JP2001024647A - バスの性能を向上させる方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】バストラフィックの処理における改良された方
法を提供する。 【解決手段】本発明の一実施例によれば、等時性トラフ
ィックおよび非同期トラフィックを適応させ、かつ、非
同期トラフィックインテンシブであるバスに対して、バ
ス性能を向上させる方法が提供される。この方法は、所
定のイベント間の経過時間を測定してバストラフィック
が非同期インテンシブであるか否かを決定するステップ
を有する。その後、前記測定された時間が所定の時間以
上である場合に、前記等時性帯域幅の一部が割当てられ
る。本方法においては、大量の非同期トラフィックの待
ち時間がほとんど無くなり、バス仕様における与えられ
た公正性アルゴリズムに適合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、概してシリアルバ
スに関し、特に、非同期トラフィックインテンシブなバ
スにおける性能の向上に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、周知のバス相互接続は、各々が
異なる要件を有する、等時性（isochronous）トランザ
クションと非同期トランザクションとの混合を、バス帯
域幅全体を共有することによりシリアルバス上で実行す
る。一方では、従来からの等時性アプリケーションは、
データが規則的な間隔でかつ概して一定の速度でバスに
亙って配信されるよう命令し、データ配信の確認は要求
しない。例えば、音楽のコンパクトディスク（ＣＤ）か
らデジタルチューナに転送されているデータは、等時性
トランザクションによる転送の一候補である。他方、従
来からの非同期アプリケーションは、データが規則的な
間隔で送信されることは要求しないが、例えば制御およ
び状態レジスタの読出しおよび書込みトランザクション
を実行する場合、データの受信の確認を要求する。

【０００３】バス帯域幅全体が、各々が設定された公称
サイクル時間を有するサイクル数／秒に分割される。各
サイクルは、等時性データ時間（ウインドウ）と非同期
データ時間（ウインドウ）とに分割される。等時性ウイ
ンドウの目的は、データが時間制約型である装置にバス
帯域幅と制限された待ち時間とを保証することである。
待ち時間は、ノードがデータを送信する前に待たなけれ
ばならない時間である。等時性転送を実行したいノード
は、等時性リソースマネージャまたはバスマネージャの
役割を実行するノードから全等時性帯域幅の一部を割当
てる。

【０００４】高性能シリアルバスのためのＩＥＥＥ１３
９４−１９９５規格は、例えば１２５μｓ公称バスサイ
クルを指定している。このうち１００μｓは、ノードが
等時性トラフィックを送信する際に割当ておよび使用す
るために常に使用可能である。等時性装置による帯域幅
の予約により、かかるトラフィックを送信する装置に対
し帯域幅と制限された待ち時間とが保証される。この割
当方式では、非同期トラフィックに対し公称バスサイク
ル毎に２５μｓウインドウしか残されていない。このよ
うなバス帯域幅の分割では、等時性装置に対して優先度
が与えられている。かかる優先度は、多くの状況、特に
コンピュータの領域において問題がある。

【０００５】等時性トラフィックに与えられる優先度に
より、バス上のデータを非同期でしか送信しない装置に
対し長い待ち時間が与えられる可能性があるため、問題
が起こる。更に、非同期パケットが長い場合、公称１２
５μｓサイクル期間の終りを超える可能性があるため、
周知のアーキテクチャにより等時性トランザクションが
後続のサイクル内で追いつく（キャッチアップする）よ
うにする。キャッチアップは、効果的に非同期トラフィ
ックをわずかな数のサイクル分だけ停止させ、遅延した
サイクル開始パケットを規則的なサイクル期間に再度同
期させる。ルートノードが、遅れたサイクル開始パケッ
トを送信するために高い優先度で調整するため、非同期
トラフィックは停止する。

【０００６】例えば、等時性帯域幅の１００μｓすべて
が割当てられ、非同期パケットが４０μｓによりその２
５μｓウインドウを超える場合、次の２つのサイクルは
等時性トランザクションによってほとんど完全に占有さ
れており、非同期トランザクションに使用可能な帯域幅
は１０μｓ未満しか残されていない。非同期パケットが
公称２５μｓ非同期ウインドウを超えて４０μｓまで及
ぶ場合の例は、サイクル開始パケットが正常に送信され
る前に非同期装置が非同期パケット３μｓの送信を開始
する場合であり、パケット送信に４３μｓかかる。

