专利名称：屏幕重叠系统和方法
技术领域：
本发明是发明名称为“屏幕重叠系统和方法”，申请号为“96118514.7”，申请日为“1996年11月27日”的分案申请。
本发明涉及一个屏幕重叠(叠加)系统及方法，它们主要用于计算机系统；具体来说，是一个使用重叠存储器(RAM)的屏幕重叠系统和方法。
近来，随着多媒体的扩展，对计算机系统的要求不断增加，要求提供能处理图象的图形控制器和性能得到提高的外围电路。今天，为了在一个屏幕上同时显示从多个来源得到的活动图象和静态图象，图象的重叠和显示技术，即重叠技术，变得尤为重要。
主要的传统重叠技术是1)提供图象显示信号输出高速切换的系统和2)共用存储器的系统。然而，这两个系统存在下列问题。
1)提供图象显示信号输出高速切换的系统现在，将参照图3对这个系统进行解释。在图3中，显示了一个图形控制器31，它连接到系统总线30上，提供屏幕显示的全面控制；一个视频存储器33，屏幕显示数据在图形控制器31的控制之下储存在其中；一个重叠数据处理器34，储存并处理与储存在视频存储器33中的数据不同的显示数据；及一个切换电路32，在来自图形控制器31的图象信号35和来自重叠数据处理器34的图象信号36之间进行切换。
但是，如上所述，这个系统通常需要两个独立的图象输出电路一个图形控制器电路和一个重叠数据处理器电路。而且，由于图象显示信号是模拟信号，处理信号所需电路和板卡的设计就比图象显示信号为数字信号时更为复杂。此外，因为这两个电路采用了冗余的相似结构，制造费用也因此增加。如果要在图象显示信号转换为模拟信号之前进行切换，就必须使从两个不同信号源来的异步显示信号相互同步。
2)共用存储器系统现在，结合图4对这个系统进行解释。该系统包括一个图形控制器42，它与同图3的系统总线31相同的系统总线41连接，提供屏幕显示的全面控制；一个视频存储器46，屏幕显示数据在图形控制器的控制之下储存在其中；及一个重叠数据处理器47，储存并处理与储存在视频存储器46中的数据不同的显示数据。还需要一个用于存储器访问判优的判优功能，以便图形控制器42和重叠数据处理器47能够交替访问同一个视频存储器46。使用判优功能可以解决对同一个视频存储器46同时访问的问题。
根据这个系统，图形控制器42必须具备用于访问视频存储器46的判优功能。只有带有判优功能的图形控制器才能在本系统中使用。而由于在市场上出售的有这种判优功能的图形控制器很少，且其制造成本也相当昂贵，所以在计算机系统中使用这种图形控制器的选择就受到很大限制。而且，在共用存储器系统中，在使用重叠图像的数据时，一个地址中的原始图象的数据实际上被地址相同的重叠图像的数据覆盖了。于是，当图象数据被变回原始图象数据时，原始图象数据必须重新写入视频存储器的同一地址，这个处理需要花费额外的时间。
本发明的一个目的是通过使用硬件，给普通图形控制器增加一个重叠功能，来解决传统重叠系统的问题。
更具体地说，依据本发明，所提供的是一个重叠电路，该电路(1)由于使用数字电路执行图象数据处理，因而设计简单并且制造成本低；(2)由于不必对两个不同的显示信号进行相互同步，所以无需使用快速时钟信号的通信；及(3)能够使用在市场上广泛销售的普通图形控制器。
为了实现本发明，引入一个新近改进的重叠数据处理器。这个重叠数据处理器的特性元件包括一个寻址电路、内部视频存储器和一个重叠数据控制器。
寻址电路一直监视图形控制器读取操作的目标地址，而用于重叠的图象数据储存在内部视频存储器中。当一个由图形控制器指定的读取地址落在重叠目标的地址区域中时，重叠数据控制器控制一个与图形控制器连接的数据缓冲器并向图形控制器传送从内部视频存储器来的图象数据，而不是从常用视频存储器来的图象数据。
