專利名稱：動(dòng)態(tài)電源管理環(huán)境的數(shù)據(jù)路徑時(shí)鐘偏移管理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的說涉及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，較具體說涉及通過使用時(shí)鐘門控電路進(jìn)行計(jì)算機(jī)電源管理。
本發(fā)明技術(shù)背景隨著半導(dǎo)體和計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在體積變得更小的同時(shí)速度變得更快。現(xiàn)在，桌面計(jì)算機(jī)甚至膝上計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的處理速度相當(dāng)于以往占據(jù)一個(gè)小房間的主機(jī)的速度。即使是手持式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，例如變得越來越通用的個(gè)人數(shù)字助理(PDA)，功能也越來越強(qiáng)大。隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)變得越來越小型化和低廉化，人們對(duì)其要求也越來越多。比如，人們要求它能執(zhí)行涉及圖形和視頻處理之類的更花費(fèi)時(shí)間的復(fù)雜任務(wù)。
同時(shí)，隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)變得越來越強(qiáng)大和小型化，電源消耗也面臨需要克服的挑戰(zhàn)。由于較小的體積，手持式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的電源采用操作時(shí)間有限的電池。由于更高的速度和更強(qiáng)大的處理器需要更多的能源，因此人們需要采用革新性措施來節(jié)省電源藉此增長(zhǎng)電池的操作期限。
在每個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)有許多集成電路執(zhí)行不同的功能，比如內(nèi)存控制器，硬盤控制器，圖形/視頻控制器，通信控制器，以及其它外設(shè)控制器。眾所周知，每個(gè)種類集成電路都被供給有一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)用于集成電路同步操中作為定時(shí)基準(zhǔn)。一般而言，集成電路時(shí)鐘增加電源消耗。
集成電路周期性的處于在系統(tǒng)功能上的空閑狀態(tài)。在其它時(shí)間內(nèi)，當(dāng)集成電路中執(zhí)行數(shù)據(jù)處理和傳播功能的子電路(比如組合邏輯和數(shù)據(jù)路徑)處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，集成電路中其它子電路處于空閑狀態(tài)。因?yàn)檫@些電路繼續(xù)接收時(shí)鐘信號(hào)，它們各自的內(nèi)部電路就繼續(xù)被推動(dòng)而消耗相當(dāng)多的能源，即使它們保持空閑狀態(tài)。因此，為了節(jié)約能源，可以通過使用時(shí)鐘門控電路禁止達(dá)到空閑電路的時(shí)鐘信號(hào)。
參考

圖1，該圖示出了現(xiàn)有技術(shù)的時(shí)鐘門控電路。在圖1中，集成電路100由二組合邏輯電路101和102組成，其中每個(gè)組合邏輯電路表示一個(gè)數(shù)據(jù)處理子電路，比如視頻和圖形電路。組合邏輯電路101和102的輸出最終經(jīng)過組合邏輯電路103(比如混合器)組合形成單一的數(shù)據(jù)路徑。集成電路100的時(shí)鐘門控電路包含“與”門107和鎖存器104-106?！芭c”門107接收使能信號(hào)EN和時(shí)鐘信號(hào)CLK作為輸入信號(hào)?！芭c”門107的輸出信號(hào)用于觸發(fā)鎖存器104-106。來自外部信號(hào)源的數(shù)據(jù)被提供為組合邏輯電路101和102的數(shù)據(jù)輸入。通過處理其輸入，組合邏輯電路101和102分別提供輸出到鎖存器104和105。鎖存器104和105提供輸出到組合邏輯電路103，后者組合并處理輸入數(shù)據(jù)。組合邏輯電路103提供輸出到鎖存器106。操作中，使能信號(hào)EN結(jié)合“與”門103來使能或禁止整個(gè)集成電路100?！芭c”門103和鎖存器104-106組合作為集成電路100的門控電路動(dòng)作。
在這種現(xiàn)有技術(shù)的時(shí)鐘門控技術(shù)中，整個(gè)集成電路必須是要么被使能要么被禁止。盡管這樣使用時(shí)鐘門控電路能夠不太復(fù)雜的實(shí)現(xiàn)，但是這種方法不靈活，也不是最高效的電源管理技術(shù)，因?yàn)椴荒軉为?dú)禁止某個(gè)子電路。
參考圖2，該圖描述了另一種現(xiàn)有技術(shù)的時(shí)鐘門控電路。如圖2所示，集成電路200由兩個(gè)組合邏輯電路201和202組成，其中每個(gè)組合邏輯電路代表一個(gè)數(shù)據(jù)處理子電路，比如視頻和圖形電路。組合邏輯電路201和202的輸出最終經(jīng)過組合邏輯電路203(比如混合器)組合形成單一的數(shù)據(jù)路徑。集成電路200的時(shí)鐘門控電路包含“與”門204-206和鎖存器207-209?！芭c”門204-206分別接收使能信號(hào)EN1-EN3和作為輸入信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)CLK?！芭c”門204-206的輸出信號(hào)用于觸發(fā)鎖存器207-209。來自外部信號(hào)源的數(shù)據(jù)被提供為組合邏輯電路201和202的數(shù)據(jù)輸入。在對(duì)它們的輸入作處理后，組合邏輯201和202分別提供他們的輸出到鎖存器207和208。鎖存器207和208提供輸出到組合邏輯電路203，后者組合并處理輸入數(shù)據(jù)。然后組合邏輯電路203提供其輸出到鎖存器209。操作中，使能信號(hào)EN1-EN3結(jié)合“與”門204-206來使能或禁止單個(gè)子電路或整個(gè)集成電路200?！芭c”門204-206和鎖存器207-209結(jié)合起來作為集成電路200的門控電路操作。
在這一現(xiàn)有技術(shù)的時(shí)鐘門控技術(shù)中，對(duì)集成電路的每個(gè)子電路都實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘門控電路來按照要求禁止被選擇的子電路或整個(gè)集成電路的時(shí)鐘信號(hào)。但是，禁止部分集成電路的時(shí)鐘信號(hào)可能在帶有時(shí)鐘門控電路的兩個(gè)子電路之間以及帶有時(shí)鐘門控電路的子電路和不帶時(shí)鐘門控電路的子電路之間導(dǎo)致時(shí)鐘偏移(即不同步)。眾所周知，時(shí)鐘偏移會(huì)導(dǎo)致鎖存無效或錯(cuò)誤數(shù)據(jù)。可以采用延遲或反相電路矯正時(shí)鐘偏移來確保帶時(shí)鐘門控電路的子電路和原始時(shí)鐘信號(hào)同步。比如，延遲211-212可以分別放置在“與”門204-205的輸出端。這些延遲可以最大限度解決時(shí)鐘偏移問題。另一種方法是放置反相器210到“與”門206的輸出端。使用反相器210導(dǎo)致處理時(shí)間減少大約半個(gè)時(shí)鐘，這引入了臨界的通路。但是，使用延遲或反相電路210-212意味著在制造集成電路時(shí)增加硬件成本。而且，使用延遲電路比如延遲211-212還可能在集成電路的設(shè)計(jì)中帶來代價(jià)巨大的延誤，因?yàn)闀r(shí)鐘偏移的大小通常要到對(duì)集成電路進(jìn)行配置和路由操作之后才能確定。
因此，現(xiàn)在需要一種高效低成本的時(shí)鐘門控電源管理系統(tǒng)、裝置、和方法。
本發(fā)明是以一連接到多個(gè)互相耦合的數(shù)據(jù)路徑的時(shí)鐘門控電路來滿足上述需要的。此數(shù)據(jù)路徑用于處理數(shù)據(jù)以使所有數(shù)據(jù)按第一方向傳播。時(shí)鐘門控裝置本身由以串聯(lián)方式相互連接的時(shí)鐘門控電路組成，使得時(shí)鐘信號(hào)按與第一方向相反的第二方向傳播。每個(gè)時(shí)鐘門控電路耦合到對(duì)應(yīng)的一個(gè)數(shù)據(jù)路徑，以允許時(shí)鐘門控電路按要求使能或禁止對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)路徑。
