DE19616346C2 - Computersystem mit optimierter Anzeigensteuerung - Google Patents

Computersystem mit optimierter Anzeigensteuerung

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Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Computersystem mit optimierter Steuerung der Anzeigeeinheit des Computersystems. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum optimierten Zugriff auf einen Bilddatenspeicher eines Computersystems sowie die Verwendung von Mitteln zur Sequenzierung von Speicherzugriffen in einem Computersystem zum Sequenzieren von Speicherezugriffen auf den Bilddatenspeicher eines Computersystems. Die Erfindung ist anwendbar für die Steuerung von Anzeigeeinheiten einer Vielzahl von Computersystemen, insbesondere für die Bildschirmsteuerung verhältnismäßig kleiner, preisgünstiger und gleichzeitig leistungsfähiger und robuster Computersysteme, beispielsweise für mobile Anwendungen.
Stand der Technik
Nach dem Stand der Technik weisen Steuervorrichtungen für die Anzeigeeinheit eines Computersystems Anschlüsse an ein erstes, primäres Bussystem sowie Anschlüsse an ein zweites, sekundäres Bussystem auf. Diese Steuervorrichtungen für die Anzeigeeinheit eines Computersystems werden häufig auch als DISPLAY- oder VIDEO-Controller bezeichnet.
Das erste, primäre Bussystem weist einen speziellen Adressen- und Datenbus auf. Mit diesem primären Bussystem steuert die Steuervorrichtung für die Anzeigeeinheit den erforderlichen Wiederauffrischungszyklus (Refresh) des Bilddatenspeichers mit wahlfreier Zugriffsarchitektur (DRAM, Dynamic Random Access Memory), der häufig auch als VIDEO-Memory bezeichnet wird.
Das zweite, sekundäre Bussystem weist ebenfalls einen Adressen- und Datenbus auf, mit dem die Steuervorrichtung für die Anzeigeeinheit mit der zentralen Steuereinheit des Computersystems verbunden ist, die häufig als CPU (Central Processing Unit) bezeichnet wird. Über dieses sekundäre Bussystem werden neue Bildinformationen, welche die zentrale Steuereinheit berechnet hat, in den Bilddatenspeicher geschrieben bzw. Bilddaten aus dem Bilddatenspeicher für aktuelle Berechnungen in die zentrale Steuereinheit gelesen.
Jedes der beiden Bussysteme weist einen Datenbus, einen Adressenbus und einen Steuerbus auf. Diese Busse können grundsätzlich sowohl als Bit-parallele Busse als auch als Bit-serielle Busse ausgeführt sein. In der Regel sind diese Bussysteme aus Gründen der geforderten Übertragungsleistung als Bit-parallele Busse ausgeführt.
Diese beiden voneinander unabhängigen Bussysteme sind erforderlich, um Zugriffskonflikte auf den Bilddatenspeicher von der zentralen Steuereinheit einerseits, und von der Steuervorrichtung für die Anzeigeeinheit andererseits, zu vermeiden. Für verschiedenen CPU- und Mikroprozessor-Familien existieren Bausteine, welche die Funktion der Steuervorrichtung für die Anzeigeeinheit bereitstellen, etwa der VIDEO-Controller MC 6845 der Firma MOTOROLA aus der Familie der 6800 Mikroprozessoren oder der VIDEO-Controller 8275 der Firma INTEL aus der Familie der 8080 Mikroprozessoren.
In U. Tietze und Ch. Schenk: "Halbleiter- Schaltungstechnik", Springer-Verlag, 5. Auflage, 1990, Berlin-Heidelberg-New York, werden auf den Seiten 526 bis 593 die Komponenten eines Mikrocomputersystems und deren funktionelle Schnittstellen erläutert. Neben dem Blockschaltbild eines Mikrocomputers auf Seite 527, Abb. 21.1, zeigt insbesondere die Abb. 21.54 auf Seite 588 eine Übersicht über Mikrocomputer-Peripherieschaltungen wie beispielsweise VIDEO-Controller. Diese Peripherieschaltungen sind üblicherweise auf der Platine des Computersystems oder auf einer speziellen Einsteckkarte untergebracht.
Nachteile des Standes der Technik
Bedingt durch die Busarchitektur mit einem ersten, primären Bussystem und einem zweiten, sekundärem Bussystem weisen VIDEO-Controller-Bauelemente einen große Zahl von elektrischen Anschlüssen auf, insbesondere von Busleitungsanschlüssen. Die Zahl der elektrischen Anschlüsse, die bei integrierten Schaltungen häufig als pins bezeichnet werden, hat eine wesentliche Auswirkung auf die Herstellungskosten eines Bauelementes. Diese große Zahl von elektrischen Anschlüssen erhöht daher die Herstellungskosten eines VIDEO-Controllers.
