专利名称：图形存储器开关的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体设备领域。更具体来说，本发明涉及使用图形存储器开关来提供图形设备对系统存储器的访问的领域。
背景技术：
图形设备和系统存储器之间的快速而高效的传输已经成为并且将继续成为计算机系统组件设计者们所面临的众多有挑战性的问题当中的一个。这些年来，不同的接口协议被用于实现这些传输。数年前，外围组件互连(PCI)总线是将图形设备耦合到存储器控制器的广泛使用的实现方式。随着图形存储器的带宽需求的增加，加速图形端口(AGP)规范被制定，并且被计算机行业的大部分所采用。
AGP实现方式的一个主要的优势在于图形设备查看一段较大的、毗连的图形存储器空间的能力，其中多兆字节的纹理、位图和图形命令被存储在该空间中。图形地址重映射表被用于从图形存储器地址产生到系统存储器的地址。在图形存储器空间的背后并没有实际的存储器，但是图形地址重映射表和相关的转换电路提供对实际系统存储器页面的访问，这些页面可能散布在整个系统存储器中。
图形存储器带宽需求持续增加，并且更快速的接口技术正被开发以便领先于这种增长的需求。一种这样的接口技术是基于PCI Express规范(PCI Express基本规范，修订版本1.0a)。理想的是提供一个较大的、毗连的图形存储器空间以与这些新兴的互连技术一起使用。
附图简述本发明将通过下面所给的详细描述并通过本发明各实施例的附图而被更全面地理解，然而，这些附图不应当被认为将本发明限定为所描述的特定实施例，其仅仅是用于说明和理解。
图1是包括图形存储器开关的计算机系统的一个实施例的框图。
图2是图形存储器开关的框图，其包括图形随机存取存储器转换器和图形存储器页面表。
图3是说明从虚拟图形存储器地址到物理系统存储器地址的变换的框图。
图4是图形存储器开关的框图，其包括对图形随机存取存储器转换器的更详尽的视图。
图5是图形存储器开关的框图，其包括虚拟的PCI-PCI桥。
图6是通过图形存储器开关耦合到根联合体(root complex)的几个图形组件的框图。
图7是用于从虚拟图形存储器地址产生物理存储器地址的方法的一个实施例的流程图，该虚拟图形存储器地址通过点对点的、基于分组的互连而被接收。
详细描述通常，图形设备将虚拟图形地址传递到图形存储器开关，该图形存储器开关包括图形随机存取存储器转换器和图形存储器页面表。该虚拟图形存储器地址通过点对点的、基于分组的互连被传递到图形存储器开关。该图形存储器开关产生物理系统存储器地址，并且将该物理地址传递到根联合体。该物理系统存储器地址通过点对点的、基于分组的互连被传递到根联合体。
对于这里描述的各实施例，虚拟图形地址被定义为物理的图形地址，但是并没有真实的物理存储器存在于这些地址处。换而言之，从虚拟图形地址到物理存储器地址的变换仅仅涉及图形存储器开关和图形存储器页面表，并不需要系统页面表。另一种看待从虚拟图形地址到物理系统存储器地址的变换的方式是，将该变换看成包括将(毗连的，不存在的)物理图形地址变换到(不毗连的，存在的)物理系统存储器地址。
图1是计算机系统100的一个实施例的框图，其包括图形存储器开关130。该系统100包括耦合到根联合体140的处理器110。根联合体140包括用来提供与系统存储器150的通信的存储器控制器(未显示)。根联合体140还耦合到开关160。该开关160通过互连165耦合到端点设备170。开关160还通过互连163耦合到端点设备180。端点设备170和180可以多种计算机系统组件当中的任一种，包括硬盘驱动器、光学存储设备、通信设备等等。
对于该示例性实施例而言，链接163和165遵循PCI Express规范。根联合体140和开关160也遵循PCI Express规范。
系统100还包括图形设备120，其通过点对点的、基于分组的互连耦合到图形存储器(GM)开关，该互连对于这个示例性实施例来说是PCI Express互连125。GM开关130还通过另一个点对点互连耦合到根联合体140，该互连对于这个示例性实施例来说是PCI Express链接135。
图形设备120可以是被焊接到母板上的组件，或者可以位于图形卡上，或者可以被集成到更大的组件中。
虽然系统100被显示为其中的图形设备120、GM开关和根联合体140是分开的设备，但是其他实施例也是可能的，例如将GM开关130与根联合体140一起集成到一个设备中。此外还可以有另外的实施例，其中将图形设备120、GM开关130和根联合体140集成到单一设备中。
对于系统100，被称为图形随机存取存储器(GRAM)的毗连的存储器被分配在系统地址空间中。然而，此GRAM的背后并没有真实的存储器。该GRAM被图形设备120看作较大的、毗连的存储器空间。操作系统将把该GRAM作为页面散布在系统存储器150中的任何可以找到空间的地方。
