專利名稱：用于顯示設(shè)備的低功率刷新的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的各方面一般涉及顯示系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及降低諸如智能電話和PDA之類的便攜式、依靠電池操作的設(shè)備中的顯示系統(tǒng)的功耗。
背景技術(shù)：
諸如膝上型電腦、智能電話、PDA、多媒體播放器及其他依靠電池操作的便攜式設(shè)備的設(shè)計(jì)者經(jīng)常需要在希望增加耗電特征和希望擁有長(zhǎng)電池壽命間保持平衡。設(shè)備設(shè)計(jì)者可以通過使用更大電池來提升電池壽命，但這經(jīng)常是不希望的，因?yàn)檫@增加了設(shè)備的整體大小和重量。計(jì)算系統(tǒng)的功耗的一大部分可歸因于顯示子系統(tǒng)，結(jié)果，增加設(shè)備顯示器的大小或分辨率可極大縮短設(shè)備的電池壽命。一個(gè)顯示子系統(tǒng)包括顯示控制器和顯示屏幕。顯示子系統(tǒng)內(nèi)功耗的重要來源可歸因于顯示控制器的功能。顯示控制器訪問存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的像素，并處理取回的像素以渲染(render)將在屏幕上顯示的幀?，F(xiàn)代顯示系統(tǒng)通常需要混合多個(gè)顯示流以產(chǎn)生單個(gè)幀。 IXD設(shè)備的典型刷新速率約是60Hz，這意味著顯示子系統(tǒng)必須每秒產(chǎn)生60幀。盡管該子系統(tǒng)每秒產(chǎn)生60幀，但是幀內(nèi)容的實(shí)際變化速率通常低得多。即使在顯示視頻或其他快速變化的圖像時(shí)，幀內(nèi)容變化的速率也很少超過30Hz。在很多使用情形中 (例如，電子郵件或網(wǎng)絡(luò)瀏覽)，刷新速率可大大低于30Hz，這意味著顯示子系統(tǒng)頻繁地產(chǎn)生同一幀的一個(gè)或多個(gè)副本。為了降低功耗，許多設(shè)備可操作于低功率模式，在該模式下，設(shè)備的操作頻率和顯示器的刷新速率可按比例縮小。但是，在這種低功率模式下，顯示器的操作與系統(tǒng)處理器的操作狀態(tài)相耦合；這種耦合可能是不希望的。例如，當(dāng)進(jìn)行電話呼叫時(shí)，處理器需要操作于高頻率以處理進(jìn)入和外出的音頻數(shù)據(jù)，但是屏幕可能每秒僅改變一次來更新呼叫長(zhǎng)度計(jì)時(shí)器。盡管如此，該系統(tǒng)仍將每秒產(chǎn)生60幀，即使絕大部分幀將是先前產(chǎn)生的幀的副本。考慮到現(xiàn)今LCD設(shè)備的不斷增大的屏幕和高刷新速率，希望降低與顯示子系統(tǒng)的活動(dòng)相關(guān)聯(lián)的功耗。另外，希望以獨(dú)立于系統(tǒng)處理器的操作狀態(tài)的方式降低功耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的各方面包括一種可操作于兩種不同顯示模式(合成模式和低功率刷新 (LPR)模式)的顯示子系統(tǒng)。在合成模式中，合成引擎可從不同圖像流獲取多個(gè)圖像并將這些圖像合并為針對(duì)設(shè)備的屏幕所格式化的單個(gè)顯示幀。在UR模式中，顯示系統(tǒng)可存儲(chǔ)由合成引擎生成的顯示幀的拷貝，并且在顯示內(nèi)容未改變的情況下將存儲(chǔ)的顯示幀輸出，而非讓合成引擎經(jīng)歷渲染新幀(該幀與前一幀是相同的)的過程。通過在顯示內(nèi)容保持不變時(shí)進(jìn)入U(xiǎn)R模式，顯示系統(tǒng)可減少獲取的數(shù)據(jù)量并減少渲染幀所需要的處理量，從而減少帶寬和功耗。體現(xiàn)本發(fā)明各方面的系統(tǒng)還可包括控制器，該控制器被配置為在檢測(cè)到系統(tǒng)參數(shù)的改變時(shí)在不同顯示模式間切換。顯示子系統(tǒng)所操作于的特定模式可與處理器的操作狀態(tài)分離。另外，控制系統(tǒng)可用硬件實(shí)現(xiàn)，使得其避免與軟件處理相關(guān)聯(lián)的延遲，從而獲得足夠快的響應(yīng)時(shí)間以使控制器能夠在逐幀的基礎(chǔ)上切換模式。


