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一种基于内存计算的显示设备系统

阅读:859发布:2021-04-14

专利汇可以提供一种基于内存计算的显示设备系统专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及内存计算 硬件 技术领域,尤其涉及一种基于内存计算的显示设备系统。本发明提供的基于内存计算的显示设备系统,将内存计算与显示设备相结合,将外部控制单元关于 像素 点 颜色 显示的控制功能转移到内存中进行,从而有效减少外部控制单元控制显示设备的时间、大幅度释放了外部控制单元的计算功能、极大提高外部控制单元的计算效率、降低运行功耗。,下面是一种基于内存计算的显示设备系统专利的具体信息内容。

1.一种基于内存计算的显示设备系统,包括双模式字线驱动模,时序控制模块,读写控制模块电流模式敏感放大器模块,存储单元阵列,动态参考电流产生器模块和显示设备,其特征在于:
所述读写控制模块与时序控制模块的输入端共同与外部控制单元相连;双模式字线驱动模块和动态参考电流产生器模块的输入端均与读写控制模块的输出端相连,双模式字线驱动模块输出端与存储单元阵列输入端相连,存储单元阵列输出端和动态参考电流产生器模块的输出端均与电流模式敏感放大器模块输入端相连,电流模式敏感放大器模块的输出端与显示设备相连接;
所述双模式字线驱动模块用于在显示设备系统运行阶段进行内存地址的选择,并根据字线驱动模块的位线选择端输出控制内存单元的工作状态;当双模式字线驱动模块的位线选择端输出为0时,内存单元的输出电流Ic为0;当双模式字线驱动模块的位线选择端输出为1时,内存单元的输出电流Ic为高阻态电流IHRS或者低阻态电流ILRS;
所述时序控制模块用于对基于内存计算的显示设备系统进行时序控制,确保内存中数据读取顺序的正确性,避免数据传输堵塞及丢失;
所述读写控制模块用于对外部控制单元的读写请求进行处理,以及对双模式字线驱动模块和动态参考电流产生器模块的控制,实现对显示设备的数据读取进行处理;
所述电流模式敏感放大器模块,用于提高存储单元阵列中的小信号电流的增益;通过比较位线电流与参考电流阈值的大小,进而确定存储单元阵列中的被选择单元,并将被选择单元的电流经放大后输出至显示设备;
所述存储单元阵列,用于显示设备系统中缓冲显示信息的存储和读写;
所述动态参考电流产生器模块,用于产生显示设备系统中内存计算的参考电流阈值;
其包含输入计数器单元、字数据查表控制器单元、输入感知判断模块单元和存储单元阵列;
输入计数器的输入端与外部控制单元指令输出端相连,字数据查表控制器的输入端与输入计数器单元的输出端相连,字数据查表控制器单元的输出端与输入感知判断模块单元的输入端相连,输入感知判断模块单元的输出端与动态参考电流产生器模块内部的存储单元阵列输入端相连。
输入计数器单元,用于监测所需数据的有效读取数量,记录内存输入数据的有效位数;
字数据查表控制器单元,接到输入计数器单元之后,用于进行读出有效数据字线数量,并依据有效数据字线数量向输入感知判断模块单元进行预存参考电流数据的查询;
