JP2001067306A - バスインターフェース装置およびデータ転送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外部機器とシステムバス間で複数の連続デー
タを効率良く入出力可能なデータ転送装置を提供するこ
とを目的とする。 【解決手段】 複数の入出力ポート５ａ〜５ｄと、スト
リームデータを一時的に格納するポートバッファ１３ａ
〜１３ｄと、ポートバッファ１３ａ〜１３ｄとシステム
バス３間のデータ転送を行なうバスバッファ１０とバス
制御部１１を備えており、バスバッファ１０とポートバ
ッファ１３ａ〜１３ｄを接続するローカルバス１２の帯
域をシステムバス３よりも小さく制限する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、映像情報等の連続
メディアデータを複数の入出力ポートに対して入出力を
行うバスインターフェース装置およびデータ転送装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】動画などの映像情報の配信システムは、
多数のユーザに対して、各々のユーザからの要求に応じ
て映像情報を分配するデマンド型サービスを行う。この
ようなシステムにおいては、ストリームと呼ぶビデオデ
ータ等の連続メディア情報を格納するため、大容量記憶
装置が用いられる。大容量記憶装置に格納されている映
像情報は、それぞれのユーザの要求に対応する部分が読
み出され、チャネルを通じて映像情報が分配される。こ
こで、チャネルとは各ユーザに個別に割り当てられたデ
ータ配信のための入出力ポートをいう。

【０００３】このようなシステムでのデータの転送に
は、次のような特徴がある。

【０００４】第１に、大容量記憶装置からの映像情報な
どのデータの読み出しにおいては、まとまった大きさの
データブロックを連続的に高いデータ転送レートで読み
出す必要がある。ここで、ブロックを単位として読み出
すのは、大容量記憶装置として利用されるハードディス
ク装置や光ディスク装置から連続するデータを読み出す
ほうが効率が良く、かつ、平均のデータ転送レートも高
くできるからである。なお、データ転送レートとは、単
位時間当たりに転送するデータの量を示す値である。

【０００５】第２に、ユーザ側チャネル出力のデータ転
送レートは、１つのユーザについて見れば大容量記憶装
置から出力可能なデータ転送レートよりも低い値であ
る。例えば、大容量記憶置としては、ＦａｓｔＷｉｄｅ
ＳＣＳＩ規格のインターフェースを持ったハードディス
ク装置があり、このときデータ転送レートは２０ＭＢ／
ｓである。映像情報のデータ転送レートは、例えばＭＰ
ＥＧ１の場合、１．５Ｍｂｐｓ（＝０．１８７５ＭＢ／
ｓ）である。また高画質映像であれば、３０Ｍｂｐｓ
（＝３．７５ＭＢ／ｓ）程度の高いレートが使われる場
合もある。ハードディスク装置よりも映像ストリームの
レートが低いので、１つのハードディスク装置から複数
のユーザに分配することができる。

【０００６】このようなシステムにおいて、複数のポー
トに対してデータ入出力を行なう部分がバスインターフ
ェース装置であり、このバスインターフェース装置を含
むシステムがデータ転送装置である。従来のデータ転送
装置では、本体には例えばパソコンやワークステーショ
ン等が用いられ、システムバスあるいはローカルバスと
呼ばれるバス上にＣＰＵ、メモリ、ＳＣＳＩアダプタ、
およびバスインターフェースが接続される。

【０００７】パソコンの場合のローカルバス規格として
は、ＰＣＩ（ＰｅｒｉｐｈｅｒａｌＣｏｍｐｏｎｅｎｔ
Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ）バスが使用される。この
ＰＣＩバスは３２ｂｉｔまたは６４ｂｉｔ幅で、動作周
波数３３ＭＨｚであり、３２ｂｉｔ３３ＭＨｚの場合に
は１３３ＭＢ／ｓのデータ転送性能が可能である。大容
量記憶装置としては、ＨＤＤ（ハードディスク装置）が
あり、これらはＳＣＳＩアダプタに接続される。また、
外部のディスプレイやビデオカセットレコーダ（ＶＣ
Ｒ）に対してバスインターフェースを通じて映像データ
の入出力が行なわれる。

【０００８】このようなシステムにおいては、ＳＣＳＩ
アダプタとバスインターフェースの間でメモリを介して
データ転送により、ストリームデータの入出力を行な
う。メモリとのデータ転送は、通常ＤＭＡ（ダイレクト
・メモリ・アクセス）転送が使用される。この場合、Ｓ
ＣＳＩアダプタとバスインターフェースの２種類のデー
タ転送がシステムバスを介して実行されるが、システム
バスは時分割で使用され、ＳＣＳＩアダプタとバスイン
ターフェースがかわるがわるシステムバスの使用権を取
ってデータ転送を行う。

【０００９】バスインターフェースにおいては、外部の
複数のユーザに分配するため、複数の外部ポートへの入
出力を行なうことが必要であるが、複数のチャネルの転
送に関しては、例えば、特開平８−３１７３６８「デー
タ送出装置」に開示されている。この中では、各ポート
にＦＩＦＯメモリを置いて各チャネルへ分配する方法が
取られる。

【００１０】さらに入出力数が多い場合、ハードウエア
量の削減を図るため、外部ポートにはシステムバスのバ
ス幅に比べて小さい幅のバスが使われる。ビット幅の異
なるバス間でデータ転送するバス幅変換の例は、特開平
６−３４８６４８「バスインターフェース装置」に開示
されている。