【０００７】従って、等時性伝送能力を有する装置に、
等時性トラフィックに対し公称サイクル毎に全１００μ
ｓを使用させないようにして、バス性能を向上させ、非
同期トラフィックが重い場合にバスサイクル毎の非同期
トラフィックを多くすることができる方法が必要とされ
ている。また、バス性能を向上させることにより、等時
性トラフィックのキャッチアップ期間により非同期ウイ
ンドウがゼロ時間になるバスサイクルの数も低減する。
キャッチアップ期間が必要な場合を低減することによ
り、等時性トラフィックが不規則に変ることが少なくな
り、すなわち、より信頼性が高くなり、非同期トラフィ
ックの待ち時間が減少する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、バス
トラフィックの処理における改良された方法を提供する
ことにある。本発明の別の課題は、非同期トラフィック
が十分に高い場合に、等時性伝送能力を有する装置が追
加の帯域幅の割当てを行わないようにする改良された方
法を提供することにある。

【０００９】本発明のさらに別の課題は、非同期装置が
大量のデータをバスで送信する場合に、等時性伝送能力
を有する装置が追加の帯域幅の割当てを行わないように
する改良された方法を提供することにある。

【００１０】本発明のさらに別の課題は、等時性トラフ
ィックのキャッチアップ期間に対する必要性を低減する
かかる改良された方法を提供することにある。

【００１１】他の目的および利点は、添付図面を参照し
て以下の詳細な説明を読むことにより明らかとなろう。

【００１２】

【課題を解決するための手段】概略すると、本発明は、
バストラフィックを処理する改良された方法に関する。
本方法により、非同期装置が、等時性ウインドウ中に等
時性トラフィックの送信に使用しない等時性帯域幅を割
当てることが可能になる。等時性ウインドウは、サイク
ル開始パケットが受信される開始時とサブアクションギ
ャップが発生する終了時とによって定義され、非同期ウ
インドウは、サブアクションギャップが発生する開始時
とサイクル開始パケットを受信した終了時とによって定
義される。非同期装置に対し等時性帯域幅の割当てを可
能にすることにより、等時性装置が使用可能な等時性帯
域幅すべてを割当てないようにすることによって、公称
バスサイクル毎により多くの非同期帯域幅を使用するこ
とが可能となる。以下、本方式が実現されている２つの
方法について述べる。本方法は、ＩＥＥＥ１３９４−１
９９５規格に対して作用するものであり、その規格で与
えられている公正性（fairness）アルゴリズムに従って
いる。

【００１３】第１の実施の形態において、ノードは、管
理エンティティ、例えば、等時性リソースマネージャと
して作用する。ＩＥＥＥ１３９４−１９９５によれば、
等時性リソースマネージャのノード空間内には、ＣＨＡ
ＮＮＥＬＳ＿ＡＶＡＩＬＡＢＬＥおよびＢＡＮＤＷＩＤ
ＴＨ＿ＡＶＡＩＬＡＢＬＥレジスタがある。ノードは、
これらレジスタにアクセスして等時性リソースを取得す
る場合、ロックトランザクションを用いてアクセスを実
行する。

【００１４】本発明は等時性チャネルの割当を行わない
が、等時性転送を実行したいノードはまず、ＣＨＡＮＮ
ＥＬＳ＿ＡＶＡＩＬＡＢＬＥレジスタにより等時性チャ
ネル番号を取得する。このノードは、現レジスタ値を読
出して使用可能なチャネルを決定する。その後、ロック
比較およびスワップ（lock compare and swap）トラン
ザクションを用いて、使用可能なチャネルを要求する。
規格によれば、ロックトランザクションは、複数のノー
ドが同時に１つのチャネルを要求しようとする場合があ
るために使用される。最初のレジスタ読出しと続くロッ
ク動作との間に、他のいずれのノードもチャネル番号を
要求しない場合、このノードのロック転送は成功してお
り、そうでない場合は成功していない。