输入感知判断模块单元,接到字数据查表控制器单元之后,用于根据接收到的字数据查表控制器单元数据查询请求进而从存储单元阵列中以查表的形式将已存数据以参考电流阈值的形式输出与选中位线所产生的电流大小做比较;
动态参考电流产生器模块内部的存储单元阵列,与输入感知判断模块相接,用于存储对应的参考电流表;
所述显示设备,用来进行图像文字的显示,将经显示设备系统中内存计算处理过的数据显示出来。
2.如权利要求1所述基于内存计算的显示设备系统,其特征在于:整个基于内存计算的显示设备系统中内存计算的输出数据以24位二进制的格式输出,输出数据以十进制格式为范围为0~255,24位二进制数据输出的十进制格式为[<0~255>,<0~255>,<0~255>]。
3.如权利要求1所述基于内存计算的显示设备系统,其特征在于:
工作流程如下:
步骤1,确定外部控制单元时钟频率;时序控制模块在显示设备系统上电之后根据外部控制单元确定一个参考时钟频率,用来在系统运行阶段进行时序校准和控制;
步骤2,全局复位;将系统中所有模块状态初始化;
步骤3,加载参考电流表;通过输入感知模块单元向动态参考电流产生器模块中加载由参考字线和参考位线决定的参考电流表;
步骤4,发送数据读取信号;外部控制单元向内存中发送数据读取信号,经读写控制模块信号处理后转化成相应的位线选择电信号
步骤5,动态参考电流产生器模块中的输入计数器单元和双模式字线驱动模块同时接收到来自外部的位线选择电信号后;输入计数器单元依次计数,记录单次输入电信号中电平为1的数量,并将该数值传送到字数据查表控制器单元,而双模式字线驱动模块接收到外部控制单元发出的电信号后,将系统中被选中位线的存储单元施加高电平,未被选中位线的存储单元施加低电平;
步骤6,动态参考电流产生器模块中的字数据查表控制器单元接收到来自输入计数器单元的计数结果后,发出选通与计数结果值相同数量的动态参考电流产生器模块内部的存储单元阵列的位线数量指令;
步骤7,动态参考电流产生器模块中的输入感知判断模块接收到字数据查表控制器单元的指令后,在动态参考电流产生表中依据外部控制单元的需求选择对应的电流模式敏感放大器模块需求的参考电流大小IREF;
步骤8,内存中的存储阵列单元接收到双模式字线驱动模块发出的高低电平信号后,将被位线选中的存储单元导通,然后被选中存储单元产生相对应的位电流IBL,并发送到电流模式敏感放大器模块中;
步骤9,电流模式敏感放大器模块,通过比较内存中的存储阵列单元产生相应的位电流IBL与相应动态参考电流IREF的大小,将大于动态参考电流的位电流默认为被选通,将被选通的位电流经电流模式敏感放大器模块放大后传输到显示设备;
步骤10,显示设备接收来自电流敏感放大器模块的数据后进行颜色显示;
步骤11,外部控制单元判断显示设备正确显示对应区域的颜色显示后,跳转到步骤4发送新的数据读取命令,若显示设备未正确显示对应区域的颜色,则跳转到步骤4重新发送旧的数据读取命令,若连续两次相同的数据读取命令没有正确被执行,则跳转到步骤1重新启动整个显示设备系统;
步骤12,判断整个基于内存计算的显示设备系统完成所有显示任务后,清除所有的缓冲数据,结束整个显示设备系统的运行。