【００１１】また、扱うデータが連続データであるた
め、途切れること無く再生／記録することが求められ
る。このため、バス上のデータ転送に偏り等によってバ
ス使用効率が落ちるとフレーム落ちを起こすことにな
る。システムバス上のアービタによる負荷分散方法とし
て、特開平６−１３１３０７「マルチＣＰＵシステムに
おける負荷分散方式」が開示されている。この例は、ア
ービタによって複数のＣＰＵからの要求に対するバス使
用許可を与えてアクセス回数に応じてバス使用権を渡す
方法である。複数のストリームデータをバスを通じて転
送する場合、バスに対するアクセス要求に関してはＣＰ
Ｕと同等であり、アービタによればバス上の負荷を分散
させることができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
データ転送装置では、以下の問題点がある。

【００１３】まず、複数のＦＩＦＯを使用してバッファ
を構成する場合、単純に接続しただけでは、それぞれの
ポートへのストリームの平均的なデータ転送レートが保
証されない。例えばビデオ映像の場合などのストリーム
データのような連続データは、データ転送が途中で途切
れると映像が乱れることになる。これは、特に、複数の
入出力装置に対してストリームデータの転送をする場合
に問題となる。

【００１４】次に入出力ポートのバス幅が小さい場合、
バス幅変換は可能であるが、単純に変換しただけでは、
変換するための時間が必要となりオーバヘッドになる。
また、変換部の性能をカバーするために単純にバスコン
トローラのバッファサイズを大きくすることだけでは、
バス負荷が偏ることになる。この場合、システムバスの
使用頻度が局所的に高くなり、各機器に対する帯域保証
ができなくなる恐れがある。

【００１５】さらに、アービタによってバスの権利を調
停する方法では、アービタ回路が新たに必要になるとと
ともに、入出力インターフェースのデバイス毎にレート
が異なった場合にデバイスが変わるたびにアービタの調
停方式を変更する必要がある。また、このようなバスの
調停動作をソフトウエアで処理することは困難である。

【００１６】そこで、本発明は、上記問題点を解決する
ために、複数の入出力ポートを切替えてシステムバスへ
のデータ転送を行なう時に、複数ポートへの帯域制御を
バスアービタや流量制御装置によらずに保証することの
できるバスインターフェース装置およびデータ転送装置
を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、本発明のバスインターフェース装置は、データを入
出力する複数の入出力ポートと、前記入出力ポートの各
々に対して入出力するデータを一時的に格納するポート
バッファ手段と、ローカルバスによって前記ポートバッ
ファ手段に共通に接続されると共に、システムバスに接
続され、データを一時的に格納するバスバッファ手段
と、前記システムバスと前記バスバッファ手段と前記ロ
ーカルバス間のデータ転送を制御するバス制御手段とを
備えており、前記ローカルバスは、前記システムバスの
ビット幅に対する割合が前記システムバスのデータ転送
帯域に対する前記入出力ポートの合計のデータ転送帯域
の割合と同じになる様なビット幅を有し、前記バスバッ
ファ手段は、前記システムバスのビット幅を前記ローカ
ルバスのビット幅に変換するバス変換手段を備えてい
る。

【００１８】一実施形態では、前記バスバッファ手段
は、データを格納するＦＩＦＯ手段と、前記ＦＩＦＯ手
段の状態をバスバッファフラグによって前記バス制御手
段に出力するバスバッファフラグ制御手段を備えてお
り、前記ポートバッファ手段は、該ポートバッファ手段
の転送可能容量が前記バスバッファ手段の転送可能容量
よりも大きいことを示すポート転送フラグを出力するポ
ートフラグ制御手段を備えており、前記バス制御手段
は、前記ポート転送フラグの出力されている前記各入出
力ポートの中から転送する入出力ポートを選択し、選択
された入出力ポートのポートバッファ手段と前記バスバ
ッファ手段間のデータ転送制御と、前記バスバッファフ
ラグによって前記システムバスへのデータ転送開始制御
とを行なう。

【００１９】また、本発明のデータ転送装置は、共通の
システムバスに接続されて相互にデータ転送を行なう複
数のデバイスからなるデータ転送装置であって、少なく
とも１つのデバイスは、データを入出力する複数の入出
力ポートと、前記入出力ポートの各々に対して入出力す
るデータを一時的に格納するポートバッファ手段と、前
記システムバスのビット幅に対する割合が該システムバ
スのデータ転送帯域に対する前記入出力ポートの合計の
データ転送帯域の割合と同じになる様なビット幅を有し
ており、前記ポートバッファ手段に共通に接続されるロ
ーカルバスと、前記システムバスのビット幅と前記ロー
カルバスのビット幅の変換を行なうバス変換手段と、前
記システムバスと前記バス変換手段に接続されてデータ
を一時的に格納するバスバッファ手段と、前記バスバッ
ファ手段と前記システムバス間のデータ転送を制御する
バス制御手段とを備えている。

【００２０】一実施形態では、前記バスバッファ手段
は、データを格納するＦＩＦＯ手段と、前記ＦＩＦＯ手
段の状態をバスバッファフラグによって前記バス制御手
段に出力するバスバッファフラグ制御手段を備えてお
り、前記ポートバッファ手段は、該ポートバッファ手段
の転送可能容量が前記バスバッファ手段の転送可能容量
よりも大きいことを示すポート転送フラグを出力するポ
ートフラグ制御手段を備えており、前記バス制御手段
は、前記ポート転送フラグの出力されている前記各入出
力ポートの中から転送する入出力ポートを選択し、選択
された入出力ポートのポートバッファ手段と前記バスバ
ッファ間のデータ転送制御と、前記バスバッファフラグ
によって前記システムバスへのデータ転送開始制御とを
行なう。

