JP2005166027A - Image system - Google Patents

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Junichi Ikeda
純一 池田
Mitsuhiro Oizumi
充弘 大泉
Satoru Numakura
覚 沼倉
Koji Oshikiri
幸治 押切
Mitsuya Takeo
光冶 竹尾
Yutaka Yoneda
豊 米田
Noriyuki Terao
典之 寺尾
Toru Sasaki
徹 佐々木
Yasuyuki Shindo
泰之 進藤
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image apparatus system allowing an effective use such as the speedup of a PCI Express system serving as a high-speed serial I/F. <P>SOLUTION: In a tree structure of the PCI Express system, strongly correlated devices, for example, which are paired necessarily in data transfer, such as a memory 5j temporarily storing image data, a compressor 5i compressing the image data in the memory 5j into coded data, and a HDD 5k storing the compressed coded data are connected to the upstream side via a share switch 9. In this way, data can be transferred between and among the strongly correlated devices 5i, 5j, and 5k only by passing the data through the shared switch 9, and the speed of data transfer can be increased in comparison with a system passing data through a route complex. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、例えば各種画像形成処理等のために利用される画像システムに関する。   The present invention relates to an image system used for various image forming processes, for example.

一般に、画像データその他のデータを扱う機器・システムでは、デバイス間のインタフェースにPCIバスが使用されている。しかし、パラレル方式のPCIバスでは、レーシングやスキューなどの問題があり、高速・高画質の画像機器に使用するには、転送レートが低い段階にきており、最近では、PCIバスのようなパラレル方式のインタフェースに代えて、高速シリアルインタフェースの使用が検討されている。従来、一般的に広く用いられているシリアルインタフェースとしてIEEE1394やUSB等の規格があるが、PCIと比較した場合は転送レートが不足しており、さらにスケーラブルなバス幅確保が困難等の不具合がある。このため、他の高速シリアルインタフェースとして、PCIバス方式の後継規格に当るPCI Express(登録商標)なるインタフェースの使用が検討されている。   Generally, in a device / system that handles image data and other data, a PCI bus is used as an interface between devices. However, the parallel PCI bus has problems such as racing and skew, and the transfer rate has been low for use in high-speed and high-quality image equipment. The use of a high-speed serial interface is being considered in place of the system interface. Conventionally, there are standards such as IEEE1394 and USB as a widely used serial interface, but there are problems such as insufficient transfer rate and difficulty in securing a scalable bus width compared to PCI. . For this reason, the use of an interface called PCI Express (registered trademark) corresponding to a successor standard of the PCI bus system is being studied as another high-speed serial interface.

このPCI Expressシステムは、詳細は後述するが、概略的には、例えば、非特許文献1中の図1等に示されるようなルートコンプレックス−スイッチ(任意階層)−デバイス等のツリー構造(木構造)によるデータ通信網として構成されている。   The PCI Express system will be described in detail later, but schematically, for example, a tree structure (tree structure) such as root complex-switch (arbitrary hierarchy) -device as shown in FIG. ) Is configured as a data communication network.

“PCI Express 規格の概要”Interface誌、July’2003 里見尚志“Outline of PCI Express Standard” Interface, July’2003 Naoshi Satomi

ところが、このようなPCI Expressシステムを単純に利用した場合、各デバイス間のデータ転送に際して木構造の根元に位置するルートコンプレックスを経る経路を利用することとなり、データ転送の高速化を図れない場合もあり、PCI Expressの機能を充分に活用しているとは言いがたい場合もある。   However, when such a PCI Express system is simply used, the path through the root complex located at the root of the tree structure is used for data transfer between devices, and the data transfer speed cannot be increased. Yes, it may not be possible to say that the PCI Express functions are fully utilized.

より具体的には、ルートコンプレックスを経る経路を利用する構成によると、複数のデータ転送を同時に行う場合には、デバイス・ルートコンプレックス間に位置するスイッチにおいて、その出力ポートで競合が生じやすく、転送レートが低下してしまいやすい。このようなデータ転送レートの低下は、データ転送経路の競合時だけでなく、必要以上に多段のスイッチを経るデータ転送経路の場合も同様であるが、ルートコンプレックスを経る経路を利用する構成によると、多段のスイッチを経由するケースが多くなり、転送レートの低下が懸念される。   More specifically, according to the configuration using the route through the root complex, when multiple data transfers are performed simultaneously, in the switch located between the device and the root complex, it is easy for contention to occur at the output port, and the transfer The rate is likely to drop. Such a decrease in the data transfer rate is the same not only in the case of data transfer path contention but also in the case of a data transfer path that passes through more than necessary switches, but according to the configuration that uses the path through the root complex, However, there are many cases of passing through multi-stage switches, and there is a concern that the transfer rate is lowered.

本発明の目的は、高速シリアルインタフェースであるPCI Expressシステムを、より一層高速化できる等、有効に活用できる画像システムを提供することである。   An object of the present invention is to provide an image system that can be effectively used, such as a higher speed PCI Express system that is a high-speed serial interface.

より具体的には、複数の独立したデータ転送を並行して処理する場合のデータ転送経路の競合や、必要以上に多段のスイッチを経るデータ転送経路を避けることによりデータ転送効率の向上を図ることである。   More specifically, to improve data transfer efficiency by avoiding data transfer path contention when processing multiple independent data transfers in parallel, and data transfer paths that go through more stages than necessary. It is.

請求項1記載の発明は、木構造によるデータ通信網としてポイントツーポイントで送受信独立の通信チャネルが確立される高速シリアルインタフェースシステムを用いる画像システムであって、前記木構造における下流側のエンドポイントに位置する複数のデバイス中、相関の強いデバイス同士を共通スイッチを介して上流側に接続した。   The invention described in claim 1 is an image system using a high-speed serial interface system in which a communication channel independent of transmission and reception is established point-to-point as a data communication network using a tree structure, and is used as an end point on the downstream side in the tree structure Among a plurality of positioned devices, devices having strong correlations are connected to the upstream side through a common switch.

請求項2記載の発明は、請求項1記載の画像システムにおいて、前記高速シリアルインタフェースシステムがPCI Expressシステムである。   According to a second aspect of the present invention, in the image system according to the first aspect, the high-speed serial interface system is a PCI Express system.

請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の画像システムにおいて、複数のデバイス中、一時的に画像データを保存するメモリと、当該メモリ中の画像データを符号データに圧縮する圧縮器と、圧縮された符号データを保存するハードディスクドライブとを相関の強いデバイス同士とする。   According to a third aspect of the present invention, in the image system according to the first or second aspect, a memory that temporarily stores image data in a plurality of devices, and a compressor that compresses the image data in the memory into code data The hard disk drive that stores the compressed code data is a highly correlated device.

請求項4記載の発明は、請求項1又は2記載の画像システムにおいて、複数のデバイス中、圧縮された符号データを保存するハードディスクドライブと、当該ハードディスクドライブ上の符号データを画像データに伸長する伸長器と、伸長された画像データが展開されるメモリとを相関の強いデバイス同士とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the image system according to the first or second aspect, the hard disk drive that stores the compressed code data in a plurality of devices, and the decompression that expands the code data on the hard disk drive into image data. A device and a memory in which decompressed image data is expanded are devices having a strong correlation.

請求項5記載の発明は、請求項1又は2記載の画像システムにおいて、複数のデバイス中、一時的に画像データを保存するメモリと、画像データを符号データに圧縮するとともに符号データを画像データに伸長する圧縮伸長器と、圧縮された符号データを保存するハードディスクドライブとを相関の強いデバイス同士とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the image system according to the first or second aspect, the memory for temporarily storing the image data in the plurality of devices, the image data is compressed into the code data, and the code data is converted into the image data. A compression / expansion device that decompresses and a hard disk drive that stores compressed code data are devices having a strong correlation.

請求項6記載の発明は、請求項1又は2記載の画像システムにおいて、複数のデバイス中、一時的に画像データを保存するメモリと、画像データに対して回転処理を施す回転器とを相関の強いデバイス同士とする。   According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an image system according to the first or second aspect, wherein a memory for temporarily storing image data in a plurality of devices and a rotator for performing rotation processing on the image data are correlated. Use strong devices.

請求項7記載の発明は、請求項1又は2記載の画像システムにおいて、複数のデバイス中、画像データを入力する入力部と、入力される画像データを符号データに圧縮する圧縮機能を有するデバイスと、圧縮された符号データを一時的に保存するメモリとを相関の強いデバイス同士とする。   According to a seventh aspect of the present invention, in the image system according to the first or second aspect, among the plurality of devices, an input unit for inputting image data, and a device having a compression function for compressing the input image data into code data A device that temporarily stores the compressed code data is a device having a strong correlation.

請求項8記載の発明は、請求項7記載の画像システムにおいて、相関の強いデバイス同士に、画像データを拡大縮小する変倍器を含む。   According to an eighth aspect of the present invention, in the image system according to the seventh aspect of the present invention, a magnification changer for enlarging / reducing the image data is provided between devices having a strong correlation.

請求項9記載の発明は、請求項1又は2記載の画像システムにおいて、複数のデバイス中、圧縮された符号データが展開されるメモリと、当該メモリ上の符号データを画像データに伸長する伸長機能を有するデバイスと、伸長された画像データに基づき印字出力する出力部とを相関の強いデバイス同士とする。   The invention according to claim 9 is the image system according to claim 1 or 2, wherein in the plurality of devices, a memory in which the compressed code data is expanded, and a decompression function for decompressing the code data on the memory into the image data And a device that outputs a print based on the decompressed image data are devices having a strong correlation.

請求項10記載の発明は、請求項9記載の画像システムにおいて、相関の強いデバイス同士に、伸長された画像データを拡大縮小する変倍器を含む。   According to a tenth aspect of the present invention, in the image system according to the ninth aspect, a magnification changer for enlarging / reducing the expanded image data is provided between devices having a strong correlation.

請求項11記載の発明は、請求項1又は2記載の画像システムにおいて、複数のデバイス中、画像データ及び印字データを一時的に保存するメモリと、当該メモリ上の画像データと印字データとを合成する合成器と、合成されたデータに基づき印字出力する出力部とを相関の強いデバイス同士とする。   According to an eleventh aspect of the present invention, in the image system according to the first or second aspect, a memory that temporarily stores image data and print data in a plurality of devices, and the image data and print data on the memory are combined. The synthesizer that performs the output and the output unit that prints out based on the combined data are devices having strong correlation.

請求項12記載の発明は、請求項1又は2記載の画像システムにおいて、複数のデバイス中、プリンタ言語に圧縮された符号データが展開されるメモリと、当該メモリ上の符号データを翻訳して画像データに展開するデータ変換器と、展開された画像データに基づき印字出力する出力部とを相関の強いデバイス同士とする。   According to a twelfth aspect of the present invention, in the image system according to the first or second aspect, a memory in which the code data compressed in the printer language is expanded in a plurality of devices, and the code data on the memory is translated to generate an image. A data converter that develops data and an output unit that prints out data based on the developed image data are devices having a strong correlation.

