專利名稱：分塊的圖形結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于計算機系統(tǒng)的領域。更具體地，本發(fā)明屬于在使用分塊(tiled)結構的圖形系統(tǒng)中處理2D圖形操作的領域。
背景技術：
計算機圖形系統(tǒng)通常用于在二維視頻顯示屏上顯示對象的圖形表示。目前的計算機圖形系統(tǒng)提供了非常詳細的表示并被用于各種應用中。
在典型的計算機圖形系統(tǒng)中，將要呈現在顯示屏上的一個三維(3D)對象被分解為圖形基元。典型地，由主計算機依照基元數據來定義要渲染(render)的3D對象的基元。例如，當一個基元是一個三角形時，主計算機可以依照其頂點的X，Y和Z坐標以及每一個頂點的紅，綠和藍(R，G和B)顏色值來定義基元。在特定的應用中可能使用其他的基元數據。渲染硬件內插基元數據來計算呈現每一個基元的顯示屏象素，以及每一個象素的R，G和B顏色值。
典型的計算機圖形系統(tǒng)還包括一個圖形高速緩沖存儲器。為了更有效地利用該圖形高速緩沖存儲器，3D基元被揀選到圖塊(bin)中。這項眾所周知的技術通常被稱為“分塊”。


圖1和圖2說明了將3D基元揀選到圖塊中，或“分塊”的一個實例。對這個例子，一個圖形控制器接收基元110，120和130的數據。該基元110，120和130將被渲染以及然后顯示在顯示屏100上。當渲染一個3D基元時，該圖形控制器從圖形存儲器中讀取顯示數據的合適部分到圖形高速緩沖存儲器。然后該圖形控制器渲染基元并將渲染后的基元與存儲在圖形高速緩沖存儲器中的顯示數據結合在一起。該圖形存儲器可以位于主系統(tǒng)存儲器中。
在一個非分塊的圖形結構中，如果該圖形控制器將渲染基元110，接著是基元120，以及然后是基元130，則每當該圖形控制器從一個基元移動到下一個基元時，顯示數據的新部分將需要從圖形存儲器中檢索，導致大量的圖形高速緩沖存儲器未命中以及更多地利用圖形存儲器帶寬。
為提高對圖形存儲器帶寬的利用，對基元110，120和130執(zhí)行分塊功能。這個例子中的基元110，120和130被揀選到圖塊210，220，230和240，如圖2所示。該揀選技術通常涉及一個微處理器，用于分析各個基元相交的是哪些圖塊，以及然后將基元數據的拷貝寫入主存儲器中該基元相交的圖塊的存儲區(qū)域。該圖形控制器接著從圖塊存儲區(qū)域中讀取該基元數據以及接著分割該基元以創(chuàng)建適合各種分塊的更小基元。例如，基元110被分割以創(chuàng)建位于圖塊210內的基元211和位于圖塊220內的基元221?；?20被分割以創(chuàng)建位于圖塊220內的基元222和位于圖塊240內的基元242?；?30被分割以創(chuàng)建位于圖塊210內的基元212，位于圖塊230內的基元231和位于圖塊240內的基元241。
一旦該基元分割為對于給定圖塊的更小的基元，就可以渲染該圖塊。典型地，該圖形控制器一次處理一個圖塊。因為位于一個特定圖塊中的每一個基元的合適顯示數據存儲在該圖形存儲器的同一區(qū)域，故在渲染該基元時將導致更少的高速緩沖存儲器未命中，由此提高對圖形存儲器帶寬的利用。
不過，在一個典型的圖形系統(tǒng)中二維(2D)操作與3D操作混在一起也是常見的。例如，一個微處理器可以接收幾個3D對象的基元數據，然后接收一個命令來執(zhí)行2D位塊傳送操作，接著接收更多3D基元數據。
圖3是一個流程圖，描述了典型的現有圖形系統(tǒng)如何在一個分塊結構中處理2D操作。在步驟310中，一個處理器接收到3D基元數據并將該基元揀選到圖塊中。如果在步驟320上接收到一個2D位塊傳送操作，則包含基元數據的所有圖塊被刷新(發(fā)送到圖形控制器上以便被渲染)。然后，在步驟340上，執(zhí)行該2D位塊傳送操作。在該2D位塊傳送操作之后，該處理器可以接著開始將另外的3D基元揀選到圖塊中。