说明书全文

一种基于内存计算的显示设备系统

技术领域

[0001] 本发明涉及内存计算硬件技术领域,尤其涉及一种基于内存计算的显示设备系统。

背景技术

[0002] 显示器最早采用绿显、单显显像管的显示器,其显像管断面基本上都是球面的,在此阶段,受显示系统的限制以及数据传输量比较小,屏幕图像的调整只能采用电位器模拟调节,显示器也主要用于电视机的使用,随着电脑整体平的进步,人们对显示器的要求也越来越高,到1994年,为了减小球屏四的失真和反光,新一代“平面直角”显像管诞生了,在此之后,日本索尼公司开发出了柱面显像管,使得屏幕在垂直方向实现完全的笔直,只在水平方向仍略有弧度。1998年底开始,出现了水平和垂直方向上都是笔直的显示器屏幕,图像失真和反光都降低到了最小程度,这一段时间由于WINDOWS操作系统的发展,出现了允许显示器和主机间通过数据通道进行信息交换,这时的显示器内部带有专用外部控制单元,用来进行显示器与主机中内存间信息的交换。
[0003] 2001年后伴随着LCD(Liquid Crystal Display)技术的逐步成熟,新型的液晶显示屏开始占据市场的主导地位,而随着硬件按照摩尔定律的发展速度,显示设备的分辨率也越来越高,外部控制单元用于显示器和主机之间通信的数据的流量越来越大,以及对外部控制单元功能的要求越来越高。
[0004] 经过对显示设备的显示过程研究,发现显示设备在显示的过程中,需要外部控制单元来全程控制内存向显示设备传输数据,包括内存地址的选择、内存中已有数据读取以及计算后传输到显示设备中显示。外部控制单元在计算内存中读取的数据以及传输过程中会消耗多余的工作时间、占用大量外部控制单元的内部缓冲空间以及降低计算效率。而当前技术主要是通过使用更先进的外部控制单元芯片的制造工艺来提高外部控制单元的处理效率和降低功耗,并且在外部控制单元处理速度方面得到一定提升。
[0005] 如何有效的减少显示器与主机之间通信时间以及降低外部控制单元的功能要求和提高外部控制单元的计算效率已经开始慢慢变成制约显示设备进一步提高显示分辨率和显示清晰度的重要因素。