【００２１】また、本発明のバスインターフェース装置
は、データを入出力する複数の入出力ポートと、前記入
出力ポートの各々に対して入出力するデータを一時的に
格納するポートバッファ手段と、前記入出力ポートの合
計のデータ転送レートに制限された帯域を有して、前記
ポートバッファ手段に共通に接続されるローカルバス
と、前記ローカルバスによって前記ポートバッファ手段
に共通に接続されると共に、システムバスに接続され、
データを一時的に格納するバスバッファ手段と、前記シ
ステムバスと前記バスバッファ手段と前記ローカルバス
間のデータ転送を制御するバス制御手段とを備えてい
る。

【００２２】一実施形態では、前記バスバッファ手段
は、データを格納するＦＩＦＯ手段と、前記ＦＩＦＯ手
段の状態をバスバッファフラグによって前記バス制御手
段に出力するバスバッファフラグ制御手段を備えてお
り、前記ポートバッファ手段は、該ポートバッファ手段
の転送可能容量が前記バスバッファ手段の転送可能容量
よりも大きいことを示すポート転送フラグを出力するポ
ートフラグ制御手段を備えており、前記バス制御手段
は、前記ポート転送フラグの出力されている前記各入出
力ポートの中から転送する入出力ポートを選択し、選択
された入出力ポートのポートバッファ手段と前記バスバ
ッファ間のデータ転送制御と、前記バスバッファフラグ
によって前記システムバスへのデータ転送開始制御とを
行なう。

【００２３】また、本発明のデータ転送装置は、共通の
システムバスに接続されて相互にデータ転送を行なう複
数のデバイスからなるデータ転送装置であって、少なく
とも１つのデバイスは、データを入出力する複数の入出
力ポートと、前記入出力ポートの各々に対して入出力す
るデータを一時的に格納するポートバッファ手段と、ロ
ーカルバスによって前記ポートバッファ手段に共通に接
続されると共に、前記システムバスに接続され、データ
を一時的に格納するバスバッファ手段と、前記システム
バスと前記バスバッファ手段と前記ローカルバス間のデ
ータ転送を制御するバス制御手段とを備えており、前記
ローカルバスは、前記バスの帯域のうち前記バス制御手
段が使用するデータ転送レートに制限された帯域を有し
ており、前記バス制御手段は、前記入出力ポートの中か
ら、データ転送する入出力ポートの合計帯域が前記ロー
カルバスの帯域以下の転送レートになる入出力ポートを
選択し、選択された入出力ポートと前記バスとの間でデ
ータ転送制御を行なう。

【００２４】一実施形態では、前記バスバッファ手段
は、データを格納するＦＩＦＯ手段と、前記ＦＩＦＯ手
段の状態をバスバッファフラグによって前記バス制御手
段に出力するバスバッファフラグ制御手段を備えてお
り、前記ポートバッファ手段は、該ポートバッファ手段
の転送可能容量が前記バスバッファ手段の転送可能容量
よりも大きいことを示すポート転送フラグを出力するポ
ートフラグ制御手段を備えており、前記バス制御手段
は、前記ポート転送フラグの出力されている前記各入出
力ポートの中から転送する入出力ポートを選択し、選択
された入出力ポートのポートバッファ手段と前記バスバ
ッファ間のデータ転送制御と、前記バスバッファフラグ
によって前記システムバスへのデータ転送開始制御とを
行なう。

【００２５】また、本発明のデータ転送装置は、共通の
システムバス上に接続されて相互にデータ転送を行なう
複数のデバイスからなるデータ転送装置であって、少な
くとも１つのデバイスは、データを入出力する複数の入
出力ポートと、前記システムバスとの間で転送を行なう
データを一時的に格納する複数のバスバッファ手段と、
前記バスバッファ手段の各々に接続されるローカルバス
と、前記ローカルバスに接続されて前記入出力ポートに
対して入出力するデータを一時的に格納するポートバッ
ファ手段と、前記システムバスと前記バスバッファ手段
間のデータ転送を制御するバス制御手段とを備えてお
り、前記ローカルバスは、前記システムバスのビット幅
に対する割合が該システムバスのデータ転送帯域に対す
る前記入出力ポートの合計のデータ転送帯域の割合と同
じになる様なビット幅を前記バスバッファ手段の数で分
割したビット幅を有しており、前記バスバッファ手段
は、前記システムバスのビット幅と前記ローカルバスの
ビット幅の変換を行なうバス変換手段を備えている。

【００２６】一実施形態では、前記バスバッファ手段
は、データを格納するＦＩＦＯ手段と、前記ＦＩＦＯ手
段の状態をバスバッファフラグによって前記バス制御手
段に出力するバスバッファフラグ制御手段を備えてお
り、前記ポートバッファ手段は、該ポートバッファ手段
の転送可能容量が前記バスバッファ手段の転送可能容量
よりも大きいことを示すポート転送フラグを出力するポ
ートフラグ制御手段を備えており、前記バス制御手段
は、前記ポート転送フラグの出力されている前記各入出
力ポートの中から転送する入出力ポートを選択し、選択
された入出力ポートのポートバッファ手段と前記バスバ
ッファ間のデータ転送制御と、前記バスバッファフラグ
によって前記システムバスへのデータ転送開始制御とを
行なう。