在一個(gè)實(shí)施例中，這些數(shù)據(jù)路徑是最終混合成單一數(shù)據(jù)路徑的并行數(shù)據(jù)路徑。另外，在此實(shí)施例中，數(shù)據(jù)可以在任何給定時(shí)間沿不止一條并行數(shù)據(jù)路徑被處理和傳播。在另一實(shí)施例中，數(shù)據(jù)路徑從一個(gè)公共節(jié)點(diǎn)分離。相應(yīng)地，數(shù)據(jù)在任何給定時(shí)間只能沿一條分支數(shù)據(jù)路徑被處理和傳播。
每個(gè)時(shí)鐘門控電路進(jìn)一步包括鎖存電路和邏輯門。鎖存電路連接到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)路徑。鎖存電路的輸出按第一方向連接到后續(xù)數(shù)據(jù)路徑。邏輯門接收串聯(lián)的時(shí)鐘信號(hào)以及一個(gè)使能或禁止信號(hào)作為輸入。邏輯門以第二方向提供輸出來鐘控鎖存電路及后續(xù)時(shí)鐘門控電路。
本發(fā)明的所有特征和優(yōu)點(diǎn)由下面結(jié)合附圖描述的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明將更為顯見。
圖2示出了另一現(xiàn)有技術(shù)的時(shí)鐘門控實(shí)現(xiàn)。
圖3的高層方框圖描述了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的典型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
圖4的方框圖進(jìn)一步描述圖3所示圖形/顯示控制器307的細(xì)節(jié)。
圖5的方框圖進(jìn)一步描述圖4所示硬件光標(biāo)模塊401的細(xì)節(jié)。
圖6的方框圖進(jìn)一步描述圖4所示圖形模塊402的細(xì)節(jié)。
圖7的方框圖進(jìn)一步描述圖4所示視頻模塊403的細(xì)節(jié)。
圖8A-8D作為舉例，描述圖形模塊402相關(guān)組件的時(shí)序圖。
圖9的方框圖進(jìn)一步描述圖3所示控制臺(tái)面界面313的細(xì)節(jié)。
圖10的方框圖進(jìn)一步描述圖9所示薄膜晶體管(TFT)LCD模塊901的細(xì)節(jié)。
圖11的方框圖進(jìn)一步描述圖9所示扭曲排列向列(STN)LCD模塊902的細(xì)節(jié)。
圖12A-12C作為舉例，描述通過TFT模塊906的數(shù)據(jù)路徑的時(shí)序圖。
本發(fā)明詳述在下面關(guān)于本發(fā)明的詳細(xì)描述中，給出了大量特定的細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明的徹底理解。但是，對(duì)業(yè)界技術(shù)人員而言，很明顯的可以看出本發(fā)明在沒有這些特定細(xì)節(jié)時(shí)照樣可以實(shí)現(xiàn)。在其它實(shí)例中，沒有詳細(xì)描述眾所周知的方法、過程、組件、和電路，因?yàn)闆]有必要因此模糊對(duì)本發(fā)明的描述。盡管下面的細(xì)節(jié)描述了本發(fā)明在涉及圖形/顯示控制器和控制臺(tái)面界面領(lǐng)域的應(yīng)用，但應(yīng)理解本發(fā)明對(duì)任何涉及多個(gè)數(shù)據(jù)路徑的應(yīng)用都可行，比如通信，內(nèi)核邏輯，中央處理單元(CPU)以及其它電路。
按照本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例，借助實(shí)現(xiàn)一其傳播信號(hào)的方向與所有的最終在一個(gè)公共節(jié)點(diǎn)匯合的數(shù)據(jù)路徑和子路徑傳播數(shù)據(jù)的方向相反的串聯(lián)時(shí)鐘門控電路，而能按需要選擇禁止或使能各個(gè)別的數(shù)據(jù)路徑和子路徑。在本實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)路徑可以在任意給定時(shí)間相互并行的處理和傳播數(shù)據(jù)。按照本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例，因?yàn)閿?shù)據(jù)路徑和子路徑的時(shí)鐘偏移以可預(yù)測(cè)的和合乎要求的序列發(fā)生，所以不需要使用延遲電路來控制時(shí)鐘偏移，后者會(huì)導(dǎo)致鎖存無效的數(shù)據(jù)。
在本實(shí)施例(即圖形/顯示控制器)中，本發(fā)明提供了動(dòng)態(tài)電源管理，因?yàn)樗试S視頻、圖形、或光標(biāo)數(shù)據(jù)路徑能按要求被個(gè)別的使能或禁止。這與當(dāng)前業(yè)界所使用的技術(shù)形成對(duì)比，后者要么打開要么關(guān)閉所有的數(shù)據(jù)路徑(如視頻、圖形、和光標(biāo)數(shù)據(jù)路徑)。這樣的現(xiàn)有技術(shù)是電源低效的。作為現(xiàn)有技術(shù)低效的示例，來考慮圖形/顯示中的光標(biāo)數(shù)據(jù)路徑。通常光標(biāo)區(qū)域非常小。具體而言，在每個(gè)顯示行光標(biāo)數(shù)據(jù)只占該顯示行寬度的1％～2％。因此按照本發(fā)明，光標(biāo)區(qū)之外(即顯示行寬度的98％～99％)，驅(qū)動(dòng)光標(biāo)數(shù)據(jù)路徑的時(shí)鐘可以動(dòng)態(tài)的關(guān)斷，以便節(jié)約大量的能源。與本發(fā)明相比，現(xiàn)有技術(shù)在所有時(shí)間給光標(biāo)數(shù)據(jù)路徑加時(shí)鐘(例如對(duì)整個(gè)顯示行)。與本發(fā)明節(jié)約能源特點(diǎn)具有同等重要意義的是，本發(fā)明還防止了現(xiàn)有技術(shù)的時(shí)鐘門控電路通常發(fā)生的時(shí)鐘偏移問題。
舉例而言，圖3的高層方框圖描述了賴以實(shí)現(xiàn)即實(shí)踐本發(fā)明的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)300。具體而言，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)300可能是一個(gè)膝上或手持計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。應(yīng)當(dāng)理解的是，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)300僅僅是作為樣例，本發(fā)明可以在許多不同的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中操作，包括桌面計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以及其他計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
如圖3所示，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)300是高度集成的系統(tǒng)，它包括集成處理器電路301，外設(shè)控制器302，只讀存儲(chǔ)器(ROM)303，以及隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)304。高度集成結(jié)構(gòu)有利于節(jié)約能源。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)300還可能包括外設(shè)控制器，如果需要與復(fù)雜的和/或管腳數(shù)量很大的外設(shè)裝置接口的話，后者沒有在集成的處理器電路301中提供。
外設(shè)控制器302與集成處理器電路301在一端連接，ROM303和RAM304則與集成處理器電路301的另一端連接。集成處理器電路301包括處理單元305，內(nèi)存接口306，圖形/顯示控制器307，直接存儲(chǔ)器存取(DMA)控制器308，以及內(nèi)核邏輯功能，后者包括編碼/譯碼器(CODEC)接口309，并行接口310，串行接口311，輸入裝置接口312和控制臺(tái)面接口(FPI)313。處理單元305把中央處理單元(CPU)，內(nèi)存管理單元(MMU)和指令/數(shù)據(jù)高速緩存集成在一起。
