CN86107983A - 用于图形处理器的字块移位装置 - Google Patents

Abstract

一种改进的移位装置，用于图形处理中的数据块移位。该移位装置允许多字、数据块移位。其移位过程是与其它图形功能同时实现而且是以独立于其它图形功能的方式来达到的。该移位装置提供了字符块的转移，以便旋转显示屏幕上的字符。该移位装置还提供了位块转移，以便将数据从源地址移到目标地址。

Description

本发明涉及处理贮存在存储器里的数据这一技术领域，更确却地说，是涉及存贮在存储器里的数据块移位技术。

关于图形数据处理，以前已有好多种图形处理器。图形处理器不仅必须能够生成数据，而且还必须能够处理这些数据，其两种典型的操作是视频显示的旋转和移位。

通常，视频显示是由光栅线组成的，而每条光栅线上有大量的象点。一组诸如16×16正方的象点组合在显示屏幕上可以表示为一个字符或者一幅图象。每一个象点信息是用一位（在黑白显示中）或几位（在彩色显示中）来表示的。

旋转操作允许字符在显示屏幕上旋转。当几何图形需要旋转时，这种字符旋转操作是有用的。先有技术中，处理的方法是使用字形表，表中备有全部可用的字符。该先有技术方法，是把一个字符的任何被转动的字符视图作为分开的单独字符来处理的。因此，为了提供同一个字符的90度，180度和270度旋转视图，在字符表中对每一个字符就必须备有四种字形。

移位操作允许字符在显示屏幕上从一个位置移动到另一个新的位置。当一条线或甚至一组线需要移动到新的位置时，这种移位变换是有用的。先有技术方法使用一种桶形移位技术，把所有的位都移动所希望的间隔。

本发明描述一种移位装置，这种装置能够同时迅速实现旋转和移位两种操作。而且，本发明还提供了单个字和多个字的数据块的处理功能。

本发明描述一种改进的图形数据操作方案，以便对字符块和位块进行转移。字符块的转移可以使表示一个字符的象点块的所有位同时旋转。因为全部旋转视图都可以借助字符块的转移来实现，所以在字形表里，每一个字符只需存有一种字形。

第二种转移，即位块转移，可以使矩形位块同时移位。因此，数据块能够更迅速地被移动到所希望的位置上去。

本发明保证了存储器中数字数据的移位。一种贮存来自存储器数据的存储装置配置成矩阵化的寄存器阵列。这种数字数据移位装置使得寄存器阵列在旋转移位的同时可水平地和垂直地移动这些位，从而使存贮在阵列中的那些位能够互换位置。然后，借助于数据转移装置，经过处理的数据块就被返回到存储器。字符旋转是通过把表示字符的位装入字块移位装置，并经过一系列由旋转算法所规定的移位操作来实现的。位块转移是通过把各连续的位装入、然后再移动这些位到转移目的地之前的各相应位的位置来完成的。

本发明是目的在于开发一种具有全部图形处理能力的单片半导体集成电路芯片。这种芯片上装有一个图形处理器，其中基本部件是字块移位装置。芯片上还包含一个显示处理器，这一显示处理器是在1986年2月10日提交、申请号为828，626的尚待批准的专利申请书中所描述的;以及一个接口总线单元，用以在16位总线上处理32位数据转移，这一接口总线单元是在1986年1月17日提交、申请号为819，726的尚待批准的申请中所描述的，上述两个申请已转让给本发明的受让人。

附图1是一个方框图，说明本发明的字块移位装置与装在图形处理器中其它的单元相关的全部功能。

附图2表示一个字符的四种旋转视图。

附图3是一个运用16×16矩阵阵列的字块移位装置的功能配置图。

附图4是说明位块转移示意图。

附图5是本发明运用8×32矩阵阵列最佳实施例的示意图。

这里公开了处理多字数据块的位块和字块移位装置。字块移位装置是用来加快图形处理器中的图形数据处理。字块移位装置是作为8×32位RAM阵列，并利用多路16位总线来实现的。虽然一种特殊的8×32矩阵被用来处理16×16字符显示，但是对于一个技术熟练的人说来，可以用其它形式的矩阵来处理不同的字符显示，这是显而易见的。并且，实施本发明的最佳实施例也不需要某些详细的专门说明。再者，为了使本发明不至于被不必要的详细描述所掩盖，这里也不对那些众所周知的结构和电路作详尽的叙述。

附图1是图形处理器（GP）10的基本框图。X-Y发生器11是一种包含有形状算法的可编程序逻辑阵列状态装置，为了用于产生线、园等图形而提供一他位置（△X和△Y）信息。与X-Y发生器11相连接的是地址发生器11，用来为下一个位置信息△X和△Y提供在存储器中的相应地址。