【００１５】ノードは、チャネルを取得すると、等時性
バス帯域幅を獲得する。ノードは、ＢＡＮＤＷＩＤＴＨ
＿ＡＶＡＩＬＡＢＬＥレジスタにアクセスして、等時性
転送を実行するために必要な帯域幅を要求する。ｂｗ＿
ｒｅｍａｉｎｉｎｇフィールドは、等時性転送に現時点
で使用可能な割当ユニットにおけるバス帯域幅を表す。
ノードは、ＢＡＮＤＷＩＤＴＨ＿ＡＶＡＩＬＡＢＬＥレ
ジスタを読出し、そのノードがサポートする転送速度を
考慮して、残りの等時性バス帯域幅の合計を判断する。
十分な等時性帯域幅が使用可能である場合、必要な帯域
幅を獲得するためにロック比較およびスワップトランザ
クションが実行される。

【００１６】１３９４規格は、公正（fair）アービトレ
ーションを用いて、バス上の各ノードにパケットを送信
する機会を保証するアルゴリズムを規定している。公正
アービトレーションアルゴリズムは、以下の通りであ
る。ノードは、それらのアービトレーションイネーブル
ビットがセットされている限り、バスの制御に対して調
停を行う。かかるノードがバスに対するアクセスを獲得
すると、それらが別のトランザクションを起動しないよ
うにそれらのアービトレーションビットがクリアされ
る。バス上の各ノードのアービトレーションビットがク
リアされる結果、それ以上要求トランザクションが発生
せず、その結果、バスは長いアイドル時間となる。

【００１７】規格によると、例えば、アイドル時間が２
０μｓに達すると、すべてのノードがアービトレーショ
ンリセットギャップを認識し、その結果、すべてのノー
ドがそれらのアービトレーションイネーブルビットをセ
ットする。２０μｓのアービトレーションリセットギャ
ップ時間は、ギャップカウントが６３である場合であっ
て、２つの連続するバスがギャップカウントレジスタへ
の介入アクセス無しにリセットした後の場合である。ア
ービトレーションリセットギャップは、公正性時間間隔
（fairness interval）の開始に先立つバスアイドル時
間の期間である。本発明によれば、バスにおける等時性
トラフィックの量を制限することにより、アービトレー
ションリセットギャップの頻度が増大することによっ
て、送信する非同期データを有する装置はかかるデータ
をより頻繁に送信することができるようになる。例え
ば、７０μｓの等時性帯域幅が、既に使用可能な２５μ
ｓに加えて非同期トラフィックに割当てられる場合、ア
ービトレーションリセットギャップが発生しないと仮定
すると、少なくとも２つの非同期パケット（最大パケッ
ト送信時間を４３μｓと仮定）を公称サイクル毎に送信
することができる。このように、本方法は、バス性能を
向上させる一方で、ＩＥＥＥ１３９４−１９９５等の基
準にも従っている。

【００１８】

【発明の実施の形態】ここで図面、特に図１を参照する
と、上述したように、本発明の第１の実施の形態が、管
理エンティティとして作用するノードによって使用され
る（ブロック１０）。このノードは、予め決められたイ
ベント間の経過した時間、例えばアービトレーションリ
セットギャップを測定して、大量の非同期トラフィック
がバス上に存在するか否かを判断することにより開始す
る（ブロック１２）。測定された時間が予め決められた
時間以上である場合、すなわち、非同期バストラフィッ
クが有効である場合、等時性帯域幅の一部が、ＢＡＮＤ
ＷＩＤＴＨ＿ＡＶＡＩＬＡＢＬＥレジスタを用いて割当
てられる（ブロック１４）。バスにおける非同期トラフ
ィックの量が十分であるか否かは、アプリケーションに
依存する。例えば、アービトレーションリセットギャッ
プ間で経過した時間が４サイクル以上である場合、非同
期トラフィックは十分に大きいとみなされる。