本発明によれば、請求項3ないし12に例示されるようにデータ転送に際して必然的に対をなす等、相関の強いデバイス同士を、木構造によるデータ通信網としてポイントツーポイントで送受信独立の通信チャネルが確立される高速シリアルインタフェースシステム、例えばPCI Expressシステムによる木構造において共通スイッチを介して上流側に接続したので、これらの相関の強いデバイス同士間でのデータ転送を共通スイッチを経るだけで行うことができ、よって、スイッチの出力ポートの競合を極力避け、或いは、経由するスイッチの段数を極力減らすことができ、ルートコンプレックスを経る場合よりもより一層のデータ転送の高速化を図ることができる。   According to the present invention, as shown in claims 3 to 12, a device having a strong correlation, such as a natural pairing in data transfer, is used as a data communication network with a tree structure, and is a point-to-point independent communication. Since a high-speed serial interface system that establishes a channel, for example, a tree structure based on a PCI Express system, is connected to the upstream side via a common switch, data transfer between these highly correlated devices is performed only through the common switch. Therefore, it is possible to avoid contention of the output port of the switch as much as possible, or to reduce the number of switches via the switch as much as possible, and to further increase the data transfer speed as compared with the case of passing through the root complex. .

本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

[PCI Express規格の概要]
まず、本実施の形態は高速シリアルバスの一つであるPCI Express(登録商標)を利用するものであり、本実施の形態の前提として当該PCI Express規格の概要について、非特許文献1の一部抜粋により説明する。ここに、高速シリアルバスとは、1本の伝送路を用いてシリアル(直列)伝送により高速(100Mbps程度以上)にデータをやり取りすることができるインタフェースを意味する。
[Outline of PCI Express standard]
First, this embodiment uses PCI Express (registered trademark), which is one of high-speed serial buses. As an assumption of this embodiment, an outline of the PCI Express standard is a part of Non-Patent Document 1. Explained with excerpts. Here, the high-speed serial bus means an interface capable of exchanging data at high speed (about 100 Mbps or more) by serial (serial) transmission using a single transmission line.

PCI Expressは、PCIの後継規格としてコンピュータ全般に通用する標準拡張バスとして規格化されたバスであり、概略的には、低電圧差動信号伝送、ポイントツーポイントで送受信独立の通信チャネル、パケット化されたスプリットトランザクション、リンク構成の違いによる高いスケーラビリティなどの特徴を持つ。   PCI Express is a standardized expansion bus that can be used for all computers as a successor to PCI. In general, low-voltage differential signal transmission, point-to-point independent communication channels, and packetization Split transactions and high scalability due to differences in link configuration.

図1に既存のPCIシステム、図2にPCI Expressシステムの各々の構成例を示す。既存のPCIシステムにあっては、CPU100やAGPグラフィックス101やメモリ102が接続されたホストブリッジ103に対して、PCI-X(PCIの上位互換規格)デバイス104a,104bがPCI-Xブリッジ105aを介して接続されたり、PCIデバイス104c,104dが接続されたPCIブリッジ105bやPCIバススロット106が接続されたPCIブリッジ107がPCIブリッジ105cを介して接続されたりしたツリー構造(木構造)とされている。   FIG. 1 shows a configuration example of an existing PCI system, and FIG. 2 shows a configuration example of a PCI Express system. In the existing PCI system, PCI-X (PCI upward compatible standard) devices 104a and 104b connect the PCI-X bridge 105a to the host bridge 103 to which the CPU 100, the AGP graphics 101, and the memory 102 are connected. Or a PCI bridge 105b to which the PCI devices 104c and 104d are connected and a PCI bridge 107 to which the PCI bus slot 106 is connected are connected via the PCI bridge 105c (tree structure). Yes.

これに対して、PCI Expressシステムにあっては、CPU110やメモリ111が接続されたルートコンプレックス112に対して、PCI Expressグラフィックス113がPCI Express114aにより接続され、また、エンドポイント115aやレガシーエンドポイント116aがPCI Express114bにより接続されたスイッチ117aがPCI Express114cにより接続され、さらには、エンドポイント115bやレガシーエンドポイント116bがPCI Express114dにより接続されたスイッチ117bやPCIバススロット118が接続されたPCIブリッジ119がPCI Express114eにより接続されたスイッチ117cがPCI Express114fにより接続されたツリー構造(木構造)とされている。   On the other hand, in the PCI Express system, the PCI Express graphics 113 is connected by the PCI Express 114a to the root complex 112 to which the CPU 110 and the memory 111 are connected, and the endpoint 115a and the legacy endpoint 116a. PCI Express 114b connects the switch 117a to which the PCI Express 114b is connected, and the PCI bridge 119 to which the switch 117b to which the endpoint 115b and the legacy endpoint 116b are connected by the PCI Express 114d and the PCI bus slot 118 are connected. The switch 117c connected by the Express 114e has a tree structure (tree structure) connected by the PCI Express 114f.

実際に想定されるPCI Expressプラットホーム例を図3に示す。図示例は、デスクトップ/モバイルへの適用例を示し、CPU121がCPUホストバス122により接続され、メモリ123が接続されたメモリハブ124(ルートコンプレックスに相当する)に対して、例えば、グラフィックス125がx16のPCI Express126aにより接続され、また、変換機能を有するI/Oハブ127がPCI Express126bにより接続されている。このI/Oハブ127には、例えば、Serial ATA128によりストレージ129が接続され、LPC130によりローカルI/O131が接続され、USB 2.0132やPCIバススロット133が接続されている。さらには、I/Oハブ127には、PCI Express126cによりスイッチ134が接続され、このスイッチ134には、各々、PCI Express126d,126e,126fによりモバイルドック135、ギガビットイーサネット136(イーサネットは登録商標)、アドインカード137が接続されている。   An example of an actually assumed PCI Express platform is shown in FIG. The illustrated example shows an application example to desktop / mobile. For example, graphics 125 is x16 with respect to a memory hub 124 (corresponding to a root complex) to which a CPU 121 is connected by a CPU host bus 122 and a memory 123 is connected. PCI Express 126a and an I / O hub 127 having a conversion function are connected by PCI Express 126b. For example, a storage 129 is connected to the I / O hub 127 by a Serial ATA 128, a local I / O 131 is connected by an LPC 130, and a USB 2.0 132 and a PCI bus slot 133 are connected. Further, a switch 134 is connected to the I / O hub 127 by a PCI Express 126c, and the mobile dock 135, Gigabit Ethernet 136 (Ethernet is a registered trademark), and an add-in are connected to the switch 134 by PCI Express 126d, 126e, and 126f, respectively. A card 137 is connected.

即ち、PCI Expressシステムでは、従来のPCI,PCI-X,AGPといったバスがPCI Expressで置き換わり、既存のPCI/PCI-Xデバイスを接続するためにブリッジが使用される。チップセット間の接続もPCI Express接続となり、IEEE1394,Serial ATA,USB 2.0などの既存のバスはI/OハブによりPCI Expressに接続される。   That is, in the PCI Express system, the conventional PCI, PCI-X, AGP bus is replaced with PCI Express, and a bridge is used to connect an existing PCI / PCI-X device. Connection between chipsets is also PCI Express connection, and existing buses such as IEEE1394, Serial ATA, and USB 2.0 are connected to PCI Express by an I / O hub.

[PCI Expressの構成要素]
A.ポート(Port)/レーン(Lane)/リンク(Link)
図4に物理層の構造を示す。ポートは、物理的には同一半導体内にあり、リンクを形成するトランスミッタ/レシーバの集合で、論理的にはコンポーネント間を1対1で接続(ポイント・ツー・ポイント)するインタフェースを意味する。転送レートは、例えば片方向2.5Gbpsとされている。レーンは、例えば0.8Vの差動信号ペアのセットで、送信側の信号ペア(2本)、受信側の信号ペア(2本)からなる。リンクは、2つのポートとその間を結ぶレーンの集まりであり、コンポーネント間のデュアルシンプレックス通信バスである。「xNリンク」はN本のレーンから構成され、現在の規格では、N=1,2,4,8,16,32が定義されている。図示例は、x4リンク例である。例えば、図5に示すように、デバイスA,B間を結ぶこのレーン幅Nを可変することにより、スケーラブルなバンド幅を構成することが可能となる。
[Components of PCI Express]
A. Port / Lane / Link
FIG. 4 shows the structure of the physical layer. A port is a set of transmitters / receivers that are physically in the same semiconductor and form a link, and logically means an interface that connects components one-to-one (point-to-point). The transfer rate is, for example, 2.5 Gbps in one direction. The lane is, for example, a set of 0.8 V differential signal pairs, and includes a transmission-side signal pair (two) and a reception-side signal pair (two). A link is a collection of lanes connecting two ports and the two ports, and is a dual simplex communication bus between components. The “xN link” is composed of N lanes, and N = 1, 2, 4, 8, 16, 32 are defined in the current standard. The illustrated example is an x4 link example. For example, as shown in FIG. 5, by changing the lane width N connecting the devices A and B, a scalable bandwidth can be configured.

B.ルートコンプレックス(Root Complex)
ルートコンプレックス112は、I/O構造の最上位に位置し、CPUやメモリサブシステムをI/Oに接続する。ブロック図などでは、図3に示すように、「メモリハブ」と記述されることが多い。ルートコンプレックス112(又は、124)は、1つ以上のPCI Expressポート(ルートポート)(図2中では、ルートコンプレックス112中の四角で示す)を持ち、各々のポートは独立したI/O階層ドメインを形成する。I/O階層ドメインは、単純なエンドポイントである場合(例えば、図2中のエンドポイント115a側の例)や、多数のスイッチやエンドポイントから形成される場合(例えば、図2中のエンドポイント115bやスイッチ117b,115c側の例)がある。
B. Root Complex
The root complex 112 is located at the highest level of the I / O structure, and connects the CPU and the memory subsystem to the I / O. In a block diagram or the like, as shown in FIG. 3, it is often described as “memory hub”. The root complex 112 (or 124) has one or more PCI Express ports (root ports) (indicated by squares in the root complex 112 in FIG. 2), and each port is an independent I / O hierarchical domain. Form. The I / O hierarchical domain is a simple endpoint (for example, the example of the endpoint 115a side in FIG. 2), or is formed from a large number of switches and endpoints (for example, the endpoint in FIG. 2). 115b and switches 117b and 115c side).

C.エンドポイント(End Point)
エンドポイント115は、タイプ00hのコンフィグレーション空間ヘッダを持つデバイス(具体的には、ブリッジ以外のデバイス)で、レガシーエンドポイントとPCI Expressエンドポイントとに分けられる。両者の大きな違いは、PCI ExpressエンドポイントはBAR(ベースアドレスレジスタ)で基本的にI/Oポートリソースを要求せず、このためI/Oリクエストを要求しない。また、PCI Expressエンドポイントは、ロックリクエストもサポートしていない。
C. End point
The endpoint 115 is a device having a configuration space header of type 00h (specifically, a device other than a bridge), and is divided into a legacy endpoint and a PCI Express endpoint. The major difference between the two is that the PCI Express endpoint basically does not request I / O port resources in the BAR (base address register), and therefore does not request an I / O request. PCI Express endpoints also do not support lock requests.

D.スイッチ(Switch)
スイッチ117(又は、134)は、2つ以上のポートを結合し、ポート間でのパケットルーティングを行う。コンフィグレーションソフトウェアからは、当該スイッチは、図6に示すように、仮想PCI-PCIブリッジ141の集合体として認識される。図中、両矢印はPCI Expressリンク114(又は、126)を示し、142a〜142dはポートを示す。このうち、ポート142aはルートコンプレックスに近い方のアップストリームポートであり、ポート142b〜142dはルートコンプレックスから遠い方のダウンストリームポートである。
D. Switch
The switch 117 (or 134) couples two or more ports and performs packet routing between the ports. From the configuration software, the switch is recognized as a collection of virtual PCI-PCI bridges 141 as shown in FIG. In the figure, double-headed arrows indicate PCI Express links 114 (or 126), and 142a to 142d indicate ports. Of these, the port 142a is an upstream port closer to the root complex, and the ports 142b to 142d are downstream ports farther from the root complex.