通过上述处理，期望的图象数据在期望的屏幕位置得到重叠。
下面参照附图描述本发明，其中
图1是描绘实现本发明的计算机系统的图形。
图2是描绘实现本发明的计算机系统内部逻辑电路的方框图。
图3是描绘传统的图象显示信号输出高速切换系统的方框图。
图4是描绘传统共用存储器系统的方框图。
图5是描绘实现本发明的外围图形电路的方框图。
图6是描绘实现本发明的一个重叠数据处理器的详细方框图。
图7是用本发明进行重叠图象数据处理的流程图。
图8是用本发明从显示A/D转换器取得图象数据处理过程的流程图。
图9是用本发明通过系统总线取得图象数据的处理过程的流程图。
按下列主题顺序，对本发明的一个实施方案作叙述。
A.个人计算机系统(图1)B.个人计算机系统的硬件结构(图2)C.图形控制器的外围电路(图5)D.本发明重叠数据处理器的内部结构(图6)E.本发明的处理过程(图7到9)出于方便的原因，本发明系统的设置和处理过程将用一个最近在市场上非常流行的笔记本式计算机来描述。但本发明的使用并不仅限于笔记本式计算机，还可以应用于多种其它类型的计算机系统，如台式和落地式计算机系统。
A.个人计算机系统(图1)图1是描绘实施本发明的完整计算机系统的示意图。计算机系统的主体如图所示，可以是一个便携式PC，或者是一个台式或其它类型的PC，或一个工作站。作为一个标准，计算机系统10包括一个键盘12，作为字符输入设备使用；一个液晶显示面板13，作为字符和图形输出设备使用；一个CD-ROM驱动器14，作为一个大容量存储媒介设备；一个扬声器，作为讲话等的输出设备；及一个新近添加的视频摄像头15，作为图象输入设备使用。因为键盘12和液晶显示面板13的细节与本发明的结构没有直接的关系，所以在图1中没有显示。
B.个人计算机系统的硬件结构(图2)图2是逻辑电路的模块示意图，这个逻辑电路通常是在图1笔记本式计算机10内部的母板(平面板)上。该计算机系统有多个总线与具有不同处理速度的设备相连，还有一个称作总线桥接器的电路，它执行总线间的协议转换，以使多个总线之间相互通信。作为特定的总线结构，图2中显示了一个直接与CPU 202相连的CPU局域总线212；与相对高速的外设进行通信的PCI总线213和216；及与相对低速的外设进行通信的ISA总线221，PCMCIA总线219和IDE总线217。
进而，在图2中，显示了一个主桥接/存储器控制器204，用于连接CPU总线212和PCI总线213；一个PCI-ISA总线桥接电路215，用于连接PCI总线213和ISA总线221；和一个PCI-PCMCIA总线桥接电路214，用于连接PCI总线213和PCMCIA总线219。
各个总线分别与同相应总线处理速度匹配的多个外设相连。例如，速度最高的CPU局域总线212直接与CPU 202通信。PCI总线213与高速图形/显示控制器222通信。ISA总线221与键盘控制器229、音频控制器230和作为通用I/O(输入输出)控制器的超级I/O控制器231通信。
主桥接/存储器控制器204不仅具备总线桥接功能，而且还有存储器控制功能，它与BIOS ROM 206和主存储器RAM 207通过一个存储器数据缓冲器205相连接。
与PCI总线213相连的图形/显示控制器222，有一个作为元件的屏幕显示视频存储器223。图形/视频控制器222使用一个数字信号通过缓冲器224与LCD面板通信，将从外部设备通过模拟前端(AFE)225输入的模拟视频输入数字化，并得到数字数据。
