计算机集群拼接显示系统中图形信号的同步方法及同步卡的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种计算机集群拼接显示系统中图形信号的同步方法，包括：接收集群中各计算机显卡输出的图形信号，并将各图形信号转化成数字图形数据流；根据同步接收逻辑将各图形数据流写入相对应的FIFO存储器，并根据同步输出逻辑，基于系统的输出同步信号及时钟信号，将图形数据流从FIFO存储器中读出；将读出的各图形数据流转化成图形信号后输出至相对应的显示设备。本发明还公开了一种同步卡。本发明利用计算机集群共同生成由多个图形拼接形成的单一超高分辨率图形，使输出到显示系统的各图形信号的帧率和同步信号相位精确一致，系统整体输出画面平滑无撕裂，比基于单一型号的支持外同步的高端显卡构建的系统，具有低成本和更高的灵活性。
【专利说明】计算机集群拼接显示系统中图形信号的同步方法及同步卡
【技术领域】
[0001]本发明涉及计算机图形处理领域，更具体地，涉及一种计算机集群拼接显示系统中图形信号的同步方法及同步卡。
【背景技术】
[0002]近年来，在虚拟现实、工程设计、地理空间信息可视化等领域，有越来越多的系统使用多显示器或多投影机显示超高分辨率、超大面积的图形。这类系统往往需要很高的数据处理能力以及对图形的处理能力，计算机集群系统可以提供这类系统所需要的高性能，将超高分辨率图形生成的任务分布在多台计算机上来完成。集群系统还具有可扩展性和模块化的特点，具有很高的灵活性和较高的性价比。在这些系统中，需要解决的一个关键问题是，如果将超高分辨率图形生成的任务按照屏幕区域分配给集群系统中的多台计算计来完成，如何使产生于多台计算机的多个图形输出信号在构成单一的超高分辨率图形时做到平滑无缝，而不会因各显示卡的输出帧率和同步信号相位的不同而产生画面撕裂等问题，此夕卜，有些系统还要求输出的计算机图形信号与一个电视图像信号同步，这也是普通计算机显示系统不能实现的。
[0003]目前，少数高端的计算机显示卡提供了外同步的功能，使显示卡的输出定时与外部参考信号一致，通过在集群中所有的计算机中都使用这样的显示卡，可以生成平滑无缝的单一超高分辨率图形，但是这类显示卡都是高端的专业显示卡，价格昂贵，对计算机的配置要求也比较高，增加了系统的成本，而且，由于系统中的计算机只能使用专用的显示卡，因此不能充分利用现有的通用计算机资源。
[0004]此外，在对图形质量要求不高的应用环境中，有些系统还通过软件方法实现各计算机新输出帧的帧率大体一致，不考虑相位问题，各计算机输出的每帧图形也不能保证属于同一画面，这样的系统不可避免会出现画面撕裂的问题，其应用受到很大限制。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种计算机集群拼接显示系统中图形信号的同步方法及同步卡，能够解决现有技术中存在的当多台计算机同时生成单一超高分辨率图形时，无法使各台计算机输出的图形信号精确同步的问题。
[0006]为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的:
[0007]—方面，提供了一种计算机集群拼接显示系统中图形信号的同步方法，包括:接收集群中各计算机显卡输出的图形信号，并将各图形信号转化成数字图形数据流；控制模块根据同步接收逻辑将各图形数据流写入相对应的先入先出FIFO存储器，并根据同步输出逻辑，基于系统的输出同步信号及时钟信号，将图形数据流从FIFO存储器中读出；将读出的各图形数据流转化成图形信号后输出至相对应的显示设备。
[0008]优选地，所述根据同步接收逻辑将各图形数据流写入相对应的先入先出FIFO存储器，包括:当FIFO存储器中的图形数据量达到预设的上阈值时，在输入图形信号的垂直逆程期间，控制模块向计算机主机发送暂停中断申请，并禁止向FIFO存储器写入新的图形数据，此后，FIFO存储器中的图形数据量逐渐减少，当图形数据量低于预设的重启阈值时，控制模块向计算机主机发送重启中断申请，并允许向FIFO存储器写入新的图形数据。
