(57)【要約】  コンピュータシステムに関する３Ｄグラフィックス命令を実行するための個別グラフィックスシステム（ＤＧＳ）と、ＤＧＳユニットと、拡張可能なＤＧＳとが開示される。この個別グラフィックスシステムは、３Ｄグラフィックス命令を実行するためのＧＰＵと、このＧＰＵを収容するように構成されたＤＧＳシステムシャシと、を含む。接続されるシリアルバスコネクタは、ＧＰＵとＤＧＳシャシとに接続される。このシリアルバスコネクタは、ＤＧＳとＧＰＵとをコンピュータシステムに取り外し可能に接続するように構成される。このＤＧＳのＧＰＵは、コンピュータシステムに関する３Ｄグラフィックス命令を実行するためにシリアルバスコネクタを介してコンピュータシステムにアクセスする。
2008504611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３Ｄグラフィックス命令を実行するためのＧＰＵと、
前記ＧＰＵを収容するように構成されたシステムシャシと、
前記ＧＰＵと前記シャシとに接続されたシリアルバスコネクタと、を具備する個別グラフィックスシステムであって、
前記シリアルバスコネクタは前記ＧＰＵをコンピュータシステムに取り外し可能に接続するように構成されており、また前記ＧＰＵは前記コンピュータシステムに対して３Ｄグラフィックス命令を実行するために前記シリアルバスコネクタを介して前記コンピュータシステムにアクセスする個別グラフィックスシステム。
【請求項２】
前記システムは、コンピュータシステムを更に具備する個別グラフィックスレンダリングシステムのために構成されたシステムである、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記シリアルバスコネクタはＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓコネクタである、請求項１に記載の個別グラフィックスシステム。
【請求項４】
前記ＧＰＵは、前記シリアルバスコネクタと前記システムシャシとに取り外し可能に接続される、請求項１に記載の個別グラフィックスシステム。
【請求項５】
前記ＧＰＵは、前記シリアルバスコネクタに接続されるカード搭載ＧＰＵである、請求項１に記載の個別グラフィックスシステム。
【請求項６】
前記ＧＰＵは、前記コンピュータシステムに接続された表示装置を駆動するために前記コンピュータシステムに対して３Ｄグラフィックス命令を実行するように構成されている、請求項１または２に記載の個別グラフィックスシステム。
【請求項７】
前記ＧＰＵは、前記ＧＰＵに接続された表示装置を駆動するために前記コンピュータシステムからの３Ｄグラフィックス命令を実行するように構成されている、請求項１または２に記載の個別グラフィックスシステム。
【請求項８】
前記システムシャシと前記シリアルバスコネクタとに接続されており、前記コンピュータシステムからの３Ｄグラフィックス命令を協同して実行するように構成された複数のＧＰＵを更に具備する、請求項１または２に記載の個別グラフィックスシステム。
【請求項９】
前記コンピュータシステムとは独立の、前記ＧＰＵに電力を供給するための、前記システムシャシに接続された電源を更に具備する、請求項１に記載の個別グラフィックスシステム。
【請求項１０】
ＧＰＵを使用して３Ｄグラフィックス命令を実行するステップと、
システムシャシ内に前記ＧＰＵを収容するステップと、
前記コンピュータシステムに対して３Ｄグラフィックス命令を実行するために前記ＧＰＵを使用することによってシリアルバスコネクタを介してコンピュータシステムにアクセスするステップと、を具備し、
前記シリアルバスコネクタは前記ＧＰＵと前記シャシとに接続されており、また前記シリアルバスコネクタは前記ＧＰＵを前記コンピュータシステムに取り外し可能に接続するように構成されている、個別グラフィックスシステムのための方法。
【請求項１１】
前記シリアルバスコネクタはＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓコネクタである、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ＧＰＵは、前記シリアルバスコネクタと前記システムシャシとに取り外し可能に接続される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記ＧＰＵは、前記シリアルバスコネクタに接続されるカード搭載ＧＰＵである、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記ＧＰＵは、前記コンピュータシステムに接続された表示装置を駆動するために前記コンピュータシステムに対して３Ｄグラフィックス命令を実行するように構成されている、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記ＧＰＵは、前記ＧＰＵに接続された表示装置を駆動するために前記コンピュータシステムからの３Ｄグラフィックス命令を実行するように構成されている、請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
前記システムシャシと前記シリアルバスコネクタとに接続された複数のＧＰＵを使用することによって、前記コンピュータシステムからの３Ｄグラフィックス命令を協同して実行するステップを更に具備する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
前記システムシャシに接続された電源を使用することによって、前記コンピュータシステムとは独立に前記ＧＰＵに電力を供給するステップを更に具備する、請求項１０に記載の個別グラフィックスシステム。
【請求項１８】
ＤＧＳ（個別グラフィックスシステム）ユニットであって、以下の構成要素を含む：
３Ｄグラフィックス命令を実行するためのＧＰＵを収容するように構成されたシステムシャシ；
前記システムシャシに接続されており、前記ＧＰＵを受け入れるように構成されたＧＰＵ搭載ユニット；
前記シャシと前記ＧＰＵ搭載ユニットとに接続されたシリアルバスコネクタであり、前記シリアルバスコネクタは、前記ＧＰＵが前記シリアルバスコネクタを介してコンピュータシステムにアクセスして前記コンピュータシステムに対して３Ｄグラフィックス命令を実行することを可能にするために前記コンピュータシステムに前記ＧＰＵを取り外し可能に接続するように構成されている；及び
前記コンピュータシステムとは独立の、前記ＧＰＵに電力を供給するための、前記システムシャシに接続された電源。
【請求項１９】
前記システムシャシは前記ＧＰＵを収容し、前記ＧＰＵへのアクセスを可能にするように適応した取り外し可能なハウジングを含む、請求項１８に記載のＤＧＳユニット。
【請求項２０】
前記ＤＧＳユニットは前記ＧＰＵを冷却するための、前記シャシに接続された熱放散ユニットを更に含み、前記冷却は前記コンピュータシステムとは独立に設けられる、請求項１８に記載のＤＧＳユニット。
【請求項２１】
前記シリアルバスコネクタはＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓケーブルを介して前記コンピュータシステムに接続するように適応したＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓコネクタである、請求項１８に記載のＤＧＳ。
【請求項２２】
前記ＧＰＵ搭載ユニットは前記ＧＰＵに取り外し可能に接続するように、また前記ＧＰＵを前記シリアルバスコネクタと前記システムシャシとに接続するように構成される、請求項１８に記載のＤＧＳ。
【請求項２３】
前記ＧＰＵ搭載ユニットはＡＧＰ式カード搭載ＧＰＵを受け入れるように構成される、請求項２２に記載のＤＧＳ。
【請求項２４】
前記ＧＰＵ搭載ユニットはＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓ式カード搭載ＧＰＵを受け入れるように構成される、請求項２２に記載のＤＧＳ。
【請求項２５】
前記ＧＰＵ搭載はカード搭載ＧＰＵにホットプラグするように構成される、請求項２２に記載のＤＧＳ。
【請求項２６】
前記ＧＰＵは、前記コンピュータシステムに接続された表示装置を駆動するために前記コンピュータシステムからの３Ｄグラフィックス命令を実行するように構成される、請求項１８に記載の個別グラフィックスシステム。
【請求項２７】
表示装置に接続されるように、また前記ＧＰＵが前記表示装置を駆動するために前記コンピュータシステムからの３Ｄグラフィックス命令を実行することを可能にするように構成された表示装置コネクタを更に具備する、請求項１８に記載の個別グラフィックスシステム。
【請求項２８】
前記ＧＰＵ搭載ユニットは、複数のＧＰＵを受け入れるように、また前記コンピュータシステムからの３Ｄグラフィックス命令を前記ＧＰＵが協同で実行することを可能にするよう前記シリアルバスコネクタに前記ＧＰＵを接続するように構成される、請求項１８に記載のＤＧＳユニット。
【請求項２９】
ＤＧＳ（個別グラフィックスシステム）ハウジングであって、以下の構成要素を含む：
３Ｄグラフィックス命令を実行するためのＧＰＵを収容するように構成された、上半分と下半分とを有するヒンジ付きシステムシャシ；