Weiterhin sind elektrische Anschlüsse und die damit verbundenen elektrischen Kontakte ein häufiger Grund von Störungen in elektrischen Systemen, da aufgrund von Verschmutzung, mechanischer Belastung, Korrosion, Materialermüdung, Abbrand usw. die elektrischen Kontakte keine ausreichende Langzeitstabilität aufweisen. Die Zahl der elektrischen Anschlüsse hat daher eine wesentliche Auswirkung auf die Funktionssicherheit eines elektrischen Systems. Die große Zahl von elektrischen Anschlüssen erhöht daher die Störanfälligkeit eines VIDEO-Controllers.
Weiterhin bedeuted das Erfordernis von zwei Bussystemen einen erheblichen Kostenaufwand durch die Materialkosten und die Verlegungskosten des zweiten Bussystems. Zudem erfordert ein zweites Bussystem zusätzlichen Raum, sowohl auf einer Platine eines Computersystems und somit auch in dem Gehäuse des Computersystems.
US Patent 4,858,107 offenbart einen Gegenstand nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wobei ein einziges Bussystem verwendet wird. Die Steuervorrichtung für die Anzeige (Videocontroller) ist als separates Bauteil unabhängig von der CPU augebildet. Um Zugriffskonflikte zwischen CPU und Videocontroller auf den Videospeicher zu kontrollieren, ist ein Prioritätskontroller sowie ein Umschalter ebenfalls als separat von der CPU liegende Logikkreise vorgesehen. So wird zwar ein Bussystem eingespart, aber nur auf Kosten von separater Zusatzlogik, die weiteren, ungewünschten, separat implementierten Schaltungsaufwand sowie Aufwand für entsprechende Verdrahtung, Kontaktierung erfordert.
Aufgabe
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen VIDEO- Controller mit baulichen Vereinfachungen zu entwickeln.
Lösung der Aufgabe
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung, welche die im Anspruch 1 aufgeführten Merkmale aufweist.
Dabei ist vorteilhaft, daß durch den Anschluß der zentralen Steuereinheit, der Steuervorrichtung für die Anzeigeeinheit und dem Bilddatenspeicher an den gemeinsamen Systembus nur noch ein Bussystem erforderlich ist, und alle elektrischen Anschlüsse entfallen, die nach dem Stand der Technik für das primäre Bussystem erforderlich waren. Dadurch wird vorteilhafterweise die Zahl der elektrischen Anschlüsse der Steuervorrichtung für die Anzeigeeinheit signifikant reduziert. Dies bringt neben einem Kostenvorteil auch den Vorteil der erhöhten Störsicherheit des Computersystems.
Es ist weiterhin von Vorteil, daß ein komplettes Bussystem eingespart werden kann, was wiederum Kostenvorteile durch die Einsparung der Materialkosten und der Verlegungskosten des zweiten Bussystems für das Computersystem bedeutet. Weiterhin ist von Vorteil, daß durch die Ensparung eines kompletten Bussystems Fläche auf der Platine des Computersytems als auch Raum in dem Gehäuse des Computersystems eingespart wird, wodurch das Computersystem kleiner und leichter wird.
Es ist weiterhin von Vorteil, daß neben einem Bussystem auch die zugehörigen Treiber- und Bufferbausteilen eingespart werden können, was neben einer Kostenreduzierung auch den Vorteil eines geringeren Energieverbrauches mit sich bringt.
Weiterhin ist von Vorteil, daß durch die Mittel zum Sequenzieren von Speicherzugriffen ein korrekter und gültiger Zugriff auf den Bilddatenspeicher gewährleistet wird und insbesondere die Datenintegrität gewährleistet wird. Diese Mittel zum Sequenzieren von Speicherzugriffen stellen sicher, daß jeweils nur eine Komponente des Comptuersystems, die zentrale Steuereinheit oder die Steuervorrichtung für die Anzeigeeinheit, auf den Bilddatenspeicher zugreifen darf. Dadurch wird vorteilhaft eine Kollision von Speicherzugriffen vermieden. Die Komponente, die auf den Bilddatenspeicher zugreifen kann, verwendet hierzu den Systembus.
Die zentrale Steuereinheit des Computersystems kann beispielsweise eine CPU (Central Processing Unit), einen Mikroprozessor oder einen Mikrocontroller aufweisen. Die Anzeigeeinheit kann beispielsweise eine Kathodenstrahlröhre, ein aktives oder passsives Flüssigkristalldisplay, ein Plasmadisplay, ein feldemittitierendes Kathodendisplay oder eine sonstige Displayeinrichtung aufweisen.
