SE458401B - Datadisplaysystem innefattande en central behandlingsenhet samt en displayanordning varigenom bilder uppdateras vaesentligen oberoende av de perioder daa bildfaeltsbuffertanordningar uppfriskar displayen - Google Patents

Description

458 401 “ Det har visat sig att användningen av ett dubbelportsminneadisplayeystem avsevärt redncerar systemprestande, såtillvida som data ej kan uppdateras av displayprocessorn under det att skärmanordningen läser innehållet.i det bit- avbildade minnet för återgivning (processen att läsa innehållet benïms typiskt en "uppfrisknings'-cykel (“refresh" cycle)). Dessutom måste diaëlajproeessorn ofta läsa data som lagras i dubbelportsminnesbildfïltsbufferten;:mdáifiera data och därpå skriva in data 1 minnet igen. Kravet på en läs- och skrivoykel för displayprocessorn tillsammans med nödvändigheten av utförandet av en uppfrisk- ningscykel för displayanordningen, resulterar i lïgre total hastighet vid 'uppdatering och alstring av bilder för visning.

En faktor som begränsar den hastighet med vilken en i en bit-avbildning representerad bild bearbetas är cykeltiden hos de minnesanordningar som bildar minnet. Typiskt representerar varje minnesanordning block av närliggande pixels, eller andra bildelement, som definierar bilden. En digital bild såso exempelvis en linje (“vector”) komer sålunda troligen att representeras av ett flertal pixels, vilkas tillstånd är lagrade i minnesanordningar repreaenterande en del av hela bit-avbildningen. Vid tillämpningar som erfordrar grafisk bildbearbet- ning med hög hastighet. såsom animation. beror den hastighet. med vilken dator- svstemet kan uppdatera och visa digitala bilder av minnesanordningarnas'cykel- tid. Minnesanordningar, såsom dynamiska direktminnen har cykeltider av approxi- mativt flera hundra nanosekunder. I system där datorn eller displayprocessorn är i stånd till snabbare databearbetningar än displavminnesanordningarna. ör hela systemets totalprestande begränsade av de begränsande cykeltiderna hos minnesan- ordningarna innefattande bildfältsbuffertminnet.

Såsom kommer att beskrivas åstadkommas mdelst föreliggande uppfinning apparatur och metoder för effektiv modifiering av data innefattande en bild. samt överföring av data till ett bildföltsbuffertminne för visning på ett displavsvstem. Den föreliggande uppfinningen medger därigenom modifikation och uppdatering av bilder medelst en displayprocessor med hög hastighet och undviker defördröjningar som hör samman med kända dubbelportsminnesdisplaysystem.

Sammanfattning av uppfinningen.

Den föreliggande uppfinningen åstadkommer en datorminnesarkitektur som med största_f§rdel användes tillsammans med en digital dator för att åstadkomma förbättradtförmåga till snabb grafikdisplay. Data representativa för för visning avsedda digitala bilder alstras och/eller bearbetas medelst en displavbrocessor och lagras inom en utvald del av displayprocesaorn huvudminne. Påföljande modi- fikationer av den lagrade bilden genomförs genom att bildprocessorns löser data från sitt huvudminne. utför lämpliga operationer på dessa data, samt skriver 3 458 401 tillbaka data in i huvudminnet. Uppdaterade data överförs till ett buffertminne som sekvensiellt lagrar bilderna i den ordning i vilken de uppdaterades av displayprocessorn. De i buffertminnet lagrade data överförs därpå till display- bildsfältsbufferten hos det förhandenvarande displaysystemet för påföljande visning. Data överförs från buffertminnet till bildfältsbufferten under de perioder som bildfältsbufferten ej "uppfriskar“ bilden. Displayprocessorn kan följaktligen uppdatera och bearbeta för visning avsedda bilder väsentligen obe- roende av de tidsbegränsninnar som förorsakas av displaysystemets uppfrisknings- cykler.

Närmare bestämt har uppfinningen och utföringsformer därav erhållit de i patentkraven angivna sårdragen och kännetecknen.

Kort beskrivning av ritningarna.

Fig. la visar ett funktionsblockschema av ett typiskt tidigare känt displaysystem.

Fig. lb är ett tidsdiagram som åskådliggör bilduppdaterings- och videouppfriskningscykelsekvensen för återgivning av data på ett videodisplay- system.

Fig. 2 är ett funktionsblockschema av en utföringsform av föreliggande uppfinning.

