPEG-decomprimering.

In de eindloze routine volgens de stand der techniek, in fig. 2, worden de functiemodules in de PEG-processor 100, waaronder CD-interface 112, MPEG-geluid-decodeerder 130, 30 PCM-processor 132, MPEG-beeld-decodeerder 140, beeld-proces-sor 142 en CPU 120 alle gearbitreerd door de geheugen-bestu-ringseenheid 150 wanneer de behoefte ontstaat om de gegevensbus MEM_BUS te benaderen. Aangezien de geheugentoegangs-prioriteit in stap 210 is ingesteld, en geen verdere stap 35 deze prioriteit verandert, kunnen de principiële werking van de syntactische ontleding van de gecomprimeerde gegevens, 1007453 1 3 evenals het decoderen van geluidgegevens en beeldgegevens profiteren van hetzelfde en niet-gewijzigde prioriteitsni-veau.

In fig. 2 controleert de cyclerende routine bij stap 5 220 eerst of de functie van geluid-decodering nodig is. Voor deze stap van besluitvorming stelt CPU 120 vast of het al dan niet nodig is om een geluidsdecodering te verrichten. De routine springt naar stap 222, waarbij de eindloze routine tijdelijk uit de lus wordt afgetakt om een functie-oproep te 10 doen door een subroutine uit te voeren, namelijk functie-oproep A zoals in dit stappenblok geïdentificeerd is. In deze opgevraagde subroutine decodeert CPU 120 de gegevens die behoren bij de gecomprimeerde geluidsgegevens die zijn opgeslagen in de geheugenbron 400. Na het decoderen voert 15 CPU 120 de gedecodeerde gecomprimeerde geluidsgegevens uit naar de geheugenbron. Dit wordt door de CPU gerealiseerd via toegang tot de gegevensbus MEM_BUS door de geheugen-bestu-ringseenheid 150. Daarna kan de in programmastap 222 algemeen geschetste programma-subroutine worden afgesloten, en 20 de programma-besturing kan dan worden teruggevoerd naar de hoofd-cycleringslus. Met andere woorden, de lus gaat verder naar 230 voor verdere bewerking.

Wanneer anderzijds CPU 120 in stap 220 beslist dat het niet nodig is om een initiële geluidsdecodering uit te 25 voeren, zal de routine van fig. 2 verder gaan naar stap 230.

Bij stap 230 bepaalt CPU 120 op een soortgelijke wijze of de CD-gegevens of MPEG-bitstroom zoals uit de externe bron door de CD-interface 110 van de MPEG-processor 100 is geëxtraheerd, al dan niet syntactisch ontleed moet worden. 30 Als via een juiste vlagging om de functionaliteit wordt verzocht, springt CPU 120 weer uit de hoofdprogrammalus en coördineert het verrichten van een reeks bewerkingen die worden aangeduid als functie-oproep B die is beschreven in de programmastap 232. Deze bevatten CPU 120 die de via de 35 CD-interface 110 verkregen gegevens syntactisch ontleedde. De MPEG-bitstroom is ook onderhevig aan syntactische ontle- 1007453 1 4 ding op systeemniveau. De gegevens die corresponderen met de geluid-gecomprimeerde gegevens die zijn verkregen als een resultaat van de MPEG-syntactische ontleding-bewerking worden daarna uitgevoerd naar de geheugenbron 400. De syn-5 tactisch ontlede beeldgegevens worden ook door de CPU 120 gedecodeerd, gevolgd door de intitiële beelddecodering, en het resultaat wordt daarna uitgevoerd naar de beeldbuffer 414 in geheugen 400. Daarna wordt de programma-overdracht weer teruggevoerd naar de hoofdlus, en gaat verder bij stap 10 240.

Als het systeem heeft bepaald dat de programmasprong naar functie-oproep B in stap 230 niet nodig is, gaat de hoofdcycluslus verder naar stap 240. De routine beslist in stap 240 of verdere MPEG-decompressie-functionaliteit, die 15 in de vertakte sprong 242 algemeen beschreven is als functie-oproep C zoals verricht door de CPU 120 al dan niet noodzakelijk is. Als dit het geval is, coördineert de CPU 120 het overeenkomstig voortzetten van de programmasprongen en keert dan terug naar de hoofdlus. Als het resultaat van 20 de beslissing negatief is, blijft de lus alleen in de hoofd-programmacyclus en gaat terug naar stap 220, waar de routi-ne-cyclus weer herhaald wordt.