前記システムシャシに接続されており、前記ＧＰＵを受け入れるように構成されたＧＰＵコネクタ；
前記シャシと前記ＧＰＵコネクタとに接続されたシリアルバスコネクタであり、前記シリアルバスコネクタは、前記ＧＰＵが前記シリアルバスコネクタを介してコンピュータシステムにアクセスして前記コンピュータシステムに対して３Ｄグラフィックス命令を実行することを可能にするために前記コンピュータシステムに前記ＧＰＵを取り外し可能に接続するように構成されている；
前記コンピュータシステムとは独立の、前記ＧＰＵに電力を供給するための、システムシャシに接続された電源；及び
前記ＧＰＵを冷却するための、前記シャシに接続された熱放散ユニットであり、前記冷却は前記コンピュータシステムとは独立に提供される。
【請求項３０】
前記システムシャシは、前記ＧＰＵを収容して前記ＧＰＵへのアクセスを可能にすることに適応した取り外し可能なハウジングを含む、請求項２９に記載のＤＧＳハウジング。
【請求項３１】
前記シリアルバスコネクタは、ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓケーブルを介して前記コンピュータシステムに接続することに適応したＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓコネクタである、請求項２９に記載のＤＧＳハウジング。
【請求項３２】
前記ＧＰＵ搭載ユニットは前記ＧＰＵに取り外し可能に接続するように、また前記ＧＰＵを前記シリアルバスコネクタと前記システムシャシとに接続するように構成される、請求項２９に記載のＤＧＳハウジング。
【請求項３３】
前記ＧＰＵ搭載ユニットは、カード搭載ＧＰＵにホットプラグするように構成される、請求項３２に記載のＤＧＳハウジング。
【請求項３４】
前記ＧＰＵは、前記コンピュータシステムに接続された表示装置を駆動するために前記コンピュータシステムからの３Ｄグラフィックス命令を実行するように構成される、請求項２９に記載のＤＧＳハウジング。
【請求項３５】
表示装置に接続されるように、また前記ＧＰＵが前記表示装置を駆動するために前記コンピュータシステムからの３Ｄグラフィックス命令を実行することを可能にするように構成された表示装置コネクタをさらに具備する、請求項２９に記載のＤＧＳハウジング。
【請求項３６】
前記ＧＰＵ搭載ユニットは、複数のＧＰＵを受け入れるように、また前記コンピュータシステムからの３Ｄグラフィックス命令を前記ＧＰＵが協同で実行することを可能にするよう前記シリアルバスコネクタに前記ＧＰＵを接続するように構成される、請求項２９に記載のＤＧＳハウジング。
【請求項３７】
ＤＧＳ（個別グラフィックスシステム）ユニットであって、以下の構成要素を含む：
３Ｄグラフィックス命令を実行するためのＧＰＵを収容するように構成されたシステムシャシ；
前記システムシャシに接続されており、前記ＧＰＵを受け入れるように構成されたＧＰＵコネクタ；
前記シャシと前記ＧＰＵコネクタとに接続されたＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓコネクタであり、前記ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓコネクタは、前記ＧＰＵが前記シリアルバスコネクタを介してコンピュータシステムにアクセスして前記コンピュータシステムに対して３Ｄグラフィックス命令を実行することを可能にするために前記コンピュータシステムに前記ＧＰＵを取り外し可能に接続するように構成されている；
前記コンピュータシステムとは独立の、前記ＧＰＵに電力を供給するための、前記システムシャシに接続された電源；
前記ＧＰＵを冷却するための、前記シャシに接続された熱放散ユニットであり、前記冷却は前記コンピュータシステムとは独立に提供される；及び
前記ＧＰＵ搭載ユニットは、複数のＧＰＵを受け入れるように、また前記コンピュータシステムからの３Ｄグラフィックス命令を前記ＧＰＵが協同で実行することを可能にするよう前記ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓコネクタに前記ＧＰＵを接続するように構成されている。
【請求項３８】
複数のＧＰＵをシリアルバスに接続するように構成されたシリアルバスブリッジと、
前記シリアルバスブリッジに接続されたシリアルバスコネクタと、
前記シリアルバスブリッジと前記シリアルバスコネクタとに接続されており、前記ＧＰＵを収容するように構成されたシステムシャシと、を具備し、
前記シリアルバスコネクタはコンピュータシステムに取り外し可能に接続するように構成されており、前記ＧＰＵは前記コンピュータからの３Ｄグラフィックス命令を実行するために前記シリアルバスブリッジと前記シリアルバスコネクタとを介して前記コンピュータにアクセスする、拡張可能な個別グラフィックスシステム。
【請求項３９】
前記シリアルバスブリッジは、ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓバスを介して前記コンピュータシステムに接続するように、また前記複数のＧＰＵの各々を前記ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓバスを介して前記コンピュータシステムに接続するように構成される、請求項３８に記載の拡張可能な個別グラフィックスシステム。
【請求項４０】
前記シリアルバスブリッジと前記コンピュータシステムとの間の前記ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓバスは、少なくとも１６レーンＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓバス接続である、請求項３９に記載の拡張可能な個別グラフィックスシステム。
【請求項４１】
前記シリアルバスブリッジは、少なくとも１６レーンＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓバス接続を介して前記複数のＧＰＵの各々に接続される、請求項３９に記載の拡張可能な個別グラフィックスシステム。
【請求項４２】
前記シリアルバスブリッジは、少なくとも一つの新しいＧＰＵと前記シリアルバスブリッジに接続された少なくとも一つの既存のＧＰＵとを接続することによって前記コンピュータシステムの３Ｄレンダリング性能の拡張を可能にするように構成されており、前記新しいＧＰＵと前記既存のＧＰＵは前記コンピュータシステムからのグラフィックス命令を協同して実行する、請求項３８に記載の拡張可能な個別グラフィックスシステム。
【請求項４３】
前記新しいＧＰＵと前記既存のＧＰＵは、カード搭載ＧＰＵである、請求項４２に記載の拡張可能な個別グラフィックスシステム。
【請求項４４】
前記ＧＰＵは、前記コンピュータシステムに接続された表示装置を駆動するために前記コンピュータシステムに対して３Ｄグラフィック命令を実行するように構成される、請求項３８に記載の拡張可能な個別グラフィックスシステム。
【請求項４５】
前記コンピュータシステムとは独立の、前記ＧＰＵに電力を供給するための、前記システムシャシに接続された電源を更に具備する、請求項３８に記載の拡張可能な個別グラフィックスシステム。
【請求項４６】
シリアルバスを介して、そしてシリアルバスブリッジを使用することによって、複数のＧＰＵにアクセスするステップと、
前記シリアルバスブリッジに接続されたシリアルバスコネクタにアクセスするステップと、
コンピュータシステムからの３Ｄグラフィックス命令を実行するステップと、を具備し、
前記ＧＰＵは前記シリアルバスブリッジと前記シリアルバスコネクタとを介して前記コンピュータシステムにアクセスし、また前記シリアルバスコネクタは前記コンピュータシステムに取り外し可能に接続するように構成されている、拡張可能な個別グラフィックスシステムのための方法。
【請求項４７】
前記シリアルバスブリッジは、ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓバスを介して前記コンピュータシステムに接続するように、また前記複数のＧＰＵの各々を前記ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓバスを介して前記コンピュータシステムに接続するように構成される、請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記シリアルバスブリッジと前記コンピュータシステムとの間の前記ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓバスは少なくとも１６レーンＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓバス接続である、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記シリアルバスブリッジは少なくとも１６レーンＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓバス接続を介して前記複数のＧＰＵの各々に接続される、請求項４７に記載の方法。
【請求項５０】
