仲裁装置及其方法.pdf

一种仲裁装置，适用于接收多个电路所发出的多个存取要求，并决定出这些电路的其一进行存取，包含：一排序器，根据一帧位置信号决定出一存取优先权序列，该存取优先权序列包括有一优先存取类别及一次要存取类别，其中，该帧位置信号表示一显示帧中所包含多个图层的位置配置关系，且各该图层的数据由相对应的该多个电路所产生；及一仲裁器，依据该存取优先权序列以及该至少一个存取要求以决定出这些电路的其一进行存取。此外，一种仲裁方法也被公开。

1.  一种仲裁装置，适用于接收多个电路所发出的多个存取要求，并决定出该多个电路的其一进行相对应的存取，包含：
一排序器，接收一帧位置信号，根据该帧位置信号以决定出一存取优先权序列，其中，该存取优先权序列包括有一优先存取类别以及一次要存取类别，该优先存取类别与该次要存取类别与该帧位置信号有关，其中，该帧位置信号表示一显示帧中所包含多个图层的位置配置关系，且各该图层的数据由相对应的该多个电路所产生；及
一仲裁器，接收该存取优先权序列以及接收来自该多个电路的至少一个存取要求，并依据该存取优先权序列以及该至少一个存取要求以决定出该多个电路的其一进行相对应的存取。

2.  如权利要求1所述的仲裁装置，其中该排序器接收一数据量消息以得知这些图层的相对应数据消耗状态，以调整该存取优先权序列。

3.  如权利要求1所述的仲裁装置，其中该帧位置信号包括一座标消息，该座标消息表示目前显示帧所包含多个图层中正在执行处理的位置。

4.  如权利要求3所述的仲裁装置，其中这些存取要求中与该帧位置信号相对应的图层划分到该优先存取类别，其余划分到该次要存取类别。

5.  如权利要求4所述的仲裁装置，其中若这些存取要求中的至少二存取要求被划分到该优先存取类别，则该优先存取类别所包含的存取要求分别具有不同的存取顺序，且如果这些存取要求中的至少二存取要求被划分到该次要存取类别，则该次要存取类别所包含的存取要求分别具有不同的存取顺序。

6.  如权利要求2所述的仲裁装置，其中该排序器根据该数据量消息来决定该优先存取类别及该次要存取类别中的存取要求的存取顺序。

7.  如权利要求1所述的仲裁装置，其中该排序器更判断是否有存取要求对应到解压缩处理，且对应到解压缩处理的该存取要求的对应数据缓冲存放量少于一特定值时，则该排序器使该存取要求具有最高存取优先权。

8.  如权利要求1所述的仲裁装置，更包含：
一存取控制器，耦接该仲裁器，并依据该仲裁器的输出来执行存取动作。

9.  如权利要求2所述的仲裁装置，其中，该排序器更接收一仲裁选择消息，并根据该仲裁选择消息来决定该存取优先权序列。

10.  一种仲裁方法，适用于接收多个电路所发出的多个存取要求，并决定出该多个电路的其一进行相对应的存取，包括以下步骤：
接收一帧位置信号；
依据该帧位置信号决定一存取优先权序列；及
依据该存取优先权序列以及接收来自该多个电路的至少一个存取要求以决定出该多个电路的其一进行相对应的存取；
其中，该存取优先权序列包括有一优先存取类别以及一次要存取类别，该优先存取类别与该次要存取类别与该帧位置信号有关，而该帧位置信号表示一显示帧中所包含多个图层的位置配置关系，且各该图层的数据由相对应的该多个电路所产生。

11.  如权利要求10所述的仲裁方法，更包括以下步骤：
接收一数据量消息；及
根据该数据量消息以得知这些图层的相对应数据消耗状态，以调整该存取优先权序列。

12.  如权利要求10所述的仲裁方法，其中该帧位置信号更包括一座标消息，且该座标消息表示目前显示帧所包含多个图层中正在执行处理的位置。

13.  如权利要求12所述的仲裁方法，更包括以下步骤：
依据该帧位置信号来将这些存取要求中与该帧位置信号相对应的图层划分到该优先存取类别，其余划分到该次要存取类别；
其中若这些存取要求中的至少二存取要求被划分到该优先存取类别，则该优先存取类别所包含的存取要求分别具有不同的存取顺序，且如果这些存取要求中的至少二存取要求被划分到该次要存取类别，则该次要存取类别所包含的存取要求分别具有不同的存取顺序。

