TW201033934A - Timing controller capable of switching between graphics processing units - Google Patents

Description

201033934 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大體上係關於電子器件之圖形處理單元（GPU)， 且更特定言之，係關於在該等電子器件之操作期間在多個 • GPU間切換。 • 本申請案係有關以下申請案且以引用方式併入以下申請 案：與本申請案同一天申請並標識為代理人案號第 P7023US1 號（191006/US)的「Improved Switch for Graphics ❹ Processing Units」；與本申請案同一天申請並標識為代理 人案號第 P7024US1 號（191007/US)的「Display System With Improved Graphics Abilities While Switching Graphics . Processing Units」；及與本申請案同一天申請並標識為代 理人案號第P7025US1 號（191008/US)的「Improved Timing

Controller for Graphics System」。 【先前技術】 電子器件普遍存在於社會上且可見於自手錶至電腦之各 Φ 種器件中。此等電子器件之複雜性及完善化通常隨著每一 代而增加，且因此，較新之電子器件通常包括比其前身強 . 之圖形能力。舉例而言，電子器件可包括多個GPU而非單 一 GPU，其中該多個GPU中之每一者可具有不同圖形能 力。以此方式，可在此多個GPU之間共用圖形操作。 通常，在多GPU環境中，因各種理由可能變得有必要在 該多個GPU間交換對顯示器件之控制。舉例而言，具有較 強圖形能力之GPU可能消耗比具有較弱圖形能力之GPU多 144705.doc 201033934 =力。另外’由於較新幾代之電子器件較具攜帶性，因 :其=具有有限之電池壽命。因此，為了延長電池壽 命，通常需要在操作期間在高功率卿與低功率咖間交 換，以試圖在複雜圖形能力與省電之間達到平衡。 不管交換GPU之動機為何，在操作期間交換Gpu可造成 〜像如質之缺1¾諸如，影像毛刺㈣喂。舉例而 。習知做法可包括淡出正由當前〇1>1；驅動之顯示使當 則GPU之輸出信號與該顯示解耦及將新Gpu之輸出信號耦 接至該顯示。 -些習知做法可克服引入影像品質之視覺缺陷。舉例而 吕，一些習知做法實施一數位多工器以在複數個Qpu間切 換。不幸的是，此舉可增加顯示系統之效能要求、電力使 用及成本。 因此’需要較有效率地在多個GPU間切換的方法及裝 置。 【發明内容】 揭示能在多個圖形處理單元（GPU)間切換的顯示系統。 一些實知例可包括一顯示系統，該顯示系統包括：一顯示 器；一時序控制器（T-CON)，其耦接至該顯示器，該 T-CON包括複數個接收器；及複數個gpu，其中每一 GPU 耦接至該複數個接收器中之至少一者，且其中該下_(：〇!^每 次將該複數個GPU中之僅一者選擇性地耦接至該顯示器。 其他實施例可包括一種用於在一顯示系統中之多個GPU 間切換的方法’該方法包括：自一第一 GPU更新一顯示 144705.doc 201033934 器，判定該第一 GPU是否已進入一消隱間隔；在該第一 GPU已進入一消隱間隔之情況下，判定該顯示系統内之另 一組件是否已請求一 GPU切換；在該顯示系統内之另一組 件已凊求一 GPU切換之情況下，切換至一第二Gpu，其中 s亥切換至該第二GPU係在未判定來自該第二GpUi 一視訊 信號之一時序信號的情況下發生。 其他實施例可包括一T-CON，該T-CON包括複數個接收 器，其中每一接收器包含一 PLL且該T_c〇N每次選擇性地 Φ 耦接至複數個GPU中之僅一者。 【實施方式】 以下論述描述各種實施例，該等各種實施例實現在顯示 * 系統之操作期間在多個GPU間切換的較大靈活性而未將視 -覺假影引入至正顯示之影像中。一些實施例可實施一時序 控制器’該時序控制器在無獨立多工器之情況下在多個 GPU間切換。以此方式，可自該系統除去一獨立多工器晶 片，藉此減少晶片面積、電力消耗及成本。且，實施在無 獨立多工器之情況下在多個Gpu間切換的時序控制器可減 少GPU切換所花費之時間量。 冑管可在電腦圖料統之情形下詳細地描述此等實施例 中之一或多者，但所揭示之實施例不應被解釋為或以其他 方式用於限制本發明（包括申請專利範圍）之範疇。另外， 熟習此項技術者應理解以下描述具有廣泛應用。因此，任 何實施例之論述僅意謂為例示性的，且不意欲暗指本發明 (包括申請專利範圍）之範疇限於此等實施例。 144705.doc 201033934 圖1說明顯示系統loo之一實例，其能在不實施獨立數位 多工器之情況下在複數個GPU間切換。在深入研究圖i之 細節之前’應注意，圖1中所列出且在下文所提及之組件 僅為一可能實施方案之實例。在不脫離詳細描述之精神及 範疇之情況下，其他組件、匯流排及/或協定可用於其他 實施方案中。且，儘管使用獨立區塊來表示顯示系統100 之一或多個組件’但應瞭解，顯示系統1〇〇之組件中之一 或多者可為同一積體電路的部件。 現參看圖1，顯示系統1〇〇可包括一主機電腦系統1〇5。 在一些實施例中，主機電腦1〇5可為基於電池電力操作的 膝上型電腦。在其他實施例中，主機電腦1〇5可為基於壁 式電源而操作的桌上型電腦、企業伺服器或聯網電腦器 件。在操作期間，主機電腦105可將控制信號及其他通信 信號傳達至該系統内之各種器件。 該顯示系統亦可包括多個GPU l10A_110n。此等Gpu ll〇A-ll〇n可以各種形式及組態存在於電腦系統1〇〇中。在 一些實施例中，GPU 110A可實施為系統1〇〇内之另一組件 的部分。舉例而言，GPU i丨〇A可為主機電腦丨〇5中之晶片 組的部件（如由虛線115所指示），而其他Gpu u〇Bii〇n可 在^ B曰片’、且外部β β亥晶片組可包括任何各種積體電路，諸 如，負責在GPU 110-A-l 1〇η與主機電腦1〇5之間建立通信 鏈路的一組積體電路，諸如’北橋晶片組。