前記シリアルバスブリッジは、少なくとも一つの新しいＧＰＵと前記シリアルバスブリッジに接続された少なくとも一つの既存のＧＰＵとを接続することによって前記コンピュータシステムの３Ｄレンダリング性能の拡張を可能にするように構成されており、前記新しいＧＰＵと前記既存のＧＰＵは前記コンピュータシステムからのグラフィックス命令を協同して実行する、請求項４６に記載の拡張可能な個別グラフィックスシステム。
【請求項５１】
前記新しいＧＰＵと前記既存のＧＰＵはカード搭載ＧＰＵである、請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
前記ＧＰＵは、前記コンピュータシステムに接続された表示装置を駆動するために前記コンピュータシステムに対して３Ｄグラフィック命令を実行するように構成される、請求項４６に記載の方法。
【請求項５３】
前記システムシャシに接続された電源を使用することによって前記コンピュータシステムとは独立に前記ＧＰＵに電力を供給するステップを更に具備する、請求項４６に記載の方法。
【請求項５４】
コンピュータシステムと、
複数のＧＰＵをＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓバスに接続するように構成されたＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓブリッジと、
前記ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓブリッジに接続されたＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓコネクタと、
前記ＰＣＩ  ＥｘｐｒｅｓｓブリッジとＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓコネクタとに接続された、前記ＧＰＵを収容するように構成されたシステムシャシと、を具備し、
前記ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓコネクタは前記コンピュータシステムに取り外し可能に接続するように構成されており、また前記ＧＰＵは前記コンピュータシステムからの３Ｄグラフィックス命令を実施するために前記ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓブリッジと前記ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓコネクタを介して前記コンピュータシステムにアクセスする、拡張性のある個別グラフィックスを実現するためのシステム。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、以下の同一出願人による米国特許出願：
２００４年６月２５日出願のＭ．Ｄｉａｍｏｎｄによる「Ａ  Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  ａ  Ｓｃａｌａｂｌｅ  Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｓｙｓｔｅｍ（拡張可能な個別グラフィックスシステムのための方法およびシステム）」、出願番号第１０／８７７，７２３号、代理人整理番号ＮＶＩＤ−Ｐ００１３３５；
２００４年６月２５日出願のＭ．Ｄｉａｍｏｎｄによる「Ａ  Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｕｎｉｔ  ｆｏｒ  Ｈｏｕｓｉｎｇ  ａ  ＧＰＵ（ＧＰＵを収容するための個別グラフィックスシステムユニット）」、出願番号第１０／８７７，７２４号、代理人整理番号ＮＶＩＤ−Ｐ００１３３４；および
年 月 日出願のＤｉａｍｏｎｄらによる「Ａ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ＧＰＵ  Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｉｎｇ  Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ  Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  Ｅｘｅｃｕｔｉｏｎ（グラフィックス命令の協同実行を実施するための多数ＧＰＵグラフィックスシステム）」出願番号第 号、代理人整理番号ＮＶＩＤ−Ｐ０００７５０、
に関連し、また参照によりこれらを組み込む。
【技術分野】
【０００２】
本文書は、一般的にはコンピュータ実施のグラフィックスに関する。より特定的には本発明は、グラフィックスアプリケーションのための高度に拡張性のあるグラフィックスプロセッサを対象としている。本文書は、コンピュータシステムフォームファクタとは独立のスタントアロン型グラフィックスのための方法とシステムとを開示する。
【背景技術】
【０００３】
３次元（３Ｄ）グラフィカル画像のレンダリングは、種々の電子ゲーム、その他の用途で関心が持たれている。レンダリングは、３Ｄ物体のデータベース表現から、観察面上のその物体の擬似現実的２次元投影への遷移の全体的マルチステップ処理を表現する一般的用語である。
【０００４】
レンダリング処理は、多数のステップを、例えば引き続いて陰影付け／肌理出し処理によって必要とされる情報を含む多角形モデルを生成するステップと、多角形メッシュモデルに線形変換を適用するステップと、バックフェーシング（ｂａｃｋ  ｆａｃｉｎｇ）多角形を選別するステップと、ビューボリューム（ｖｉｅｗ  ｖｏｌｕｍｅ）に対して多角形をクリッピングするステップと、多角形をピクセル座標集合に走査変換／ラスター化するステップと、内挿または増分陰影付け技術を使用して個別ピクセルを陰影付け／照明処理するステップと、を含む。
【０００５】
グラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）は、３Ｄレンダリング・アプリケーションの性能を加速するためにグラフィックスシステムで一般に使用される専用の集積回路装置である。ＧＰＵは一般に、コンピュータシステム上で実行する一つ以上のアプリケーションに対して３Ｄ画像を生成するために中央処理ユニット（ＣＰＵ）と共に使用される。最新のＧＰＵは典型的には、データ処理のためにグラフィックスパイプラインを利用する。
【０００６】
最新のＧＰＵサブシステム（例えばアドイン・グラフィックスカードなど）の電力は、ますますデスクトップコンピュータシステムの全体的値のうちのより大きな部分を含みつつあり、コンピュータシステムのＣＰＵの複雑さと精巧さとに匹敵し得る。最新のＧＰＵは、２億個を超えるトランジスタを有し、数１００メガヘルツで動作する集積回路装置を含むことがあり得る。このような最新のＧＰＵは、数１００ワットの電力を消費し、慎重に設計された熱保護部品（例えばヒートシンクファン、十分な空気流へのアクセスなど）を必要とする可能性がある。
【０００７】
一般にＧＰＵサブシステム（例えばＧＰＵグラフィックスカード）のレイアウトと性能は、多数の全体的システム設計因子によって制約される。ＧＰＵサブシステムは一般に、ＡＴＸ準拠コンピュータシステム・マザーボードにインタフェースするように設計される。ＡＴＸフォームファクタは、主要な産業製造業者らによってサポートされる広く使用されている工業規格マザーボードフォームファクタを指す。このような製造業者は、例えばＣＰＵ製造業者、チップセット製造業者、マザーボード製造業者などを含む。
【０００８】
例えばＡＴＸフォームファクタは、カード型ＧＰＵのために限定された量の空間を用意する。典型的なカード型ＧＰＵは、ＡＧＰスロットを介してマザーボードに接続する。ＡＧＰスロットは、カード型ＧＰＵの部品のための限定された量の空間を有する。この限定された量の空間は直接的に、カード型ＧＰＵの熱保護部品の効率に影響を与える。更にカード型ＧＰＵの性能が向上してきたので、ＡＧＰ接続の利用可能な電力（例えば特定の電圧と電流）は、ますます不十分になってきている。
【０００９】
ＢＴＸフォームファクタは、より最近の工業規格マザーボードフォームファクタを指す。ＢＴＸフォームファクタは、「デスクトップ」ＰＣシャシに関する仕様に続く次世代ＡＴＸと考えられており、前のＡＴＸフォームファクタと同様に主要な産業製造業者によって広くサポートされている。不都合なことにＢＴＸフォームファクタは、高性能ＧＰＵサブシステムに関して更に多くの問題を呈する。
【００１０】
ＢＴＸフォームファクタは、このＢＴＸデザインルールがＧＰＵサブシステムの形状と性能とに多くの制約を設けるということで問題がある。例えばＢＴＸデザインルールは、冷却空気流のために前面入口点にデスクトップコンピュータシステムのＣＰＵを配置する一方、その下流空気流にＧＰＵサブシステム（例えばグラフィックスカード）を配置し、ＧＰＵサブシステムの物理的寸法（例えばｘ、ｙ、ｚ方向のサイズ）、利用可能な空気流、利用可能な熱放散および電力送達に制約を加える。
【００１１】
同様な制約は、ノート型コンピュータシステムフォームファクタに対しても付される。例えばノート型コンピュータシステムに関するＧＰＵサブシステムの将来の発展は、ノート型シャシ（例えばマザーボード・プラットフォーム、ケース、空気流など）がＣＰＵとこれらに関連するチップセットの要件に対して最適化されるということによって制約される。この最適化は、如何なるグラフィックスサブシステム実施に対しても、利用可能な熱放散計画、電力送達、および物理的寸法（例えばｘ、ｙ、ｚ方向のサイズ）を限定する。
