JPH04195440A - フレームバッファに適した半導体メモリ及びそれを用いた図形処理装置 - Google Patents

フレームバッファに適した半導体メモリ及びそれを用いた図形処理装置

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JPH04195440A
JPH04195440A JP2322864A JP32286490A JPH04195440A JP H04195440 A JPH04195440 A JP H04195440A JP 2322864 A JP2322864 A JP 2322864A JP 32286490 A JP32286490 A JP 32286490A JP H04195440 A JPH04195440 A JP H04195440A
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semiconductor memory
memory
shift
transfer
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Akihiro Katsura
晃洋 桂
Makoto Fujita
良 藤田
Kazuyoshi Koga
和義 古賀
Yasushi Fukunaga
泰 福永
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Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 本発明は所定の領域の画像データを別の領域に高速に転
送可能でフレームバッファに適した半導体メモリ及びそ
れを用いた図形処理装置に関する。 〔従来の技術〕 表示画面の各画素に対応した情報を記憶するフレームバ
ッファ内で、所定の領域のデータを別の領域に転送する
機能は、BITBLT (Bit BlockTran
ster)機能と呼ばれ図形処理の基本機能として高速
性が要求されている。この機能を実現するものとして、
例えば特開昭60−172085号公報に開示がある。 同公知技術は専用プロセッサを用いて高速処理する手法
を与えているが、画素単位で処理を進めており速度は必
ずしも十分ではない。 一方、半導体メモリの動向に着目すると、画像用デュア
ルポートメモリ (ビデオ出力用シフト機能内蔵メモリ
)に代表されるような論理機能付メモリが注目されてお
り、例えばr1M世代の仕様が固まった画像用デュアル
・ボート・メモリ」日経エレクトロニクスNn431.
pp、115〜1−30に開示がある。同引例によれば
、行単位あるいはブロック単位でのデータをクリアする
機能として、フラッシュ・ライトとブロック・ライトに
ついて開示があるが、領域データの高速転送を可能にす
るような手法に関しては何ら開示はない。 〔発明が解決しようとする課題〕 」1記の従来技術では、フレームバッファ内での領域デ
ータの転送を十分高速に実行し得ないという問題があっ
た。 本発明の目的は、領域データの転送処理を高速に実行可
能な半導体メモリを提供することにある。 また、本発明の別の目的は、上記半導体メモリを用いて
高速に領域データ転送可能な図形処理装置を提供するこ
とにある。 さらに、本発明の別の目的は、上記半導体メモリへの内
蔵に適した小型のシフト手段を提供することにある。 〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、任意ビットのシフト可能な
シフト手段と、所定ビットにのみメモリ素子への書込み
可能なマスク手段とを、半導体メモリに内蔵した。 また、上記別の目的を達成するために、」1記半導体メ
モリを適用したフレームバッファメモリと、それを制御
して領域データの転送を行わしめるプロセッサ手段とを
用いて図形処理装置を構成するようにした。 さらに、上記別の目的を達成するために、複数のシフト
手段を直列に組合せて任意ビットのシフト可能なシフト
手段を得るようにした。 〔作用〕 上記の半導体メモリでは、メモリ素子から並列に読出し
たデータを上記シフト手段にて任意ビットシフトした後
、転送先の所定の書込みビット位置にのみ書込むように
制御する。 また、上記の構成になる図形処理装置では、前記フレー
ムバッファメモリに対し1行ごとの転送を繰返し行わせ
るように制御することによって所定の領域データの転送
を行わせるようにしている。 さらに、複数のシフト手段の組合せによって任意のビッ
トのシフトを行なわしめている。 〔実施例〕 以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。 第1図は本発明の一実施例を示すもので、半導体メモリ
10は、メモリセル1oO,マスクレジスタ101.デ
ータレジスタ1o2.バレルシフタ103.演算器10
4.シフトレジスタ1o5゜RA (行アドレス)デコ
ーダ106.CA (列アドレス)レジスタ1o7.マ
スク制御回路108゜演算器109.セレクタ110.
