专利名称：多个视频图像的无缝显示迁移的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及电子设备的图形处理单元(GPU)，更特别地涉及在电子设备的运行期间在多个GPU之间的切换。
背景技术：
电子设备在社会中是无处不在的，可以在从手表至计算机的一切物品中找到。这些电子设备的复杂性和完善程度通常随着每一代增加，因此，较新的电子设备经常包括比其前代更强的图形能力。例如，电子设备可以包括多个GPU而不是单个GPU，其中多个GPU 中的每一个可以具有不同的图形能力。以该方式，图形运算可以在这些多个GPU之间共享。通常在多个GPU环境下，因为各种原因，在多个GPU之间交换显示设备的控制可能成为必要。例如，具有更强图形能力的GPU可能比具有较少图形能力的GPU消耗更多的功率。此外，由于更新代的电子设备更便携，所以它们通常具有有限的电池使用时间。因此， 为了延长电池使用时间，通常期望在运行过程中在大功率GPU和较低功率GPU之间交换，以试图在复杂的图形能力和节省功率之间获得平衡。无论交换GPU的动机是什么，在运行期间交换GPU可能对图像质量产生影响(例如图像假信号(glitch))。例如，传统方法可以包括渐隐由当前GPU驱动的显示，将当前GPU 的输出信号与显示器断开，以及将新GPU的输出信号耦接至显示器。一些传统方法可以克服在图像质量中引入视觉缺陷。例如，一些传统方法采用数字多路复用器来在多个GPU之间切换。不幸的是，这可能增加性能要求、功率消耗以及显示系统的成本。因此，需要在GPU之间更有效地进行切换的方法和装置。
发明内容
公开了一种显示系统，其能够在图形处理单元(GPU)之间切换。一些实施例可以包括显示系统，其包括显示器；耦接至显示器的定时(timing)控制器(T-CON)，该T-CON包括多个接收器；以及多个GPU，其中每个GPU耦接至多个接收器中的至少一个，并且T-CON 每次选择性地仅将多个GPU中的一个耦接至显示器。其它实施例可以包括在显示系统中的GPU之间进行切换的方法，该方法包括从第一 GPU更新显示，确定第一 GPU是否已经进入消隐间隔，在第一 GPU已经进入消隐间隔的情况下，确定该显示系统中的另一部件是否已经请求了 GPU切换，在显示系统中的另一部件已经请求了 GPU切换的情况下，切换至第二 GPU，其中切换至第二 GPU无需确定来自第二 GPU的视频信号的定时信号而发生。其它实施例可以包括T-C0N，其包括多个接收器，其中每个接收器包括PLL，并且 T-CON每次选择性地仅耦接至多个GPU中的一个。
图1示出了不使用单独的数字多路复用器在GPU之间进行切换的示例性方法。图2A示出了使用单独的数字多路复用器的传统GPU切换方法。图2B示出了根据使用单独的数字多路复用器的传统GPU切换方法的示例性信号时序图。图3示出了根据不使用单独的数字多路复用器的一个实施例的示例性信号时序图。图4示出了示例性GPU切换操作。图5示出了在水平消隐间隔期间的示例性GPU切换操作。在不同的附图中使用相同的参考标号表示类似或相同的部件。
具体实施例方式下面的讨论描述各种实施例，其使得显示系统的运行过程中的GPU之间的切换具有更高灵活性，而不将视觉伪像(artifact)引入被显示的图像中。一些实施例可以采用在 GPU之间进行切换的定时控制器而没有单独的多路复用器。以该方式，单独的多路复用器芯片可以从系统中去除，从而减少了芯片面积、功耗以及成本。同样，采用在GPU之间进行切换的定时控制器而没有单独的多路复用器可以减少GPU切换花费的时间。尽管在计算机图形系统的环境下具体描述了这些实施例中的一个或多个，但是所公开的实施例不应被解释或者使用为限制本公开(包括权利要求)的范围。此外，本领域的技术人员应该理解下面的描述具有广泛的应用。因此，任何实施例的讨论仅意味着示例性的，并且不旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)局限于这些实施例。图1示出了没有采用单独的数字多路复用器的能够在多个GPU之间进行切换的显示系统100的一个示例。在深入钻研图1的细节之前，应该注意，图1中列出并且在下面提及的部件仅是一种可能实施方式的示例。其它部件、总线和/或协议可以被用在其它实施方式中而不背离具体实施方式