GPU 11〇-Α-11〇η可經由複數個接收器126A l26n而進一 步耦接至一時序控制器（T-C〇N)125。在操作期間，T_c〇N 144705.doc 201033934 125内之接收器126A-1 26η可自該系統中之各種組件接收視 訊影像及圖框資料。在T-CON 125接收到此等信號時，其 可處理該等信號並將其以與耦接至t_C〇n 125之顯示器130 相容的格式發出（經由傳輸器127)。顯示器13〇可為任何變 型，包括液晶顯示器（LCD)、電漿顯示器、陰極射線管 (CRT)或其類似者。同樣’自t_c〇n 125傳達至顯示器130 之視訊資料的格式可包括廣泛各種格式，諸如，顯示埠 (DP)、低電壓差動信號（Lvds)等。 在視訊系統100之操作期間，GPU 110A_110n可產生視訊 影像資料連同圖框同步信號及行同步信號。舉例而言，圖 框同步信號可包括在視訊資料之連續圖框之間的垂直消隱 ‘ 間隔（VBI)。另外，該等行同步信號可包括在視訊資料之 - 連續行之間的水平消隱間隔（HBI)。由GPU llOA-llOn產生 之資料可傳達至T-CON 1 25。 在T-CON 125接收到此等信號時’其可處理該等信號並 將其以與耦接至T_CON 125之顯示器13〇相容的格式（諸 ® 如’ Dp、LVDS等）發出。在一些實施例中，此處理可包括 判定何時發生VBI及/或HBI。 ' 仍參看圖1 ’ GPU llOA-llOn可具有不同操作能力，舉例 而言，如上文所提及，GPU 110A可整合在顯示系統1〇〇中 之另一器件内，諸如，整合在主機電腦105中之cpu内， 且因而，GPU 110A可能不會像GPU 110B—樣有圖形能 力’該GPU 11 0B可為單獨離散積體電路。除了具有不同 操作能力外，GPU 110A- 110η可消耗不同量之電力。因 144705.doc 201033934 此，可有必要藉由在GPU 110A-11 〇n間進行切換來用使用 GPU 110A之需要（亦即，消耗較少電力）平衡使用GPU 110B之需要（亦即，具有較多圖形能力）。 為了在不引入視覺假影（諸如，毛刺或畫面撕裂（screen tearing))之情況下執行GPU 110A-ll〇n間之切換’應在VBI 期間及/或HBI期間發生GPU ll〇A-ll〇n間之切換。圖2A說 明習知切換組態。如圖所示’習知切換組態通常使用一數 位多工器（D-MUX)200，其包括各自耦接至GPU 110A-110n 的複數個接收器205A-205n及耦接至T-CON 125内之接收器 212的傳輸器210。在操作期間，D-MUX 200解碼經由接收 器205A-205n接收到之視訊資料以判定是否存在切換視 窗。在一些實施例中，切換視窗可與當前GPU及新GPU中 之視訊資料内的VBI或HBI之位置重合。舉例而言’切換 視窗可發生在存在當前GPU之消隱（例如，VBI或HBI)與新 GPU之消隱（例如，VBI或HBI)之重疊之時。在其他實施例 中，切換視窗可發生在當前GPU進入VBI或HBI且新GPU尚 未進入VBI或HBI之時。在D-MUX 200已判定切換視窗之 位置後，D-MUX 200在此時間期間在GPU 110A-110n間切 換且在將視訊資料向前發送至T-CON 125之前重新編碼該 視訊資料。然而，此等習知做法通常增加系統100之效能 要求、電力使用及成本。舉例而言，每次D-MUX 200在信 號間切換，T-CON 125必須鎖定至每一信號内之一時序信 號，此使發生GPU切換所花費之時間較長》 圖2B說明使用習知技術在消隱期間之GPU切換。如圖所 144705.doc 201033934 示，GPU 110A及GPU 110B可輸出具有稍不同之頻率的信 號。舉例而言，GPU 11 0A及110B之相對頻率可具有！ ％之 頻率差異，此使兩個波形相對於彼此偏移。以此方式，該 等信號中之每一者的消隱週期可不時地重疊。在消隱週期 重疊時，D-MUX 200可在GPU 110A與110B間切換。圖2B ' 說明與GPU切換相關聯之各種時間分量τΐ、T2及T3。 時間T1對應於在GPU 110A進入垂直消隱時與在d_mux 200能進行切換的時間之前之間的時間段。在一些實施例 ❹ 中’時間T1之範圍可在零秒與其繪製三條傳至顯示器13〇 之掃描行所花費的時間之間。時間T2對應於與D_MUX 200 之切換視窗相關聯的時間。在一些實施例中，諸如，在實 施LVDS之實施例中，時間T2可為四個LVDS時脈循環。時