In de apparatuur-routine van fig. 2 voor de conventionele MPEG-processor zijn de uit de hoofdcycluslus afgetakte 25 diensten bij de functie-oproep-subroutines, namelijk bewerkingen die zijn beschreven in de stappen 222, 232 en 242, geordend in het vaste schema van bediening.

Zoals hierboven vermeld, wordt er een aanzienlijke hoeveelheid tijd verspild met het doorlopen van de hoofdpro-30 grammalus aangezien functie-oproepen A, B en C verscheidene malen zouden moeten worden doorlopen voordat de dienstmodu-les ervan feitelijk kunnen worden uitgevoerd.

Een uitvoeringsvorm van de uitvinding zoals is getoond in het routeschema van fig. 3 bezit een dynamisch dienst- 35 prioriteiten toekenningsschema ter verbetering van de effectieve dienst-werkcyclus van de MPEG-processor apparatuur- 1 00 74 5 3 1 5 routine, waardoor de totale doelmatigheid van de MPEG-decom-pressie wordt bevorderd. Zoals afgebeeld in fig. 3 toont het routeschema de apparatuur-routine volgens de voorkeuruitvoe-ringsvorm van de onderhavige uitvinding voor een MPEG-pro-5 cessor. Deze routine wordt gebruikt voor het regelen van de uitvoering van een decompressie die wordt gerealiseerd over de gecomprimeerde gegevens die voldoen aan de MPEG-stan-daard.

Voor een gedetailleerde beschrijving van de apparatuur-10 routine die in het routeschema van fig. 3 is geschetst, kijken we nog naar het gebruik van een MPEG-processor 100 zoals getoond in fig. 1. Zoals is weergegeven, is deze als voorbeeld dienende apparatuur-routine die door de CPU 120 in de apparatuur-configuratie van fig. 1 wordt uitgevoerd, ook 15 opgebouwd rond een continue programmalus die vanaf stap 320 rondloopt wanneer hij bij stap 300 begonnen is. Om precies te zijn, wanneer de routine begint bij stap 300, realiseert de MPEG-processor 100 de initiële omstandigheden voor het prioriteitenschema van geheugentoegang voor alle functies 20 die in de processor moeten worden verricht in het proces van het uitvoeren van de MPEG-decompressie. Merk echter op dat deze groep prioriteitsomstandigheden alleen de aanvankelijke instelling vormt, waarvan parameters dynamisch zullen worden aangepast wanneer de bewerking van de MPEG-processor 100 25 zijn taken verricht.

Zoals in fig. 3 te zien is, controleert de cyclushoofdroutine eerst of de functionaliteit van geluidsdecode-ring nodig is in stap 320. Voor deze stap van het nemen van een beslissing geldt, dat wanneer de CPU 120 bepaalt dat het 30 nodig is om de initiële geluidsdecodering uit te voeren, de apparatuur-routine naar stap 322 springt, waar de toegangs-prioriteit van de CPU 120 tot de gegevensbus MEM_BUS wordt verhoogd. De prioriteitsverheffing is ten opzichte van het oorspronkelijke niveau als ingesteld in stap 310 toen de 35 routine aanvankelijk begon. Daarna gaat de routine verder naar stap 324, waar een functie-oproep aangeduid als func- 1007453 1 6 tie-oproep A wordt verricht door het uitvoeren van een corresponderende functie-subroutine. Op dezelfde wijze als in het geval dat hierboven voor de routine volgens de stand der techniek beschreven is, decodeert CPU 120 de gegevens 5 die corresponderen met de in de geheugenbron 400 opgeslagen geluid-gecomprimeerde gegevens, en slaat het resultaat daarna weer in de geheugenbron 400 op. Dit wordt vergemakkelijkt door de CPU 120 die de toegang tot de gegevensbus MEM_BUS regelt via besturing door de geheugen-besturingseen-10 heid 150. Daarna kan de in de programmastap 324 algemeen beschreven programma-subroutine worden beëindigd en kan de programmabesturing daarna worden overgebracht naar stap 326, waar het aan de CPU 120 toegekende prioriteitenniveau voor benadering van het geheugen 400 via besturing over de gege-15 vensbus MEM_BUS wordt verlaagd. Op dat moment kan de CPU-prioriteit voor het verzoeken om bediening via de gegevensbus worden verlaagd tot een niveau dat lager is dan de aanvankelijke instelling. Daarna gaat de apparatuur-routine over naar stap 330 voor een volgende MPEG-decompressie-20 bewerking.