無論何時接收到2D操作，該圖塊的刷新和渲染都可能由于圖形高速緩沖存儲器未命中的增加而部分地破環(huán)分塊3D基元的益處。結果是更高地利用了圖形存儲器帶寬。這樣產生的圖形存儲器帶寬利用率的增加在系統(tǒng)主存儲器的一部分被用作圖形存儲器以及多個系統(tǒng)代理期望訪問該系統(tǒng)主存儲器的計算機系統(tǒng)中可能特別地成問題。由圖形控制器引起的主存儲器帶寬利用率的提高可能會對整個系統(tǒng)性能產生負面的影響。
附圖簡述從下面給出的本發(fā)明實施方案的詳述和附圖中將對本發(fā)明有更多的了解，不過不應將本發(fā)明限制在所描述的特定實施方案中，這只是出于解釋和理解的目的。
圖1是一個依照現有系統(tǒng)在一個顯示屏上排列的幾個3D對象的圖。
圖2是一個依照現有系統(tǒng)描述將圖1的幾個3D對象揀選到圖塊中的圖。
圖3是一個用于在分塊的圖形結構中處理2D操作的現有方法的流程圖。
圖4描述了排列在顯示屏上的幾個3D對象和一個2D對象。
圖5是說明依照本發(fā)明的一個實施方案將圖4中的幾個3D對象和一個2D對象揀選到圖塊中的圖。
圖6是用于將2D操作揀選到圖塊中的方法的一個實施方案的流程圖。
圖7是一個系統(tǒng)的框圖，該系統(tǒng)包括一個合并依照本發(fā)明的一個實施方案實現的圖形控制器的系統(tǒng)邏輯設備。
詳述將描述在分塊的圖形結構中處理2D操作的方法的一個實例實施方案。對于這個例子，3D基元和2D位塊傳送操作都被處理。該3D基元被使用已知的技術揀選到圖塊中。當要處理一個2D位塊傳送操作時，該2D位塊傳送操作同樣被揀選到圖塊中。然后揀選的3D基元和揀選的2D位塊傳送操作基于逐個圖塊地被遞送到繪制和渲染引擎。通過將2D位塊傳送操作與3D基元一起揀選到圖塊中，無論何時一個2D位塊傳送操作要求處理，都不需要刷新該圖塊(發(fā)送基元到渲染引擎)。將2D位塊傳送操作揀選到圖塊減少了圖形高速緩沖存儲器未命中的頻率以及提高了圖形存儲器帶寬的利用率，因此提高了整個計算機系統(tǒng)的性能。
這里描述的實例實施方案涉及2D位塊傳送操作。術語“2D位塊傳送操作”意思是包括指導在顯示屏上繪制二維對象的所有操作。2D位塊傳送操作也可能用于初始化一個圖形系統(tǒng)中的色彩或Z(深度)緩沖器。而且，雖然這里描述的實例實施方案討論的是小數目的3D和2D操作和基元，但該實施方案照道理應該處理非常大數目的3D和2D操作和基元。
圖4表示了要在顯示屏400上繪制的幾個3D基元和一個2D對象。對這個例子，3D基元410，420和430以及一個用于2D對象440的2D位塊傳送操作由處理器接收到。該微處理器將3D基元410，420和430揀選到圖塊510，520，530和540中的一個或多個。雖然為更清楚地描述本發(fā)明這個實例而給出顯示屏被分割為四個圖塊，但該顯示屏區(qū)域被分割為各種圖塊數目中任何一種的其他實施方案是可能的。典型地，圖塊的數目遠大于4。
如圖4所示，該3D基元410部分落入圖塊510內以及部分落入圖塊520內。3D基元420部分落入圖塊520內以及部分落入圖塊540內。3D基元430部分落入圖塊510內，部分落入圖塊530內，以及部分落入圖塊540內。2D對象440部分落入圖塊510內以及部分落入圖塊530內。
