汽车图形显示节制器的机能分级你了解吗?

>2019-05-19 17:12:28 来源:互联网
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图形显示节制器(GDC)是位于车辆信息和娱乐体系中央的关键引擎,通常这些信息娱乐体系包含必要各种人机接口的头端单位和全设置设备摆设的各种仪器。开端为日本和欧洲市场上的高端车辆中的导航体系设计的图形显示节制器,如今已经出如今世界各地的各种型号的中档甚至低端车辆中。在车辆的娱乐体系中也在采纳。
 
车辆GDC是一款独特的器件,它整合了车辆娱乐体系中所需的很多功效。GDC的基本功效是节制LCD面板,并发生宽规模的丰富图像内容。GDC可以或许或许实现先辈的功效,如导航,模拟仪表的表征,振动斑点屏蔽(vibrant splash screens)和在不占用主CPU过量资源的条件下其余的更生动体验等。别的,GDC还完胜利率办理,这使得可以或许或许省去一些内部的冷却部件,例如风扇或散热器。
 
与台式电脑图形节制器不一样,为嵌入式应用设计的GDC用于低分辨率的小屏幕应用。汽车显示器的分辨率通常从基本信息显示所用的CIF(320×240)到仪器所用的Ultra Wide VGA(1024?480)。因为车辆中复杂环境,必要在这些小屏幕上显示大批的信息,而且请求显示清楚,从而带来了一些分外的挑衅。GDC选用多层和多种透明度,使得观看者可以或许或许同时观看几个屏幕。与Windows工作台体系类似,屏幕尺寸必要调剂和移动显示地区。GDC将允许从屏幕或图像的下方观看,从而改良显示效果。
 
GDC机能分类
跟着采纳的微节制器分歧,GDC有很多分歧的范例和机能品级。基本上,有5类分歧的机能品级。
 
第一类是基本型的GDC,它包含一个简略的帧缓冲存储器和一个发生显示信号的节制器。主节制器处理绘图功效,在缓冲器上手动改变显示帧。第二类是复杂一点的版本,包含帧缓冲器和一个具有2D功效图形引擎,例如绘制直线和多边形图形。这类GDC将覆盖2层或3层,实现层间的α混合。
 
第三类的GDC覆盖更多的层——可能多达4到6层。这一级别的IC用硬件传感器来实现α混合和α平面,并包含全功效的绘图功效。
 
第四类的GDC在上述功效的基础上增长了部属功效:一个2D/3D图形引擎,一个几何处理器,另有一个内部工作频率为100~200MHz的绘图引擎,它能供给高绘图速率,用于显示点时钟(dot clock)时可以或许或许到达400MHz。实际例子便是富士通的32位的MB86296。
 
末了一类也是最先辈的GDC,例如富士通的MB86R01,这是另外一种32位的IC,可以或许或许供给很多额外的多媒体功效,包含对音视频的支撑,可以或许或许对音视频停止解码,而并非像其余范例只是捕获和调剂。还包含雾化,加亮和可编程屏蔽功效,从而可以或许或许供给生动体验和现场感,而且绘图速率在统统图形显示节制器中是最快和最高的。
 
在抉择GDC时,确定将送到CPU的处理量也是重要的工作,如果可能的话。如果主处理器处理能力可以或许或许到达400MIPs或更高,则将会有很多可用周期,于是则可能用CPU来履行几何操纵,而用一个简略的GDC履行位图操纵。另外一方面,如果主处理器不具有足够高的处理速率,就必需利用功效壮大的GDC。主处理器必需足够快,以对峙为GDC供给位图坐标和显示列表,故必需考虑处理器和GDC的相对品级级别。当然,处理器中的重要考虑取决于所显示的图像或图形的复杂度。
 
不论哪种IC,都请求它咱咱们在履行任务的同时消耗尽量少的功率。很多最新的和效力最高的节制器所消耗的功率小于2.3瓦,远小于曩昔的功耗程度。所以说,图形显示节制器在赓续改良其效力和机能。
 