Die Mittel zum Sequenzieren der Speicherzugriffe können beispielsweise durch separate Steuerleitungen realisiert werden, welche die Komponenten, die auf den Systembus zugreifen wollen, mit der zentralen Steuervorrichtung verbinden. Jedes Mal, wenn eine Komponente auf den Bus zugreifen will, sendet diese Komponente ein Signal über die separate Steuerleitung und fordert damit die Bus- Zugriffsberechtigung an (BUS REQUEST). Durch ein weiteres Signal wird der Buszugriff wieder freigegeben (BUS RELEASE). Diese separaten Steuerleitungen können beispielsweise als Open-Kollektor-Schaltung oder als Open- Drain-Schaltung ausgeführt sein.
In ähnlicher Weise können die Mittel zum Sequenzieren der Speicherzugriffe durch eine Konstruktion realisiert werden, die auf dem Verfahren zum direkten Speicherzugriff (DMA, Direct Memory Access) oder auf Multimaster- Buskonstruktionen beruht. Diese Konstruktionen sind ebenfalls im oben genannten Stand der Technik beschrieben (U. Tietze und Ch. Schenk: "Halbleiter-Schaltungstechnik", Springer-Verlag, 5. Auflage, 1990, Berlin-Heidelberg-New York).
Weiterhin sind andere Mittel zum Sequenzieren der Speicherzugriffe möglich, wie beispielsweise die Zugriffsberechtigung nach einem token-Verfahren mit einem elektronischen token zu verknüpfen, dessen Besitz zum Buszugriff berechtigt, oder durch einer zentrale Steuereinheit, welche die Buszugriffe zuteilt, oder durch eine hierarchische Struktur der Komponenten hinsichtlich der Buszugriffsberechtigung, mit Buszugriffen nach einem vorgegebenen Prioritätsschema.
An den Systembus ist üblicherweise auch ein Arbeitsdatenspeicher angeschlossen, typischerweise ein Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM, Random Access Memory), entweder als statischer Speicher (SRAM) oder als dynamischer Speicher (DRAM). Weiterhin ist häufig auch ein Nur-Lese-Speicher (ROM, Read Only Memory) an den Systembus des Computersystems angeschlossen. Der Bilddatenspeicher ist üblicherweise ein Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM, Random Access Memory), beispielsweise ein dynamischer Speicher (DRAM).
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung weitere Merkmale auf.
Dabei ist es vorteilhaft, daß durch die Verwendung eines Video- Speicher (VRAM) mit Dual-Port-Architektur, dessen zusätzlicher serieller Zugriffsspeicher häufig als SAM (Serial Access Memory) bezeichnet wird, eine wesentliche Verringerung der Zugriffszyklen seitens der Steuervorrichtung der Anzeigeeinheit erzielt wird. Bei dem zusätzlichen seriellen Zugriffsspeicher des VRAMs kann es sich auch um einen teilbaren, seriellen Zugriffspeicher handeln, der häufig als SPLIT-SAM bezeichnet wird. Dieser serielle Zugriffsspeicher gibt die gespeicherten Daten über die Datenleitung an die Anzeigeeinheit weiter.
Es werden vorteilhafterweise bei jedem Speicherzugriff eine ganze Reihe von Bilddaten für die Anzeigeeinheit in den SAM oder SPLIT-SAM übertragen und von dort an die Anzeigeeinheit weitergeleitet. Durch diese Reduzierung der Speicherzugriffe zum Zwecke der Anzeige der Bilddaten, können diese Transfer- Speicherzugriffe sehr vorteilhaft in den Schreib-/Lesevorgang der zentralen Steuereinheit mit eingebunden werden. Durch die Verwendung von Bilddatenspeichern mit einem teilbaren, seriellen Zugriffspeicher lassen sich die Speicherzugriffe für die Anzeige der Bilddaten beispielsweise auf den 256ten Teil reduzieren.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung weitere Merkmale auf.
Dabei ist es vorteilhaft, daß durch die Festlegung der Priorität für Speicherzugriffe der Steuervorrichtung für die Anzeigeeinheit zu jedem Zeitpunkt ein störungsfreier Bildaufbau in der Anzeigeeinheit gewährleistet ist und zu jedem Zeitpunkt ein fehlerfreies Bild entsprechend dem aktuellen Inhalt des Bilddatenspeichers dargestellt werden kann. Insbesondere kann die Priorität auch derart festgelegt werden, daß die Steuervorrichtung für die Anzeigeeinheit den Systembus belegt, wann immer dies erforderlich ist, und die zentrale Steuereinheit gegebenenfalls auf eine Wiederfreigabe des Systembusses warten muß.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung weitere Merkmale auf.