Wanneer anderzijds de CPU 120 in stap 320 beslist dat initiële geduidsdecodering niet nodig is, zal de routine van fig. 3 direct verder gaan naar stap 330.

Bij stap 330, op een wijze die lijkt op die bij stap 25 320, bepaalt CPU 120 of al dan niet om dienstverlening aan een andere functie-subroutine wordt verzocht. Stap 330 bepaalt bijvoorbeeld of de CD-gegevens of MPEG-bitstroom zoals uit de externe bron geëxtraheerd door de CD-interface 110 van de MPEG-processor 100 al dan niet syntactisch ont-30 leed moet worden. Als de functionaliteit wordt verzocht via een goede vlagging, gaat de routine verder naar stap 332 om het prioriteitenniveau voor het benaderen van de gegevensbus MEM_BUS voor de CPU 120 te verhogen. De prioriteitenverhoging is ten opzichte van het oorspronkelijke niveau dat is 35 ingesteld bij stap 310 toen de routine aanvankelijk werd gestart. Daarna gaat de routine verder naar stap 334, waar 1Q07453 17 een functie-oproep geïdentificeerd als functie-oproep B wordt verricht door het uitvoeren van een corresponderende functie-subroutine. Wederom, kunnen net als in het hierboven beschreven geval voor de routine volgens de stand der tech-5 niek, toegekende functie-bewerkingen die in het proces van uitvoering van de MPEG-gegevens-decompressie nodig zijn, in deze subroutine worden verricht. In deze opgeroepen subroutine kunnen bijvoorbeeld, bevatten de bewerkingen CPU 120 die de via de CD-interface 110 verkregen CD-gegevens syntac-10 tisch ontleedt. De MPEG-bitstroom wordt ook onderworpen aan syntactische ontleding op systeemniveau. De met de geluid-gecomprimeerde gegevens verkregen als een resultaat van de bewerking van MPEG-syntactische ontleding wordt daarna uitgevoerd naar de geheugenbron 400. De beeldgegevens worden 15 syntactisch ontleed en daarna worden de door de CPU 120 verrichte initiële beeld-decodering en de verkregen gegevens uitgevoerd naar de beeldbuffer 414 in geheugen 400. Daarna wordt de programmabesturing overgebracht naar stap 336, waarbij de CPU-prioriteit voor het benaderen van de geheu-20 genbron 400 over de gegevensbus MEM_BUS wordt verlaagd naar normaal. Na deze stap gaat de routine verder bij stap 340.

Als het systeem echter heeft beslist dat de programma-sprong naar dienstverleningsoproep B bij stap 330 niet nodig is, gaat de hoofd-cycluslus verder naar stap 340. De routine 25 beslist in stap 340 of verdere MPEG-decompressie-functiona-liteit, die in de afgetakte sprong 342 algemeen beschreven is als functie-oproep C verricht door de CPU 120, al dan niet nodig is. Als dit het geval is, coördineert de CPU 120 overeenkomstig de voortzetting van de vertakking en keert 30 daarna terug naar de hoofdlus. Als de beslissing negatief is, blijft de lus gewoon in de hoofdprogrammalus en gaat terug naar stap 320, waar de routinecyclus weer wordt herhaald .