CODEC接口309在音頻源和/或調(diào)制解調(diào)器與集成處理器電路301之間提供接口連接。并行接口310允許并行輸入/輸出(I/O)裝置比如硬盤、打印機(jī)等連接到集成處理器單元301。串行接口311允許串行輸入輸出(I/O)裝置比如通用異步接收發(fā)送器(UART)連接到集成處理單元301。輸入裝置接口312允許輸入裝置比如鍵盤、鼠標(biāo)和觸摸板連接到集成處理單元301。
DMA控制器308通過內(nèi)存接口306訪問存儲(chǔ)在RAM304中的數(shù)據(jù)并提供數(shù)據(jù)到外設(shè)裝置，這些裝置連接到CODEC接口309，并行接口310，串行接口311或輸入裝置接口312。圖形/顯示控制器307通過內(nèi)存接口306請(qǐng)求并訪問RAM304中的視頻/圖形數(shù)據(jù)。然后圖形/顯示控制器307處理該數(shù)據(jù)，格式化該被處理的數(shù)據(jù)并傳送該格式化的數(shù)據(jù)到顯示裝置比如液晶顯示器(LCD)，陰極射線管(CRT)或電視(TV)監(jiān)視器。如果顯示裝置是LCD，來自圖形/顯示控制器307的被處理的數(shù)據(jù)首先被發(fā)送到控制臺(tái)面接口313，然后再被傳送到LCD?？刂婆_(tái)面接口313進(jìn)一步處理該數(shù)據(jù)，增加不同的色調(diào)或灰度供顯示。另外，根據(jù)采用薄膜晶體管(TFT)LCD(又稱有源矩陣LCD)還是采用扭曲排列向列(STN)LCD(又稱無源矩陣LCD)，控制臺(tái)面接口313把數(shù)據(jù)格式化成適合顯示的類型。進(jìn)一步的，在使用單色LCD的情況下，F(xiàn)PI313能把彩色數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成單色數(shù)據(jù)。如果顯示裝置是陰極射線管(CRT)，被處理的數(shù)據(jù)在送到CRT之前要先送到數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)300中，使用單一內(nèi)存總線把集成處理器電路301連接到ROM303和RAM304。
在此第一實(shí)施例中，本發(fā)明以圖形/顯示控制器307的一部分的形式實(shí)現(xiàn)。參考圖4中描述的圖形/顯示控制器307的細(xì)節(jié)。一般地，圖形/顯示控制器307包括三個(gè)模塊硬件光標(biāo)401，圖形402和視頻403，它們用于處理從內(nèi)存(即ROM303或RAM304)中通過內(nèi)存接口306接收的對(duì)應(yīng)位圖數(shù)據(jù)類型。因此，圖形/顯示控制器307有三個(gè)分離的內(nèi)部數(shù)據(jù)路徑。
按照本發(fā)明此第一實(shí)施例，與硬件光標(biāo)、圖形和視頻相關(guān)的位圖數(shù)據(jù)先單獨(dú)處理，然后再混合到一起提供給混合器404?；旌掀?04在硬件光標(biāo)(如鼠標(biāo)的位置)，圖形(如軟件生成的圖形和背景)和視頻(如運(yùn)動(dòng)畫面和圖象)之間執(zhí)行優(yōu)先級(jí)顯示方案。混合器404的輸出提供給鎖存電路405，后者控制到FPI313的顯示數(shù)據(jù)流。如果使用陰極射線管(CRT)而不使用控制臺(tái)面顯示器，那么需要DAC，比如DAC407來把數(shù)字顯示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)供顯示。
鎖存電路405的時(shí)鐘是“與”門406的輸出，“與”門406接收從FPI313傳播來的時(shí)鐘信號(hào)以及使能信號(hào)EN1作為輸入。在這種情況下，當(dāng)傳播的時(shí)鐘信號(hào)和使能信號(hào)EN1｀都是“高”時(shí)，“與”門406輸出“高”信號(hào)，否則，“與”門406輸出“低”信號(hào)。換言之，鎖存電路405和“與”門406結(jié)合作為時(shí)鐘門控電路來使能或禁止圖形/顯示控制器307(稱為第一級(jí))。使能信號(hào)EN1可以產(chǎn)生于被處理單元305的CPU編程的控制寄存器(未表示)或者來自電源管理電路(也未表示)。按照本發(fā)明，顯示數(shù)據(jù)流的方向與傳播的時(shí)鐘信號(hào)的方向相反。雖然本實(shí)例的時(shí)鐘門控電路采用“與”門和使能信號(hào)(比如“與”門406和使能信號(hào)EN1)實(shí)現(xiàn)，業(yè)界普通技術(shù)人員很清楚也可以用“或”門和禁止信號(hào)或其它邏輯門的組合來實(shí)現(xiàn)同樣的功能。
參考圖5描述硬件光標(biāo)模塊401的細(xì)節(jié)。如圖5所示，硬件光標(biāo)模塊401包括串行化器501，鎖存電路502，“與”門503。在這優(yōu)選實(shí)施例中，鎖存電路502是D型鎖存電路。但是，應(yīng)當(dāng)理解采用其它類型的主從鎖存電路也可以。
串行化器501接收來自內(nèi)存接口306的數(shù)據(jù)信號(hào)作為輸入信息。盡管內(nèi)存接口的寬度可以是任意的，但是在本實(shí)例中內(nèi)存接口306的寬度是128位。在本實(shí)例中，硬件光標(biāo)的每個(gè)象素由2位數(shù)據(jù)表達(dá)。因此，在128數(shù)據(jù)位中有64個(gè)象素。對(duì)應(yīng)地，串行化器501轉(zhuǎn)換128位寬度的數(shù)據(jù)流為2位寬度的串行數(shù)據(jù)流，其中串行化器501在每個(gè)時(shí)鐘周期輸出2位數(shù)據(jù)。串行化器501的輸出提供給鎖存電路502作為輸入，后者由“與”門503的輸出驅(qū)動(dòng)。“與”門503的輸入是來自“與”門406的傳播時(shí)鐘信號(hào)以及使能信號(hào)EN2。鎖存電路502能夠同時(shí)處理2個(gè)數(shù)據(jù)位。應(yīng)該清楚，業(yè)界普通技術(shù)人員可以使用D型鎖存電路或其它類型的鎖存電路的結(jié)合很容易地實(shí)現(xiàn)鎖存電路502。
使能信號(hào)EN2與它的對(duì)等物使能信號(hào)EN1一樣，可以產(chǎn)生于由處理單元305的CPU編程的控制寄存器(未表示)中的一位或者來自電源管理電路(也未畫)，它在光標(biāo)活動(dòng)區(qū)域期間使能光標(biāo)邏輯。當(dāng)傳播的時(shí)鐘信號(hào)和使能信號(hào)EN1｀都是“高”時(shí)，“與”門503輸出“高”信號(hào)，否則，“與”門503輸出“低”信號(hào)。這樣，鎖存電路502和“與”門503結(jié)合作為硬件光標(biāo)模塊401的時(shí)鐘門控電路來操作按要求使能或禁止硬件光標(biāo)模塊401(稱為第二級(jí))。鎖存電路501的輸出被提供給混合器404。
參考圖6描述圖形模塊402的細(xì)節(jié)。如圖6所示，圖形模塊402包括串行化器601，串行化器602，鎖存電路603，鎖存電路604，“與”門605，“與”門606，多路復(fù)用器607，鎖存電路608，“與”門609，調(diào)色板610，鎖存電路611，和“與”門612。在此優(yōu)選實(shí)施例中，鎖存電路603，604，608和611是D型鎖存電路。但是采用其它類型的鎖存電路也可以。
“與”門605，606，609和612以串聯(lián)方式連接在一起。具體而言，“與”門612的輸出是“與”門609的輸入，而“與”門609的輸出是“與”門605和606的輸入?！芭c”門612的一個(gè)輸入是“與”門406的輸出?！芭c”門605，606，609，612的另一個(gè)輸入分別連接到使能信號(hào)EN5，EN6，EN4，EN3。下面將要詳細(xì)討論，“與”門605，606，609和612的輸出用于分別驅(qū)動(dòng)鎖存電路603，604，608，611。“與”門605和606驅(qū)動(dòng)的子電路被整體稱為第四級(jí)，“與”門609驅(qū)動(dòng)的子電路被整體稱為第三級(jí)，“與”門612驅(qū)動(dòng)的子電路被整體稱為第二級(jí)。因此，圖形模塊402的不同級(jí)可以利用使能信號(hào)EN3-EN6有選擇性的禁止。如圖所示，很顯見，顯示數(shù)據(jù)流的方向與傳播的時(shí)鐘信號(hào)的方向相反。