【００１２】
制約は、幾つかの新たに現れてくる工業規格によってＧＰＵサブシステムの将来の性能発展に対しても付される。ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓは、一つのこのような規格である。ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓ規格の幾つかのバージョンは、接続される装置の利用可能な最大電力（例えばＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓ  Ｇｒａｐｈｉｃｓに関するＰＣＩ  ＳＩＧ仕様によって規定される１５０Ｗ）を指定する。ＧＰＵサブシステム性能は発展し続けるので、ハイエンドＧＰＵ実施の要件は、指定された利用可能最大電力を大幅に超過する可能性がある。不十分な電力に加えてＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓの幾つかのバージョンは、ＧＰＵサブシステムとコンピュータシステム・プラットフォームの残り部分（例えばシステムメモリ、ＣＰＵなど）との間の不十分な量の帯域幅を指定する。不十分な帯域幅は、ＧＰＵサブシステムとコンピュータシステム・プラットフォーム資源との間のデータ経路を狭めることによってＧＰＵサブシステム性能の拡張性を限定する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の実施形態は、コンピュータシステムフォームファクタとは独立のスタンドアロン型グラフィックスのための方法とシステムとを提供する。本発明の実施形態は、ＧＰＵサブシステムの拡張性を限定するデータ転送帯域幅制約とフォームファクタ制約とを除去する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
一実施形態で本発明は、コンピュータシステムに対して３Ｄグラフィックス命令を実行するための個別グラフィックスシステム（ＤＧＳ）として実施される。この個別グラフィックスシステムは、３Ｄグラフィックス命令を実行するための一つ以上のＧＰＵと、このＧＰＵを収容するように構成されたＤＧＳシステムシャシと、を含む。シリアルバスコネクタは、このＤＧＳシステムシャシに内蔵され、ＧＰＵに接続されるように構成される。このシリアルバスコネクタは、ＤＧＳとＧＰＵとをコンピュータシステムに取り外し可能に接続するように構成されている。このＤＧＳのＧＰＵは、コンピュータシステムに対して３Ｄグラフィックス命令を実行するためにシリアルバスコネクタを介してコンピュータシステムにアクセスする。一実施形態ではレンダリングされた３Ｄデータはそれから、コンピュータシステムに接続された表示装置上での呈示のためにコンピュータシステムに送り返される。もう一つの実施形態ではレンダリングされた３Ｄデータは、ユーザへの呈示のためにＤＧＳに直接接続された表示装置に送られる。一実施形態ではこのＤＧＳは、多数のカード型ＧＰＵを使用する。これらのＧＰＵは、単独ＧＰＵアドイン・グラフィックスカード（例えば１カードごとに１個のＧＰＵ）、マルチＧＰＵアドイン・グラフィックスカード（例えば１カードごとに２個以上のＧＰＵ）として実現できる。一実施形態では多数アドイン・グラフィックスカードは、各カードが２個以上のＧＰＵを有する場合に使用される。
【００１５】
一実施形態で本発明は、ＤＧＳ（個別グラフィックスシステム）ユニットとして実施される。このＤＧＳユニットは、ＧＰＵを収容するように構成されたシステムシャシと、このシステムシャシに接続された、そして上記ＧＰＵを受け入れるように構成されたＧＰＵ搭載ユニットと、を含む。シリアルバスコネクタは、このシャシとＧＰＵ搭載ユニットとに接続されており、このシリアルバスコネクタは、ＧＰＵがこのシリアルバスコネクタを介してコンピュータシステムにアクセスしてこのコンピュータシステムに対して３Ｄグラフィックス命令を実行することを可能にするためにコンピュータシステムにこのＧＰＵを取り外し可能に接続するように構成される。コンピュータシステムとは独立した、ＧＰＵに電力を供給するための電源が、システムシャシに接続される。一実施形態ではＤＧＳユニットは、ＧＰＵと電源とを冷却するための熱管理システムを含む。もう一つの実施形態ではＤＧＳユニットは、ＤＧＳユニットによって生成される雑音を制限するために熱管理システムと電源の動作を制御するための音響管理システムを含む。一実施形態ではＤＧＳは、多数のカード型ＧＰＵを使用する。これらのＧＰＵは、単独ＧＰＵアドイン・グラフィックスカード（例えば１カードごとに１個のＧＰＵ）、マルチＧＰＵアドイン・グラフィックスカード（例えば１カードごとに２個以上のＧＰＵ）として実現できる。一実施形態では多数アドイン・グラフィックスカードは、各カードが２個以上のＧＰＵを有する場合に使用される。
【００１６】
一実施形態では本発明は、拡張可能な個別グラフィックスシステム（ＤＧＳ）として実施される。このＤＧＳは、複数のＧＰＵをシリアルバスに接続するように構成されたシリアルバスブリッジ（例えばＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓ）を含む。このシリアルバスブリッジにはシリアルバスコネクタが接続される。システムシャシは、このシリアルバスブリッジとシリアルバスコネクタとに接続されており、ＧＰＵを収容するように構成される。このシリアルバスコネクタは、コンピュータシステムに取り外し可能に接続するように構成される。これらのＧＰＵは、このコンピュータシステムからの３Ｄグラフィックス命令を協同で実行するためにこのシリアルバスブリッジとシリアルバスコネクタとを介してこのコンピュータにアクセスする。一実施形態ではこのシリアルバスブリッジは、少なくとも一つの新しいＧＰＵを既存のＧＰＵと共に機能するように接続することによってコンピュータシステムの３Ｄレンダリング性能の拡張を可能にするように構成される。この新しいＧＰＵと既存のＧＰＵは、コンピュータシステムからのグラフィックス命令を協同して実行する。一実施形態では多数ＧＰＵグラフィックスシステムは、多数のカード型ＧＰＵを使用する。これらのＧＰＵは、単独ＧＰＵアドイン・グラフィックスカード（例えば１カードごとに１個のＧＰＵ）、マルチＧＰＵアドイン・グラフィックスカード（例えば１カードごとに２個以上のＧＰＵ）として実施できる。一実施形態では多数アドイン・グラフィックスカードは、各カードが２個以上のＧＰＵを有する場合に使用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
さて本発明の好ましい実施形態への参照が詳細に行われ、それらの例が添付図面に例示される。本発明は好ましい実施形態に関連して説明されるであろうが、これらが本発明をこれらの実施形態に限定することを意図していないことは理解されるであろう。逆に本発明は、添付の請求項によって定義されるような本発明の精神と範囲の内に含まれ得る代替物と修正と同等物とをカバーすることを意図している。更に本発明の実施形態の下記の詳細な説明では、本発明の十分な理解を与えるために多くの具体的な詳細が述べられている。しかしながら本発明がこれら具体的な詳細なしでも実施できることは、当業者によって理解されるであろう。他の事例では、周知の方法、手順、構成要素および回路は、本発明の実施形態の態様を不必要に分かりにくくしないように、詳細には説明されていない。
【００１８】
概念と用語
下記の詳細説明の幾つかの部分は、手順と、ステップと、論理ブロックと、処理と、コンピュータメモリ内のデータビットに対する演算の他の記号的表現と、の言葉で表される。これらの説明と表現は、データ処理技術に精通した当業者が自分の仕事の内容を他の当業者に最も効果的に伝達するために使用する手段である。手順、コンピュータ実行ステップ、論理ブロック、処理などは、ここでは、そして一般的には、所望の結果に導く自己矛盾のない一連のステップまたは命令であると考えられる。これらのステップは、物理量の物理的操作を必要とするものである。必ずではないが通常、これらの量は、コンピュータシステムにおいて記憶され、転送され、結合され、比較され、そうでなければ操作されることのできる電気信号または磁気信号の形を取る。これらの信号をビット、値、要素、記号、文字、項、数などと呼ぶことは、主として共通的使用の理由から時には好都合であることが分かっている。
【００１９】
しかしながら、これらおよび類似の用語の全てが適当な物理量と関連付けられるべきであり、またこれらの量に適用される単に便利なラベルであることは、留意されるべきである。下記の論議から明らかなように特に明言されなければ、本発明全体を通して、「処理すること」または「アクセスすること」または「実行すること」または「記憶すること」または「レンダリング」などといった用語を利用する論議は、コンピュータシステム（例えば図１のコンピュータシステム１００）の動作と処理とを、またはコンピュータシステムのレジスタおよびメモリ内の物理（または電子）量として表されたデータを操作して、コンピュータシステムメモリまたはレジスタ内の、または他のこのような情報記憶装置または伝送装置または表示装置内の物理量として同様に表現される他のデータに変換する同様な電子計算装置の動作と処理とを指すということが認められる。