【００１９】熟練者には、等時性帯域幅が等時性リソー
スマネージャまたはバスマネージャから割当てられるこ
とが認められよう。等時性帯域幅の割当てられた部分
は、好ましくは、使用可能な等時性帯域幅の１０パーセ
ントと９０パーセントとの間であり、アプリケーション
によって変る。しかしながら、例えば１％等、割当てら
れる帯域幅が小さすぎる場合、アルゴリズムが実現され
なかった場合と同様のごくわずかな効果しかもたらされ
ない。逆に、割当てられる帯域幅が大きすぎる場合、い
かに正しい等時性トラフィックであってもその送信が妨
げられる可能性がある。

【００２０】ここで図２を参照すると、本発明の第２の
実施の形態において、ノードがバスを介して送信する十
分に大量の非同期データを有している場合、そのノード
は等時性帯域幅を割当てる（ブロック１６）。例えば、
スキャナまたはプリンタは、データをバッファリングす
る能力が制限されているが、それらはしばしばバスを介
して非常に大量のデータを非同期に送信することを要求
する。更に、デジタルカメラまたはＣＤ−ＲＯＭ（リー
ドオンリメモリ）は、例えば、非同期送信によってのみ
提供されるリトライ機能を利用するために大量のデータ
を非同期で送信する必要のある場合がある。

【００２１】ノードが送信しなければならない非同期デ
ータの量が十分大きいか否かは、システムに依存する。
例えば、ノードが送信する必要のある非同期データの量
がかかるデータをバッファリングするノードの能力より
大きい場合、ノードは、本発明の方法を実現する。ノー
ドが本方法を実現する他の例は、大きいブロックのデー
タの送信中にバッファリングするリソースが欠乏する場
合である。

【００２２】これらの状況において、ノードは、上述し
た周知の方法を用いて等時性リソースマネージャにアク
セスし、使用可能であれば等時性帯域幅の一部を割当て
る（ブロック１８）。等時性帯域幅が割当てられた後、
大量の非同期データが送信される（ブロック２０）。そ
の後、予め割当てられた帯域幅が、周知の方法を用いて
解放される（ブロック２２）。

【００２３】なお、本発明の２つの実施の形態は、互い
に独立して実行されるものである。上述した説明から、
多くの望ましい特性および利点を有する、バストラフィ
ックを処理する改良された方法が示されて説明されてい
ることは理解されるべきである。本方法は、バスにおけ
るトラフィックが非同期性インテンシブである場合に等
時性帯域幅の一部を割当てることによりバス性能を向上
させる。本発明は、等時性帯域幅を割当てることによ
り、アービトレーションリセットギャップの頻度を増大
させることができ、バス上の各装置は、非同期データを
送信する機会をより多く有するようになる。

【００２４】本発明のあらゆる実施の形態について示し
説明したが、当業者には、他の変更、代用および代替態
様が明らかであるということは理解されるべきである。
かかる変更、代用および代替態様は、特許請求の範囲か
ら判断されるべき本発明の精神および範囲から逸脱する
ことなく構成することができる。

【００２５】本発明のあらゆる特徴は、特許請求の範囲
に示されている。

【００２６】以上、本発明の実施例について詳述した
が、以下、本発明の各実施態様の例を示す。

【００２７】[実施態様１]既知のサイクル時間の公称の
所定比率の割当において等時性および非同期トラフィッ
クを適応させるバスであり、かつ、非同期トラフィック
インテンシブであるバスに対して、バス性能を向上させ
る方法であって、ノードが管理エンティティであるか否
かを決定するステップ（ブロック１０）と、前記ノード
が前記管理エンティティである場合に、 ａ）所定のイベント間の経過時間を測定してバストラフ
ィックが非同期インテンシブであるか否かを決定し（ブ
ロック１２）、 ｂ）前記測定された時間が所定の時間以上である場合
に、前記非同期トラフィックを送信するために前記等時
性帯域幅の一部を割当てるステップ（ブロック１４）
と、を備えて成る方法。

【００２８】[実施態様２]前記所定の時間は、４サイク
ル以上であることを特徴とする、実施態様１に記載の方
法。

【００２９】[実施態様３]前記所定のイベントは、アー
ビトレーションリセットギャップであることを特徴とす
る、実施態様１に記載の方法。

【００３０】[実施態様４]前記等時性帯域幅の割当てら
れた一部は、利用可能な等時性帯域幅の１０パーセント
から９０パーセントの間であることを特徴とする、実施
態様１に記載の方法。

