JPH09282135A - 描画データ取込み方法およびグラフィックス処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ＦＩＦＯからの描画コマンドの取り込み速度を
向上し、高速のグラフィックス処理装置を提供する。 【解決手段】ホストＰＣからの描画コマンドを保持する
ＦＩＦＯを、描画コマンド処理用ＭＰＵのキャッシュ可
能空間のＲＦＩＦＯ空間Ａ、ＲＦＩＦＯ空間Ｂにマップ
する。ＭＰＵはＲＦＩＦＯからの描画コマンドの取り込
むとき、空間Ａを通じて行なう場合は空間Ａの各ブロッ
クのリードアドレスを順番に指示するとともに、キャッ
シュのタグフィールドと異なる空間フラグを指示して故
意にキャッシュミスを発生させ、このとき描画コマンド
をＦＩＦＯからキャッシュに取込む。処理プログラムの
取り込みは、ＲＦＩＦＯ空間Ａの取り込み後のキャッシ
ュの空間フラグと同じ値を指示して常にキャッシュヒッ
トさせる。ＲＦＩＦＯ空間ＡとＲＦＩＦＯ空間Ｂは交互
に読出す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はグラフィックス処理
装置に係り、特に、描画コマンド処理用マイクロプロセ
ッサ（ＭＰＵ）のデータ取込み方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】描画コマンドをＦＩＦＯに保持して、描
画コマンド処理用ＭＰＵに取込む方式が知られている。
例えば、文献「ＰＩＸＥＬ（１９９３年６月，図形情報
処理センター，ｐ２６−３６）」に記載のグラフィック
ス処理装置は、ホストＰＣ、描画コマンド格納用ＦＩＦ
Ｏ、描画コマンド処理用ＭＰＵ及び描画処理装置から構
成されている。

【０００３】一般に、市販のＭＰＵは内部キャッシュあ
るいは外部キャッシュコントロールを持っている。その
ため、キャッシュ可能空間に配置されている主記憶を読
むときには、ひと固まりのブロックと呼ばれる単位（３
２バイトあるいは６４バイト）で、主記憶からキャッシ
ュに一括転送を行う。この動作をフィルと呼ぶ。一度キ
ャッシュにフィルされたブロックは、キャッシュから高
速にリードできる。一方、レジスタやＦＩＦＯ等はＭＰ
Ｕの動作に関係なく、ホストＰＣからの書込みによって
データが変化する。また、ホストＰＣからのデータ書込
みが既にあったのか否か、即ち、ＦＩＦＯ中に有効デー
タが存在するかを判定する必要がある。このため、レジ
スタやＦＩＦＯ等はキャッシュ可能空間に配置できず、
キャッシュ不可なＩ／Ｏ空間に配置していた。

【０００４】上記引用のグラフィックス処理装置におい
ても、描画コマンド格納用ＦＩＦＯはキャッシュ不可で
ある。従って、描画コマンド処理用ＭＰＵはリード命令
で、描画コマンドをＦＩＦＯよりＭＰＵ内レジスタへ、
レジスタ幅の４バイトまたは８バイトずつ取込み、一
旦、主メモリへ格納してから描画コマンド処理を行う必
要がある。また、ＦＩＦＯより描画コマンドを取込む
際、４バイト（または８バイト）取込む毎にＦＩＦＯ空
管理レジスタを読み出し、ＦＩＦＯが空でないことを確
認する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
のグラフィックス処理装置では、描画コマンド格納用Ｆ
ＩＦＯにキャッシュが利用できず、ＭＰＵから４バイト
または８バイト毎に、ＦＩＦＯをＩ／Ｏ空間でリードし
ていた。Ｉ／Ｏ空間のリードはキャッシュのリードに比
べ５〜１０倍の時間を要し、取り込み処理速度が遅くな
る欠点がある。一般に、グラフィックス処理装置の取り
込みデータ（描画コマンド）は多量となることが多く、
高速処理を実現する上で隘路の一つとなっていた。

【０００６】さらに、ＦＩＦＯより描画コマンドを４バ
イト（または８バイト）取込む毎に、ＦＩＦＯが空でな
いことを確認しているため、描画コマンド取込みのオー
バーヘッドが実際のデータ取込処理時間の約２倍になる
という問題があった。

