JP2016115979A - Image processing apparatus, control method and program thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像データを扱う画像処理装置、その制御方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to an image processing apparatus that handles image data, a control method thereof, and a program.
内部の論理回路の構成を変更可能なPLD(Programmable Logic Device)やFPGA(Field Programmable Gate Array)などの再構成可能回路が良く知られている。一般的に、PLDやFPGAの論理回路の変更は、起動時に、ROM等の不揮発性メモリに格納された回路構成情報を、PLDやFPGA内部の揮発性メモリであるコンフィグレーションメモリへ書き込むことで実現される。また、コンフィグレーションメモリの情報は電源遮断時にクリアされるため、電源投入時に、再度、ROMに記憶している回路構成情報をコンフィグレーションメモリに書き込む必要がある。このように、電源が供給されている状態で、一度だけPLDやFPGAの論理回路を構成する方法を静的再構成という。これに対して、論理回路が動作中に、その論理回路の構成を動的に変更できるFPGA等が開発されており、このように動的に論理回路を変更する方法を動的再構成という。 Reconfigurable circuits such as PLD (Programmable Logic Device) and FPGA (Field Programmable Gate Array) capable of changing the configuration of an internal logic circuit are well known. Generally, PLD and FPGA logic circuit changes are realized by writing circuit configuration information stored in non-volatile memory such as ROM into configuration memory, which is volatile memory inside PLD or FPGA, at startup. Is done. Since the information in the configuration memory is cleared when the power is turned off, it is necessary to write the circuit configuration information stored in the ROM again in the configuration memory when the power is turned on. In this way, a method of configuring a PLD or FPGA logic circuit only once while power is supplied is called static reconfiguration. On the other hand, an FPGA or the like that can dynamically change the configuration of a logic circuit while the logic circuit is operating has been developed, and such a method of dynamically changing a logic circuit is called dynamic reconfiguration.
また、FPGAには、FPGAのチップ全体の回路構成でなく、特定の領域の回路構成だけを書き換えることが可能なものがあり、このような書き換えを部分再構成という。特に、動作中の回路の動作を停止させずに、それ以外の他の回路構成を変更することを動的部分再構成という。動的部分再構成では、動的再構成時に、コンフィグレーションメモリ全体を書き換えるのではなく、コンフィグレーションメモリの一部の領域のみを書き換えることで、FPGAの論理回路を部分的に再構成することができる。このような動的部分再構成を用いることで、例えばFPGAのある領域に、時分割で複数の論理回路を切り替えて実装できる。この結果、少ないハードウェアリソースで、用途に合わせた様々な機能を、ハードウェアによる高速の演算性能を保ったままで柔軟に実現できる。 Some FPGAs can rewrite only the circuit configuration of a specific area, not the circuit configuration of the entire FPGA chip, and such rewriting is called partial reconfiguration. In particular, changing other circuit configurations without stopping the operation of the circuit in operation is called dynamic partial reconfiguration. In dynamic partial reconfiguration, it is possible to partially reconfigure the FPGA logic circuit by rewriting only a partial area of the configuration memory instead of rewriting the entire configuration memory at the time of dynamic reconfiguration. it can. By using such dynamic partial reconfiguration, for example, a plurality of logic circuits can be switched and mounted in a certain area of the FPGA in a time division manner. As a result, with a small amount of hardware resources, various functions can be flexibly realized while maintaining high-speed computing performance by hardware.
また、MFP(Multi Function Printer)等の画像処理装置は、ユーザからの要求に応じた複数の処理(コピージョブ、プリントジョブ、SENDジョブ等)を選択可能であり、各処理に応じた画像処理は、ハードウェア又はソフトウェアにより実現される。MFPにおける画像処理機能の一部を動的再構成可能なFPGAで処理させる場合、一般的に、FPGAへの動的再構成への実施タイミングはユーザからの要求により処理内容が決定したタイミングとなる。処理内容に応じた論理回路情報がコンフィギュレーションメモリに書き込まれた後、ユーザからの要求に応じた一連の処理を実施することができる。 In addition, an image processing apparatus such as an MFP (Multi Function Printer) can select a plurality of processes (copy job, print job, SEND job, etc.) according to a request from the user. It is realized by hardware or software. When a part of the image processing function in the MFP is processed by an FPGA that can be dynamically reconfigured, generally, the execution timing for the dynamic reconfiguration to the FPGA is the timing at which the processing content is determined by a request from the user. . After the logic circuit information corresponding to the processing content is written in the configuration memory, a series of processing according to the request from the user can be performed.
ところで、FPGAの論理回路は、動作状況や、動作する論理回路の規模、動作周波数に依存して電力を消費するが、FPGA内部の論理回路の再構成を行う処理においても多くの電力を要する。一般に、LSIやFPGAといった論理回路において、急激に大量の電力消費が行われると、回路で使用される電圧に電圧降下が生じ、回路動作中に所定のレンジを超えた電圧変動が生じると、動作中の回路が誤動作する可能性がある。この再構成時の電力消費への対処方法として、特許文献1では、次に回路が使用されるまでの時間で、これから再構成処理を時分割し、分割した部分毎に順に再構成処理を実行することが記載されている。これにより、再構成処理における消費電力のピークを平準化することを可能としている。
By the way, the logic circuit of the FPGA consumes power depending on the operating state, the scale of the operating logic circuit, and the operating frequency. However, a large amount of power is required in the process of reconfiguring the logic circuit in the FPGA. In general, in a logic circuit such as LSI or FPGA, if a large amount of power is consumed rapidly, a voltage drop occurs in the voltage used in the circuit, and if a voltage fluctuation exceeding a predetermined range occurs during circuit operation, The inside circuit may malfunction. As a method for dealing with the power consumption at the time of reconfiguration, in
しかしながら、上記従来技術には以下に記載する問題がある。例えば、上記従来技術では、再構成を行う回路以外の電力状態を含めた制御が行われていないため、再構成処理される回路以外で多くの電力消費が行われている場合には、大量の消費電力による動作中の回路の誤動作を避けることができない。つまり、再構成処理に必要となる電力は小さいものの、その他の並列で実行されている処理で消費する電力が大きいため、当該再構成処理中に所定のレンジを超えた電圧変動が生じる場合がある。このようなケースに対応するハードウェア構成とするためには、電源ICの強化や、FPGAのパッケージを変える必要があり、コストアップを招くことになる。 However, the above prior art has the following problems. For example, in the above prior art, since control including the power state other than the circuit to be reconfigured is not performed, a large amount of power is consumed outside the circuit to be reconfigured. A malfunction of the circuit during operation due to power consumption cannot be avoided. In other words, although the power required for the reconstruction process is small, the power consumed by other processes executed in parallel is large, and thus voltage fluctuations exceeding a predetermined range may occur during the reconstruction process. . In order to achieve a hardware configuration corresponding to such a case, it is necessary to reinforce the power supply IC and change the FPGA package, resulting in an increase in cost.
