[发明专利]用于信息处理系统的图形处理器及外部存储系统

说明书

本发明概括地说涉及一种包括其中配备有可编程处理器的独特外部存储单元的信息处理装置。本发明具体地说涉及一种具有程序存储器的可拆卸的外部存储单元，程序存储器存储的程序一部分由主处理系统如电视游戏系统执行，一部分由为增强主系统的高速图形处理能力而设计的可编程微处理器执行。

本专利申请与同时由桑等人提交的申请顺序号为08/337,142，题为“用于电视游戏系统等具有像素至字符变换硬件的可编程图形处理器”的专利申请(现在为美国专利U.S.Pat.No.：5,724,497，代理人案卷号为1248-4)，和同时由桑等人提交的申请顺序号为08/224,411，题为“用于电视游戏系统等具有增强的存储器控制电路的图形处理器”的专利申请(现在为美国专利U.S.Pat.No.：5,357,604，代理人案卷号为1248-5)有关。

在电视游戏控制台中配备有8位微处理器和相应的显示处理子系统的已有技术的电视游戏机。一般通过在游戏卡中以8位乘8位方阵形式预先存储字符，并利用这些预先存储的字符的各种可编程组合建立起屏面显示来产生图形。这类已有技术的电视游戏系统一般具有使整个显示背景和游戏者控制的若干“活动目标”或“子画面”移动的能力。

这类已有技术的系统不能实现这样的电视游戏：在这些游戏中包含由多边形组合构成的活动目标，而且这些目标必须能被操纵(如旋转)并在每帧“重新绘制”。例如，这类系统中的已有技术的8位处理器和相关的显示处理电路无法进行所需的运算来使三维的、基于多边形的目标有效地旋转或使这类旋转的目标合适地缩放以产生3-D型特殊效果。本申请发明人认识到精致的图形需要逐个像素地更新屏面和在实时基础上完成复杂的数学运算。这类已有技术的基于字符的电视游戏机是无法完成这些任务的。

已有技术的8位电视游戏机也不能有效地完成需要逐个像素地迅速更新屏面的其他图形技术。例如，这类系统无法有效地在三维空间使一个目标映像到作为另一个显示目标一部分显示的多边形上(此后称为质地映像(texture mapping))。

为了超过已有技术的8位机器的图形能力，电视游戏系统已被设计成采用功能更强的16位处理器。这类16位处理器可为电视游戏系统提供处理更精致的图形所需的数学机能。例如，这些系统可生成更高级的彩色和得到更好的图形分辨率。这类16位电视游戏机是基于字符的系统，能够实现可预先绘制成基于字符或子画面的图形的多种电视游戏。这类16位电视游戏机还能使具有多种色彩的背景平面高速移动并在这些平面的后面或前面配置有活动目标。

然而，这类已有技术的16位电视游戏机实现不了具有3-D型特殊效果的高级电视游戏，这些游戏要显示由多边形所组成并需每帧变化的复杂目标。例如，这类已有技术的基于字符的16位机器无法实现需要许多须逐帧地放大或缩小的全方位旋转的目标或子画面的游戏。本申请发明人认识到要有效地实现涉及全方位旋转和缩放的基于多边形的目标的这类游戏，必需绘制多边形的边界并逐个像素地将合适数据填入这类基于多边形的目标。这类任务必须逐个像素地进行，故要花去大量的时间处理。

在已有技术中，已对可拆卸的游戏卡作了改进，使现行处理器可访问比与主微处理器相联的现有地址线数目所允许的范围更大的程序存储器地址空间，从而得到更高级的游戏。例如，这类已有技术的8位系统采用了包括可执行存储体切换和其他附加功能的多存储器控制器芯片的游戏卡。然而这类涉及存储体切换的芯片无法使电视游戏系统胜任上述性质的高速图形处理。

本发明针对已有技术的上述问题，提供一种独特的、全编程的、设计成配备在与主信息处理系统连接的可拆卸的外部存储单元中的图形微处理器。在这里所述的示范性实施例中，本发明是在一包括主电视游戏系统和装有图形微处理器的电视游戏卡的电视游戏系统中实现的。

这里所述的图形微处理器和电视游戏系统具有许多独特的、优异的特征，下面综述这些特征。

按照本发明，独特的图形处理器以插件方式与主微处理器连接。为使处理速度最大，图形处理器可以与主微处理器以并行方式工作。在一个示范性实施例中，装有图形协处理器的游戏卡还包括只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)。

本发明的图形协处理器对存储事务在本身需要与从主微处理器读取数据这两者之间作出仲裁。该处理器能与主微处理器同时执行程序以允许高速处理，在此之前已有技术的电视游戏系统是无法达到的。