【００２７】また、本発明のデータ転送装置は、共通の
システムバス上に接続されて相互にデータ転送を行なう
複数のデバイスからなるデータ転送装置であって、少な
くとも１つのデバイスは、データを入出力する複数の入
出力ポートと、前記システムバスとの間で転送を行なう
データを一時的に格納する複数のバスバッファ手段と、
前記バスバッファ手段の各々に接続されるローカルバス
と、前記ローカルバスに接続され、前記入出力ポートに
対して入出力するデータを一時的に格納するポートバッ
ファ手段と、前記システムバスと前記バスバッファ手段
間のデータ転送を制御するバス制御手段とを備えてお
り、前記ローカルバスは、前記ローカルバスの合計帯域
が、前記システムバスの帯域のうち前記バス制御手段が
使用するデータ転送レートに制限された帯域を有してお
り、前記バス制御手段は、前記入出力ポートの中から、
データ転送する入出力ポートの合計帯域が前記ローカル
バスの帯域以下の転送レートになる入出力ポートを選択
し、選択された入出力ポートと前記バスとの間でデータ
転送制御を行なう。

【００２８】一実施形態では、前記バスバッファ手段
は、データを格納するＦＩＦＯ手段と、前記ＦＩＦＯ手
段の状態をバスバッファフラグによって前記バス制御手
段に出力するバスバッファフラグ制御手段を備えてお
り、前記ポートバッファ手段は、該ポートバッファ手段
の転送可能容量が前記バスバッファ手段の転送可能容量
よりも大きいことを示すポート転送フラグを出力するポ
ートフラグ制御手段を備えており、前記バス制御手段
は、前記ポート転送フラグの出力されている前記各入出
力ポートの中から転送する入出力ポートを選択し、選択
された入出力ポートのポートバッファ手段と前記バスバ
ッファ間のデータ転送制御と、前記バスバッファフラグ
によって前記システムバスへのデータ転送開始制御とを
行なう。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて詳細に説明する。

【００３０】（実施の形態１）図１は、本発明の実施の
形態１のデータ転送装置を示している。図１において、
プロセッサ２とメモリ１とＳＣＳＩアダプタ６とバスイ
ンターフェース４が共通のシステムバス３に接続されて
おり、プロセッサ２の制御の元で、ＳＣＳＩアダプタ６
とバスインターフェース４がＤＭＡ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍ
ｅｍｏｒｙ Ａｃｃｅｓｓ）転送によってメモリ１との
間でデータ転送を実行する。システムバス３は、例えば
ＰＣＩ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ
Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ）バスである。ＳＣＳＩアダ
プタ６のＳＣＳＩバス上には、ＨＤＤ（ハードディスク
装置）７ａ，７ｂ，７ｃが接続されている。また、この
図１のバスインターフェース４の例では４つの入出力ポ
ート５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄがあり、ディスプレイやＶ
ＣＲ（ビデオカセットレコーダ）等の外部機器が接続さ
れストリームデータの入出力を行う。

【００３１】図２は、バスインターフェース４の具体的
な構成を示す図である。

【００３２】システムバス３に接続されているバスバッ
ファ１０およびバス制御部１１が、システムバス３への
メモリアクセスの制御を行なう。バスバッファ１０は、
システムバス３とのデータ転送のバッファリングを行
う。バスバッファ１０としては、例えばＦＩＦＯ（先入
先出メモリ）のようなバッファである。ＦＩＦＯメモリ
は、読み出し側のＥｍｐｔｙフラグと書き込み側のＦｕ
ｌｌフラグの２種類のフラグを持つ。さらにＦＩＦＯメ
モリの状態に応じたフラグ出力も持つ。例えばＦＩＦＯ
メモリの半分に有効データが蓄えられている場合に、Ａ
ｌｍｏｓｔ Ｅｍｐｔｙフラグ、Ａｌｍｏｓｔ Ｆｕｌ
ｌフラグ等のフラグを出力する。ＦＩＦＯメモリは先入
れ先出しメモリであり、任意のデータ数について入力と
出力を完全に非同期にデータ転送できる。バスバッファ
１０のサイズは、バス制御部１１におけるシステムバス
３への連続データ転送（バースト転送）に対応する大き
さよりも大きいサイズである。

【００３３】バス制御部１１は、バスバッファ１０内の
データ量に応じてシステムバス３とバスバッファ１０間
のデータ転送の制御を行なう。例えば入出力ポート側か
らのデータ入力の場合、バスバッファ１０に一旦データ
が蓄えられる。この時、ＦＩＦＯメモリのフラグ（Ｆｕ
ｌｌあるいはＡｌｍｏｓｔ Ｆｕｌｌ）に応じてシステ
ムバス３へのデータ転送を開始する。例えばＦＩＦＯメ
モリの容量が３２ワードの場合で、Ａｌｍｏｓｔ Ｆｕ
ｌｌフラグがＦＩＦＯメモリの容量の１／２で発生する
場合は、Ａｌｍｏｓｔ Ｆｕｌｌに従えば、１６ワード
のデータが保証されているので、システムバス３に対し
ては、１６バーストの転送を行なうことができる。シス
テムバス３に対してはバス要求２０とバス許可２１の信
号に応じてアクセスを行なう。

【００３４】内部ローカルバス１２は、バスバッファ１
０とポートバッファ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄと
の間のデータバスである。システムバス３上にはＳＣＳ
Ｉアダプタ６とバスインターフェース４の２つのデバイ
スがメモリ１をアクセスする構成であるので、内部ロー
カルバス１２の動作周波数としてはシステムバス３と同
じで、内部ローカルバス１２のバス幅として、システム
バス３のバス幅の半分のビット幅のバスとする。ビット
幅が異なるため内部ローカルバス１２に対してバス幅変
換を行ないながら転送する。ＰＣＩバスの場合３２ビッ
ト幅であるので内部ローカルバス１２を１６ビット幅と
する。バスバッファ１０は、例えば３２ビットラッチに
一旦蓄えたデータを上位側１６ビット、下位側１６ビッ
トの順にセレクタで切替えて出力する変換回路でもあ
る。