本発明は、上述の問題に鑑みて成されたものであり、動的部分再構成を用いたシステムにおいて、一部の領域が動作中に他の領域を部分的に再構成する際に、装置の消費電力を所定の範囲内に収める仕組みを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and in a system using dynamic partial reconfiguration, when a part of a region partially operates while another part is in operation, an apparatus is provided. An object is to provide a mechanism for keeping the power consumption within a predetermined range.
本発明は、複数の部分再構成部を含み、かつ、回路構成を動的かつ部分的に再構成可能な、再構成回路を有する画像処理装置であって、前記再構成回路の一部の前記部分再構成部を再構成する際に、動作中の前記部分再構成部の消費電力の値と、再構成するため必要な追加電力の値との合計値を算出する算出手段と、記算出手段によって算出された合計値が許容電力の値に収まるか否かを判定する電力判定手段と、前記電力判定手段によって前記合計値が許容電力の値に収まると判定されると、前記再構成回路の再構成を実行する再構成手段とを備えることを特徴とする。 The present invention is an image processing apparatus including a plurality of partial reconfiguration units and having a reconfiguration circuit capable of dynamically and partially reconfiguring a circuit configuration, wherein the image processing apparatus includes a part of the reconfiguration circuit. A calculating means for calculating a total value of a power consumption value of the partial reconfiguring section in operation and a value of additional power necessary for reconfiguration when reconfiguring the partial reconfiguring section; And a power determination unit that determines whether or not the total value calculated by the method falls within an allowable power value, and the power determination unit determines that the total value falls within the allowable power value. Reconfiguration means for executing reconfiguration.
本発明によれば、動的部分再構成を用いたシステムにおいて、一部の領域が動作中に他の領域を部分的に再構成する際に、装置の消費電力を所定の範囲内に収めることができる。 According to the present invention, in a system using dynamic partial reconfiguration, the power consumption of an apparatus is kept within a predetermined range when a part of a region is partially reconfigured while another region is operating. Can do.
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る本発明を限定するものでなく、また本実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments do not limit the present invention according to the claims, and all combinations of features described in the present embodiments are not necessarily essential to the solution means of the present invention. .
<第1の実施形態>
<画像処理装置の構成>
以下では、図1乃至図11を参照して、本発明の第1の実施形態について説明する。まず、図1を参照して、本発明の実施形態に関わる画像処理装置の構成について説明する。本実施形態では、画像処理装置100として、スキャナ部やプリンタ部を有する複合機(多機能処理装置)を一例に説明する。当該画像処理装置100は、例えば複数種類の機能を実現する複合機である多機能処理装置(MFP:Multi Function Peripheral)で実現される。
<First Embodiment>
<Configuration of image processing apparatus>
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, the configuration of an image processing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, a multifunction device (multifunctional processing device) having a scanner unit and a printer unit will be described as an example of the
本実施形態の画像処理装置100は、画像処理装置100を使用するユーザが各種の操作を行うための操作部104と、画像処理装置100の状態を表示し、ユーザが操作する操作ボタンを表示する表示部102とを有する。なお、操作部104及び表示部102は、タッチパネル方式を用いて一体として設けられてもよい。画像処理装置100は、さらに、操作部104からの指示に従って原稿から画像情報を読み取るリーダ部105と、画像データを用紙に印刷するプリンタ部107とを有する。リーダ部105は、リーダ部105を制御するCPUや原稿読取を行うための照明ランプや走査ミラーなどを有する。プリンタ部107は、プリンタ部107の制御を行うCPUや画像形成や定着を行うための感光体ドラムや定着器を有する。画像処理装置100はさらに、論理回路構成情報を用いて機能を変更することができ、FPGA等で実装される動的再構成部(再構成回路)120を備える。
The
また、画像処理装置100は、画像処理装置100の動作を統括的に制御するコントローラ部101を備える。コントローラ部101はCPU111を有し、このCPU111がこの画像処理装置の各ユニットを制御するための制御ソフトウェアを実行する。コントローラ部101と、動的再構成部120は、PCI−Express等で実装されるインターコネクト112を介して接続し、各種データをやりとりすることができる。さらに、動的再構成部120は、ビデオバス113を介して、リーダ部105から原稿を読み取ることで得られる画像データを受け取ることができる。
The
また、画像処理装置100は、CPU111が実行するブートプログラムが格納されているROM109を有する。また、画像処理装置100は、CPU101が動作するためのシステムワークメモリであり、かつ画像データを一時記憶するための画像メモリでもあるRAM110を有する。RAM111は、記憶部106に格納された論理回路構成情報を複製し格納して高速に読み出すためのメモリでもある。さらに、画像処理装置100は、FPGAなどで実装される動的再構成部120をコンフィグレーションするための複数の論理回路構成情報が格納されている記憶部106を有する。記憶部106は、例えばHDDやSDカードで実現される。コントローラ部101は、リーダ部105で読み込まれた画像データに画像処理を施し記憶部106に記憶することができ、さらに画像処理装置100の操作履歴データや、ユーザ情報データを記憶することができる。コントローラ部101は、さらに、記憶部105に記憶した各種データに対して、補正、加工、編集、解析等の各種データ処理を行う。また、画像処理装置100は、ネットワークI/F部108を介してネットワークに接続され、このネットワークを利用して、ネットワークに接続された外部機器との間で画像データや各種情報、論理回路構成情報をやりとりすることができる。