E.PCI Express114e−PCIブリッジ117
PCI ExpressからPCI/PCI-Xへの接続を提供する。これにより、既存のPCI/PCI-XデバイスをPCI Expressシステム上で使用することができる。
E. PCI Express 114e-PCI bridge 117
Provides connection from PCI Express to PCI / PCI-X. Thereby, an existing PCI / PCI-X device can be used on the PCI Express system.

[階層アーキテクチャ]
従来のPCIのアーキテクチャは、図7(a)に示すように、プロトコルとシグナリングが密接に関連する構造であり階層という考え方はなかったが、PCI Expressでは、図7(b)に示すように、一般的な通信プロトコルやInfiniBandのように、独立した階層構造とされ、各層に分けて仕様が定義されている。即ち、最上位のソフトウェア151、最下位の機構(メカニカル)部152間に、トランザクション層153、データリンク層154、物理層155を持つ構造とされている。これにより、各層のモジュール性が確保され、スケーラビリティを持たせることやモジュールの再利用が可能となる。例えば、新たな信号コーディング方式や伝送媒体を採用する場合、物理層を変更するだけでデータリンク層やトランザクション層は変更せずに対応できる。
[Hierarchical architecture]
As shown in FIG. 7 (a), the conventional PCI architecture has a structure in which protocols and signaling are closely related and has no concept of hierarchy. In PCI Express, as shown in FIG. 7 (b), Like general communication protocols and InfiniBand, it has an independent hierarchical structure, and specifications are defined for each layer. In other words, a transaction layer 153, a data link layer 154, and a physical layer 155 are provided between the uppermost software 151 and the lowermost mechanism (mechanical) unit 152. Thereby, the modularity of each layer is ensured, and it becomes possible to provide scalability and reuse the module. For example, when adopting a new signal coding method or transmission medium, it is possible to cope with only changing the physical layer without changing the data link layer or the transaction layer.

PCI Expressのアーキテクチャの中心となるのは、トランザクション層153、データリンク層154、物理層155であり、各々図8を参照して説明する以下のような役割を持つ。   The core of the PCI Express architecture is a transaction layer 153, a data link layer 154, and a physical layer 155, each having the following roles described with reference to FIG.

A.トランザクション層153
トランザクション層153は、最上位に位置し、トランザクションレイヤパケット(TLP)の組み立て、分解機能を持つ。トランザクションレイヤパケット(TLP)は、リード/ライト、各種イベントといったトランザクションの伝達に用いられる。また、トランザクション層153は、トランザクションレイヤパケット(TLP)のためのクレジットを用いたフロー制御を行う。各層153〜155におけるトランザクションレイヤパケット(TLP)の概要を図9に示す(詳細は、後述する)。
A. Transaction layer 153
The transaction layer 153 is located at the highest level and has a function of assembling and disassembling a transaction layer packet (TLP). The transaction layer packet (TLP) is used for transmission of transactions such as read / write and various events. The transaction layer 153 performs flow control using credits for transaction layer packets (TLP). An outline of a transaction layer packet (TLP) in each of the layers 153 to 155 is shown in FIG. 9 (details will be described later).

B.データリンク層154
データリンク層154の主な役割は、エラー検出/訂正(再送)によりトランザクションレイヤパケット(TLP)のデータ完全性を保証することと、リンク管理である。データリンク層154間では、リンク管理やフロー制御のためのパケットのやり取りを行う。このパケットは、トランザクションレイヤパケット(TLP)と区別するために、データリンクレイヤパケット(DLLP)と呼ばれる。
B. Data link layer 154
The main role of the data link layer 154 is to guarantee data integrity of the transaction layer packet (TLP) by error detection / correction (retransmission) and link management. Packets for link management and flow control are exchanged between the data link layers 154. This packet is called a data link layer packet (DLLP) to distinguish it from a transaction layer packet (TLP).

C.物理層155
物理層155は、ドライバ、入力バッファ、パラレル−シリアル/シリアル−パラレル変換器、PLL、インピーダンス整合回路といったインタフェース動作に必要な回路を含んでいる。また、論理的な機能としてインタフェースの初期化・保守の機能を持つ。物理層155は、データリンク層154/トランザクション層153を実際のリンクで使用される信号技術から独立させる役目も持っている。
C. Physical layer 155
The physical layer 155 includes circuits necessary for interface operations such as a driver, an input buffer, a parallel-serial / serial-parallel converter, a PLL, and an impedance matching circuit. It also has interface initialization / maintenance functions as logical functions. The physical layer 155 also serves to make the data link layer 154 / transaction layer 153 independent of the signaling technology used in the actual link.

なお、PCI Expressのハードウェア構成上、エンベデッド・クロックという技術を採用しており、クロック信号はなく、クロックのタイミングはデータ信号中に埋め込まれており、受信側でデータ信号のクロスポイントを基にクロックを抽出する方式とされている。   The PCI Express hardware configuration uses a technology called embedded clock, there is no clock signal, the clock timing is embedded in the data signal, and the receiving side is based on the crosspoint of the data signal. The clock is extracted.

[コンフィグレーション空間]
PCI Expressは、従来のPCIと同様にコンフィグレーション空間を持つが、その大きさは従来のPCIが256バイトであるのに対して、図10に示すように、4096バイトへと拡張されている。これにより、多数のデバイス固有レジスタセットを必要とするデバイス(ホストブリッジなど)に対しても、将来的に十分な空間が確保されている。PCI Expressでは、コンフィグレーション空間へのアクセスは、フラットなメモリ空間へのアクセス(コンフィグレーションリード/ライト)で行われ、バス/デバイス/機能/レジスタ番号はメモリアドレスにマップされている。
[Configuration space]
PCI Express has a configuration space like conventional PCI, but its size is expanded to 4096 bytes as shown in FIG. 10, whereas conventional PCI has 256 bytes. As a result, sufficient space is secured in the future even for devices (such as host bridges) that require a large number of device-specific register sets. In PCI Express, the configuration space is accessed by accessing a flat memory space (configuration read / write), and the bus / device / function / register number is mapped to a memory address.

当該空間の先頭256バイトは、PCIコンフィグレーション空間として、BIOSや従来のOSからI/Oポートを使用した方法でもアクセスできる。従来のアクセスをPCI Expressでのアクセスに変換する機能は、ホストブリッジ上に実装される。00hから3FhまではPCI2.3互換のコンフィグレーションヘッダとなっている。これにより、PCI Expressで拡張された機能以外であれば、従来のOSやソフトウェアをそのまま使用することができる。即ち、PCI Expressにおけるソフトウェア層は、既存のPCIと互換性を保ったロード・ストア・アーキテクチャ(プロセッサが直接I/Oレジスタをアクセスする方式)を継承している。しかし、PCI Expressで拡張された機能(例えば、同期転送やRAS(Reliability,Availability and Serviceability)などの機能)を使用するには、4KバイトのPCI Express拡張空間にアクセスできるようにする必要がある。   The first 256 bytes of the space can be accessed as a PCI configuration space by a method using an I / O port from a BIOS or a conventional OS. The function of converting conventional access to PCI Express access is implemented on the host bridge. From 00h to 3Fh, it is a PCI2.3 compatible configuration header. As a result, a conventional OS and software can be used as they are except for functions extended by PCI Express. That is, the software layer in PCI Express inherits a load / store architecture (a method in which a processor directly accesses an I / O register) that is compatible with the existing PCI. However, in order to use functions expanded by PCI Express (for example, functions such as synchronous transfer and RAS (Reliability, Availability and Serviceability)), it is necessary to make it possible to access a 4 Kbyte PCI Express expansion space.

なお、PCI Expressとしては様々なフォームファクタ(形状)が考えられるが、具体化している例としては、アドインカード、プラグインカード(Express Card)、Mini PCI Expressなどがある。   Various form factors (shapes) are conceivable as PCI Express. Examples of specific examples include add-in cards, plug-in cards (Express Cards), and Mini PCI Express.

[PCI Express のアーキテクチャの詳細]
PCI Express のアーキテクチャの中心となっているトランザクション層153、データリンク層154、物理層155について、各々詳細に説明する。
[PCI Express architecture details]
The transaction layer 153, data link layer 154, and physical layer 155, which are the core of the PCI Express architecture, will be described in detail.

A.トランザクション層153
トランザクション層153の主な役割は、前述したように、上位のソフトウェア層151と下位のデータリンク層154との間でトランザクションレイヤパケット(TLP)の組み立てと分解を行うことである。
A. Transaction layer 153
The main role of the transaction layer 153 is to assemble and disassemble transaction layer packets (TLP) between the upper software layer 151 and the lower data link layer 154 as described above.

a.アドレス空間とトランザクションタイプ
PCI Expressでは、従来のPCIでサポートされていたメモリ空間(メモリ空間とのデータ転送用)、I/O空間(I/O空間とのデータ転送用)、コンフィグレーション空間(デバイスのコンフィグレーションとセットアップ用)に加えて、メッセージ空間(PCI Expressデバイス間のインバンドでのイベント通知や一般的なメッセージ送信(交換)用…割り込み要求や確認は、メッセージを「仮想ワイヤ」として使用することにより伝達される)が追加され、4つのアドレス空間が定義されている。各々の空間に対してトランザクションタイプが定義されている(メモリ空間、I/O空間、コンフィグレーション空間は、リード/ライト、メッセージ空間は基本(ベンダ定義含む))。
a. Address space and transaction type
In PCI Express, memory space (for data transfer with memory space), I / O space (for data transfer with I / O space), and configuration space (device configuration and setup) supported by conventional PCI In addition to message space (in-band event notification between PCI Express devices and general message transmission (exchange) ... Interrupt requests and confirmations are communicated by using the message as a "virtual wire" And four address spaces are defined. Transaction types are defined for each space (memory space, I / O space, configuration space is read / write, and message space is basic (including vendor definition)).

b.トランザクションレイヤパケット(TLP)
PCI Expressは、パケット単位で通信を行う。図9に示したトランザクションレイヤパケット(TLP)のフォーマットにおいて、ヘッダのヘッダ長は3DW(DWはダブルワードの略;合計12バイト)又は4DW(16バイト)で、トランザクションレイヤパケット(TLP)のフォーマット(ヘッダ長とペイロードの有無)、トランザクションタイプ、トラフィッククラス(TC)、アトリビュートやペイロード長などの情報が含まれる。パケット内の最大ペイロード長は1024DW(4096バイト)である。
b. Transaction layer packet (TLP)
PCI Express performs communication in units of packets. In the transaction layer packet (TLP) format shown in FIG. 9, the header length of the header is 3DW (DW is an abbreviation of double word; total 12 bytes) or 4DW (16 bytes), and the transaction layer packet (TLP) format ( Information such as header length and presence / absence of payload), transaction type, traffic class (TC), attribute, and payload length are included. The maximum payload length in the packet is 1024 DW (4096 bytes).

