作者 李铁鹰，冀 鸣 来自 （太原理工大学信息工程学院，山西太原，０３００２４） 人气 549 背景色
文章编号：１００５－６０３３（２００６）１６－0216-02 收稿日期：２００６－０４－０３
摘 要：在研究ＭｉｃｒｏWｉｎｄｏｗｓ的基础上，针对影响其绘图效率和显示性能的Ｃ/Ｓ系统架构和图形引擎层的区域裁剪算法，提出一种新的区域管理模式。
关键词：嵌入式ＧＵＩ；ＭｉｃｒｏWｉｎｄｏｗｓ；图形引擎
中图分类号：TP391.41 文献标识码：Ａ
ＭｉｃｒｏＷｉｎｄｏｗｓ是一个开放源码的嵌入式ＧＵＩ平台，用于把图形视窗环境引入到运行Ｌｉｎｕｘ的小型设备和平台上。ＭｉｃｒｏＷｉｎｄｏｗｓ因其体积小、定制性好、可移植性强以及对众多处理器芯片的广泛支持等优点，在嵌入式领域得到了广泛的应用。ＭｉｃｒｏＷｉｎｄｏｗｓ系统中采用Ｓｅｒｖｅｒ/Ｃｌｉｅｎｔ的架构。Ｓｅｒｖｅｒ和Ｃｌｉｅｎｔ通过Ｓｏｃｋｅｔ来通信，通信量的大小直接影响到图形系统的显示性能。窗口的管理需要Ｓｅｒｖｅｒ和窗口管理器协同完成，Ｓｅｒｖｅｒ和窗口管理器之间的协同以及频繁的通信必然会使系统显示效率的损失更加严重。同时，一些专业开发者和竞争对手也对ＭｉｃｒｏＷｉｎｄｏｗｓ的图形引擎提出了诸多批评：其区域管理和裁剪算法比较低级，效率不高，某些情况下甚至可能造成系统刷屏现象。
针对ＭｉｃｒｏＷｉｎｄｏｗｓ的以上问题，有人尝试改变其架构：绑定Ｃｌｉｅｎｔ到Ｓｅｒｖｅｒ上，使得具体的功能实现直接由Ｓｅｒｖｅｒ端的函数来实现，如此省去了Ｃ/Ｓ之间Sｏｃｋｅｔ的通信。该方式能使系统运行效率明显提高，但是对应用设计者来说不仅要完全把握系统的实现流程，还要由自己对每一个细节进行编码实现，特别是对于多个应用程序的情况，必须由一个良好的窗口管理器来对他们进行协调和管理。最重要的是，这样做丧失了ＭｉｃｒｏＷｉｎｄｏｗｓ传统Ｃ/Ｓ结构的灵活性，仅能适用于某些低端嵌入式应用。
通过研究发现，许多嵌入式设备的ＣＰＵ运算能力比较低，在窗口切换以及背景刷新时可能会导致明显的刷屏现象，因此，Ｍｉｃｒｏｗｉｎｄｏｗｓ的区域管理以及裁剪算法效率较低的现状极大影响了它的推广和发展，对其进行优化改进是很有必要的。本文提出了一种新的区域管理和裁剪算法，用以提高ＭｉｃｒｏＷｉｎｄｏｗｓ的绘图速度，从而从根本上提高ＭｉｃｒｏＷｉｎｄｏｗｓ的图形的显示性能。
１ ＭｉｃｒｏWｉｎｄｏｗｓ的图形引擎简介
Ｍｉｃｒｏｗｉｎｄｏｗｓ 采用分层的软件体系结构，总体上可分为3层：设备驱动程序层、图形引擎层以及最上层的ＡＰＩ层。Ｍｉｃｒｏｗｉｎｄｏｗｓ 的核心例程都集中在图形引擎层，在此只对这一层作简单分析。
图形引擎层通过调用输入、输出驱动程序与底层硬件接口，使用最底层提供的服务完成对画线、区域填充、文本、多边形、裁减区域、色彩等的支持。其中最主要的是区域管理和剪切算法的实现。图形引擎层函数的参数表中都包括一个指向ＳＣＲＥＥＮＤＥＶＩＣＥ 结构（ＰＳＤ）的指针作为其第一个参数。ＰＳＤ参数指定底层的显示细节，比如显示屏的ｘ 和ｙ 向的尺寸及颜色模式等等。ＳＣＲＥＥＮＤＥＶＩＣＥ 结构中有一个函数指针，该指针指向实际的绘图函数，完成具体的绘图操作。
１．１ 区域
区域描述屏幕上像素点的分布；区域的像素点集由相应的数据结构来描述。在ＭｉｃｒｏWｉｎｄｏｗｓ 中区域由一些非重叠的矩形组成的动态数组ＣＬＩＰＲＥＧＩＯＮ来描述，存放在“ｙ－ｘ”类型的队列中，可动态地分配它所包含矩形的数量。在同一队列中，所有矩形的高度是一样的，只有宽度可变，这样就可以比较简单地实现对区域的操作，同时也导致在区域裁剪时只能横向优先（见图１）。Ｇ２区域被Ｇ１区域覆盖，裁剪后分解为Ｒ１，Ｒ２区域，ＣＬＩＰＲＥＧＩＯＮ中将记录这两个矩形数组。区域的主要操作包括创建和删除：创建一个区域首先要为ＭＷＣＬＩＰＲＥＧＩＯＮ 结构分配一块内存，然后对其初始化；删除一个区域，即将该分区对应的ＭＷＣＬＩＰＲＥＧＩＯＮ结构所占有的内存空间释放。此外，对区域的操作还包括复制区域、合并区域、在两个区域的交集处创建新区域、在两个区域的差集处创建新区域等。
１．２ 裁剪
裁剪操作是指识别区域内或区域外的图形部分的过程，用来裁剪对象的区域称为裁剪窗口。通俗地讲，如果点被包含在裁剪区内就能被绘制出来。ＭｉｃｒｏWｉｎｄｏｗｓ的绘图算法中，作裁剪的函数是在ＧｓＳｅｔＣｌｉｐＷｉｎｄｏｗ（）中实现的，所有的绘图程序都要调用两个附加程序来决定是否画图。
第一， GｄＣｌｉｐＰｏｉｎｔ 例程