圖1示出被配置為操作于合成模式的顯示系統(tǒng)。圖加和2b示出被配置為操作于合成模式和低功率刷新模式二者中的顯示系統(tǒng)。圖3示出一流程圖，該流程示出可用于在合成模式和低功率刷新模式間切換的方法。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的各方面包括一種可操作于兩種不同顯示模式(合成模式和低功率刷新 (LPR)模式)的顯示子系統(tǒng)。該系統(tǒng)可包括控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)被配置為在檢測(cè)到系統(tǒng)參數(shù)改變時(shí)在不同模式間進(jìn)行切換。顯示子系統(tǒng)所操作于的特定模式可與處理器的操作狀態(tài)分離。另外，控制系統(tǒng)可用硬件實(shí)現(xiàn)，使得其避免與軟件處理相關(guān)聯(lián)的延遲，從而獲得足夠快的響應(yīng)時(shí)間來使控制系統(tǒng)在逐幀基礎(chǔ)上切換模式。圖1示出被配置為操作于合成模式的顯示子系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括幀緩沖器110、合成引擎120和屏幕130。幀緩沖器110可以片外存儲(chǔ)器方式實(shí)現(xiàn)，并可存儲(chǔ)來自多個(gè)圖像流的多個(gè)圖像。例如，幀緩沖器110可存儲(chǔ)背景圖像、諸如圖片或視頻的媒體覆蓋物(overlay)、 電池電量指示器覆蓋物、計(jì)時(shí)器覆蓋物以及信號(hào)強(qiáng)度計(jì)覆蓋物。雖然圖像大于屏幕(例如， 比屏幕包括更多像素)是極其常見的(這樣需要減小其尺寸)，但是每個(gè)圖像可以小于或等同于屏幕130的實(shí)際大小。合成引擎120可從幀緩沖器110檢索圖像、將每個(gè)圖像按比例縮放到所需大小、按需要對(duì)圖像進(jìn)行成層和混合、以及渲染用于發(fā)送到屏幕130的單個(gè)幀。 對(duì)于以60Hz速率來刷新其屏幕130并操作于合成模式的顯示子系統(tǒng)，這種調(diào)整大小、成層和渲染過程將每秒發(fā)生60次，而不管幀的內(nèi)容變化與否。與圖1的系統(tǒng)一樣，圖加和2b的系統(tǒng)可操作于合成模式，其中合成引擎220能夠從幀緩沖器210獲取多個(gè)圖像并渲染將顯示在屏幕230上的單個(gè)幀。圖加和2b示出的實(shí)施例還包括使系統(tǒng)能夠操作于UR模式的其他組件。這些系統(tǒng)可以包括存儲(chǔ)器沉降機(jī)構(gòu) M0，用于在幀出現(xiàn)在屏幕230上時(shí)捕獲該幀的拷貝并用于將所捕獲的幀的拷貝存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中(例如，存儲(chǔ)在幀緩沖器210中)。當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入U(xiǎn)R模式時(shí)，檢索機(jī)構(gòu)250可以從幀緩沖器210中檢索所捕獲的幀的拷貝，并將圖像發(fā)送到屏幕230。因?yàn)樗东@的幀已被渲染，所以可免去諸如調(diào)整大小、成層以及混合之類的過程，從而降低功耗。為了節(jié)約存儲(chǔ)器和帶寬，存儲(chǔ)器沉降機(jī)構(gòu)240可選地可包括壓縮引擎，以減少存儲(chǔ)幀的拷貝所需的數(shù)據(jù)量以及訪問幀時(shí)將檢索的數(shù)據(jù)量。壓縮引擎可使用本領(lǐng)域中已知的各種壓縮算法來獲得所需的壓縮比。