的精神和范围。同样，尽管显示系统100的一个或多个部件使用分开的模块来表示，但是应该理解显示系统100的一个或多个部件可以是同一集成电路的一部分。现在参考图1，显示系统100可以包括主计算机系统105。在一些实施例中，主计算机105可以是依赖电池电源运行的膝上型计算机。在其它实施例中，主计算机105可以是台式计算机、企业服务器、或以墙上电源运行的联网计算机设备。在运行过程中，主计算机105可以将控制信号和其它通信信号传送至系统内的各种装置。显示系统还可以包括多个GPU IlOA-IlOn0这些GPU IlOA-IlOn可以以多种形式和配置存在于计算机系统100中。在一些实施例中，GPU IlOA可以实施为系统100的另一部件的一部分。例如，GPU IlOA可以是主计算机105中的芯片组的一部分(如虚线115所表示的)，而其它GPU IlOB-IlOn可以位于该芯片组之外。芯片组可以包括任何种类的集成电路，例如负责建立GPU IlOA-IlOn和主计算机105之间的通信链路的集成电路组，例如北桥芯片组。GPU IlOA-IlOn还可以通过多个接收器U6A_126n耦接至定时控制器 (T-CON) 125。在运行期间，T-CON 125内的接收器126A_126n可以接收来自系统中的各个部件的视频图像和帧数据。当T-CON 125接收到这些信号时，其可以处理这些信号并将它们以与耦接至T-CON 125的显示器130兼容的格式发送出去(通过发射器127)。显示器130 可以是任何形式，包括液晶显示器(LCD)、等离子显示器、阴极射线管(CRT)等。类似的，从 T-CON 123发送至显示器130的视频数据的格式可以包括多种格式，例如显示端口(DP)JS 压差分信号(LVDS)等。在视频系统100的运行过程中，GPU IlOA-IlOn可以产生视频图像数据，以及帧和行同步信号。例如，帧同步信号可以包括在视频数据的相继帧之间的垂直消隐间隔 (VBI)。此外，行同步信号可以包括在视频数据的相继行之间的水平消隐间隔(HBI)。由 GPUl IOA-IlOn产生的数据可以被传送至T-CON 125。当T-CON 125接收到这些信号，其可以处理它们并以与耦接至T-CON 125的显示器130兼容的格式发送出去，所述格式例如DP、LVDS等。在一些实施例中，该处理可以包括确定VBI和/或HBI在何处发生。仍然参考图1，GPU IlOA-IlOn可以具有不同的运算能力。例如，如上所述，GPU IlOA可以集成在显示系统100中的另一装置中，例如主计算机105中的CPU等，这样，GPU IlOA可以具有不同于GPU IlOB的图形能力，GPU IlOB可以是独立的分立的集成电路。除了具有不同的运算能力，GPU IlOA-IlOn可以消耗不同的功率量。因此，有必要通过在GPU IlOA-IlOn之间进行切换，在期望使用GPU 110B(即，具有较强图形能力)和期望使用GPU 110A(即，消耗较少功率)之间进行平衡。为了在GPU IlOA-IlOn之间执行切换，而不引入诸如假信号(glitch)或屏幕撕裂之类的视觉伪像，在GPU 110A-1 IOn之间的切换应在VBI期间和/或在HBI期间发生。图2A 示出了传统的切换配置。如图所示，传统的切换配置通常采用包括多个接收器205A-205n 的数字多路复用器(D-MUX) 200，每个接收器耦接至GPU ΙΙΟΑ-ΙΙΟη，并且发射器210耦接至 T-CON 125中的接收器212。