发明内容

[0006] 针对现在显示设备数据的读写需要完全依赖外部控制单元,进而效率低下、功耗相对较大以及处理速度相对较低的问题,本发明提供了一种基于内存计算的显示设备系统,该架构将内存计算与显示设备相结合,将外部控制单元关于像素颜色显示的控制功能转移到内存中进行,从而有效节约外部控制单元的显示设备控制时间、大幅度释放了外部控制单元的计算功能、极大提高外部控制单元的计算效率、降低运行功耗。
[0007] 一种基于内存计算的显示设备系统,包括双模式字线驱动模,时序控制模块,读写控制模块电流模式敏感放大器模块,存储单元阵列,动态参考电流产生器模块和显示设备。
[0008] 所述读写控制模块与时序控制模块的输入端共同与外部控制单元相连;双模式字线驱动模块和动态参考电流产生器模块的输入端均与读写控制模块的输出端相连,双模式字线驱动模块输出端与存储单元阵列输入端相连,存储单元阵列输出端和动态参考电流产生器模块的输出端均与电流模式敏感放大器模块输入端相连,电流模式敏感放大器模块的输出端与显示设备相连接。
[0009] 所述双模式字线驱动模块用于在显示设备系统运行阶段进行内存地址的选择,并根据字线驱动模块的位线选择端输出控制内存单元的工作状态;当双模式字线驱动模块的位线选择端输出为0时,内存单元的输出电流Ic为0;当双模式字线驱动模块的位线选择端输出为1时,内存单元的输出电流Ic为高阻态电流IHRS或者低阻态电流ILRS。
[0010] 所述时序控制模块用于对基于内存计算的显示设备系统进行时序控制,确保内存中数据读取顺序的正确性,避免数据传输堵塞及丢失。
[0011] 所述读写控制模块用于对外部控制单元的读写请求进行处理,以及对双模式字线驱动模块和动态参考电流产生器模块的控制,实现对显示设备的数据读取进行处理。
[0012] 所述电流模式敏感放大器模块,用于提高存储单元阵列中的小信号电流的增益;通过比较位线电流与参考电流阈值的大小,进而确定存储单元阵列中的被选择单元,并将被选择单元的电流经放大后输出至显示设备。
[0013] 所述存储单元阵列,用于显示设备系统中缓冲显示信息的存储和读写。
[0014] 所述动态参考电流产生器模块,用于产生显示设备系统中内存计算的参考电流阈值;其包含输入计数器单元、字数据查表控制器单元、输入感知判断模块单元和存储单元阵列;输入计数器的输入端与外部控制单元指令输出端相连,字数据查表控制器的输入端与输入计数器单元的输出端相连,字数据查表控制器单元的输出端与输入感知判断模块单元的输入端相连,输入感知判断模块单元的输出端与动态参考电流产生器模块内部的存储单元阵列输入端相连。
[0015] 输入计数器单元,用于监测所需数据的有效读取数量,记录内存输入数据的有效位数。
[0016] 字数据查表控制器单元,接到输入计数器单元之后,用于进行读出有效数据字线数量,并依据有效数据字线数量向输入感知判断模块单元进行预存参考电流数据的查询。
[0017] 输入感知判断模块单元,接到字数据查表控制器单元之后,用于根据接收到的字数据查表控制器单元数据查询请求进而从存储单元阵列中以查表的形式将已存数据以参考电流阈值的形式输出与选中位线所产生的电流大小做比较。
[0018] 动态参考电流产生器模块内部的存储单元阵列,与输入感知判断模块相接,用于存储对应的参考电流表。
[0019] 所述显示设备,用来进行图像文字的显示,将经显示设备系统中内存计算处理过的数据显示出来。
[0020] 整个基于内存计算的显示设备系统中内存计算的输出数据以24位二进制的格式输出,输出数据以十进制格式为范围为0~255,24位二进制数据输出的十进制格式为[<0~255>,<0~255>,<0~255>]。
[0021] 基于内存计算的显示设备系统的工作流程如下:
[0022] 步骤1,确定外部控制单元时钟频率;时序控制模块在显示设备系统上电之后根据外部控制单元确定一个参考时钟频率,用来在系统运行阶段进行时序校准和控制。