【０００７】本発明の目的は、従来技術の問題点に鑑
み、ＦＩＦＯをキャッシュ可能空間に割当てる工夫によ
って取り込み処理速度を高め、且つ、ＦＩＦＯ空判定の
ためのオーバーヘッドを排除した描画データの取込み方
式と、高速な描画コマンド取込みによる高性能ラフィッ
クス処理装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、外部から入
力される描画コマンドをＦＩＦＯを介して取り込むグラ
フィックス処理装置の描画データ取込み方法において、
予め、描画コマンド処理用のＭＰＵのキャッシュ可能空
間であって、キャッシュメモリのマッピング領域の一部
に重複して前記ＦＩＦＯをマッピングし、前記ＭＰＵ
は、ＦＩＦＯマッピング領域を読出すときキャッシュミ
スを発生させ、ＦＩＦＯからキャッシュメモリへブロッ
ク単位の描画コマンドを一括転送することにより達成さ
れる。

【０００９】前記ＦＩＦＯのマッピングは、前記キャッ
シュメモリを一度にマッピングできる範囲を超えた複数
の空間に行ない、一つの空間のＦＩＦＯマッピング領域
の読み出し後は次の空間のＦＩＦＯマッピング領域の読
み出しへと交互ないしサイクリックにシフトして、前記
キャッシュミスを発生させることを特徴とする。このと
き、キャッシュのブロック毎に設定される空間フラグと
異なる空間フラグを指示する。

【００１０】また、上記目的は、外部から入力される描
画コマンドを保持するＦＩＦＯ、描画コマンド処理用の
ＭＰＵ、該ＭＰＵのキャッシュ可能空間にマッピングさ
れるキャッシュメモリ及び表示装置を備えるグラフィッ
クス処理装置において、前記ＭＰＵのキャッシュ可能空
間であって、前記キャッシュメモリを一度にマッピング
できる範囲を越えた複数の空間に前記ＦＩＦＯをマッピ
ングするとともに、前記キャッシュメモリのキャッシュ
ヒット／キャッシュミスを判定する制御機能を前記ＭＰ
Ｕに有し、前記ＭＰＵから前記ＦＩＦＯを読出すときは
キャッシュミスを発生させ、ＦＩＦＯからブロック単位
の描画コマンドの転送を可能にしたことにより達成され
る。

【００１１】前記キャッシュメモリは、ダイレクトマッ
プキャッシュまたはセットアソシエイティブキャッシュ
であることを特徴とする。

【００１２】さらに、上記目的は、外部から入力される
描画コマンドを保持するＦＩＦＯ、描画コマンド処理用
のＭＰＵ、該ＭＰＵのキャッシュ可能空間にマッピング
されるメモリ及び表示装置を備えるグラフィックス処理
装置において、前記ＦＩＦＯは、ＦＩＦＯ空時に描画コ
マンドの代りにＦＩＦＯ空を示特別な値（ＮＯＰコマン
ド）をＭＰＵに出力する手段を設けたことにより達成さ
れる。前記メモリは、該ＭＰＵのキャッシュ可能空間に
マッピングされるキャッシュメモリであり、前記ＦＩＦ
Ｏは前記キャッシュ可能空間にマッピングされる。

【００１３】これにより、読み出しのオーバヘッドが低
減できるとともに、ＮＯＰコマンドを受信したＭＰＵ
は、ミスキャッシュを発生してＦＩＦＯをキャッシュす
ることで、同じアドレスについて再び読むことができ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を詳細
に説明する。まず、図１〜図５を参照して、実施の形態
１を説明する。

【００１５】図２は、グラフィックス処理システムの構
成図である。本システムはホストとなるパソコン（Ｐ
Ｃ）１０１、グラフィックス処理装置（ＧＰ）１０２、
描画処理装置１０３、表示装置１０４を有している。

【００１６】ホストＰＣ１０１は、２次元または３次元
の矩形、直線などの描画要求を、描画コマンドにしてＧ
Ｐ（グラフィックス処理装置）１０２へ送る。ＧＰ１０
２は受信した描画コマンドに対し、座標変換、隠れ面処
理、クリッピング処理などを行い、ＲＭコマンド（リフ
レッシュメモリコマンド）に変換して、描画処理装置１
０３へ送信する。描画処理装置１０３はＲＭコマンドに
従って描画を行い、結果を表示装置１０４へ表示する。
なお、座標変換や隠れ面処理等を行う処理プログラム
は、パワーオン直後にホストＰＣ１０１よりＧＰ１０２
に送られる。

