TWI328770B - Graphics memory switch - Google Patents

Description

1328770 九、發明說明： I：發明戶斤屬之技術領域3 發明領域 本發明係有關半導體裝置之領域。特言之，此發明係 5 有關一種使用圖形記憶體切換器來提供對系統記憶體之圖 形裝置的存取之領域。 I：先前技術3 發明背景 一圖形裝置與系統記憶體間之資訊的迅速而有效率之 10 傳輸，業已為且將繼續為電腦系統組件設計師所面對之一 最具挑戰性的任務。多年來，已有不同之界面通訊協定， 被用來完成此等傳輸。幾年以前，週邊構件連接界面（PCI) 匯流排，為一可使圖形裝置耦合至記憶體控制器之常用具 現體。隨著圖形記憶體頻寬需求之增加，加速圖形埠(AGP) 15 規格，曾被大部份之電腦業界所建立及採用。 AGP具現體之一項主要優點是，能使圖形裝置檢視大 毗連性圖形記憶體空間，其中係存有數百萬位元之結構、 點陣、和圖形指令。有一圖形位址再映對表，會被用來自 彼等圖形記憶體位址，產生一些要給系統記憶體之位址。 20 在該圖形記憶體空間後面，並無實體記憶體存在，但該圖 形位址再映對表，和其相關聯之譯碼電路系統，可對一些 分散遍及系統記憶體之貫體糸統記憶體的分頁提供存取。 圖形記憶體頻寬需求正持續增加，以及更快速之連接 界面技術正在開發，而使領前其持續成長之需求。有一此 5 1328770 種連接界面技術，係基於PCI Express規格（PCI Express Base Specification，revision 1.0a)。為供此等初現之連接界 面技術使用’設置一大而B比連之圖形記憶體空間，將會是 有利的。 5 I：發明内容】 本發明係為一種裝置，其係包含有：用以透過一點對 點封包式互連體接收一虛擬圖形記憶體位址之一輸入端； 和一圖形位址轉譯器，用以接收該等虛擬圖形記憶體位 址，以及產生一實體記憶體位址。 隹 10 圖式簡單說明 本發明將可由下文之詳細說明和所附本發明之實施例 的繪圖，而有更完全之瞭解’然而，彼等不應被視為要使 本發明局限至此等所說明之特定實施例，而僅係為解釋和 瞭解計。 15 第1圖係一内含-圖形記憶體切換器之電腦系統的實 施例之方塊圖； 第2圖係—内含—圖形隨機存取記憶體譯碼器和-冑 · 形記憶體分頁表之記憶體切換器的方塊圖； · 第3圖係一可示範自一虛擬圖形記憶體位址至—實體 . 20系統記憶體位址之轉換的方塊圖； 第4圖係-包括圖形隨機存取記憶 ㈣之特寫的 第5圖係一内含—虛擬PCI-PCI橋接器之圖形記情體切 換器的方塊圖； 6 1328770 第6圖係數件透過一圖形記憶體切換器使耦合至一根 聯合體之圖形組件的方塊圖；而 第7圖則係一可自一點對點封包式連接界面上面所接 收到之虛擬圖形記憶體位址產生一實體記憶體位址的方法 5 之實施例的流程圖。 I：實施方式3 較佳實施例之詳細說明 通常，一圖形裝置可將一虛擬圖形位址，傳遞給一内 含一圖形隨機存取記憶體譯碼器和一圖形記憶體分頁表之 10 圖形記憶體切換器。此虛擬圖形記憶體位址，係經由一點 對點封包式連接界面，遞送給其圖形記憶體切換器。其圖 形記憶體切換器，可產生一實體系統記憶體位址，以及可 將此實體位址，傳遞給一根聯合體。此實體系統記憶體位 址，係經由圖形裝置封包式連接界面，遞送給其根聯合體。 15 就本說明書所說明之實施例而言，彼等虛擬圖形位 址，係被界定為一些實體圖形位址，但在此等位址處並不 存在真正之實體記憶體。換言之，將虛擬圖形位址，轉換 成實體記憶體位址，係僅涉及一圖形記憶體切換器和一圖 形記憶體分頁表，以及並不需要系統分頁表。另一檢視虛 20 擬圖形位址對實體系統記憶體位址之轉換的方法是，將此 轉換看成包括將實體圖形位址(®比連的，不存在的）轉換成實 體系統記憶體位址（非毗連的，存在的）。 第1圖係一内含一圖形記憶體切換器130之電腦系統 100的實施例之方塊圖。