Dabei ist es vorteilhaft, daß die Integration der Steuervorrichtung für die Anzeigeeinheit in eine Komponente des Computersystems, welche ebenfalls an dem Systembus angeschlossen ist, eine weitere Reduzierung der Zahl der elektrischen Anschlüsse und Kontakte gewährleistet. Die Komponente, in welche die Steuervorrichtung für die Anzeigeeinheit integriert wird, besitzt bereits einen Systembusanschluß und daher sind vorteilhafterweise keine weiteren Anschlüsse für die Steuervorrichtung für die Anzeigeeinheit erforderlich. Weiterhin reduziert sich durch die Integration der Steuervorrichtung für die Anzeigeeinheit der Flächenbedarf für die Steuervorrichtung auf der Platine des Computersystems, wodurch Gewicht und Herstellungskosten eingespart werden können. Ebenso wird die Zuverlässigkeit des Computersystems erhöht, da die Zahl der Bauelemente des Computersystems reduziert wird.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung weitere Merkmale auf.
Dabei ist es vorteilhaft, daß die Integration der Steuervorrichtung für die Anzeigeeinheit in die zentrale Steuereinheit des Computersystems die Sequenzierung der Speicherzugriffe weiter vereinfacht. Es wird dadurch weiter die Zahl der erforderlichen elektrischen Anschlüsse reduziert und somit eine kostengünstige und zuverlässige Lösung bereitgestellt. Darüberhinaus bietet die Integration eine höhere Verarbeitungsgeschwindigkeit, da alle Signale auf einem einzigen Schaltkreis bereitstehen. Insbesonders können auch die Mittel zum Sequenzieren vorteilhaft in die zentrale Steuereinheit integriert werden und somit die gesamte Funktionalität der zentralen Steuereinheit und der Steuervorrichtung für die Anzeigeeinheit in einem Bauelement kostengünstig, raumsparend und störsicher sowie mit hoher Verzögerungsgeschwindigkeit realisiert werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung weitere Merkmale auf.
Dabei ist es vorteilhaft, daß der PowerPC Mikrocontroller aufgrund seiner RISC-Architektur besonders für die Bearbeitung von Steuerungsaufgaben mit hoher Geschwindigkeit geeignet ist; die Integration der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung für eine Anzeigeeinheit für ein Computersystem ist mit geringem Kosten- und Entwicklungsaufwand erreichbar und gewährleistet einen zuverlässigen und kostengünstigen Betrieb. Der PowerPC Mikrocontroller ist ein Mitglied der PowerPC Prozessorfamilie, einer Familie moderner und hochleistungsfähiger Mikroprozessoren und Mikrocontroller. Der PowerPC Mikrocontroller kann über die Vetriebswege der IBM Deutschland beziehungsweise der IBM Corporation erworben werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung weitere Merkmale auf.
Dabei ist es vorteilhaft, daß neben der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung für eine Anzeigeeinheit gleichzeitig andere Funktionen auf einer gemeinsamen Funktionsplattform integriert werden können, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug Funktionen der Motorsteuerung, Klimasteuerung, Navigation, Anzeigeeinheiten sowie Audio- und Videoapplikationen. Die Funktionsplattform weist dabei beispielsweise neben einem PowerPC Mikrocontroller mit intergrierter hierarchischer Prozessorarchitektur noch DRAM- Speicher, Anzeigeeinheiten sowie Bustreiber und Businterfaces für die verschiedenen Datenbusse auf.
Dabei ist vorteilhaft, daß durch daß Zugreifen der zentralen Steuereinheit auf Daten des Bilddatenspeichers über den Systembus, und durch das Zugreifen der Steuervorrichtung für die Anzeigeeinheit auf den Bilddatenspeicher ebenfalls über den Systembus, nur noch ein Bussystem erforderlich ist, und alle elektrischen Anschlüsse entfallen, die nach dem Stand der Technik für das primäre Bussystem erforderlich waren. Dadurch wird vorteilhafterweise die Zahl der elektrischen Anschlüsse der Steuervorrichtung für die Anzeigeeinheit signifikant reduziert. Dies bringt neben einem Kostenvorteil auch den Vorteil der erhöhten Störsicherheit des Computersystems.
Es ist weiterhin von Vorteil, daß ein komplettes Bussystem eingespart werden kann, was wiederum Kostenvorteile durch die Einsparung der Materialkosten und der Verlegungskosten des zweiten Bussystems für das Computersystem bedeutet. Weiterhin ist von Vorteil, daß durch die Ensparung eines kompletten Bussystems Fläche auf der Platine des Computersystems als auch Raum in dem Gehäuse des Computersystems eingespart wird, wodurch das Computersystem kleiner und leichter wird.