The
また、画像処理装置100は、動的再構成部120と接続するROM121、RAM122、及びカメラ部123を備える。ROM121は、動的再構成部120をコンフィグレーションするための論理回路構成情報を格納している。RAM122は、動的再構成部120が用いる各種データの一時記憶領域であり、後述する動的かつ部分的な再構成処理に用いる論理回路構成情報を格納するメモリである。カメラ部123は、USB等で実装されるバスで動的再構成部120と接続し、CCDや各種センサを有し、動的再構成部120からの指示に従い、画像データやセンサ出力を得ることができる。
The
<動的再構成部>
次に、図2を参照して、動的再構成部120の詳細構成について説明する。動的再構成部120は、通信I/F211、メモリコントローラ207、リーダI/F209、USBI/F208、再構成制御部212、再構成制御部212により再構成される部分再構成領域であるPR(Partial Reconfigurable area)201、202、203、204、205、206、クロック制御部213を有する。
<Dynamic reconfiguration unit>
Next, a detailed configuration of the
通信I/F211は、コントローラ部101との間で送受信される信号や通信パケットの入出力部を構成するとともに、コントローラ部101との通信制御を行う。通信I/F211は、例えばPCI−Expressなどの規格で実装される。メモリコントローラ207は、システムバス210を介して行われるRAM122への書き込み、読み出し動作を制御する。リーダI/F209は、原稿から画像データを読み取るリーダ部105と、ビデオバス113を介して接続され、リーダ部105から画像データを受け取り、システムバス210を介して画像データを転送する。
The communication I /
USBI/F208は、USBを介して動的再構成部120が、カメラ等の他のデバイスと通信を行うためのI/F部である。本実施形態によれば、USBI/F208は、カメラ部123と接続され、カメラ部123の制御、カメラ部123から画像データやセンサ情報を受け取る制御を行う。
The USB I /
再構成制御部212は、ROM121若しくはRAM122に格納される論理回路構成情報、又は通信I/F211を介してコントローラ部101から転送される論理回路構成情報を用いて、各PRのコンフィグレーション(回路構成処理)を制御する。クロック制御部213は、動的再構成部120において供給する各種クロックの制御を行う。供給する各種クロックには、各I/F部で用いる転送クロックや、各PRで用いられる動作クロック、再構成制御部212と各PRが再構成時に用いられる再構成クロックなどがあり、クロック制御部213が周波数変更や、遮断を行うことができる。
The
部分再構成領域PR201、202、203、204、205、206は、一部のPRが動作中に、それ以外の一部のPRが再構成して別の機能を行う論理回路に再構成することが可能である。再構成される論理回路は、論理回路構成情報に依存し、論理回路構成情報は、再構成制御部212を介してコントローラ部101の制御により論理回路構成情報が選択される。本実施形態によれば、部分再構成領域PR201、202、203、204、205、206以外の回路は、電源投入時に一度だけ構成し、動的再構成することはない。
Partial reconfiguration areas PR201, 202, 203, 204, 205, and 206 are reconfigured into logic circuits in which some PRs are reconfigured to perform other functions while some PRs are operating. Is possible. The reconfigured logic circuit depends on the logic circuit configuration information, and the logic circuit configuration information is selected by the control of the
<動的再構成部120に構成される論理回路の構成例>
次に、図3を参照して、本実施例に関わる画像処理装置100において、動的再構成部120に構成される論理回路の例について説明する。
<Configuration Example of Logic Circuit Configured in
Next, an example of a logic circuit configured in the
画像処理装置100は、ユーザにより操作部104を介して選択された機能に応じて、主にコントローラ部101において、必要な処理を行う。コントローラ部101が有しない機能や、コントローラ部のソフトウェア負荷を下げるための機能を用いる場合、動的再構成部120内のPR201、202、203、204、205、206に、必要な回路を構成し、処理を行うことができる。
The
301は、動的再構成部120において、PR205にAFC(アフィン変換)、PR206にFILA(アフィン変換後用フィルタ)、PR201にSENS(センサ入力定期チェッカ)が構成されている場合を示す。この構成において、コントローラ部101は記憶部106から動的再構成部120に接続されるRAM122に格納された、通信I/F211を介して転送した画像データに対して、画像処理を行う。具体的には、AFCによって回転処理を行い、FILAによってエッジ強調等の目的のフィルタ演算処理を行い、画像処理後の画像データをRAM122に書き戻す。処理の完了を検知したコントローラ部101は、RAM122にある画像データを記憶部106に転送する。一方、SENSは、USBI/F208を介して入力されるデータを定期的にチェックし、所定のパターンの入力を検知した場合、通信I/Fを介してコントローラ部101に通知する処理を行う。
302は、301の回路構成に加え、PR202、PR203、PR204にZS(像域分離)が構成されている場合を示す。ZSは論理回路の規模が大きいため、複数の領域PR202、PR203、PR204を用いて、それぞれZS1、ZS2、ZS3として、回路構成させている。ZSは、リーダ部105で読み取った画像データが有する各画素が、文字であるか写真であるかを検出し、検出した結果を像域データとしてRAM122に格納し、その後コントローラ部101が記憶部106に転送する。像域データを用いて、その後の画像処理を行うことにより、画像データの特性にあった適用的な画像処理が可能となる。
また、各PRは、コントローラ部101から指示を受け取れるレジスタ部を有し、指示されレジスタ部に格納された設定値に基づき各処理を行うことができる。なお、本実施形態では、再構成する論理回路としてAFC、FILA、SENS、ZS等を挙げたが、一例であって、どのような処理を行う論理回路であっても構わない。また同様の機能であっても、処理パラメータが異なるだけの論理回路を構成してもよいし、RGB画像データ用か、モノクロ画像用かで異なる論理回路を構成してもよい。
Each PR has a register unit that can receive an instruction from the
<動的再構成部120への再構成制御フロー>
図4乃至図9を参照して、本実施形態に係る画像処理装置100における動的再構成部120への再構成制御フローについて説明する。図6及び図7は、コントローラ部101のCPU111が行う動的再構成制御の手順を説明する図である。まず、図6を参照して、301に示した回路構成から302に示した回路構成に移行するために、コントローラ部101のCPU111が行う処理フローについて説明する。なお、以下で説明する処理は、CPU111がROM109や記憶部106に格納された制御プログラムをRAM110に読み込んで実行することにより実現される。301では、前述したように、PR201、PR205、PR206が動作中である。このとき、ユーザからの要求によりスキャンを行うために、302で示したZSを含む回路構成に移行する。この回路構成状態の移行をユースケース1とする。