演算モードレジスタ111.タイミング制御回路112
、を内蔵している。メモリセル100は2048ビット
×2048ビットの合計4Mビット分の情報を記憶する
。このメモリ素子は2048x2048の画面1面分あ
るいは、204.8 x 1024の画面2面分、ある
いは、1024x1024の画面4面分、等種々の構成
にて使用し得るが、以下の説明では2048X2048
の1面分として使われる場合を想定して説明する。マス
クレジスタ101は、1行(2048ビット)内のどの
ビット位置に書込みを行なうかを制御する情報を記憶す
る。 データレジスタ102は1行分のデータを記憶する20
48ビットのレジスタであり、メモリから読み出された
データあるいは次に書込まれるデータを一時記憶する。 バレルシフタ103は、データレジスタ内の1行分のデ
ータを受け取り、0〜2047ビットの範囲の任意ビッ
ト数分だけデータをシフト(ローテート)する能力を持
つ。演算器104は、データレジスタ102の内容とバ
レルシフタ103の内容との間の演算を行なうもので、
ビットごとの論理演算あるいは、複数ビットのグループ
ごとの算術演算などの機能を持つ。シフトレジスタ1.
05は表示用に出力されるデータの1行分を記憶するも
ので、S C(Shift C1ock)クロックを受
けて順次シリアル出力する。論理構成上は2048ビッ
トのシフトレジスタあるいは2048ビットのデータレ
ジスタとセレクタの組合せで実現される。RAデコーダ
106は11ビットのA、、 10− A O(Add
ress)端子を介して送られる行及び列アドレスの時
分割信号から行アドレスを取出しデコードして、メモリ
素子の1行を選択する。CAレジスタ107は、あるア
クセスサイクルのAIO〜AO端子上の列アドレスを次
のアクセスサイクルまで一時記憶する。マスク制御回路
108は、Al0−AO端子から供給される列アドレス
とCAレジスタ107に記憶された以前の列アドレス情
報を用いて書込みマスク情報を生成しマスクレジスタ1
01に送出する。演算器109は、CAレジスタ107
に記憶された以前の列アドレス情報とAIO〜AO端子
から供給される列アドレス情報との演算を行ないバレル
シフタに供給するシフト量を算出する。セレクタ110
は、データレジスタ102と外部データ端子D3〜Do
(Data)の間のデータ選択を行なうもので。 データ読出し時にはデータレジスタ2048ビットから
4ビットを選択する。選択情報は、マスク制御回路10
8にて列アドレスの下位2ビットを除く上位9ビットを
デコードすることにより得られる。外部からの書込み時
には、この9ビットのデコート情報はマスクレジスタ1
01に送られ所定の4ビットに対して選択的に書込みが
行われる。 演算モードレジスタ111はD3〜Do端子を介して書
込まれる演算モードを記憶するものである。 タイミング制御回路112は外部からの制御信号を受け
て内部の動作に必要なタイミング信号を生成する。外部
から与えられるタイミング信号としては、RA S (
Row Address 5trobe) 、 CS 
(chip(Data  Transterloutp
ut Enable)、S F、、S F。 (special Function) 、がある。こ
こで、SFl。 SFoは特殊アクセスを制御するもので、特に書込み時
の動作としては、語単位(4ビット)書込み、ビット単
位書込み4折半位(2048ビット)書込み、及び演算
モード書込み、の4通りを選択する情報として供給され
る。 第2図は、本発明の実施例としての図形処理装置の構成
概要を示したもので、システムプロセッサ1.システム
メモリ2.レンダリングプロセッサ3.フレームバッフ
ァ4.Zバッファ5.ビデオ制御回路68表示装置7)
から成る。システムプロセッサ1は図形処理装置全体の
制御を司るもので、システムメモリ2上に記憶されたプ
ログラムやデータを用いて処理を進める。グラフィック
ス処理に係る座標変換処理やクリッピング処理も本プロ
セッサで実行する。レンダリングプロセッサ3はシステ
ムプロセッサ1からの制御命令を受けて、フレームバッ
ファ」−に直線や塗りつぶし図形などの種々の図形を発
生する処理を実行する。 また3次元図形の陰面消去処理を実行する際には2バツ
フア5を参照した処理を進める。フレームバッファ4は
