专利名称：绘图系统以及绘图控制方法
技术领域：
本发明有关于一种绘图装置与绘图控制方法；尤其指一种节省成本且增进效能的绘图装置与绘图控制方法。
背景技术：
随着绘图应用的复杂度和拟真度增加，计算器平台的能力(包括微处理器速度、系统内存容量和带宽，以及多任务处理)亦持续进步。为了符合现代绘图应用的需求，绘图装置(亦称为绘图加速器)已成为现代计算机系统中集成组件之一。
图1所示为一使用一外加式绘图卡的公知绘图系统10的示意图。绘图系统10包括一控制芯片组14、一系统内存16以及一外加式绘图卡18。绘图数据从一中央处理单元12通过控制芯片组14与一总线接口13送到绘图卡18，总线接口13可为加速图形接口(Accelerated Graphics Port，AGP)或外围部件连接接口(Peripheral Component Interconnect，PCI)。绘图卡18包括一的区域内存19，用以储存绘图数据和绘图命令。
图2所示为在外加式绘图卡18中所进行的绘图处理流水线(graphicprocessing pipeline)流程，其包括在步骤S22中，通过总线接口13接收中央处理单元12传来的绘图顶点(vertex)数据，并且对顶点数据进行坐标转换以及光照(lighting)处理。接着，在步骤S24中，接收坐标转换以及光照处理后的绘图顶点数据，且对其进行修剪(clip)处理。然后在步骤S26中，对上述修剪处理后的绘图顶点数据进行像素着色(pixel shading)的处理，再输出绘图数据以显示于显示器屏幕上。
虽然公知的绘图卡大都是利用附加卡方式连接上系统，但是目前已经有愈来愈多计算机是将绘图系统集成(integrated)至主机板上，其利用将绘图卡嵌入控制芯片组内到一集成芯片组中，而区域内存则是结合在公知系统内存里，此种集成内存结构称为统一内存构造(unified memory architecture，UMA)。图3所示为一使用一集成式(integrated)绘图芯片的公知绘图系统30的示意图。绘图系统30包括一集成芯片组33以及一系统内存36。在绘图系统30中，绘图工作由一中央处理单元12直接传送到集成芯片组33。
其中，集成芯片组33中的集成式绘图芯片331所进行的绘图处理与图2所示的绘图处理流水线相同，但值得注意的是，为了减少集成式绘图芯片331所使用的门控电路(gate)数以控制集成式绘图芯片331的尺寸大小，集成芯片组33的集成式绘图芯片331中的顶点着色器(vertex shader)所进行的处理通过中央处理单元12计算处理绘图数据，因此，其处理效率较一般以硬件实现的顶点着色器差，如图1所示的外加式绘图卡。所以为了加快绘图处理速度，许多消费者会选择另外加入一外加式绘图卡至计算机中。此时，计算机中的系统BIOS(Basic Input Output System)会使得集成芯片组33中的集成式绘图芯片331被禁止(disabled)，以避免其与外加式绘图卡产生干扰。但在这种状况下，集成式绘图芯片331就被浪费掉了。因此，需要一种绘图系统可以平衡效能需求及成本之间的问题。
发明内容
根据上述的目的，本发明提出一种绘图系统，其包括一第一绘图装置以及一第二绘图装置。第一绘图装置包括修剪及设定处理器以及像素着色器。修剪及设定处理器存取并且修剪处理绘图数据。像素着色器对修剪处理后的绘图数据进行像素着色的处理。第二绘图装置可拆卸式的设置于第一绘图装置，且不包括修剪及设定处理器以及像素着色器。第二绘图装置包括第一顶点着色器，用以对顶点数据进行坐标转换以及光照处理，以输出上述绘图数据。
此外，本发明另提出一种绘图控制方法，用以控制一第一绘图装置以及一第二绘图装置，其中，上述第一绘图装置包括一第一顶点着色器，而上述第二绘图装置则包括一第二顶点着色器，其中上述第二顶点着色器通过一中央处理单元(CPU)对一顶点数据进行坐标转换以及光照处理。上述绘图控制方法包括检测上述第一绘图装置。当检测到上述第一绘图装置时，一驱动程序分配上述顶点数据至上述第一顶点着色器和上述第二顶点着色器。以及上述第一顶点着色器对上述顶点数据进行坐标转换以及光照处理，以产生一绘图数据。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
图1为显示使用外加式绘图卡的公知绘图系统的示意图。
图2为显示绘图处理流水线的流程图。