圖5說明了3D基元410，420和430以及2D對象440被分割為圖塊510，520，530和540。一個處理器將各個基元的拷貝遞送到該基元相交的任何圖塊的圖形存儲器存儲區(qū)域。例如，該處理器將基元410的基元數據的拷貝遞送到圖塊510和520的圖形存儲器存儲區(qū)域。而在另一個例子中，該處理器將2D對象440的數據的拷貝遞送到圖塊510和530的圖形存儲區(qū)域。通過將2D對象440與3D基元一起揀選，當該處理器接收到2D對象440的位塊傳送操作時，不需要刷新該圖塊(發(fā)送基元到圖形控制器內的渲染引擎)。將2D對象440揀選到圖塊減少了圖形高速緩沖存儲器未命中的頻率以及提高了圖形存儲器帶寬的利用率，因此提高了整個計算機系統(tǒng)的性能。
一旦該3D基元和2D對象440被揀選到圖塊中，一個圖形控制器就基于逐個圖塊地讀取每一個圖塊的數據以及將較大的基元分割為在每一個分塊范圍內的更小基元。例如，3D基元410由圖形控制器分割以創(chuàng)建圖塊510內的基元511和圖塊520內的基元521。3D基元420由圖形控制器分割以創(chuàng)建圖塊520內的基元522和圖塊540內的基元542。3D基元430由圖形控制器分割以創(chuàng)建圖塊510內的基元512，圖塊530內的基元531和圖塊540內的基元541。2D對象440由圖形控制器分割以創(chuàng)建圖塊510內的對象513和圖塊530內的對象532。然后將分割后的3D基元和分割后的2D對象基于逐個圖塊地遞送到繪制和渲染引擎。
圖6是用于處理分塊的圖形結構中2D位塊傳送操作的方法的一個實例實施方案的流程圖。在步驟610，接收到3D基元并將其揀選到圖塊中。這個實例中的3D基元被遞送到一個處理器以及該處理器執(zhí)行揀選(裝倉)程序。在一個圖形控制器內執(zhí)行揀選程序的其他實施方案是可能的。
在步驟620，作了是否接收到2D位塊傳送操作的判斷。如果沒有2D位塊傳送操作，該程序返回到步驟610以及可能接收到其他的3D基元。不過，如果在步驟620接收到2D位塊傳送操作，該2D操作也在步驟630中被揀選到圖塊中。
圖7是一個系統(tǒng)的框圖，該系統(tǒng)包括一個位于系統(tǒng)邏輯設備710中的圖形控制器720。該圖形控制器720包括一個裝倉單元721，一個2D位塊傳送引擎722，一個3D渲染引擎723，一個顯示輸出單元725，和一個圖形高速緩沖存儲器724。該2D位塊傳送引擎722意欲代表用于執(zhí)行2D位塊傳送操作的各種電路。該3D渲染引擎723意欲代表用于處理3D基元的各種電路。類似地，該顯示輸出單元725意欲代表用于將圖形顯示數據轉換為適于遞送到顯示監(jiān)視器的形式的各種電路。該顯示輸出單元725連接到一臺顯示監(jiān)視器760上。
除了該圖形控制器720外，系統(tǒng)邏輯設備710還包括一個主機接口單元712，一個系統(tǒng)存儲器接口714，和一個系統(tǒng)輸入/輸出接口單元716。該主機接口單元712用于耦合該系統(tǒng)邏輯單元710內的各個單元和一個處理器705，所述各個單元包括裝倉單元721和系統(tǒng)存儲器接口714。該系統(tǒng)存儲器接口714提供了該系統(tǒng)邏輯設備710與一個系統(tǒng)存儲器750之間的通信。該系統(tǒng)存儲器750可能包括一個圖形存儲器空間752。該系統(tǒng)輸入/輸出接口單元716將該系統(tǒng)邏輯設備710耦合到一個系統(tǒng)輸入/輸出設備770上。該系統(tǒng)輸入/輸出設備770打算包括各種輸入/輸出設備，包括硬盤控制器，鍵盤控制器等。
在處理器705的活動中，它可以接收到圖形命令和基元流。該圖形命令和基元可以包括3D基元和2D位塊傳送操作。該處理器705將3D基元和2D位塊傳送操作揀選到多個圖塊，如前面結合圖4到圖6所討論的。作為裝倉程序的一部分，該處理器705將3D基元和2D對象數據的拷貝寫到圖形存儲器752內的圖塊存儲區(qū)域。