14.  如权利要求11所述的仲裁方法，更包括以下步骤：
根据该数据量消息来决定该优先存取类别及该次要存取类别中的存取要求的存取顺序。

15.  如权利要求10所述的仲裁方法，其中该决定一存取优先权序列的步骤更包括以下步骤：
将这些存取要求中有进行解压缩处理且对应到解压缩处理的该存取要求的对应数据缓冲存放量少于一特定值时，则使该存取要求具有最高存取优先权。

16.  如权利要求10所述的仲裁方法，更包括以下步骤：
提供一存取控制器，用以执行一存取动作；
其中，该存取动作为依据该存取优先权序列以及接收来自该多个电路的至少一个存取要求所决定出该多个电路的其一的相对应的存取。

17.  如权利要求11所述的仲裁方法，更包括以下步骤：
接收一仲裁选择消息，并根据该仲裁选择消息来决定该存取优先权序列。

仲裁装置及其方法
技术领域
本发明涉及一种仲裁装置及其方法，特别涉及一种具有动态优先权配置的仲裁装置及其方法。
背景技术
随着视频系统的发展，现在在一个帧上，通常都会混叠(blending)许多个图层，如子母帧、视控调整功能(On Screen Display，OSD)、字幕、游标、背景底图等等。在一实时(real-time)播放系统，则在帧显现前抓取将在此一帧呈现的所有图层数据，并进行适当的处理，然后再按顺序叠置。由于各图层的数据都相当的庞大，所以系统内建超大容量的寄存器来预储各个图层，是十分不经济的做法。为解决此一问题，故采用一旦撷取到所欲呈现的图层数据，就即刻予以进行处理，然后实时播放，亦即在播放过程中，边抓取数据边处理边播放的同时并行方式。然而，在这同时并行方式过程中，各个图层都需要抓取数据以进行处理，但所共用的总线一次只能提供一个图层的数据存取要求，因此在各个图层的数据存取要求间就产生了仲裁(arbitration)的问题。
现行虽有许多种已知的仲裁方式，如：固定优先权(fixed-priority)法、循环(round-robin)法，以及权重式循环(weighted round-robin)法等等，然而面对多样的显示应用，如果采用某种特定仲裁方式，却不一定是最佳的设计，如：一帧上有视频图像跟字幕，字幕的位置可能在视频图像的上面(即字幕需比视频图像更早获得数据)，亦可能在视频图像的下面(即比视频图像晚拿到数据即可)。
上述已知的特定仲裁方式有其缺点，例如：当需先取得数据(例如是：位于帧上面的数据)，其取得数据的时间较可稍后取得数据(例如是：位于帧下面的数据)的图层晚，则会造成寄存该可稍后取得数据的时间变长，因此系统需要设计更大容量的寄存器以确保能提供足够数据量来维持实时的播放，且没有立即(实时)得到所须的数据，也不利于实时播放的功能。在所需数据寄存的时间越长，表示寄存器的容量可能就需要越大。因为每一图层皆对应一寄存器。此外，当图层越多时，则所需的寄存器亦十分可观。
由上可知，已知的仲裁方式为避免帧显示之实时性受到影响，须搭配大容量的缓冲器以确保帧播放顺畅。换句话说，已知的仲裁方式会大幅提升电路的面积及成本，而为一十分不经济的解决方式，故亟需一有效的仲裁机制来解决上述的问题。
发明内容
因此，本发明的目的，即在提供一种可以减少缓冲器所需容量的仲裁装置及其方法。
在是，本发明仲裁装置，适用于接收多个电路所发出的多个存取要求，并决定出该多个电路的其一进行相对应的存取，包含：一排序器，接收一帧位置信号，根据该帧位置信号以决定出一存取优先权序列，其中，该存取优先权序列包括有一优先存取类别以及一次要存取类别，该优先存取类别与该次要存取类别与该帧位置信号有关，其中，该帧位置信号表示一显示帧中所包含多个图层的位置配置关系，且各该图层的数据由相对应的该多个电路所产生；及一仲裁器，接收该存取优先权序列以及接收来自该多个电路的至少一个存取要求，并依据该存取优先权序列以及该至少一个存取要求以决定出该多个电路的其一进行相对应的存取。