【００３５】ポートバッファ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，
１３ｄは、例えばフィールドメモリ（ｆｉｅｌｄ ｍｅ
ｍｏｒｙ）とよばれるバッファである。フィールドメモ
リは、ほぼＦＩＦＯメモリのような先入れ先出し動作が
できるが、通常は映像情報をフレーム単位に書き込み及
び読み出すのに使用する。ただし、フィールドメモリで
は、メモリ内の全データについて完全な非同期入出力は
できないので、フレームごとの周期で書き込みと読み出
しを必ずオーバーラップさせてデータ転送を行なうこと
になる。ポートバッファの容量としては、フレームサイ
ズの２倍の容量である。ここでフレームとは、ＮＴＳＣ
ビデオデータの場合、毎秒３０フレームであるので、約
３３ｍｓ周期で転送される単位である。なお、デジタル
圧縮されたデータであるので、ＭＰＥＧの場合で約４Ｍ
ｂｐｓ、ＤＶ（ＤｉｇｉｔａｌＶｉｄｅｏ）の場合で約
３０Ｍｂｐｓ程度である。

【００３６】ポート制御部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１
４ｄは、ポートバッファ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３
ｄと入出力ポート５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ間のデータ転
送の制御を行なうとともに、ポートバッファ１３ａ，１
３ｂ，１３ｃ，１３ｄに格納されているデータ量に応じ
て、フレームデータが格納されていることをバス制御部
１１に伝える。

【００３７】次に、本実施形態の装置の動作を説明す
る。

【００３８】まず、データ転送装置の全体の動作につい
て、図１を用いて説明する。

【００３９】図１に示すシステムにおいて、ＨＤＤ７
ａ，７ｂ，７ｃに格納されたデータをバスインターフェ
ース４を通して出力する場合の動作について説明する。
ＨＤＤ７ａ，７ｂ，７ｃに格納されているビデオデータ
は、ＨＤＤ７ａ，７ｂ，７ｃから一旦読み出されたあ
と、メモリ１内のバッファ領域に格納される。この処理
は、プロセッサ２から指示されたＳＣＳＩアダプタ６
が、ＤＭＡ転送等によって実行する。

【００４０】ビデオデータは、通常は、毎秒３０フレー
ムで構成され、例えば３０Ｍｂｐｓのデータレートのス
トリームの場合で、１フレーム当り１２５ＫＢ（キロバ
イト）のサイズとなる。フレーム単位にバッファを管理
する場合には、一旦メモリ１内のバッファ領域に１フレ
ーム分のデータを読み込んだ後、この１フレームがバス
インターフェース４に転送される。ダブルバッファ方式
でメモリ１内のバッファ領域を管理する方法は、１フレ
ームのサイクルごとにダブルバッファの一方のバッファ
をＳＣＳＩアダプタ６が使用し、他方のバッファをバス
インターフェース４が使用することで、並行して２つの
インターフェースの処理を実行することができる。同様
に、入出力ポート５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄからストリー
ムデータを入力する場合も、出力の時とデータ転送の方
向が逆になるだけである。

【００４１】次に、メモリ１に対するシステムバス３上
のデータ転送の動作について説明する。

【００４２】システムバス３としてＰＣＩバスを使用し
ている場合など、メモリアドレスとデータとは多重化さ
れている。このため、システムバス３におけるアドレス
＆データバスの３２ビットの上には先ずアドレスが出力
されてメモリ１のロケーションが特定される。このアド
レスの後に引き続いてデータが送出され、メモリ１のア
ドレスで指定された位置から順に複数のデータがアクセ
スされる。このようなデータ転送をバースト転送と呼
ぶ。つまり、一つのバースト転送では、先頭がアドレス
で、残りがデータということが決まっている。従って、
この時のアドレスは先頭値だけであり、ひとつのバスト
ランザクションの間はアドレス先頭値から連続するアド
レスに対してのアクセスが可能である。１回のバースト
転送長は、前述のようにバスバッファ１０の容量とＦｕ
ｌｌ／Ｅｍｐｔｙフラグの範囲に依存して決定する。バ
スインターフェース４とＳＣＳＩアダプタ６は、システ
ムバス（ＰＣＩバス）３の持っているバスアービタがバ
ス使用権を与えることで、それぞれのデバイスがバスを
使用する。

【００４３】次に、図３に従って、データ転送手順につ
いて説明する。

【００４４】図３（ａ）は、ストリームデータの入力時
の入出力ポートと内部ローカルバス１２とのデータ転送
の概要を示した図である。この図３（ａ）では、ｎおよ
びｎ−１、ｎ＋１はストリームデータのフレーム番号を
表す。外部の入出力ポート５ａにおいてｎフレームを入
力している時間の間にｎ−１フレームのデータがポート
バッファ１３ａから取り込まれてシステムバス３に送ら
れて、メモリ１に格納される。この流れを、図３（ａ）
では連続的な線で示しているが、実際には、内部ローカ
ルバス１２の使用時間は、１フレームの期間連続してい
るわけではなく分散している。この様子は、次の図３
（ｂ）で説明する。