与地址发生器12连接的是数据发生器13，其功能是生成并处理数据。数据发生器13确定什么数据需要生成或修改，进而达到特殊的更改。

16位数据总线17提供了图形发生器GP10与其它部件如外存储器（未画出）之间的接口。总线17是一种能进行32位字转换的多路总线。总线接口16接受最高16位有效位和最低16位有效位，以便在内部总线18上提供一个32位字。

字块移位装置15接收总线18上源数据的32位字序列，并提供字块移位和位块移位。然后，经过移位的数据被传送到数据发生器13进行处理。当块移位装置15对源数据进行操作处理，目标堆栈14接收总线18上的目标信息。然后，该数据传送到数据发生器13，以便同已经移位的源数据一起完成操作处理。数据发生器13和地址发生器12向目标堆栈14提供新数据及相应的地址。目标堆栈14再将数据和地址信息送到总线接口16，以便在数据总线17和地址总线36上发送。

当需要时，数据发生器13也能提供一个从16个中选择的源数据和目标数据的布尔（Boolean）函数。例如，当一位从一个源地址传送到一个新的目标地址时，数据发生器13就从目标堆栈14接收目标数据，并从字块移位装置15接收经过移位的数据。数据发生器13提供源数据和目标数据的布尔函数，并将比较后的结果传送到目标堆栈14，作为新的目的数据，以便经过总线17传送到存储器。内部线路19将单元11、12、13、14、15和16连接到管理单元20，以提供内部控制和这些单元之间的通信联系。图形处理器GP10的微指令可驻留在管理单元20之内，其微指令的作用在于初始起动GP10。

本发明的技巧在于字块移位装置15内部。字块移位装置15对于输入到它的字块进行必要的移位操作。字块移位装置15对显示屏幕上的字符旋转提供字符块转移，对显示屏幕上的字移到新的位置提供位块转移。

图2是一个字符（例如字母或图象）在显示屏幕上旋转显示的实例。每个字符由16×16象点矩阵来确定，即由16个16位字来表示。图2中示出原来的16×16字符60被旋转90度、180度或270度的情况。能使16×16字符旋转的字块移位装置15的基本功能可利用附图3来说明。

参阅图3，该图示出字块移位装置基本操作的功能方框图。图中编号为0-15的16行寄存器70是作为堆栈来安排的，每行都有一个象70那样的十六位寄存器。寄存器70的每一位都与该寄存器的下一有效位相连接（例如第13位连接到第14位），并且与紧挨着的下一行的相同位相连接（例如1行的第13位与0行的第13位相连接）。0行寄存器71的各位绕回到15行寄存器72的各相应位。各行的第15位连接到该行的第0位，并且连接紧挨着的下一行的第0位。锁存器行由十六位寄存器75所组成，并从存储器那里接受十六位字。锁存寄存器75同样地被连接到行寄存器70，以使各个位可水平和垂直地转移，也使其第15位转移到本身的第0位以及15行的寄存器72的第0位。

字块移位装置73是作为一种先入、先出（FIFO）的堆栈来运用的。字块移位装置73将第一字装入锁存寄存器75。当各相继的字被输入到锁存器行时，这些位就往下传递，这种情况连续进行下去，直至16个十六位字全部被装入字块移位装置73的第0行至第15行为止。字块移位装置73是从其能够同时实现对字块操作的能力而得其名的。一旦数据块被装入字块移位装置73，则当字块移位装置73处理所存入的数据时，总线就可自由地提供其他的功能。

字符旋转是借助按预先安排的算法所确定的水平地和垂直地移动各个位来提供的。一旦完成了旋转操作，则表示经旋转的字符的位模式按顺序的字序从横向输出77或纵向输出78取出。

图4表示一个在起始位置41的特定数据被转移到目标位置42或者52时的移位操作。两种类型的转移可能发生。假设显示屏幕43有几个字长，纵向转移44仅仅导致地址转移到位置42。源地址45的第n位将转移到目标地址46的相同位的位置（第n位）。全字长的水平转移导致同样的地址转移。所以，这类从源到目标的转移中，位的位置并没有改变，只是将源数据写入到新地址而已。

但是，转移到位置52的第二种类型的转移涉及部分字长的水平转移47。这种部分字长的转移要求n个位在源地址45和目标地址48之间移位。再者，移位50可能使位51延伸到下一个地址49中。为了适当地进行这种类型的由源到目标的转移，可以执行位块转移。