表示画面の画素に対応する情報を記憶するものであり、
本発明に係るBITBLT機能内蔵の半導体メモリを用
いて構成される。Zバッファ5は、3次元図形における
各画素データの一番前面にある図形の2座標値を記憶す
るもので、陰面消去処理に用いられる。ビデオ制御回路
6はフレームバッファ4から読み出された情報から色変
換等の処理を得て表示装置7に供給するビデオ信号を生
成する。本実施例では表示装置7は表示画面への表示を
行なうものであるが、印刷装置への出力を行なう場合に
も同様の構成となる。 第3図は、第1図の実施例における半導体メモリの動作
を説明するもので、メモリ素子の1行内の所定部分を転
送する場合を示している。すなわち、転送元のデータ領
域は行アドレスRA sとその領域の先頭位置が列アド
レスCA sで特定され、転送先領域は行アドレスRA
oと列アドレスCAD1及びCAo2を用いて定義され
る。 第4図はその動作タイムチャートを示す。第3図に示す
動作を完結するためにメモリは3回のアクセスサイクル
すなわち、転送先行の読出し、転送先行の読出し及び転
送先行への書込みを要する。 まず、読出しサイクルは一般の外部データ端子への読出
しと共通の動作であり、行アドレスで指定される1行の
データをデータレジスタ102に読出すと同時に、バレ
ルシフタ102では直前のデータレジスタ102の内容
のシフト処理が行なわれる。さらに演算器104では直
前のデータレジスタ102の出力と直前のバレルシフタ
103の出力との間の演算が実行される。第1の読出し
サイクルで行アドレスRAsからの1行分のデータを読
出し、第2の読出しサイクルでは行アドレスRAoから
のデータ読出しが実行される。このとき第1の読出しサ
イクルの指定された列アドレスCA sはCAレジスタ
107に一時記憶されており、減算器109では第2の
読出しサイクルで指定される列アドレスCA、 o 、
とCAレジスタ107に記憶された列アドレスCAsの
減算が行なわれ、バレルシフタ103ではこの減算結果
に相当するビット数分のデータシフトが行なわれる。次
いで第3のサイクルが始まると、演算器104では直前
のデータレジスタ102の内容とバレルシフタ103の
内容の間で演算モードレジスタ111で指定される演算
が実行される。この第3のサイクルは行書込みサイクル
として指定されており、1行内のマスクレジスタ101
で指定されるビット位置への書込みが行なわれる。マス
クレジスタ101には、第2のサイクルで指定されてC
Aレジスタ107に記憶されたCAosと第3のサイク
ルで指定される列アドレスCA D 2とを用いて、C
Ao+からCAo2に至る部分にのみ111 IIが他
の部分には′O″が生成される。以上3サイクルの動作
により、第3図に示す転送動作が実行される。 すなわち、第2図の構成になる図形処理装置においては
、レンダリングプロセッサ3においてフレームバッファ
4に対し上記の3サイクルを発生させるように制御する
のみで非常に高速なデータ転送が可能になる。 第5図は、バレルシフタ103の構成例を示す。 すなわち、1024ビットシフタ201−.512ビッ
トシフタ202.・・、4ピッ1−シフタ203゜2ビ
ットシフタ204,1ビットシフタ205)の合計10
段シフタを直列に接続している。各シフタは、シフト量
レジスタ200からの信号にて制御されており、それぞ
れシフトを行なうかそのまま通過するかを制御する。シ
フト量レジスタ200に記憶したシフト量の各ビットの
情報はそれぞれ各シフトを制御する信号となっている。 こうして入力データは順次シフト量の各ビットの重みに
応じたシフト操作を経て出力される結果、所定ビット数
のシフトが行われることになる。一般にnビットのバレ
ルシフタを構成するには02個のスイッチング素子が必
要となるが、本実施例の方式では高々nXlog、nの
スイッチング素子で構成でき小型になる。すなわち20
48ビットのドレルシフタの場合には従来方式では約4
00万個の素子が必要となるのに対し本方式では約22
000個の′索子で済む。直列に素子を組合せるため従
来方式より低速ではあるが、半導体素子内部で構成する
ため十分高速である。また、従来方式との速度及び素子
数の差を埋める中間的な手法として本実施例では11段
の直列構成としているが、このうちの複数シフタの機能