In de apparatuur-routine van fig. 3, die een voorkeur-35 uitvoeringsvorm van de uitvinding voor werking van de MPEG-processor afbeeldt, de dienstverleningen aan de functie- 1007453 18 oproep subroutines die uit de hoofdcyclus-lus afgetakt zijn, te weten, bewerkingen die zijn beschreven in de stappen 324, 334 en 342, zijn geordend in een dynamisch schema van bedie-ningsprioriteit. De CPU-prioriteit voor het benaderen van de 5 geheugenbron 400 via de gegevensbus MEM_BUS wordt alleen naar een hoger niveau dan normaal verhoogd indien dit nodig is, en gedurende alle andere periodes, wanneer het niet nodig is dat de CPU 120 de gegevensbus bestuurt, wordt de toegangsprioriteit ervan verlaagd tot normaal. Daardoor 10 wordt de situatie voorkomen, waarbij de CPU onopzettelijk de gegevensbus MEM_BUS bezet wanneer dit feitelijk niet nodig is. Dat wil zeggen, alleen het feit dat door draaiing van de prioriteitenlijst naar de CPU 120 wijst, impliceert niet dat de gegevensbus bezet zou zijn, tenzij met een andere func-15 tiemodule wordt getracht om controle te verkrijgen. In het afgebeelde routeschema van fig. 3 is het zo, dat ofschoon de hoofdcyclus-lus van apparatuur-routine naar de CPU 120 wijst wanneer het niet nodig is om het gegevensbus MEM_BUS-toe-gangsrecht te verlenen, er voor andere functiemodules in de 20 MPEG-processor 100 geen obstakel zal zijn om over de geheugenbron 400 toegang te verkrijgen. Dit komt door het feit dat het prioriteitenniveau op zijn relatief lage niveau is gehouden. Bijgevolg kan de totale rendement van de MPEG-decompressie wezenlijk worden verbeterd ten opzichte van dat 25 van de werkwijze volgens de stand der techniek.

Ofschoon de uitvinding bij wijze van voorbeeld en in termen van de voorkeuruitvoeringsvorm is beschreven, zal het duidelijk zijn, dat de uitvinding niet tot de beschreven uitvoeringsvormen beperkt hoeft te blijven. Daarentegen is 30 het de bedoeling dat hij verschillende wijzigingen en soortgelijke ordeningen binnen de gedachte van de bijgevoegde conclusies dekt, waarvan de omvang de ruimste interpretatie moet krijgen teneinde al die wijzigingen en soortgelijke structuren te bevatten.

35 - conclusies - 1 00 74 53

Claims (12)

1. Zich aanpassende kieswerkwijze voor het regelen van de geheugentoegangsprioriteit in een MPEG-processor, welke processor omvat: 5 een invoer-interface voor het ontvangen van gecompri meerde gegevens en het genereren van MPEG-gecomprimeerde gegevens; een centrale verwerkingseenheid voor het syntactisch ontleden van geluid- en beeld-gecomprimeerde gegevens uit de 10 MPEG-gecomprimeerde gegevens; een geluid-decodeerder en een beeld-decodeerder voor het decoderen van geluid- en beeld-gegevens uit respectievelijk de geluid- en beeld-gecomprimeerde gegevens; een geluid-processor en een beeld-processor voor het 15 genereren van geluid- en beeld-gedecomprimeerde uitgangssignalen uit respectievelijk de geluid- en beeldgegevens; en een geheugen-besturingseenheid die voorziet in het arbitreren van het toegangsrecht over een gegevensbus die de MPEG-gegevens, geluid- en beeld-gecomprimeerde gegevens, 20 geluid- en beeldgegevens opslaat in een geheugen; met het kenmerk, dat de invoer-interface, de centrale verwerkingseenheid, de geluid- en beeld-decodeerders, de geluid- en beeld-processoren en de geheugen-besturingseenheid met elkaar zijn gekoppeld via de gegevensbus voor het 25 daartussen communiceren van gegevens; de zich aanpassende kieswerkwijze een eindloze routine is en bestaat uit de stappen van: het verhogen van de toegangsprioriteit van de centrale verwerkingseenheid tot de gegevensbus wanneer de centrale 30 verwerkingseenheid een initiële geluid-decodering moet verrichten, en het verlagen van de verhoogde toegangsprioriteit na de initiële decodering van de geluid-gegevens; en het verhogen van de toegangsprioriteit van de centrale verwerkingseenheid tot de gegevensbus wanneer de centrale 35 verwerkingseenheid de geluid- en beeld-gecomprimeerde gege- 1 00 7453 vens syntactisch moet ontleden, waarbij de syntactische ontleding van de geluid- en beeld-gecomprimeerde gegevens wordt uitgevoerd door de centrale verwerkingseenheid, en het verlagen van de verhoogde toegangsprioriteit na het syntac-5 tisch ontleden.