Fig. 3 är ett tidsschema som åskådliggör följden av operationer enligt den föreliggande uppfinningen för att maximera den hastighet med vilken uppdate- rade bilder kan visas.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen.

En förbättrad datorminnesarkitektur beskrivs, som är särskilt tillämpbar för användning vid en digital dator för att åstadkomma mycket snabb grafik- prestande. I följande beskrivning anges för förklaringsändamål ett flertal detaljer såsom specifika minnesdimensioner, datavägar, etc. i ändamål att ge en noggrann förståelse av föreliggande uppfinning. Det torde emellertid stå klart för fackmannen att dessa specifika detaljer ej erfordras för att utöva den föreliggande uppfinningen. Vid andra tillfällen visas väl kända elektriska strukturer och kretsar i blockschemaform för att ej onödigtvis skymma uppfinningen. med* hänvisning i korthet :in fig. 1 åskåaiiggars et: typisk: aubbei- ports videodisplaysystem i funktionsblockschemaform. Systemet innefattar en central behandlingsenhet 10, som kan bestå av en tillhörande displayprucessor eller en för allmänna ändamål avsedd digital dator, kopplad till ett dubbel- ports bildfältsbuffertminne 14 för lagring av ett flertal binära kvantiteter i form av data representerande bilder som skall visas på en videomonitor 16. Som synes är videomonitorn 16 kopplad till en andra port hos minnet 14 Så ätt både den centrala behandlingsenheten 10 och videomonitorn 16 har åtkomst till data som lagras i dubbelports bildfältsbuffertminnet 14.

Li 458 401 -« Såsom visas i fig. lb växlar dubbelports bildfältsbuffertminnet 14 mellan bildfältsuppdaterings- och videouppfriskningscykler. Under en hildfältsuppdate- ringscykel kan den centrala behandlingsenheten 10 läsa, sätt modifiera i minnet 14 lagrade data f 16. skriva eller på annat ör påföljande visning på videomonitorn Under en videouppfriskningscykel läses i dubbelportsminnet 14 lagrade data i ändamål att uppfriska en på videomonitorn 16 visad bild. En modifikation av i dubbelportsminnet 14 lagrade data erfordrar att den centrala behandlingsenheten 10 inleder en läscykel f innehållet hos f är att läsa de i minnet 14 lagrade data innefattande öreliggande display, modifiera dessa data och därpå skriva till- baka data in i dubbelportsminnet 14. Kravet på läs~, modifierings- och skrivcyk- ler för att uppdatera en displaybild, i konkurrens med videouppfriskningscykler- na för åtkomst till bildfältsbufferterna, medför en avsevärd minskning av prestanda i systemet. I praktiken har det visat sig att en huvudfaktor i fråga om förlust av systemprestanda är kravet att den centrala behandlingsenheten 10 skall vänta på data från minnet lb vid utförande av läsoperationer i ändamål att uppdatera bildfältsbufferten.

I fig. 2 visas en utföringsform av föreliggande uppfinning som avhjälper nackdelarna hos tidigare kända datordisplaysystem, såsom det i fig. la visade.

Vid den föreliggande utföringsformen är den centrala behandlingsenheten 10 kopplad direkt till huvudminnet 18 såsom är vanligt i de flesta datorsystem.

Såsom visat innehåller en del av huvudminnet 18 en kopia av diaplaydata (bild- fältsbild 22) som innefattar en bit-avbildningsrepresentation av displayelement på en videomonitor 16 eller annan displayanordning. Lagrade skärmdata tande bildfältsbuffertbilden 22 kan bearbetas och manipuleras med h innefat- ög hastighet av den centrala behandlingsenheten 10 med användning av läs- och skrivcykler av standardtyp typiska för datorsystem. Såsom kommer att framgå av nedanstående diskussion är den hastighet med vilken bildfältsbuffertbilden 22 kan uppdateras en funktion av datorsystemets arbetshastighet, och är väsentligen oberoende av displaysystemets uppfriskningshastighet. Uppdaterade displaydata överförs genom en serie sekvensiella skrivoperationer till buffertminnet 26 för temporär lagring. Vid den föreliggande utföringsformen innehåller buffertminnet 26 en tillräcklig minnesmängd för att hålla kvar data innefattande ett antal sekvensiella bildfältsbuffertbilder, som skall visas.