[0009]优选地，所述根据同步输出逻辑，基于系统的输出同步信号及时钟信号，将图形数据流从FIFO存储器中读出，包括:当集群中的某个FIFO存储器中的图形数据量低于预设的下阈值时，与该FIFO存储器对应的控制模块读出当前帧的全部图形数据后，重新将读指针置于该帧的开始处，重复播出该帧，同时，在播出重复帧之前的播出图形信号的垂直逆程期间，与该FIFO存储器对应的控制模块会向其他所有的控制模块发送重复帧脉冲，其他所有控制模块也将读指针置于之前已播出帧的开始地址处，在接下来的一帧时间内，重复播出之前播出的一帧。
[0010]优选地，在接收集群中各计算机显卡输出的图形信号之前，该方法还包括:每台计算机主机对自身需要生成和播出的图形帧进行顺序编号。
[0011]优选地，在所述控制模块向计算机主机发送暂停中断申请之后，该方法还包括:计算机主机响应暂停中断申请，暂停播出新的图形帧，记录最新的已播出图形帧的编号。
[0012]优选地，在所述向计算机主机发送重启中断申请之后，该方法还包括:计算机主机响应重启中断申请，重新向计算机显卡发送新的图形帧，新的图形帧的编号为暂停前播出的最后一个图形巾贞的编号加一。
[0013]优选地，同步信号及时钟信号是由主定时生成模块基于参考视频输入信号或者自身时钟自由运行而生成的，并将同步信号及时钟信号发送给与之对应的控制模块。
[0014]优选地，主定时生成模块将同步信号及时钟信号输出给任一与之相邻的从定时生成模块，从定时生成模块生成与接收到的同步信号相同步的同步信号及时钟信号发送给与之对应的控制模块，并将接收到的同步信号及时钟信号转发给与之相邻的另一从定时生成模块。
[0015]另一方面，提供了一种同步卡，包括，图形信号接收模块、定时生成模块、控制模块、先入先出FIFO存储器和图形信号发送模块，其中，图形信号接收模块，分别与计算机显卡及控制模块相连，用于接收计算机显卡输出的图形信号，并将图形信号转化成数字图形数据流后输出给控制模块；定时生成模块，与控制模块相连，用于生成同步信号及时钟信号给控制模块；控制模块，与FIFO存储器、定时生成模块、图形信号接收模块及图形信号发送模块相连，用于根据同步接收逻辑将图形数据流写入FIFO存储器，并根据同步输出逻辑，基于系统的输出同步信号及时钟信号，将图形数据流从FIFO存储器中读出后输出给图形信号发送模块；FIF0存储器，与控制模块相连，用于基于控制模块的控制，缓存图形数据流；图形信号发送模块，分别与控制模块及显示设备相连，用于接收控制模块传来的图形数据流，并将图形数据流转化成图形信号后输出至所述显示设备。
[0016]优选地，所述根据同步接收逻辑将所述图形数据流写入所述FIFO存储器，并根据同步输出逻辑，基于系统的输出同步信号及时钟信号，将所述图形数据流从所述FIFO存储器中读出包括:当FIFO存储器中的图形数据量达到预设的上阈值时，在输入图形信号的垂直逆程期间，控制模块向计算机主机发送暂停中断申请，并禁止向FIFO存储器写入新的图形数据，此后，FIFO存储器中的图形数据量逐渐减少，当图形数据量低于预设的重启阈值时，控制模块向计算机主机发送重启中断申请，并允许向所述FIFO存储器写入新的图形数据；当集群中的某个FIFO存储器中的图形数据量低于预设的下阈值时，与该FIFO存储器对应的控制模块读出当前帧的全部图形数据后，重新将读指针置于该帧的开始处，重复播出该帧，同时，在播出重复帧之前的播出图形信号的垂直逆程期间，与该FIFO存储器对应的控制模块会向其他所有的控制模块发送重复帧脉冲，其他所有控制模块也将读指针置于之前已播出帧的开始地址处，在接下来的一帧时间内，重复播出之前播出的一帧。
[0017]优选地，控制模块还包括控制脉冲输入/输出接口，与其他所有控制模块相连，用于发送启动脉冲或重复帧脉冲给其他所有控制模块。
[0018]优选地，定时生成模块为主定时生成模块时，同步信号及时钟信号是基于参考视频输入信号或者按照自身时钟自由运行而生成的，定时生成模块为从定时生成模块时，同步信号及时钟信号是基于来自主定时生成模块自身发生的同步信号及时钟信号而生成的。
[0019]优选地，定时生成模块还包括:图形同步信号输出接口和图形同步信号输入接口，其中:
[0020]图形同步信号输出接口，当定时生成模块为主定时生成模块时，用于将自身发生的同步信号及时钟信号输出给相邻的从定时生成模块，当定时生成模块为从定时生成模块时，用于将输入的同步信号及时钟信号转发给相邻的从定时生成模块。
[0021]图形同步信号输入接口，用于接收来自相邻的定时生成模块的同步信号及时钟信号。
[0022]优选地，同步卡还包括计算机外设接口，与控制模块相连、通过计算机总线接口与计算机主机相连，计算机主机通过计算机外设接口与控制模块进行通讯。
[0023]本发明的技术效果:
[0024]1.本发明利用计算机集群共同生成由多个图形拼接形成的单一超高分辨率图形，在接收到计算机显卡输出的图形信号后根据同步输入逻辑将输入信号转换为图形数据后进行存储，并且根据同步输出逻辑，基于系统的输出同步信号及时钟信号，将图形数据读出并转换为图形信号传输至显示设备，使输出到显示系统的各图形信号的帧率和同步信号相位精确一致，系统整体输出画面平滑无撕裂，图形质量优于基于软件帧率同步的系统；
[0025]2.由于本发明的技术方案可以使用任何计算机显卡，相比于基于单一型号的支持外同步的高端显卡构建的系统，具有更低的成本和更高的灵活性。
[0026]3.由于本发明的技术方案可以实现计算机图形信号与一个电视图像信号的同步，解决了现有技术中普通计算机显示系统不能实现与电视信号同步的问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0028]图1示出了根据本发明实施例一的计算机集群拼接显示系统中图形信号的同步方法的流程图；
[0029]图2示出了根据本发明实施例二的计算机集群拼接显示系统中图形信号的同步方法的具体处理流程图；
[0030]图3示出了根据本发明实施例三的计算机集群拼接显示系统中图形信号的同步方法中计算机主机中断处理流程图；[0031]图4示出了根据本发明实施例四的同步卡的结构示意图；
[0032]图5示出了根据本发明实施例五的同步卡的结构示意图；
[0033]图6示出了根据本发明实施例六的集群拼接显示系统中多台计算机同步卡的连接示意图；
[0034]图7示出了根据本发明实施例七的同步卡的结构示意图。
【具体实施方式】
[0035]下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
[0036]实施例一
[0037]图1示出了根据本发明实施例一的计算机集群拼接显示系统中图形信号的同步方法的流程图，如图1所示，该方法包括:
[0038]步骤S101，接收集群中各计算机显卡输出的图形信号，并将各图形信号转化成数字图形数据流；
[0039]其中，接收到的图形信号可以为:VGA、DV1、HDMI等格式；在步骤SlOl之前，该方法还包括:每台计算机主机对自身需要生成和播出的图形帧进行顺序编号，例如，系统中，一个超高分辨率图形由N台计算机中的图形输出软件分别输出，每台计算机中的图形输出软件负责生成和输出与之对应的整个超高分辨率图形的一个部分，并且，每台计算机对自身需要生成和播出的图形帧进行顺序编号，即从第I帧开始，到第N帧、第N+1帧……
[0040]步骤S102，控制模块根据同步接收逻辑将各图形数据流写入相对应的先入先出FIFO存储器，并根据同步输出逻辑，基于系统的输出同步信号及时钟信号，将图形数据流从FIFO存储器中读出；
[0041]具体的，每个FIFO存储器都预先设定一个上阈值、重启阈值和下阈值，当计算机显卡的输出帧率快于同步卡的输出帧率时，FIFO存储器将会趋满，当FIFO存储器中的图形数据量达到预设的上阈值时，在输入图形信号的垂直逆程期间，控制模块向计算机主机发送暂停中断申请，并禁止向FIFO存储器写入新的图形数据，此后，FIFO存储器中的图形数据量逐渐减少，当图形数据量低于预设的重启阈值时，控制模块向计算机主机发送重启中断申请，并允许向FIFO存储器写入新的图形数据。
[0042]当计算机显卡的输出帧率慢于同步卡的输出帧率时，FIFO存储器会趋空，当集群中的某个FIFO存储器中的图形数据量低于预设的下阈值时，与该FIFO存储器对应的控制模块读出当前帧的全部图形数据后，重新将读指针置于该帧的开始处，重复播出该帧，同时，在播出重复帧之前的播出图形信号的垂直逆程期间，与该FIFO存储器对应的控制模块会向其他所有的控制模块发送重复帧脉冲，其他所有控制模块也将读指针置于之前已播出帧的开始地址处，在接下来的一帧时间内，重复播出之前播出的一帧。即，当某个同步卡在重复播出第N帧图形时，其他所有同步卡都重复播出第N帧，保证了所有同步卡的播出帧号始终相同。