串行化器601和602接收來自內(nèi)存接口306的數(shù)據(jù)信號(hào)作為輸入信息。如上面所討論的，盡管內(nèi)存接口306的寬度可以是任意的，但是在本實(shí)例中，內(nèi)存接口306的寬度是128位，以確保高速數(shù)據(jù)傳播并減少瓶頸。在本實(shí)例中，圖形模塊被設(shè)計(jì)成可以處理不同的分辨率模式包括每個(gè)象素1位和每個(gè)象素2位。因此，圖形模塊402有多個(gè)數(shù)據(jù)子路徑，其中每個(gè)數(shù)據(jù)子路徑用于處理一個(gè)不同的分辨率模式的圖形數(shù)據(jù)。應(yīng)該清楚，對(duì)業(yè)界普通技術(shù)人員而言，要處理其它分辨率模式比如每象素8位，16位，24位，32位等，可以方便地修改圖形模塊402。
相應(yīng)地，串行化器601用于把128位寬度的數(shù)據(jù)流輸入轉(zhuǎn)化成2位寬度串行數(shù)據(jù)流輸出，而串行化器602用于把128位寬度的數(shù)據(jù)流輸入轉(zhuǎn)化成1位寬度串行數(shù)據(jù)流輸出。串行化器601的輸出提供為鎖存電路603的輸入，后者由“與”門605的輸出驅(qū)動(dòng)。鎖存電路603能夠同時(shí)處理2個(gè)數(shù)據(jù)位。應(yīng)該清楚，業(yè)界普通技術(shù)人員可以使用D型鎖存電路或其它類型的主從鎖存電路的結(jié)合很容易地實(shí)現(xiàn)鎖存電路603。
“與”門605的輸入是傳播時(shí)鐘信號(hào)(來自“與”門609)和使能信號(hào)EN5，使能信號(hào)EN5可以產(chǎn)生于處理單元305的CPU所編程的控制寄存器(未表示)或者來自電源管理電路(也未表示)。當(dāng)傳播的時(shí)鐘信號(hào)和使能信號(hào)EN5｀都是“高”時(shí)，“與”門605輸出“高”信號(hào)，否則，“與”門605輸出“低”信號(hào)。因此，鎖存電路603和“與”門605結(jié)合作為圖形模塊402內(nèi)部每象素2位的數(shù)據(jù)路徑的時(shí)鐘門控電路(第四級(jí)的一部分)。鎖存電路603的輸出被提供給多路復(fù)用器607作為輸入。
類似的，串行化器602的輸出提供為鎖存電路604的輸入，后者由“與”門606的輸出驅(qū)動(dòng)。“與”門606的輸入是傳播時(shí)鐘信號(hào)(來自“與”門609)和使能信號(hào)EN6，使能信號(hào)EN6可以產(chǎn)生于處理單元305的CPU所編程的控制寄存器(未表示)中的一位或者來自電源管理電路(也未表示)。當(dāng)傳播的時(shí)鐘信號(hào)和使能信號(hào)EN6｀都是“高”時(shí)，“與”門606輸出“高”信號(hào)，否則，“與”門606輸出“低”信號(hào)。因此，鎖存電路604和“與”門606結(jié)合作為圖形模塊402內(nèi)部每象素1位的數(shù)據(jù)路徑的時(shí)鐘門控電路(第四級(jí)的一部分)。鎖存電路604的輸出被提供給多路復(fù)用器607作為它的第二個(gè)輸入。
根據(jù)選擇信號(hào)SEL指示的選擇模式，多路復(fù)用器607要么讓鎖存電路603的輸出要么讓鎖存電路604的輸出通過到其輸出端。選擇信號(hào)SEL產(chǎn)生于CPU所編程的控制寄存器(未表示)。在此優(yōu)選實(shí)例中，如果選擇信號(hào)SEL是“高”就指示所希望的圖形分辨率模式是每象素2位，鎖存電路603的輸出就被允許通過到輸出端。另一方面，如果選擇信號(hào)SEL是“低”就指示所希望的圖形分辨率模式是每象素1位，鎖存電路604的輸出就被允許通過到輸出端。
多路復(fù)用器607的輸出提供為鎖存電路608的輸入，后者由“與”門609的輸出驅(qū)動(dòng)。應(yīng)該清楚，業(yè)界普通技術(shù)人員可以使用D型鎖存電路或其它類型的鎖存電路的結(jié)合很容易地實(shí)現(xiàn)鎖存電路608?！芭c”門609的輸入是傳播時(shí)鐘信號(hào)(來自“與”門612)和使能信號(hào)EN4，使能信號(hào)EN4可以產(chǎn)生于處理單元305的CPU所編程的控制寄存器(未表示)中的一位或者來自電源管理電路(也未表示)。當(dāng)傳播的時(shí)鐘信號(hào)和使能信號(hào)EN4｀都是“高”時(shí)，“與”門609輸出“高”信號(hào)，否則，“與”門609輸出“低”信號(hào)。因此，鎖存電路608和“與”門609結(jié)合作為多路復(fù)用器607的時(shí)鐘門控電路(第三級(jí))。
鎖存電路608的輸出提供為對(duì)圖形數(shù)據(jù)作彩色映象的調(diào)色板610的輸入。在本實(shí)施例中，調(diào)色板610是一用隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)實(shí)現(xiàn)的查找表。使用來自鎖存電路608的圖形數(shù)據(jù)作為索引，調(diào)色板610被用于查找對(duì)應(yīng)的彩色圖形象素?cái)?shù)據(jù)?？扇〉氖?，從調(diào)色板610檢索的每個(gè)彩色圖形象素由24位RGB表述，8位是紅色，8位是綠色，和8位是蘭色。
調(diào)色板610的輸出提供為鎖存電路611的輸入，后者由“與”門612的輸出驅(qū)動(dòng)。鎖存電路611能夠同時(shí)處理24位數(shù)據(jù)。應(yīng)該清楚，業(yè)界普通技術(shù)人員可以使用D型鎖存電路或其它類型的鎖存電路的結(jié)合很容易地實(shí)現(xiàn)鎖存電路611?！芭c”門612的輸入是傳播時(shí)鐘信號(hào)(來自“與”門406)和使能信號(hào)EN3。使能信號(hào)EN3可以產(chǎn)生于處理單元305的CPU所編程的控制寄存器(未表示)中的一位或者是來自電源管理邏輯電路(也未表示)。當(dāng)傳播的時(shí)鐘信號(hào)和使能信號(hào)EN3｀都是“高”時(shí)，“與”門612輸出“高”信號(hào)，否則，“與”門612輸出“低”信號(hào)。因此，鎖存電路611和“與”門612結(jié)合作為調(diào)色板610的時(shí)鐘門控電路(第二級(jí))。鎖存電路611的輸出被提供給混合器404。
參考圖7描述視頻模塊403。視頻模塊403包括串行化器701，鎖存電路702，“與”門703，數(shù)字縱橫濾波器704，鎖存電路705，“與”門706，彩色空間轉(zhuǎn)換器707，鎖存電路708，和“與”門709。在此優(yōu)選實(shí)施例中，鎖存電路702，705，708是D型鎖存電路。但是采用其它類型的鎖存電路也可以。
象在圖形模塊402中的對(duì)等物一樣，“與”門703，706，709以串聯(lián)方式連接在一起。具體而言，“與”門709的輸出是“與”門706的輸入，而“與”門706的輸出是“與”門703的輸入?！芭c”門709的一個(gè)輸入是“與”門406的輸出。“與”門703，706，709的另一個(gè)輸入分別連接到使能信號(hào)EN9，EN8，EN7。下面將要詳細(xì)討論，“與”門703，706，709的輸出用于分別驅(qū)動(dòng)鎖存電路702，705，708?！芭c”門706驅(qū)動(dòng)的子電路被整體稱為第四級(jí)，“與”門703驅(qū)動(dòng)的子電路被整體稱為第三級(jí)，“與”門709驅(qū)動(dòng)的子電路被整體稱為第二級(jí)。因此，視頻模塊403的不同級(jí)可以利用使能信號(hào)EN7-EN9作選擇性的禁止。如圖所示，可清楚看到顯示數(shù)據(jù)流的方向與傳播的時(shí)鐘信號(hào)的方向相反。
串行化器701接收來自內(nèi)存接口306的數(shù)據(jù)信號(hào)作為輸入信息。如上面所討論的，盡管內(nèi)存接口306的寬度可以是任意的，但是在本實(shí)例中，內(nèi)存接口306的寬度是128位，以確保高速數(shù)據(jù)傳播并減少瓶頸。在此優(yōu)選實(shí)例中，視頻模塊403被設(shè)計(jì)成廣泛應(yīng)用的每象素16位422YUV和422YCrCb彩色空間格式。在這些彩色空間格式中，每個(gè)彩色象素包括一輝度即亮度成分和色度或即色調(diào)和飽和度成分。比如，在YCrCb彩色空間中，Y是輝度彩色空間成分，Cr，Cb是色度子成分。應(yīng)該清楚，對(duì)業(yè)界普通技術(shù)人員而言，可以簡(jiǎn)單地修改視頻模塊403來處理其它視頻數(shù)據(jù)格式。