Buffertminnet 26 är kopplat till en displaybildfältsbuffert 28 som _ används för att uppfriska den på videomonitotn 16 visade videobilden. šåsom beskrivits tidigare omväxlar skärmbildfältsbufferten 28 mellan bildfältsupp- daterings- och uppfriskningscykler såsom visas i fig. lb och 3. Följaktligen kan i buffertminnet 26 lagrade data skrivas in i displaybildfältsbufferten 28 i , 5 ~= 458 401 ändamål att uppdatera en visad bild under bildfïltsuppdateringscyklerna, och kan ej inskrivas i displsybildfältsbufferten 28 under videouppfriskningscykler under vilka data lïses från displaybildfältsbufferten 28 och kopplas till videomoni- torn 16 i för visning lämplig form. Ehuru vid den föreliggande utföringsformen buffertminnet 26 verkar som en anordning för temporär lagring av bilder, som uppdaterats i bildfïltsbuffertbilden 22, bör det framhållas att översättningar av data kan utföras under denna period genom på de lagrade data utförda opera- tioner. Sådana översättningar kan exempelvis innefatta adressavbildningar, klippningar, vridningar, liksom dataglättning- och -anrikning.

Ehuru fig. 2 visar ett displaysystem med en videomonitor 16, inser man att ett antal andra displayanordningar kan användas vid den föreliggande uppfin- ningen såsom exempelvis laser- eller blïckstråleskrivare och liknande. Överföringshastigheten för data lagrade i buffertminnet till displaybild- fïltsbufferten 28 är en funktion av det ifrågavarande displaysystemets hastighet och är väsentligen oberoende av den hastighet med vilken den centrala behand- lingsenheten 10 uppdaterar bilddisplaydata i bildfïltsbuffertbilden 22 i huvud- minnet 18. Som sådan undviker den föreliggande uppfinningen behovet av ett dub- belportsystem som måste avge data till en displayprocessor genom en serie tids- krävande skrivoperationer, liksom utförandet av videouppfrisknings- och bild- skärmsuppdateringscykler- Det kan anmërkas att i den föreliggande uppfinningen överförs endast skrivoperationer mellan bildfältsbuffertbilden 22, buffertminnet 26 och displaybildfältsbufferten 28, eftersom läsoperationer utförs vid bild- fältsbuffertbilden 22 i huvudminnet 18 av den centrala behandlingsenheten 10.

I fig. 3 visas ett tidsschema, som åskådliggör arbetssättet enligt den föreliggande uppfinningen. Som visas kan den centrala behandlingsenheten 10 kontinuerligt och omväxlande utföra läs- och skrivoperationer till och från huvudminnet 18 i ändamål att uppdatera och bearbeta data innefattande bild- fältsbuffertbilden 22 för påföljande visning. Likaledes utför såsom tidigare beskrivits displaybildfältsbufferten 22 omväxlande videouppfrisknings- och bild- fältsuppdateringscykler på typiskt sätt. Användningen av buffertminnet 26 medger att uppdaterade bilddisplaydata, som ursprungligen lagrats i bildfältsbuffert- bilden 22 och förts för temporär lagring till buffertminnet 26, kan skrivas in i ' displaybildfältsbufferten 28 under bildfältsbuffertuppdateringscykler.

Deniföreliggande uppfinningen medger följaktligen, genom användningen av den till buffertminnet 26 kopplade bildfältsbuffertbilden 22 att den hastighet med vilken den centrala behandlingsenheten 10 uppdaterar bildfältsbuffertbilden 22 kan variera avsevärt i förhållande till den hastighet med vilken uppdatering- ar kan överföras till displaybildfältsbufferten 28. I det fall att antalet 458 401 é skrivoperationer av den centrala behandlingsenheten 10 in i bildfältsbuffett- bilden 22 ej överskrider den maximala videobildfältsuppdateringshastigheten, kommer displaysyatemet allmänt att arbeta med huvudminneta cykelhaatighet- Där mycket snabba minnesanordningar använda för huvudminnet 18, så att antalet skrivoperationer av den centrala behandlingsenheten överskrider uppdateringe- hastigheten för displaybildfältsbufferten, ïr alternativt hela displaysystemets hastighet endast begränsad i det osannolika fallet att buffettminnet är fullt och ej kan ta enot ytterligare data.

En förbättrad dataminnesorganisation har sålunda beskrivits, vilken medger mycket snabba grafiska manipulationer på ett skärmaystem. _:

Claims (8)

'7 458 401 Patentkrav.