[0043]同步信号及时钟信号是由主定时生成模炔基于参考视频输入信号或者自身时钟自由运行而生成的，并将同步信号及时钟信号发送给与之对应的控制模块。
[0044]主定时生成模块将同步信号及时钟信号输出给任一与之相邻的从定时生成模块，从定时生成模块生成与接收到的同步信号相同步的同步信号及时钟信号发送给与之对应的控制模块，并将接收到的同步信号及时钟信号转发给与之相邻的另一从定时生成模块。
[0045]步骤S103，将读出的各图形数据流转化成图形信号后输出至相对应的显示设备。
[0046]本发明的实施例利用计算机集群共同生成由多个图形拼接形成的单一超高分辨率图形，在接收到计算机显卡输出的图形信号后根据同步输入逻辑将输入信号转换为图形数据后进行存储，并且根据同步输出逻辑，基于系统的输出同步信号及时钟信号，将图形数据读出并转换为图形信号传输至显示设备，使输出到显示系统的各图形信号的帧率和同步信号相位精确一致，系统整体输出画面平滑无撕裂，图形质量优于基于软件帧率同步的系统。
[0047]实施例二
[0048]图2示出了根据本发明实施例二的计算机集群拼接显示系统中图形信号的同步方法的具体处理流程图，如图2所示，在系统中，基于每个计算机显卡的实际输出帧率都有所不同，故，有的计算机显卡输出帧率快于同步卡的输出帧率，有的计算机显卡输出帧率慢于同步卡的输出帧率，为了使所有的图形同步卡同步播出序号相同的图形帧，每个同步卡需要对输入的图形信号进行同步处理，同步处理步骤如下:
[0049]FIFO存储器的写入逻辑执行奇数步骤，FIFO存储器的读出逻辑执行偶数步骤；当系统启动后，FIFO存储器写入逻辑的执行步骤即
[0050]步骤S201，FIFO存储器允许写入图形数据，图形帧编号N=I，FIFO存储器写指针复位，即，将FIFO存储器写入逻辑初始化；
[0051]步骤S203，图形输入帧开始？若是，执行步骤S205，若否，返回步骤S201 ;
[0052]步骤S205，允许图形帧写入？若是，执行步骤S207，若否，执行步骤S217 ;
[0053]步骤S207，写图形数据流到FIFO存储器；
[0054]步骤S209，垂直正程结束？若是，执行步骤S211，若否，返回步骤S207 ;
[0055]步骤S211，帧编号 N=N+1 ；
[0056]步骤S213，FIFO存储器数据量达到上阈值？若是，执行步骤S215，此时向计算机主机发送暂停中断申请，若否，返回步骤S201 ；
[0057]步骤S215，FIFO存储器禁止写入图形数据流，此步骤完成后返回步骤S201 ；
[0058]步骤S217，垂直逆程开始？若是，执行步骤S219 ;若否，返回步骤S205 ；
[0059]步骤S219，FIF0存储器的数据量达到重启阈值？若是，执行步骤S223，若否，执行步骤S221 ；
[0060]步骤S221，垂直逆程结束？若是，返回步骤S201，若否，执行步骤S219 ;
[0061]步骤S223，FIFO存储器允许写入图形数据流，此时向计算机主机发送重启中断申请。
[0062]当系统启动后，FIFO存储器读出逻辑的执行步骤即
[0063]步骤S202，清除重复帧标志，FIFO存储器读指针复位，即，将FIFO存储器读逻辑初始化；
[0064]步骤S204，是否为主同步卡？若是，执行步骤S204-1，若否，执行步骤S204-2 ;步骤S204-1，达到启动阈值？若是，执行步骤S204-11，即，发送启动脉冲，执行步骤S206 ;若否返回步骤S204 ;步骤S204-2，收到启动脉冲？若是，执行步骤S206，若否，返回步骤S204 ；[0065]多块同步卡需要同时启动输出，并且需要使FIFO存储器填充一部分图形数据后再启动，避免很快出现FIFO存储器空，并使写指针永远超前于读指针。