图2是GM开关130的框图。该GM开关包括GRAM转换器132和图形存储器页面(GMP)表134。在软件控制(设备驱动程序、操作系统等等)下为该GMP表134加载物理地址。该GRAM转换器132通过PCI Express链接125接收虚拟图形存储器地址。该GRAM转换器132使用所述虚拟地址来访问该GMP表134。该GRAM转换器132产生物理地址，所述物理地址可以通过PCI Express链接135被传递到根设备140。
该GMP表134是地址转换表。如前所述，该GMP表134保存由操作系统分配的物理存储器的地址。表134的尺寸可以取决于GRAM的尺寸。例如，如果GRAM为2GB，对于页面使用32比特地址，并且每个页面4k字节，则GMP表134将是(2*1024*1024*1024)/(4*1024)个条目*4字节每条目＝2M字节。虽然该GMP 134在此示例性实施例中被显示为集成在GM开关130中，但是其他实施例也是可能的，其中该GMP表被定位在与GM开关130分离但却处于其本地位置处的存储器中，或者被定位在系统存储器150中。
图3为描述从虚拟图形存储器地址到物理系统存储器地址的变换的框图。到GRAM转换器132的输入通过PCI Express链接125到达。该输入是图形设备120需要访问的地址“X”。GRAM空间存在于系统存储器范围的外部。GRAM空间开始于一个被表示为GRAM基址(GRAM Base)的地址。位于GRAM空间中的几个地址被显示为地址X、X+1和X+2。转换器获得该虚拟图形地址X并且将其变换成到GMP表134的一个索引。在所指定的GMP表条目处的地址给出操作系统已分配的存储器页面的实际物理地址。对于本例来说，GMP表134中仅示出3个条目条目A、B和C。存储在A、B和C条目中的地址对应于系统存储器150的区域A、B和C。对于本例来说，虚拟地址“X”提供到GMP表134的C条目的索引。GMP表134将来自C条目的物理地址传递到根联合体140，其允许访问系统存储器的区域C。
图4为GM开关130的框图，其包括对GRAM转换器132的更详尽的视图。如前所述，虚拟图形地址“X”从图形设备到达。该GRAM转换器132接收该地址，并且使用该虚拟地址中的表示一个页面号的部分来形成一个到GMP表134中的索引。该GRAM转换器132通过从该地址“X”中减去所述GRAM基址地址来产生该索引。将存储在GMP表134的条目C处的物理地址与该虚拟地址中的表示进入所述页面的偏移量的部分相组合。最终得到的地址通过PCI Express链接135被传递到根联合体140。
GRAM转换器的总体运行环境可以使得用于AGP实现方式的相同的操作系统驱动程序能够被用来管理该GMP表以及分配及释放GRAM页面。在AGP中，该驱动程序一般被称为GART(图形地址重映射表)驱动程序。能够重复利用现有的GART驱动程序会使从AGP到PCI Express的过渡变得容易。
一个视频设备驱动程序可能向操作系统请求数量为N的GRAM页面。GMP表驱动程序可以在存储器中分配这些页面，并且填充GMP表134。该视频驱动程序将预留其需要的页面以用于特定应用。在图形设备看来，GRAM将从GRAM基址地址开始并且扩展至其所需要的尺寸。当图形设备120需要使用该GRAM时，该图形设备将发布一个对应于具有GRAM范围的地址的事务。当检查确定该请求在一个合适的范围内时，GRAM转换器132将计算出到GMP表134中的索引，并且拾取系统存储器150中的实际页面的地址。该地址通过PCI Express链接135被发送到根联合体140，这样，系统存储器150可以被访问。
图5为图形存储器开关的框图，其包括虚拟的PCI-PCI桥136。当操作系统在枚举(enumeration)期间遇到该PCI-PCI桥时，一个合适的驱动程序(也许是GART驱动程序)被加载。所述GM开关130还包括配置空间138，该配置空间包括用于设置所述GMP表的寄存器，以用于运行时间期间的适当操作。配置空间138中的寄存器可以遵循AGP规范，这样就无需改变现有软件。
图6为通过图形存储器开关620耦合到根联合体630的几个图形组件610、620和630的一个示例性实施例的框图。这种类型的配置可以提供允许多个图形设备的系统。这些设备中的每一个可以或者可以不支持多个显示器。当操作系统遇到连接到根联合体630的虚拟PCI-PCI桥628时，可以加载单个驱动程序。所述多个图形设备610、620和630都可以看到相同的、毗连的GRAM空间，并且可以共享存储在GRAM空间中的信息。
图形驱动程序610、620和630分别通过虚拟PCI-PCI桥622、624和626耦合到虚拟PCI-PCI桥628。
图7是一种用于从通过点对点的、基于分组的互连所接收到的虚拟图形存储器地址产生物理存储器地址的方法的一个实施例的流程图。在方框710中，通过一个点对点的、基于分组的互连从图形设备接收虚拟图形存储器地址。利用方框720中的图形存储器转换器产生物理存储器地址。接着，在方框730中，该物理存储器地址被传递到根联合体设备。