2. Zich aanpassende kieswerkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de stap van het verhogen van de toegangsprioriteit van de centrale verwerkingseenheid tot de gegevensbus wanneer de centrale verwerkingseenheid MPEG- 10 gecomprimeerde gegevens syntactisch moet ontleden en daarna de initiële geluidsdecodering realiseert verder bestaat uit: de centrale verwerkingseenheid die de in het geheugen opgeslagen MPEG-gecomprimeerde gegevens via de gegevensbus opzoekt voor syntactische ontleding, voor het genereren van 15 de gegevens die corresponderen met de geluid-gecomprimeerde gegevens en de gegevens die corresponderen met de beeld-gecomprimeerde gegevens; het via de gegevensbus in het geheugen opslaan van de gegevens die corresponderen met de geluid-gecomprimeerde 20 gegevens; het initieel decoderen van de gegevens die corresponderen met de beeld-gecomprimeerde gegevens om de video-gecom-primeerde gegevens te verkrijgen; en het via de gegevensbus in het geheugen opslaan van de 25 beeld-gecomprimeerde gegevens.

3. Zich aanpassende kieswerkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de stap van het verhogen van de toegangsprioriteit van de centrale verwerkingseenheid tot de gegevensbus als de centrale verwerkingseenheid MPEG-gecom- 30 primeerde gegevens syntactisch moet ontleden en het daarna realiseren van de initiële geluid-decodering verder bestaat uit: de centrale verwerkingseenheid die zorgt voor het opzoeken van de gegevens die corresponderen met de in het 35 geheugen opgeslagen geluid-gecomprimeerde gegevens via de gegevensbus, voor initiële decodering voor het genereren van 1007453 de geluid-gecomprimeerde gegevens; en het via de gegevensbus in het geheugen opslaan van de geluid-gecomprimeerde gegevens.

4. Zich aanpassende kieswerkwijze volgens conclusie 3, 5 met het kenmerk, dat de invoer-interface een CD-interface voor het ontvangen van MPEG-gecomprimeerde gegevens die worden gegenereerd door een Video Compact Disc.

5. Zich aanpassende kieswerkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de invoer-interface een CD-interface is 10 voor het ontvangen van MPEG-gecomprimeerde gegevens die worden gegenereerd door een Digital Video Disc.

6. Zich aanpassende kieswerkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de CD-interface verder bestaat uit een serieel-naar-parallel omzetter om de door de Video Compact

15 Disc gegenereerde seriële gecomprimeerde gegevens om te zetten in parallelle gegevens.

7. Zich aanpassende kieswerkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de CD-interface verder bestaat uit een serieel-naar-parallel omzetter om de door de Digital Video

20 Disc gegenereerde seriële gecomprimeerde gegevens om te zetten in parallelle gegevens.

8. Zich aanpassende kieswerkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de invoer-interface bestaat uit een digitale uitzendingen ontvangende interface voor het ontvan- 25 gen van door een digitaal zendstation gegenereerde gecomprimeerde gegevens.

9. Zich aanpassende kieswerkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de geluid-processor bestaat uit een PCM-processor voor het genereren van PCM-uitvoer als het 30 geluid-gedecomprimeerde uitgangssignaal.

10. Zich aanpassende kieswerkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de beeld-processor bestaat uit een NTSC-processor voor het genereren van NTSC-uitvoer als het beeld-gedecomprimeerde uitgangssignaal.

11. Zich aanpassende kieswerkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de beeld-processor bestaat uit een PAL- 1007453 processor voor het genereren van PAL-uitvoer als het beeld-gedecomprimeerde uitgangssignaal.

12. Zich aanpassende kieswerkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de beeld-processor bestaat uit een 5 VGA-processor voor het genereren van VGA-uitvoer als het beeld-gedecomprimeerde uitgangssignaal. 1007453