ECRCは、エンドツーエンドのデータ完全性を保証するためのもので、トランザクションレイヤパケット(TLP)部分の32ビットCRCである。これは、スイッチ内部などでトランザクションレイヤパケット(TLP)にエラーが発生した場合、LCRC(リンクCRC)ではエラーを検出できないためである(エラーとなったTLPでLCRCが再計算されるため)。   ECRC is an end-to-end data integrity guarantee and is a 32-bit CRC of the transaction layer packet (TLP) portion. This is because when an error occurs in the transaction layer packet (TLP) inside the switch or the like, the LCRC (link CRC) cannot detect the error (because the LCRC is recalculated with the TLP in error).

リクエストは、完了パケットが不要なものと必要なものとがある。   Some requests do not require a completion packet, and some requests.

c.トラフィッククラス(TC)と仮想チャネル(VC)
上位のソフトウェアは、トラフィッククラス(TC)を使用することによりトラフィックの差別化(優先度をつける)を行うことができる。例えば、映像データをネットワークのデータよりも優先して転送する、といったことが可能となる。トラフィッククラス(TC)はTC0からTC7まで8つある。
c. Traffic class (TC) and virtual channel (VC)
Upper software can differentiate (prioritize) traffic by using a traffic class (TC). For example, video data can be transferred with priority over network data. There are eight traffic classes (TC) from TC0 to TC7.

仮想チャネル(VC:Vertual Channel)は、各々独立した仮想通信バス(同一のリンクを共用する複数の独立したデータ・フロー・バッファを使用するメカニズム)で、各々がリソース(バッファやキュー)を持ち、図11に示すように、独立したフロー制御を行う。これにより、1つの仮想チャネルのバッファが満杯の状態(full)になっても、他の仮想チャネルの転送を行うことができる。つまり、物理的には1つのリンクを仮想的な複数のチャネルに分けることで、有効に使用することができる。例えば、図11中に示すように、スイッチを経由してルートのリンクが複数のデバイスに分かれる場合、各デバイスのトラフィックの優先度を制御することができる。VC0は必須で、コストパフォーマンスのトレードオフに応じてその他の仮想チャネル(VC1〜VC7)が実装される。図11中の実線矢印は、デフォルト仮想チャネル(VC0)を示し、破線矢印はその他の仮想チャネル(VC1〜VC7)を示している。   A virtual channel (VC) is an independent virtual communication bus (a mechanism that uses a plurality of independent data flow buffers sharing the same link), each having resources (buffers and queues) As shown in FIG. 11, independent flow control is performed. Thereby, even if the buffer of one virtual channel becomes full (full), the transfer of another virtual channel can be performed. In other words, it can be used effectively by physically dividing one link into a plurality of virtual channels. For example, as shown in FIG. 11, when a route link is divided into a plurality of devices via a switch, the priority of traffic of each device can be controlled. VC0 is indispensable, and other virtual channels (VC1 to VC7) are mounted in accordance with the cost performance trade-off. The solid line arrow in FIG. 11 indicates the default virtual channel (VC0), and the broken line arrow indicates the other virtual channels (VC1 to VC7).

トランザクション層内では、トラフィッククラス(TC)が仮想チャネル(VC)にマッピングされる。1つの仮想チャネル(VC)に対して1つ又は複数のトラフィッククラス(TC)をマッピングできる(仮想チャネル(VC)の数が少ない場合)。単純な例では、各トラフィッククラス(TC)から各仮想チャネル(VC)に1対1、全てのトラフィッククラス(TC)を仮想チャネルVC0にマッピングする、といったことが考えられる。TC0−VC0のマッピングは、必須/固定で、それ以外のマッピングは上位のソフトウェアから制御される。ソフトウェアはトラフィッククラス(TC)を利用することで、トランザクションの優先度を制御することが可能となる。   Within the transaction layer, a traffic class (TC) is mapped to a virtual channel (VC). One or more traffic classes (TC) can be mapped to one virtual channel (VC) (when the number of virtual channels (VC) is small). In a simple example, it can be considered that each traffic class (TC) is mapped to each virtual channel (VC) on a one-to-one basis, and all traffic classes (TC) are mapped to the virtual channel VC0. The mapping of TC0-VC0 is essential / fixed, and the other mappings are controlled from the upper software. The software can control the priority of the transaction by using the traffic class (TC).

d.フロー制御
受信バッファのオーバフローを避け、伝送順序を確立するためにフロー制御(FC:Flow Control)が行われる。フロー制御は、リンク間のポイントツーポイントで行われ、エンドツーエンドではない。従って、フロー制御により最終的な相手(コンプリータ)にパケットが届いたことを確認することはできない。
d. Flow control Flow control (FC) is performed to avoid the overflow of the reception buffer and establish the transmission order. Flow control is done point-to-point between links, not end-to-end. Therefore, it cannot be confirmed that the packet has reached the final partner (completer) by flow control.

PCI Expressのフロー制御は、クレジット・ベースで行われる(データ転送を始める前に、受け取り側のバッファの空き状況を確認し、オーバフロー、アンダフローが発生しないメカニズム)。即ち、受信側はリンク初期化時にバッファ容量(クレジット値)を送信側に通知し、送信側はクレジット値と送信するパケットの長さとを比較し、一定の残りがある場合のみパケットを送信する。このクレジットには6種類ある。   PCI Express flow control is performed on a credit basis (a mechanism that confirms the buffer availability on the receiving side before starting data transfer and prevents overflow and underflow). That is, the receiving side notifies the transmitting side of the buffer capacity (credit value) at the time of link initialization, and the transmitting side compares the credit value with the length of the packet to be transmitted, and transmits the packet only when there is a certain remaining. There are six types of credits.

フロー制御の情報交換はデータリンク層のデータリンクレイヤパケット(DLLP)を使用して行われる。フロー制御はトランザクションレイヤパケット(TLP)のみに適用され、データリンクレイヤパケット(DLLP)には適用されない(DLLPは常時送受信可能)。   Flow control information exchange is performed using data link layer packets (DLLP) in the data link layer. The flow control is applied only to the transaction layer packet (TLP) and not to the data link layer packet (DLLP) (DLLP can always be transmitted / received).

B.データリンク層154
データリンク層154の主な役割は、前述したように、リンク上の2つのコンポーネント間での信頼性の高いトランザクションレイヤパケット(TLP)交換機能を提供することである。
B. Data link layer 154
The main role of the data link layer 154 is to provide a reliable transaction layer packet (TLP) exchange function between two components on the link, as described above.

a.トランザクションレイヤパケット(TLP)の扱い
トランザクション層153から受け取ったトランザクションレイヤパケット(TLP)に対しては、先頭に2バイトのシーケンス番号、末尾に4バイトのリンクCRC(LCRC)を付加して、物理層155に渡す(図9参照)。トランザクションレイヤパケット(TLP)は、リトライバッファに保管され、相手から受信確認(ACK)が届くまで再送される。トランザクションレイヤパケット(TLP)の送信に失敗が続いた場合は、リンク異常であると判断して物理層155に対してリンクの再トレーニングを要求する。リンクのトレーニングが失敗した場合、データリンク層154の状態はインアクティブに遷移する。
a. Handling of transaction layer packet (TLP) For the transaction layer packet (TLP) received from the transaction layer 153, a 2-byte sequence number at the beginning and a 4-byte link CRC (LCRC) at the end are added to the physical layer. To 155 (see FIG. 9). The transaction layer packet (TLP) is stored in the retry buffer and retransmitted until a reception confirmation (ACK) is received from the partner. When the transmission of the transaction layer packet (TLP) continues to fail, it is determined that the link is abnormal, and the physical layer 155 is requested to retrain the link. If link training fails, the state of the data link layer 154 transitions to inactive.

物理層155から受け取ったトランザクションレイヤパケット(TLP)は、シーケンス番号とリンクCRC(LCRC)が検査され、正常であればトランザクション層153に渡され、エラーがあった場合は再送を要求する。   The transaction layer packet (TLP) received from the physical layer 155 is inspected for the sequence number and the link CRC (LCRC). If normal, the transaction layer packet (TLP) is passed to the transaction layer 153. If there is an error, a retransmission is requested.

b.データリンクレイヤパケット(DLLP)
データリンク層154が生成するパケットは、データリンクレイヤパケット(DLLP)と呼ばれ、データリンク層154間でやり取りされる。データリンクレイヤパケット(DLLP)には、
・Ack/Nak:TLPの受信確認、リトライ(再送)
・InitFC1/InitFC2/UpdateFC:フロー制御の初期化とアップデート
・電源管理のためのDLLP
なる種類がある。
b. Data link layer packet (DLLP)
A packet generated by the data link layer 154 is called a data link layer packet (DLLP), and is exchanged between the data link layers 154. Data link layer packet (DLLP)
-Ack / Nak: TLP reception confirmation, retry (retransmission)
-InitFC1 / InitFC2 / UpdateFC: Flow control initialization and update-DLLLP for power management
There are different types.

図12に示すように、データリンクレイヤパケット(DLLP)の長さは6バイトで、種類を示すDLLPタイプ(1バイト)、DLLPの種類で固有の情報(3バイト)、CRC(2バイト)から構成される。   As shown in FIG. 12, the length of the data link layer packet (DLLP) is 6 bytes. From the DLLP type (1 byte) indicating the type, the information specific to the type of DLLP (3 bytes), and CRC (2 bytes) Composed.

C.物理層−論理サブブロック156
図8中に示す物理層155の論理サブブロック156での主な役割は、データリンク層154から受け取ったパケットを電気サブブロック157で送信できる形式に変換することである。また、物理層155を制御/管理する機能も有する。
C. Physical layer-logical sub-block 156
The main role of the physical layer 155 in the logical sub-block 156 shown in FIG. 8 is to convert the packet received from the data link layer 154 into a format that can be transmitted by the electrical sub-block 157. It also has a function of controlling / managing the physical layer 155.

a.データ符号化とパラレル−シリアル変換
PCI Expressは、連続した“0”や“1”が続かないように(長い期間、クロス・ポイントが存在しない状態が続かないようにするため)、データ符号化に8B/10B変換を用いる。変換されたデータは、図13中に示すように、シリアル変換され、LSBからレーン上に送信される。ここに、レーンが複数ある場合は(図13はx4リンクの場合を例示している)、符号化の前にデータがバイト単位で各レーンに割り振られる。この場合、一見パラレル・バスのようにみえるが、レーン毎に独立した転送を行うので、パラレル・バスで問題となるスキューが大幅に緩和される。
a. Data encoding and parallel-serial conversion
PCI Express uses 8B / 10B conversion for data encoding so that consecutive “0” s and “1” s do not continue (in order not to maintain a state where there is no cross point for a long period of time). The converted data is serial-converted and transmitted from the LSB onto the lane as shown in FIG. Here, when there are a plurality of lanes (FIG. 13 illustrates the case of x4 link), data is allocated to each lane in units of bytes before encoding. In this case, it looks like a parallel bus at first glance, but since the transfer is performed independently for each lane, the skew which is a problem with the parallel bus is greatly reduced.

b.電源管理とリンクステート
リンクの消費電力を低く抑えるために、表1に示すように、L0/L0s/L1/L2というリンクステートが定義されている。
b. Power management and link state As shown in Table 1, a link state of L0 / L0s / L1 / L2 is defined in order to keep the power consumption of the link low.