[0066]步骤S206，图形输出帧开始？若是，执行步骤S208，若否，针对主同步卡返回步骤S204-11，针对从同步卡则返回步骤S204-2 ；
[0067]步骤S208，重复帧标志有效？若是，执行步骤S210，若否，执行步骤S212 ；
[0068]步骤S210，读指针指向上一帧的开始地址，清除重复帧标志；
[0069]步骤S212，从FIFO存储器读出图形数据流；
[0070]步骤S214，垂直正程结束？若是，执行步骤S216，若否，返回步骤S212 ;
[0071]步骤S216，FIF0存储器达到下阈值？若是，执行步骤S218，若否，执行步骤S220 ；
[0072]步骤S218，置重复帧标志，发送重复帧脉冲，返回步骤S204-11 ；
[0073]步骤S220，垂直逆程结束？若是，针对主同步卡返回步骤S204-11，针对从同步卡则返回步骤S204-2，若否，执行步骤S222 ；
[0074]步骤S222，收到重复帧脉冲？若是，执行步骤S224，若否，返回步骤S220 ；
[0075]步骤S224，置重复帧脉冲，返回步骤S204-2。
[0076]上述步骤完成了系统中任一同步卡对输入图形信号的同步处理。
[0077]实施例三
[0078]图3示出了根据本发明实施例三的计算机集群拼接显示系统中图形信号的同步方法中计算机主机中断处理流程图；如图3所示，计算机主机中断处理步骤如下:
[0079]步骤S301，系统启动；
[0080]步骤S302，播出图形帧；
[0081]步骤S303，计算机主机收到暂停中断申请？若是，执行步骤S304，若否返回步骤S302 ；
[0082]步骤S304，记录最新的已播出图形帧的编号N ；
[0083]步骤S305，停止播出新的图形帧；
[0084]步骤S306，计算机收到重启中断申请？若是，执行步骤S307，若否，返回步骤S305 ；
[0085]步骤S307，重新向计算机显卡发送新的图形帧，新的图形帧的编号为暂停前播出的最后一个图形帧的编号加一，即从第N+1帧开始重启播出图形帧。
[0086]实施例四
[0087]图4示出了根据本发明实施例四的同步卡的结构示意图，如图4所示，该同步卡包括:图形信号接收模块10、定时生成模块20、控制模块30、先入先出FIFO存储器40和图形信号发送模块50,其中，
[0088]图形信号接收模块10，分别与计算机显卡及控制模块30相连，用于接收计算机显卡输出的图形信号，并将图形信号转化成数字图形数据流后输出给控制模块30 ；
[0089]其中，接收到的图形信号可以为:VGA、DV1、HDMI等格式；另外，图形信号接收模块10还存储同步卡支持的显示模式信息供计算机显卡读取；
[0090]定时生成模块20，与控制模块30相连，用于生成同步信号及时钟信号给控制模块30 ；
[0091]其中，定时生成模块为主定时生成模块时，同步信号及时钟信号是基于参考视频输入信号或者按照自身时钟自由运行而生成的(附图4中所示出的参考视频输入是可选的)，定时生成模块为从定时生成模块时，同步信号及时钟信号是基于来自主定时生成模块自身发生的同步信号及时钟信号而生成的。
[0092]控制模块30，分别与FIFO存储器40，图形信号接收模块10及图形信号发送模块50相连，用于根据同步接收逻辑将图形数据流写入FIFO存储器40，并根据同步输出逻辑，基于系统的输出同步信号及时钟信号，将图形数据流从FIFO存储器40中读出后输出给图形信号发送模块50 ;具体操作为:
[0093]当FIFO存储器40中的图形数据量达到预设的上阈值时，在输入图形信号的垂直逆程期间，控制模块30向计算机主机发送暂停中断申请，并禁止向FIFO存储器40写入新的图形数据，此后，FIFO存储器40中的图形数据量逐渐减少，当图形数据量低于预设的重启阈值时，控制模块30向计算机主机发送重启中断申请，并允许向FIFO存储器40写入新的图形数据；当集群中的某个FIFO存储器40中的图形数据量低于预设的下阈值时，与该FIFO存储器40对应的控制模块30读出当前帧的全部图形数据后，重新将读指针置于该帧的开始处，重复播出该帧，同时，在播出重复帧之前的播出图形信号的垂直逆程期间，与该FIFO存储器40对应的控制模块30会向其他所有的控制模块30发送重复帧脉冲，其他所有控制模块30也将读指针置于之前已播出帧的开始地址处，在接下来的一帧时间内，重复播出之前播出的一帧。