相應(yīng)地，串行化器701用于把128位寬度的數(shù)據(jù)流輸入轉(zhuǎn)化成24位寬度串行數(shù)據(jù)流輸出。串行化器701還執(zhí)行水平定標(biāo)。串行化器701的輸出提供為鎖存電路702的輸入，后者由“與”門703的輸出驅(qū)動(dòng)。鎖存電路702能夠同時(shí)處理24個(gè)數(shù)據(jù)位。應(yīng)該清楚，業(yè)界普通技術(shù)人員可以使用D型鎖存電路或其它類型的鎖存電路的結(jié)合很容易地實(shí)現(xiàn)鎖存電路702?！芭c”門703的輸入是傳播時(shí)鐘信號(hào)(來自“與”門706)和使能信號(hào)EN9，使能信號(hào)EN9可以產(chǎn)生于處理單元305的CPU所編程的控制寄存器(未表示)或者來自電源管理邏輯電路(也未表示)。當(dāng)傳播的時(shí)鐘信號(hào)和使能信號(hào)EN9｀都是“高”時(shí)，“與”門703輸出“高”信號(hào)，否則，“與”門703輸出“低”信號(hào)。因此，鎖存電路702和“與”門703結(jié)合作為串行化器701的時(shí)鐘門控電路(第四級(jí))。鎖存電路702的輸出被提供給數(shù)字縱橫濾波器704作為輸入。
縱橫濾波器704用于改善圖象在水平和垂直方向進(jìn)行定標(biāo)時(shí)的象素/信號(hào)的質(zhì)量?？v橫濾波器704的輸出提供為鎖存電路705的輸入，后者由“與”門706的輸出驅(qū)動(dòng)。鎖存電路705能夠同時(shí)處理24個(gè)數(shù)據(jù)位。應(yīng)該清楚，業(yè)界普通技術(shù)人員可以使用D型鎖存電路或其它類型的鎖存電路的結(jié)合很容易地實(shí)現(xiàn)鎖存電路705。“與”門706的輸入是傳播時(shí)鐘信號(hào)(來自“與”門709)和使能信號(hào)EN8，使能信號(hào)EN8可以產(chǎn)生于被處理單元305的CPU編程的控制寄存器(未表示)中的一位或者來自一電源管理電路(也未表示)。當(dāng)傳播的時(shí)鐘信號(hào)和使能信號(hào)EN8｀都是“高”時(shí)，“與”門706輸出“高”信號(hào)，否則，“與”門706輸出“低”信號(hào)。因此，鎖存電路705和“與”門706結(jié)合作為縱橫濾波器704的時(shí)鐘門控電路(第三級(jí))作用。鎖存電路705的輸出被提供給彩色空間轉(zhuǎn)換器707作為輸入。
彩色空間轉(zhuǎn)換器707用于把來自彩色空間YUV或YCrCb的視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成RGB彩色空間，其中每個(gè)彩色象素由紅色成分、綠色成分、蘭色成分組成，用于顯示。彩色空間轉(zhuǎn)換器707的輸出提供為鎖存電路708的輸入，后者由“與”門709的輸出驅(qū)動(dòng)?！芭c”門709的輸入是傳播時(shí)鐘信號(hào)(來自“與”門406)和使能信號(hào)EN7，使能信號(hào)EN7可以產(chǎn)生于處理單元305的CPU所編程的控制寄存器(未表示)中的一位或者是來自一電源管理邏輯電路(也未表示)。當(dāng)傳播的時(shí)鐘信號(hào)和使能信號(hào)EN7｀都是“高”時(shí)，“與”門709輸出“高”信號(hào)，否則，“與”門709輸出“低”信號(hào)。因此，鎖存電路708和“與”門709結(jié)合作為彩色空間轉(zhuǎn)換器707的時(shí)鐘門控電路動(dòng)作(第二級(jí))。鎖存電路708的輸出被提供給混合器404作為輸入。因此，混合器404作為目的地節(jié)點(diǎn)匯合由光標(biāo)模塊401，圖形模塊402，視頻模塊403的輸出成為公共數(shù)據(jù)路徑。
如前所述，混合器404在視頻圖象、圖形圖象和光標(biāo)圖象之間執(zhí)行優(yōu)先級(jí)顯示方案。換言之，混合器404根據(jù)預(yù)先確定的方案決定哪種圖象類型有顯示優(yōu)先權(quán)，并因此把該類型圖象放置到其它圖象類型之上(當(dāng)它們要在屏幕的同一位置同時(shí)顯示時(shí))?；旌掀?04提供其輸出給鎖存電路405，后者由“與”門406驅(qū)動(dòng)。
參考圖8A-8D舉例描述圖形模塊402和混合器邏輯404的時(shí)序圖。更具體而言，圖8A描述“與”門406的輸出和鎖存電路405的輸出(即第一級(jí))，圖8B描述“與”門612的輸出和鎖存電路611的輸出(即第二級(jí))，圖8C描述“與”門609的輸出和鎖存電路608的輸出(即第三級(jí))，圖8D描述“與”門605或606的輸出和鎖存電路603或604的輸出(即第四級(jí))。應(yīng)該清楚，對(duì)業(yè)界普通技術(shù)人員而言光標(biāo)模塊401和視頻模塊403的類似的時(shí)序圖可以很容易的作出。為了簡(jiǎn)潔和清楚起見，視頻模塊401和403的時(shí)序圖此處沒有提供。
如前所述，由于提供給圖形模塊402的鎖存電路的時(shí)鐘信號(hào)作其傳播方向與數(shù)據(jù)傳播的方向相差180度的串聯(lián)安排，因此前面提到的四個(gè)級(jí)的時(shí)鐘信號(hào)按順序發(fā)生(即第一，第二，第三，然后是第四)，而其傳播方向與數(shù)據(jù)傳播方向相反。因此，如圖8A-8D所示，第一級(jí)的時(shí)鐘信號(hào)在第二級(jí)的時(shí)鐘信號(hào)之前發(fā)生，第二級(jí)的時(shí)鐘信號(hào)在第三級(jí)的時(shí)鐘信號(hào)之前發(fā)生，第三級(jí)的時(shí)鐘信號(hào)在第四級(jí)的時(shí)鐘信號(hào)之前發(fā)生。由于相對(duì)于緊接的后續(xù)級(jí)時(shí)鐘而言前面級(jí)的時(shí)鐘被延遲，來自前面級(jí)的數(shù)據(jù)為在后續(xù)級(jí)鎖存可用的保持時(shí)間要更長(zhǎng)一些。舉例而言，比較描述第四級(jí)(前面級(jí)的時(shí)鐘)時(shí)鐘信號(hào)的圖8D和描述第三級(jí)(緊接后續(xù)級(jí)時(shí)鐘)時(shí)鐘信號(hào)的圖8C，相對(duì)于第三級(jí)時(shí)鐘第四級(jí)時(shí)鐘被延遲。因此，如圖所示，對(duì)鎖存在后續(xù)級(jí)的有效數(shù)據(jù)而言保持時(shí)間Th更長(zhǎng)。這說明上述方案對(duì)在置入和傳播確定時(shí)鐘線路由期間引入的時(shí)鐘偏移、時(shí)鐘緩沖驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度的變異性、和對(duì)時(shí)鐘線的裝載的變異性具有更大的允許裕度。
在本發(fā)明中，D型鎖存電路用于第一個(gè)實(shí)施例(如鎖存電路603，604，608，611和405)鎖存在同一個(gè)時(shí)鐘上升沿從其輸入端接收的數(shù)據(jù)。由于本發(fā)明固有的特征(比如數(shù)據(jù)和時(shí)鐘信號(hào)反向)，對(duì)鎖存有效數(shù)據(jù)有更長(zhǎng)的保持時(shí)間Th。舉例而言，如圖8A-8D，鎖存電路603或604(第四級(jí))在一時(shí)鐘周期鎖存的數(shù)據(jù)可以由鎖存電路608(第三級(jí))獲得用于鎖存(例如，更長(zhǎng)的保持時(shí)間Th)，鎖存電路608鎖存的數(shù)據(jù)可以由鎖存電路611(第二級(jí))獲得用于鎖存(例如，更長(zhǎng)的保持時(shí)間Th)，鎖存電路611鎖存的數(shù)據(jù)可以由鎖存電路405(第一級(jí))獲得并用于鎖存(例如，更長(zhǎng)的保持時(shí)間Th)，其時(shí)間在下一個(gè)時(shí)鐘周期的數(shù)據(jù)被鎖存并使當(dāng)前數(shù)據(jù)成為無效之前。應(yīng)該清楚，對(duì)業(yè)界普通技術(shù)人員而言，即使所有鎖存發(fā)生在時(shí)鐘的下降沿，上述方案也同樣可行。本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)描述將在下面提供。