Figure 2005166027
Figure 2005166027

L0が通常モードで、L0sからL2へと低消費電力となるが、L0への復帰にも時間がかかるようになる。図14に示すように、ソフトウェアによる電源管理に加えて、アクティブステート電源管理を積極的に行うことにより、消費電力を極力小さくすることが可能となる。   L0 is a normal mode, and power consumption is reduced from L0s to L2, but it takes time to return to L0. As shown in FIG. 14, by actively performing active state power management in addition to software power management, it is possible to reduce power consumption as much as possible.

D.物理層−電気サブブロック157
物理層155の電気サブブロック157での主な役割は、論理サブブロック156でシリアル化されたデータをレーン上に送信することと、レーン上のデータを受信して論理サブブロック156に渡すことである。
D. Physical layer—Electric sub-block 157
The main role of the physical layer 155 in the electrical sub-block 157 is to transmit the data serialized in the logical sub-block 156 onto the lane, and to receive the data on the lane and pass it to the logical sub-block 156. is there.

a.ACカップリング
リンクの送信側では、ACカップリング用のコンデンサが実装される。これにより、送信側と受信側のDCコモンモード電圧が同一である必要がなくなる。このため、送信側と受信側で異なる設計、半導体プロセス、電源電圧を使用することが可能となる。
a. AC coupling On the transmission side of the link, a capacitor for AC coupling is mounted. This eliminates the need for the DC common mode voltage on the transmission side and the reception side to be the same. For this reason, it is possible to use different designs, semiconductor processes, and power supply voltages on the transmission side and the reception side.

b.デエンファシス
PCI Expressでは、前述したように、8B/10Bエンコーディングによってできるだけ連続した“0”や“1”が続かないように処理されるが、連続した“0”や“1”が続くこともある(最大5回)。この場合、送信側はデエンファシス転送を行わなければならないことが規定されている。同一極性のビットが連続する場合は、2つ目のビットからは差動電圧レベル(振幅)を3.5±0.5dB落とすことで、受信側で受け取る信号のノイズ・マージンを稼ぐ必要がある。これを、デエンファシスという。伝送路の周波数依存性減衰のため、変化するビットの場合は高周波成分が多く、減衰により受信側の波形が小さくなるが、変化しないビットの場合は高周波成分が少なく、相対的に受信側の波形が大きくなる。このため、受信側での波形を一定とするためにデエンファシスを行う。
b. De-emphasis
In PCI Express, as described above, processing is performed so that continuous “0” and “1” do not continue as much as possible by 8B / 10B encoding, but continuous “0” and “1” may continue (maximum). 5 times). In this case, it is specified that the transmission side must perform de-emphasis transfer. When bits of the same polarity are consecutive, it is necessary to increase the noise margin of the signal received on the receiving side by dropping the differential voltage level (amplitude) from the second bit by 3.5 ± 0.5 dB. . This is called de-emphasis. Due to the frequency-dependent attenuation of the transmission line, there are many high-frequency components in the case of changing bits, and the waveform on the receiving side becomes small due to attenuation. Becomes larger. For this reason, de-emphasis is performed in order to make the waveform on the receiving side constant.

[画像システム]
本実施の形態の画像システムは、前述したようなPCI Expressシステムを利用する上で、特に、その木構造について改良を加えて利用するようにしたものである。
[Image system]
The image system according to the present embodiment uses the PCI Express system as described above, particularly with the tree structure improved.

図15は、本実施の形態の画像システムにおける木構造例を示す原理的な模式図である。本実施の形態では、例えば仕様の異なる2つの画像機器1,2を備えるが、これらの画像機器1,2はPCI Expressシステム上のスイッチ3,4を最上位としてこれらの画像機器1,2を構成する複数のデバイスがエンドポイント位置に接続された木構造とされている。ここに、これらの画像機器1,2のうち、画像機器1は例えば高速仕様の画像機器であって、その構成要素となるデバイス5としては、例えば、制御部5a、入力部5b、出力部5c、回転器5d、画像処理部5e、データ変換器5f、画像合成器5g、伸長器5h,圧縮器5i、メモリ5j,HDD5k等を備え、各々所望のレーン数(ポート数)でスイッチ3に接続されている。画像機器2は例えば低速仕様の画像機器であって、その構成要素となるデバイス6としては、例えば、制御部6a、入力部6b、出力部6c、ストレージ6d、スイッチ6e等を備え、各々所望のレーン数(ポート数)でスイッチ4に接続されている。   FIG. 15 is a principle schematic diagram showing an example of a tree structure in the image system of the present embodiment. In the present embodiment, for example, two image devices 1 and 2 having different specifications are provided, and these image devices 1 and 2 are arranged with the switches 3 and 4 on the PCI Express system as the highest level. A tree structure in which a plurality of constituent devices are connected to the end point position. Of these image devices 1 and 2, the image device 1 is, for example, a high-speed image device, and the device 5 that is a component of the image device 1 is, for example, a control unit 5a, an input unit 5b, and an output unit 5c. , A rotator 5d, an image processor 5e, a data converter 5f, an image synthesizer 5g, an expander 5h, a compressor 5i, a memory 5j, an HDD 5k, etc., each connected to the switch 3 with a desired number of lanes (number of ports) Has been. The image device 2 is, for example, a low-speed image device, and the device 6 that is a component of the image device 2 includes, for example, a control unit 6a, an input unit 6b, an output unit 6c, a storage 6d, a switch 6e, and the like. It is connected to the switch 4 by the number of lanes (number of ports).

ここに、デバイス中、入力部とは、例えば原稿画像をCCDにより読取り、電気信号に変換するスキャナエンジン等を意味する。また、出力部とは、画像データ等に基づき紙、その他の記録材に印字出力するプリンタエンジン等を意味する。ストレージは、一時的に画像データを保存するメモリや画像データを保存したりジャムバックアップ用に用いられるもので、メモリやHDDなどを意味する。圧縮器はデータを圧縮し、伸長器はデータを伸長するもので、両機能を有する圧縮伸長器を用いてもよい。回転器は、画像データを90°、180°或いは270°回転するもので、例えば、A4原稿2枚を集約してA4サイズ紙に印字する場合やトレイに入っている用紙の向きに印字画像を合わせる時などに使用される。データ変換器は、例えばプリンタ言語を展開する処理を行う部分である。画像合成器は、例えば画像データと印字データとを合成して1つのデータとする処理を行う部分である。   Here, in the device, the input unit means, for example, a scanner engine that reads a document image with a CCD and converts it into an electrical signal. The output unit means a printer engine or the like that prints out paper or other recording material based on image data or the like. The storage is a memory that temporarily stores image data, or is used for storing image data or for jam backup, and means a memory, an HDD, or the like. The compressor compresses data, and the decompressor decompresses data. A compression / decompressor having both functions may be used. The rotator rotates image data by 90 °, 180 ° or 270 °. For example, when two A4 originals are aggregated and printed on A4 size paper, the print image is oriented in the direction of the paper in the tray. Used when matching. The data converter is a part that performs processing for developing, for example, a printer language. The image synthesizer is a part that performs a process of combining image data and print data into one data, for example.

そして、これらの画像機器1,2を構成する最上位のスイッチ3,4をより上位(根元側)に位置する共通のルートコンプレックス7に接続することにより、画像システム8が構成されている。   An image system 8 is configured by connecting the uppermost switches 3 and 4 constituting these image devices 1 and 2 to a common root complex 7 located at a higher level (base side).

このような構成によれば、高速シリアルバスであるPCI Expressシステムを利用しているので、基本的にデータ転送の高速化を図れるが、それに加えて、各々の画像機器1,2内でのデータ転送の一層の高速化を図ることができる。即ち、各画像機器1,2内のPCI Expressシステムはルートコンプレックスを介することなくスイッチ3,4を最上位とする木構造で接続されており、各デバイス5a〜5k間、6a〜6e間各々でのデータ転送がルートコンプレックスを経ることなく行われるため、高速処理が可能となる。   According to such a configuration, since the PCI Express system, which is a high-speed serial bus, is used, the data transfer speed can be basically increased. In addition, the data in each of the image devices 1 and 2 can be increased. Further speeding up of the transfer can be achieved. That is, the PCI Express systems in the image devices 1 and 2 are connected in a tree structure with the switches 3 and 4 as the highest level without going through the root complex, and between the devices 5a to 5k and 6a to 6e. Since the data transfer is performed without going through the root complex, high-speed processing becomes possible.

ここに、本実施の形態では、例えば画像機器1中の複数のデバイス5a〜5k中、一時的に画像データを保存するメモリ5jと、当該メモリ5j中の画像データを符号データに圧縮する圧縮器5iと、圧縮された符号データを保存するHDD5kとは相関の強いデバイス同士とされ、共通スイッチ9を介して上流側のスイッチ3に接続された木構造とされている。   Here, in the present embodiment, for example, in a plurality of devices 5a to 5k in the image device 1, a memory 5j that temporarily stores image data, and a compressor that compresses the image data in the memory 5j into code data. 5i and the HDD 5k that stores the compressed code data are devices having a strong correlation with each other, and have a tree structure connected to the upstream switch 3 via the common switch 9.

図16はこれらの相関の強いデバイス部分を抽出して示す概略ブロック図である。メモリ5jに保存される画像データ10はジャムバックアップのために圧縮されて符号データ11としてHDD5kに保存されるケースが殆どの動作モードが利用されるものであり、このようなデータ転送に関与するメモリ5jと圧縮器5iとHDD5kとは極めて相関の強いデバイス同士である。   FIG. 16 is a schematic block diagram showing extracted device parts having a strong correlation. The image data 10 stored in the memory 5j is compressed for jam backup and stored as code data 11 in the HDD 5k. Most of the operation modes are used, and the memory involved in such data transfer is used. The devices 5j, the compressor 5i, and the HDD 5k are devices having extremely strong correlations.

このように相関の強いデバイス同士が、ルートコンプレックスを経ることなく、1つの共通スイッチ9に接続されているので、メモリ5j上の画像データ10を共通スイッチ9を介して圧縮器5iに転送し、この圧縮器5iで符号データに圧縮した後、再び、共通スイッチ9を介してHDD5kに転送することで符号データをジャムバックアップ用にHDD5kに保存させることができる(図16中の矢印はデータの流れを示している)。この場合のデータ転送をルートコンプレックスを経ることなく行えるので、極めて高速処理が可能となる。   Since devices having such a strong correlation are connected to one common switch 9 without going through the root complex, the image data 10 on the memory 5j is transferred to the compressor 5i via the common switch 9, After compression into code data by the compressor 5i, the code data can be stored in the HDD 5k for jam backup again by transferring to the HDD 5k via the common switch 9 (the arrow in FIG. 16 indicates the data flow). Is shown). Since data transfer in this case can be performed without going through the root complex, extremely high-speed processing becomes possible.

なお、本実施の形態では、画像機器1,2をルートコンプレックス7でシステム化した画像システム8の場合への適用例で説明したが、1つの画像機器のみに単独構成によるシステム構成の場合であっても同様に適用することができる。また、共通スイッチ9をスイッチ3に接続するようにしたが、スイッチ3と対等として、スイッチ3と同様にルートコンプレックス7に共通スイッチ9を接続するようにしてもよい。   In the present embodiment, the example of application to the case of the image system 8 in which the image devices 1 and 2 are systemized by the root complex 7 has been described. However, this is a case of a system configuration with a single configuration for only one image device. However, the same can be applied. Although the common switch 9 is connected to the switch 3, the common switch 9 may be connected to the root complex 7 in the same manner as the switch 3 as an equivalent to the switch 3.