此系統100係包括一耦合至一根聯 7 1328770 合體140之處理器11〇β其根聯合體14〇，係包括一可提供與 一系統記憶體150相通訊之記憶體控制器（未示出）。其根 聯合體140,進一步係輕合至一切換器16〇。此切換器16〇係 經由一連接界面165，使耦合至一端點裝置17〇。此切換器 5 I60亦經由—連接界面163 ’使耦合至一端點裝置180。該等 端點裝置170和180，可能為任一種類繁多之電腦系統組 件，包括硬碟機、光學式儲存裝置、通訊裝置、等等。 就此一範例性實施例而言，其鏈路163和165，係遵守 PCI Express規格。其根聯合體14〇和切換器16〇，亦遵守ρα 10 Express 規格。 此糸統100進一步係包括一圖形裝置12〇，其係經由一 點對點封包式連接界面，使耦合至一圖形記憶體(GM)切換 态130。其就此一範例性實施例而言，為一PCI Express連接 界面125。此GM切換器130’進一步係經由另一就此一範例 15性貫施例而言為一PCI Express鏈路135之點對點連接界 面，使耦合至其根聯合體140。 其圖形裝置120，可能為一焊接至一主機板之組件，或 可使位於一圖形卡上面，或可使整合進一較大之組件内。 雖然此系統100係顯示具有一些身為分離裝置之圖形 20裝置120、GM切換器130、和根聯合體140，其他可能之實 施例，係使GM切換器130與根聯合體140, 一起整合進一裝 置内。再有可能之其他實施例，係使圖形裝置12〇、Gm切 換器130、根聯合體14〇，整合成一單一裝置。 就此系統100而言，有一稱為圖形隨機存取記憶體 8 (GRAM)之b比連性記憶體，係分配在其系統記憶體空間内。 然而’此GRAM背後並無真正的記憶體。KGRAM為其圖 形裝置120所見到的，如同一大而毗連之記憶體空間。一作 業系統一旦找到空間，便會將GRAM分配為全部分散在其 系統記憶體150各處之分頁。 第2圖係其GM切換器130之方塊圖。此GM切換器係包 括一 GRAM譯碼器132和一圖形記憶體分頁（GMP)列表 134。其GMP列表134，係在軟體控制器（裝置驅動程式、作 業系統、等等）下，載以一些實體位址。其GRAM譯碼器132， 可透過其PCI Express鏈路125 ’接收一些虚擬圖形記憶體位 址。此GRAM譯碼器132，可使用此等虛擬地址，來存取其 GMP表134。其GRAM譯碼器132，可產生一些實體位址， 使經由其PCI Express鏈路135,傳遞給其根聯合體裝置140。 其GMP列表13 4，係一位址譯碼列表。誠如前文所提， 其GMP列表134,可保持其作業系統所分配之實體記憶體的 位址。此列表134之大小，係可取決於其GRAM之大小。舉 例而言’若GRAM為2GB，使用32-位元位址之分頁，以及 每分頁有4k位元組，其GMP列表134，將為 (2*1024*1024*1024) / (4*1024) entries * 4 bytes per entry = 2 Mbytes。雖然其GMP列表134在此一範例性實施例中，係 顯示為使整合進其GM切換器130内，其他可能之實施例 是’其GMP列表係位於一與GM切換器130分開但在附近之 記憶體内，或在其系統記憶體150内。 第3圖係一可示範自一虛擬圖形記憶體位址至一實體 1328770 系統記憶體位址之轉換的方塊圖。其給GRAM譯碼器132之 輸入，係透過PCI Express鏈路125而抵達。其輸入為其圖形 裝置120需要存取之GRAM位址“X”。其GRAM空間係存在 於其系統記憶體範圍外。其GRAM空間係始於—名為 5 GRAM基址之位址。所顯示係其GRAM空間内的幾個位址 部位：位址X、X+卜和X+2。其譯碼器132會取得虛擬圖形 位址X，以及可將其轉換成一相對GMP列表134之指數。此 被指定之GMP列表項目處的位址，可給定其作業系統已分 配好之記憶體的分頁之真實實體位址。