<Reconfiguration control flow to the
A reconfiguration control flow to the
S601で、CPU111は、動的再構成部120の部分再構成領域PRにおける現在の使用領域を確認する。301の時点では、PR201、PR205、PR206が使用中であり、PR202、PR203、PR204が未使用である。続いて、S602で、CPU111は、ZSを構成可能な領域が使用可能であるか否かを判定する。例えば、他の処理のために使用不可能である場合は、S601に戻り、使用可能になるまで待機する。一方、PRが使用可能であると判定した場合、S603に進む。このときCPU111は、使用するPRと、再構成処理に必要となるPRに適合した論理回路構成情報を確定する。ここではPR203、PR202、PR204が、それぞれZS1、ZS2、ZS3として使用することを確定し、必要となる論理回路構成情報は、記憶部106に格納されているものとする。
In step S <b> 601, the
S603で、CPU111は、再構成処理を行うためのシーケンスを決定する。再構成シーケンスが決定すると、S604で、CPU111は、S603で決定した再構成シーケンスに基づき、再構成処理を実行し、302の状態に移行することができる。
In step S603, the
ここで、図7を参照して、S603における、301に示した回路構成から302に示した回路構成に移行するユースケース1のための再構成シーケンスを、コントローラ部101のCPU111が決定する処理フローについて説明する。なお、以下で説明する処理は、CPU111がROM109や記憶部106に格納された制御プログラムをRAM110に読み込んで実行することにより実現される。
Here, referring to FIG. 7, the processing flow in which the
S701で、CPU111は、動作中回路の電力情報を、動作時電力管理テーブル401を用いて取得する。図4は、S701でCPU111が用いる動作時電力管理テーブル401の一例を示す。本実施形態では、動作時電力管理テーブル401は、PR−IDと、function、frequency、及びpowerの相関情報を各PRごとに定義する。PR−IDは、複数の領域備える部分再構成領域を区別するためのIDを表す。functionは、構成される回路の機能を表す。frequencyは、構成される回路の動作周波数を表し、その単位はMHzである。powerは構成される回路の動作時電力を表し、その単位はmWである。例えば、動作時電力管理テーブル401を参照することによって、PR205で、AFCが動作クロック200MHzで動作する場合、動作時電力として120mWという数値が得られる。
In step S <b> 701, the
図7の説明に戻る。ユースケース1では、S701の時点において、PR201、PR205、PR206が動作中であり、それぞれの動作状態・機能から以下のように動作時電力情報が得られる。即ち、PR201+PR205+PR206=40+120+160=320[mW]のように、算出することができる。
Returning to the description of FIG. In
次に、S702で、CPU111は、これから行う部分再構成時に必要となる追加電力を、部分再構成時電力管理テーブル501を用いて取得する。図5は、S702でCPU111が用いる部分再構成時電力管理テーブル501の一例を示す。どのPRを示すPR−IDと、構成される回路構成を示すfunction、部分再構成処理に用いられる再構成クロックの周波数を示すfrequencyと、再構成時に要する電力情報を示すpowerとの相関情報を定義している。本実施形態では、frequencyの単位はMHz、powerの単位はmWである。
Next, in step S <b> 702, the
図7の説明に戻る。PR203、PR202、PR204が、それぞれZS1、ZS2、ZS3として再構成することから、ユースケース1では、以下のように追加電力情報が得られる。即ち、PR202+PR203+PR204=200+190+240=630[mW]のように、算出することができる。
Returning to the description of FIG. Since PR203, PR202, and PR204 are reconfigured as ZS1, ZS2, and ZS3, respectively, in
次に、S703で、CPU111は、電力判定手段として機能し、S701及びS702で得られた使用時電力(消費電力)と追加電力との合計値が、動的再構成部120が許容可能な電力の値(所定の電力範囲)に収まっているか否かによって、再構成可能か否かを判定する。動的再構成部120が許容可能な電力は、動的再構成部のデバイスとしての特性によって決定し、本実施形態としては850[mw]としている。つまり、ここでは、許容可能な電力の上限を予め規定している。S703で再構成可能と判定した場合はS704に進み、可能ではないと判定した場合はS705に進む。
Next, in S <b> 703, the
S704で、CPU111は、使用するPRをすべて再構成するシーケンスとして、再構成シーケンスを決定する。つまり、図6のS604でPR203、PR202、PR204が、それぞれZS1、ZS2、ZS3として、並行して再構成処理することを示す。例えば、動作中の回路が1つもない場合は、S704に進むことが多くなることが想定される。
In step S704, the
本実施形態におけるユースケース1では、使用時電力と追加電力との合計値(320+630=950[mw])が許容可能な電力の値(850[mw])を超えているため、再構成可能ではないという判定となり、S705へ進む。なお、S705から、S709については、動作時電力及び再構成時の追加電力を、許容電力に収めるために行うステップの一例を説明している。
In
S705で、CPU111は、優先判定手段として機能し、再構成を行う予定の回路(ZS)の優先度が、実行中の回路(AFC、FLTA、SENS)の優先度に対して高いか否かを判定する。再構成を行う予定の機能の方が、実行中の機能に比べ優先度が高い場合、S706へ進み、CPU111は、動作中の回路に対して消費電力を抑える制御シーケンスを加える。これにより、再構成によって構成される論理回路が早く実行できる。一方、動作中の機能の方が再構成を行う予定の機能に比べ、優先度が低い又は同等の優先度の場合は、S708に進み、CPU111は、再構成において消費電力を抑える制御シーケンスを加える。これにより、優先度の高い処理、又はすでに同じ優先度だがすでに実行中の処理を妨げることなく再構成処理を行うことができる。
In S705, the
操作部104からユーザによって指示されたスキャン処理に用いるZSは、AFC及びFLTAに対しては優先度が高いものと定義しているため、ユースケース1ではS706に進む。S706で、CPU111は、動作中の回路に対して消費電力を抑える制御を決定する。動作中の回路に対して選択可能な制御としては、動作クロックを停止する制御や、動作クロックの周波数を低下させる制御などがある。CPU111は、動作中の回路の機能に応じてこれらの制御を選択する。
Since ZS used for the scanning process instructed by the user from the
S707で、CPU111は、S706で動作中回路への制御を再構成シーケンスに加えた上で、使用時電力と追加電力との合計値が、動的再構成部120が許容可能な電力に収まっているか否かを判定することによって、再構成可能か否かをS703と同様に判定する。判定した結果、許容可能な電力に収まっていない場合、S708へ進み、他方の制御である再構成処理の制御をさらに加える。一方、許容可能な電力に十分収まっている場合、再構成シーケンス決定のフローを完了する。本実施形態におけるユースケース1では、S706で動作クロックを停止する制御を加えても、許容電力に収まらないため、S708へ進む。
In S707, the
S708で、CPU111は、再構成処理において消費電力を抑える制御を決定する。再構成処理に対して選択可能な制御として、複数の部分再構成部PRを順に再構成処理する制御や、再構成クロックの周波数を低下させる制御などがある。CPU111は、再構成を行う論理回路情報に応じてこれらの制御を選択する。
In step S708, the