Es ist weiterhin von Vorteil, daß neben einem Bussystem auch die zugehörigen Treiber- und Bufferbausteilen eingespart werden können, was neben einer Kostenreduzierung auch den Vorteil eines geringeren Energieverbrauches mit sich bringt.
Weiterhin ist von Vorteil, daß durch das Sequenzieren von Speicherzugriffen ein korrekter und gültiger Zugiff auf den Bilddatenspeicher gewährleistet wird und insbesondere die Datenintegrität gewährleistet wird. Das Sequenzieren von Speicherzugriffen stellt sicher, daß jeweils nur eine Komponente des Comptuersystems, die zentrale Steuereinheit oder die Steuervorrichtung für die Anzeigeeinheit, auf den Bilddatenspeicher zugreifen darf. Dadurch wird vorteilhaft eine Kollision von Speicherzugriffen vermieden. Die Komponente, die auf den Bilddatenspeicher zugreifen kann, verwendet hierzu den Systembus.
Dabei ist es vorteilhaft, daß durch die Verwendung von VRAM- Bilddatenspeichern mit einem teilbaren, seriellen Zugriffspeicher, der häufig als SPLIT-SAM bezeichnet wird, die Zugriffe auf den Bilddatenspeicher für die Anzeige der Bilddaten auf der Anzeigeeinheit wesentlich reduziert werden, und daß durch das Einräumen der Priorität für die Speicherzugriffe der Steuervorrichtung für die Anzeigeeinheit zu jedem Zeitpunkt ein störungsfreier Bildaufbau in der Anzeigeeinheit gewährleistet ist und zu jedem Zeitpunkt ein fehlerfreies Bild entsprechend dem aktuellen Inhalt des Bilddatenspeichers dargestellt werden kann.
Dabei ist es vorteilhaft, daß die Verwendung von Mitteln zur Sequenzierung von Speicherzugriffen gewährleistet, Speicherzugriffe einer zentralen Steuereinheit und Speicherzugriffe einer Steuervorrichtung für eine Anzeigeeinheit jeweils auf den Bilddatenspeicher in einem Computersystem über einen gemeinsamen Systembus abzuwicklen und die Steuereinheit, die Steuervorrichtung für die Anzeigeeinheit und den Bilddatenspeicher an dem Systembus des Computersystems anzuschliessen, so daß ein nach dem Stand der Technik erforderliches weiteres Bussystem eingespart werden kann. Dadurch wird vorteilhafterweise ein platz- und gewichtssparendes Computersystem realisiert, das preisgünstig herstellbar ist und eine hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit und hohe Störsicherheit gewährleistet.
Der Bilddatenspeicher kann dabei beispielsweise ein Video- Speicher mit wahlfreiem Zugriff (VRAM) sein und über einen teilbaren, seriellen Zugriffsspeicher (SPLIT-SAM) verfügen. Die Sequenzierung kann dem Zugriff der Steuervorrichtung für die Anzeigeeinheit den Bilddatenspeicher Priorität einräumen und Speicherzugriffe der zentralen Steuereinheit auf Daten des Bilddatenspeichers zwischenspeichern für den Fall, daß die zentrale Steuereinheit vorübergehend keine Zugriffsberechtigung besitzt.
Dabei ist es vorteilhaft, daß durch die Verwendung von einem Systembus in einem Computersystem zur Übertragung von Zugriffen der zentralen Steuereinheit und von Zugriffen der Steuervorrichtung für die Anzeigeeinheit auf den Bilddatenspeicher ein nach dem Stand der Technik erforderliches weiteres Bussystem eingespart werden kann. Dadurch wird vorteilhafterweise ein platz- und gewichtssparendes Computersystem realisiert, das preisgünstig herstellbar ist und eine hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit und hohe Störsicherheit, gewährleistet.
Figurenbeschreibung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 Ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung und Verschaltung der Komponenten des Computersystems;
Fig. 2 Eine Steuerung für ein Computersystem mit einer Steuervorrichtung für die Anzeigeeinheit mit Signalpfaden nach dem Stand der Technik;
Fig. 3 Ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Ausführungsform des Computersystems mit einer Steuervorrichtung für die Anzeigeeinheit mit Signalpfaden;
Fig. 4 Eine zentrale Funktionsplattform für die Steuerung verschiedener Funktionen in einem Kraftfahrzeug unter Verwendung des erfindungsgemäßen Computersystems mit optimierter Anzeigesteuerung.