在运行期间，D-MUX 200对通过接收器205A_205n接收到的视频数据进行解码，以确定是否存在切换窗口。在一些实施例中，切换窗口可以与当前和新GPU 二者中的视频数据中的VBI或HBI的位置一致。例如，切换窗口可以在存在当前GPU的消隐(例如，VBI或HBI)和新GPU的消隐(例如，VBI或HBI)的重叠时发生。在其它实施例中，切换窗口可以在当前GPU进入VBI或HBI并且新GPU尚未进入VBI或HBI时发生。在 D-MUX 200已经确定切换窗口的位置之后，D-MUX 200在该时间期间在GPU IlOA-IlOn之间切换，并在将视频数据发送至T-CON 125之前将其重新编码。然而，这样的传统方法通常增加了系统100的性能要求、功率消耗以及成本。例如，每次D-MUX 200在信号之间切换， T-CON 125必须锁定到每个信号中的定时信号，这使得GPU切换花费更长的时间来完成。图2B示出了使用传统技术在消隐期间的GPU切换。如图所示，GPU IlOA和GPU IlOB可以输出具有稍微不同频率的信号。例如，GPU IlOA和IlOB的相对频率可以在频率上具有的不同，使得两个波形彼此偏移。以该方式，每个信号的消隐期可能不时重叠。 当消隐期重叠时，D-MUX 200可以在GPU IlOA和IlOB之间切换。图2B示出了与GPU切换相关的各个时间分量Tl、T2和T3。时间Tl对应于在GPU IlOA进入垂直消隐时与D-MUX 200能够进行切换的时刻前之间的时间段。在一些实施例中，时间Tl的范围可以在0秒和将三条扫描线绘制(paint) 到显示器130上花费的时间之间。时间T2对应于与D-MUX 200的切换窗口相关联的时间。 在一些实施例中，例如那些采用LVDS的实施例，时间T2可以是4个LVDS时钟周期。时间 T3对应于接收器212中的锁相环(PLL)锁定到来自GPU IlOB的新信号中的定时信号上的时间。如从观察图2B中示出的波形可以理解的，时间T3在新GPU IlOB结束其消隐期时结束ο然而，通过在GPU之间切换而不使用D-MUX 200，一些实施例可以改进系统性能、功率消耗以及成本。例如，如图1中的实施例所示，T-CON 125可以直接耦接至GPU IlOA-IlOn0由于T-CON 125可以已经知道当前GPU和新GPU 二者在何处出现消隐间隔， 通过将接收器205A-205n集成到T-CON 125中(如图1中的126A_U6n所示)，T-CON 125 可以确定在何处进行切换而无需D-MUX 200的解码。这相对于传统方法可以提供多个优点。首先，D-MUX 200、以及发射器210和接收器212可以从系统100完全去除，这可以减少总的系统成本、功率消耗以及芯片面积。其次，因为T-CON 125可以在执行切换之前同时访问当前和新GPU数据，所以T-CON 125每次在GPU之间切换时，T-CON 125可以不需要重新锁定至新GPU的定时信号，因此，在GPU之间切换所花的时间可以小于在采用单个多路复用器的方法中所花的时间。图3示出了不使用单独的多路复用器的GPU切换(根据图1的实施例)。结合图 1参考图3，因为各个接收器U6A-126n可以分别地耦接至相应的GPU ΙΙΟΑ-ΙΙΟη，所以当 T-CON 125在多个GPUllOA-llOn之间进行选择时，T-CON 125已经可以与每个信号的定时信号同步。因此，与重新锁定PLL至新GPU(根据图2A和2B)相关的时间段T3可以被去除， 从而减少了在GPU之间切换所花的时间。图4示出了在GPU切换期间可以由显示系统200执行的示例性操作。在框402，操作可以以显示器130从当前GPU被更新开始。接下来，在框405，T-CON 125可以确定切换窗口是否存在。如果切换窗口不存在，则控制可以返回至框402，在此，显示器130从当前 GPU被更新。