專利名稱：一種高級圖形存儲器的制作方法
一種高級圖形存儲器
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高級圖形存儲器，其可用于計算機(jī)、筆記本電腦、工作站或虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。這種存儲器芯片既可用作一般主存儲器，還可實現(xiàn)制圖功能；它可生成極為復(fù)雜的平行計算圖形或虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
當(dāng)今，計算機(jī)系統(tǒng)或使用CPU(中央處理器)集成的圖形處理器，或使用相關(guān)的圖形計算計算機(jī)采用專門的圖形處理單元。圖形內(nèi)容或圖形元素或者存儲于計算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn) DRAM(動態(tài)隨機(jī)存取記憶體)主存儲器某部分，或者存儲于插入計算機(jī)的顯示卡上的專用圖形存儲器中。然而，從JEDEC(電子器件工程聯(lián)合會)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)DRAM及圖形存儲器規(guī)格可以看出，存儲器的功能本質(zhì)上是一樣的。本質(zhì)上，圖形處理器或CPU通過從圖形存儲器讀取數(shù)據(jù)，執(zhí)行所有圖形操作，完成坐標(biāo)變換、圖形渲染等任務(wù)，然后將結(jié)果寫入圖形處理器，進(jìn)行存儲?，F(xiàn)有技術(shù)提供專用圖形存儲器，或通過計算機(jī)主存儲器某部分，存儲圖形數(shù)據(jù)及內(nèi)容。這些本質(zhì)上是標(biāo)準(zhǔn)化DRAM存儲器，其中圖形存儲器支持較高的數(shù)據(jù)傳輸速率。然而， 圖形存儲器本身不執(zhí)行任何計算指令或其他有關(guān)圖形功能。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提出一種高級圖形存儲器，以解決上述技術(shù)問題。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種高級圖形存儲器，包括智能圖形處理緩沖器、內(nèi)存控制器和存儲器芯片；所述智能圖形處理緩沖器連接內(nèi)存控制器和存儲器芯片。所述智能圖形處理緩沖器包括全局控制模塊、數(shù)據(jù)選擇模塊、緩沖模塊以及邏輯運(yùn)算單元；所述存儲器芯片包括圖形存儲器和象素存儲器；所述全局控制模塊連接內(nèi)存控制器、數(shù)據(jù)選擇模塊、緩沖模塊以及邏輯運(yùn)算單元；邏輯運(yùn)算單元連接緩沖單元和數(shù)據(jù)選擇模塊；數(shù)據(jù)選擇模塊連接內(nèi)存控制器、緩沖模塊、圖形存儲器和象素存儲器。智能圖形處理緩沖器與內(nèi)存控制器之間的通信量小于智能圖形處理緩沖器與存儲器芯片之間的通信量。所述全局控制模塊接收內(nèi)存控制器發(fā)出的命令，控制控制數(shù)據(jù)選擇模塊對數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇，控制緩沖模塊對數(shù)據(jù)進(jìn)行緩沖，控制邏輯運(yùn)算單元對數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理；數(shù)據(jù)選擇模塊，在全局控制模塊的控制下對數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇；緩沖模塊對數(shù)據(jù)進(jìn)行緩沖；控制邏輯運(yùn)算單元對數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理。