图3为显示使用集成式(integrated)绘图芯片的公知绘图系统的示意图。
图4为显示根据本发明实施例所述的绘图系统的示意图。
图5为分别于图4的集成式绘图芯片及外加式绘图卡所进行的绘图处理示意图。
图6为根据本发明实施例所述的一绘图控制方法的流程图。
符号说明10-绘图系统 12-中央处理单元 14-控制芯片组 13-总线接口 16-系统内存 18-外加式绘图卡 19-区域内存 22-顶点着色器24-修剪及设定处理器 26-像素着色器 30-绘图系统33-集成芯片组 331-集成式绘图芯片36-系统内存 40-绘图系统 42-集成式绘图芯片44-外加式绘图卡 45-总线接口 46-系统内存48-帧缓冲器 421-顶点着色器422-修剪及设定处理器 423-像素着色器441-顶点着色器具体实施方式
图4为表示根据本发明的一绘图系统的示意图。绘图系统40包括一集成式绘图芯片42、一外加式绘图卡44及一系统内存46。系统内存46可为各种不同类型的集成电路内存，如静态随机存取内存(SRAM)、动态随机存取内存(DRAM)或高速缓存。图5为表示绘图系统40的集成式绘图芯片42及外加式绘图卡44所进行的绘图处理。如图5所示，集成式绘图芯片42所进行的绘图处理与图2所示的绘图处理流水线流程相同，其包括一顶点着色器(vertex shader)421、一修剪及设定(clip and setup)处理器422以及一像素着色器(pixel shader)423。顶点着色器421进行图2的步骤S22所述的坐标转换以及光照处理。修剪及设定处理器422则负责图2的步骤S24所述的修剪处理。而像素着色器423则是进行图2的步骤S26所述的像素着色处理。其中，其顶点着色器421所进行的处理通过中央处理单元12计算处理绘图数据。而外加式绘图卡44中仅包括一顶点着色器441，用以进行图2的步骤S22所述的坐标转换以及光照处理，其实施方式是以硬件实现，好处在提升工作效能，因使用集成电路(integrated circuits，ICs)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuits，ASICs)比使用中央处理单元12更能增加速度效能，因为中央处理单元12不同于专门负责处理绘图数据的外加式绘图卡44，故其处理速度较慢。外加式绘图卡44是可拆卸式的设置于集成式绘图芯片42上，因此，当外加式绘图卡44未安装于绘图系统40时，绘图系统40所进行的绘图处理与图3所示的使用一集成式绘图芯片的公知绘图系统30相同。而当将外加式绘图卡44安装于绘图系统40时，一系统BIOS(Basic Input Output System)检测到外加式绘图卡44，接着根据中央处理单元12处理顶点着色器421的运算处理能力，由一驱动程序将顶点数据分别分配至集成式绘图芯片42的顶点着色器(vertex shader)421以及外加式绘图卡44的顶点着色器441，以进行坐标转换以及光照处理，其中，中央处理单元12以及顶点着色器441的运算处理能力可以由中央处理单元12根据其之前的处理记录决定。例如，当现有顶点数据20组时，若通过中央处理单元12使用集成式绘图芯片42的顶点着色器421以及外加式绘图卡44的顶点着色器441的顶点数据处理所需时间比为3∶2，则可依照2∶3的数量比例，分别分配顶点数据至顶点着色器421以及441。亦即分配8组顶点数据至集成式绘图芯片42的顶点着色器421以进行处理，且分配12组顶点数据至外加式绘图卡44的顶点着色器441以进行处理。因此可以动态地(dynamically)根据中央处理单元12以及外加式绘图卡44的顶点着色器441的运算处理能力，以分别分配顶点数据至顶点着色器421以及441，使得得以并行地同时使用两个顶点着色器进行坐标转换以及光照处理，因此绘图系统40的效能可较传统的独立集成式绘图芯片或独立式的外加式绘图卡的顶点运算处理速度快。此外，若是系统BIOS检测到外加式绘图卡44时，发现已有此外加式绘图卡44的处理记录，则在分配顶点数据时，可以同时参照外加式绘图卡44的顶点着色器441以及中央处理单元12的运算能力，分别分配顶点数据至顶点着色器441以及421，其中顶点着色器441的运算处理能力亦可根据其之前的处理记录决定。此外，当发现中央处理单元12的运算能力为零时，则驱动程序将全部的顶点数据送至外加式绘图卡44的顶点着色器441处理。