[0023] 步骤2,全局复位;将系统中所有模块状态初始化。
[0024] 步骤3,加载参考电流表;通过输入感知模块单元向动态参考电流产生器模块中加载由参考字线和参考位线决定的参考电流表。
[0025] 步骤4,发送数据读取信号;外部控制单元向内存中发送数据读取信号,经读写控制模块信号处理后转化成相应的位线选择电信号
[0026] 步骤5,动态参考电流产生器模块中的输入计数器单元和双模式字线驱动模块同时接收到来自外部的位线选择电信号后;输入计数器单元依次计数,记录单次输入电信号中电平为1的数量,并将该数值传送到字数据查表控制器单元,而双模式字线驱动模块接收到外部控制单元发出的电信号后,将系统中被选中位线的存储单元施加高电平,未被选中位线的存储单元施加低电平。
[0027] 步骤6,动态参考电流产生器模块中的字数据查表控制器单元接收到来自输入计数器单元的计数结果后,发出选通与计数结果值相同数量的动态参考电流产生器模块内部的存储单元阵列的位线数量指令。
[0028] 步骤7,动态参考电流产生器模块中的输入感知判断模块接收到字数据查表控制器单元的指令后,在动态参考电流产生表中依据外部控制单元的需求选择对应的电流模式敏感放大器模块需求的参考电流大小IREF。
[0029] 步骤8,内存中的存储阵列单元接收到双模式字线驱动模块发出的高低电平信号后,将被位线选中的存储单元导通,然后被选中存储单元产生相对应的位电流IBL,并发送到电流模式敏感放大器模块中。
[0030] 步骤9,电流模式敏感放大器模块,通过比较内存中的存储阵列单元产生相应的位电流IBL与相应动态参考电流IREF的大小,将大于动态参考电流的位电流默认为被选通,将被选通的位电流经电流模式敏感放大器模块放大后传输到显示设备。
[0031] 步骤10,显示设备接收来自电流敏感放大器模块的数据后进行颜色显示。
[0032] 步骤11,外部控制单元判断显示设备正确显示对应区域的颜色显示后,跳转到步骤4发送新的数据读取命令,若显示设备未正确显示对应区域的颜色,则跳转到步骤4重新发送旧的数据读取命令,若连续两次相同的数据读取命令没有正确被执行,则跳转到步骤1重新启动整个显示设备系统。
[0033] 步骤12,判断整个基于内存计算的显示设备系统完成所有显示任务后,清除所有的缓冲数据,结束整个显示设备系统的运行。
[0034] 本发明针对现在显示设备数据的读写需要完全依赖外部控制单元的问题,通过将内存计算与显示设备相结合,将外部控制单元关于像素点颜色显示信息的计算功能转移到内存中进行,只需通过外部控制单元发送特定命令,将内存中备选的地址的数据产生的电流与动态参考电流作比较,最终根据输出电流大小转化为相应的计算结果数据,并向显示设备传输最终计算结果,通过内存计算的方式解放了外部控制单元的部分内部资源,实现在相同制造工艺环境下,外部控制单元处理数据过程中读取、传输以及处理数据的时间大幅度减少,从而有效减少外部控制单元控制显示设备的时间、大幅度释放了外部控制单元的计算功能、极大提高外部控制单元的计算效率、降低运行功耗。
[0035] 综上所述,本发明相比现有显示设备,效率高、功耗相对较小且处理速度快。附图说明
[0036] 图1是本发明内存计算中的基本存储单元示意图;
[0037] 图2是本发明内存计算中使用的存储单元阵列示意图;
[0038] 图3是本发明提出的基于内存计算的显示设备系统结构示意图;
[0039] 图4是本发明提出的动态参考电流产生器模块示意图;
[0040] 图5是本发明提出的显示设备内存计算工作示意图;
[0041] 附图标记:外部控制单元-14,内存模块-15,显示设备-16,时序控制模块-17,读写控制模块-18,动态参考电流产生器模块-19,双模式字线驱动模块-20,存储单元阵列-21,电流模式敏感放大器模块-22,输入计数器单元-23,字数据查表控制器单元-24,输入感知判断模块单元-25,存储单元阵列-26,多路复用器-27。