所需的壓縮比可由系統(tǒng)設(shè)計(jì)者根據(jù)諸如可容忍的圖像退化和可用于存儲(chǔ)圖像的存儲(chǔ)器量之類的因素來確定。為了降低功耗和帶寬，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)如下壓縮方案，該壓縮方案充分減少數(shù)據(jù)量以使得足以在片上存儲(chǔ)器四0 (如圖2b所示)中存儲(chǔ)壓縮后圖像，從而減少存儲(chǔ)器訪問次數(shù)和相關(guān)功耗。在使用壓縮引擎的系統(tǒng)中，檢索機(jī)構(gòu)250可被配置為包括解壓縮引擎，該解壓縮引擎用于將壓縮圖像恢復(fù)為適合設(shè)備屏幕230的格式。因?yàn)閹膲嚎s圖像已經(jīng)在其保存到存儲(chǔ)器之前被格式化以適合屏幕230，所以解壓縮引擎不必在將圖像發(fā)送到屏幕230之前顯著對(duì)其進(jìn)行重配置，從而減少與處理圖像數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的功率量。當(dāng)系統(tǒng)操作在UR模式時(shí)，通過使用諸如鐘控(clock gating)電路技術(shù)來停止時(shí)鐘和功率信號(hào)的傳播，合成引擎 220可被置為低功率狀態(tài)。為了在合成模式和LPR模式間切換，系統(tǒng)包括控制器270，該控制器能夠在復(fù)用器 (MUX) 280上選擇第一或第二通道。選擇第一通道可能意味著合成引擎220生成提供給屏幕 230的幀(例如，系統(tǒng)處于合成模式)，而選擇第二通道可能意味著檢索機(jī)構(gòu)250生成提供給屏幕230的幀(例如，系統(tǒng)處于LPR模式)?？刂破?70基于監(jiān)聽(snoop)機(jī)構(gòu)260來確定在何種模式下操作，監(jiān)聽機(jī)構(gòu)260監(jiān)視諸如幀緩沖器210的內(nèi)容之類的系統(tǒng)參數(shù)。例如，監(jiān)聽機(jī)構(gòu)260可監(jiān)視幀緩沖器210以檢測(cè)內(nèi)容改變。監(jiān)聽機(jī)構(gòu)260可通過在與幀緩沖器210相對(duì)應(yīng)的地址范圍內(nèi)查找存儲(chǔ)器位置的改變來檢測(cè)內(nèi)容改變。如果系統(tǒng)操作于合成模式，則控制器270可在監(jiān)聽機(jī)構(gòu)260未檢測(cè)到幀緩沖器210 中的內(nèi)容改變的情況下將系統(tǒng)切換到UR模式。如果監(jiān)聽機(jī)構(gòu)260確實(shí)檢測(cè)到改變，則控制器270可以使系統(tǒng)保持在合成模式。當(dāng)操作于UR模式時(shí)，如果監(jiān)聽機(jī)構(gòu)260檢測(cè)到內(nèi)容改變，則控制器270可將系統(tǒng)切換到合成模式，否則，只要未檢測(cè)到內(nèi)容改變，控制器270 就可將系統(tǒng)保持在LPR模式。圖3是圖示出控制器270可用來確定何時(shí)切換顯示系統(tǒng)的操作模式的方法的流程圖。該方法可在系統(tǒng)上電或重啟時(shí)開始(框300)。然后系統(tǒng)可以開始在合成模式中向屏幕輸出圖像(框310)。當(dāng)處于合成模式時(shí)，監(jiān)聽機(jī)構(gòu)可監(jiān)視幀緩沖器中的內(nèi)容改變(框 320)。如果監(jiān)聽機(jī)構(gòu)例如通過檢測(cè)與幀緩沖器相對(duì)應(yīng)的地址范圍內(nèi)的存儲(chǔ)器位置的改變而檢測(cè)到內(nèi)容改變(路徑321)，則顯示系統(tǒng)可保持在合成模式(框310)。如果系統(tǒng)未檢測(cè)到內(nèi)容改變(路徑322)，則系統(tǒng)可切換到LPR模式(框330)。在UR模式(框330)，監(jiān)聽機(jī)構(gòu)可繼續(xù)監(jiān)視幀緩沖器中的內(nèi)容改變(框340)。