Das in der Fig. 1 dargestellte Blockschaltbild des Computersystems 100 zeigt die zentrale Steuereinheit 110, die beispielsweise aus einer CPU (Central Processing Unit), einem Mikroprozessor oder einem Mikrocontroller besteht. Die zentrale Steuereinheit ist an einen Systembus 140 angeschlossen, der aus einem Datenbus, einem Adressenbus und einem Steuerbus besteht. Weiterhin angeschlossen an den Systembus 140 ist die Steuervorrichtung 125 für die Anzeigeeinheit des Computersystems 100 und der Bilddatenspeicher 130. Der Bilddatenspeicher kann aus einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff bestehen, beispielsweise ein DRAM-Speicher oder ein VRAM-Speicher sein. Über eine Datenleitung 121 ist die Anzeigeeinheit 120 des Computersystems 100 an den Bilddatenspeicher 130 angeschlossen. Die Anzeigeeinheit 120 kann beispielsweise eine Kathodenstrahlröhre, ein aktives oder passsives Flüssigkristalldisplay, ein Plasmadisplay, ein feldemittitierendes Kathodendisplay oder eine sonstige Displayeinrichtung sein. Die Speicherzugriffe der zentralen Steuereinheit 110 und der Steuervorrichung 125 für die Anzeigeeinheit erfolgen über den Systembus 140.
Die in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellten Funktionsblöcke sind folgendermaßen äquivalent:
Das in Fig. 2 dargestellte Computersystem 100 zeigt eine Steuervorrichtung für eine Anzeigeeinheit mit Signalpfaden nach dem Stand der Technik. Dabei ist insbesondere von Bedeutung, daß an dem zentralen Bussystem 400, bestehend aus einem Datenbus 401, einem Adressenbus 402 und einer Kontrollbus 403, ein Mikrocontroller 410, eine Speichereinheit 415 und eine Steuervorrichtung 420 für die Anzeigeeinheit (DPLY CNTL) angeschlossen sind.
Die Speichereinheit 415 kann dabei aus einem Nur-Lese- Speicher (ROM), und/oder aus einem statischen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (SRAM) und/oder aus einem dynamischen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (DRAM) bestehen. Die Steuervorrichtung 420 für die Anzeigeeinheit (DPLY CNTL) besitzt Verbindungen zu einem Bilddaten- oder Videospeicher (DPLY RAM) 425, die aus einem Datenbus 404, einem Adressenbus 405 und einem Zeilen- und Spaltensignal (RAS, CAS) und gegebenenfalls weiteren Steuersignalen 406 bestehen. Weiterhin besitzt die Steuervorrichtung 420 für die Anzeigeeinheit eine Verbindung 407 zu der Anzeigeneinheit (LCD/CRT) 430 für die Übertragung von horizontalen und vertikalen Synchronisationssignalen (H/V-SYNC) und bei LCD-Anzeigen gegebenenfalls den Pixeldaten-Takt (D-CK). Die Anzeigeeinheit 430 kann dabei beispielsweise eine Flüssigkristallanzeige (LCD) oder eine Kathodenstrahlröhre (CRT) sein. Die digitalen Rot/Grün/Blau-Daten des Bilddatenspeichers 475 werden von einem Digital-Analog-Wandler (VDAC) in ein analoges Rot/Grün/Blau-Signal (RGB) umgewandelt und so der Anzeigeneinheit (LCD/CRT) 430 bereitgestellt, für den Fall, daß die Anzeigeeinheit 430 die digitalen Rot/Grün/Blau- Daten nicht direkt verarbeiten kann.
Das in der Fig. 3 dargestellte erfindungsgemäße Computersystem 100 mit einer Steuervorrichtung (DPLY CNTL) 470 für die Anzeigeeinheit mit Signalpfaden weist ebenfalls ein zentrales Bussystem 450 auf, bestehend aus einem Datenbus 451, einem Adressenbus 452 und einem Kontrollbus 453, an den ein CPU-Kern 466, eine Speichereinheit 465 und eine Steuervorrichtung (DPLY CNTL) 470 für die Anzeigeeinheit angeschlossen sind.
Die Speichereinheit 465 kann dabei aus einem Nur-Lese- Speicher (ROM), und/oder aus einem statischen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (SRAM) und/oder aus einem dynamischen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (DRAM) bestehen. Die Steuervorrichtung (DPLY CNTL) 470 für die Anzeigeeinheit weist außer dem Anschluß an das zentrale Bussystem 450 keine weitere Verbindung zu dem Bilddatenspeicher 475 auf; insbesondere ist lediglich noch eine Verbindung zwischen der Steuervorrichtung (DPLY CNTL) 470 für die Anzeigeeinheit und der Anzeigeneinheit (LCD/CRT) 480 erforderlich; auf dieser Verbindung werden Signale für die Übertragung von horizontalen und vertikalen Synchronisationssignalen (H/V- SYNC) und bei LCD-Anzeigen gegebenenfalls der Pixeldaten- Takt übertragen.