【００１７】ＭＳＩ１１０はホストＰＣ１０１とＧＰ１
０２のインターフェース、ＧＰＩ１１２はＭＰＵ１１３
とＲＦＩＦＯ（読み出し用ＦＩＦＯ）１１１及びＷＦＩ
ＦＯ（書き込み用ＦＩＦＯ）１１５のインターフェー
ス、ＧＰＩ１１６はＧＰ１０２と描画処理装置１０３の
インターフェースである。

【００１８】描画コマンド処理用のＭＰＵ１１３は、ホ
ストＰＣからＲＦＩＦＯ１１１に書込まれた描画コマン
ドを読み出し、座標変換、隠れ面処理、クリッピングな
どを行い、ＲＭコマンドの形式でＷＦＩＦＯ１１５に書
込む。本実施例におけるＭＰＵ１１３は主メモリを持た
ずに、キャッシュメモリであるＰＭ１１４のみで動作す
る。

【００１９】図１に、描画コマンド処理用ＭＰＵから見
たメモリマップを示す。本例はダイレクトマップのキャ
ッシュである。中央部は、ＭＰＵから見えるアドレス空
間で、キャッシュ可能空間とキャッシュ不可空間からな
る。キャッシュ不可空間はＩ／Ｏ等や未実装のアドレス
領域となる。

【００２０】本例では主メモリを持たないので、キャッ
シュ可能空間にはＰＭアドレスが割り付けられる。ＭＰ
Ｕから見たＰＭアドレスは、空間Ａと空間Ｂの双方に割
付ける。空間Ａに一度にマッピングできる範囲（この例
では、ＰＭの全容量２Ｍバイト）を割付け、空間Ａの先
頭から１ｋバイトをＲＦＩＦＯ空間Ａとし、続いて処理
プログラム空間としている。空間Ａに続く空間Ｂの先頭
には、ＲＦＩＦＯ空間Ｂを割り付ける。

【００２１】これにより、ＲＦＩＦＯ空間（ここでは、
１ｋバイト）は、キャッシュの１回目でリードされる空
間Ａと、２回目でリードされる空間Ｂの両方に割り付け
られ、どちらからでもリード可能となる。この空間Ａ，
Ｂをタグとして、ＭＰＵのリードが空間Ａから空間Ｂま
たはその反対に変わるときにキャッシュミスを発生さ
せ、ＲＦＩＦＯからブロック単位の一括読み取りを行な
う。

【００２２】即ち、ＭＰＵがＲＦＩＦＯ空間Ａを通じて
ＰＭの描画コマンドリードしたとき、キャッシュミスが
発生すると、ＲＦＩＦＯからキャッシュへ（ＰＭ）のフ
ィルが発生し、１ブロックの描画コマンドを取込むこと
ができる。ＲＦＩＦＯ空間Ａの終りまでリードしたと
き、次に、ＲＦＩＦＯ空間Ｂをリードすると、ダイレク
トマップで一度にキャッシュできる範囲を越えてマッピ
ングしているため、再びキャッシュミスが発生して、Ｒ
ＦＩＦＯから新たな描画コマンドを取込むことができ
る。以後、同様にして空間Ａと空間Ｂを交互に用いるこ
とにより、ＲＦＩＦＯの描画コマンドを次々と取込むと
ができる。

【００２３】図３に、描画コマンドのフォーマットを示
す。同図（ａ）のように、コマンドは８バイト単位で、
８バイトのヘッダの後にデータが続く。ヘッダはデータ
数を表すＬフィールドと、コマンドコードを示すＣフィ
ールドからなる。同図（ｂ）に、Ｃフィールドのコマン
コードの一例を示す。

【００２４】ヘッダに続くデータは、コマンド種別によ
って異なる。図示はポリゴンコマンドの例である。ポリ
ゴンコマンドは、塗りつぶした三角形をシェーディン
グ、テクスチャマップなどを施して描画するコマンドで
ある。ｆｌａｇはシェーディングの種別、テクスチャマ
ップの有無などを示す。Ｎｘ，Ｎｙ，Ｎｚはポリゴンの
法線ベクトルであり、次に各頂点の座標値Ｘ，Ｙ，Ｚ，
Ｗと色Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ａが続く。

【００２５】図４は、ＲＦＩＦＯの一構成図である。Ｒ
ＦＩＦＯ１１１は、ホストＰＣ１０１からの描画コマン
ドを一時格納するＦＩＦＯで、ホストＰＣ１０１からは
８バイト／エントリ、１２８エントリのＦＩＦＯに見え
る。一方、ＭＰＵキャッシュ空間の一部へＦＩＦＯ空間
をマッピングしているので、ＭＰＵ１１３からは６４バ
イト／ブロック、１６ブロックのメモリに見える。