如果監(jiān)聽機(jī)構(gòu)檢測(cè)到內(nèi)容改變(路徑342)，則系統(tǒng)將從UR模式轉(zhuǎn)回到合成模式(路徑342 和框310)。如果監(jiān)聽機(jī)構(gòu)未檢測(cè)到內(nèi)容改變，則系統(tǒng)可保持在UR模式(路徑341和框 330)。在顯示器運(yùn)行時(shí)，該方法可不斷反復(fù)在合成模式和UR模式間交替。系統(tǒng)可在每幀間切換模式。返回參考圖加和2b，體現(xiàn)本發(fā)明各方面的另一特征可包括配置存儲(chǔ)器沉降機(jī)構(gòu) 240以實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)內(nèi)容改變將何時(shí)發(fā)生的算法。這些算法例如可以包括監(jiān)視內(nèi)容改變的頻率、檢測(cè)與內(nèi)容改變相關(guān)聯(lián)的模式或者識(shí)別特定應(yīng)用程序在運(yùn)行。如果系統(tǒng)運(yùn)行在合成模式并且存儲(chǔ)器沉降機(jī)構(gòu)240預(yù)測(cè)到下一幀將包括新內(nèi)容，則為了降低功耗，存儲(chǔ)器沉降機(jī)構(gòu)240可能不壓縮并保存從合成引擎220輸出的下一幀的圖像。如果存儲(chǔ)器沉降機(jī)構(gòu)240 錯(cuò)誤地預(yù)測(cè)并且?guī)彌_器210中內(nèi)容的未改變，則系統(tǒng)可繼續(xù)操作于合成模式。體現(xiàn)本發(fā)明各方面的另一特征可包括使用由存儲(chǔ)器沉降機(jī)構(gòu)240存儲(chǔ)的壓縮圖像，但同時(shí)也對(duì)其進(jìn)行小幅變更。例如，當(dāng)在便攜音樂設(shè)備上播放歌曲時(shí)，屏幕230可顯示專輯封面的圖片以及歌曲信息和計(jì)時(shí)器(均覆蓋在背景上)。當(dāng)系統(tǒng)操作于合成模式時(shí)，合成引擎220不得不從幀緩沖器210檢索圖像，調(diào)整其大小，對(duì)其進(jìn)行覆蓋和混合，以及以適合設(shè)備屏幕230的格式渲染單個(gè)幀。在用于創(chuàng)建所顯示的幀的多個(gè)組成圖像中，可能只有與計(jì)時(shí)器相關(guān)聯(lián)的圖像是有規(guī)律變化的。因此，系統(tǒng)可采用存儲(chǔ)器沉降機(jī)構(gòu)240所保存的幀拷貝(該幀拷貝已被調(diào)整大小并格式化為適合設(shè)備屏幕230)并且僅對(duì)計(jì)時(shí)器圖像進(jìn)行重新成層，而不是對(duì)所有組成圖像進(jìn)行大小調(diào)整和重新成層?；蛘?，系統(tǒng)可配置為使軟件覆寫所存儲(chǔ)的圖像的一些部分以進(jìn)行小幅改變，例如更新計(jì)時(shí)器的值。存儲(chǔ)器沉降機(jī)構(gòu)240存儲(chǔ)的圖像可以壓縮形式存儲(chǔ)在片上存儲(chǔ)器290中(圖2b)， 或以未壓縮形式存儲(chǔ)在幀緩沖器210中(圖2a)。還考慮到，顯示系統(tǒng)可配置為只從存儲(chǔ)器進(jìn)行檢索或只對(duì)所保存圖像的一部分解壓縮。例如，系統(tǒng)可使用所保存圖像的幾乎最后二十行，并將其與包括已更新的計(jì)時(shí)器信息的新最后二十行結(jié)合。單獨(dú)地或結(jié)合地使用諸如上述的方法通過減少從存儲(chǔ)器取回的數(shù)據(jù)量并減少渲染針對(duì)設(shè)備屏幕230所適當(dāng)格式化的幀所需的計(jì)算量，可極大減少顯示控制器的功率和帶寬消耗。提供前述對(duì)實(shí)施例的描述是為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠制造并使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的各種修改將是本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的，并且此處定義的一般原理和具體示例可在無需使用創(chuàng)造性能力的情況下被應(yīng)用到其他實(shí)施例。