再参见附图3，一个十六个字的字块被装入字块移位装置73。这十六个字表示显示的邻接部分。字块移位装置73保证每行的第15位都连接到紧挨着的下一行的第0位（如第一行的第15位连接到第0行的第0位）。字块中第十六个字在装入锁存器行79之后就不再向下堆进，以致使锁存寄存器75中保存这第十六个字并使底下第80行处于开路状态。然后，字块移位装置73，通过水平移位并依次将最高有效位移到紧挨着的下一行的最低有效位的位置上而提供必要的移位50（图4中的）当进行移位时，被移的若干位将进入开路的底部第80行，这是显然的。经过适当的移位50，这个十六字块就被传送至目标地址。在一系列数据转移中，当已经移位的字由字块移位装置15的底部第80行取走时，接续的一些字可以输入到字块移位装置15中。

虽然是利用16×16矩阵阵列来说明的，但是这仅仅是为了容易理解。而实际上，最佳实施例是运用8×32矩阵，在那里可将两个互相并排的十六位字排成一个32位的字。

图5是最佳实施例中应用图1中的字块移位装置15电路图。数据总线17传送由存储器来的最低有效字（LSW）21和最高有效字（MSW）22。在总线接口16（图1中的）上的多路转换器（MUX）23提供了一个32位字24而传送到字块移位装置39。字块移位装置39是由九行寄存器25组成，每行都有象25那样的32位寄存器。八行组成8×32矩阵，用以处理16×16的字符数据。上面的一行是用于位块移位的锁存器行。每一位都连接到下一个有效位，并连接到下一行寄存器25的相同位置的位上。第0个字的寄存器26的各个位被连接输出到MUX27，并且连接到第8个字的相同位置的位上，因此，第0字寄存器26绕回到第8个字寄存器28。

在每一行中，第15位通过MUX37和30连接到本身的第0位，并通过MUX29连接到本身的第16位;第31位通过MUX29连接到第16位，并通过MUX37和30连接到第0位。因此，每一个16位半字（MSW22或LSW21）可以自身绕回或者可以32位整字自身绕回。MUX37的输出还连接到下一行的MUX30，以便使第31位的顺次移位到下一行的第0位上。

所以，每一位都可以垂直向下地或者水平地转移到下一个有效位位置上。同时，可以发生带有附加的1个或半个字（LSW，MSW）水平绕回能力的垂直和水平绕回。此外，还可能出现顺序的移位，其中，一个位可以继续进行一系列移位而移到紧挨着的下一行。

因为字块移位装置39是8×32阵列，所以一个16位线上的16×16的字符，是作为一个16位半个字来存贮在字块移位装置39中的。这就是说，字符的第一条线作为第0个字的MSW来存贮的，而第二条线作为第0个字的LSW来存贮的。为了对水平阵列（8×32），而不是对堆栈（16×16）进行补偿，就要提供一个旋转一次的电路33。旋转一次的电路33与各行的31位相连接，以便使每行的MSW和LSW可以互相交换位置，从而提供各半个字移位的功能。先有技术中的任何一种存贮和移位电路都可以提供这种旋转功能。

在这种字符旋转功能中，或者从块移位装置39的横向输出端（每一行的31位）或者从纵向输出端（第0个字）可以取出16位的输出。MUX27将从最后最一行寄存器35输出的32位字转换为两个16位字。MUX30对纵向16位输出还是横向16位输出进行选择。为了具体字符的旋转，旋转算法要求其模式能够完全反向，以便使最高有效位变成最低有效位或者反之。这种反向过程是由翻转电路31实现的，翻转电路将使来自MUX30输出的16位翻转，而MUX32则对翻转数据还是非翻转数据进行取舍。然后，MUX32的输出被连接到图1中的数据发生器13。

上面已经描述了一种能够提供字符块转移和位块转移的改进的图形数据操作方案。本发明的新颖性在于可对字块移位装置中的数据进行快速多字（块）的处理。字块移位装置的独立运行可在字块移位装置运行过程中不会使图形外理器的其它单元运行，从而提供了更快的图形处理能力。

Claims (23)

1、在计算机数据处理系统中，一种对存储器中的数字数据进行移位的装置，其特征在于它包括：

-存贮装置，用于存贮从所述存储器和由寄存器矩阵阵列构成的存贮装置中选出多个位；

-移位装置，该移位装置与所述存贮装置相连接以便通过对所述矩阵内的所述各位进行垂直地与水平地移位而互相交换位置；

-转移装置，该装置与所述存贮装置和所述存储器相连接，以便转移所述各位；从而，所述存储器中的数据块移位得以实现。

2、如权利要求1中所规定的装置，其特征在于其中所述阵列的所述寄存器被按多行互相堆叠的方式构成而使所述阵列的各行寄存器存贮一个来自所述存储器的字，并且对该字进行水平移位。