をまとめて並列な論理構成とすることもできる。すなわ
ち、例えば2ビット及び1ビットのシフタの組合せを代
替するものとしては、0,1,2.3ビットのシフト機
能を持つものを置けば良い。 第6図は、本発明の別の実施例を示すもので。 小型の論理構成を与えるものである。図では第1図と異
なる部分を中心に示している。バレルシフタ103とデ
ータレジスタ102の間にセレクタ300を設け、バレ
ルシフタ103及び演算器104を128ビットと少な
くしたものである。 セレクタ300はマスク制御回路108から供給される
列アドレスの一部のビットを用いて動作する。本実施例
では一度に128ビットまでのデー夕処理しか行なえな
いため第1図の実施例より低速であるが論理規模十分/
hさくなり実現が容易である。半導体メモリ内部で12
8ビットの並列処理を行なうため、外部のプロセッサで
処理する従来方式よりは十分高速である。 第7図はさらに別の実施例を示す。半導体メモリ4oは
マスクレジスタに発生するマスクビット位置の左端と右
端を定義する左位置レジスタ、右位置レジスタ、及びバ
レルシフタのシフト量を記憶するシフト量レジスタを有
する。これらのレジスタには、演算モードレジスタ11
1と同様に外部データ端子り、〜D、を介してデータを
セットするようにしている。マスク発生回路403は、
左位置レジスタ及び右位置レジスタに記憶された情報か
らマスク情報を生成する。また本実施例ではビット単位
の位置情報(左位置、右位置、シフト量)はデータ端子
経由で与えるため、アドレス端子A、〜A、からはワー
ド(4ビット)単位のアドレスを供給するようにしてい
る。CAデコーダ400はこのうちの列アドレスをデコ
ードしてセレクタ110及び他の制御レジスタを制御す
る。 本実施例では各制御レジスタはメモリと同様のアドレス
空間にマツピングされており、RS(Registe 
5elect)信号を用いてメモリあるいは制御レジス
タのいずれかを切換える。 第8図は、そのアドレスマツピングを示したものである
。アドレス空間は、1Mワード(1ワードは4ビット)
のメモリ空間と1Mワードの制御レジスタ空間から成る
。制御レジスタ空間には、左位置レジスタ401.右位
置レジスタ402゜シフト量レジスタ200.演算モー
ドレジスタ111がマツピングされており、それぞれ、
RS信号及びアドレス情報を用いてアクセスされる。 このように第7図の実施例では、アドレスをワード単位
で供給するため従来型のメモリと互換が取り易く、また
、制御レジスタをアドレス空間にマツピングしたためソ
フトウェアによるレジスタアクセスが容易になるという
効果がある。 第9図はさらに別の実施例を示す。本実施例の半導体メ
モリ50は転送制御部500を有するところに特徴があ
る。転送制御部500は転送元アドレス(SA)501
.転送先アドレス(DA)502、転送サイズ(SX、
5Y)503.転送命令レジスタ504演算モードレジ
スタ505を内蔵し、所定の領域データを転送する制御
を行なうものである。第10図はその機能を示すもので
、転送元領域はSA、SX、SYで定義され、転送先は
DAで特定される。ここでSA、DAは行及び列アドレ
スを合成したアドレスである。上記のレジスタはアドレ
ス空間にマツピングさ九でおり外部からのアクセスが可
能である。転送命令レジスタ504に転送命令が書込ま
れると、SAで指定される行のデータがDAで指定され
る行に転送され、次いで次の行へと移り、繰返し所定の
領域データの転送が終了するまで続けられる。すなわち
、この転送は転送制御部500からタイミング制御回路
112に対し順次所定のメモリアクセスを行なわせるよ
うに動作する結果可能となるものである。また、動作中
は外部に対しB S Y (Busy)端子から動作中
を示す信号を出力する。転送制御命令としては、アドレ
スを昇順に更新するもののほか、アドレスを降順に更新
するものなど各種ある。このように本実施例によれば、
1つの命令を発行するだけで容易に矩形領域データ転送
が可能になる。また1本実施例を適用する図形処理装置
においては、プロセッサは上記領域を発行するのみで、
高速の転送処理がメモリ内部で実行される。 次に別の実施例として、第2図のZバッファ5に好適な
Z比較機能を内蔵する半導体メモリについて述べる。第