S709で、CPU111は、S708で再構成処理への制御を再構成シーケンスに加えた上で、使用時電力と追加電力が、動的再構成部120が許容可能な電力に収まっているか否かを判定することによって、再構成可能か否かをS703と同様に判定する。判定した結果、許容可能な電力に収まっていない場合はS706へ進み、他方の制御である動作中回路への制御をさらに加える。一方、許容可能な電力に十分収まっている場合は、再構成シーケンス決定のフローを完了する。本実施形態におけるユースケース1では、S706で動作クロックを停止する制御に加え、さらにS708で他方の制御である順序再構成制御を加えることにより、許容可能な電力に収まるため、再構成シーケンス決定のフローを完了する。なお、両方の制御を加えたものの、許容電力に収まらない場合は、各制御による電力の低下の度合を大きくするか、或いは、エラー終了するようにしてもよい。
In step S709, the
次に、図8を参照して、S706でCPU111が、動作中の回路に対して消費電力を抑える制御を決定する処理フローについて説明する。なお、以下で説明する処理は、CPU111がROM109や記憶部106に格納された制御プログラムをRAM110に読み込んで実行することにより実現される。
Next, with reference to FIG. 8, a processing flow in which the
S801で、CPU111は、動作中回路がリアルタイム処理か否かを判定し、非リアルタイム処理の場合はS802へ進み、リアルタイム処理の場合はS803に進む。ここでは、ビデオ画像処理といったハードデバイスの動作速度に依存して停止できないような処理をリアルタイム処理と定義し、それ以外のある程度の遅延や停止を許容できる処理を非リアルタイム処理と定義している。AFC及びFLTAは、記憶部106に記憶されていた画像データへの画像処理であり、非リアルタイム処理である。
In step S801, the
動作中回路が非リアルタイム処理の場合、S802において、動作クロックを停止する制御を再構成シーケンスに加える。このシーケンスをCPU111が選択することにより、動作時電力管理テーブル401を参照すると、PR205のAFCの消費する電力は、170[mw]から30[mw]になる。
If the circuit under operation is non-real time processing, in S802, control for stopping the operation clock is added to the reconfiguration sequence. When the
一方、動作中回路がリアルタイム処理の場合、S803において処理速度を落としても良いか否かを判定する。例えば処理レートや処理解像度を半分にて動作クロックを半減させても、機能として成立するパターン認識処理回路が、この判定において、処理速度を落としても良いと判定させる場合がある。このときS804において、動作クロックを低下させる制御を、再構成シーケンスに加える。例えばPR205に顔認識の一部の処理を行うFDT2が構成されていた場合、動作クロックの周波数を200MHzから100MHzにすると、消費電力を60[mW]抑えることができる。S803において、処理速度を落とせないと判定した場合、動作中回路への制御決定を終了する。
On the other hand, if the operating circuit is a real-time process, it is determined in S803 whether or not the processing speed can be reduced. For example, even if the processing rate or the processing resolution is halved and the operation clock is halved, the pattern recognition processing circuit that is established as a function may determine that the processing speed may be reduced in this determination. At this time, in S804, control for lowering the operation clock is added to the reconfiguration sequence. For example, in the case where the
次に、図9を参照して、S708でCPU111が再構成処理に対して消費電力を抑える制御を決定する処理フローについて説明する。なお、以下で説明する処理は、CPU111がROM109や記憶部106に格納された制御プログラムをRAM110に読み込んで実行することにより実現される。
Next, with reference to FIG. 9, a processing flow in which the
S901で、CPU111は、再構成する領域が複数存在するか否かを判定する。複数のPRによって構成される機能の論理回路である場合はS902へ進み、1つのPRによってのみ構成される機能の論理回路の場合はS903へ進む。ユースケース1では、PR202、PR203、PR204の3つの領域を用いるためS902へ進む。
In step S901, the
S902で、CPU111は、複数の動的再構成領域であるPRを、再構成に用いるPRをすべて並列ではなく順に再構成処理する制御(順序再構成)を、再構成シーケンスとして用いることを決定する。本実施形態におけるユースケース1では、並列に再構成処理を実行すると、630[mw]の追加電力が必要だが、1PRずつ再構成処理を実行すると、最大240[mw]の追加電力で実行できる。
In step S <b> 902, the
一方、S903で、CPU111は、再構成処理に用いられる再構成クロックの周波数を低下させる制御を再構成シーケンスとして用いることを決定する。例えば、PR204に、アフィン変換とフィルタを行うAFCF回路を再構成処理する場合、再構成クロックを160MHzから80MHzへ低下させることにより、消費電力を80[mw]に抑えることができる。
On the other hand, in step S903, the
<消費電力>
次に、図10を参照して、本実施形態に係る画像処理装置100における動的再構成部120への再構成制御フローを適用した場合の消費電力について説明する。
<Power consumption>
Next, with reference to FIG. 10, the power consumption when applying the reconfiguration control flow to the
1001は、横軸に時間、縦軸に消費電力を表している。縦軸のThは電圧変動が所定のレンジに収まるための基準となる動的再構成部120が許容できる消費電力の閾値であり、実線で本実施形態を適用した電力消費を示しており、破線は本実施形態を適用しなかった場合の電力消費を示している。一方、1002は、横軸に時間、縦軸に動的再構成部120の電圧を表している。電圧が所定のレンジに収まっていれば回路は正常に動作することが保障される。実線で本実施形態を適用した場合を示しており、破線は本実施形態を適用しなかった場合を示している。
1001 represents time on the horizontal axis and power consumption on the vertical axis. Th on the vertical axis is a threshold value of power consumption that can be allowed by the
時間Taは、301に示した回路を構成した時点である。この時点において、像域分離を行う回路ZSの再構成要求があり、CPU111は、本実施形態に係る再構成シーケンスの決定フローを実行し、さらに再構成処理を実行する。CPU111は、記憶部106に格納されているZS1、ZS2、ZS3をPR202、PR203、PR204に構成するための、論理回路構成情報を、通信I/F211を介して、動的再構成部120に接続するRAM122に転送する。さらに、CPU111は、再構成シーケンス決定のフローに基づき、時間Tcの直前で、まずクロック制御部213にPR205及びPR206の動作クロックの供給を遮断する。
Time Ta is the time when the circuit shown in 301 is configured. At this time, there is a request for reconfiguration of the circuit ZS that performs image area separation, and the