また、1つの共通スイッチに接続する相関の強いデバイス同士の組合せは、図15及び図16に示した例に限らず、各種例がある。その数例を以下に説明する。   Further, combinations of strongly correlated devices connected to one common switch are not limited to the examples shown in FIGS. 15 and 16 but include various examples. Some examples will be described below.

図17は、メモリ5jと伸長器5hとHDD5kとを相関の強いデバイス同士として共通スイッチ12に接続した例を示す概略ブロック図である。   FIG. 17 is a schematic block diagram illustrating an example in which the memory 5j, the decompressor 5h, and the HDD 5k are connected to the common switch 12 as devices having a strong correlation.

HDD5k上の符号データ11は伸長器5hにより画像データに伸長されてメモリ5jに展開され、印字出力等に供されるケースが殆どの動作モードが利用されるものであり、このようなデータ転送に関与するHDD5kと伸長器5hとメモリ5jとは極めて相関の強いデバイス同士である。   The code data 11 on the HDD 5k is decompressed into image data by the decompressor 5h and expanded in the memory 5j, and is used for print output or the like in most operation modes. The HDD 5k, the decompressor 5h, and the memory 5j that are involved are extremely strongly correlated devices.

このように相関の強いデバイス同士が、ルートコンプレックスを経ることなく、1つの共通スイッチ12に接続されているので、HDD5k上の符号データ11を共通スイッチ12を介して伸長器5hに転送し、この伸長器5hで画像データに伸長した後、再び、共通スイッチ12を介してメモリ5jに転送することで画像データを展開させることができる(図17中の矢印はデータの流れを示している)。この場合のデータ転送をルートコンプレックスを経ることなく行えるので、極めて高速処理が可能となる。   Since devices having such a strong correlation are connected to one common switch 12 without passing through the root complex, the code data 11 on the HDD 5k is transferred to the decompressor 5h via the common switch 12, After decompressing to image data by the decompressor 5h, the image data can be expanded again by transferring it to the memory 5j via the common switch 12 (arrows in FIG. 17 indicate the flow of data). Since data transfer in this case can be performed without going through the root complex, extremely high-speed processing becomes possible.

図18は、メモリ5jと圧縮伸長器5mとHDD5kとを相関の強いデバイス同士として共通スイッチ13に接続した例を示す概略ブロック図である。つまり、図16のケースと図17のケースとを併せたものであり、圧縮器5iと伸長器5hとに代えて兼用の圧縮伸長器5mを用いる場合の例である。   FIG. 18 is a schematic block diagram illustrating an example in which the memory 5j, the compression / decompression unit 5m, and the HDD 5k are connected to the common switch 13 as devices having strong correlations. That is, the case of FIG. 16 and the case of FIG. 17 are combined, and this is an example in which a combined compression / expansion device 5m is used instead of the compressor 5i and the expansion device 5h.

このように相関の強いデバイス同士が、ルートコンプレックスを経ることなく、1つの共通スイッチ13に接続されているので、メモリ5j上の画像データ10を共通スイッチ13を介して圧縮伸長器5mに転送し、この圧縮伸長器5mで符号データに圧縮した後、再び、共通スイッチ13を介してHDD5kに転送することで符号データをジャムバックアップ用にHDD5kに保存させることができる。また、逆に、HDD5k上の符号データ11を共通スイッチ13を介して圧縮伸長器5mに転送し、この圧縮伸長器5mで画像データに伸長した後、再び、共通スイッチ13を介してメモリ5jに転送することで画像データを展開させることができる。何れの場合のデータ転送もルートコンプレックスを経ることなく行えるので、極めて高速処理が可能となる。   Since devices having such a strong correlation are connected to one common switch 13 without going through the root complex, the image data 10 on the memory 5j is transferred to the compression / decompression device 5m via the common switch 13. Then, after being compressed into code data by the compression / decompression unit 5m, the code data can be stored in the HDD 5k for jam backup by being transferred again to the HDD 5k via the common switch 13. Conversely, the code data 11 on the HDD 5k is transferred to the compression / decompression device 5m via the common switch 13, decompressed into image data by the compression / decompression device 5m, and then again transferred to the memory 5j via the common switch 13. The image data can be expanded by transferring. Since data transfer in any case can be performed without going through the root complex, extremely high-speed processing is possible.

図19は、メモリ5jと回転器5dとを相関の強いデバイス同士として共通スイッチ14に接続した例を示す概略ブロック図である。   FIG. 19 is a schematic block diagram illustrating an example in which the memory 5j and the rotator 5d are connected to the common switch 14 as devices having a strong correlation.

メモリ5j上の画像データ10を、出力する向きに回転させ、再びメモリ5j上に展開するケースは多々あるので、このようなデータ転送に関与するメモリ5jと回転器5dとは極めて相関の強いデバイス同士である。   There are many cases where the image data 10 on the memory 5j is rotated in the output direction and developed again on the memory 5j. Therefore, the memory 5j and the rotator 5d involved in such data transfer are devices having a very strong correlation. It is between each other.

図示例は、メモリ5j上のA4原稿2枚分の画像データ10(R1,R2)をA5サイズに縮小してメモリ5j上に展開した状態から、共通スイッチ14を介して回転器5dに転送して各々90°の回転処理を施し、再び、共通スイッチ14を介してメモリ5j上に転送することで、A4原稿1枚分に集約させる例を示している。この場合のデータ転送は、ルートコンプレックスを経ることなく行えるので、極めて高速処理が可能となる。   In the illustrated example, the image data 10 (R1, R2) for two A4 originals on the memory 5j is reduced to A5 size and expanded on the memory 5j, and then transferred to the rotator 5d via the common switch 14. In this example, each 90 ° rotation process is performed and transferred to the memory 5j via the common switch 14 again to be consolidated into one A4 document. Since data transfer in this case can be performed without going through the root complex, extremely high-speed processing is possible.

図20は、メモリ5jと入力部の一例であるスキャナエンジン5nと圧縮伸長器5m(圧縮機能を有すればよく、圧縮器5iでもよい)とを相関の強いデバイス同士として共通スイッチ15に接続した例を示す概略ブロック図である。   In FIG. 20, a memory 5j, a scanner engine 5n, which is an example of an input unit, and a compression / decompression device 5m (which only needs to have a compression function and may be a compression device 5i) are connected to the common switch 15 as devices having a strong correlation. It is a schematic block diagram which shows an example.

スキャナエンジン5nで読み取られた画像データは、圧縮されてメモリ5j上に展開されるケースが多いので、このようなデータ転送に関与するスキャナエンジン5nと圧縮伸長器5mとメモリ5jとは極めて相関の強いデバイス同士である。   Since image data read by the scanner engine 5n is often compressed and expanded on the memory 5j, the scanner engine 5n, the compression / decompression device 5m, and the memory 5j involved in such data transfer are extremely correlated. Strong devices.

このように相関の強いデバイス同士が、ルートコンプレックスを経ることなく、1つの共通スイッチ15に接続されているので、スキャナエンジン5nで読み取られた画像データ10を共通スイッチ15を介して圧縮伸長器5mに転送し、この圧縮伸長器5mで符号データに圧縮した後、共通スイッチ15を介してメモリ5jに転送することで画像データを展開させることができる(図20中の矢印はデータの流れを示している)。この場合のデータ転送をルートコンプレックスを経ることなく行えるので、極めて高速処理が可能となる。   Since the devices having such a strong correlation are connected to one common switch 15 without going through the root complex, the image data 10 read by the scanner engine 5n is compressed via the common switch 15 to the compression / decompression device 5m. The image data can be expanded by being transferred to the memory 5j via the common switch 15 after being compressed into the code data by the compression / decompression unit 5m (the arrows in FIG. 20 indicate the data flow). ing). Since data transfer in this case can be performed without going through the root complex, extremely high-speed processing becomes possible.

この場合、図21に示すようにスキャナエンジン5nにより読み取られた画像データ10に対して拡大縮小なる変倍処理を施す変倍器5oを相関の強いデバイス同士中に含めるようにしてもよい。   In this case, as shown in FIG. 21, a zooming device 5o for performing scaling processing for enlarging / reducing the image data 10 read by the scanner engine 5n may be included among devices having a strong correlation.

図22は、メモリ5jと出力部の一例であるプロッタエンジン5pと圧縮伸長器5mゅ伸長機能を有すればよく、伸長器5hであってもよい)とを相関の強いデバイス同士として共通スイッチ16に接続した例を示す概略ブロック図である。   FIG. 22 shows a common switch 16 in which a memory 5j, a plotter engine 5p as an example of an output unit, and a decompressor 5h may be used as long as they have a decompression function and may be a decompressor 5h). It is a schematic block diagram which shows the example connected to.

メモリ5j上に展開された符号データ11は伸張されてプロッタエンジン5pにより印刷出力されるケースが多いので、このようなデータ転送に関与するメモリ5jと圧縮伸長器5mとプロッタエンジン5pとは極めて相関の強いデバイス同士である。   Since the code data 11 developed on the memory 5j is decompressed and printed out by the plotter engine 5p in many cases, the memory 5j involved in such data transfer, the compression / decompression device 5m, and the plotter engine 5p are extremely correlated. Are strong devices.

このように相関の強いデバイス同士が、ルートコンプレックスを経ることなく、1つの共通スイッチ15に接続されているので、メモリ5jに展開された符号データ11を共通スイッチ16を介して圧縮伸長器5mに転送し、この圧縮伸長器5mで画像データ10に伸長し、共通スイッチ16を介してプロッタエンジン5pに転送することで画像データ10を印刷出力させることができる(図21中の矢印はデータの流れを示している)。この場合のデータ転送をルートコンプレックスを経ることなく行えるので、極めて高速処理が可能となる。   Since devices having such a strong correlation are connected to one common switch 15 without going through the root complex, the code data 11 expanded in the memory 5j is transferred to the compression / decompression device 5m via the common switch 16. The image data 10 is transferred, decompressed to the image data 10 by the compression / decompression unit 5m, and transferred to the plotter engine 5p via the common switch 16, whereby the image data 10 can be printed out (the arrow in FIG. 21 indicates the data flow). Is shown). Since data transfer in this case can be performed without going through the root complex, extremely high-speed processing becomes possible.

この場合、図23に示すように圧縮伸長器5mにより伸長された画像データ10に対して拡大縮小なる変倍処理を施す変倍器5oを相関の強いデバイス同士中に含めるようにしてもよい。   In this case, as shown in FIG. 23, a scaling unit 5o that performs scaling processing for enlarging / reducing the image data 10 expanded by the compression / decompression unit 5m may be included in devices having a strong correlation.

図24は、メモリ5jと出力部の一例であるプロッタエンジン5pと画像合成器5gとを相関の強いデバイス同士として共通スイッチ17に接続した例を示す概略ブロック図である。   FIG. 24 is a schematic block diagram showing an example in which the memory 5j, the plotter engine 5p as an example of the output unit, and the image synthesizer 5g are connected to the common switch 17 as devices having strong correlations.

メモリ5j上に保存された画像データ10と“マル秘”“confidential”等の印字データ18とを画像合成器5gで合成してプロッタエンジン5pで印刷出力するケースが多いので、このようなデータ転送に関与するメモリ5jと画像合成器5gとプロッタエンジン5pとは極めて相関の強いデバイス同士である。   In many cases, the image data 10 stored in the memory 5j and the print data 18 such as “confidential” are synthesized by the image synthesizer 5g and printed out by the plotter engine 5p. The memory 5j, the image synthesizer 5g, and the plotter engine 5p that are involved in the above are devices having extremely strong correlation.