11図はその構成概要を示す半導体メモリ60は、メモ
リ部600.アドレス制御回路6011バッファ602
.比較器603.タイミング制御回路604から成る。 メモリ部600は512X512X16ビットの情報を
記憶するメモリセルアレイと周辺のバッファ、レジスタ
等を含む部分である。アドレス制御回路601では、行
及び列アドレスの分離及びデコードを行なう。 バッファ602はデータの双方向バッファであり、外部
及びメモリ側のデータ端子の方向制御、接続。 切断の制御を行なう。比較器603は、外部から供給さ
れる書込みデータとメモリからの読出しデータを比較す
る。タイミング制御回路604は各部のタイミング信号
を発生するものであり、特に本発明に係る機能として、
比較器603の出力を受けてメモリへの書込みを制御す
ると共に書込み制御信号(WEOUT)を外部に出力す
ることである。ある画素位置へのZ比較書込みを行なお
うとすると、まず当該アドレスから2値が読出され、比
較器603にて書込みデータとの比較が行なわれ、書込
みZ値がメモリ上のZ値よりも前面にあるか否かにより
書込みが制御される。 第12図は、フレームバッファ及び2バツフアの構成を
示すもので、1くプレーン701.Gプレーン702.
BプL/−:/703.ZプL/−ン704から成る。 ここで2プレーン704には第11図の半導体メモリが
適用されている。3次元図形発生の一過程としである画
素への書込み登行なう場合、各プレーンには同時に書込
みが行なわれようとするが、2プレーン704の半導体
メモリ内部ではZ値比較が行なわれ、その結果により1
IEO1,lT倍信号生成される。この信号はR,G、
Bの各プレーンの書込みを制御する信号として機能して
いる。このように本実施例によれば、3次元のZ値比較
機能をメモリに内蔵した結果、高速処理が可能となると
共に外部回路が不要になり図形処理装置を小型化できる
。 〔発明の効果〕 以上詳細に説明したように、本発明によれば、BITB
LT機能の内蔵メモリにより高速に領域データ転送を実
行できる。また、前記の半導体メモリを適用した図形処
理装置では、プロセッサの処理が容易になる。さらに、
新たなシフト方式により、任意ビットのシフト可能なバ
レルシフタを小型に実現できる。 4)
【図面の簡単な説明】
第1図は1実施例のブロック図、第2図は図形処理装置
のブロック図、第3図、第4図は実施例に対する説明図
、第5図は別の実施例としてバレルシフタの構成図、第
6図はさらに別の実施例のブロック図、第7図、第8図
はさらに別の実施例とその説明図、第9図、第10図は
さらに別の実施例とその説明図、第1−1図、第12図
はさらに別の実施例のブロック図である。 1.01・・マスクレジスタ、103・・・バレルシフ
タ、104・・・演算器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)m行n列のメモリ素子に対してdビットの外部デー
    タ端子を介してアクセス可能な半導体メモリにおいて、 前記メモリ素子から読出されたデータをs(s>d)ビ
    ット以内の任意ビットシフト可能なシフト手段と、 該シフト手段の出力データのうちの所定のビット(単数
    あるいは複数)のみ前記メモリ素子に書込み可能とする
    マスク手段と、 を有することを特徴とする半導体メモリ。 2)s=nとなる特許請求の範囲第1項記載の半導体メ
    モリ。 3)前記特許請求の範囲第1項または第2項記載におい
    て、 前記シフト手段の出力データと前記メモリ素子からの読
    出しデータとの間の演算手段を有し、該演算結果を前記
    メモリ素子に書込むようにしたことを特徴とする半導体
    メモリ。 4)前記特許請求の範囲第1項または第2項または第3
    項記載において、 行アドレスと列アドレスとを時分割で受け取るアドレス
    端子と、 前のアクセスサイクルの列アドレスの一時記憶手段と、 を有することを特徴とする半導体メモリ。 5)前記特許請求の範囲第4項記載において、あるアク
    セスサイクルの列アドレスと前記一時記憶手段に記憶さ
    れた前の列アドレスとを用いて前記マスク手段を制御す
    ることを特徴とする半導体メモリ。 6)前記特許請求の範囲第4項記載において、あるアク