【００２６】ＦＭＥＭ２０１は、１Ｋバイトのメモリ
で、ＲＦＩＦＯ１１１に書込まれた描画コマンドを格納
する。Ｗ＿ＰＴＲ２０３は、次に描画コマンドを格納す
るエントリ番号を保持し、描画コマンド格納毎にカウン
トアップする。Ｒ＿ＰＴＲ２０２は、ＭＰＵ１１３より
最後にリードされたエントリ番号を保持する。

【００２７】さらに、本実施例のＲＦＩＦＯ１１１はＴ
ＥＳＴ２０４、ＮＯＰＧｅｎ２０５、ＳＥＬ２０６を有
している。ＴＥＳＴ２０４は、Ｗ＿ＰＴＲ２０３とＲ＿
ＰＴＲ２０２を用いてＦＩＦＯ空（ＦＭＥＭ２０１
空）、すなわちホストＰＣ１０１からの描画コマンドの
有無を判定し、ＳＥＬ２０６を制御する。ＮＯＰＧｅｎ
２０５は、ＦＩＦＯ空時にＮＯＰコマンドを生成する。
ＳＥＬ２０６は、ＴＥＳＴ２０４の判定結果をもとに、
ＦＩＦＯ非空時はＦＭＥＭ２０１を、ＦＩＦＯ空時はＮ
ＯＰＧｅｎ２０５を選択する。

【００２８】これにより、ＭＰＵ１１３がＲＦＩＦＯ１
１１から描画コマンドを読取るとき、ＦＩＦＯ非空時は
描画コマンド、ＦＩＦＯ空時はＮＯＰコマンドが読出さ
れる。ＭＰＵ１１３はＮＯＰコマンドを読むとＲＦＩＦ
Ｏ空と判定し、キャッシュをミスヒットさせて、再びＲ
ＦＩＦＯ１１１をリードする。このため、ＭＰＵ１１３
は前回リード命令に用いた空間ＡまたはＢを変更してリ
ードする。なお、ＦＩＦＯ空のときはＮＯＰコマンドが
出力されるので、ＭＰＵが描画コマンドのリードの度に
実施していた、従来のＦＩＦＯ空判定のためのステータ
スリードは不要となる。

【００２９】図５に、ＭＰＵから見たメモリマップの詳
細な模式図を示す。図のＰＭはＰＭ１１４の格納形式を
示し、６４バイト／ブロック、２Ｍバイトのダイレクト
マップ、コピーバックのキャッシュメモリである。ＰＭ
のブロックＣ０〜Ｃ１５は、空間Ａまたは空間Ｂを通じ
てＦＭＥＭをキャッシュする。図のＦＭＥＭはＦＥＦＭ
２０１の格納形式を示し、ＰＭのブロックＣ０，Ｃ
１，，．．，Ｃ１５がそれぞれ、ＦＭＥＭのＦ０，Ｆ
１，．．，Ｆ１５をキャッシュする。描画コマンドはＦ
０，Ｆ１，．．，Ｆ１５，Ｆ０．．．の順に格納され
る。

【００３０】一般に、キャッシュメモリは一括伝送単位
の複数ブロックからなり、主メモリとの間でデータのや
りとりをする。各ブロックは、キャッシュされたデータ
及びそのブロックデータの有効／無効を示すｖａｌｉｄ
フラグと、そのブロックがキャッシュしているデータの
メモリ空間内でのアドレスを示す空間フラグを持つ。ロ
ード命令実行時、ＭＰＵはｖａｌｉｄフラグと空間フラ
グから、目的のデータがキャッシュ上に存在するか判断
する。キャッシュ上に存在した場合（キャッシュヒット
時）、ＭＰＵは目的のデータをキャッシュメモリから取
得する。キャッシュ上に存在しない場合（キャッシュミ
スヒット時）、ＭＰＵは目的のデータを含む１キャッシ
ュブロック分のデータを主メモリから読み出し、ロード
命令にデータを提供するとともに、キャッシュメモリへ
も格納し、読みだしたデータのアドレスを空間フラグへ
セットする（キャッシュフィル）。