【００２０】
コンピュータシステム・プラットフォーム
さて図１を参照すると、本発明の一実施形態によるコンピュータシステム１００が示されている。本発明の一実施形態によるコンピュータシステム１００は、本発明のあるソフトウエアベースの機能を実施するための実行プラットフォームを提供する。図１に示すようにコンピュータシステム１００は、ＣＰＵ１０１とシステムメモリ１０２とを含む。個別グラフィックスシステム（例えば今後はＤＧＳ）１１０は、バス１１５とブリッジ１２０とを介してＣＰＵ１０１とシステムメモリ１０２とに接続されている。このシステム１００実施形態ではシステムメモリ１０２は、ＣＰＵ１０１とＤＧＳ１１０の両者に関する命令とデータとを記憶している。ＤＧＳ１１０は、ブリッジ１２０を介してシステムメモリ１０２にアクセスする。ブリッジ１２０は、バス１１５を介してＤＧＳ１１０と通信して、バス１１５とコンピュータシステム１００のそれぞれのデータフォーマットをブリッジすることによって機能する。コンピュータシステム１００が限定なしでデスクトップコンピュータ、サーバ、ワークステーション、ノート型コンピュータ、コンピュータベースのシミュレータ、手のひらサイズコンピュータ、およびＰＤＡ、タブレットコンピュータ、ゲームコンソール、携帯電話、高度自動機能電話、ハンドヘルドゲームシステムなどといった他の携帯型／ハンドヘルド装置を含む如何なるタイプの計算装置をも含むことは留意されるべきである。
【００２１】
上述のように本発明のある幾つかの処理とステップは、一実施形態では、コンピュータシステム（例えばシステム１００）のコンピュータ可読メモリ（例えばシステムメモリ１０２）内に常駐し、システム１００のＣＰＵ１０１とＤＧＳ１１０とによって実行される一連の命令（例えばソフトウエアプログラム）として実現される。実行されるとこれらの命令は、コンピュータシステム１００に以下のような本発明の機能を実施させる。
【００２２】
図１のコンピュータシステム１００実施形態は、ＤＧＳ１１０を利用して３Ｄグラフィックス命令を実行するように接続されたコンピュータシステムの基本的構成要素を示す。ＤＧＳ１１０は、３Ｄグラフィックス命令を実行するための少なくとも一つのＧＰＵを含む。ＧＰＵは、このＧＰＵを収容するように構成されたＤＧＳシステムシャシ内に収められ、その最適動作のために必要な資源を備える。ＤＧＳ１１０は、バス１１５に接続し、それによってＤＧＳ１１０をブリッジ構成要素１２０に接続するシリアルバスコネクタを含む。一実施形態ではバス１１５は、ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓシリアルバスである。ＤＧＳ１１０のＧＰＵは、コンピュータシステムに対して３Ｄグラフィックス命令を実行するためにシリアルバス１１５を介してコンピュータシステムにアクセスする。この仕方でＤＧＳ１１０は、コンピュータシステム１００の資源／制約とは別であって独立している個別グラフィックスシステムを提供する。ＤＧＳ１１０の内部構成要素は、以下に更に詳細に説明される（例えば図７など）。
【００２３】
図２は、ＤＧＳ１１０が表示装置２０１（例えばＬＣＤ表示装置、ＣＲＴ表示装置など）を直接駆動するように接続されている本発明の一実施形態によるＤＧＳ１１０を示す。この実施形態ではＤＧＳ１１０は、表示装置２０１を駆動するために必要な構成要素（例えばフレームバッファ、ＤＡＣなど）を含む。表示装置２０１は、例えば表示装置アダプタケーブル２０２（例えばアナログビデオケーブル、ディジタルビデオケーブルなど）を介してＤＧＳ１１０に接続される。
【００２４】
図２のＤＧＳ１１０実施形態は、バス１１５の上をコンピュータシステム１００に送られるはずである、レンダリングされたビデオデータ（例えばレンダリングされた３Ｄビデオのフレーム）を表示装置２０１に直接送信できるという利点を与える。これは、バス１１５に対する帯域幅需要を減らす効果を有する。
【００２５】
図３は、ＤＧＳ３１０がコンピュータシステム３００に直接接続された（図２実施形態のようにＤＧＳに接続されているのとは反対に）表示装置２０１を利用するように構成されている本発明の一実施形態によるＤＧＳ３１０を示す。このＤＧＳ３１０実施形態は、バス１１５の利用可能な帯域幅を使用して、レンダリングされたビデオデータをコンピュータシステム３００に送信するように構成される。ＤＧＳ３１０は、レンダリングされたビデオデータを表示装置２０１上に表示するためにコンピュータシステム３００の構成要素（例えばＣＰＵ３０１、システムメモリ３０２、ブリッジ３２０、コンピュータシステムＧＰＵ３３０）を用いて機能する。従ってこの場合、コンピュータシステムＧＰＵ３３０の資源（例えばフレームバッファ、ＤＡＣなど）は、表示装置２０１を駆動するために使用される。
【００２６】
図３のＤＧＳ３１０実施形態は、表示装置２０１を駆動するために典型的なデスクトップまたはノート型コンピュータシステムで利用可能な資源が使用できるという利点を提供する。これは、ＤＧＳ３１０が典型的なコンピュータシステムによってより容易に接続され、使用されることを可能にする。例えば強力な３Ｄレンダリングシステムの性能上の利点が望まれるときにＤＧＳ３１０は、コンピュータシステム３００から表示装置２０１を切り離してこの表示装置をＤＧＳ３１０に再接続することをユーザに強いるのとは反対に、コンピュータシステム３００にホットプラグでき、その表示装置２０１の駆動を直ちに開始できる。
【００２７】
図４は、本発明の一実施形態によるコンピュータシステム４００とバス４１５の、幾つかの構成要素を示す。本実施形態ではバス４１５は、ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓバスである。このＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓバス４１５は、ＤＧＳ４１０をコンピュータシステム４００のＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓブリッジ４２０に接続する。ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓブリッジ４２０は、ＣＰＵ４０１、システムメモリ４０２、およびパーソナル装置（例えばディスクドライブ４２１、ＤＶＤドライブ４２２など）の間の内部データ転送帯域幅を提供する。
【００２８】
ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓバス４１５の使用は、多数の利点を提供する。例えばＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓは、古いパラレルバス規格（例えばＡＧＰなど）と比較して遥かに効率的な転送のためにデータをシリアル化するシリアルバス規格を含む。更にＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓ規格は、増加帯域幅転送モードを定義し、それによって多数の「レーン」がデータ転送帯域幅を拡張するために結合され得る。例えばグラフィックスサブシステムをシステムメモリに接続する典型的なＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓバスは、「１６レーン」バスとして特定され、それによって単一レーンＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓバスのデータ転送帯域幅の１６倍の帯域幅を与えるために１６本のシリアルＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓデータ経路が接続される。もし更に大きな帯域幅が必要であれば、バス４１５を実施するために更に多くのＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓレーンが使用できる。
【００２９】
ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓバス４１５は、古いパラレルバスより遥かに長くできる。例えば従来技術のＡＧＰバスは、データ歪みやデータ劣化の危険を冒すことなしには数ミリメートルより長くできなかった。これは事実上、ＧＰＵが直接コンピュータシステムのマザーボード上に配置されるか、プラグインされることを余儀なくさせた。これに対してＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓバスケーブルは、１メートルより長くでき、ＤＧＳ４１０がコンピュータシステム４００のシャシから完全に取り外される（例えばある距離だけ離して配置される）ことを可能にする。
【００３０】