1003は、動作クロックの供給を遮断する前の動作中回路の消費電力の内訳を表している。1004は、動作クロックの供給を遮断した後の動作中回路の消費電力の内訳を表している。PR205及びPR206を用いて動作中であるAFC及びFLTAの動作クロックが遮断されたため、リーク電力といった静的電力以外の電力が削減されることを示している。
次に、時間Tc、Tc2、Tc3において、RAM122に格納されている論理回路構成情報を用いて、PR204、PR203、PR202を再構成処理するように、再構成制御部212に指示することで、再構成処理を行う。1005は、本実施形態に係る再構成制御シーケンスの決定フローを適用しない場合の、消費電力の内訳を表している。PR201、PR205、PR206における動作時電力に加え、PR202、PR203、PR204への再構成処理に伴う消費電力のため、Thを超えた電力消費が発生することを示しており、この結果、回路の誤動作を起こす可能性がある。1006は、本実施形態に係る再構成制御フローを適用した場合の消費電力の内訳を示している。S708において、順に再構成処理を行う決定をしたことにより、時間TcにおいてPR204を、Tc2においてPR202、Tc3においてPR203を再構成処理する。その結果、1005で示した再構成処理に伴う消費電力が分散され、Thを下回る消費電力により再構成処理が可能となる。
Next, at times Tc, Tc2, and Tc3, the
さらに、CPU111は、再構成処理部212の完了通知を受信した後、クロック制御部にPR205及びPR206の動作クロックの再開を指示する。この時点で、動的再構成部120は302に示す状態に移行しており、時間Tbにおいて、PR202、PR203、PR204は、像域分離を行う回路としてリーダ部105からの画像データに対して処理を行っている。
Furthermore, after receiving the completion notification from the
なお、本実施形態においては、電力を全てmWの直値として用いたが、共用可能な電力を100としたときの正規化した値として用いてもよいし、Hi、Mid、Loといった抽象的な値を用いて判定を行ってもよい。また、本実施形態では、動作する回路を全てPRにおいて、動的部分再構成される回路として説明したが、静的に構成される回路が含まれる動的再構成部120であってもよい。その場合、静的に構成される回路の機能、動作周波数に応じた電力情報を用いて、動作時電力を考慮して制御すればよい。また、本実施形態ではCPU111が、再構成制御部212の動作を制御したが、再構成制御部212が制御を行ってもよいし、動的再構成部120がCPUを備え、CPUが制御してもよい。
In this embodiment, all the power is used as a direct value of mW, but it may be used as a normalized value when the sharable power is 100, or an abstract such as Hi, Mid, or Lo. The determination may be made using the value. In the present embodiment, all the circuits that operate are described as dynamic partial reconfiguration in PR, but the
以上説明したように、本実施形態によれば、動作中の回路の電力情報と、動的部分再構成に伴う追加電力情報をもとに、動的部分再構成を行う場合の電力消費が所定の許容電力に収まるように、再構成方法及び動作中回路への制御方法を選択する。これにより、FPGAなどにより実装される動的再構成部120は、動作中回路が存在するときであっても、電圧変動を所定のレンジに収めることが可能となり、回路の誤動作を回避することができる。
As described above, according to the present embodiment, power consumption when performing dynamic partial reconfiguration is predetermined based on power information of an operating circuit and additional power information accompanying dynamic partial reconfiguration. The reconfiguration method and the control method for the operating circuit are selected so as to be within the allowable power. As a result, the
<別のユースケース>
図11を参照して、別のユースケースについて説明する。上記実施形態では、301から302で示した回路構成に移行するユースケースを用いて説明したが、別のユースケースの場合にであっても本発明を適用することができる。1101は、LRCT(低解像度画像補正)、FDTP(顔認識前処理)、FDT1(顔認識1)、FDT(顔認識2)が、それぞれPR203、PR201、PR202、PR205に構成されている。1102は、1101の回路構成に加え、PR204にアフィン変換とフィルタを行うAFCFの回路が構成されている場合を示す。この1101の回路構成から1102の回路構成への移行をユースケース2とする。
<Another use case>
Another use case will be described with reference to FIG. In the above-described embodiment, the use case for shifting to the circuit configuration indicated by
ユースケース2の場合の図7のフローチャートにおける動作について説明する。S701乃至S703において、ユースケース1と同様に判定した結果、再構成可能でないため、S705に進む。S705において、CPU111は、動作中の回路と、再構成する回路の優先度を比較した結果、優先度が同等であると定義していたため、S708に進み、再構成処理の制御の決定を行う。図9を用いて説明した再構成処理の制御決定手順によると、AFCFは一つの領域からなる動的部分再構成処理であるため、CPU111が選択可能な制御は、再構成クロックの周波数を低下させることである。続いて、S709で、CPU111は、再度、再構成処理への制御を再構成シーケンスに加えた上で、使用時電力と追加電力が、動的再構成部120が許容可能な電力に収まっているか否かを判定することによって、再構成可能か否かをS703と同様に判定する。その結果、再構成可能であるため、再構成シーケンス決定手順を終了する。
The operation in the flowchart of FIG. 7 for use case 2 will be described. In S701 to S703, as a result of the determination similar to the
ユースケース1では、動作中回路への制御とともに、再構成処理制御についても消費電力を削減する制御を追加したが、ユースケース2においては、再構成処理に手順を追加することのみで、許容電力に収まるように制御することが可能であった。また、動作中の回路の状況や、再構成する回路の構成によっては、動作中の回路への追加制御を行うことによってのみ、許容電力に収まるように制御することができる場合もある。つまり、消費電力削減のために、動作中の回路への制御を追加するか、再構成処理に対して処理を追加するかに対し、優先度を設けることにより適切な制御を選択することが可能となり、優先度が高い処理を早く実行することができる。
In
<第2の実施形態>
以下では、図12及び図13を用いて、本発明の第2の実施形態について説明する。上記第1の実施形態では、再構成を行う回路の優先度が、実行中の回路の優先度に対して高いか否かを判定することよって、動作中の回路に対して制御を行うか、再構成処理において制御を行うかを決定するようにした。しかしながら、必要以上に電力を抑える制御が追加されてしまう場合がある。例えば、上記第1の実施形態の場合、動作中回路への処理制御を優先して選択したが、動作中回路への制御だけでは許容電力を満たすことができず、再構成処理に対しても消費電力を抑制するための制御を追加することになった。