因此，本发明的绘图系统40可以藉由驱动程序动态地依照中央处理单元12以及外加式绘图卡44的顶点着色器441的运算能力，以最佳分配比率将顶点数据分配至顶点着色器421及441以进行着色处理，或者是仅使用顶点着色器421及顶点着色器441之一者以进行处理。此外，绘图数据自中央处理单元12送至集成式绘图芯片42以及系统内存46中。而外加式绘图卡44的顶点着色器441会通过一总线45，如PCI(Peripheral ComponentInterconnect)或PCIe(Peripheral Component Interconnect Express)总线，至系统内存46存取顶点数据，并对其进行坐标转换以及光照处理，再储存于系统内存46中。而集成式绘图芯片42的修剪及设定处理器422会至系统内存46中存取顶点着色器441以执行坐标转换以及光照处理的绘图顶点数据，并对其继续进行修剪处理。接着，集成式绘图芯片42的像素着色器423对修剪及设定处理器422已修剪处理后的绘图数据进行像素着色的处理，再将着色后的数据送至一帧缓冲器(frame buffer)48，以显示于显示器屏幕上。
绘图系统40中的外加式绘图卡44仅包括顶点着色器441，而无修剪及设定处理器以及像素着色器，因此相较于包括修剪及设定处理器以及像素着色器的传统外加式绘图卡，本发明的绘图系统具降低生产成本的优点。
图6为表示根据本发明的一绘图控制方法的流程图。图6的绘图控制方法60是控制一集成式绘图芯片以及一外加式绘图卡，并且集成式绘图芯片所进行的绘图处理与图2所示的绘图处理流水线相同，且其内的顶点着色器亦是通过一中央处理单元计算处理绘图数据，而外加式绘图卡则仅包括图2所示的顶点着色器，且其是以硬件实现。此外，外加式绘图卡亦是可拆卸式的设置于集成式绘图芯片上。在绘图控制方法60的步骤S61中，首先先接收顶点数据，接着于步骤S62中，进行检测外加式绘图卡。当检测到外加式绘图卡时则进行步骤S63，反之，则进行步骤S64，其中在步骤S64中，将接收到的顶点数据传送至集成式绘图芯片的顶点着色器，以由其进行坐标转换以及光照处理，以产生一绘图数据。而在步骤S63中，则查询中央处理单元处理顶点着色的能力，其中顶点着色运算处理能力根据其先前的顶点运算记录所决定。在取得中央处理单元的顶点着色运算处理能力之后，继续进行步骤S65。在步骤S65中，将接收到的顶点数据根据中央处理单元的顶点着色运算处理能力分别分配至集成式绘图芯片的顶点着色器以及加式绘图卡的顶点着色器以进行坐标转换以及光照处理，其中一驱动程序会分配一系统内存以供上述外加式绘图卡的顶点着色器使用。此外，在步骤S63中，亦可包括查询外加式绘图卡的顶点着色器的运算处理能力，且在步骤S65中，根据中央处理单元处理顶点着色的能力以及外加式绘图卡的顶点着色器的运算处理能力，将顶点数据分配至集成式绘图芯片的顶点着色器以及加式绘图卡的顶点着色器以进行处理，其中外加式绘图卡的顶点着色器的运算处理能力亦是根据其先前的顶点运算记录所决定。在步骤S64及S65后，在步骤S66中确认是否以完成所有顶点数据的处理，如已完成则结束，以由集成式绘图芯片的一修剪及设定处理器以及一像素着色器，进行后续绘图处理。反之，则回到步骤S63，继续进行顶点数据分配的处理。其中外加式绘图卡的顶点着色器是经由如一PCI或PCIe的总线接口存取顶点数据，以对上述顶点数据进行坐标转换以及光照处理。此外，其转换以及光照处理后的顶点数据放置于系统内存(systemmemory)中。而集成式绘图芯片的顶点着色器则通过一中央处理单元(CPU)对上述顶点数据进行坐标转换以及光照处理。
在本发明的绘图系统中的外加式绘图卡包括一以硬件实现的顶点着色器，因此可以在使用原有的集成式绘图芯片的修剪及设定处理器以及像素着色器的状况下，同时弥补集成式绘图芯片中的顶点着色器因使用中央处理单元进行计算而导致效能不足的缺点。此外，亦可减轻中央处理单元的负担。而且，因本发明的外加式绘图卡仅包括顶点着色器，故亦降低了成本。另外，在本发明的绘图系统中，可动态式地(dynamically)将接收到的顶点数据根据中央处理单元以及外加式绘图卡的顶点着色器的处理能力进行分配，因此可以同时有效利用集成式绘图芯片及外加式绘图卡的顶点着色器以提高绘图系统的顶点几何运算的处理速度。
本发明虽以优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可进行更动与修改，因此本发明的保护范围以所提出的权利要求所限定的范围为准。