所述高級圖形存儲器包括命令線和數(shù)據(jù)線；內(nèi)存控制器通過命令信號線連接智能圖形處理緩沖器的全局控制模塊；內(nèi)存控制器通過數(shù)據(jù)線連接數(shù)據(jù)選擇模塊；所述智能圖形處理緩沖器接收象素存儲器、圖形存儲器的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后再發(fā)送給象素存儲器、圖形存儲器儲存；內(nèi)存控制器通過命令信號線向智能圖形處理緩沖器發(fā)送的命令控制智能圖形處理緩沖器的工作狀態(tài)；內(nèi)存控制器通過數(shù)據(jù)線發(fā)送數(shù)據(jù)給智能圖形處理緩沖器或接收智能圖形處理緩沖器處理過的數(shù)據(jù)。所述高級圖形存儲器包括至少兩對圖形處理緩沖器和存儲器芯片；圖形處理緩沖器連接對應(yīng)的儲存器芯片；至少兩個圖形處理緩沖器連接同一個內(nèi)存控制器。所述圖形存儲器和象素存儲器位于所述存儲器芯片的不同存儲區(qū)域。智能圖形處理緩沖器讀取存儲器芯片的數(shù)據(jù)或者將相同或者已修改的數(shù)據(jù)寫入相同或不同存儲器芯片的數(shù)據(jù)傳輸不經(jīng)過智能圖形處理緩沖器和存儲器芯片以外的其它器件。智能圖形處理緩沖器從一個存儲器芯片讀取數(shù)據(jù)，并對該數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換后寫入相同或者不同存儲器芯片。智能圖形處理緩沖器從所述圖形存儲器中讀取數(shù)據(jù)，并對該數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換操作后以不同的格式寫入圖形存儲器的不同存儲地址。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明一種高級圖形存儲器，通過在標(biāo)準(zhǔn) DRAM存儲器中增設(shè)具有圖形處理功能的智能圖形處理緩沖器，在DRAM內(nèi)部實現(xiàn)圖形數(shù)據(jù)處理，從而實現(xiàn)智能圖形處理緩沖器與內(nèi)存控制器之間的通信量小于智能圖形處理緩沖器與存儲器芯片之間的通信量；有效的降低整個系統(tǒng)的負(fù)荷，充分利用閑置的DRAM存儲器。

圖IA-圖IC為高級圖形存儲器示意圖；圖2為基于高級圖形存儲器的存儲器模組及系統(tǒng)示意圖；圖3為顯示屏上不同位置的信息相對于不同存儲芯片的示意圖；圖4為一種高級圖形存儲器上象素和圖形的存儲示意圖；圖5為智能圖形處理緩沖器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述。請參閱圖IA至圖IC所示，本發(fā)明一種高級圖形存儲器(AGM，Advanced Graphics Memory)的智能圖形處理緩沖器(IB, IntelligentBuffer)可以設(shè)置于內(nèi)存控制器(MC， Memory controller)與存儲器模組之間，連接內(nèi)存控制器(MC)與存儲器模組的4個存儲器芯片，如圖IA所示；如圖IB所示，一個智能圖形處理緩沖器(IB)設(shè)置于存儲器模組上，連接內(nèi)存控制器(MC)與存儲器模組的4個存儲器芯片；如圖IC所示，4個智能圖形處理緩沖器(IB)設(shè)置于存儲器模組的4個存儲器芯片上，4個智能圖形處理緩沖器(IB)均連接內(nèi)存控制器(MC)。本發(fā)明智能圖形處理緩沖器(IB)具有圖形處理功能，由于可在高級圖形存儲器(AGM)的智能圖形處理緩沖器(IB)中就地執(zhí)行計算指令，向微控制器傳輸?shù)目傮w系統(tǒng)數(shù)據(jù)流量將減少。請參閱圖2所示計算機(jī)系統(tǒng)，其中，本發(fā)明高級圖形存儲器取代整個主存儲器。該系統(tǒng)包含2個各帶4個存儲器芯片的存儲器模組。每個芯片存儲容量為2G。請參閱圖3所示，為顯示屏上不同位置的信息相對于不同存儲芯片的示意圖，該顯示屏分為8個區(qū)域，覆蓋^X4k總屏，即8M象素；該顯示屏上的8個區(qū)域與圖2中8個存儲器芯片相對應(yīng)。每個屏區(qū)lkXlk，S卩IM象素，并依據(jù)相應(yīng)的編碼分配到圖2所示的存儲器芯片中。每個存儲器芯片智能地存儲和修改相應(yīng)的制圖數(shù)據(jù)。