而本发明仲裁方法，适用于接收多个电路所发出的多个存取要求，并决定出该多个电路的其一进行相对应的存取，包括以下步骤：接收一帧位置信号；依据该帧位置信号决定一存取优先权序列；及依据该存取优先权序列以及接收来自该多个电路的至少一个存取要求以决定出该多个电路的其一进行相对应的存取；其中，该存取优先权序列包括有一优先存取类别以及一次要存取类别，该优先存取类别与该次要存取类别与该帧位置信号有关，而该帧位置信号表示一显示帧中所包含多个图层的位置配置关系，且各该图层的数据由相对应的该多个电路所产生。
附图说明
图1是一本发明仲裁装置与其他元件配合使用的优选实施例的方块图；
图2是一本发明仲裁方法与其他元件所执行的方法的优选实施例的流程图；及
图3是一显示帧的示意图。
【主要元件符号说明】
1      周边装置
11     处理单元
111    缓冲器
12     处理单元
121    缓冲器
13     处理单元
131    缓冲器
14     处理单元
141    缓冲器
15     显示信息单元
16     仲裁装置
165    排序器
166    仲裁器
167    存取控制器
17     叠置单元
2      周边装置
21     存取控制器
3      周边装置
31     存取控制器
4      周边装置
41     存取控制器
5      存储单元
6      屏幕
61～64 步骤
631    子步骤
7      显示帧
71     第一图示
72     第二图示
73    第三图示
74    第四图示
91    使用者输入消息
92    位置配置消息
93    叠置座标消息
94    仲裁选择消息
95    数据消耗速度
具体实施方式
请参阅图1与图3，本发明仲裁装置16的优选实施例适用于一周边装置1中，且周边装置1与一存储单元5及一屏幕6耦接。此外，存储单元5也可耦接其他周边装置2、3及4。存储单元5可是一DDR，但不以此为限。且周边装置1可为多媒体芯片，其他周边装置2、3及4可以是MPEG解码器、视频解码器或光碟机，且不以此为限。而其他周边装置2、3及4分别包括一存取控制器21、31及41。
周边装置1除了包括仲裁装置16外，也包括一显示信息单元15、多个电路(在本实施例中，为处理单元11～14(例如：处理单元11为用以处理字幕，而处理单元12为用以处理游标等等))、一叠置(Blending)单元17及多个与处理单元11～14相对应的缓冲器111～141。
仲裁装置16具有一排序器165、一仲裁器166及一存取控制器167。而叠置单元17能送出一叠置座标消息93到排序器165，以便让仲裁装置16知道屏幕6上目前正在进行处理的显示帧7的位置，例如第M列的第N行，表示为(M，N)。本实施例中，存取控制器21、31、41及167是直接存储器存取(DMA)控制器，且不以此为限。
假设本范例的周边装置1是多媒体芯片，其他周边装置2、3及4分别是MPEG解码器、第一视频解码器及第二视频解码器。而存储单元5预先存放OSD数据，且显示帧7如图3所示。处理单元11、12、13及14分别透过缓冲器111、121、131和141接收MPEG解码器2、第一视频解码器3、第二视频解码器4的数据以及OSD数据，并分别对应于显示帧7的第一图示71、第二图示72、第三图示73和第四图示74。
请参阅图2，本发明仲裁方法的优选实施例与上述其他元件执行的动作包含以下步骤：
步骤61：
显示信息单元15接收一使用者输入消息91，以产生一位置配置消息92而传递到排序器165、叠置单元17与处理单元11～14。其中，位置配置消息92代表各个处理单元11～14的输出在显示帧7的配置情形。
步骤62：
排序器165接收一帧位置信号，其中该帧位置信号包含有位置配置消息92和叠置座标消息93。其中，排序器165根据位置配置消息92得知目前显示帧7中多个图层的配置位置，并再依据叠置座标消息93得知处理单元11～14中的运算哪些是与目前显示帧7相关，来将与目前显示帧7相关的处理单元11～14所发出的存取要求划分到具有较高存取优先权的一优先存取类别，而其余处理单元11～14所发出的存取要求划分到具有较低存取优先权的次要存取类别，其中属于该优先存取类别中的这些存取要求其排序会优先于该次要存取类别中的这些存取要求。此外，排序器165将处理单元11～14所处理数据的数据消耗速度95视为一数据量消息。排序器165尚会依据其相对应的缓冲器111～141的数据存放量状况以及相对应的数据消耗速度95来进行排序。但值得注意的是，在其他实施例中，也可以依据实际使用状况，排序上述处理单元11～14的存取要求为此优先存取类别中的最高位或任一顺位。