[0094]FIFO存储器40，与控制模块30相连，用于基于控制模块30的控制，缓存图形数据流；
[0095]图形信号发送模块50，分别与控制模块30及显示设备相连，用于接收控制模块30传来的图形数据流，并将图形数据流转化成图形信号后输出至所述显示设备，另外，图形信号发送模块50还可以读取显示设备支持的显示模式信息，供控制模块30使用。
[0096]本发明的实施例中，利用计算机集群共同生成由多个图形拼接形成的单一超高分辨率图形，在接收到计算机显卡输出的图形信号后根据同步输入逻辑将输入信号转换为图形数据后进行存储，并且根据同步输出逻辑，基于系统的输出同步信号及时钟信号，将图形数据读出并转化为图形信号传输至显示设备，使输出到显示系统的各图形信号的帧率和同步信号相位精确一致，系统整体输出画面平滑无撕裂，图形质量优于基于软件帧率同步的系统；同时可以使用任何计算机显卡，相比于基于单一型号的支持外同步的高端显卡构建的系统，具有更低的成本和更高的灵活性。
[0097]实施例五
[0098]图5示出了根据本发明实施例五的同步卡的结构示意图；如图5所示，控制模块30还包括:控制脉冲输入/输出接口 302，与其他所有控制模块30相连，用于发送启动脉冲或重复帧脉冲给其他所有控制模块30。其中，作为主同步卡的控制模块30为了使所有从同步卡同时启动，会发送启动脉冲给所有从同步卡的控制模块30，但是不管主同步卡的控制模块还是从同步卡的控制模块，根据同步输出逻辑并基于同步信号及时钟信号，都可以发送重复帧脉冲给其他所有的同步卡的控制模块。
[0099]实施例六
[0100]图6示出了根据本发明实施例六的集群系统中多台计算机图形同步卡的连接示意图；如图6所示，我们以三台计算机图形同步卡为例，来说明同步卡之间的信号输入输出关系和连接方式:
[0101]首先，定时生成模块20还包括:图形同步信号输出接口 202和图形同步信号输入接口 204，其中:
[0102]图形同步信号输出接口 202，当定时生成模块为主定时生成模块时，用于将自身发生的同步信号及时钟信号输出给相邻的从定时生成模块，当定时生成模块为从定时生成模块时，用于将输入的同步信号及时钟信号转发给相邻的从定时生成模块。
[0103]图形同步信号输入接口 504，用于接收来自相邻的定时生成模块的同步信号及时
钟信号。
[0104]其中，图形同步信号输出接口 202和图形同步信号输入接口 204是双向接口，既可以当输入接口也可以当输出接口，如果同步卡作为主同步卡，其图形同步信号输入接口 204当输出接口用，即，主同步卡将图形同步信号分别输出给其相邻的从同步卡，从同步卡中的图形同步信号输入接口接收来自相邻的同步卡的图形同步信号，从同步卡中的图形同步信号输出接口将接收到的图形同步信号环出，转发给另外一相邻同步卡。
[0105]作为主同步卡的控制模块30为了使所有从同步卡同时启动，会发送启动脉冲给所有从同步卡的控制模块30，但是不管主同步卡的控制模块还是从同步卡的控制模块，根据同步输出逻辑并基于同步信号及时钟信号都可以发送重复帧脉冲给其他所有的同步卡的控制模块。
[0106]本发明的实施例利用计算机集群共同生成由多个图形拼接形成的单一超高分辨率图形，集群中的每台计算机安装一个同步卡，计算机显卡输出的图形信号连接至对应的同步卡，同步卡的输出信号连接至对应的显示设备，系统中所有的同步卡同步播出序号相同的图形帧，每台同步卡对输入的图形信号进行同步处理后输出图形信号给该计算机对应的显示设备，同步卡还向对应的计算机反馈工作状态，并接受计算机的控制，使输出到显示系统的各图形信号的帧率和同步信号相位精确一致，系统整体输出画面平滑无撕裂，图形质量优于基于软件帧率同步的系统。
[0107]实施例七
[0108]图7示出了根据本发明实施例七的同步卡的结构示意图；如图7所示，同步卡还包括:计算机外设接口 60，与控制模块30相连、通过PC1、PCIe等计算机总线接口与计算机主机相连，计算机主机通过计算机外设接口 60与控制模块30进行通讯，查询设备状态，配置设备参数，接收和响应控制模块产生的中断请求等。