<Second Embodiment>
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 12 and 13. In the first embodiment, whether to control the operating circuit by determining whether the priority of the circuit to be reconfigured is higher than the priority of the circuit being executed, Decided whether to control in the reconstruction process. However, there is a case where control for suppressing power more than necessary is added. For example, in the case of the first embodiment, the process control to the operating circuit is selected with priority. However, the control of the operating circuit alone cannot satisfy the allowable power, and the reconfiguration process is also performed. Control to reduce power consumption was added.
そこで、本実施形態では、上述した内容を考慮して、動作時電力と部分再構成に伴う電力が、許容電力に収まらない場合に行う制御の選択を、消費電力の抑制の効果の高いものから順に選択する制御を行う。なお、画像処理装置100の構成及び動的再構成部120の構成については、上記第1の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
Therefore, in the present embodiment, in consideration of the above-described contents, the selection of the control performed when the operating power and the power accompanying the partial reconfiguration are not within the allowable power is selected from the one having a high effect of suppressing the power consumption. Control to select in order. Note that the configuration of the
<処理フロー>
まず、図12を参照して、第2の実施形態について、S603における、301に示した回路構成から302に示した回路構成に移行するユースケース1のための再構成シーケンスを、コントローラ部101のCPU111が決定するフローについて説明する。なお、上記第1の実施形態で説明したS701乃至S703及び、S704については、上記第1の実施形態と同様であるため、説明を省略し、S1201についてのみ説明する。また、以下で説明する処理は、CPU111がROM109や記憶部106に格納された制御プログラムをRAM110に読み込んで実行することにより実現される。
<Processing flow>
First, referring to FIG. 12, in the second embodiment, the reconfiguration sequence for
S1201で、CPU111は、動作時電力管理テーブル401と、部分再構成時の電力管理テーブル501とを用いて選択可能な制御を抽出する。301の状態では、PR201、PR205、PR206が動作中であり、frequencyが複数用意されているPR205、PR206に対して、動作クロックの遮断、又は周波数を低下させる制御が選択可能である。さらに、PR202、PR203、PR204の再構成処理においては、再構成クロックの周波数を低下させるか、順に再構成を行う処理が選択可能である。動作時電力管理テーブル401において、frequency=0の意味は、動作クロックの遮断を行うことを意味し、frequency=0に対応する値がテーブルに存在しない場合は、リアルタイム処理等の理由により動作クロックの供給を遮断できない機能であることを示す。
In step S <b> 1201, the
次に、S1202で、CPU111は、S1201で抽出した選択可能な制御のうち、電力削減量の大きい制御を優先的に選択する。ここでは、再構成クロックの周波数を160MHzから80MHzに低下させることにより、電力削減効果が最も高い280mWの効果があるので、CPU111は、動作クロックの周波数を低下させる制御を再構成シーケンスに追加することを決定する。
Next, in S1202, the
続いて、S1203で、CPU111は、S1202で動作中回路への制御を再構成シーケンスに加えた上で、使用時電力と追加電力が、動的再構成部120が許容可能な電力に収まっているか否かを判定することによって、再構成可能か否かをS703と同様に判定する。判定した結果、収まっていない場合、S1202へ進み、CPU111は、再度、追加する制御への選択を行う。許容電力に十分収まっている場合、再構成シーケンスの決定フローを完了する。
Subsequently, in step S1203, the
<消費電力>
次に、図13を参照して、本実施形態に係る画像処理装置100における動的再構成部120への再構成制御フローを適用した場合の消費電力について説明する。1301、1302は、横軸に時間、縦軸に消費電力を表している。縦軸のThは電圧変動が所定のレンジに収まるための基準となる動的再構成部120が許容できる消費電力の閾値であり、実線で本実施形態を適用した電力消費を示しており、破線は本実施形態を適用しなかった場合の電力消費を示している。
<Power consumption>
Next, with reference to FIG. 13, the power consumption when the reconfiguration control flow to the
1301は、本実施形態に係る再構成制御シーケンス決定フローを適用しない場合の、消費電力の内訳を表している。PR201、PR205、PR206における動作時電力に加え、PR202、PR203、PR204への再構成処理に伴う消費電力のため、Thを超えた電力消費が発生することを示しており、この結果、回路の誤動作を起こす可能性がある。1302は、本実施形態に係る再構成制御フローを適用した場合の消費電力の内訳を示している。S708で、再構成クロックを低下させる処理を行う決定をしたことにより、1301で示した再構成処理に伴う消費電力が削減され、Thを下回る消費電力により再構成処理が可能となる。
以上説明したように、本実施形態によれば、動作時電力と部分再構成に伴う電力が、許容電力に収まらない場合に行う制御の選択を、消費電力の抑制の効果の高いものから順に選択する制御を行う。本実施形態の再構成シーケンスの決定を行うことにより、不要な電力削減制御を適用することなく、動的再構成処理を行うことが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, the selection of the control performed when the operating power and the power associated with the partial reconfiguration do not fall within the allowable power is selected in descending order of the effect of suppressing the power consumption. Control. By determining the reconfiguration sequence of the present embodiment, it is possible to perform dynamic reconfiguration processing without applying unnecessary power reduction control.