在前述说明中，参照本发明的特定示例性实施例说明了本发明。然而，显而易见的是，在不背离阐明于所附权利要求书中的更宽的实质和范围的情况下，可以对本发明做出多种多样的修改和变化。相应地，说明书和附图应被认为是说明性而非限制性的。
说明书中的“一个实施例”、“一些实施例”或者“其他实施例”意味着结合各实施例描述的特定的特征、结构或者特性被包含在至少一些实施例中，而不必包含在本发明的所有实施例中。“一个实施例”或者“一些实施例”不必表示相同的实施例。
权利要求
1.一种设备，包括输入端，用于通过点对点的、基于分组互连来接收虚拟图形存储器地址；以及图形地址转换器，用于接收该虚拟图形存储器地址并且产生物理存储器地址。
2.权利要求1的设备，该图形地址转换器包括图形存储器页面表。
3.权利要求2的设备，该图形存储器页面表用于存储由操作系统所分配的多个物理地址。
4.权利要求3的设备，该图形存储器页面表包括多个条目，这些条目中的每一个用于存储32比特地址。
5.权利要求4的设备，其中所述点对点的、基于分组的互连遵从PCI Express规范。
6.权利要求5的设备，还包括用于将所述物理地址通过第二点对点的、基于分组的互连传递到根联合体设备的输出端。
7.权利要求1的设备，还包括用于接收所述物理地址并且将该物理地址传递到存储器控制器的根联合体功能。
8.权利要求1的设备，该图形设备转换器用于访问外部图形存储器页面表。
9.一种设备，包括图形控制器，用于产生虚拟图形存储器地址；图形地址转换器，用于接收该虚拟图形存储器地址并且产生物理存储器地址；以及输出端，用于将该物理地址通过点对点的、基于分组的互连传递到根联合体设备。
10.权利要求9的设备，该图形地址转换器包括图形存储器页面表。
11.权利要求10的设备，该图形存储器页面表用于存储由操作系统所分配的多个物理地址。
12.权利要求11的设备，该图形存储器页面表包括多个条目，这些条目中的每一个用于存储32比特地址。
13.权利要求12的设备，其中所述点对点的、基于分组的互连遵从PCI Express规范。
14.一种系统，包括图形设备；图形存储器开关设备，用于通过第一点对点的、基于分组的互连从该图形设备接收虚拟图形存储器地址，该图形存储器开关设备包括图形存储器转换器，该图形存储器转换器用于接收该虚拟图形存储器地址并且产生物理存储器地址；以及根联合体设备，用于通过第二点对点的、基于分组的互连从该图形存储器开关设备接收该物理存储器地址。
15.权利要求14的系统，该图形地址转换器包括图形存储器页面表。
16.权利要求15的系统，其中所述第一和第二点对点的、基于分组的互连遵从PCI Express规范。
17.一种系统，包括图形设备，该图形设备包括图形存储器开关设备，该图形存储器开关设备包括图形存储器转换器，该图形存储器转换器用于接收虚拟图形存储器地址并且产生物理存储器地址；以及根联合体设备，用于通过点对点的、基于分组的互连从该图形存储器开关设备接收该物理存储器地址。
18.权利要求17的系统，该图形地址转换器包括图形存储器页面表。
19.权利要求18的系统，其中所述点对点的、基于分组的互连遵从PCI Express规范。
20.一种系统，包括图形设备；以及存储器控制器中心，包括图形存储器开关设备，用于通过点对点的、基于分组的互连从该图形设备接收虚拟图形存储器地址，该图形存储器开关设备包括图形存储器转换器，该图形存储器转换器用于接收该虚拟图形存储器地址并且产生物理存储器地址；存储器控制器；以及根联合体设备，用于从该图形存储器开关设备接收该物理存储器地址并且将该物理存储器地址传递到该存储器控制器。
21.权利要求20的系统，该图形地址转换器包括图形存储器页面表。
22.权利要求21的系统，其中所述点对点的、基于分组的互连遵从PCI Express规范。
23.一种方法，包括通过点对点的、基于分组的互连从图形设备接收虚拟图形存储器地址；使用图形存储器转换器产生物理存储器地址；以及将该物理存储器地址传递到根联合体设备。
24.权利要求23的方法，其中通过点对点的、基于分组的互连从图形设备接收虚拟图形存储器地址包括通过遵从PCI Express规范的点对点的、基于分组的互连从图形设备接收虚拟图形存储器地址。
全文摘要
图形设备将图形地址传递到图形存储器开关，该图形存储器开关包括图形随机存取存储器转换器和图形存储器页面表。该图形存储器地址通过点对点的、基于分组的互连被传递到该图形存储器开关。该图形存储器开关产生物理系统存储器地址，并且将该物理地址传递到根联合体。该物理系统存储器地址通过点对点的、基于分组的互连被传递到该根联合体。
文档编号G09G5/39GK1902680SQ200480039152
公开日2007年1月24日 申请日期2004年12月22日 优先权日2003年12月24日
发明者S·A·库尔卡尼 申请人:英特尔公司