具体实施方式

[0042] 下面结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。
[0043] 以1T1R结构存储单元阵列作为实施例所需要使用的附图对内存计算功能的实现作介绍。
[0044] 图1为本发明实施例内存计算中的基本存储单元示意图。
[0045] 以1T1R结构存储单元作为说明。1T1R结构由一个晶体管(MOS管)和一个存储单元串联在一起构成。MOS管除去衬底端,其漏端4连接存储单元的一端,存储单元的另一端3和MOS管的源端2当作位线(BL)和选择线(SL),MOS管的栅端1起到选通作用,一般称作字线。当MOS管的栅端1处施加高电平时,MOS管被选通,在3端和2端施加电压进行读写操作;当MOS管的栅端1处施加低电平时,MOS管被关断,由于MOS管关断时的阻隔特性,很好的避免了串扰现象。
[0046] 图2是本发明实施例内存计算中使用的存储单元阵列示意图。
[0047] 本实施例中以1T1R结构存储单元阵列作为说明,但存储单元阵列结构不局限于1T1R这种结构,其中WL连接一整行1T1R结构存储单元,在存储器并行读写时可以通过选通一根WL,来读取多位数据,类似于计算机中1字节由8比特组成,可以一次性读出一个字节数量的数据。当存储单元的交叉阵列中WL1端5被选通时,以WL1为栅端的数据位被选通,当BL1端的6、BL2端的7、BL3端的8、BL4端的9被选通时,存储单元被充电,存储单元所存二进制数据为1,当SL1端的10、SL2端的11、SL3端的12、SL4端的13被选通时,存储单元被放电,存储单元所存二进制数据为0。
[0048] 图3是本发明提出的基于内存计算的显示设备系统结构示意图,显示设备系统由外部控制单元14、内存模块15以及显示设备16组成。内存模块由时序控制模块17、读写控制模块18、动态参考电流产生器模块19、双模式字线驱动模块20、存储单元阵列21以及电流模式敏感放大器模块22组成。外部控制单元14将读写命令以数据传输的形式传输到内存模块15中,内存模块15通过时序控制模块17在显示设备系统上电之后根据外部控制单元确定一个参考时钟频率,读写控制模块18将读写命令转化为电信号后,同时驱动动态参考电流产生器模块19和双模式字线驱动模块20,双模式字线驱动模块20接收到电信号后进而驱动存储单元阵列,被激活的存储单元将总电流传输到电流模式敏感放大器模块22中。动态参考电流产生器模块19接收到来自读写控制模块18的电信号后产生动态参考电流也传输到电流模式敏感放大器模块22中。电流模式敏感放大器模块22将满足参考电流的电流放大后转化为24位二进制数据的形式传输到显示设备进行显示。
[0049] 图4是本发明提出的动态参考电流产生器模块示意图,动态参考电流产生器模块19包含至少一个输入计数器单元23,至少一个字数据查表控制器单元24,至少一个输入感知判断模块单元25和存储单元阵列26。输入计数器接收到来自外部控制单元14的信号IN[k:0]后通过输入计数器单元23依次计数,记录单次输入电信号中电平为1的数量,并将该数值传送到字数据查表控制器单元24,字数据查表控制器单元24接收到来自输入计数器单元23的计数结果后发出选通相同数量的动态参考电流产生器模块19中存储单元阵列的位线数量的指令,输入感知判断模块25接收到字数据查表控制器单元24的指令后,在存储单元阵列26存储的动态参考电流产生表中依据外部控制单元的需求选择对应的电流模式敏感放大器模块22需求的参考电流大小IREF,并通过多路复用器27传输到电流模式敏感放大器模块22中。
[0050] 表1是本实施例提出的动态参考电流产生表。
[0051]
[0052] 表1给出了动态参考电流的可能取值范围。RWL(Reference Word Line)为参考字线的选择,范围为[1,n],n的具体值决定于显示设备屏幕的分辨率,也就是显示设备一次需要读取的字的数量。RBL(Reference Bit Line)为参考位线的选择,范围为[0,255],RBL端为L表示该位线未被选择,该RBL端参考电流贡献度为0,RBL端为H表示该位线被选择,该RBL端参考电流贡献度为1,具体电流值由显示设备自身像素点驱动所需电流决定。
[0053] 图5是本实施例提出的显示设备系统内存计算工作示意图。IN[k:0]为外部控制单元14发给内存15的读写信号。双模式字线驱动模块20接收到外部控制单元14发出的读写电信号后,将系统中被选中字线的存储单元阵列21施加高电平,未被选中字线的存储单元阵列21施加低电平,内存15中的存储单元阵列将被选中位线的存储单元导通,最终多个被选中的存储单元产生多个位电流IBL,并发送到电流模式敏感放大器模块22中;动态参考电流模块同时接收到外部控制单元14发给内存15的读写信号IN[k:0]后,先通过输入计数器单元23依次计数,记录单次输入电信号中电平为1的数量,并将该数值传送到字数据查表控制器单元24,字数据查表控制器单元24接收到来自输入计数器单元23的计数结果后发出选通相同数量的动态参考电流产生器模块19中存储单元的位线数量的指令,输入感知判断模块25接收到字数据查表控制器单元24的指令后,在存储单元26存储的动态参考电流产生表中依据外部控制单元的需求选择对应的电流模式敏感放大器模块22需求的参考电流大小IREF,并通过多路复用器27传输到电流模式敏感放大器模块22中。电流模式敏感放大器模块,通过比较多个位电流IBL与相应动态参考电流IREF的大小,将大于动态参考电流的位电流默认为被选通,被选通的位电流经放大后以24位二进制数的形式传输到显示设备16,显示设备16接收来自电流敏感放大器模块22的24位数据后,以[<0~255>,<0~255>,<0~255>]的红绿蓝配比显示多彩颜色。
[0054] 综上所述,本发明提供的基于内存计算的显示设备系统,将内存计算与显示设备相结合,将外部控制单元关于像素点颜色显示的控制功能转移到内存中进行,从而有效减少外部控制单元控制显示设备的时间、大幅度释放了外部控制单元的计算功能、极大提高外部控制单元的计算效率、降低运行功耗。
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