C.图形控制器的外围电路(图5)图5是描绘本发明设置的示意图。图5中的设置对应于上述图3和图4中的背景。作为主要组件，在图5中显示了一个与系统总线501(对应图2中的213)相连的图形控制器502(对应于图2中的222)；一个视频存储器505(图2中的223)，图象数据储存在其中；一个重叠数据处理器503；和一个数据缓冲器504。本发明与图3和图4中所示的设置的不同点之一是，该图形外围电路在视频存储器505和图形控制器502之间包含有数据缓冲器504。另一个不同是重叠数据处理器503直接与系统总线501相连，即计算机系统的CPU能直接访问重叠数据处理器503。重叠数据处理器503通过一个门控制信号512与缓冲器504的输出控制信号相连，并利用门控制信号512来激活或阻止从视频存储器505来的数据输出。
更具体地讲，当门控制信号512的输出被重叠数据处理器503激活时，缓冲器504把从视频存储器505来的数据输出到数据总线510。当门控制信号512的输出被重叠数据处理器503阻止时，缓冲器504就不把从视频存储器505来的数据输出到数据总线510去。
重叠数据处理器503本身包含图象存储器，后面将会描述到，并经过与图形控制器502通信的数据总线511和数据总线510将图象数据传送到图形控制器502。
接收到从视频存储器505和重叠数据处理器503来的图象数据后，图形控制器502对它们进行处理并通过显示信号线508将结果数据送到一个与计算机系统10连接的显示设备上(未表示)，最终在显示设备上显示一个重叠图象。
D.本发明重叠数据处理器的内部结构(图6)
在图6中显示了作为图5中本发明特性元件之一的重叠数据处理器503的详细内部结构。
一个重叠数据处理器600(对应于图5中的503)的主要元件包括，一个重叠数据控制器607，控制整个重叠数据处理器600；一个存储器控制器610，与重叠数据控制器607相连，来控制内部视频存储器604；一个系统总线接口电路609，作为一个与系统总线601的接口使用；一个寻址电路606，监视读写数据的目标地址，数据是经过地址/控制线613从用作图形控制器的图形芯片602传送到视频存储器604的；一个数字显示接口电路608，为重叠数据处理器600从显示A/D(数/模)转换器605中取得数字显示信号，A/D(数/模)转换器605可将从外部视频设备来的模拟信号转换为数字信号；及一个格式转换器611，为多种显示数据格式进行转换，例如RGB和YUV。重叠数据处理器600可以设计为包括数据缓冲器603。内部存储器612可以设计在重叠数据处理器600之外。
现在将参照图7到9对图6中重叠数据处理器600所作的处理进行描述。
E.本发明的处理过程(图7到9)图7是当两个图象数据被重叠时，本发明所作处理的流程图。首先，在方框71中，指定在视频存储器区域中重叠数据所用的地址范围。在方框72中，寻址电路606始终监视一个地址，下一步图形芯片602将从视频存储器604(对应图5中的505)中读取该地址中的数据，寻址电路并判断读取的地址是否落在为重叠数据指定的地址范围内。如果要读取的地址在重叠数据的地址区域内，程序进行到方框73。如果要读取的地址在地址范围之外，程序返回方框72，在那里继续监视读取的地址。在方框73，由于图形芯片602将读取为重叠指定的地址区域，重叠数据处理器600用内部重叠数据控制器607控制数据缓冲器603。
重叠数据控制器607实际上通过控制线621阻止数据缓冲器603(对应图5中的504)的输出。接着程序进行到方框74。重叠数据处理器600用内部存储器控制器610从内部存储器612中读取要重叠的图象数据。重叠数据控制器607通过数据线613和614输出从内部存储器612读取的重叠数据。结果，图形芯片602从内部存储器612中读出重叠数据，而不是视频存储器604中的数据。重叠数据由图形芯片602送到一个显示设备并在屏幕上显示出来。之后程序返回到方框72，上述过程重复进行，期望的图象数据在显示设备的期望区域重叠。