就此一範例而言， 10僅有GMP列表134之三個項目顯示出：項目a、b、和〇此 等A、B、和C内所儲存之位址，係對應於其系統記憶體15〇 之區域A、B、和C。就此一範例而言，此虛擬地址“X”，可 提供一指數給其GMP列表134之C項目。其(31^〇>列表134, 可將來自此C項目之實體位址，傳遞給其可容許存取系統記 15 憶體之區域C的根聯合體140。 第4圖係一包括GRAM譯碼器132之特寫的gM切換器 130之方塊圖。誠如上文所述，有—虛擬圖形位址“X，，，將 會自其圖形裝置抵達。其GRAM譯喝器132，將可接收此位 址’以及使用其虛擬地址’來指明一分頁編號，使形成一 20至GMP列表134之指數的部分。其gram譯碼器132，可藉 由自此位址“X”減去GRAM基址而產生該指數。其gmp列表 134之項目C處所儲存的實體位址，係使與其虛擬地址指明 進入該分頁之偏距的部分相結合。此成就之位址，係經由 其PCI Express鏈路Π5 ’使傳遞至其根聯合體14〇。 10 1328770 其GRAM譯碼器之整體機能環境，係可使供AGP具現 體使用之同一作業系統驅動程式，被用來管理其GMP列 表，以及分配及釋放彼等GRAM分頁。在AGP中，此一驅 動程式經常係稱為GART(圖形位址再映對列表）驅動程 5 式。能重新使用現有之GRAM驅動程式，將可使自AGP至 PCI Express之轉譯容易。 一視訊裝置驅動程式，可能請求N個GRAM分頁之作業 系統。其GMP列表驅動程式，可能分配其記憶體内之此等 分頁，以及填充其GMP列表134。此視訊驅動程式將會保留 10 其供一特定之應用程式使用所需的分頁。其GRAM之圖形 裝置的視域’將會自其GRAM基址開始，以及依所需遠伸。 當其圖形裝置120需要使用該GRAM時，其便會發出一具 GRAM範圍之位址的處理程序。其GRAM譯碼器132，在核 對確定其請求為在一適當範圍内之後，將會計算一進入 15 GMP列表134内之指數，以及選出其系統記憶體150内之實 體分頁的位址。此一位址會透過其pCI Express鏈路135，傳 遞給其根聯合體140，以使其系統記憶體150可被存取。 第5圖係一内含一虛擬PCI-PCI橋接器136之圖形記憶 體切換器的方塊圖。當KPCI_PCI橋接器136，在點計期間 20被一作業系統遇到時，會有一適當之驅動程式（或許為一 GRAM驅動程式）載入。其GM切換器130，亦包括一配置空 間138，其係包括一些可在運行期間用來設定適當運作有關 之GMP列表的暫存器。其配置空間138内之暫存器，可使遵 ft?、其AGP規格，以使現有之軟體中，不需要有改變。 11 1328770 第6圖係數件透過一圖形記憶體切換器620使耦合至一 根聯合體630之圖形組件610、620、和630的方塊圖。此一 類型之配置，可使一系統容許有多重之圖形裝置。每一圖 形裝置，係可或不可支援多重之顯示器。當其作業系統遇 5 到其連接至根聯合體630之虛擬PCI-PCI橋接器628時，會有 一單一驅動程式載入。該等多重圖形裝置610、620、和630， 各可具有與GRAM空間相同之®比連性視域，以及可共享其 GRAM空間内所儲存之資訊。 其圖形驅動程式610、620、和630，係分別經由其虛擬 10 PCI_PCI橋接器622、624、和626，使耦合至其虛擬PCI-PCI 橋接器628。 第7圖係一可透過一點對點封包式連接界面接收一虛 擬圖形記憶體位址來產生一實體記憶體位址之方法的實施 例之流程圖。在區塊71〇處，透過一點對點封包式連接界 15面’可自—圖形裝置，接收一虛擬圖形記憶體位址。在區 塊720處’可使用一圖形記憶體譯碼器，產生一實體記憶體 位址。接著，在區塊730處，該實體記憶體位址，將會傳遞 給一根聯合體裝置。 在前文之詳細說明中’本發明在說明上係參照其之特 20定範例性實施例。然而，在不違離本發明在所附申請專利 範圍中所列舉的廣意精神與界定範圍下，很顯然可對其完 成各種之修飾體和變更形式。此等詳細說明和繪圖，因而 應被視為例示性，而非有限制意。 