    セスサイクルの列アドレスと前記一時記憶手段に記憶さ
    れた前の列アドレスとの減算を行なう減算器を有し、 前記減算器の出力を前記シフト手段のシフト量として供
    給することを特徴とする半導体メモリ。 7)前記特許請求の範囲第1項または第2項または第3
    項記載において、 前記マスクレジスタを制御する情報として左位置及び右
    位置を記憶するマスク位置記憶手段を有し、 前記データ端子を介して該マスク位置記憶手段にデータ
    を置数することを特徴とする半導体メモリ。 8)前記特許請求の範囲第1項または第2項または第3
    項記載において、 前記シフト手段のシフト量を一時記憶するシフト量記憶
    手段を有し、 前記データ端子を介して該シフト量記憶手段にデータを
    置数することを特徴とする半導体メモリ。 9)前記特許請求の範囲第3項記載において、前記演算
    手段を制御する情報を記憶する演算モード記憶手段を有
    し、 前記データ端子を介して該演算モード記憶手段にデータ
    を置数することを特徴とする半導体メモリ。 10)前記特許請求の範囲第1項または第2項または第
    3項記載において、 転送元領域の位置と転送先領域の位置と転送領域の大き
    さをそれぞれ記憶する手段を含み、前記メモリ素子への
    アクセスを繰り返して前記領域データの転送を行ない得
    るべく制御する転送制御手段を有することを特徴とする
    半導体メモリ。 11)前記特許請求の範囲第10項記載において、前記
    転送制御手段内の記憶手段に対しては、前記データ端子
    を介してデータを置数することを特徴とする半導体メモ
    リ。 12)前記特許請求の範囲第7項から第11項の何れか
    において、 アドレス情報をメモリもしくは制御レジスタに切換える
    信号端子を有し、 複数語にまたがる制御レジスタのいずれかはアドレス情
    報を用いて選択しアクセスするようにしたことを特徴と
    する半導体メモリ。 13)前記特許請求の範囲第1項から第12項の何れか
    において、 前記シフト手段は複数のシフト手段を直列に接続して構
    成したことを特徴とする半導体メモリ。 14)メモリ素子のある行データをシフトして別の行に
    転送する手段を含む半導体メモリを用いて構成されるフ
    レームバッファメモリと、 該フレームバッファメモリをアクセスして図形情報を発
    生するプロセッサ手段と、 前記フレームバッファメモリの内容を順次読出して出力
    する出力手段と、 を有し、 前記プロセッサ手段にて領域データの転送情報を管理し
    、前記フレームバッファメモリに対し1行ごとの転送を
    繰返し行わせることによって所定の領域データの転送を
    行わせることを特徴とする図形処理装置。 15)2^1(i=0、1、2、・・・、m−1)の数
    を複数の部分に分け、それぞれの部分に含まれる数のビ
    ット数について選択的にシフト可能なシフト手段を直列
    に接続して成る2n−1ビット以内の任意ビットシフト
    可能なデータシフト手段。 16)2^0、2^1、2^2、・・・2^m^−^1
    ビットのシフト手段を直列に接続して成る特許請求の範
    囲第15項記載のデータシフト手段。 17)外部からの書込みデータとメモリ素子からの読出
    しデータを比較する比較手段を有し、上記比較結果にて
    外部からのデータの書込みを制御することを特徴とする
    半導体メモリ。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010044786A (ja) * 1994-01-21 2010-02-25 Renesas Technology Corp 半導体集積回路装置

Cited By (1)

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JP2010044786A (ja) * 1994-01-21 2010-02-25 Renesas Technology Corp 半導体集積回路装置

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