【００４５】次に図３（ｂ）に複数の入出力ポート５
ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄと内部ローカルバス１２との時間
的な関係を示す。この図３（ｂ）の上側の線では、入出
力ポート５ａだけの１フレームの時間を表しているが、
他の入出力ポート５ｂ，５ｃ，５ｄも同じ時刻でほぼ同
じ時間かかって並行して転送されている。これに対し
て、内部ローカルバス１２の転送時刻は、４つの入出力
ポート５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄに対して時分割で転送さ
れる。この図３（ｂ）では入出力ポート５ａから入出力
ポート５ｄの順で順次転送されていく様子を表してお
り、４つの入出力ポート５ａ〜５ｄの合計が１フレーム
の区切り以内に終了している。このように内部ローカル
バス１２の転送レートは、外部の入出力ポートのレート
×ポート数よりも速い。これにより、１つの内部ローカ
ルバス１２にて４つの入出力ポート５ａ〜５ｄの転送を
確実に行なうことができる。なお、４つの入出力ポート
５ａ〜５ｄの転送はポート毎に分離しなくてもよく、例
えば１フレーム１２５ＫＢであれば、５ＫＢごとに区切
って、４つの入出力ポート５ａ〜５ｄの切替えを２５回
繰り返して転送しても、全体として同じ時間で転送する
ことができる。バス制御部１１は、このようにして転送
する対象となる入出力ポート５ａ〜５ｄを切替えながら
転送を行なう。バス制御部１１においては、各ポートバ
ッファ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄの状態は制御信
号２２によって検出し、データ転送の準備できている入
出力ポートに対して切替えながら転送を行なう。

【００４６】次に図３（ｃ）に内部ローカルバス１２と
システムバス３との転送手順を示す。前述したようにシ
ステムバス３に対してはバースト転送によってデータ転
送が行なわれるが、この時のバースト長をＬとすると、
データ入力の場合には、バスバッファ１０にデータ長Ｌ
のデータが準備できればシステムバス３へのデータ転送
を開始することができる。この様子を表したものが図３
（ｃ）である。内部ローカルバス１２上での長さＬのデ
ータ転送時間をＴで表している。前述のように、内部ロ
ーカルバス１２は、システムバス３よりもビット幅が小
さく同じサイズのデータを送る場合でも、システムバス
３の方が早く終了する。図３（ｃ）に示すように、内部
ローカルバス１２は連続的にアクセスされるのに対し
て、システムバス３は間欠的にアクセスされる。これに
より、システムバス３上のデータ転送のうちのバスイン
ターフェース４のデータ転送が分散され、ＳＣＳＩアダ
プタ６は、空いている期間にシステムバスをアクセスす
れば良い。これにより、システムバス３を効率良く使用
するとともに、各入出力ポート５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ
からのデータ転送についても必要な帯域を確保すること
ができる。

【００４７】以上説明したように、本実施例のデータ転
送装置においては、各入出力ポート５ａ〜５ｄにおいて
は、各ポートバッファ１３ａ〜１３ｄにより連続的かつ
均一な転送レートが保証されるとともに、内部ローカル
バス１２とバスバッファ１０により、システムバス３上
へのデータ転送においても各入出力ポート５ａ〜５ｄに
おいて必要な転送帯域が保証される。この時、ポートバ
ッファは、準備のできているものが選択されて、切替え
られながらデータ転送されるため、入出力ポートを任意
の数に拡張可能である。またバスバッファ１０において
システムバス３へのアクセス周期が内部ローカルバス１
２によって制限されるため、システムバス３への過度の
アクセス集中が起きることがなく、常に負荷分散された
形でデータ転送を行なうことができる。

【００４８】以上、本発明のデータ転送装置の実施の形
態１を説明したが、本発明は実施の形態１に限られない
ことは勿論である。即ち、上記実施形態１におけるポー
トバッファは、ｆｉｅｌｄ ｍｅｍｏｒｙの代わりに双
方向のＦＩＦＯやＤＲＡＭを使用してもよい。また、内
部ローカルバスのビット幅としてシステムバスの半分に
しているが、バス幅を同じで周波数を半分にしても同じ
効果が得られる。さらに、内部ローカルバスにシステム
バスの半分の帯域ではなくて、外部の入出力ポートにお
けるデータ転送レートの合計、つまり必要レートだけを
割り当てれば、システムバスの帯域のうちの必要な割合
だけをバスインターフェースに割り当てることも可能に
なる。例えば、図１の例に対して、さらにもう１枚のバ
スインターフェースカードを追加して使用する場合に
は、バスの帯域を１／３あるいは１／４にした帯域を内
部ローカルバスに割り当てる。この例を図４に示す。図
４においては、システムバス３へのアクセスが各バスイ
ンターフェース４ａ，４ｂのバスバッファによって均等
化される。このため、システム全体としても、システム
バス３上では各バスインターフェース４ａ，４ｂの転送
が均一化されて負荷分散が行なわれ、全体として効率良
くデータ転送が実行される。

【００４９】尚、内部ローカルバスの必要な帯域とし
て、外部の入出力ポートの合計を単純に加える他に、あ
らかじめ内部ローカルバスの帯域を決めた状態で、その
範囲で保証できる転送レートに納まるように入出力ポー
トを選択することもできる。この場合、入出力ポート毎
に異なるビットレートであってもよく、ビットレートの
高い入出力ポートが選択された場合には、同時に転送す
る合計の入出力ポート数を制限することで、内部ローカ
ルバスの帯域を越えないことが保証さる。この状態も前
述と同様に、システムバス上ではバースト転送によって
負荷が分散された状態が維持される。

【００５０】（実施の形態２）図５は、本発明の実施の
形態２のデータ転送装置を示している。このデータ転送
装置は、図１の装置と比較して、バスインターフェース
４内に２つのバスバッファ１０ａ，１０ｂを設けた点が
異なる。尚、図５において、図１の装置と同一の作用を
果たす部位には同じ符号を付して説明を省略する。