図５は、本発明の一実施形態によるコンピュータシステム５００の、ある幾つかの構成要素を示す。本コンピュータシステム５００実施形態では、図４のコンピュータシステム４００のような単一ブリッジ４２０の代わりに、ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓノースブリッジ４２４とＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓサウスブリッジ４２５とが使用される。コンピュータシステム５００は、典型的なノースブリッジ／サウスブリッジ構成を示し、それによってノースブリッジ４２４はシステムメモリ４０２のためのメモリマスタ／メモリコントローラ機能を備え、サウスブリッジ４２５は周辺装置（例えばディスクドライブ４２１、ＤＶＤドライブ４２２など）のためのデータ転送帯域幅を用意する。
【００３１】
図６は、本発明の一実施形態によるＤＧＳがＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓコネクタ６０１、６０２を介してコンピュータシステムに接続する仕方を表す図を示す。ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓ規格は、ホットプラグ機能を提供し、それによって装置はオンのままでＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓバスと接続および切離し可能である。これは事実上、要求時にＤＧＳ４１０がコンピュータシステム４００にプラグインされることを可能にする。例えば高性能３Ｄレンダリングが所望されるとき（例えば高忠実度リアルタイム３Ｄレンダリング・アプリケーションのために）、ＤＧＳ４１０は必要な性能を提供するために簡単にプラグインできる。更に前述のようにＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓバスケーブル４１５は、１メートルより長くでき、ＤＧＳ４１０がコンピュータシステム５００のシャシから完全に取り外されることを可能にする。
【００３２】
図７は、本発明の一実施形態によるＤＧＳ７１０の内部構成要素を示す。図７に示すように、このＤＧＳ７１０はコンピュータシステムシャシとは別のシャシを含む。このシャシは、ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓバス４１５に接続するためのＤＧＳブリッジ７２０と、一つ以上のＧＰＵ７３０と、電源７２１と、熱管理システム７２２と、音響管理システム７２３と、を含む。
【００３３】
図７に示すようにこのＤＧＳ７１０実施形態は、接続されたコンピュータシステム（例えばコンピュータシステム５００など）からのグラフィックス命令を実行するための一つ以上のＧＰＵを含む。前述のようにこれらのグラフィックス命令は、ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓバス４１５を介してコンピュータシステムから受け取られる。
【００３４】
独立の電源７２１は、コンピュータシステムの電源から独立しているＤＧＳ構成要素に電力を提供するためにある。従って将来のＧＰＵ性能増大のための電力要件は、任意の工業規格コンピュータシステム構成（例えばＡＴＸフォームファクタ規格、ＢＴＸフォームファクタ規格など）の如何なる外的制約とも独立に発展し得る。
【００３５】
熱管理システム７２２は、コンピュータシステムの冷却構成とは独立の冷却源を提供するためにある。従って将来のＧＰＵ性能増大のための冷却要件は、如何なる外的制約（例えばＢＴＸ冷却規格など）とも独立に発展し得る。例えば熱管理システム７２２は、ヒートシンクファン、ヒートパイプ機構、液体冷却機構などを含むことができる。
【００３６】
同様に音響管理システム７２３は、コンピュータシステムの冷却、電力または動作の制約とは独立して機能する音響管理機構／アルゴリズムを提供するためにある。例えばＤＧＳ７１０のシャシには、専用の吸音材料が使用できる。同様に、雑音を減らすようにＤＧＳ７１０の電源７２１と熱管理システム７２２の速度／動作を制御するために、特定の動作モードが使用できる。
【００３７】
図８は、本発明の一実施形態によるＤＧＳ７１０の内部構成要素の例示的構成を示す。図８に示すようにＤＧＳ７１０は、ＧＰＵ７３０と電源７２１とのために熱放散を提供するためのヒートシンクファン（ＨＳＦ）８０１と電源ファン（ＰＳＦ）８０２とを含む。図８実施形態ではこれらの構成要素は、音響管理システム７２３によって制御される。図８実施形態では電源７２１に接続された別の電力接続８０３（例えばＡＣ電力）が示されており、表示装置２０１用には専用の接続が示されている。
【００３８】
図９は、本発明の一実施形態による拡張可能なＤＧＳ９１０を示す。図９に示すようにこのＤＧＳ９１０は、複数のＧＰＵをＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓバス４１５に接続することによって機能するＤＧＳブリッジ７２０を含む。ブリッジ７２０に接続された多数のＧＰＵが示されている。これはＧＰＵ１  ９０１、ＧＰＵ２  ９０２およびＧＰＵＸ  ９０４が図示されているように示されている。これらのＧＰＵ（ＧＰＵ１〜ＧＰＵＸ）の各々は、ＤＧＳブリッジ７２０へのそれぞれのバスリンク（例えばリンク９１１〜９１４として示されている）を持っている。
【００３９】
ＤＧＳ９１０実施形態は、本発明の一実施形態によるＤＧＳの拡張性特徴を示す。このＤＧＳブリッジ７２０は、リンク９１０〜９１４間でＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓバス４１５のデータ転送帯域幅を協同的に共用することによって機能する。この共用は、接続されたコンピュータシステム（例えばコンピュータシステム５００）からの３Ｄグラフィックス命令を複数のＧＰＵが協同して実行することを可能にするように構成される。
【００４０】
前述のようにマルチレーンＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓバス接続（例えば１６レーンＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓバス）によって利用可能なデータ転送帯域幅は、従来技術型の並列バス接続部に存在する性能への重大な障害を除去する。この利用可能なデータ転送帯域幅は、グラフィックスサブシステムの性能が急速に拡張することを可能にする。本発明の実施形態は、協同実行アレイの形で複数のＧＰＵを利用することによってこの増加したデータ転送帯域幅を利用する。
【００４１】
グラフィックス処理の処理量は、この処理量が並列実行されるように、利用可能なＧＰＵの間で割り当てることができる。このような協同実行は、グラフィックスサブシステムのレンダリング性能の急速な拡張を可能にする。更に本発明の実施形態によるＤＧＳシステムの特徴のため、この拡張は如何なる接続されたコンピュータシステムの制約（例えば電力的制約、熱的制約など）によっても限定されない。
【００４２】
例えばＤＧＳシステム９１０はそれ自身の専用の電源（例えば図８の電源７２１）を含むことができるので、またＤＧＳシステム９１０はそれ自身の熱管理システム（例えば図８のＨＳＦ８０１とＰＳＦ８０２）を含むことができるので、グラフィックスサブシステム全体の性能は技術の変化につれて迅速に発展することができる。更にこのようなコンピュータシステム関連の制約の除去は図９に示すように多数のＧＰＵを含むことを可能にし、これがグラフィックスサブシステム性能の急速な拡張を提供する。
【００４３】
一実施形態ではＤＧＳブリッジ７２０は、順繰りにＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓバス４１５の帯域幅をＧＰＵの各々に順次に割り当てることによって機能する。例えば１６レーンＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓバス４１５の全帯域幅は、複数のＧＰＵがグラフィックス実行処理量全体のうちの部分に作用して完了させながら、これらのＧＰＵに順繰りに割当てられることが可能である。代替として一実施形態ではブリッジ７２０は、調停機構を実施でき、それによってバス４１５は必要に応じてＧＰＵに割り当てられる。
【００４４】
図１０は、本発明の一実施形態によるＤＧＳ９１０に追加のＧＰＵが追加されるときのレンダリング性能の増加を例示するグラフを示す。図１０に示すように追加のＧＰＵを追加することは、ＤＧＳ９１０のレンダリング能力を急速に増加させる。例えば単一ＧＰＵ・ＤＧＳから二重ＧＰＵ・ＤＧＳへの移行は、レンダリング能力のほぼ１００％の増加をもたらす。グラフィックス処理の処理量の適切な協同実行を保証するために幾らかの追加オーバーヘッドが必要とされるので、この増加レンダリング能力は丸々１００％ではないことに留意すべきである。
【００４５】
図１１は、本発明の一実施形態によるＡＧＰ式カード搭載型ＧＰＵ１１０１を示す。このＧＰＵ１１０１は、グラフィックスプロセッサ１１０５とグラフィックスメモリ１１０６とＡＧＰエッジコネクト１１０７とを含む。こうしてＧＰＵ１１０１は、典型的な小売販売店で入手可能な典型的なＧＰＵを含む。このようなＧＰＵは、本発明の一実施形態によるＤＧＳシステムによって既製品として利用可能である。ＤＧＳのシャシは、ＧＰＵ１１０１のエッジコネクトを受け入れるように構成されたＡＧＰエッジコネクトソケットを含むであろう。
【００４６】