在本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例中，借助于將串聯(lián)時(shí)鐘門控電路實(shí)現(xiàn)為其傳播方向與所有的在一公共節(jié)點(diǎn)匯合的數(shù)據(jù)路徑和子數(shù)據(jù)通路中傳播數(shù)據(jù)的方向相反，只要子數(shù)據(jù)路徑相互排它的進(jìn)行操作(比如處理和傳播操作)，那么就可能按照要求選擇性地禁止以及使能各個(gè)別的數(shù)據(jù)通路和子通路。換言之，在任何給定時(shí)間相互并行的數(shù)據(jù)通路和子通路只有一個(gè)可以操作。同時(shí)，不存在任何時(shí)鐘偏移問題，因此無須延遲電路。
在此第二實(shí)施例中，本發(fā)明作為FPI313的一部分實(shí)現(xiàn)。參考圖9描述FPI313的細(xì)節(jié)。一般地，F(xiàn)PI313由彩色—單色轉(zhuǎn)換器901，鎖存電路902，多路復(fù)用器903，抖動(dòng)引擎904，鎖存電路905，TFT模塊906，STN模塊907，多路復(fù)用器908，“與”門909，“或”門910～911，“與”門912和反相器913組成。根據(jù)用戶所選擇的顯示模式，利用TFT模塊906或STN模塊907來按所希望的顯示模式格式化顯示數(shù)據(jù)。
由于FPI313允許在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)300中使用單色顯示監(jiān)視器，而顯示/圖形控制器307通常把顯示數(shù)據(jù)當(dāng)作他們是彩色的來處理，因此，所以彩色—單色轉(zhuǎn)換器901被用來把彩色顯示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成單色顯示數(shù)據(jù)。因此，來自顯示/圖形控制器307的處理數(shù)據(jù)首先提供給彩色—單色轉(zhuǎn)換器901(設(shè)計(jì)在第四級(jí))。彩色—單色轉(zhuǎn)換器901的輸出提供給鎖存電路902的輸入。鎖存電路902能夠同時(shí)處理8位數(shù)據(jù)。應(yīng)該清楚，對(duì)業(yè)界普通技術(shù)人員而言，可以使用D型鎖存電路或其它類型的鎖存電路的結(jié)合很容易地實(shí)現(xiàn)鎖存電路902。鎖存電路902由“與”門909輸出的傳播時(shí)鐘信號(hào)驅(qū)動(dòng)。“與”門909的輸入是使能信號(hào)EN10和“或”門910輸出的傳播時(shí)鐘信號(hào)。當(dāng)使能信號(hào)EN10是“高”時(shí)，它指明彩色—單色被使能用于驅(qū)動(dòng)單色顯示板。“與”門909輸出的傳播時(shí)鐘信號(hào)也提供給顯示/圖形控制器307的“與”門406。鎖存電路902的輸出提供給2-1多路復(fù)用器903做輸入，后者被選擇信號(hào)SEL1控制，SEL1可產(chǎn)生于，比如，按用戶指示在CPU中編程的控制寄存器(未表示)。多路復(fù)用器903的另一個(gè)輸入是顯示/圖形控制器307的輸出。這樣，F(xiàn)PI313可以與彩色和單色顯示器接口。
使能信號(hào)EN10也經(jīng)反相器913反相之后提供給“與”門912。提供給“與”門912的第二個(gè)輸入是“或”門910的輸出?！芭c”門909和912的輸出提供給“或”門911，后者提供其輸出到顯示/圖形控制器307的“與”門406。這樣，確保顯示/圖形控制器307有連續(xù)的傳播時(shí)鐘信號(hào)。這也與本發(fā)明要求時(shí)鐘信號(hào)的傳播方向和數(shù)據(jù)的傳播方向相反保持一致。
多路復(fù)用器903的輸出提供給抖動(dòng)引擎904(設(shè)計(jì)為第三級(jí))，后者執(zhí)行象素操作來盡可能精確的傳送圖象的彩色(當(dāng)輸出的彩色位數(shù)小于需要的位數(shù)時(shí))。換言之，抖動(dòng)引擎904主要是增強(qiáng)所顯示的圖象的彩色。抖動(dòng)引擎904的輸出提供給鎖存電路905，后者由“或”門910輸出的傳播時(shí)鐘信號(hào)驅(qū)動(dòng)?！盎颉遍T910的輸入是來自TFT模塊906和STN模塊907的兩個(gè)傳播時(shí)鐘信號(hào)。鎖存電路905的輸出同時(shí)提供給TFT模塊906和STN模塊907。這樣，F(xiàn)PI313可以操縱有源矩陣(TFT)顯示器或無源矩陣(STN)顯示器，其中在任何時(shí)間只能選擇一種顯示模式。因此，F(xiàn)PI313內(nèi)部有兩個(gè)相互排它的數(shù)據(jù)路徑。TFT模塊906和STN模塊907的輸出提供為2-1多路復(fù)用器908的輸入，后者被一選擇信號(hào)SEL2控制，SEL2可產(chǎn)生于，比如，按用戶指示在CPU中編程的控制寄存器(未表示)。多路復(fù)用器908的輸出提供給LCD顯示監(jiān)視器。
如圖9所示，在本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)例中，TFT模塊906和STN模塊907的兩個(gè)數(shù)據(jù)路徑接收來自單一數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)，并相互排它的進(jìn)行操作(比如處理和傳播數(shù)據(jù)操作)。而且，按本發(fā)明，顯示數(shù)據(jù)流的方向與時(shí)鐘信號(hào)的方向相反。如前所討論的，控制所轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)流到多路復(fù)用器903的鎖存電路902和控制數(shù)據(jù)流進(jìn)入TFT模塊906和STN模塊907的鎖存電路905的時(shí)鐘信號(hào)分別來自“與”門909和“或“門910的輸出。操作中，當(dāng)傳播的時(shí)鐘信號(hào)和使能信號(hào)EN10｀都是“高”時(shí)，“與”門909輸出“高”信號(hào)，否則，“與”門909輸出“低”信號(hào)。換言之，鎖存電路902和“與”門909結(jié)合作為時(shí)鐘門控電路來使能或禁止彩色—單色轉(zhuǎn)換器901(第二個(gè)實(shí)例的第四級(jí))。
類似的，當(dāng)來自TFT模塊906或STN模塊907的傳播時(shí)鐘信號(hào)有一個(gè)為“高”或者全部為“高”時(shí)，“或”門910輸出“高”信號(hào)，否則，“或”門910輸出“低”信號(hào)。由于TFT模塊906和STN模塊907相互排它操作，因此在任何給定時(shí)間TFT模塊906和STN模塊907中只能有一個(gè)輸出的傳播時(shí)鐘信號(hào)為“高”。因此，鎖存電路905和“或”門910結(jié)合作為時(shí)鐘門控電路來使能或禁止抖動(dòng)引擎904。盡管在本發(fā)明實(shí)例中，時(shí)鐘門控電路的實(shí)現(xiàn)方式是“與”門和使能信號(hào)(比如“與”門909和使能信號(hào)EN10)，以及“或”門(比如“或”門910)和產(chǎn)生于TFT模塊906的“與”門1003和STN模塊907的“與”門1106的傳播時(shí)鐘信號(hào)，但是應(yīng)該清楚，對(duì)業(yè)界普通技術(shù)人員而言，可以采用其它組合邏輯比如“或”門和禁止信號(hào)，“與”門和來自“或”門的傳播時(shí)鐘信號(hào)以及其它邏輯門的組合來實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘門控電路。
參考圖10描述TFT模塊906的細(xì)節(jié)。如圖10所示，TFT模塊906包括TFT數(shù)據(jù)格式邏輯1001，鎖存電路1002，和“與”門1003。在本優(yōu)選實(shí)施例中，鎖存電路1002是D型鎖存電路。但是應(yīng)理解，采用其它類型鎖存電路也可以。
TFT數(shù)據(jù)格式邏輯1001接收來自鎖存電路905的彩色增強(qiáng)顯示數(shù)據(jù)作為輸入。TFT數(shù)據(jù)格式邏輯1001根據(jù)TFT顯示協(xié)議和規(guī)則格式化所接收的數(shù)據(jù)，然后發(fā)送數(shù)據(jù)到鎖存電路1002，后者被“與”門1003的輸出所驅(qū)動(dòng)?！芭c”門1003的輸入信號(hào)是時(shí)鐘信號(hào)CLK和使能信號(hào)EN11。鎖存電路1002能夠同時(shí)處理24位數(shù)據(jù)。應(yīng)該清楚，業(yè)界普通技術(shù)人員可以使用D型鎖存電路或其它類型的鎖存電路的結(jié)合很容易地實(shí)現(xiàn)鎖存電路1002。使能信號(hào)EN11可以產(chǎn)生于處理單元305的CPU所編程的控制寄存器(未表示)中的一位或者來自電源管理電路(也未表示)，他按用戶的期望使能TFT模塊。當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)CLK和使能信號(hào)EN11都是“高”時(shí)，“與”門1003輸出“高”信號(hào)，否則，“與”門1003輸出“低”信號(hào)。因此，鎖存電路1002和“與”門1003結(jié)合作為TFT模塊906的時(shí)鐘門控電路(第二級(jí))。