此忒明書中對“有一實施例”、“一實施例，，、“某些實施 12 1328770 例”、或“其他實施例”的參照，係意謂一配合此等實施例加 以說明之特定特徵、結構、或特性，係至少包括在某些實 施例中，但非必然包括在本發明之所有實施例中。“有一實 施例”、“一實施例”、或“某些實施例”之各種外觀，並非必 5 然全係論及同一實施例。 【圖式簡單說明】 第1圖係一内含一圖形記憶體切換器之電腦系統的實 施例之方塊圖； 第2圖係一内含一圖形隨機存取記憶體譯碼器和一圖 10 形記憶體分頁表之記憶體切換器的方塊圖； 第3圖係一可示範自一虛擬圖形記憶體位址至一實體 系統記憶體位址之轉換的方塊圖； 第4圖係一包括圖形隨機存取記憶體譯碼器之特寫的 圖形記憶體切換器之方塊圖； 15 第5圖係一内含一虛擬PCI-PCI橋接器之圖形記憶體切 換器的方塊圖； 第6圖係數件透過一圖形記憶體切換器使耦合至一根 聯合體之圖形組件的方塊圖；而 第7圖則係一可自一點對點封包式連接界面上面所接 20 收到之虛擬圖形記憶體位址產生一實體記憶體位址的方法 之實施例的流程圖。 13 1328770 【主要元件符號說明】 100…電腦系統 160…切換器 110...處理器 163、165···連接界面 120...圖形裝置 163、165...PCI Express键路 125··.PCI Express連接界面 163、165·.·鏈路 130…圖形記憶體切換器 170…端點裝置 132…GRAM轉譯器 180…端點裝置 133…分頁偏距 610、620、630…圖形裝置 134…圖形記憶體分頁(GMP)列表 620…圖形記憶體切換器 135...PCI Express鏈路 630···根聯合體 136... PCI-PCI 橋接器 622、624、626…虛擬 PCI-PCI 138···配置空間 橋接器 140…根聯合體 15〇…系統記憶體 628…虛擬PCI-PCI橋接器 14

Claims (1)

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十、申請專利範圍： 第93140276號申請案申請專利範圍修正本 96.08.03. 1· 一種圖形記憶體切換器裝置，其係包含有： 一圖形6己憶體切換器，包括用以透過—第一點對點 封包式互連體自一圖形裝置接收一虛擬圖形記憶體位 址之一輸入端；

一耦接於該輸入端之圖形位址轉譯器，用以將該虛 擬圖形記憶體位址轉譯為一使用於一第二點對點封包 式互連體之實體記憶體位址。 〇 2·如申請專利範圍第1項之圖形記憶體切換器裝置，該圖 形位址轉譯器係包括一圖形記憶體分頁表。 3·如申請專利範圍第2項之圖形記憶體切換器裝置，該圖 形記憶體分頁表可儲存由一作業系統分配之多個實體 位址。 4.如申請專利範圍第3項之圖形記憶體切換器裝置，該圖

形記憶體分頁表係包括多個項目，每一項目係可儲存多 個3 2位疋位址。 5·如申請專利範圍第4項之圖形記憶體切換器裝置，其中 該點對點封包式互連體係遵守一種週邊構件互連快速 (PCI Express)規格。 6·如申請專利範圍第5項之圖形記憶體切換器裝置，其中 係進一步包含有用以透過一第二點對點封包式互連體 將該實體位址傳遞給一根複合體裝置之一輸出端。 7·如申請專利範圍第1項之圖形記憶體切換器裝置，其中 15 係進一步包含有一根複合體功能，用以接收該實體位 址，以及將該實體位址傳遞給一記憶體控制器。 8. 如申請專利範圍第1項之圖形記憶體切換器裝置，該圖 形位址轉譯器可存取一外部圖形記憶體分頁表。 9. 一種圖形記憶體裝置，其係包含有： 一圖形控制器，用以產生一虛擬圖形記憶體位址； 一耦接於該圖形控制器之圖形記憶體切換器，包括 一用以自一圖形裝置透過一第一點對點封包式互連體 接收一虛擬圖形記憶體位址之輸入端；以及一耦接於該 輸入端之用以將該虛擬圖形記憶體位址轉譯為一使用 於一第二點對點封包式互連體之實體記憶體位址的圖 形位址轉譯器；和 一輕接於該圖形位址轉譯器之輸出端，用以透過該 第二點對點封包式互連體將該實體記憶體位址傳遞給 —根複合體裝置。 