权利要求
1.一种绘图系统，包括一第一绘图装置，包括一修剪及设定处理器，存取并且修剪处理一绘图数据；以及一像素着色器，对上述修剪处理后的绘图数据进行像素着色的处理；以及一第二绘图装置，可拆卸式地设置于上述第一绘图装置，且该第二绘图装置不包括修剪及设定处理器以及像素着色器，该第二绘图装置包括一第一顶点着色器，用以对一顶点数据进行坐标转换以及光照处理，以产生上述绘图数据。
2.如权利要求1所述的绘图系统，其中，该第一顶点着色器输出上述绘图数据至上述第一绘图装置以进行修剪及像素着色的处理。
3.如权利要求1所述的绘图系统，其中，上述第一顶点着色器经由一总线存取上述顶点数据。
4.如权利要求1所述的绘图系统，其中上述第一顶点着色器至一系统内存存取上述顶点数据，且输出上述绘图数据至上述系统内存中。
5.如权利要求1所述的绘图系统，其中上述第一绘图装置为一集成式绘图芯片。
6.如权利要求1所述的绘图系统，其中上述第一绘图装置更包括一第二顶点着色器，用以通过一中央处理单元对上述顶点数据进行坐标转换以及光照处理。
7.如权利要求6所述的绘图系统，更包括一系统BIOS，用以检测上述第二绘图装置。
8.如权利要求7所述的绘图系统，当上述系统BIOS检测到上述第二绘图装置时，上述第一以及第二顶点着色器根据上述第一顶点着色器以及上述中央处理单元的运算处理能力分别取得上述顶点数据以进行坐标转换以及光照处理，产生上述绘图数据。
9.如权利要求8所述的绘图系统，其中上述中央处理单元的运算处理能力根据上述第二顶点着色器的一先前顶点运算记录所决定，且上述第一顶点着色器的运算处理能力根据上述第一顶点着色器的一先前顶点运算记录所决定。
10.一种绘图控制方法，用以控制一第一绘图装置以及一第二绘图装置，其中上述第一绘图装置包括一第一顶点着色器，而上述第二绘图装置则包括一第二顶点着色器，其中上述第二顶点着色器通过一中央处理单元对一顶点数据进行坐标转换以及光照处理，上述绘图控制方法包括检测上述第一绘图装置；当检测到上述第一绘图装置时，一驱动程序分配上述顶点数据至上述第一顶点着色器和上述第二顶点着色器；以及上述第一顶点着色器对上述顶点数据进行坐标转换以及光照处理，以产生一绘图数据。
11.如权利要求10所述的绘图控制方法，更包括上述第二绘图装置对上述绘图数据进行修剪及像素着色的处理。
12.如权利要求10所述的绘图控制方法，其中，上述第一绘图装置为可拆卸式地设置于上述第二绘图装置。
13.如权利要求10所述的绘图控制方法，其中上述驱动程序分配上述顶点数据至上述第一顶点着色器和上述第二顶点着色器的步骤包括动态地分配上述顶点数据至上述第一顶点着色器以及上述第二顶点着色器，或者是上述第一顶点着色器以及上述第二顶点着色器的一者。
14.如权利要求10所述的绘图控制方法，其中上述驱动程序分配上述顶点数据至上述第一顶点着色器和上述第二顶点着色器的步骤包括根据上述第一顶点着色器以及上述中央处理单元的运算处理能力分别分配上述顶点数据至上述第一顶点着色器以及上述第二顶点着色器。
15.如权利要求14所述的绘图控制方法，其中上述第一绘图装置的上述第一顶点着色器的运算处理能力根据上述第一顶点着色器的一先前顶点运算记录所决定，且上述中央处理单元的运算处理能力根据上述第二顶点着色器的一先前顶点运算记录所决定。
16.如权利要求10所述的绘图控制方法，其中在检测的后，若无法检测到上述第一绘图装置，则将上述顶点数据传送至上述第二绘图装置，由上述第二顶点着色器进行坐标转换以及光照处理，以产生上述绘图数据。
17.如权利要求10所述的绘图控制方法，其中该第一顶点着色器经由一总线存取上述顶点数据。
全文摘要
一种绘图系统，包括第一绘图装置以及第二绘图装置。第一绘图装置包括修剪及设定处理器以及像素着色器。修剪及设定处理器存取并且修剪处理绘图数据。像素着色器对修剪处理后的绘图数据进行像素着色的处理。第二绘图装置可拆卸式的设置于第一绘图装置，且不包括修剪及设定处理器以及像素着色器。第二绘图装置包括第一顶点着色器，用以对顶点数据进行坐标转换以及光照处理，以输出上述绘图数据。
文档编号G06T1/20GK1825356SQ20061005920
公开日2006年8月30日 申请日期2006年3月15日 优先权日2006年3月15日
发明者陈亦鹏 申请人:威盛电子股份有限公司