Durch diese Anordnung und aufgrund der direkten Speicherzugriffsmöglichkeit geeigneter Mikrocontroller, wie beispielsweise des PowerPC Mikrocontrollers 460, ist es möglich, den Videospeicher (DPLY VRAM) 475 direkt an das zentrale Bussystem 450 anzuschließen. Der CPU-Kern 466 kann zusammen mit der Steuervorrichtung (DPLY CNTL) 470 in einem Mikrocontroller 460 integriert werden.
Speicherzugriffskonflikte hinsichtlich des Bilddatenspeichers 475 werden durch einen Kontrollmechanismus ähnlich der Methode des direkten Speicherzugriffs (DMA, Direct Memory Access) beziehungsweise der Multimaster-Busanordnung gelöst. Die Steuervorrichtung 470 für die Anzeigeeinheit fordert (BUS REQUEST) die Freigabe des Systembusses 450 von der zentralen Steuereinheit des Computersystems 100, beziehungsweise von dem CPU-Kern 466.
Nach der Freigabe des Systembusses 450 setzt die Steuervorrichtung 470 für die Anzeigeeinheit den Systembus 450 ein, um die Startadresse und Kontrollinformation an den Bilddatenspeicher 475 zu übertragen. Der Bilddatenspeicher 475 kopiert entsprechend der übertragenen Informationen Daten einer Bildzeile in seinen seriellen Zugriffspeicher (SAM). Nach Füllen des seriellen Zugriffspeichers (SAM) gibt die Steuervorrichtung 470 für die Anzeigeeinheit den Systembus 450 wieder zur Nutzung durch weitere Komponenten des Computersystems 100 oder durch den CPU-Kern 466 frei.
Wenn die Steuervorrichtung 470 für die Anzeigeeinheit in ihren internen Zählern mit den dazugehörigen Vergleichern das Ende einer horizontale Bildzeile registriert, wird über die BUS REQUEST Mechanismen ein doppelter Zugriff auf den Systembus 450 angefordert. Nach der Freigabe des Systembusses 450 wird der Anfang der nächsten Bildzeile, mindestens 257 Pixel, über einen VRAM "Read Transfare Cycle" in den seriellen Zugriffspeicher kopiert. Dieser Zugriff kann eine maximale Verzögerung von der Dauer der beiden Bildränder sowie der des horizontalen Synchronisationspulses tolerieren, insgesamt einige Mikrosekunden. Auch die folgenden Zugriffe innerhalb dieser darzustellenden Bildzeile haben einen relativ großen zeitlichen Spielraum von wiederum einigen Mikrosekunden. Dennoch muß der Zugriff der Steuervorrichtung 470 für die Anzeigeeinheit auf den Systembus 450 nach der Memory Refresh Logic des Computersystems 100 die höchste Priorität besitzen.
Die beschriebene Vorgehensweise wirkt sich außerhalb des Mikrocontrollers 460 durch eine nur geringfügig höhere Busbelastung aus. Schreib- und Lesezugriffe auf den Bilddatenspeicher 475 erfolgen wie auf den Hauptspeicher des Computersystems 100, da der Bilddatenspeicher 475 parallel zum Hauptspeicher des Computersystems 100 an dem Systembus 450 angeschlossen ist und wie eine weitere Speicherbank mit einer eigenen CAS- beziehungsweise RAS- Leitung adressiert wird.
Immer wenn ein Zugriff auf den Bilddatenspeicher 475 durch die Steuervorrichtung 470 für die Anzeigeeinheit zum Zwecke der Bildauffrischung (Refresh) erforderlich wird, werden eventuelle Speicheranforderungen des CPU-Kerns durch eine Sequenzierschaltung in eine Warteschlange gestellt. Anschließend wird der Zugriff der Steuervorrichtung 470 auf die Anzeigeeinheit freigegeben. Eine solche Architektur erlaubt den Bilddatenspeicher 475, dessen Datenwortbreite nun unabhängig von der zugehörigen Steuervorrichtung 470 für die Anzeigeeinheit ist, parallel zum Hauptspeicher des Computersystems am Systembus 450 zu betreiben.
Besitzt der eingesetzte Mikrocontroller bereits diese Multimaster- beziehungsweise DMA-Fähigkeiten und Vorrichtungen, so kann diese Funktionalität ohne wesentliche Veränderungen verwendet werden; dies ist beispielsweise bei einem IBM PowerPC Mikrocontroller 403 der Fall.
Die in der Fig. 4 dargestellte Funktionsplattform 600 für die zentrale Steuerung verschiedener Funktionen in einem Kraftfahrzeug mittels eines PowerPC Kontrollers weist einen Anzeigeausgang 630 auf, der eine Anzeigeeinheit oder Instrumententafel 631 steuert. Die Steuervorrichtung für die Anzeigeeinheit ist dabei erfindungsgemäß in den PowerPC Mikrocontroller integriert und sendet Informationen über den Systembus der Funktionsplattform 600.