【００３１】本実施形態では、主メモリを持たずにキャ
ッシュミスヒット時、キャッシュメモリであるＰＭ１１
４に、ＭＰＵ１１３の処理プログラムを格納し、ＭＰＵ
１１３は目的のデータを含む１キャッシュブロック分の
データをＦＭＥＭ２０１から読み出し、キャッシュフィ
ルする。空間Ａは一度にマッピングできる範囲（図示例
はキャッシュメモリの容量で２Ｍバイト）に設定され、
空間Ｂはその範囲に続いてマッピングされている。空間
Ａの先頭には、ＲＦＩＦＯ空間Ａ（図示例は１ｋバイ
ト）、続いてＭＰＵ１１３の処理プログラムが確保され
る。さらに、空間Ｂの先頭に空間Ａと同サイズのＲＦＩ
ＦＯ空間Ｂが確保される。なお、主メモリを持つ場合に
は、それに必要なキャッシュ空間が確保される。

【００３２】ＰＭ１１４はタグとしてＡ，Ｂどちらの空
間がキャッシュされているかを保持する空間フラグと、
ブロック内データの有効／無効を示すｖａｌｉｄフラグ
を持つ。これらタグは、フィル動作の際に、データと共
にＭＰＵ１１３に渡される。

【００３３】ＭＰＵ１１３はその処理プログラムに従
い、描画コマンドのリード、ＲＭコマンドへの変換処
理、ＷＦＩＦＯ１１５に書込処理を繰り返し行なう。こ
の描画コマンドのリードの際に、ＭＰＵ１１３は読み出
しアドレスと空間フラグを用いてキャッシュヒット／ミ
スヒットを判定し、ミスヒットを検出すると、ＭＰＵ１
１３はフィル動作を行ない、ＲＦＩＦＯ１１１からコマ
ンドを取り込む。

【００３４】たとえば、空間ＡからＦ０，Ｆ１，．．，
Ｆ１５をリードした後、空間Ｂのフラグをもつロード命
令でＦ０，Ｆ１，．．，Ｆ１５をリードすると、ＰＭの
空間フラグと異なるため必ずキャッシュミスヒットを判
定し、ＭＰＵ１１３はフィル動作を行う。

【００３５】ＭＰＵ１１３はフィル動作により、ＦＭＥ
Ｍ２０１より１ブロック（６４バイト）分のデータを一
括リードし、フィル動作の原因となったロード命令にデ
ータの一つを供給するとともに、キャッシュの該当ブロ
ックフィールドに１ブロック分のデータを書込む。ま
た、リードアドレスから判断した空間フラグの値（Ａ＝
０，Ｂ＝１）をタグフィールドに書込む。

【００３６】ＭＰＵ１１３がロード命令によりリードし
た空間と、その空間に対応するＰＭのブロックが同じ空
間（例えば両方ともＡ空間）ならば、ＭＰＵ１１３はキ
ャッシュヒットと判定し、ＰＭにキャッシュした描画コ
マンドをリードする。一方、空間フラグ（タグ値）が異
なる場合、ＭＰＵ１１３はキャッシュミスヒットと判定
し、ＦＭＥＭ２０１からＰＭ１１４へのキャッシュフィ
ル動作を行う。

【００３７】なお、ブロックＣ１６以降はタグを持たな
い。しかし、ＭＰＵ１１３にこの領域を常にキャッシュ
ヒットと判定させるために、ＧＰＩ１１２がＭＰＵ１１
３のリードアドレスからタグ値を算出してＭＰＵ１１３
へ渡す。本システムの場合、ブロックＣ１６以降は空間
Ａに位置付けられているので、タグ値は常に空間Ａ（＝
０）となる。

【００３８】図６に、キャッシュメモリに格納されてい
るＭＰＵ処理プログラムのフローチャートを示す。この
プログラムは、空間ＡとしてブロックＣ１６以降に格納
されている。ＭＰＵ処理プログラムは、次にリードすべ
きアドレスを保持するカレントバンクと呼ばれる変数を
持つ。

【００３９】まず、初期化処理としてＭＰＵのキャッシ
ュ操作命令を用いて、ｖａｌｉｄフラグに０をライトし
てＣ０〜Ｃ１５を無効化（空）し（Ｓ１０１）、カレン
トバンクを空間Ａの先頭＝Ａ０に設定する（Ｓ１０
２）。次に、カレントバンクＡ０に対応するＦＭＥＭの
Ｆ０をリードし、描画コマンドヘッダを取込む（Ｓ１０
３）。取り込んだコマンドがＮＯＰか判定し（Ｓ１０
４）、ＮＯＰコマンドの場合はＲＦＩＦＯ１１１が空な
のでカレントバンクに対応するＰＭのブロックを無効化
し（Ｓ１０５）、再び同じカレントバンクのヘッダをリ
ードする。