請參閱圖4所示，顯示了一種可在存儲器芯片表示出圖形數(shù)據(jù)的實現(xiàn)方式；該存儲器分為象素存儲器和圖形存儲器兩種形式。象素存儲器代表顯示在圖3屏幕上的圖形象素，此實現(xiàn)方式中，每個象素用64位信息表示，32位表示色彩，32位表示ζ坐標(biāo)(深度信息)。因而一個IM象素區(qū)域消耗總存儲器的64M位，約為2G位芯片存儲容量的3%。圖形存儲器存儲用來代表要顯示的圖形數(shù)據(jù)，通常為支持更復(fù)雜結(jié)構(gòu)的三角形。 在此存儲器表示法中，一個三角形約需要384位存儲3角坐標(biāo)及結(jié)構(gòu)信息。因此，一個2G 位存儲器可存儲約500萬個三角形！如果DRAM中激活的字線長池，沿該字線存儲三角形信息，則一個字線可并行激活約21個三角形。請參閱圖5所示，為本發(fā)明中智能圖形處理緩沖器(IB)的一種優(yōu)選的結(jié)構(gòu)示意圖，其基本結(jié)構(gòu)會因應(yīng)用的環(huán)境不同而不同，但基本的功能是相似的。請參閱圖5所示，高級圖形存儲器(AGM)的智能圖形處理緩沖器(IB)包括全局控制模塊(GC，Globe Control)、數(shù)據(jù)選擇模塊(DSData klect)、緩沖模塊(Buffer)以及邏輯運(yùn)算單元(ALU，ArithmeticLogic Unit)。全局控制模塊連接內(nèi)存控制器(MC)、數(shù)據(jù)選擇模塊、緩沖模塊以及邏輯運(yùn)算單元；邏輯運(yùn)算單元連接緩沖單元和數(shù)據(jù)選擇模塊；數(shù)據(jù)選擇模塊連接內(nèi)存控制器(MC)、緩沖模塊、圖形存儲器和象素存儲器。這些模塊的主要功能和關(guān)系如下全局控制模塊接收內(nèi)存控制器(MC)發(fā)出的命令，控制智能圖形處理緩沖器(IB) 中其他模塊的工作狀態(tài)，控制數(shù)據(jù)選擇模塊對數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇；控制緩沖模塊對數(shù)據(jù)進(jìn)行緩沖；控制邏輯運(yùn)算單元對數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理；數(shù)據(jù)選擇模塊，在全局控制模塊的控制下對數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇；緩沖模塊對數(shù)據(jù)進(jìn)行緩沖；控制邏輯運(yùn)算單元對數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理。智能圖形處理緩沖器(IB)與象素存儲器、圖形存儲器以及內(nèi)存控制器的關(guān)系如下智能圖形處理緩沖器(IB)模塊接收象素存儲器、圖形存儲器的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后再發(fā)送給象素存儲器、圖形存儲器儲存。內(nèi)存控制器(MC)通過命令信號線可以向智能圖形處理緩沖器(IB)發(fā)送的命令控制智能圖形處理緩沖器(IB)的工作狀態(tài)；內(nèi)存控制器(MC)通過數(shù)據(jù)線可以發(fā)送數(shù)據(jù)給智能圖形處理緩沖器(IB)或接收智能圖形處理緩沖器(IB)處理過的數(shù)據(jù)。本發(fā)明中，通過在存儲器模組中增設(shè)具有圖形處理功能的智能圖形處理緩沖器 (IB)，能夠在存儲器模組內(nèi)部直接調(diào)用內(nèi)存中的數(shù)據(jù)進(jìn)行圖形處理，無需通過本機(jī)將數(shù)據(jù)傳送到中央圖形處理器中，然后再將結(jié)果寫入圖形存儲器，這進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的性能。有了這種配置，本發(fā)明高級圖形存儲器(AGM)就可以根據(jù)已存儲的圖形信息執(zhí)行獨(dú)立操作，減少存儲器系統(tǒng)到內(nèi)存控制器(MC)的通信量。僅舉一些可能的操作為例a)自動深度分辨率及向象素屏幕的傳送高級圖形存儲器(AGM)讀取圖形存儲器中的信息并將其傳送到象素存儲器中。高級圖形存儲器(AGM)與已在象素存儲器中的數(shù)據(jù)比較，執(zhí)行ζ坐標(biāo)的深度分辨率，并移除隱藏數(shù)據(jù)。這需要讀取存儲器，進(jìn)行比較，然后寫入象素存儲器。假設(shè)一個多邊形占屏區(qū)約5%，根據(jù)當(dāng)今的存儲器構(gòu)架，則每個存儲芯片需完成大約1百萬個多邊形操作，基本不需要在內(nèi)存控制器(MC)和高級圖形存儲器(AGM)之間傳送