图8是重叠数据处理器600从外部视频设备取得图象数据时的处理过程的流程图。在方框81，指定一个数据格式，从外部视频设备取得的数据进行转换后将使用该格式。在方框82，数字视频接口电路608把从视频A/D转换器605接收的视频数据送到格式转换器611。在方框83，收到视频数据后，格式转换器611把取得的显示数据转换为具有方框81中指定格式的数据。然后，指定数据格式的视频数据在存储器控制器610的控制下被写入内部存储器612。
图9是重叠数据处理器600从系统总线601取得图象数据时的处理过程的流程图。指定一个在转换后使用的数据格式(方框91)。系统总线接口电路609接收通过系统总线601从主设备，如处理器，发往重叠数据处理器600的图象数据，并把图象数据送到格式转换器611(方框92)。格式转换器611把收到的图象数据转换为具有指定数据格式的数据。经过转换的图象数据在存储器控制器610的控制下被写入视频存储器612(方框93)。通过上述由重叠数据处理器600执行的处理过程，从一个主设备，如处理器，来的图象数据被送入视频存储器。
作为结论，下面的内容与本发明的设置有关。
(1)一个图象处理设备，它能够重叠多个图象，包括(a)一个图象处理控制器，用来进行图象处理和控制；(b)图象存储器，它与图象处理控制器相连，用于图象数据的储存；及(c)一个重叠处理器，它与图象处理控制器相连，并具有内部的重叠图象存储器，当图象处理控制器从图象存储器的一个预定地址区域读取数据时，它将储存在重叠图象存储器中的图象数据而不是储存在图象存储器中的图象数据，输出到图象处理控制器。
(2)在(1)中提到的图象处理设备还包括(d)一个数据缓冲器，它连接图象处理控制器和图象存储器，当图象处理控制器从图象存储器的预定地址区域读取数据时，数据缓冲器中的图象数据输出被阻止。
(3)一个图象重叠处理器，它与一个图形控制器和一个视频存储器连接并协作，来进行图象重叠，它包括(a)一个寻址电路，当图形控制器从视频存储器中读取数据时，监视视频存储器中将要读取的地址；(b)重叠存储器，它独立于视频存储器，储存一个重叠图象；及(c)一个电路，当寻址电路测到一个数据读取的预定地址时，将对应于重叠存储器中预定地址的数据而不是视频存储器中预定地址的数据送往图形控制器。
(4)在(3)中提到的图象重叠处理器还包括(d)一个缓冲电路，它与视频存储器相连，控制视频存储器对图形控制器的数据输出。
(5)在(3)中提到的图象重叠处理器还包括(e)一个系统总线接口电路，用于与系统总线交换数据，它允许计算机系统的CPU直接访问重叠存储器。
(6)在(3)中提到的图象重叠处理器还包括(f)一个格式转换器，用于进行图象数据的格式转换。
(7)在(3)中引用的图象重叠处理器还包括(g)一个图象接口，用于从一个外部设备取得图象数据。
(8)一个计算机系统，包含一个与图形控制器和视频存储器连接并协作进行图象重叠的图象重叠处理器，系统包括(a)一个处理器；(b)主存储器；(c)一个系统总线，用于连接外部设备；(d)一个图形控制器，与系统总线相连；(e)视频存储器，与图形控制器相连；及(f)一个重叠处理器，与系统总线相连，重叠处理器包括，(i)一个寻址电路，当图形控制器从视频存储器读取数据时，监视视频存储器中将要读取的数据的地址，(ii)重叠存储器，它独立于视频存储器，储存一个重叠图象，及(iii)一个电路，当寻址电路测到一个数据读取的预定地址时，将对应于重叠存储器中预定地址的数据而不是视频存储器中预定地址的数据送往图形控制器。