10. 如申請專利範圍第9項之圖形記憶體裝置，該圖形位址 轉譯器係包括一圖形記憶體分頁表。 如申請專利範圍第10項之圖形記憶體裝置，該圖形記憶 體分頁表可儲存由一作業系統分配之多個實體位址。 12.如申請專利範圍第u項之圖形記憶體裝置，該圖形記憶 體刀頁表係包括多個項目，每一項目係可儲存多個Μ位 元位址。 13·如申請專利範圍第12項之圖形記憶體裝置，其中該點對 點封包式互連體係遵守一種週邊構件互連快速規格。 1328770 14. 一種圖形記憶體系統，其係包含有·· . 一圖形裝置； ’ 一圖形記憶體切換器裝置，用以透過一第一點對點 封包式互連體接收來自該圖形裝置之一虛擬圖形記憶 5 體位址；該圖形記憶體切換器裝置包括一輸入端，用以 透過該第一點對點封包式互連體接收一虛擬圖形記憶 · 體位址，以及一耦接於該輸入端之圖形記憶體轉譯器， 用以將該虛擬圖形記憶體位址轉譯為一使用於—第二 點對點封包式互連體之實體記憶體位址；和 · 10 一根複合體裝置，用以透過該第二點對點封包式互 連體，接收來自該圖形記憶體切換器裝置之該實體記憶 體位址。 15.如申請專利範圍第14項之圖形記憶體系統，該圖形位址 轉譯器係包括一圖形記憶體分頁表。 15 16·如申請專利範圍第15項之圖形記憶體系統，其中該等第 一和第二點對點封包式互連體係遵守一種週邊構件互 連快速規格。 ® 17.—種圖形記憶體系統，其係包含有： 一圖形裝置，其係包括一圖形記憶體切換器裝置， 20 該圖形記憶體切換器裝置包括一輸入端，用以透過一第 一點對點封包式互連體，自該圖形裝置接收一虛擬圖形 記憶體位址’以及一圖形記憶體轉譯器，用以轉譯該虛 擬圖形記憶體位址並產生一使用於一第二點對點封包 式互連體之實體記憶體位址；和 17 ^28770 -根複合體裝置’用以透過該第二點對點封包式互 連體’接收來自該圖形記憶體切換器裝置之該實體^己憶 體位址。 ~ 5 18.如_請專利範圍第17項之圖形記憶體純，其中該圖形 位址轉譯器係包括一圖形記憶體分頁表。 ^如申請專職，18項之圖形記憶體系統，其中該點對 點封包式互連體係遵守-種週邊構件互連快速規格。 20. —種圖形記憶體系統，其係包含有：

一圖形裝置；和 10 ^ 一耦接於該圖形裝置之記憶體控制器中樞，該記憶 體控制器中樞包括： 一圖形記憶體切換器裝置，用以透過一第一點對 點封包式互連體接收來自該圖形裝置之一虛擬圖形 丨5 5己憶體位址，該圖形記憶體切換器裝置包括一輸入 5 端，用以透過一第一點對點封包式互連體自該圖形裝

置接收該虛擬圖形記憶體位址，以及一圖形記憶體轉 譯器，用以將該虛擬圖形記憶體位址轉譯為一使用於 一第二點對點封包式互連體之實體記憶體位址； 一記憶體控制器；和 ：0 一根複合體裝置，用以接收來自該圖形記憶體切 換器裝置之該實體記憶體位址，以及將該實體記憶體 位址傳遞給該記憶體控制器。 21·如申請專利範圍第2〇項之圖形記憶體系統，其中該圖形 位址轉譯器係包括一圖形記憶體分頁表。 18 1328770 年f月》E修正 22. 如申請專利範圍第21項之圖形記憶體系統，其中該點對 點封包式互連體係遵守一種週邊構件互連快速規格。 23. —種圖形記憶體切換方法，其係包含有下列步驟： 5 透過一第一點對點封包式互連體接收來自一圖形 裝置之一虛擬圖形記憶體位址； 使用一圖形記憶體轉譯器將該虛擬圖形記憶體位 址轉譯為一使用於一第二點對點封包式互連體之實體 記憶體位址；以及 將該實體記憶體位址傳遞給一根複合體裝置。 24. 如申請專利範圍第23項之圖形記憶體切換方法，其中透 過該第一點對點封包式互連體接收來自該圖形裝置之 該虛擬圖形記憶體位址的該步驟，包括透過遵守一種週 邊構件互連快速規格之該第一點對點封包式互連體，來 接收來自該圖形裝置之一虛擬圖形記憶體位址。 19