例えばＧＰＵ１１０１は、古いＧＰＵを交換するために、ユーザによって購入される可能性がある。単にＤＧＳから古いＧＰＵを取り外して新しいＧＰＵ１１０１を挿入するだけでアップグレードは遂行できる。この取外しおよび交換は、ユーザにコンピュータシステムのシャシを開放すること、そうでなければアクセスすることを要求することによって遂行できる。
【００４７】
同様に例えばＧＰＵ１１０１は、ＤＧＳに設置されている既存のＧＰＵを補完するためにユーザによって購入されることもある。これは、ユーザが前述のようにＤＧＳの協同グラフィックス命令実行機能を使用することによってユーザのグラフィックスサブシステムの性能を即座に拡張することを可能にする。
【００４８】
図１２は、本発明の一実施形態によるＰＣＩ  Ｅｐｒｅｓｓ式カード搭載型ＧＰＵ１２０１を示す。このＧＰＵ１２０１は、ＧＰＵ１１０１と実質的に類似している。ＧＰＵ１２０１は、グラフィックスプロセッサ１２０５と、グラフィックスメモリ１２０６と、図１１のＡＧＰエッジコネクト１１０７とは対照的にＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓコネクト１２０７と、を含む。更にＧＰＵ１２０１は、直接的にＧＰＵ１２０１に電力を接続するための一つ以上の別個のパワーコネクタ１２０８を有する。このようなパワーコネクタ１２０８は、最新の高性能ＧＰＵではますます一般的になっている。ＤＧＳのシャシは、ＧＰＵ１２０１のＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓコネクトを除いて構成されたＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓ接続ソケットを含み、またパワーコネクタ１２０８のための適当なソケットを含むであろう。
【００４９】
一実施形態ではＤＧＳは種々のタイプのカード搭載型ＧＰＵを受け入れることに留意すべきである。例えばＤＧＳのシャシは、ＡＧＰ式ＧＰＵおよび／またはＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓ式ＧＰＵを受け入れるための備えを含むことができる。
【００５０】
図１３は、本発明の一実施形態による多数ＧＰＵ（グラフィックスプロセッサユニット）グラフィックスシステム１３００の内部構成要素を表すブロック図を示す。この多数ＧＰＵグラフィックスシステムは、コンピュータシステムからのグラフィックス命令を実行するように構成された複数のＧＰＵ９０１〜９０４を含む。ＧＰＵ９０１〜９０４には、ＧＰＵ出力マルチプレクサ１３０２と、フレーム同期マスタ１３０１とそれぞれのクロック制御ユニット１３１１〜１３１３とを含むコントローラユニットと、が接続されている。この多数ＧＰＵグラフィックスシステム１３００は、ＤＧＳのために協同のＧＰＵ実行処理を実施するために使用できる。
【００５１】
本実施形態ではフレーム同期マスタ１３０１とそれぞれのクロック制御ユニット１３１１〜１３１３は、ＧＰＵ９０１〜９０４がコンピュータシステムからのグラフィックス命令を協同して実行するように、ＧＰＵ９０１〜９０４と出力マルチプレクサ１３０２とを制御するように構成される。クロック制御ユニット１３０１〜１３１３は、それぞれのＧＰＵ９０１〜９０４を動作可能または動作不能にすることによって機能する。フレーム同期マスタ１３０１は、それぞれのＧＰＵ９０１〜９０４によって生成されたレンダリングされた３Ｄグラフィックスフレームを同期させることによって機能する。それぞれのＧＰＵ９０１〜９０４の出力は、結果として得られるＧＰＵ出力ストリーム１３３０を生成するために出力マルチプレクサ１３０２によって結合される。メモリマスタ１３２０（例えば図４のブリッジ４２０）は、メモリ１３２１（例えば図４のシステムメモリ４０２）へのアクセスを制御する。
【００５２】
こうして多数ＧＰＵグラフィックスシステム１３００は、本発明の一実施形態によって複数のＧＰＵ（例えばＧＰＵ９０１〜９０４）間での協同実行が実施されて制御される例示的構成を示す。システム１３００は一例示的構成を示しているが、複数のＧＰＵ間での緊密な協同実行のための他の構成も可能であることは留意されるべきである。
【００５３】
図１４は、本発明の一実施形態による多数ＧＰＵグラフィックスシステム１３００に利用可能な動作範囲を表すグラフを示す。このグラフィックスシステム１３００は、低電力モードと高電力モードが可能である。例えば低電力モードを実施するためにはコントローラユニットは、ＧＰＵ９０１〜９０４のうちの一つ以上をオフにする。これは、グラフィックスシステム１３００のピーク性能を減らしながら、電力を節約する。高電力モードを実施するためにはコントローラユニットは、追加のレンダリング性能を与えるために追加ＧＰＵをオンにする。これは、消費電力を増やしながらピークのレンダリング性能を増加させる。
【００５４】
電力と性能に関して異なる動作モードを実施するこの能力は、多数ＧＰＵグラフィックスシステム１３００が多数の異なる電力／性能点で動作することを可能にする。この特徴は、ＧＰＵグラフィックスシステム１３００の動作エンベロープ１４０１として図１４にグラフ的に描かれており、これは公称的な従来技術ＧＰＵアーキテクチャのエンベロープ１４０２より遥かに大きく示されている。
【００５５】
図１５は、それぞれのグラフィックス命令処理量がＧＰＵ９０１〜９０４の各々によって実行される仕方を表す図を示す。例えば一実施形態ではレンダリング処理量の連続したフレームは、ＧＰＵ９０１〜９０２に割り当てられる（例えばフレーム１、フレーム２など〜フレームＮ＋Ｎ）。連続したフレームは、これらのフレームが本質的に並列に実行され、ライン１５０１によって示されるように出力マルチプレクサによって仮眠無中断（ｓｎｏｏｚｅ  ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｅｄ）ＧＰＵ出力ストリームに結合され得るように、時間的にずらしてＧＰＵ９０１〜９０４に割り当てることができる。この仕方で、ＧＰＵ９０１〜９０４の各々のためのそれぞれのグラフィックス命令処理量は、これらのＧＰＵによって並列に実行される。
【００５６】
多数ＧＰＵグラフィックスシステム１３００は、コンピュータシステムに接続されたＤＧＳのための機能を実現するために使用できるが、この多数ＧＰＵグラフィックスシステム１３００はコンピュータシステムのシャシに直接組み込む（例えばデスクトップコンピュータシステムに直接組み込む）こともできる。
【００５７】
一実施形態ではＧＰＵ９０１〜９０３の各々は、チップまたはシステム周りでのクロック分配とＧＰＵ間歪みが他の設計のように重大にならないように、それ自身のクロックを有する。これは、チップまたは基板レイアウトのコストと複雑さとを大幅に低減することができる。各ＧＰＵは、その近隣のＧＰＵと共に出力ストリーム１３３０の一部分（例えば１フレーム、一連のフレームなど）を生成することに責任を負っている。一実施形態ではＧＰＵ９０１〜９０３全体としては、合成画像シーケンスにおけるフレーム揺れを除去するために、アプリケーション（例えば３Ｄレンダリング・アプリケーション）によって必要とされるよりも僅かに速いフレーム速度で実行する。図１３に示すようにこれらのフレームは、最終的な毎秒Ｎフレームを送出するために出力マルチプレクサ１３０２によって結合される。これは、ＧＰＵコアを再設計する必要なしに、あるいは最新の半導体製造プロセスと超高周波とを使用せずに、システム１３００の塗りつぶし速度およびフレーム速度性能を大幅に拡大する。一実施形態ではＧＰＵのアレイがメモリを共用するので、全体的システムコストは、他のアーキテクチャによるよりも遥かに少なくなる。ＧＰＵ間歪みとフレーム分配と出力マルチプレクサ１３０２は、フレーム同期マスタ１３０１によって管理される。
【００５８】
このようにしてシステム１３００アーキテクチャは、多くの利益をもたらす。例えばワークステーションおよびデスクトップアプリケーションといったＡＣ拘束される（ＡＣ−ｔｅｔｈｅｒｅｄ）超高性能のためのグラフィックス実施のためには、極めて高い性能は、ＧＰＵコアを再使用する超拡張オンチップ設計によって、またはチップ搭載ＰＣＢソリューションによって達成できる。同様にグラフィックス性能は、同じ基本的再目標設定可能ＧＰＵ基本要素からの超低電力グラフィックスソリューション（例えば携帯電話、ＰＤＡおよび携帯パソコンといった携帯型アプリケーション）のために提供することができる。この特徴は、最高の性能と最高の携帯型グラフィックスソリューションのための各ＧＰＵ世代の製品を発売する際の製品化するまでの時間およびＮＲＥ（臨時エンジニアリング）コストの利点をもたらす。匹敵する塗りつぶし速度とフレーム速度は、かなり低いクロック周波数、従って送出性能を、遥かに少ない電力で備えることができる。例えば前述のようにＧＰＵごとのクロックという特徴は、使用されないＧＰＵがアプリケーションによる指示に従って動的にオン／オフされることを可能にする。単純な２ＤインタフェースおよびＤＶＤまたはＭＰＥＧプレイバックは、システム１３００全体のうちの一部分だけが作動することを必要とし、それによって使用電力を大幅に削減する。
【００５９】