3、如权利要求2中所规定的装置，其特征在于其中各个所述的字在所述阵列的第一行进入，而经过移位后的字从所述阵列的最后一行输出。

4、如权利要求3中所规定的装置，其特征在于其中所述各行寄存器连接到紧挨着的下一行寄存器，以使每一行的各所述位垂直地转移到紧挨着的下一行的各相同位置的位。

5、如权利要求4中所规定的装置，其特征在于其中所述最后一行寄存器还被连接到所述第一行寄存器，以使所述最后一行的各所述位转移到所述第一行的相同位的位置上。

6、如权利要求5中所规定的装置，其特征在于其中每行寄存器的最高有效位被连接到它的最低有效位的位置上，以使每行的各位可以按水平循环方式转移。

7、如权利要求6中所规定的装置，其特征在于其中各行寄存器的最高有效位还被连接到紧挨着的下一行寄存器的最低有效位，以使所述的各位能够顺序地通过所述阵列而转移。

8、如权利要求7中所规定的装置，其特征在于其中所述阵列有16行寄存器，各寄存器存贮一个16位的字。

9、如权利要求7中所规定的装置，其特征在于其中所述阵列有8行32位字长的寄存器，每个寄存器存贮两个16位字长的字。

10、如权利要求9中所规定的装置，其特征还在于它包括多路转换装置，它与所述各行相连接，其中各所述多路转换装置可以在所述各行上对每个上述16位字进行水平循环和对所述每行全部32位进行水平循环之间作出选择。

11、如权利要求10所规定的装置，其特征在于其中所述阵列拥有从所述各行的最高有效位引出的16位横向输出，和从所述最后行引出的两个16位纵向输出。

12、在计算机数据处理系统中，一种用于对存储器中的数字数据进行移位的装置，其特征在于它包括：

-锁存装置，用于从所述存储器接受所述数据;

-寄存器阵列，该阵列按行和列的矩陈排列，包含一寄存器的各行存贮一个来自所述存储器的字，所述阵列与所述锁存装置相连接;

-控制装置，该装置与所述阵列相连接，用于对所述阵列中的数据进行移位;

-输出装置，该装置与所述阵列相连接，用于将所述阵列的输出转移给所述存储器;借此，可以更迅速地实现字符块和位块的转移。

13、如权利要求12中所规定的移位装置，其特征在于其中所述的阵列拥有与所述锁存装置相连接的第一行，与所述输出装置相连接的最后一行，以使所述数据在所述第一行进入，而在所述最后一行输出已经移过位的数据。

14、如权利要求13中所规定的移位装置，其特征在于其中所述各行寄存器被连接到所述紧接着的下一行寄存器，而所述最后一行寄存器被连接到所述第++的寄存器，以使所述各列中的位按垂直循环方式进行移位。

15、如权利要求14中所规定的移位装置，其特征在于其中每一行寄存器的最高有效位被连接到它的最低有效位，以使各所述行中的各位按水平循环方式进行移位。

16、如权利要求15中所规定的移位装置，其特征在于其中各行寄存器的所述最高有效位还被连接到其紧挨着的下一行的最低有效位，以使所述的若干位能够顺序地通过所述的阵列而转移。

17、如权利要求16中所规定的移位装置，其特征在于其中所述锁存装置还包括一行锁存寄存器，所述锁存寄存器行与所述第一行寄存器的相同位置的位相连接，以便将所述各位在所述列中垂直地向下转移，所述锁存寄存器行也将其最高有效位连接到它本身的最低有效位，再连接到所述第一行的最低有效位，以使锁存器行中的所述各个位不仅能垂直地也能水平地顺序转移。

18、如权利要求17中所规定的移位装置，其特征在于其中所述阵列拥有八个32位长的行，以便存贮两个16位字长的字。

19、如权利要求18中所规定的移位装置，其特征在于它包括第一个多路转换装置与各所述行相连接，其中所述各多路转换装置，用来选择各所述行是进行16位字水平循环还是进行32位字的水平循环。

20、如权利要求19中所规定的移位装置，其特征在于其中所述锁存装置还包括第二个多路转换装置，以便接收两个16位长的字，并向所述锁存寄存器行提供一个32位长的字。

21、如权利要求20中所定义的移位装置，其特征在于其中所述输出装置还提供了取自各所述行的最高有效位的横向输出和取自所述最后一行的两个16位字的纵向输出，以及第三多路转换装置，以便对所述两种输出作选择。

22、如权利要求21中所定义的移位装置，其特征还在于它包括一个翻转电路，该电路与所述输出装置相连接，以便反转所述输出的位模式。

23、如权利要求17中所规定的移位装置，其特征在于其中所述阵列具有16行，每行有16位。

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