Weiterhin weist die Funktionsplattform 600 die Steuerungsmöglichkeit eines A-Bus Datenbusses 610 auf, der wiederum mehrere Cluster-Controller 611, 612 und 613 aufweist, an welche die Sensoren 614 und die Aktoren 615 angeschlossen sind. Neben der Möglichkeit weitere automotive Feldbusse zu steuern, besitzt die Funktionsplattform 600 eine erste PCMCIA (Personnel Computer Memory Card International Association) Schnittstelle 620 für die Verbindung zu Speichermedien, wie beispielsweise FLASH-Speicherkarten oder magnetischen Speicherplatten. Diese Speichermedien können beispielsweise benutzer- oder fahrzeugspezifische Daten enthalten oder auch eine Benutzeridentifikation oder Zugangsberechtigung. Weiterhin besitzt die Funktionsplattform 600 eine zweite PCMCIA (Personnel Computer Memory Card International Association) Schnittstelle 621 für die Verbindung zu neuen Anwendungsprogrammen oder zur Datenkommunikation.
Eine weitere Schnittstelle 640 erlaubt die Kraftfahrzeug- Diagnose und gegebenfalls eine Fehleranalyse sowie den Datenaustausch anläßlich von Wartungsarbeiten am Kraftfahrzeug. Weiterhin können über eine Schnittstelle 650 mit angeschlossener Antenne 651 Datendienste drahtlos genutzt werden, beispielsweise Telefon, Telefax oder die Positionsbestimmung mittels GPS. Über eine entsprechende Schnittstelle 660 mit angeschlossener Videokamera 661 können fahrtstreckenspezifische Informationen erfaßt und berücksichtigt werden.
Weiterhin besitzt die Funktionsplattform 600 eine serielle Schnittstelle 670 für den Anschluß von Eingabemedien wie beispielsweise eine Tastatur, eine Maus oder eine Rollkugel, eine Schnittstelle 671 vom Typ SCSI für den Anschluß von Massenspeichermedien wie beispielsweise einer CD-ROM oder eines Magnetbandes, eine AUDIO- Schnittstelle 672 beispielsweise für die Befehlseingabe oder Informationsausgabe durch Sprache und eine parallele Schnittstelle 673 für die Informationsausgabe beispielsweise durch einen Drucker.

Claims (4)

1. Computersystem (100) bestehend aus einer zentralen Steuereinheit (110), einer Anzeigeeinheit (120), einer Steuervorrichtung (125) für die Anzeigeeinheit (120), einem Bilddatenspeicher (130) und einem Systembus (140), wobei die Anzeigeeinheit (120) über eine Datenleitung (121) mit dem Bilddatenspeicher (130) verbunden ist und Bilddaten aus dem Bilddatenspeicher (130) zur Anzeige bringt,
die zentrale Steuereinheit (110), die Steuervorrichtung (125) für die Anzeigeeinheit (120) und der Bilddatenspeicher (130) an dem Systembus (140) angeschlossen sind, wobei
Mittel (150) vorgesehen sind zum Sequenzieren von Speicherzugriffen der zentralen Steuereinheit (110) und Speicherzugriffen der Steuervorrichtung (125) für die Anzeigeeinheit (120) auf den Bilddatenspeicher (130),
wobei der Bilddatenspeicher (130) ein Video-Speicher (475) mit wahlfreiem Zugriff (VRAM) ist, wobei
der Bilddatenspeicher (130) über einen seriellen Zugriffspeicher (SAM) verfügt, insbesondere über einen teilbaren, seriellen Zugriffspeicher (SPLIT-SAM) verfügt, wobei
die Mittel zum Sequenzieren dem Zugriff der Steuervorrichtung (125) für die Anzeigeeinheit (120) Priorität vor dem Zugriff der zentralen Steuereinheit (110) einräumen, dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuervorrichtung (125) für die Anzeigeeinheit (120) in eine einzelne Komponente des Computersystems (100) mit Systembusanschluß integriert ist.
2. Computersystem (100) nach Anspruch 1, wobei die einzelne Komponente die zentrale Steuereinheit (110) des Computersystems (100) ist.
3. Computersystem (100) nach Anspruch 2, wobei die zentrale Steuereinheit (110) des Computersystems (100) ein PowerPC Mikrocontroller ist.
4. Computersystem (100) nach Anspruch 2, wobei die zentrale Steuereinheit (110) des Computersystems (100) Bestandteil einer Funktionsplattform (600) ist, und diese Funktionsplattform (600) insbesondere für die zentrale Funktionssteuerung in Kraftfahrzeugen oder in industriellen Anlagen geeignet ist.
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