【００５１】２次バス３０は、システムバス３と同じ転
送レートで転送するバスであり、バス制御部１１内部で
は、２つのバスバッファ１０ａ，１０ｂを選択するため
のＳＷ（スイッチ）あるいは１段から数段のバッファが
挿入されるだけである。これによりシステムバス３と２
次バス３０は、ほぼ同一のタイミングで動作させること
ができる。内部ローカルバス１２ａ，１２ｂの帯域は、
例えばシステムバス３の３２ビット幅の１／４のサイズ
とする。これによりバスバッファ１０ａ，１０ｂのそれ
ぞれの系統のシステムバス３への負荷がシステムバス３
の帯域の１／４に制限され、バスインターフェース４全
体としては、２つのバスバッファ１０ａ，１０ｂからの
転送の合計のデータ転送が実行される。これによりシス
テムバス３へのアクセスは、実施の形態１と同様に、均
等化されながら実行されるので、システムバス３の負荷
分散が可能である。また、このとき各入出力ポート５ａ
〜５ｄへの帯域も保証されることになる。

【００５２】以上説明したように、本実施形態のデータ
転送装置においては、複数のバスバッファへ分割して転
送することで、入出力ポートのビット幅を大きく削減し
た構成が可能となり、ハードウエア量を削減しながら帯
域保証のできるバスインターフェースを提供することが
できる。

【００５３】尚、以上の説明したバスバッファの数は、
入出力ポートの数およびビット数に合わせて選択すれば
良く、拡張が容易である。また、内部ローカルバスのビ
ット幅で帯域を表したが、周波数を下げることでも帯域
を変更することが可能である。さらに、前述と同様に、
各バスバッファの接続される内部ローカルバスの帯域に
合わせて、保証できる範囲の入出力ポートを選択して転
送することも可能である。これにより、転送レートの異
なる入出力ポートを拡張した場合でも、転送帯域を保証
しながらストリームの入出力が可能である。

【００５４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のバスインターフェース装置およびデータ転送装置によ
れば、内部ローカルバスの幅や周波数に応じて帯域を決
めることができ、この帯域の範囲の中で、システムバス
に対して均等に負荷分散しながらデータ転送が可能とな
る。これにより、システムバスのバス調停回路（バスア
ービタ）を変更する必要がない。さらに、システムバス
上の例えばＳＣＳＩアダプタのような他の任意のデバイ
スを接続しても、バスインターフェースにおいて負荷が
分散されているので、空いている時間に他のデバイスが
使うことで効率良くデータ転送を行なうことができる。
また、本発明のバスインターフェース機能を搭載したデ
バイスの追加も容易で、この場合は、それぞれのデバイ
スでシステムバスへのアクセスが均等化され、全体とし
て効率良く転送することができる。バスインターフェー
スの内部のバスバッファを拡張することで、いろいろな
ビット幅の入出力ポートにも対応可能である。また、内
部ローカルバスの帯域をあらかじめ決めておくことによ
り、ビットレートの異なる入出力ポートの中から帯域保
証できる範囲のポートを選択してデータ転送することが
可能となり、柔軟なシステム構成／システム変更が可能
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１のデータ転送装置の構成
を示すブロック図である。

【図２】図１のデータ転送装置におけるバスインターフ
ェースの具体的な構成を示すブロック図である。

【図３】（ａ），（ｂ）及び（ｃ）は図１のデータ転送
装置におけるデータ入出力の手順を示すタイミング図で
ある。

【図４】図１のデータ転送装置の変形例を示すブロック
図である。

【図５】本発明の実施の形態２のデータ転送装置の構成
を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ メモリ ２ プロセッサ ３ システムバス ４ バスインターフェース ５ 入出力ポート ６ ＳＣＳＩアダプタ ７ ハードディスク装置（ＨＤＤ） １０ バスバッファ １１ バス制御部 １２ 内部ローカルバス １３ ポートバッファ １４ ポート制御部