1. Datadisplaysystem innefattande en central behandlingsenhet (10) samt en displayanordning för att visa bilder på en display, innefattande en huvudminnesanordning (18) direkt kopplad till den centrala behand- linnsenheten (10) för att lagra ett flertal datapunkter representativa för dis- playelement, som definierar ett flertal för visning på nämnda display (16) av- sedda bilder, vilka datapunkter selektivt direkt uppdateras av den centrala behandlingsenheten (10) genom läsoperationer för att bestämma ett aktuellt till- stånd hos huvudminnesanordningen, därpå selektiva önskade skrivoperationer in i huvudminnesanordningen (18), en bildfältsbuffertanordning (28) direkt kopplad till nämnda displayen- ordning för att lagra datapunkter, som är representativa för displayelement, som definierar bilder som just visas, samt periodiskt uppfriska nämnda display i ändamål att visa bilder, som definieras av nämnda uppdaterade datapunkter; en buffertminnesanordning (26) direkt kopplad till huvudminnesanordningen (18) och till bildfältsbuffertanordningen (28) för att mottaga och lagra de upp- daterade datapunkterna från huvudminnesanordningen och överföra de uppdaterade datapunkterna till bildfältsbuffertanordningen mellan perioder, under vilka bildfältsbuffertanordningen uppfriskar nämnda display, varigenom bilder, som är lagrade i huvudminnesanordningen, uppdateras av den centrala behandlingsenheten (10) väsentligen oberoende av nämnda perioder, när bildfältsbuffertanordningar (28) uppfriskar displayen, och visas med hög hastighet.

2. System enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att buffertminnes- anordningen (26) lagrar datapunkter representativa för ett flertal bilder för sekvensiell visning, varvid nämnda bildfältsbuffertanordning (28) är anordnad att sekvensiellt mottaga nämnda datapunkter mellan nämnda uppfrisningsperioder.

3. System enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda display består av en videoskärm (16) av rasteravsökningstyp.

4. System enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda buffert- minnesanordning (26) innefattar en översättningsanordning för utförande av översättningar på nämnda datapunkter innan datapunkterna vidareleds till _ bildfältsbuffertanordningen (28) för display.

5. Sätt vid ett datadisplaysystem, som innefattar en central behandlings- enhet (10), ett huvudminne (18), samt en displayanordning för att visa bilder på en display, att uppdatera nämnda bilder, k ä n n e t e C k n a t av följande åtgärder: I) 458 401 '8 lagring av ett flertal datapunkter representativa för displayelement, vilka definierar ett flertal bilder som skall visas på nämnda display i huvud- minnet, vilka datapunkter selektivt uppdateras av den centrala behandlingsen- heten (10) genom läsoperationer för att bestämma ett aktuellt tillstånd hos huvudminnesanordningen, därpå selektiva önskade skrivoperationer in i huvudmin- net (18); överföring av de uppdaterade datapunkterna från huvudminnet (18) till en buffertminnesanordning (26), som är direkt kopplad till huvudminnet (18) för temporär lagring; överföring av de uppdaterade datapunkterna från buffertminnesanordningen (26) till en bildfältsbuffertminnesanordning (28) kopplad till nämnda displayan- ordning för att tillåta displayanordningen att visa bilder definierade av nämnda uppdaterade datapunkter, vilka uppdaterade datapunkter överförs till bildfälts- buffertminnesanordningen mellan perioder under vilka bildfältsbuffertanordningen uppfriskar displayanordningen; varigenom bilder, som är lagrade i huvudminnesanordningen, uppdateras av den centrala behandlingsenheten (10) väsentligen oberoende av nämnda perioder när bildfältsbuffertanordningen (28) uppfriskar displayen, och visas med hög hastighet.

6. Sätt enligt krav 5, varvid buffertminnesanordningen (26) lagrar datapunkter representativa för ett flertal uppdaterade bilder för sekvensiell visning, k ä n n e t e c k n a t av att bildfältsbuffertanordningen (26) sekvensiellt mottar nämnda datapunkter mellan uppfriskningsperioderna.

7. Sätt enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda display innefattar en videoskärm (16) av rasteravsökningstyp.

8. Sätt enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t av att de uppdaterade datapunkterna översätts genom utförande av operationer på datapunkterna innan de vidareleds till bildfältsbuffertanordningen (28) för påföljande visning.