fn息οb)圖形存儲對象的自動運(yùn)動如果觀察者改變對圖形對象的形狀，則會引起圖形對象的運(yùn)動，如橫向移動、旋轉(zhuǎn)或放大縮小。這通?？赏ㄟ^矩陣乘法實現(xiàn)，如每個坐標(biāo)與9個矩陣元素相乘。因此，一個三角多邊形需要3個坐標(biāo)X3條記錄X9個矩陣元素=81次乘法運(yùn)算。高級圖形存儲器 (AGM)將會讀取字線，執(zhí)行這些乘法運(yùn)算，并將其存儲在同一存儲單元以進(jìn)行操作。如果高級圖形存儲器(AGM)具備可在20個時鐘周期執(zhí)行此操作的流水線乘法器，那么，采用當(dāng)今存儲器技術(shù)的高級圖形存儲器(AGM)每秒可執(zhí)行約1，000萬次多邊形轉(zhuǎn)換。c)自動渲染及色差同樣，讀取多邊形信息后，高級圖形存儲器(AGM)可運(yùn)用自動渲染及著色算法顯示顏色和表面具有特定結(jié)構(gòu)的圖像，并將其存儲于象素存儲器中。如果對于5%象素屏幕尺寸的多邊形可達(dá)到每秒1百萬多邊形的處理速度，可采用此方法。基于以上實現(xiàn)，在高級圖形存儲器(AGM)的幫助下，存儲器輔助系統(tǒng)可以極大地減少存儲器控制器和實際的DRAM存儲器之間的通信量。在以上系統(tǒng)中，內(nèi)存控制器(MC) 僅向高級圖形存儲器(AGM)發(fā)送諸如移動或旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)的指令，高級圖形存儲器(AGM)會自動執(zhí)行操作。為了能夠在計算機(jī)屏幕上顯示，內(nèi)存控制器(MC)僅需提供指令，更新圖形形狀數(shù)據(jù)，在各單獨(dú)的存儲芯片間傳送形狀信息，并讀取象素存儲器信息。上述系統(tǒng)也可用作標(biāo)準(zhǔn)計算機(jī)存儲器，只是高級圖形存儲器(AGM)需要一些數(shù)據(jù)處理費(fèi)用，所以導(dǎo)致芯片價格更高(比普通存儲芯片價格高5-30% )。然而，上述方法可產(chǎn)生極其強(qiáng)大的圖形及虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，且硬件成本很低。假設(shè)一系統(tǒng)基于16x2GB存儲器芯片的4個模組，該系統(tǒng)可提供單個芯片64倍的并行計算，允許多達(dá)3億三角多邊形的內(nèi)容，速度為每秒1億三角多邊形的操作。
權(quán)利要求
1.一種高級圖形存儲器，其特征在于，包括智能圖形處理緩沖器、內(nèi)存控制器和存儲器芯片；所述智能圖形處理緩沖器連接內(nèi)存控制器和存儲器芯片。
2.如權(quán)利要求1所述的一種高級圖形存儲器，其特征在于所述智能圖形處理緩沖器包括全局控制模塊、數(shù)據(jù)選擇模塊、緩沖模塊以及邏輯運(yùn)算單元；所述存儲器芯片包括圖形存儲器和象素存儲器；所述全局控制模塊連接內(nèi)存控制器、數(shù)據(jù)選擇模塊、緩沖模塊以及邏輯運(yùn)算單元；邏輯運(yùn)算單元連接緩沖單元和數(shù)據(jù)選擇模塊；數(shù)據(jù)選擇模塊連接內(nèi)存控制器、緩沖模塊、圖形存儲器和象素存儲器。
3.如權(quán)利要求1所述的一種高級圖形存儲器，其特征在于智能圖形處理緩沖器與內(nèi)存控制器之間的通信量小于智能圖形處理緩沖器與存儲器芯片之間的通信量。