該圖形控制器720基于逐個圖塊地從圖形存儲器752中讀取3D基元數據和2D對象數據。該圖塊數據存儲在圖形高速緩沖存儲器724中。該圖形高速緩沖存儲器724優(yōu)選為大得足以存儲至少能夠處理一個圖塊的足夠的顯示數據。該圖形高速緩沖存儲器724通過系統(tǒng)存儲器接口714存取圖形存儲器752，用于每一個圖塊的數據被遞送到裝倉單元721。該裝倉單元721把3D基元和2D對象分割為在圖形控制器720當前處理的那個圖塊范圍內的更小的基元和對象，如前面結合圖4到圖6所討論的。
該裝倉單元然后將分割后的3D基元和2D位塊傳送操作遞送到該2D位塊傳送引擎722或3D渲染引擎723。2D位塊傳送引擎和3D渲染引擎都耦合到圖形高速緩沖存儲器724上。這個配置允許2D位塊傳送引擎722訪問由3D渲染引擎723存儲在圖形高速緩沖存儲器724中的中間渲染結果。在該圖形高速緩沖存儲器724和該2D位塊傳送引擎之間沒有連接的另一實施方案是可能的。不過，如果該2D位塊傳送引擎722和圖形高速緩沖存儲器724之間沒有連接，則每次當2D位塊傳送引擎722需要修改顯示數據時，都必需將數據從圖形高速緩沖存儲器724寫入圖形存儲器752。然后為了繼續(xù)渲染3D基元，該3D渲染引擎723將需要使數據從圖形存儲器752中讀回到圖形高速緩沖存儲器724。
在這個實例實施方案中，該系統(tǒng)存儲器750包括該圖形存儲器空間752。使用一個獨立圖形存儲器的其他實施方案是可能的。該圖形控制器執(zhí)行裝倉操作的其他實施方案也是可能的。還有圖形控制器720沒有集成在一個系統(tǒng)邏輯設備中但包含在一個分立設備中并通過一個系統(tǒng)邏輯設備耦合到處理器的更多實施方案是可能的。
在前面的說明中，本發(fā)明已經參照它的特定實例實施方案進行了描述。但是顯然在不偏離附加權利要求中提到的本發(fā)明的廣義精神和范圍的情況下，可以進行各種修改和變化。因此，說明書和附圖被認為是示意性的而不是限制的意思。
權利要求
1.一種設備包括一個裝倉單元用于將至少一個3D基元和至少一個2D位塊傳送操作揀選到多個圖塊。
2.權利要求1的設備，還包括一個耦合到該裝倉單元的2D管道，該裝倉單元將多個對應于2D位塊傳送操作的分塊的2D位塊傳送操作傳遞到該2D管道，該2D管道執(zhí)行該多個分塊的2D位塊傳送操作。
3.權利要求2的設備，還包括一個耦合到該裝倉單元的3D管道，該裝倉單元將多個對應于3D基元的分塊的3D基元渲染操作傳遞到該3D管道，該3D管道執(zhí)行該多個分塊的3D基元渲染操作。
4.權利要求3的設備，還包括一個圖形高速緩沖存儲器用于存儲中間的3D渲染和2D位塊傳送結果，該圖形高速緩沖存儲器耦合到該2D管道以及還耦合到該3D管道。
5.權利要求4的設備，其中該圖形高速緩沖存儲器與一個微處理器高速緩沖存儲器共享同樣的電路小片。
6.權利要求4的設備，其中該裝倉單元是一個微處理器。
7.一種系統(tǒng)，包括一個微處理器；一個系統(tǒng)存儲器；以及耦合在該微處理器與該系統(tǒng)存儲器之間的一個系統(tǒng)邏輯單元，該系統(tǒng)邏輯單元包括一個存儲控制器，用于提供對該系統(tǒng)存儲器的存?。灰约耙粋€圖形控制器，包括一個裝倉單元，該裝倉單元用于將至少一個3D基元和至少一個2D位塊傳送操作揀選到多個圖塊。
8.權利要求7的系統(tǒng)，其中該圖形控制器還包括一個耦合到該裝倉單元的2D管道，該裝倉單元將多個對應于2D位塊傳送操作的分塊的位塊傳送操作傳遞到該2D管道，該2D管道執(zhí)行該多個分塊的位塊傳送操作。
9.權利要求8的系統(tǒng)，其中該圖形控制器還包括一個耦合到該裝倉單元的3D管道，該裝倉單元將多個對應于3D基元的分塊的3D基元渲染操作傳遞到該3D管道，該3D管道執(zhí)行該多個分塊的3D基元渲染操作。