【００４０】ステップＳ１０４で、コマンド種別がＮＯ
Ｐでない場合、ＭＰＵはホストＰＣからの描画コマンド
とみなしてヘッダに続くコマンドデータをリードし（Ｓ
１０６）、描画コマンド内容に応じて座標変換や隠れ面
処理あるいはクリッピングなどとＲＭコマンドへの変換
を含む変換処理を行ない（Ｓ１０７）、ＲＭコマンドを
ＷＦＩＦＯ１１５へライトする（ｓ１０８）。次に、カ
レントバンクがＡ１５またはＢ１５か判定し（Ｓ１０
９）、何れでもない場合はカレントバンクを＋１する
（Ｓ１１０）。カレントバンクがＡ１５の場合は、Ａ０
〜Ａ１５を既にリードしたので、カレントバンクをＢ０
に設定する（Ｓ１１１）。同様に、カレントバンクがＢ
１５の場合は、Ａ０に設定する（Ｓ１１２）。カレント
バンクの更新後、ステップＳ１０３に戻って、次の描画
コマンドを取込む。

【００４１】図７に、処理途中におけるメモリ空間の模
式図を示す。図示はＭＰＵ１１３が描画コマンド１，
２，．．，１５の処理を終え、コマンド１６の処理に移
るところである。コマンド１〜１５はＡ空間を通じてリ
ードしたため、ＰＭのＣ０〜１４にはコマンド１〜１５
が取込まれ、タグはＡ空間を示している。

【００４２】ここで、ＭＰＵ１１３がカレントバンクＡ
１５を通じて、コマンド１６のヘッダをリードすると、
Ｃ１５のタグはＢ空間を示しているので、キャッシュミ
スヒットによるフィル動作が起き、コマンド１６の全体
（６４バイト）がＦＭＥＭからＰＭのＣ１５へ一括取込
まれ、Ｃ１５のタグがＡに変る。この結果、コマンド１
６の座標データ等は、ＭＰＵのフィル動作によりキャッ
シュされているので、ＭＰＵはタグ値＝０を用いてＰＭ
へキャッシュヒットし、高速にリードできる。

【００４３】コマンド１６はＡ１５を通じてリードした
ので、カレントバンクが更新され（Ｓ１１１）、次のコ
マンド１７はＢ０を通じてリードする。しかし、ＰＭの
Ｃ０のタグは空間Ａのため、キャッシュミスとなる。こ
の結果、ＦＭＥＭのコマンド１７がＰＭのＣ０へ取込ま
れＣ０のタグがＢに変る。

【００４４】コマンド１７に続いて、コマンド１８の処
理が同様にして終り、ＭＰＵ１１３が次のコマンドのヘ
ッダをリードすると、図示のようにＦＭＥＭのＦ２は空
のため、ＮＯＰコマンドがリードされる。ＭＰＵ１１３
はこれによりＲＦＩＦＯ空と判断し、Validフラグを用
いてＣ２を無効化した後、再び同じアドレスの描画コマ
ンドを読みにいく。

【００４５】以上、本実施形態によれば、キャッシュヒ
ット時、ＭＰＵは４ＭＰＵサイクル／８バイトで取込
め、キャッシュミスヒット時のキャッシュフィルには７
８ＭＰＵサイクル／６４バイトとなる。一方、従来のＭ
ＰＵのリード命令によるＦＭＥＭリードは４２ＭＰＵサ
イクル／８バイトとなる。従って、ＭＰＵが１ブロック
（６４バイト）の描画コマンドをリードする場合の所要
ＭＰＵサイクル数は、従来のＭＰＵリード命令による３
３６ＭＰＵサイクル（４２＊８）に対し、本例では１１
０ＭＰＵサイクル（７８＋４＊８）と３倍以上の性能向
上となる。

【００４６】また、ホストＰＣからの描画コマンドがＦ
ＩＦＯに無いときはＮＯＰコマンドが出力されるので、
ＭＰＵが取り込みの度に空判定するオーバーヘッドが回
避でき、描画コマンドの取り込み速度を向上できる。