4.如權(quán)利要求2所述的一種高級圖形存儲器，其特征在于所述全局控制模塊接收內(nèi)存控制器發(fā)出的命令，控制控制數(shù)據(jù)選擇模塊對數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇，控制緩沖模塊對數(shù)據(jù)進(jìn)行緩沖，控制邏輯運(yùn)算單元對數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理；數(shù)據(jù)選擇模塊，在全局控制模塊的控制下對數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇；緩沖模塊對數(shù)據(jù)進(jìn)行緩沖；控制邏輯運(yùn)算單元對數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理。
5.如權(quán)利要求2所述的一種高級圖形存儲器，其特征在于所述高級圖形存儲器包括命令線和數(shù)據(jù)線；內(nèi)存控制器通過命令信號線連接智能圖形處理緩沖器的全局控制模塊；內(nèi)存控制器通過數(shù)據(jù)線連接數(shù)據(jù)選擇模塊；所述智能圖形處理緩沖器接收象素存儲器、圖形存儲器的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后再發(fā)送給象素存儲器、圖形存儲器儲存；內(nèi)存控制器通過命令信號線向智能圖形處理緩沖器發(fā)送的命令控制智能圖形處理緩沖器的工作狀態(tài)；內(nèi)存控制器通過數(shù)據(jù)線發(fā)送數(shù)據(jù)給智能圖形處理緩沖器或接收智能圖形處理緩沖器處理過的數(shù)據(jù)。
6.如權(quán)利要求2所述的一種高級圖形存儲器，其特征在于，所述圖形存儲器和象素存儲器位于所述存儲器芯片的不同存儲區(qū)域。
7.如權(quán)利要求2所述的一種高級圖形存儲器，其特征在于，智能圖形處理緩沖器讀取存儲器芯片的數(shù)據(jù)或者將相同或者已修改的數(shù)據(jù)寫入相同或不同存儲器芯片的數(shù)據(jù)傳輸不經(jīng)過智能圖形處理緩沖器和存儲器芯片以外的其它器件。
8.如權(quán)利要求2所述的一種高級圖形存儲器，其特征在于，智能圖形處理緩沖器從一個存儲器芯片讀取數(shù)據(jù)，并對該數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換操作后寫入相同或者不同存儲器芯片。
9.如權(quán)利要求2所述的一種高級圖形存儲器，其特征在于，智能圖形處理緩沖器從所述圖形存儲器中讀取數(shù)據(jù)，并對該數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換操作后以不同的格式寫入圖形存儲器的不同存儲地址。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高級圖形存儲器，包括智能圖形處理緩沖器、內(nèi)存控制器和存儲器芯片；所述智能圖形處理緩沖器連接內(nèi)存控制器和存儲器芯片。所述智能圖形處理緩沖器包括全局控制模塊、數(shù)據(jù)選擇模塊、緩沖模塊以及邏輯運(yùn)算單元；所述存儲器芯片包括圖形存儲器和象素存儲器；所述全局控制模塊連接內(nèi)存控制器、數(shù)據(jù)選擇模塊、緩沖模塊以及邏輯運(yùn)算單元；邏輯運(yùn)算單元連接緩沖單元和數(shù)據(jù)選擇模塊；數(shù)據(jù)選擇模塊連接內(nèi)存控制器、緩沖模塊、圖形存儲器和象素存儲器。本發(fā)明通過在標(biāo)準(zhǔn)DRAM存儲器中增設(shè)具有圖形處理功能的智能圖形處理緩沖器，在DRAM內(nèi)部實現(xiàn)圖形數(shù)據(jù)處理，有效的降低整個系統(tǒng)的負(fù)荷，充分利用閑置的DRAM存儲器。
文檔編號G06F13/16GK102262603SQ20111018545
公開日2011年11月30日 申請日期2011年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月4日
發(fā)明者濮必得 申請人:西安華芯半導(dǎo)體有限公司