[0109]另外，当总线带宽足够时，同步卡还可以作为采集卡将图形数据采集入计算机，或者将计算机中的图形数据传输到同步卡上进行播出。
[0110]本发明的实施例利用计算机集群共同生成由多个图形拼接形成的单一超高分辨率图形，集群中的每台计算机安装一个同步卡，计算机显卡输出的图形信号连接至对应的同步卡，同步卡的输出信号连接至对应的显示设备，系统中所有的同步卡同步播出序号相同的图形帧，每台同步卡对输入的图形信号进行同步处理后输出图形信号给该计算机对应的显示设备，同步卡还向对应的计算机反馈工作状态，并接受计算机的控制，使输出到显示系统的各图形信号的帧率和同步信号相位精确一致，系统整体输出画面平滑无撕裂，图形质量优于基于软件帧率同步的系统；由于本发明的技术方案可以使用任何计算机显卡，相比于基于单一型号的支持外同步的高端显卡构建的系统，具有更低的成本和更高的灵活性。由于本发明的技术方案可以实现计算机图形信号与一个电视图像信号的同步，解决了现有技术中普通计算机显示系统不能实现与电视信号同步的问题。
[0111]显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
[0112]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种计算机集群拼接显示系统中图形信号的同步方法，其特征在于，包括: 接收集群中各计算机显卡输出的图形信号，并将所述各图形信号转化成数字图形数据流； 控制模块根据同步接收逻辑将所述各图形数据流写入相对应的先入先出FIFO存储器，并根据同步输出逻辑，基于系统的输出同步信号及时钟信号，将所述图形数据流从所述FIFO存储器中读出； 将读出的所述各图形数据流转化成图形信号后输出至相对应的显示设备。
2.根据权利要求1所述的计算机集群拼接显示系统中图形信号的同步方法，其特征在于，所述根据同步接收逻辑将所述各图形数据流写入相对应的先入先出FIFO存储器，包括: 当所述FIFO存储器中的图形数据量达到预设的上阈值时，在输入图形信号的垂直逆程期间，所述控制模块向计算机主机发送暂停中断申请，并禁止向所述FIFO存储器写入新的图形数据，此后，所述FIFO存储器中的图形数据量逐渐减少，当所述图形数据量低于预设的重启阈值时，所述控制模块向计算机主机发送重启中断申请，并允许向所述FIFO存储器写入新的图形数据。
3.根据权利要求1所述的计算机集群拼接显示系统中图形信号的同步方法，其特征在于，所述根据同步输出逻辑，基于系统的输出同步信号及时钟信号，将所述图形数据流从所述FIFO存储器中读出，包括: 当集群中的某个所述FIFO存储器中的图形数据量低于预设的下阈值时，与该FIFO存储器对应的所述控制模块读出当前帧的全部图形数据后，重新将读指针置于该帧的开始处，重复播出该帧，同时，在播出重复帧之前的播出图形信号的垂直逆程期间，与该FIFO存储器对应的所述控制模块会向其他所有的控制模块发送重复帧脉冲，其他所有控制模块也将读指针置于之前已播出帧的开始地址处，在接下来的一帧时间内，重复播出之前播出的一中贞。
4.根据权利要求1所述的计算机集群拼接显示系统中图形信号的同步方法，其特征在于，在所述接收集群中各计算机显卡输出的图形信号之前，该方法还包括: 每台计算机主机对自身需要生成和播出的图形帧进行顺序编号。
5.根据权利要求2所述的计算机集群拼接显示系统中图形信号的同步方法，其特征在于，在所述控制模块向计算机主机发送暂停中断申请之后，该方法还包括: 计算机主机响应所述暂停中断申请，暂停播出新的图形帧，记录最新的已播出图形帧的编号。
6.根据权利要求2所述的计算机集群拼接显示系统中图形信号的同步方法，其特征在于，在所述控制模块向计算机主机发送重启中断申请之后，该方法还包括: 计算机主机响应所述重启中断申请，重新向计算机显卡发送新的图形帧，新的图形帧的编号为暂停前播出的最后一个图形帧的编号加一。
7.根据权利要求1或3所述的计算机集群拼接显示系统中图形信号的同步方法，其特征在于，所述同步信号及时钟信号是由主定时生成模炔基于参考视频输入信号或者自身时钟自由运行而生成的，并将所述同步信号及时钟信号发送给与之对应的控制模块。