【００４７】さらに、ＦＩＦＯから読んだ描画コマンド
を一端メモリへ格納する必要がなく、描画コマンド処理
を高速化できる。

【００４８】〔実施の形態２〕上記した実施の形態１で
は、ダイレクトマップキャッシュの例を示した。次に、
セットアソシエイティブキャッシュによる実施の形態を
説明する。セットアソシエイティブキャッシュはダイレ
クトマップキャッシュを複数組設けたもので、ダイレク
トマップに比べヒット率の高くなることが知られてい
る。この場合も、ＦＭＥＭをマップする空間の数を増や
し、順番にリードすることでキャッシュミスを発生させ
ることができ、実施形態１と同様の描画データの取込み
実現できる。グラフィック処理システム及びＲＦＩＦＯ
は、上記の図１、図４と同様の構成である。

【００４９】図８に、本実施形態によるＭＰＵから見た
メモリ空間の模式図を示す。図示は、２ウェイセットア
ソシエイティブキャッシュの例である。ダイレクトマッ
プと異なり、キャッシュが２セット有り、ＦＭＥＭはＸ
０〜Ｘ１５及びＹ０〜Ｙ１５にキャッシュされる（Ｆ０
がＸ０及びＹ０に、Ｆ１はＸ１及びＹ１にキャッシュさ
れる）。どちらにキャッシュされるかはＬＲＵ（Ｌｅａ
ｓｔ−ＲｅｃｅｎｔｌｙＵｓｅｄ）アルゴリズムにより
決定する。

【００５０】タグは空間フラグＸ，Ｙ及びvalidフラグ
Ｘ，Ｙ及びＬＲＵフラグからなる。空間フラグＸ，Ｙ及
びvalidフラグＸ，Ｙはダイレクトマップの場合と同様
に、それぞれキャッシュの各ブロック中のアドレスおよ
び有効／無効を示す。ＬＲＵフラグは、最後にアクセス
されたセットがＸかＹかを保持しており、ＬＲＵアルゴ
リズムを実現するため以下のように用いられる。

【００５１】ＬＲＵフラグは、ＭＰＵのリードアクセス
がセットＸにヒットした場合０に、セットＹにヒットし
た場合は１に、ＭＰＵ１１３により設定される。キャッ
シュミスヒット時のフィル動作の際、ＭＰＵ１１３はこ
のフラグを参照し、０の時はセットＹに、１の時はセッ
トＸにフィルすることでＬＲＵアルゴリズムを実現して
いる。ＦＭＥＭ２０１はＭＰＵ１１３から見たメモリ空
間内の４カ所、すなわち空間Ａ〜空間Ｄにマップされて
いる。２ウェイセットアソシエイティブでも、ダイレク
トマップと同様に各空間を交互に用いる。

【００５２】このように、２ウェイセットアソシエイテ
ィブでは、セットがＸ，Ｙと２つあるので、ＦＭＥＭ２
０１の同一ブロックを２つの異なる空間を通してリード
した結果を保持できる。

【００５３】本実施形態によれば、２セットのキャッシ
ュを利用できるので、ダイレクトマップキャッシュに比
べ、高いヒット率を達成でき、より高速な描画コマンド
取り込みが可能になる。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、外部入力の描画コマン
ドを一次蓄積されるＦＩＦＯを、キャッシュ可能な複数
の空間にマッピングし、ＭＰＵのキャッシュフィル動作
を用いるので、従来に比べ数倍早く描画コマンドを取込
むことができ、描画処理を高速化する効果がある。

【００５５】また、前記ＦＩＦＯにＭＰＵが処理すべき
描画コマンドがないとき、それを表すコマンドを生成す
る構成としているので、ＦＩＦＯ空判定のオーバーヘッ
ドが回避でき、この点からも描画コマンドを高速に取込
むことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態によるＭＰＵから見たダイ
レクトメモリマップ。