存储器:GDC中的关键部件
图形存储器是GDC体系中的最重要的部件之一。在GDC作为有用履行绘图功效的几何图形和绘图引擎时,图形存储器供给了缓冲区,统统的图形信息都保留在这里。车辆中的显示器上的显示帧也被存储在图形显示器中。对付实时且靠得住地将帧数据供给到视频输入接口来说,这是非常重要的。有一系列分歧范例的数据存储在图形存储器里,包含绘图帧,作为绘图帧的子集的显示帧,携带3D绘图所需信息的Z-缓冲数据,来自视频输入接口的视频捕获缓冲数据(每像素16比特),在绘制多边形时所需的多边形绘图标志缓冲数据(每像素1比特),显示列表数据,纹理图和指针图(Cursor Patterns)数据等。
 
有如斯大批的信息存储在图形存储器中,提取信息的存储器访问必需按照如下的优先级:
 
1. 显示帧改革
 
2. 视频捕获
 
3. 显示处理
 
4. 主CPU访问(用于显示列表,纹理图和位图)
 
5. 绘图访问(Z-缓冲,多边形标志缓冲等)
 
显示帧改革更新显示器上的内容,每秒50或60次。该工作必要传输大批的数据,它间接影响人机交互的效果。因此,必需赋之于最高的优先级。
 
上述第二重要的是视频捕获,必要在图形存储器中缓冲输入视频数据。下一个是显示处理,包含与显示节制器相干的各种处理,例如显示α混合、覆盖、指针图处理及其余。再下来是主CPU访问,这包含将显示列表、纹理图和位图传递到存储器中。末了一个是绘图访问,它包含利用Z-缓冲器和多边形标志缓冲器来更新绘图帧。
 
因为大批的数据颠末过程图形存储器接口,故对该接口的带宽必要非常高。典型的GDC的图形存储器带宽是532MB/s。不过,因为存储器读写都要占用多个时钟周期,实际上的有用带宽将只要该值的1/2到2/3,假定存储器时钟频率为133MHz,而数据总线宽度为32位。高端GDC的存储器带宽比该值高一倍,或许说接近1GB/s。可以或许或许采纳DDR-SDRAM技术来增长最高端GDC的存储器带宽。
 
如图1所示,除了存储器接口之外,GDC另有一个CPU接口,视频捕获接口和视频输入接口。显然,绝大多数数据颠末过程存储器接口。而显示列表、位图和纹理图则从CPU传送到GDC。CPU可能也要间接访问GDC存放器或存储器。但统统这些任务都不发生大批的数据。对付PCI主机接口(33MHz)来说,GDC的典型带宽为50MB/s。另外一方面,SRAM型主机接口带宽高于100MB/s。该值取决于总线时钟频率。
 
图1:典型GDC的方框图。除了存储器接口外,GDC另有一个CPU接口,视频捕获接口,和视频输入接口。
 
类似地,与存储器接口相比,视频捕获和视频输入接口所需的带宽比较低。这些接口都履行专门的任务,数据流入视频捕获接口,而从视频输入接口输入。所以说,存储器接口是全体GDC体系中的最大瓶颈。其架构取决于GDC的偏向应用。
 
公用存储器架构:机能最优
根据上述,存储器接口必需公用。如果为存储器分派非图形功效,例如划拨其一部分作为主CPU的工作区,将会占用带宽并间接影响GDC的机能。为了晋升机能,这种环境必需防止。该计划,即Fujitsu GDC采纳的计划,将CPU存储器从图形处理器中隔离进去。
 
体系必要用于GDC的分离存储器和较大的PCB空间来供给那些不供给图形功效的内部部件。另外一种计划则是同一存储器架构,使得主CPU和GDC能同享繁多存储器。如果体系应用分离的IC卖力处理和图形功效,就必需用CPU或GDC来实现存储器接口。对付没有存储器接口的IC,存储器数据流就必需颠末过程将其衔接到另外一片IC的接口来传输。
 
 
实现这种架构的一种较好的办法是利用一片SOC,利用SOC中的高速数据通道将主CPU和GDC同时集成到一个芯片上,来实现高带宽CPU-GDC通讯。这种接口在芯片内实现起来比在内部实现起来容易,可以或许或许在不牺牲GDC机能的条件下同时称心带宽必要和空间束缚条件。采纳当今的处理技术,有可能以正当的本钱开拓出如许的SOC。
 
如今,GDC的丰富种类和机能可以或许或许在世界各地的车辆中实现一系列创新的信息娱乐应用。在导航和视频产品中它咱咱们是关键的基础部件,跟着汽车制作商差异化其车型和范例,它咱咱们将变得加倍重要。
 
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