在一些实施例中，T-CON 125可以确定在当前GPU消隐中是否存在切换窗口。再参考图4，在T-CON 125确实检测到存在切换窗口的情况下，控制可以进行到框 420，在此，T-CON 125可以等待主计算机105请求GPU切换。如上所述，因为主计算机105 消耗太多功率或因为主计算机105需要更强的图形处理能力，可能发生GPU切换请求。在T-CON 125指示切换窗口存在之后，T-CON 125可以进入“期待切换”模式并保持当前屏幕。例如，在一个实施例中，T-CON 125可以重复使用来自帧缓冲器(图1中未具体示出)的图像重绘O^paint)显示器130，直到T-CON 125完成GPU切换。这可以减少 GPU切换导致的视觉伪像的总数。仍参考图4，如框420中所示，在主计算机105尚未请求GPU切换的情况下，控制可以返回至框405，在此，确定是否存在切换窗口。然而，如果在切换窗口存在时主计算机105 已经请求了 GPU切换，则可以如框425中所示执行该切换。一旦T-CON 125已经切换了 GPU，在其停止使用来自帧缓冲器的旧图像重绘显示器130并基于新GPU开始绘制图像之前，T-C0N125可以等待直到其在新视频数据中看到消隐间隔。如在框430中所示，在T-CON 125开始基于新GPU在显示器130上进行绘制(如框435中所示)之前，T-CON 125可以等待直到新GPU进入消隐期。以该方式，控制可以返回至框430，同时T-CON 125等待新GPU进入消隐期。如前所述，GPU切换可以在VBI或HBI期间发生。图5示出了在HBI期间执行GPU 切换的示例性操作。视频数据的帧可以以预定速率(例如每秒60次)被绘制在显示器上， VBI可以位于相继的帧之间。每帧也可以包括像素形式的多个视频数据扫描线，HBI可以位于相继的扫描线之间。在框520，T-CON 125可以确定当前GPU是否正在经历HBI。例如， T-CON 125可以对显示系统100的定时信号(没有在图中具体示出)进行操作，并且注意到代表扫描线的预定数量的像素何时已经被绘制在显示器130上以及当前GPU何时处于HBI 中。由于新GPU与正确扫描线的同步，在HBI期间在GPU之间切换可能比在VBI期间的切换更复杂。例如，如果GPU切换发生在当前GPU绘制显示扫描线η之后，则新GPU可能需要在显示扫描线η+1的开始处开始更新显示器130。以该方式，新GPU可能需要倒数自 GPU切换以来已经发生的扫描线的数量。因此，如果当前GPU正在经历ΗΒΙ，则根据框521， T-CON 125(如图1所示)中的计数器510可以被增加以记下自切换到当前GPU以来已经发生的HBI的总数。接下来，T-CON 125可以在框522确定是否发生了切换请求。如图1所示，该切换请求可以来自主计算机105，但是切换请求源于系统100中的其它模块的其它实施例也是可能的。在切换请求尚未发生的情况下，根据框523，T-CON 125可以确定当前GPU是否仍在经历HBI。如果当前GPU仍在经历HBI，则控制可以循环回到框522以再次确定是否已经发生了切换请求。如果当前GPU不是仍在经历HBI，则控制可以循环回到框520，在此T-CON 125可以监视当前GPU进入HBI的状态。仍参考框522，在切换请求已经发生的情况下，根据框524，没有假信号的GPU切换可以被执行。如果新GPU还没有到达VBI，则控制可以返回至框525，直到新GPU进入VBI。 在另一方面，当新GPU进入VBI，则根据框530，计数器510中的值可以被读取并被用于从用于新GPU同步的VBI开始倒数扫描线数量。如图所示，控制可以循环回到框525，直到新GPU 处于VBI中。换句话说，计数器510中的值可以被用作从VBI的偏移，以确定在视频数据的帧中，新GPU应该开始绘制数据的位置，从而在显示器130上发生没有假信号的切换。在该同步之后，T-CON 125可以使用新GPU来驱动显示器130。