【００３１】[実施態様５]前記等時性帯域幅の一部を割
当てるステップが、等時性リソースマネージャによって
行われることを特徴とする、実施態様１に記載の方法。

【００３２】[実施態様６]既知のサイクル時間の公称の
所定の比率の割当において等時性および非同期トラフィ
ックを適応させるバスであり、かつ、非同期トラフィッ
クインテンシブであるバスに対して、バス性能を向上さ
せる方法であって、ノード内にバッファリング空間の潜
在的な不足が存在するか否かを決定するステップ（ブロ
ック１６）と、前記バッファリング空間の前記潜在的な
不足が存在する場合に、 ａ）前記非同期データの量が前記所定の制限を越える場
合、前記等時性帯域幅の一部を割当て（ブロック１
８）、 ｂ）前記等時性帯域幅が割当てられた後、前記割当てら
れた等時性帯域幅を用いて公称バスサイクル毎の非同期
ウインドウを拡張することにより、非同期データを送信
するステップ（ブロック２０）と、を備えて成る方法。

【００３３】[実施態様７]前記非同期データを送信する
ステップを完了した後、前記等時性帯域幅を解放するス
テップ（ブロック２２）をさらに備えて成ることを特徴
とする、実施態様６に記載の方法。

【００３４】[実施態様８]前記バッファリング空間の前
記潜在的な不足は、ノードが送信している非同期データ
の量が前記非同期データの量をバッファリングする前記
ノードの能力より大きい場合を示すことを特徴とする、
実施態様６に記載の方法。

【００３５】[実施態様９]前記バッファリング空間の前
記潜在的な不足は、非同期データのブロックの送信中に
ノードのバッファリングリソースが不足している場合を
示すことを特徴とする、実施態様６に記載の方法。

【００３６】[実施態様１０]前記等時性帯域幅の前記割
当てられた一部は、利用可能な等時性帯域幅の１０パー
セントから９０パーセントの間であることを特徴とす
る、実施態様６に記載の方法。

【００３７】[実施態様１１]前記等時性帯域幅の一部を
割当てる前記ステップが、等時性リソースマネージャに
よって行われることを特徴とする、実施態様６に記載の
方法。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明を用いるこ
とにより、バストラフィックの処理における改良された
方法が提供される。また、非同期トラフィックが十分に
高い場合に、等時性伝送能力を有する装置が追加の帯域
幅の割当てを行わないようにすることができる。さら
に、非同期装置が大量のデータをバスで送信する場合
に、等時性伝送能力を有する装置が追加の帯域幅の割当
てを行わないようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実現するための第１の実施の形態のフ
ローチャートである。

【図２】本発明を実現するための第２の実施の形態のフ
ローチャートである。

【符号の説明】

ブロック１０：ノードが管理エンティティであるか否か
を判断するステップ ブロック１２：大量の非同期トラフィックがバスに存在
するか判断するステップ ブロック１４：等時性帯域幅の一部を割当てるステップ ブロック１６：ノードが送信する大量の非同期データを
有しているか判断するステップ ブロック１８：等時性帯域幅の一部を割当てるステップ ブロック２０：非同期データを送信するステップ ブロック２２：帯域幅を解放するステップ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】既知のサイクル時間の公称の所定比率の割
   当において等時性および非同期トラフィックを適応させ
   るバスであり、かつ、非同期トラフィックインテンシブ
   であるバスに対して、バス性能を向上させる方法であっ
   て、 ノードが管理エンティティであるか否かを決定するステ
   ップと、 前記ノードが前記管理エンティティである場合に、 ａ）所定のイベント間の経過時間を測定してバストラフ
   ィックが非同期インテンシブであるか否かを決定し、 ｂ）前記測定された時間が所定の時間以上である場合
   に、前記非同期トラフィックを送信するために前記等時
   性帯域幅の一部を割当てるステップと、 を備えて成る方法。