このように相関の強いデバイス同士が、ルートコンプレックスを経ることなく、1つの共通スイッチ17に接続されているので、メモリ5jに保存された画像データ10と印字データ18とを共通スイッチ17を介して画像合成器5gに転送し、この画像合成器5gでこれらのデータを合成し、共通スイッチ17を介してプロッタエンジン5pに転送することで画像データ10と印字データ18とが合成された印刷出力させることができる(図24中の矢印はデータの流れを示している)。この場合のデータ転送をルートコンプレックスを経ることなく行えるので、極めて高速処理が可能となる。   Since devices having such a strong correlation are connected to one common switch 17 without going through the root complex, the image data 10 and the print data 18 stored in the memory 5j are connected via the common switch 17. The image data is transferred to the image synthesizer 5g, and the image synthesizer 5g synthesizes these data. The image data is transferred to the plotter engine 5p via the common switch 17 to print out the image data 10 and the print data 18 combined. (Arrows in FIG. 24 indicate the flow of data). Since data transfer in this case can be performed without going through the root complex, extremely high-speed processing becomes possible.

図25は、メモリ5jと出力部の一例であるプロッタエンジン5pとデータ変換器5fとを相関の強いデバイス同士として共通スイッチ19に接続した例を示す概略ブロック図である。   FIG. 25 is a schematic block diagram showing an example in which the memory 5j, the plotter engine 5p as an example of the output unit, and the data converter 5f are connected to the common switch 19 as devices having strong correlations.

メモリ5j上に展開された符号データ11(プリンタ言語)をデータ変換器5fで翻訳して画像データ10としてプロッタエンジン5pで印刷出力するケースが多いので、このようなデータ転送に関与するメモリ5jとデータ変換器5fとプロッタエンジン5pとは極めて相関の強いデバイス同士である。   In many cases, the code data 11 (printer language) developed on the memory 5j is translated by the data converter 5f and printed out as image data 10 by the plotter engine 5p. The data converter 5f and the plotter engine 5p are devices having extremely strong correlation.

このように相関の強いデバイス同士が、ルートコンプレックスを経ることなく、1つの共通スイッチ19に接続されているので、メモリ5j上に展開された符号データ11を共通スイッチ19を介してデータ変換器5fに転送し、このデータ変換器5fで画像データに翻訳し、共通スイッチ19を介してプロッタエンジン5pに転送することで画像データ10を印刷出力させることができる(図25中の矢印はデータの流れを示している)。この場合のデータ転送をルートコンプレックスを経ることなく行えるので、極めて高速処理が可能となる。   Since devices having such a strong correlation are connected to one common switch 19 without going through the root complex, the code data 11 developed on the memory 5j is transferred to the data converter 5f via the common switch 19. , The image data 10 is translated by the data converter 5f, and transferred to the plotter engine 5p via the common switch 19. The arrow in FIG. 25 indicates the data flow. Is shown). Since data transfer in this case can be performed without going through the root complex, extremely high-speed processing becomes possible.

これらに例示した例に限らず、各種組合せ例を採ることができる。   The present invention is not limited to these examples, and various combinations can be taken.

[効果についての考察]
図26は、上述したような構成例を、従来例と対比させて、PCI Expressのツリー構造上の構成例として略図的に示すものである。ここでは、デバイスとしてA,B,C,a,b,cが存在し、デバイスA,B,C同士、デバイスa,b,c同士は各々相関が強く、また、上流側にスイッチSW1が存在し、その下流側にスイッチSW2,SW3が存在し、その下流側に各デバイスA,B,C,a,b,cが存在するものとする。このような前提下に、図26(a)は従来構成例を示し、デバイスA,B,C,a,b,cがそれらの相関関係に関係なく、上位のスイッチSW2,SW3に接続されたシステム構成とされている。よって、このようなシステム構成で、デバイスA→デバイスB→デバイスCの順にデータ転送させる場合、デバイスA→スイッチSW2→デバイスB→スイッチSW2→スイッチSW1→スイッチSW3→デバイスCなるデータ転送経路となり、4段のスイッチを経由することとなる。また、デバイスa→デバイスb→デバイスcの順にデータ転送させる場合、デバイスa→スイッチSW2→スイッチSW1→スイッチSW3→デバイスb→スイッチSW3→デバイスcなるデータ転送経路となり、4段のスイッチを経由することとなる。また、これらの2系統のデータ転送を同時に行なう場合、スイッチSW2,SW1,SW3の3箇所でその出力ポートの競合が生ずる。
[Discussion about effects]
FIG. 26 schematically shows a configuration example as described above as a configuration example on the tree structure of PCI Express, in contrast to the conventional example. Here, A, B, C, a, b, and c exist as devices, devices A, B, and C, devices a, b, and c have strong correlations, and switch SW1 exists on the upstream side. Assume that the switches SW2 and SW3 exist on the downstream side, and the devices A, B, C, a, b, and c exist on the downstream side. Under such a premise, FIG. 26 (a) shows a conventional configuration example, in which the devices A, B, C, a, b, and c are connected to the upper switches SW2 and SW3 regardless of their correlation. System configuration. Therefore, in such a system configuration, when data transfer is performed in the order of device A → device B → device C, a data transfer path of device A → switch SW2 → device B → switch SW2 → switch SW1 → switch SW3 → device C is obtained. It goes through a four-stage switch. When data is transferred in the order of device a → device b → device c, the data transfer path is device a → switch SW2 → switch SW1 → switch SW3 → device b → switch SW3 → device c and passes through four stages of switches. It will be. Further, when these two systems of data transfer are performed simultaneously, the output ports compete at three locations of the switches SW2, SW1, and SW3.

これに対して、図26(b)は本案構成例を示し、デバイスを相関の強いもの同士、即ち、デバイスA,B,C同士、デバイスa,b,c同士で各々まとめるとともに、スイッチSW2,SW3を共通スイッチとし、共通スイッチSW2に対してはデバイスA,B,Cを接続する一方、共通スイッチSW3に対してはデバイスa,b,cを接続したシステム構成となる。よって、このようなシステム構成で、デバイスA→デバイスB→デバイスCの順にデータ転送させる場合、デバイスA→スイッチSW2→デバイスB→スイッチSW2→デバイスCなるデータ転送経路となり、2段のスイッチを経由することとなる。また、デバイスa→デバイスb→デバイスcの順にデータ転送させる場合、デバイスa→スイッチSW3→デバイスb→スイッチSW3→デバイスcなるデータ転送経路となり、2段のスイッチを経由することとなる。また、これらの2系統のデータ転送を同時に行なう場合でも、スイッチの出力ポートの競合は生じない。   On the other hand, FIG. 26 (b) shows a configuration example of the present plan, in which devices are grouped together with strongly correlated devices, that is, devices A, B, C, devices a, b, c, and switches SW2, SW3 is a common switch, and devices A, B, and C are connected to the common switch SW2, while devices a, b, and c are connected to the common switch SW3. Therefore, in such a system configuration, when data transfer is performed in the order of device A → device B → device C, the data transfer path becomes device A → switch SW2 → device B → switch SW2 → device C and passes through a two-stage switch. Will be. Further, when data is transferred in the order of device a → device b → device c, the data transfer path becomes device a → switch SW3 → device b → switch SW3 → device c, and passes through a two-stage switch. Further, even when these two systems of data transfer are performed simultaneously, there is no contention for the switch output port.

そこで、スイッチの出力ポート競合の影響について考察する。PCI Expressスイッチにおいて出力ポートに競合が生ずると、データ転送レートが低下する。図27は、PCI Expressスイッチにおいて4つの入力ポートに対して出力ポートが1つで競合が生ずる条件下で、種類の異なる4つのトラフィックを同時に開始させ、転送速度に応じてデータ転送が順に終了していく場合の特性を示したグラフである。図において、横軸は転送時間、縦軸は各ポートのデータ転送量(積算値)であり、各グラフの傾きが転送レートを示している。なお、ペイロードサイズ(パケットデータ全体のサイズのうち、ヘッダ情報以外のデータ部分のサイズを意味する)は、4種類とも64byte固定の条件での測定例とする。また、データ転送のアルゴリズムは、PCI Express規格におけるウエイテッドラウンドロビン(WRR)であり、4種類に関して1:2:4:8の比率でデータ転送させるように設定した場合の特性例を示し、1つのトラフィッククラスのデータ転送が終了すると、残りのトラフィッククラスについて8:4:2、さらには、8:4の如く、比率を変遷させながらデータ転送させるアルゴリズムである。   Therefore, consider the effect of switch output port contention. When a conflict occurs in the output port in the PCI Express switch, the data transfer rate is lowered. In FIG. 27, under the condition that there is one output port for four input ports in the PCI Express switch, four different types of traffic are started at the same time, and data transfer is completed in order according to the transfer rate. It is the graph which showed the characteristic in the case of going. In the figure, the horizontal axis represents the transfer time, the vertical axis represents the data transfer amount (integrated value) of each port, and the slope of each graph represents the transfer rate. Note that the payload size (meaning the size of the data portion other than the header information out of the total packet data size) is a measurement example under the condition that all four types are fixed to 64 bytes. The data transfer algorithm is a weighted round robin (WRR) in the PCI Express standard, and shows an example of characteristics when data transfer is set at a ratio of 1: 2: 4: 8 for four types. When the data transfer of one traffic class is completed, the algorithm is to transfer data while changing the ratio, such as 8: 4: 2 and further 8: 4 for the remaining traffic classes.

図27では、左側から順に、4つの転送が競合、3つの転送が競合、2つの転送が競合、競合なしと変遷しているのが判る。ここに、競合するトラフィックの数が減るに従って、各々のグラフの傾き、即ち、転送レートが急峻となり、データ転送レートが向上するのが判る。この点、前述したような本実施の形態によれば、相関の強いデバイス同士を共通スイッチを介して上流側に接続することにより、スイッチに対する接続関係をまとめているので、複数のデータ転送を同時に行う場合でも、スイッチの出力ポートの競合を避けることができ、データ転送レートを向上させ得るのが判る。   In FIG. 27, it can be seen that, from the left, four transfers are in conflict, three transfers are in conflict, two transfers are in conflict, and there is no conflict. Here, it can be seen that as the number of competing traffics decreases, the slope of each graph, that is, the transfer rate becomes steep, and the data transfer rate improves. In this regard, according to the present embodiment as described above, since the devices having strong correlation are connected to the upstream side via the common switch, the connection relation to the switch is summarized. It can be seen that even when it is performed, contention of the output port of the switch can be avoided and the data transfer rate can be improved.

次に、経由するスイッチの段数の影響について考察する。データを一定量ずつ区切って転送する場合(例えば、画像形成システム中のプロッタに対して、画像データを主走査方向の1ラインずつに区切って転送する場合など)、パケットデータが発信元から送信先へ到達する、初期遅延の影響が経由するスイッチ段数とともに大きくなる。   Next, consider the effect of the number of switch stages. When data is divided and transferred by a certain amount (for example, when image data is transferred to a plotter in the image forming system by dividing it into one line in the main scanning direction), the packet data is transmitted from the transmission source to the transmission destination. The influence of the initial delay that reaches the point becomes larger with the number of switch stages through which it passes.