<その他の実施形態>
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(又はCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。
<Other embodiments>
The present invention can also be realized by executing the following processing. That is, software (program) that realizes the functions of the above-described embodiments is supplied to a system or apparatus via a network or various storage media, and a computer (or CPU, MPU, etc.) of the system or apparatus reads the program. It is a process to be executed.
100:画像処理装置、104:操作部、102:表示部、105:リーダ部、107:プリンタ部、120:動的再構成部 100: Image processing apparatus 104: Operation unit 102: Display unit 105: Reader unit 107: Printer unit 120: Dynamic reconfiguration unit
Claims (12)
前記再構成回路の一部の前記部分再構成部を再構成する際に、動作中の前記部分再構成部の消費電力の値と、再構成するため必要な追加電力の値との合計値を算出する算出手段と、
前記算出手段によって算出された合計値が許容電力の値に収まるか否かを判定する電力判定手段と、
前記電力判定手段によって前記合計値が許容電力の値に収まると判定されると、前記再構成回路の再構成を実行する再構成手段と
を備えることを特徴とする画像処理装置。 An image processing apparatus having a reconfiguration circuit, including a plurality of partial reconfiguration units, and capable of dynamically and partially reconfiguring a circuit configuration,
When reconfiguring the partial reconfiguration unit of a part of the reconfiguration circuit, the total value of the power consumption value of the partial reconfiguration unit in operation and the additional power value necessary for reconfiguration is calculated. A calculating means for calculating;
Power determining means for determining whether or not the total value calculated by the calculating means falls within the allowable power value;
An image processing apparatus comprising: a reconfiguration unit configured to reconfigure the reconfiguration circuit when the power determination unit determines that the total value falls within an allowable power value.
動作中の前記部分再構成部の消費電力を抑える制御と、再構成するための追加電力を抑える制御との少なくとも一方の制御を行うシーケンスを決定することを特徴とする請求項2に記載の画像処理装置。 The determining means includes
The image according to claim 2, wherein a sequence for performing at least one of control for suppressing power consumption of the partial reconfiguration unit during operation and control for suppressing additional power for reconfiguration is determined. Processing equipment.
動作中の前記部分再構成部における機能と、前記部分再構成部に再構成される予定の機能との何れの機能を優先するかを判定する優先判定手段を備え、
前記優先判定手段によって前記部分再構成部に再構成される予定の機能の方が優先度が高いと判定されると、動作中の前記部分再構成部の消費電力を抑える制御を行うことを決定し、
前記優先判定手段によって動作中の前記部分再構成部おける機能の方が優先度が高いと判定されると、再構成するための追加電力を抑える制御を行うことを特徴とする請求項3に記載の画像処理装置。 The determining means includes
Priority determining means for determining which function of the function in the partial reconfiguration unit in operation and the function scheduled to be reconfigured in the partial reconfiguration unit is prioritized,
When the priority determination unit determines that the function scheduled to be reconfigured in the partial reconfiguration unit is higher in priority, it determines to perform control to reduce power consumption of the partial reconfiguration unit in operation. And
4. The control according to claim 3, wherein when the priority determination unit determines that the function of the partial reconfiguration unit in operation is higher in priority, control for suppressing additional power for reconfiguration is performed. 5. Image processing apparatus.
動作中の前記部分再構成部の消費電力を抑える制御、又は、再構成するための追加電力を抑える制御の何れか一方の制御を行った場合の前記合計値を前記算出手段によって算出し、
算出した前記合計値が許容電力の値に収まらない場合は、他方の制御をさらに加えるようにシーケンスを決定することを特徴とする請求項4に記載の画像処理装置。 The determining means includes
The calculation means calculates the total value when performing either one of control for suppressing power consumption of the partial reconfiguration unit during operation or control for suppressing additional power for reconfiguration,
The image processing apparatus according to claim 4, wherein when the calculated total value does not fall within an allowable power value, the sequence is determined so as to further add the other control.
算出手段が、前記再構成回路の一部の前記部分再構成部を再構成する際に、動作中の前記部分再構成部の消費電力の値と、再構成するため必要な追加電力の値との合計値を算出する算出工程と、
電力判定手段が、前記算出手段によって算出された合計値が許容電力の値に収まるか否かを判定する電力判定工程と、
再構成手段が、前記電力判定手段によって前記合計値が許容電力の値に収まると判定されると、前記再構成回路の再構成を実行する再構成工程と
を実行することを特徴とする画像処理装置の制御方法。 A method for controlling an image processing apparatus having a reconfiguration circuit, including a plurality of partial reconfiguration units and capable of dynamically and partially reconfiguring a circuit configuration,
When the calculating means reconfigures the partial reconfiguration unit of a part of the reconfiguration circuit, the power consumption value of the partial reconfiguration unit in operation and the value of additional power necessary for reconfiguration A calculation step of calculating the total value of
A power determination step for determining whether or not the total value calculated by the calculation means falls within a value of allowable power;
An image processing comprising: a reconfiguration unit that executes a reconfiguration step of reconfiguring the reconfiguration circuit when the power determination unit determines that the total value falls within an allowable power value. Control method of the device.
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