參考圖11描述STN模塊907的細(xì)節(jié)。如圖11所示，STN模塊907包括灰度定標(biāo)邏輯1101，鎖存電路1102，STN數(shù)據(jù)格式邏輯1103，“與”門1104，鎖存電路1105，和“與”門1106。在本優(yōu)選實(shí)例中，鎖存電路1102和1105是D型鎖存電路。但是應(yīng)理解，采用其它類型鎖存電路也可以。
灰度定標(biāo)邏輯1101接收來自鎖存電路905的彩色增強(qiáng)顯示數(shù)據(jù)作為輸入?；叶鹊燃?jí)邏輯1101采用時(shí)間或幀調(diào)制技術(shù)產(chǎn)生灰度等級(jí)明暗度。在STN板中，每個(gè)彩色象素由1位表達(dá)，通過打開或關(guān)閉該象素可以產(chǎn)生不同的灰度等級(jí)。換言之，象素的亮度依賴于其激勵(lì)持續(xù)時(shí)間。灰度定標(biāo)邏輯1101的輸出提供給鎖存電路1102。鎖存電路1102用于控制數(shù)據(jù)流進(jìn)入STN數(shù)據(jù)格式邏輯1103。應(yīng)該清楚，業(yè)界普通技術(shù)人員可以使用D型鎖存電路或其它類型的鎖存電路的結(jié)合很容易地實(shí)現(xiàn)鎖存電路1102。
鎖存電路1102的時(shí)鐘是“與”門1106的輸出，后者的輸入是“與”門1104傳播的時(shí)鐘信號(hào)和使能信號(hào)EN13，使能信號(hào)EN13可以根據(jù)用戶的選擇產(chǎn)生于處理單元305的CPU所編程的控制寄存器位(未表示)中的一位或者來自電源管理電路(也未表示)。當(dāng)傳播時(shí)鐘信號(hào)和使能信號(hào)EN13都是“高”時(shí)，“與”門1106輸出“高”信號(hào)，否則，“與”門1106輸出“低”信號(hào)。因此，鎖存電路1102和“與”門1106結(jié)合作為灰度定標(biāo)邏輯1101的時(shí)鐘門控電路(第二級(jí))。鎖存電路1102的輸出提供給STN數(shù)據(jù)格式邏輯1103的作為輸入。STN數(shù)據(jù)格式邏輯1103根據(jù)STN顯示協(xié)議和規(guī)則格式化所接收的數(shù)據(jù)，然后發(fā)送數(shù)據(jù)到鎖存電路1105，后者被“與”門1104的輸出所驅(qū)動(dòng)。
“與”門1104的輸入信號(hào)是時(shí)鐘信號(hào)CLK和使能信號(hào)EN12，使能信號(hào)EN12可以根據(jù)用戶的選擇產(chǎn)生于處理單元305的CPU所編程的控制寄存器位(未表示)或者來自電源管理電路(也未表示)。當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)CLK和使能信號(hào)EN12都是“高”時(shí)，“與”門1104輸出“高”信號(hào)，否則，“與”門1104輸出“低”信號(hào)。因此，鎖存電路1105和“與”門1104結(jié)合作為STN數(shù)據(jù)格式邏輯1103的時(shí)鐘門控電路(第一級(jí))。
參考圖12A-12C舉例描述經(jīng)過彩色一單色轉(zhuǎn)換器901、抖動(dòng)引擎904和TFT模塊906的數(shù)據(jù)路徑的時(shí)序圖。更具體而言，圖12A描述“與”門1003的輸出和鎖存電路1002的輸出(即第二級(jí))，圖12B描述“或”門910的輸出和鎖存電路905的輸出(即第三級(jí))，圖12C描述“與”門909的輸出和鎖存電路902的輸出(即第四級(jí))。應(yīng)該清楚，對(duì)業(yè)界普通技術(shù)人員而言經(jīng)過STN模塊907的數(shù)據(jù)路徑的類似的時(shí)序圖可以很容易的作出。為了簡(jiǎn)潔和清楚起見，STN模塊907的時(shí)序圖此處沒有提供。
由于將提供給FPI313內(nèi)部的沿TFT模塊906的數(shù)據(jù)路徑的鎖存電路的時(shí)鐘信號(hào)實(shí)現(xiàn)為以與數(shù)據(jù)傳播的方向相差180度的方向傳播的串聯(lián)配置，因此前面提到的三級(jí)的時(shí)鐘信號(hào)按順序發(fā)生(即第二，第三，然后是第四)，其傳播方向與數(shù)據(jù)傳播方向相反。因此，如圖12A-12C所示，第二級(jí)的時(shí)鐘信號(hào)在第三級(jí)的時(shí)鐘信號(hào)之前發(fā)生，第三級(jí)的時(shí)鐘信號(hào)在第四級(jí)的時(shí)鐘信號(hào)之前發(fā)生。由于相對(duì)于緊接的后續(xù)級(jí)時(shí)鐘而言前面級(jí)時(shí)鐘受到延遲，來自前面級(jí)的數(shù)據(jù)對(duì)在后續(xù)級(jí)鎖存可用的保持時(shí)間將更長(zhǎng)一些。舉例而言，比較描述第四級(jí)(前面級(jí)的時(shí)鐘)時(shí)鐘信號(hào)的圖12C和描述第三級(jí)(緊接后續(xù)級(jí)時(shí)鐘)時(shí)鐘信號(hào)的圖12B，相對(duì)第三級(jí)時(shí)鐘第四級(jí)時(shí)鐘有延遲。因此，如圖所示，對(duì)在后續(xù)級(jí)鎖存有效數(shù)據(jù)具有更長(zhǎng)的保持時(shí)間Th。這說明上述方案對(duì)在置入和確定時(shí)鐘線期間引入的時(shí)鐘偏移、時(shí)鐘緩沖驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度的變異性、在時(shí)鐘線上裝載的變異性的允許裕度更大。
在本發(fā)明中，D型鎖存電路用于此第二實(shí)施例(如鎖存電路902，905，1003，1102和1105)在時(shí)鐘上升沿鎖存于其輸入端接收的數(shù)據(jù)。由于本發(fā)明固有的特征，對(duì)鎖存有效數(shù)據(jù)可用的保持時(shí)間Th更長(zhǎng)。舉例而言，如圖12A-12C，鎖存電路902(第四級(jí))在時(shí)鐘周期內(nèi)鎖存的數(shù)據(jù)可以由鎖存電路905(第三級(jí))獲得并鎖存(比如，足夠長(zhǎng)的保持時(shí)間Th)，鎖存電路905鎖存的數(shù)據(jù)可以由鎖存電路1003(第二級(jí))獲得并鎖存(比如，足夠長(zhǎng)的保持時(shí)間Th)，其時(shí)間在下一個(gè)時(shí)鐘周期的數(shù)據(jù)被鎖存并使當(dāng)前數(shù)據(jù)無效之前。
結(jié)合本發(fā)明的兩個(gè)實(shí)施例，我們描述了時(shí)鐘門控電源管理系統(tǒng)、裝置和方法。盡管本發(fā)明是以特定實(shí)施例來描述的，但是不應(yīng)該把本發(fā)明看作是限制于這些實(shí)施例，而應(yīng)該根據(jù)下面的來看待本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種時(shí)鐘門控裝置，所述時(shí)鐘門控裝置耦合到多個(gè)相互連接的數(shù)據(jù)路徑，所述數(shù)據(jù)路徑對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，使所有所述數(shù)據(jù)按第一方向傳播，所述時(shí)鐘門控裝置包括連接到所述數(shù)據(jù)路徑的預(yù)定的位置處的多個(gè)時(shí)鐘門控電路，所述多個(gè)時(shí)鐘門控電路以串聯(lián)方式相互連接，以便所述時(shí)鐘信號(hào)按與所述第一方向相反的第二方向傳播，每個(gè)所述時(shí)鐘門控電路耦合到對(duì)應(yīng)的一個(gè)數(shù)據(jù)路徑，從而允許該時(shí)鐘門控電路按要求使能或禁止所述對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)路徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時(shí)鐘門控裝置，其中所述數(shù)據(jù)路徑是最終合并到單一數(shù)據(jù)路徑的并行數(shù)據(jù)路徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的時(shí)鐘門控裝置，其中所述數(shù)據(jù)在任何給定時(shí)間都沿多個(gè)并行數(shù)據(jù)路徑傳播。