図28は、データ転送経路において、経由するスイッチの個数(段数)をパラメータとして、ペイロードサイズと転送レートとの関係を示したグラフであり、経由するスイッチの個数(段数)の転送レートに対する影響が判る。図では、上から順に、タイミング制約なし、スイッチが1段で遅延構造1,2,3、スイッチが2段で遅延構造1,2,3、スイッチが3段で遅延構造1,2,3、スイッチが4段で遅延構造1,2,3、スイッチが5段で遅延構造1,2,3の場合を各々示している。経由するスイッチの段数が1段増える毎に、パケット転送の遅延時間が加算され、その遅延はパケットデータのサイズが大きいほど、大きな遅延が発生してしまう。このため、データ転送経路上に複数段のスイッチが存在すると、1つのパケットで送るデータのサイズが大きくなるほど、データ転送レートが低下してしまうのが判る。この点、本実施の形態によれば、相関の強いデバイス同士を共通スイッチを介して上流側に接続することにより、スイッチに対する接続関係をまとめているので、データ転送経路上で経由するスイッチの段数を極力減らすことができ、データ転送レートの低下を抑制し得るのが判る。   FIG. 28 is a graph showing the relationship between the payload size and the transfer rate, using the number of switches (number of stages) passed through as a parameter in the data transfer path, and the influence of the number of switches (number of stages) passed through on the transfer rate. I understand. In the figure, in order from the top, there is no timing constraint, the switch has one stage, the delay structures 1, 2, 3, the switch has two stages, the delay structures 1, 2, 3, the switch has three stages, and the delay structures 1, 2, 3, The case where there are four stages of delay structures 1, 2, 3 and five switches of delay structures 1, 2, 3 is shown. Each time the number of switches passing through increases by one, the packet transfer delay time is added. The larger the packet data size, the greater the delay. For this reason, it can be seen that when there are a plurality of stages of switches on the data transfer path, the data transfer rate decreases as the size of data transmitted in one packet increases. In this regard, according to the present embodiment, since the devices having strong correlation are connected to the upstream side via the common switch, the connection relation to the switch is summarized, so that the number of stages of switches that pass through on the data transfer path It can be seen that the decrease in the data transfer rate can be suppressed.

既存PCIシステムの構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the existing PCI system. PCI Expressシステムの構成例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of a PCI Express system. デスクトップ/モバイルでのPCI Expressプラットホームの構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the PCI Express platform in desktop / mobile. x4の場合の物理層の構造例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structural example of the physical layer in the case of x4. デバイス間のレーン接続例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of lane connection between devices. スイッチの論理的構造例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the logical structural example of a switch. (a)は既存のPCIのアーキテクチャを示すブロック図、(b)はPCI Expressのアーキテクチャを示すブロック図である。(A) is a block diagram showing an existing PCI architecture, and (b) is a block diagram showing a PCI Express architecture. PCI Expressの階層構造を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the hierarchical structure of PCI Express. トランザクションレイヤパケットのフォーマット例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the format example of a transaction layer packet. PCI Expressのコンフィグレーション空間を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the configuration space of PCI Express. 仮想チャネルの概念を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the concept of a virtual channel. データリンクレイヤパケットのフォーマット例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the format example of a data link layer packet. x4リンクでのバイトストライピング例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the byte striping example in x4 link. アクティブステート電源管理の制御例を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the example of control of active state power management. 本実施の形態の画像機器システムにおける木構造例を示す原理的な模式図である。It is a principle schematic diagram which shows the example of a tree structure in the imaging device system of this Embodiment. 相関の強いデバイス部分を抽出して示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which extracts and shows the device part with a strong correlation. 相関の強いデバイス部分を抽出して示す変形例の概略ブロック図である。It is a schematic block diagram of the modification which extracts and shows the device part with a strong correlation. 相関の強いデバイス部分を抽出して示す変形例の概略ブロック図である。It is a schematic block diagram of the modification which extracts and shows the device part with a strong correlation. 相関の強いデバイス部分を抽出して示す変形例の概略ブロック図である。It is a schematic block diagram of the modification which extracts and shows the device part with a strong correlation. 相関の強いデバイス部分を抽出して示す変形例の概略ブロック図である。It is a schematic block diagram of the modification which extracts and shows the device part with a strong correlation. 相関の強いデバイス部分を抽出して示す変形例の概略ブロック図である。It is a schematic block diagram of the modification which extracts and shows the device part with a strong correlation. 相関の強いデバイス部分を抽出して示す変形例の概略ブロック図である。It is a schematic block diagram of the modification which extracts and shows the device part with a strong correlation. 相関の強いデバイス部分を抽出して示す変形例の概略ブロック図である。It is a schematic block diagram of the modification which extracts and shows the device part with a strong correlation. 相関の強いデバイス部分を抽出して示す変形例の概略ブロック図である。It is a schematic block diagram of the modification which extracts and shows the device part with a strong correlation. 相関の強いデバイス部分を抽出して示す変形例の概略ブロック図である。It is a schematic block diagram of the modification which extracts and shows the device part with a strong correlation. (a)は従来方式による場合のPCI Expressのツリー構造上の構成例として略図的に示す模式図、(b)は本発明方式による場合のPCI Expressのツリー構造上の構成例として略図的に示す模式図である。(A) is a schematic diagram schematically showing a configuration example on the PCI Express tree structure in the case of the conventional method, and (b) is schematically showing a configuration example on the PCI Express tree structure in the case of the present invention method. It is a schematic diagram. PCI Expressスイッチにおいて種類の異なる4つのトラフィックを同時に開始させ、転送速度に応じてデータ転送が順に終了していく場合の特性を示したグラフである。4 is a graph showing characteristics when four different types of traffic are simultaneously started in a PCI Express switch, and data transfer is sequentially terminated according to the transfer rate. データ転送経路において、経由するスイッチの個数(段数)をパラメータとして、ペイロードサイズと転送レートとの関係を示したグラフである。6 is a graph showing the relationship between the payload size and the transfer rate, with the number of switches (number of stages) passing through the data transfer path as a parameter.

符号の説明Explanation of symbols

5,6 デバイス
9,12〜17,19 共通スイッチ
5,6 Device 9,12-17,19 Common switch

Claims (12)

木構造によるデータ通信網としてポイントツーポイントで送受信独立の通信チャネルが確立される高速シリアルインタフェースシステムを用いる画像システムであって、
前記木構造における下流側のエンドポイントに位置する複数のデバイス中、相関の強いデバイス同士を共通スイッチを介して上流側に接続した、ことを特徴とする画像システム。
An image system using a high-speed serial interface system in which a communication channel independent of transmission and reception is established point-to-point as a data communication network using a tree structure,
An image system characterized in that among a plurality of devices located at a downstream end point in the tree structure, devices having a strong correlation are connected to an upstream side through a common switch.
前記高速シリアルインタフェースシステムがPCI Expressシステムである、ことを特徴とする請求項1記載の画像システム。   The image system according to claim 1, wherein the high-speed serial interface system is a PCI Express system. 複数のデバイス中、一時的に画像データを保存するメモリと、当該メモリ中の画像データを符号データに圧縮する圧縮器と、圧縮された符号データを保存するハードディスクドライブとを相関の強いデバイス同士とする、ことを特徴とする請求項1又は2記載の画像システム。   Among a plurality of devices, a memory that temporarily stores image data, a compressor that compresses image data in the memory into code data, and a hard disk drive that stores compressed code data are strongly correlated with each other. The image system according to claim 1, wherein the image system is an image system. 複数のデバイス中、圧縮された符号データを保存するハードディスクドライブと、当該ハードディスクドライブ上の符号データを画像データに伸長する伸長器と、伸長された画像データが展開されるメモリとを相関の強いデバイス同士とする、ことを特徴とする請求項1又は2記載の画像システム。   A device having a strong correlation between a hard disk drive for storing compressed code data, a decompressor for expanding the code data on the hard disk drive into image data, and a memory in which the decompressed image data is expanded, among a plurality of devices The image system according to claim 1, wherein the image system is a pair. 複数のデバイス中、一時的に画像データを保存するメモリと、画像データを符号データに圧縮するとともに符号データを画像データに伸長する圧縮伸長器と、圧縮された符号データを保存するハードディスクドライブとを相関の強いデバイス同士とする、ことを特徴とする請求項1又は2記載の画像システム。   Among a plurality of devices, a memory that temporarily stores image data, a compression / decompressor that compresses the image data into code data and decompresses the code data into image data, and a hard disk drive that stores the compressed code data The image system according to claim 1, wherein the devices are highly correlated with each other. 複数のデバイス中、一時的に画像データを保存するメモリと、画像データに対して回転処理を施す回転器とを相関の強いデバイス同士とする、ことを特徴とする請求項1又は2記載の画像システム。   The image according to claim 1 or 2, wherein among a plurality of devices, a memory for temporarily storing image data and a rotator for performing rotation processing on the image data are mutually correlated devices. system. 複数のデバイス中、画像データを入力する入力部と、入力される画像データを符号データに圧縮する圧縮機能を有するデバイスと、圧縮された符号データを一時的に保存するメモリとを相関の強いデバイス同士とする、ことを特徴とする請求項1又は2記載の画像システム。   Among a plurality of devices, a device having a strong correlation between an input unit for inputting image data, a device having a compression function for compressing input image data into code data, and a memory for temporarily storing the compressed code data The image system according to claim 1, wherein the image system is a pair. 相関の強いデバイス同士に、画像データを拡大縮小する変倍器を含む、ことを特徴とする請求項7記載の画像システム。   The image system according to claim 7, further comprising: a power changer that enlarges / reduces image data between devices having strong correlation. 複数のデバイス中、圧縮された符号データが展開されるメモリと、当該メモリ上の符号データを画像データに伸長する伸長機能を有するデバイスと、伸長された画像データに基づき印字出力する出力部とを相関の強いデバイス同士とする、ことを特徴とする請求項1又は2記載の画像システム。   A memory in which compressed code data is expanded in a plurality of devices, a device having a decompression function for decompressing the code data on the memory into image data, and an output unit for printing out based on the decompressed image data The image system according to claim 1, wherein the devices are highly correlated with each other. 相関の強いデバイス同士に、伸長された画像データを拡大縮小する変倍器を含む、ことを特徴とする請求項9記載の画像システム。   The image system according to claim 9, further comprising a power changer that enlarges / reduces the expanded image data between devices having a strong correlation. 複数のデバイス中、画像データ及び印字データを一時的に保存するメモリと、当該メモリ上の画像データと印字データとを合成する合成器と、合成されたデータに基づき印字出力する出力部とを相関の強いデバイス同士とする、ことを特徴とする請求項1又は2記載の画像システム。   Correlating memory that temporarily stores image data and print data, a combiner that combines image data and print data on the memory, and an output unit that prints output based on the combined data in multiple devices The image system according to claim 1, wherein the devices are strong devices. 複数のデバイス中、プリンタ言語に圧縮された符号データが展開されるメモリと、当該メモリ上の符号データを翻訳して画像データに展開するデータ変換器と、展開された画像データに基づき印字出力する出力部とを相関の強いデバイス同士とする、ことを特徴とする請求項1又は2記載の画像システム。
Among a plurality of devices, a memory in which code data compressed into a printer language is expanded, a data converter that translates the code data in the memory and expands the image data, and prints out based on the expanded image data The image system according to claim 1, wherein the output unit is a highly correlated device.
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