例如，以上討論的不同實(shí)施例的一些或所有特征可從實(shí)施例中刪除。因此，本發(fā)明不希望限于此處描述的實(shí)施例，而是要與僅有下面的權(quán)利要求及其等價(jià)物所定義的最寬范圍一致。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括監(jiān)視幀緩沖器，以檢測(cè)或使用算法預(yù)測(cè)存儲(chǔ)在所述幀緩沖器中的內(nèi)容的改變，其中，所述算法是基于與所述幀緩沖器中的內(nèi)容的先前改變的頻率相關(guān)聯(lián)的模式；以及響應(yīng)于沒有檢測(cè)到和沒有預(yù)測(cè)出存儲(chǔ)在所述幀緩沖器中的內(nèi)容的改變，輸出所存儲(chǔ)的顯示幀來刷新顯示屏幕，所述所存儲(chǔ)的顯示幀先前從存儲(chǔ)在所述幀緩沖器中的內(nèi)容渲染。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括響應(yīng)于檢測(cè)到或預(yù)測(cè)出存儲(chǔ)在所述幀緩沖器中的內(nèi)容的改變，從存儲(chǔ)在所述幀緩沖器中的新內(nèi)容渲染新顯示幀來刷新所述顯示屏幕。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述所存儲(chǔ)的顯示幀被壓縮。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，還包括在輸出所述所存儲(chǔ)的顯示幀之前對(duì)所述所存儲(chǔ)的顯示幀解壓縮。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述所存儲(chǔ)的顯示幀被存儲(chǔ)在片上存儲(chǔ)器中。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，輸出所述所存儲(chǔ)的顯示幀來刷新所述顯示屏幕不包括對(duì)所述所存儲(chǔ)的顯示幀進(jìn)行重新渲染。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括當(dāng)輸出所述所存儲(chǔ)的顯示幀來刷新所述顯示屏幕時(shí)切換到低功率刷新模式，所述低功率刷新模式被配置為通過停止傳播時(shí)鐘信號(hào)或功率信號(hào)中的至少一者來在低功率狀態(tài)下操作。
8.一種方法，包括在合成模式中，從存儲(chǔ)在幀緩沖器中的內(nèi)容渲染屏幕圖像，以用于顯示在顯示屏幕上；監(jiān)視所述幀緩沖器，以檢測(cè)或使用算法預(yù)測(cè)存儲(chǔ)在所述幀緩沖器中的內(nèi)容的改變，其中，所述算法是基于與所述幀緩沖器中的內(nèi)容的先前改變的頻率相關(guān)聯(lián)的模式；以及響應(yīng)于沒有檢測(cè)到和預(yù)測(cè)出存儲(chǔ)在所述幀緩沖器中的內(nèi)容的改變，切換到低功率刷新模式。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括在低功率刷新模式中，輸出先前渲染的屏幕圖像來刷新所述顯示屏幕。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述低功率刷新模式被配置為輸出先前渲染的屏幕圖像來刷新所述顯示屏幕，而不對(duì)所述先前渲染的屏幕圖像進(jìn)行重新渲染。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述低功率刷新模式被配置為通過停止傳播時(shí)鐘信號(hào)或功率信號(hào)中的至少一者來在低功率狀態(tài)下操作。