步骤63：
排序器165对该优先存取类别及该次要存取类别进行排序，而产生一存取优先权序列。
步骤64：
仲裁器166依据该存取优先权序列以及处理单元11～14发出的存取要求，以决定这些存取要求的存取顺序；接着，存取控制器167依据该存取优先权序列自存储单元5读取相关数据到对应缓冲器111～141中；然后，叠置单元17依据位置配置消息92将处理单元11～14的输出进行适当的混叠，以产生显示帧7；最后，重复步骤61到步骤64，直到周边装置1结束数据传输。
在一实施例中，步骤63更包括以下子步骤：
子步骤631：
排序器165判断是否有处理单元11～14正进行解压缩处理且其相对应的缓冲器111～141的数据量低于一特定值，如果有，则给予此处理单元11～14的存取要求最高的优先权，或一指定的优先权顺序。由于进行数据解压缩所需时间是十分难以估算的，因此其相对应的数据消耗速度95亦十分难以预估，所以只要相对应的缓冲器111～141的数据存放量少于该特定值，排序器165就会给予此处理单元11～14的存取要求较高的优先权，以便优先处理来确保帧能顺畅播放。在一实施例中，排序器165接收一仲裁选择消息94，并根据该仲裁选择消息94而选择某一种仲裁方式，例如是：固定优先权(fixed-priority)法、循环(round-robin)法，以及权重式循环(weighted round-robin)法。
为能更清楚本发明的特点，举一例说明，请参阅图3，当该叠置座标消息93显示现正处理显示帧7位置(A，B)，由于位置(A，B)涵盖第一图示71和第四图示74，其中处理单元11、12、13及14的数据消耗速度95由快至慢依序是处理单元12、处理单元13、处理单元14及处理单元11，本应将处理单元12、13的存取要求排得较处理单元11、14的存取要求的优先，但排序器165弹性地将处理单元11、14的存取要求归纳到优先存取类别，而处理单元12、13的存取要求归纳到次要存取类别，换句话说，本发明会依据现行帧播放状况而动态且弹性地调整处理单元11～14存取要求的优先次序，如此方能使帧能顺畅播放，以确保能达到最佳的播放效果。
在此范例中，如果处理单元14的数据消耗速度95较处理单元11快，则在优先存取类别中的排序是处理单元14的存取要求优于处理单元11的存取要求。
如果处理单元13正进行解压缩处理且其相对应缓冲器131的数据量大于该特定值，所以预设其排序为次要存取类别中的最末位，因此，排序器165最后决定出的存取优先权序列为：处理单元14、处理单元11、处理单元12、处理单元13的存取要求。若处理单元13正进行解压缩处理且其相对应缓冲器131的数据量小于该特定值，所以依据子步骤631，会预设其排序为最高的优先权。因此，排序器165最后决定出的存取优先权序列可为：处理单元13、处理单元14、处理单元11、处理单元12的存取要求。但值得注意的是，排序器165也可将处理单元13的存取要求排序为次要存取类别中的最上位或是提升为优先存取类别。
值得注意的是，本发明的步骤并不一定要依序执行。可视实际需求而作种种置换与变化，此等皆为本领域中具有通常知识者所知悉，故在此不再赘述。此外，值得注意的是，本发明的仲裁装置16与方法不限于用于直接存储器存取(DMA)技术中，也可用于其他需要仲裁存取要求的技术中。
综上所述，排序器165能衡量叠置单元17的叠置情形、处理单元11～14的数据消耗速度95，并适当给予需解压缩处理的处理单元11～14最高优先权，使得整体数据传输效率提高，并确实达成本发明的目的。
以上所描述的，仅为本发明的优选实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明权利要求书及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。