グラフィックスシステム１３００はＤＧＳシャシ型システムに関連して説明されてきたが、このグラフィックスシステム１３００アーキテクチャは、例えばデスクトップ、ワークステーション、携帯型パソコン、携帯電話、ＰＤＡ、チップセットなどを含む幅広い種々のコンピュータシステム・プラットフォームにおいて実施可能である。
【００６０】
ここで図１６〜２１を参照すると、本発明の一実施形態によるＤＧＳの複数の図が示されている。図１６は、本発明の一実施形態によるＤＧＳの側面図を示す。図１７は、このＤＧＳの正面図を示す。図１８は、シャシカバーを取り外されたＤＧＳの図を示す。この図は、ＤＧＳのシャシに接続された２枚の内部ＧＰＵカードを示す。図１９は、ＤＧＳのシャシカバーが閉じられようとしているときのシャシカバーの図を示す。図２０は、ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓケーブルを介してノート型コンピュータに接続されたＤＧＳの図を示す。図２１は、ノート型コンピュータシステムの表示装置を駆動するＤＧＳの図を示す。
【００６１】
本発明の特定の実施形態の前述の説明は、例示と説明の目的のために提示されたものである。これらは、網羅的であることも本発明を開示された正確な様式に限定することも意図されておらず、また前述の教えに照らせば多くの修正と変形とが可能であることは明らかである。これらの実施形態は、本発明の原理とその実用的用途とを最もよく説明するために、またそれによって、考えられた特定の用途に適するように本発明と種々の修版による種々の実施形態とを当業者が最もよく利用することを可能にするために、選択されて説明されたものである。本発明の範囲はここに添付の請求項とそれらの同等物とによって定義されることが意図されている。
【００６２】
ここで図１６〜２１を参照すると、本発明の一実施形態によるＤＧＳの複数の図が示されている。図１６は、本発明の一実施形態によるＤＧＳの側面図を示す。図１７は、このＤＧＳの正面図を示す。図１８は、シャシカバーを取り外されたＤＧＳの図を示す。この図は、ＤＧＳのシャシに接続された２枚の内部ＧＰＵカードを示す。図１９は、ＤＧＳのシャシカバーが閉じられようとしているときのシャシカバーの図を示す。図２０は、ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓケーブルを介してノート型コンピュータに接続されたＤＧＳの図を示す。図２１は、ノート型コンピュータシステムの表示装置を駆動するＤＧＳの図を示す。
【００６３】
概して本文書は、下記のことを教えている。コンピュータシステムに関する３Ｄグラフィックス命令を実行するための個別グラフィックスシステム（ＤＧＳ）、ＤＧＳユニットおよび拡張可能なＤＧＳとが開示されている。この個別グラフィックスシステムは、３Ｄグラフィックス命令を実行するためのＧＰＵと、このＧＰＵを収容するように構成されたＤＧＳシステムシャシと、を含む。シリアルバスコネクタは、ＧＰＵとＤＧＳシャシとに接続される。このシリアルバスコネクタは、ＤＧＳとＧＰＵとをコンピュータシステムに取り外し可能に接続するように構成される。このＤＧＳのＧＰＵは、コンピュータシステムに関する３Ｄグラフィックス命令を実行するためにシリアルバスコネクタを介してコンピュータシステムにアクセスする。
【００６４】
概して本文書は、拡張可能な個別グラフィックスシステム（ＤＧＳ）を開示している。このＤＧＳは、複数のＧＰＵをシリアルバスに接続するように構成されたシリアルバスブリッジを含む。シリアルバスコネクタは、このシリアルバスブリッジに接続される。システムシャシは、シリアルバスブリッジとシリアルバスコネクタとに接続され、ＧＰＵを収容するように構成される。シリアルバスコネクタは、コンピュータシステムに取り外し可能に接続するように構成される。複数のＧＰＵは、コンピュータシステムからの３Ｄグラフィックス命令を協同して実行するために、シリアルバスブリッジとシリアルバスコネクタとを介してコンピュータシステムにアクセスする。
【００６５】
概して本文書は、ＤＧＳ（個別グラフィックスシステム）ユニットを開示している。このＤＧＳユニットは、３Ｄグラフィックス命令を実行するためのＧＰＵを収容するように構成されたシステムシャシと、このシステムシャシに接続された、ＧＰＵを受け入れるように構成されたＧＰＵ搭載ユニットと、を含む。シリアルバスコネクタは、このシャシに接続され、またこのＧＰＵ搭載ユニットに接続されており、このシリアルバスコネクタは、ＧＰＵがシリアルバスコネクタを介してコンピュータシステムにアクセスして、コンピュータシステムに対して３Ｄグラフィックス命令を実行することを可能にするために、ＧＰＵをコンピュータシステムに取り外し可能に接続するように構成される。コンピュータシステムとは独立にＧＰＵに電力を供給するためにシステムシャシには、電源が接続される。
【００６６】
概して本文書は、コンピュータシステムに関する３Ｄグラフィックス命令を実行するための個別グラフィックスシステム（ＤＧＳ）を開示している。この個別グラフィックスシステムは、３Ｄグラフィックス命令を実行するためのＧＰＵと、このＧＰＵを収容するように構成されたＤＧＳシステムシャシと、を含む。接続されるシリアルバスコネクタは、ＧＰＵとＤＧＳシャシとに接続される。このシリアルバスコネクタは、ＤＧＳとＧＰＵとをコンピュータシステムに取り外し可能に接続するように構成される。このＤＧＳのＧＰＵは、コンピュータシステムに関する３Ｄグラフィックス命令を実行するためにシリアルバスコネクタを介してコンピュータシステムにアクセスする。
【００６７】
本発明の特定の実施形態の前述の説明は、例示と説明の目的のために提示されたものである。これらは、網羅的であることも本発明を開示された正確な様式に限定することも意図されておらず、また前述の教えに照らせば多くの修正と変形とが可能であることは明らかである。これらの実施形態は、本発明の原理とその実用的用途とを最もよく説明するために、またそれによって、考えられた特定の用途に適するように本発明と種々の修正による種々の実施形態とを当業者が最もよく利用することを可能にするために、選択されて説明されたものである。本発明の範囲はここに添付の請求項とそれらの同等物とによって定義されることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
本発明は、添付図面の図において限定としてではなく例として例示され、また同様な数字は同様な要素を指す。
【図１】図１は本発明の一実施形態によるコンピュータシステムを示す図である。
【図２】図２はＤＧＳが表示装置を駆動するように接続されている本発明の一実施形態によるＤＧＳを示す図である。
【図３】図３はＤＧＳがコンピュータシステムに直接接続された表示装置を利用するように構成されている本発明の一実施形態によるＤＧＳを示す図である。
【図４】図４は本発明の一実施形態によるコンピュータシステムとバスとの、幾つかの構成要素を示す図である。
【図５】図５は本発明の一実施形態によるコンピュータシステムのある、幾つかの構成要素を示す図である。
【図６】図６は本発明の一実施形態によるＤＧＳがＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓコネクタを介してコンピュータシステムに接続する仕方を示す図である。
【図７】図７は本発明の一実施形態によるＤＧＳの内部構成要素を示す図である。
【図８】図８は本発明の一実施形態によるＤＧＳの内部構成要素の例示的構成を示す図である。
【図９】図９は本発明の一実施形態による拡張可能なＤＧＳを示す図である。
【図１０】図１０は本発明の一実施形態によるＤＧＳに追加的ＧＰＵが追加されるときのレンダリング性能の向上を示す図である。
【図１１】図１１は本発明の一実施形態によるＡＧＰ式カード搭載ＧＰＵを示す図である。
【図１２】図１２は本発明の一実施形態によるＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓ式カード搭載ＧＰＵを示す図である。
【図１３】図１３は本発明の一実施形態による多数ＧＰＵ（グラフィックスプロセッサユニット）グラフィックスシステムの内部構成要素を示すブロック図である。
【図１４】図１４は本発明の一実施形態による多数ＧＰＵグラフィックスシステムに利用可能な動作範囲を示すグラフである。
【図１５】図１５はそれぞれのグラフィックス命令処理量がＧＰＵの各々によって実行される仕方を示す図である。
【図１６】図１６は本発明の一実施形態によるＤＧＳの側面図である。
【図１７】図１７は本発明の一実施形態によるＤＧＳの正面図である。
【図１８】図１８は本発明の一実施形態による、シャシカバーが取り外されたＤＧＳを示す図である。
【図１９】図１９は本発明の一実施形態による、閉じられようとしているときのＤＧＳのシャシカバーを示す図である。
【図２０】図２０は本発明の一実施形態によるＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓケーブルを介してノート型コンピュータシステムに接続されたＤＧＳを示す図である。
【図２１】図２１は本発明の一実施形態によるノート型コンピュータシステムの表示装置を駆動するＤＧＳを示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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