8.根据权利要求7所述的计算机集群拼接显示系统中图形信号的同步方法，其特征在于，所述主定时生成模块将所述同步信号及时钟信号输出给任一与之相邻的从定时生成模块，所述从定时生成模块生成与接收到的所述同步信号相同步的同步信号及时钟信号发送给与之对应的控制模块，并将接收到的所述同步信号及时钟信号转发给与之相邻的另一从定时生成模块。
9.一种同步卡，其特征在于，包括:图形信号接收模块、定时生成模块、控制模块、先入先出FIFO存储器和图形信号发送模块，其中， 所述图形信号接收模块，分别与计算机显卡及所述控制模块相连，用于接收所述计算机显卡输出的图形信号，并将所述图形信号转化成数字图形数据流后输出给所述控制模块； 所述定时生成模块，与所述控制模块相连，用于生成同步信号及时钟信号给所述控制模块； 所述控制模块，与所述FIFO存储器、所述定时生成模块、所述图形信号接收模块及所述图形信号发送模块相连，用于根据同步接收逻辑将所述图形数据流写入所述FIFO存储器，并根据同步输出逻辑，基于系统的输出同步信号及时钟信号，将所述图形数据流从所述FIFO存储器中读出后输出给所述图形信号发送模块； 所述FIFO存储器，与所述控制模块相连，用于基于所述控制模块的控制，缓存所述图形数据流； 所述图形信号发送模块，分别与所述控制模块及显示设备相连，用于接收所述控制模块传来的图形数据流，并将所述图形数据流转化成图形信号后输出至所述显示设备。
10.根据权利要求9所述的同步卡，其特征在于，所述根据同步接收逻辑将所述图形数据流写入所述FIFO存储器，并根据同步输出逻辑，基于系统的输出同步信号及时钟信号，将所述图形数据流从所述FIFO存储器中读出包括: 当所述FIFO存储器中的图形数据量达到预设的上阈值时，在输入图形信号的垂直逆程期间，所述控制模块向计算机主机发送暂停中断申请，并禁止向所述FIFO存储器写入新的图形数据，此后，所述FIFO存储器中的图形数据量逐渐减少，当所述图形数据量低于预设的重启阈值时，所述控制模块向计算机主机发送重启中断申请，并允许向所述FIFO存储器写入新的图形数据； 当集群中的某个所述FIFO存储器中的图形数据量低于预设的下阈值时，与该FIFO存储器对应的所述控制模块读出当前帧的全部图形数据后，重新将读指针置于该帧的开始处，重复播出该帧，同时，在播出重复帧之前的播出图形信号的垂直逆程期间，与该FIFO存储器对应的所述控制模块会向其他所有的控制模块发送重复帧脉冲，其他所有控制模块也将读指针置于之前已播出帧的开始地址处，在接下来的一帧时间内，重复播出之前播出的一中贞。
11.根据权利要求10所述的同步卡，其特征在于，所述控制模块还包括控制脉冲输入/输出接口，与其他所有控制模块相连，用于发送启动脉冲或所述重复帧脉冲给其他所有控制丰吴块。
12.根据权利要求9所述的同步卡，其特征在于，所述定时生成模块为主定时生成模块时，所述同步信号及时钟信号是基于参考视频输入信号或者按照自身时钟自由运行而生成的，所述定时生成模块为从定时生成模块时，所述同步信号及时钟信号是基于来自所述主定时生成模块自身发生的同步信号及时钟信号而生成的。
13.根据权利要求12所述的同步卡，其特征在于，所述定时生成模块还包括:图形同步信号输出接口和图形同步信号输入接口，其中: 所述图形同步信号输出接口，当所述定时生成模块为主定时生成模块时，用于将自身发生的同步信号及时钟信号输出给相邻的所述从定时生成模块，当所述定时生成模块为从定时生成模块时，用于将输入的同步信号及时钟信号转发给相邻的从定时生成模块。 所述图形同步信号输入接口，用于接收来自相邻的所述定时生成模块的同步信号及时钟信号。
14.根据权利要求9所述的同步卡，其特征在于，还包括计算机外设接口，与所述控制模块相连、通过计算机总线接口与计算机主机相连，计算机主机通过所述计算机外设接口与所述控制模块进行通讯。
【文档编号】G06F3/14GK103838533SQ201210477542
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2012年11月21日 优先权日:2012年11月21日
【发明者】王海洋 申请人:北京同步科技有限公司