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時(shí)鐘門控裝置，其中所述數(shù)據(jù)路徑從一個(gè)公共節(jié)點(diǎn)分離，而且所述數(shù)據(jù)在任何給定時(shí)間都只沿一個(gè)數(shù)據(jù)路徑傳播。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時(shí)鐘門控裝置，其中每個(gè)所述時(shí)鐘門控電路包括鎖存電路，用于接收來自所述對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)路徑的數(shù)據(jù)作為輸入，所述鎖存電路提供輸出到在第一方向的后續(xù)數(shù)據(jù)路徑；以及邏輯門，用于接收所述串聯(lián)時(shí)鐘信號(hào)和控制信號(hào)作為輸入，所述邏輯門提供輸出到所述鎖存電路和在第二方向的后續(xù)時(shí)鐘門控電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的時(shí)鐘門控裝置，其中所述鎖存電路是D型鎖存器。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的時(shí)鐘門控裝置，其中所述邏輯門是“與”門，控制信號(hào)是使能信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的時(shí)鐘門控裝置，其中所述邏輯門是“或”門，控制信號(hào)是禁止信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的時(shí)鐘門控裝置，其中所述數(shù)據(jù)路徑用于圖形、視頻、和光標(biāo)數(shù)據(jù)處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的時(shí)鐘門控裝置，其中所述數(shù)據(jù)路徑用于薄膜晶體管(TFT)和扭曲排列向列(STN)液晶顯示器(LCD)。
11.一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括中央處理器；耦合到所述中央處理器的內(nèi)存；耦合到所述中央處理器的內(nèi)存控制器；耦合到所述中央處理器的顯示控制器，所述顯示控制器包括耦合到多個(gè)相互連接的數(shù)據(jù)路徑上的時(shí)鐘門控裝置，所述數(shù)據(jù)路徑對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以使所有數(shù)據(jù)按第一方向傳播，所述時(shí)鐘門控裝置包括連接到所述數(shù)據(jù)路徑的預(yù)定位置處的時(shí)鐘門控電路，所述時(shí)鐘門控電路以串聯(lián)方式相互連接，以使時(shí)鐘信號(hào)按照與所述第一方向相反的第二方向傳播，每個(gè)所述時(shí)鐘門控電路耦合到對(duì)應(yīng)的一個(gè)數(shù)據(jù)路徑，從而允許該時(shí)鐘門控電路按要求使能或禁止所述對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)路徑。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中所述數(shù)據(jù)路徑是最終合并到單一數(shù)據(jù)路徑的并行數(shù)據(jù)路徑。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中所述數(shù)據(jù)在任何給定時(shí)間都沿多個(gè)并行數(shù)據(jù)路徑傳播。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中所述數(shù)據(jù)路徑從公共節(jié)點(diǎn)分離，而且所述數(shù)據(jù)在任何給定時(shí)間都只沿一個(gè)數(shù)據(jù)路徑傳播。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中所述每個(gè)時(shí)鐘門控電路包括鎖存電路，用于接收來自對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)路徑的數(shù)據(jù)作為輸入，所述鎖存電路提供輸出沿第一方向到后續(xù)數(shù)據(jù)路徑；以及邏輯門，用于接收串聯(lián)時(shí)鐘信號(hào)和控制信號(hào)作為輸入，所述邏輯門提供輸出到所述鎖存電路和沿第二方向的后續(xù)時(shí)鐘門控電路。
16.在具有多個(gè)相互耦合的數(shù)據(jù)路徑并用于處理數(shù)據(jù)使之按第一方向傳播所述數(shù)據(jù)的電路中，一種節(jié)約電源的方法，該方法包括下列步驟在具有多個(gè)連接到數(shù)據(jù)路徑的預(yù)定位置處并且連接到一起的時(shí)鐘門控電路、使之按與第一方向相反的第二方向以串聯(lián)方式相互連接的時(shí)鐘門控裝置中，每個(gè)所述的時(shí)鐘門控電路連接到對(duì)應(yīng)的一個(gè)數(shù)據(jù)路徑，并按第二方向傳播時(shí)鐘信號(hào)；和通過使能對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘門控電路使能使用的數(shù)據(jù)路徑。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述的數(shù)據(jù)路徑是最終合并到單一數(shù)據(jù)路徑的并行數(shù)據(jù)路徑。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，在任何給定時(shí)間都使能任意數(shù)量的并行數(shù)據(jù)路徑。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述數(shù)據(jù)路徑從公共節(jié)點(diǎn)分離，而且所述數(shù)據(jù)在任何給定時(shí)間都只使能一個(gè)數(shù)據(jù)路徑。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中每個(gè)所述時(shí)鐘門控電路包括鎖存電路，用于接收來自對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)路徑的數(shù)據(jù)作為輸入，所述鎖存電路提供輸出到沿第一方向的后續(xù)數(shù)據(jù)路徑；和邏輯門，用于接收串聯(lián)時(shí)鐘信號(hào)和控制信號(hào)作為輸入，所述邏輯門提供輸出到所述鎖存電路和沿第二方向的后續(xù)時(shí)鐘門控電路。
全文摘要
本發(fā)明提供了一個(gè)成本低且能節(jié)約電源的時(shí)鐘門控裝置。所實(shí)現(xiàn)的時(shí)鐘門控裝置可按要求被使能或禁止用于處理數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)路徑同時(shí)防止時(shí)鐘偏移。時(shí)鐘門控裝置包括多個(gè)時(shí)鐘門控電路,其中,每個(gè)時(shí)鐘門控電路用于一數(shù)據(jù)路徑。在第一實(shí)施例中,當(dāng)所有數(shù)據(jù)路徑按第一方向傳播數(shù)據(jù)并最終在某個(gè)節(jié)點(diǎn)合并在一起時(shí),時(shí)鐘門控電路以串聯(lián)方式相互連接并按與第一方向相反的第二方向傳播時(shí)鐘信號(hào)。在第二實(shí)施例中,并行數(shù)據(jù)路徑按第一方向相互排斥地傳播數(shù)據(jù),而時(shí)鐘門控電路以串聯(lián)方式相互連接并按與第一方向相反的第二方向傳播時(shí)鐘信號(hào)。
文檔編號(hào)G09G5/18GK1357135SQ99806870
公開日2002年7月3日 申請(qǐng)日期1999年3月29日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月1日
發(fā)明者伊格內(nèi)修斯·詹德拉素維塔 申請(qǐng)人:伊格內(nèi)修斯·詹德拉素維塔