. 間T3對應於接收器212内之鎖相迴路（pll)鎖定至來自GPU 110B之新信號中的時序信號上之時間。如可自對圖2b中所 展示之波形的檢查瞭解，時間T3在新GPU 110B結束其消 隱週期時結束。 φ 然而，一些實施例可藉由在不使用D_MUX 200之情況下 在多個GPU間切換來改良系統效能、電力使用及成本。舉 • 例而言’如在圖1之實施例中所展示，T-CON 125可直接耦 . 接至GPU 110A-110n。由於T-CON 125可已知曉何時發生 當前GPU及新GPU之消隱間隔，因此τ-CON 125可判定何 時藉由將接收器205A-205n整合至T-CON 125中（展示為圖1 中之126A-126n)而在無D-MUX 200之解碼之情況下進行切 換。此可提供優於習知做法之若干優點。第一，可完全自 144705.doc 201033934 系統100除去D-MUX 200以及傳輸器21〇及接收器212，此 舉可減少總系統成本、電力使用及晶片面積。第二，由於 T-CON 125可在執行切換之前具有對當前Gpu資料及新 GPU資料之同時存取，因此T_c〇N 125可無需在每次 T-CON i25在多個GPU間切換時重新鎖定至新Gpu之時序 信號，且因此，在多個GPU間切換所花費的時間可少於在 實施獨立多工器之做法中所花費的時間。 圖3說明在無獨立多工器之情況下進行的Gpu切換（按照 圖1之實施例）。結合圖i來參看圖3，由於接收器i26A_ 126η中之每一者可獨立地耦接至各別Gpu ιι〇Αιι〇η,因 此在T-CON 125在各個GPU 11〇冬11〇11間選擇時，tc〇n 125可已與每一信號之時序信號同步。因此，可除去與將 PLL重新鎖定至新GPU相關聯之時間段丁3(按照圖2八及圖 2B)，藉此減少在多個Gpu間切換所花費的時間。 圖4說明在GPU切換期間可由顯示系統1〇〇執行之例示性 操作。在區塊402中，操作可開始於自當前（}1>1；更新顯示 器130。接著，在區塊405中，T_c〇N 125可判定是否存在 切換視窗。若不存在切換視窗，則控制可返回至區塊 402，在區塊4〇2處，自當前Gpu更新顯示器13〇。在一些 實施例中，T-CON 125可判定在當前Gpu消隱中是否存在 切換視窗。 再次參看圖4，在T-CON 125確實偵測到存在切換視窗之 情況下，控制可繼續至區塊42〇 ,在區塊42〇處，T_c〇N 125可等待主機電腦1〇5請求一 Gpu切換。如上文所提及， 144705.doc -10· 201033934 可發生該GPU切換請求，因為主機電腦105正消耗過多電 力或因為主機電腦105需要較強圖形處理能力。 在T-CON 125指示存在切換視窗後，T-CON 125可進入 「預期切換」模式且保持當前畫面。舉例而言，在一實施 例中，T-CON 125可重複地用來自圖框緩衝器（未具體展示 ’ 於圖1中）之影像對顯示器130重新繪製，直至T-CON 125完 成GPU切換為止。此舉可減少由GPU切換導致之視覺假影 的總數目。 φ 仍參看圖4，如區塊420中所展示，在主機電腦105尚未 請求GPU切換之情況下，控制可返回至區塊405，在區塊 405處，判定是否存在切換視窗。然而，若在存在切換視 - 窗時主機電腦105已請求GPU切換，則可如區塊425中所展 ， 示執行該切換。 一旦T-CON 125已切換GPU，其便可等待，直至其在停 止用來自圖框缓衝器之舊影像對顯示器130重新繪製且開 始繪製來自新GPU之影像之前看到新視訊資料中之消隱間 ® 隔為止。如區塊430中所展示，T-CON 125可等待，直至在 T-CON 125開始自新GPU對顯示器130繪製（如區塊435中所 - 展示）之前，新GPU進入一消隱週期為止。以此方式，控 制可返回至區塊430，此時，T-CON 125等待新GPU進入一 消隱週期。 如先前所提及，可在VBI或HBI期間發生GPU切換。圖5 說明用於在HBI期間執行GPU切換的例示性操作。可以預 定速率（例如，60次/秒）將視訊資料之圖框繪製於顯示器 144705.doc 201033934 上，其中VBI可存在於連續圖框之間。每一圖框亦可包括 呈像素形式的視訊資料之複數個掃描行，其中HBI可存在 於連續掃描行之間。在區塊520中，T-CON 125可判定當前 GPU是否正經受HBI。舉例而言，T-CON 125可根據顯示 系統100之時序信號（未特定展示於諸圖中）操作，且注意何 時表示掃描行的預定數目個像素已繪製於顯示器130上且 當前GPU處於HBI中。 在HBI期間在多個GPU間切換可比在VBI期間進行切換 複雜，此係由於新GPU與當前掃描行之同步。舉例而言， 若在當前GPU繪製顯示器掃描行η之後發生GPU切換，則 新GPU可需要在顯示器掃描行《 + /之開始時開始更新顯示 器130。以此方式，新GPU可需要倒數自GPU切換以來已 發生之掃描行的數目。因此，若當前GPU正經受HBI，則 T-CON 125(圖1中所展示）内之計數器510可按照區塊521而 遞增以注意自切換至當前GPU以來已發生之HBI的總數 目。