权利要求
1.一种显示系统，包括显不器；耦接至显示器的定时控制器(T-CON)，T-CON包括多个接收器；以及多个GPU，其中每个GPU耦接至所述多个接收器中的至少一个，并且其中T-CON每次选择性地仅将所述多个GPU中的一个GPU耦接至显示器。
2.根据权利要求1所述的显示系统，其中所述多个GPU中的所述至少一个GPU在被选择性地耦接至显示器之前被断电。
3.根据权利要求1所述的显示系统，其中所述多个接收器中的至少一个直接耦接至所述多个GPU中的至少一个而无需中间的多路复用器。
4.根据权利要求1所述的显示系统，其中所述T-CON还包括计数器。
5.根据权利要求4所述的显示系统，其中所述计数器中的值被用于确定所述显示器中的显示位置。
6.根据权利要求1所述的显示系统，其中所述T-CON在所述多个GPU中的所述至少一个GPU的消隐期的期间选择性地将该至少一个GPU耦接至显示器。
7.根据权利要求1所述的显示系统，其中所述T-CON在来自所述显示系统中的另一部件的请求之后选择性地耦接所述多个GPU中的所述至少一个GPU。
8.根据权利要求1所述的系统，其中每个接收器包括锁相环(PLL)。
9.根据权利要求8所述的系统，其中PLL从来自被选择性地耦接至显示器的所述至少一个GPU的信号中提取定时信号。
10.一种在显示系统中的GPU之间切换的方法，所述方法包括以下动作从第一 GPU更新显示；确定第一 GPU是否已经进入消隐间隔；在第一 GPU已经进入消隐间隔的情况下，确定所述显示系统中的另一部件是否请求了 GPU切换；在所述显示系统中的所述另一部件已经请求了 GPU切换的情况下，切换至第二 GPU，其中切换至所述第二 GPU的动作无需确定来自第二 GPU的视频信号的定时信号而发生。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述切换动作无需相位锁定到所述定时信号而发生。
12.根据权利要求10所述的方法，其中第一GPU是芯片组的一部分，而第二 GPU不是芯片组的一部分。
13.根据权利要求10所述的方法，其中所述切换至所述第二GPU的动作在第二 GPU处于消隐期时发生。
14.根据权利要求13所述的方法，其中第一GPU和第二 GPU的消隐期在所述切换动作期间重叠。
15.根据权利要求10所述的方法，还包括更新T-CON中的计数器的动作。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述计数器中的值被用于计算第GPU在显示器上绘制视频数据的起点。
17.根据权利要求10所述的方法，其中第一GPU和第二 GPU直接连接至T-CON中的第一接收器和第二接收器，其中每个接收器包括PLL。
18.一种 T-C0N，包括 多个接收器，其中每个接收器包括PLL;以及T-CON每次选择性地仅耦接至多个GPU中的一个GPU。
19.根据权利要求18所述的T-C0N，其中所述多个GPU中的至少一个GPU被断电。
20.根据权利要求18所述的系统，其中所述T-CON还包括计数器，并且所述计数器中的值被用于为所述多个GPU中被选择性地耦接至显示器的所述至少一个GPU确定在显示器中的显示位置。
全文摘要
公开了一种显示系统，其能够在图形处理单元(GPU)之间进行切换。一些实施例可以包括显示系统，其包括显示器；耦接至显示器的定时控制器(T-CON)，T-CON包括多个接收器；以及多个GPU，其中每个GPU耦接至多个接收器中的至少一个，并且T-CON每次仅选择性地将多个GPU中的一个耦接至显示器。
文档编号G06T17/00GK102272825SQ200980153230
公开日2011年12月7日 申请日期2009年12月30日 优先权日2008年12月31日
发明者K·V·萨卡里亚, M·F·克拉博特, M·纽金特 申请人:苹果公司