【図２】本発明を適用するグラフィックス処理システム
の構成図。

【図３】描画コマンドの構成図。

【図４】一実施形態によるＲＦＩＦＯの構成図。

【図５】ＭＰＵから見たキャッシュ可能空間の詳細なメ
モリマップ。

【図６】ＭＰＵのグラフィックス処理を示すフローチャ
ート。

【図７】動作状態でのキャッシュ可能空間を示すメモリ
マップ。

【図８】本発明の他の実施形態によるＭＰＵから見た２
ウェイセットアソシエイティブキャッシュのメモリマッ
プ。

【符号の説明】

１０１…ホストＰＣ、１０２…グラフィックス処理装
置、１０３…描画処理装置、１０４…表示装置、１１０
…ＭＳＩ、１１１…ＲＦＩＦＯ、１１２…ＧＰＩ、１１
３…ＭＰＵ、１１４…ＰＭ（キャッシュメモリ）、１１
５…ＷＦＩＦＯ、１１６…ＧＰＩ、２０１…ＦＭＥＭ、
２０２…Ｒ＿ＰＴＲ、２０３…Ｗ＿ＰＴＲ、２０４…Ｔ
ＥＳＴ、２０５…ＮＯＰＧｅｎ、２０６…ＳＥＬ。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部から入力される描画コマンドをＦＩ
   ＦＯを介して取り込むグラフィックス処理装置の描画デ
   ータ取込み方法において、 予め、描画コマンド処理用のＭＰＵのキャッシュ可能空
   間であって、キャッシュメモリのマッピング領域の一部
   に重複して前記ＦＩＦＯをマッピングし、 前記ＭＰＵは、ＦＩＦＯマッピング領域を読出すときキ
   ャッシュミスを発生させ、ＦＩＦＯからキャッシュメモ
   リへブロック単位の描画コマンドを一括転送することを
   特徴とする描画データ取込み方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記ＦＩＦＯのマッピングは前記キャッシュメモリを一
   度にマッピングできる範囲を超えた複数の空間に行な
   い、一つの空間のＦＩＦＯマッピング領域の読み出し後
   は次の空間のＦＩＦＯマッピング領域の読み出しへと交
   互ないしサイクリックにシフトして、前記キャッシュミ
   スを発生させることを特徴とする描画データ取込み方
   法。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、 前記ＭＰＵは前記キャッシュミスを発生させるときは、
   キャッシュのブロック毎に設定される空間フラグと異な
   る空間フラグを指示することを特徴とする描画データ取
   込み方法。
4. 【請求項４】 請求項１または２または３において、 前記ＭＰＵは、ロード命令のミスキャッシュによりＦＩ
   ＦＯからキャッシュへブロック単位で描画コマンドを転
   送する際、該ブロックの先頭データを直接、前記ロード
   命令に与えることを特徴とする描画データ取込み方法。
5. 【請求項５】 外部から入力される描画コマンドを保持
   するＦＩＦＯ、描画コマンド処理用のＭＰＵ、該ＭＰＵ
   のキャッシュ可能空間にマッピングされるキャッシュメ
   モリ及び表示装置を備えるグラフィックス処理装置にお
   いて、 前記ＭＰＵのキャッシュ可能空間であって、前記キャッ
   シュメモリを一度にマッピングできる範囲を越えた複数
   の空間に前記ＦＩＦＯをマッピングするとともに、前記
   キャッシュメモリのキャッシュヒット／キャッシュミス
   を判定する手段を前記ＭＰＵに有し、 前記ＭＰＵから前記ＦＩＦＯを読出すときはキャッシュ
   ミスを発生させ、ＦＩＦＯからブロック単位の描画コマ
   ンドの転送を可能にしたことを特徴とするグラフィック
   ス処理装置。
6. 【請求項６】 請求項５において、 前記キャッシュメモリは、ダイレクトマップキャッシュ
   であることを特徴とするグラフィックス処理装置。
7. 【請求項７】 請求項５において、 前記キャッシュメモリは、セットアソシエイティブキャ
   ッシュであり、該セットアソシエイティブ分のＦＩＦＯ
   をマッピングする構成としたことを特徴とするグラフィ
   ックス処理装置。
8. 【請求項８】 外部から入力される描画コマンドを保持
   するＦＩＦＯ、描画コマンド処理用のＭＰＵ、該ＭＰＵ
   のキャッシュ可能空間にマッピングされるメモリ及び表
   示装置を備えるグラフィックス処理装置において、 前記ＦＩＦＯは、ＦＩＦＯ空時に描画コマンドの代りに
   ＦＩＦＯ空を示す特別な値（ＮＯＰコマンド）をＭＰＵ
   に出力する手段を設けたことを特徴とするグラフィック
   ス処理装置。
9. 【請求項９】 請求項８において、 前記メモリは、該ＭＰＵのキャッシュ可能空間にマッピ
   ングされるキャッシュメモリであり、前記ＦＩＦＯは前
   記キャッシュ可能空間にマッピングする構成としたこと
   を特徴とするグラフィックス処理装置。
10. 【請求項１０】 請求項９において、 前記特別な値を読み出したとき、前記キャッシュメモリ
    をミスヒットさせて、再び前記ＦＩＦＯの同じアドレス
    をリードする制御手段を前記ＭＰＵに設けていることを
    特徴とするグラフィックス処理装置。