接著，T-CON 125可在區塊522中判定是否已發生切換請 求。如圖1中所展示，此切換請求可來自主機電腦105，但 是切換請求起源自系統100内之另一區塊的其他實施例為 可能的。在已發生切換請求之情況下，繼而T-CON 125按 照區塊523可判定當前GPU是否仍經受HBI。若當前GPU仍 正經受HBI，則控制可迴圈回至區塊522以再次判定是否已 發生切換請求。若當前GPU未仍經受HBI，則控制可迴圈 回至區塊520，在區塊520處，T-CON 125可監視當前GPU 144705.doc -12- 201033934 進入HBI之條件。 仍參看區塊522，在已發生切換請求之情況下，繼而可 按照區塊524執行無毛刺GPU切換。若新GPU尚未到達 VBI，則控制可返回至區塊525，直至新GPU進入VBI為 ' 止。另一方面，在新GPU進入VBI時，繼而可讀取計數器 * 510中之值且按照區塊530將其用以倒數新GPU之來自VBI 的掃描行之數目以進行同步。如圖所示，控制可迴圈回至 區塊525，直至新GPU處於VBI中為止。換言之，計數器 φ 5 1 0中之值可用作相對於VBI之偏移以判定視訊資料之圖框 中的位置，新GPU應自該位置起繪製資料，以使得在顯示 器130上發生無毛刺切換。在此同步之後，T-CON 125可使 用新GPU來驅動顯示器130。 . 【圖式簡單說明】 圖1說明在不使用獨立數位多工器之情況下在多個GPU 間切換的例示性做法。 圖2A說明使用獨立數位多工器之習知GPU切換做法。 ❹ 圖2B說明根據使用獨立數位多工器之習知GPU切換做法 的信號之例示性時序圖。 • 圖3說明根據不使用獨立數位多工器之一實施例的信號 _ 之例示性時序圖。 圖4說明例示性GPU切換操作。 圖5說明在水平消隱間隔期間的例示性GPU切換操作。 在不同圖式中使用相同參考數字指示類似或相同項目。 【主要元件符號說明】 144705.doc -13- 201033934 100 顯示系統 105 主機電腦系統 110A-110n GPU 125 時序控制器 126A-126n 接收器 127 傳輸器 130 顯示器 200 數位多工器 205A-205n 接收器 210 傳輸器 212 接收器 144705.doc -14-