10.權利要求9的系統(tǒng)，還包括一個圖形高速緩沖存儲器用于存儲中間的3D渲染和2D位塊傳送結果，該圖形高速存儲器耦合到該2D管道以及還耦合到該3D管道。
11.權利要求10的系統(tǒng)，其中該圖形高速存儲器與一個微處理器高速緩沖存儲器共享同樣的電路小片。
12.一種系統(tǒng)，包括一個微處理器，用于將一個3D基元和一個2D位塊傳送操作揀選到多個圖塊；一個系統(tǒng)存儲器，用于存儲表示揀選的3D基元和揀選的2D位塊傳送操作的數據的拷貝；以及耦合在該微處理器與該系統(tǒng)存儲器之間相連的一個系統(tǒng)邏輯單元，該系統(tǒng)邏輯單元包括一個存儲器控制器，用于提供對該系統(tǒng)存儲器的存取，以及一個圖形控制器包括一個2D管道，該圖形控制器將多個對應于2D位塊傳送操作的分塊的位塊傳送操作傳遞到該2D管道，該2D管道執(zhí)行該多個分塊的位塊傳送操作。
13.權利要求12的系統(tǒng)，其中該圖形控制器還包括一個3D管道，該微處理器將多個對應于3D基元的分塊的3D基元渲染操作傳遞到該3D管道，該3D管道執(zhí)行該多個分塊的3D基元渲染操作。
14.權利要求13的系統(tǒng)，還包括一個圖形高速緩沖存儲器用于存儲中間的3D渲染和2D位塊傳送結果，該圖形高速存儲器耦合到該2D管道以及還耦合到該3D管道。
15.權利要求14的系統(tǒng)，其中該圖形高速存儲器與一個微處理器高速緩沖存儲器共享同樣的電路小片。
16.一種方法，包括將第一3D基元揀選到多個圖塊中的至少一個；將一個2D位塊傳送操作揀選到多個圖塊中的至少一個；將第二3D基元揀選到多個圖塊中的至少一個；以及渲染該多個圖塊。
17.一種方法，包括將第一3D基元揀選到多個圖塊中的至少一個，該第一3D基元的一部分相交于第一分塊；將一個2D位塊傳送操作揀選到多個圖塊中的至少一個，該2D位塊傳送操作的一部分相交于該第一分塊；將第二3D基元揀選到多個圖塊中的至少一個，該第二3D基元的一部分相交于該第一分塊；以及渲染存儲在第一圖塊存儲區(qū)域中的數據，該第一圖塊對應于該第一分塊。
18.權利要求17的方法，其中渲染存儲在第一存儲區(qū)域中的數據包括判斷該第一和第二3D基元的哪一部分和2D位塊傳送操作的哪一部分在該第一分塊的范圍內。
19.權利要求18的方法，其中渲染存儲在第一存儲區(qū)域中的數據還包括渲染在該第一分塊范圍內的第一3D基元的那部分；執(zhí)行在該第一分塊范圍內的2D位塊傳送操作的那部分；以及渲染在該第一分塊范圍內的第二3D基元的那部分。
20.一種機器可讀媒體，其上存儲指令，當由一個計算機系統(tǒng)執(zhí)行該指令時，引起該計算機系統(tǒng)執(zhí)行一個方法包括將一個3D基元揀選到多個圖塊中的至少一個；將一個2D位塊傳送操作揀選到該多個圖塊中的至少一個；以及指示一個圖形控制器來渲染該多個圖塊。
全文摘要
公開了一種用于在分塊的圖形結構中處理2D操作的方法。一個圖形控制器處理3D基元和2D位塊傳送操作。使用已知技術將該3D基元揀選到圖塊中。當處理一個2D位塊傳送操作時，該2D位塊傳送操作同樣被揀選到圖塊中。然后揀選的3D基元和揀選的2D位塊傳送操作基于逐個圖塊地被遞送到位塊傳送和渲染引擎。通過將2D位塊傳送操作與3D基元一起揀選到圖塊中，無論何時一個2D位塊傳送操作請求處理，都不需要刷新圖塊(發(fā)送基元到渲染引擎)。將2D位塊傳送操作揀選到圖塊減少了圖形高速緩沖存儲器未命中的頻率以及提高了圖形存儲器帶寬的利用率，因此提高了整個計算機系統(tǒng)的性能。
文檔編號G06T15/00GK1421022SQ01807461
公開日2003年5月28日 申請日期2001年3月6日 優(yōu)先權日2000年3月31日
發(fā)明者H·C·蔡, H·C·希, V·彭特科夫斯基 申請人:英特爾公司