(9)一个图象重叠方法，对一个包含一个图形控制器，一个与图形控制器相连的视频存储器和一个与图形控制器及视频存储器相连、采用重叠存储器并重叠图象的图象重叠处理器的计算机系统，包括(a)读取一个地址的步骤，在视频存储器中，当图形控制器从视频存储器中读取数据时，在该地址的数据将被读出；(b)比较地址的步骤，将读取地址步骤得到的地址与预定地址比较；及(c)当确定在地址比较步骤中的地址与预定地址匹配时，进行一个步骤，将重叠存储器中对应于预定地址的数据而不是视频存储器中预定地址的数据传送到图形控制器。
如上所述，根据本发明的配置，通过使用硬件在普通图形控制器上增加的重叠功能，解决了传统重叠系统的问题。
权利要求
1.一个图象处理设备，它能够重叠多个图象，包括一个图象处理控制器，用来进行图象处理和控制；以及图象存储器，它与所述图象处理控制器相连，用于图象数据的储存，其特征在于还包括一个重叠处理器，它与所述图象处理控制器相连，并具有内部的重叠图象存储器，当所述图象处理器控制器从所述图象存储器的一个预定地址区域读取数据时，它将储存在所述重叠图象存储器中的图象数据而不是储存在所述图象储存器中的图象数据输出到所述图象处理控制器；以及用于控制所述图象存储器中的图象数据的输出的装置。
2.如权利要求1的图象处理设备，其特征在于所述控制装置是一个数据缓冲器，它连接所述图象处理控制器和所述图象存储器之间，当所述图象处理控制器从所述图象存储器的所述预定地址区域读取数据时，数据缓冲器中的图象数据输出被阻止。
3.一个计算机系统，包含一个与图形控制器和视频存储器连接并协作进行图象重叠的图象重叠处理器，还包括一个处理器；主存储器；一个系统总线，用于连接外部设备；一个图形控制器，与所述系统总线相连；视频存储器，与所述图形控制器相连，其特征在于还包括用于控制所述视频存储中的数据的输出的装置；以及一个重叠处理器，与所述系统总线相连，所述重叠处理器包括，一个寻址电路，当所述图形控制器从所述视频存储器读取所述数据时，监视所述视频存储器中将要读取的数据的地址，重叠存储器，它独立于所述视频存储器，储存一个重叠图象，及一个电路，当所述寻址电路测到一个数据读取的预定地址时，将对应于所述重叠存储器中所述预定地址的数据而不是在所述视频存储器所述预定地址的数据送往所述图形控制器。
4.一个图象重叠方法，对一个包含一个图形控制器，一个与所述图形控制器相连的视频存储器和一个与所述图形控制器及所述视频存储器相连、采用重叠存储器并重叠图象的图象重叠处理器的计算机系统，特征为(a)读取一个地址的步骤，在所述视频存储器中，当所述图形控制器从所述视频存储器中读取所述数据时，在该地址的数据将被读出；(b)比较所述地址的步骤，将所述读取地址步骤得到的地址与一个预定地址比较；及(c)当确定在所述地址比较步骤中的所述地址与所述预定地址匹配时，进行一个步骤，将所述重叠存储器中对应于所述预定地址的数据而不是所述视频存储器中所述预定地址的数据传送到所述图形控制器。
全文摘要
通过使用硬件,提供了一个在普通图形控制器上增加的重叠功能。本发明的重叠数据处理器包括:寻址电路,内部视频存储器和重叠数据控制器。寻址电路一直监视图形控制器进行读取操作的目标地址,而重叠的图象数据储存在内部视频存储器中。当一个由图形控制器指定的读取地址落在用于重叠的地址区域中时,重叠数据控制器将内部视频存储器中的图象数据而不是常用视频存储器中的图象数据传送到图形控制器中去。
文档编号G09G5/00GK1343957SQ011371
公开日2002年4月10日 申请日期1996年11月27日 优先权日1995年11月28日
发明者山崎哲, 藤田典生 申请人:国际商业机器公司