Claims (1)

1. 201033934 七、申請專利範圍： 1. 一種顯示系統，其包含： 一顯示器； 一時序控制器（T-CON)，其耦接至該顯示器，該τ_ • CON包含複數個接收器；及 * 複數個GPU，其中每一 GPU耦接至該複數個接收器中 之至少一者，且其中該T-CON每次將該複數個gpu中之 僅一者選擇性地耦接至該顯示器。 • 2·如請求項1之系統，其中該複數個GPU中之該至少一者在 選擇性地耦接至該顯示器之前關閉電源。 3.如请求項1之系統，其中該複數個接收器中之至少一者 - 直接耦接至該等GPU中之至少一者而無需一中間多工 ，器。 4·如請求項1之系統，其中該T_C〇N進一步包含一計數器。 5·如請求項4之系統，其中使用該計數器中之一值以判定 β亥顯示器内之一顯示位置。 ® 6.如請求項1之系統，其中該T-CON在該等GPU中之該至少 一者的一消隱週期期間將該至少一 GPU選擇性地耦接至 * 該顯示器。 . 7·如請求項丨之系統，其中該T-C0N在來自該系統内之另一 組件的一請求後遂擇性地耦接該等GPU中之該至少一 者。 8·如請求項丨之系統，其中每一接收器包含一鎖相迴路 (PLL)。 144705.doc 201033934 9·如請求項8之系統，其中該PLL自來自選擇性地耦接至該 顯示器之該至少一 GPU的一信號擷取一時序信號。 10. —種在一顯示系統中之多個GPu間切換之方法，該方法 包含以下動作： 自—第一GPU更新一顯示器； 判定該第一 GPU是否已進入一消隱間隔； 在該第一 GPU已進入一消隱間隔之情況下，判定該顯 示系統内之另一組件是否已請求一 GPU切換； 在該顯示系統内之該另一組件已請求一 Gpu切換之情 況下切換至一第二GPU，其中該切換至該第二Gpu的 動作係在未判定來自該第二GPU之一視訊信號之一時序 信號的情況下發生。 1 1.如叫求項1 〇之方法，其中該切換動作係在未相位鎖定至 該時序信號的情況下發生。 12. 如请求項1〇之方法，其中該第一 Gpu為一晶片組之部 件，且該第二GPU不是該晶片組之部件。 13. 如叫求項10之方法，其中切換至該第二之該動作係 在該第二GPU處於一消隱週期中時發生。 14. ，晴求項13之方法，其中該第一 Gpu及該第二之該 4消隱週期在該切換動作期間重疊。 15. 如叫求項10之方法，其進一步包含更新中之一計 數器的動作。 16. 如請求項15之方法，其中使用該計數器中之一值以計算 該第—GPU將視訊資料繪製於該顯示器上的一開始點。 144705.doc 201033934 17·如請求項10之方法，其中該第一 GPU及該第二GPU直接 連接至T-CON内之一第一接收器及一第二接收器，且其 中每一接收器包含一 PLL。 18. —種T-CON，其包含： * 複數個接收器，其中： • 每一接收器包含一 PLL ;且 該T-CON每次選擇性地耦接至複數個GPU中之僅一 者。 φ 19.如請求項18之T-CON，其中該複數個GPU中之至少一者 關閉電源。 20.如請求項18之T-CON，其中該T-CON進一步包含一計數 - 器，且使用該計數器中之一值以針對選擇性地耦接至該 . 顯示器的該複數個GPU中之該至少一者判定該顯示器内 之一顯示位置。

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