12.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括響應(yīng)于檢測(cè)到或預(yù)測(cè)出存儲(chǔ)在所述幀緩沖器中的內(nèi)容的改變，停留在所述合成模式中。
13.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括在所述低功率刷新模式中，繼續(xù)監(jiān)視所述幀緩沖器，以檢測(cè)或預(yù)測(cè)存儲(chǔ)在所述幀緩沖器中的內(nèi)容的改變。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，還包括響應(yīng)于檢測(cè)到或預(yù)測(cè)出存儲(chǔ)在所述幀緩沖器中的內(nèi)容的改變，從所述低功率刷新模式切換到所述合成模式。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，還包括響應(yīng)于沒有檢測(cè)到和預(yù)測(cè)出存儲(chǔ)在所述幀緩沖器中的內(nèi)容的改變，保持在所述低功率刷新模式中。
16.一種方法，包括判斷從顯示屏幕的上次刷新起顯示內(nèi)容是否已經(jīng)改變或使用算法預(yù)測(cè)顯示內(nèi)容是否將改變，其中，所述算法是基于與所述幀緩沖器中的內(nèi)容的先前改變的頻率相關(guān)聯(lián)的模式； 以及響應(yīng)于檢測(cè)到所述顯示內(nèi)容尚未改變和沒有預(yù)測(cè)出所述顯示內(nèi)容將改變，通過在所述顯示屏幕上顯示先前渲染的屏幕圖像來刷新所述顯示屏幕。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，還包括響應(yīng)于檢測(cè)到所述顯示內(nèi)容已經(jīng)改變或預(yù)測(cè)出所述顯示內(nèi)容將改變，渲染新屏幕圖像以用于顯示在所述顯示屏幕上，所述新屏幕圖像是從改變的顯示內(nèi)容渲染的。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，顯示先前渲染的屏幕圖像還包括在所述顯示屏幕上顯示所述先前渲染的屏幕圖像，而不對(duì)所述先前渲染的屏幕圖像進(jìn)行重新渲染。
19.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述先前渲染的屏幕圖像被壓縮并存儲(chǔ)在片上存儲(chǔ)器中。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，還包括在將所述先前渲染的屏幕圖像顯示在所述顯示屏幕上之前對(duì)所述先前渲染的屏幕圖像進(jìn)行解壓縮。
全文摘要
本發(fā)明提供了用于顯示設(shè)備的低功率刷新的方法和裝置。一種用于渲染將顯示在屏幕上的幀的方法和系統(tǒng)包括存儲(chǔ)器沉降機(jī)構(gòu)，被配置為在存儲(chǔ)器存儲(chǔ)屏幕圖像的拷貝；監(jiān)聽機(jī)構(gòu)，被配置為監(jiān)視系統(tǒng)參數(shù)；控制器，被配置為響應(yīng)于監(jiān)聽機(jī)構(gòu)檢測(cè)到系統(tǒng)參數(shù)的改變而在第一和第二操作模式間切換；以及渲染機(jī)構(gòu)，用于當(dāng)系統(tǒng)操作于第二操作模式時(shí)檢索屏幕圖像的拷貝。
文檔編號(hào)G09G3/20GK102568435SQ201110454970
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2008年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月23日
發(fā)明者亞瑟·R·米勒, 思瑞坎斯·雷格瑞簡(jiǎn), 約瑟夫·K·?？怂? 馬克·N·福勒爾頓 申請(qǐng)人:馬維爾國(guó)際貿(mào)易有限公司