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 データを入出力する複数の入出力ポート
   と、 前記入出力ポートの各々に対して入出力するデータを一
   時的に格納するポートバッファ手段と、 ローカルバスによって前記ポートバッファ手段に共通に
   接続されると共に、システムバスに接続され、データを
   一時的に格納するバスバッファ手段と、 前記システムバスと前記バスバッファ手段と前記ローカ
   ルバス間のデータ転送を制御するバス制御手段とを備え
   ており、 前記ローカルバスは、前記システムバスのビット幅に対
   する割合が前記システムバスのデータ転送帯域に対する
   前記入出力ポートの合計のデータ転送帯域の割合と同じ
   になる様なビット幅を有し、 前記バスバッファ手段は、前記システムバスのビット幅
   を前記ローカルバスのビット幅に変換するバス変換手段
   を備えたことを特徴とするバスインターフェース装置。
2. 【請求項２】 前記バスバッファ手段は、データを格納
   するＦＩＦＯ手段と、前記ＦＩＦＯ手段の状態をバスバ
   ッファフラグによって前記バス制御手段に出力するバス
   バッファフラグ制御手段を備えており、 前記ポートバッファ手段は、該ポートバッファ手段の転
   送可能容量が前記バスバッファ手段の転送可能容量より
   も大きいことを示すポート転送フラグを出力するポート
   フラグ制御手段を備えており、 前記バス制御手段は、前記ポート転送フラグの出力され
   ている前記各入出力ポートの中から転送する入出力ポー
   トを選択し、選択された入出力ポートのポートバッファ
   手段と前記バスバッファ手段間のデータ転送制御と、前
   記バスバッファフラグによって前記システムバスへのデ
   ータ転送開始制御とを行なうことを特徴とする請求項１
   記載のバスインターフェース装置。
3. 【請求項３】 共通のシステムバスに接続されて相互に
   データ転送を行なう複数のデバイスからなるデータ転送
   装置であって、 少なくとも１つのデバイスは、 データを入出力する複数の入出力ポートと、 前記入出力ポートの各々に対して入出力するデータを一
   時的に格納するポートバッファ手段と、 前記システムバスのビット幅に対する割合が該システム
   バスのデータ転送帯域に対する前記入出力ポートの合計
   のデータ転送帯域の割合と同じになる様なビット幅を有
   しており、前記ポートバッファ手段に共通に接続される
   ローカルバスと、 前記システムバスのビット幅と前記ローカルバスのビッ
   ト幅の変換を行なうバス変換手段と、 前記システムバスと前記バス変換手段に接続されてデー
   タを一時的に格納するバスバッファ手段と、 前記バスバッファ手段と前記システムバス間のデータ転
   送を制御するバス制御手段とを備えたことを特徴とする
   データ転送装置。
4. 【請求項４】 前記バスバッファ手段は、データを格納
   するＦＩＦＯ手段と、前記ＦＩＦＯ手段の状態をバスバ
   ッファフラグによって前記バス制御手段に出力するバス
   バッファフラグ制御手段を備えており、 前記ポートバッファ手段は、該ポートバッファ手段の転
   送可能容量が前記バスバッファ手段の転送可能容量より
   も大きいことを示すポート転送フラグを出力するポート
   フラグ制御手段を備えており、 前記バス制御手段は、前記ポート転送フラグの出力され
   ている前記各入出力ポートの中から転送する入出力ポー
   トを選択し、選択された入出力ポートのポートバッファ
   手段と前記バスバッファ間のデータ転送制御と、前記バ
   スバッファフラグによって前記システムバスへのデータ
   転送開始制御とを行なうことを特徴とする請求項３記載
   のデータ転送装置。
5. 【請求項５】 データを入出力する複数の入出力ポート
   と、 前記入出力ポートの各々に対して入出力するデータを一
   時的に格納するポートバッファ手段と、 前記入出力ポートの合計のデータ転送レートに制限され
   た帯域を有して、前記ポートバッファ手段に共通に接続
   されるローカルバスと、 前記ローカルバスによって前記ポートバッファ手段に共
   通に接続されると共に、システムバスに接続され、デー
   タを一時的に格納するバスバッファ手段と、前記システ
   ムバスと前記バスバッファ手段と前記ローカルバス間の
   データ転送を制御するバス制御手段とを備えたことを特
   徴とするバスインターフェース装置。
6. 【請求項６】 前記バスバッファ手段は、データを格納
   するＦＩＦＯ手段と、前記ＦＩＦＯ手段の状態をバスバ
   ッファフラグによって前記バス制御手段に出力するバス
   バッファフラグ制御手段を備えており、 前記ポートバッファ手段は、該ポートバッファ手段の転
   送可能容量が前記バスバッファ手段の転送可能容量より
   も大きいことを示すポート転送フラグを出力するポート
   フラグ制御手段を備えており、 前記バス制御手段は、前記ポート転送フラグの出力され
   ている前記各入出力ポートの中から転送する入出力ポー
   トを選択し、選択された入出力ポートのポートバッファ
   手段と前記バスバッファ間のデータ転送制御と、前記バ
   スバッファフラグによって前記システムバスへのデータ
   転送開始制御とを行なうことを特徴とする請求項５記載
   のバスインターフェース装置。
7. 【請求項７】 共通のシステムバスに接続されて相互に
   データ転送を行なう複数のデバイスからなるデータ転送
   装置であって、 少なくとも１つのデバイスは、 データを入出力する複数の入出力ポートと、 前記入出力ポートの各々に対して入出力するデータを一
   時的に格納するポートバッファ手段と、 ローカルバスによって前記ポートバッファ手段に共通に
   接続されると共に、前記システムバスに接続され、デー
   タを一時的に格納するバスバッファ手段と、 前記システムバスと前記バスバッファ手段と前記ローカ
   ルバス間のデータ転送を制御するバス制御手段とを備え
   ており、 前記ローカルバスは、前記バスの帯域のうち前記バス制
   御手段が使用するデータ転送レートに制限された帯域を
   有しており、 前記バス制御手段は、前記入出力ポートの中から、デー
   タ転送する入出力ポートの合計帯域が前記ローカルバス
   の帯域以下の転送レートになる入出力ポートを選択し、
   選択された入出力ポートと前記バスとの間でデータ転送
   制御を行なうことを特徴とするデータ転送装置。
8. 【請求項８】 前記バスバッファ手段は、データを格納
   するＦＩＦＯ手段と、前記ＦＩＦＯ手段の状態をバスバ
   ッファフラグによって前記バス制御手段に出力するバス
   バッファフラグ制御手段を備えており、 前記ポートバッファ手段は、該ポートバッファ手段の転
   送可能容量が前記バスバッファ手段の転送可能容量より
   も大きいことを示すポート転送フラグを出力するポート
   フラグ制御手段を備えており、 前記バス制御手段は、前記ポート転送フラグの出力され
   ている前記各入出力ポートの中から転送する入出力ポー
   トを選択し、選択された入出力ポートのポートバッファ
   手段と前記バスバッファ間のデータ転送制御と、前記バ
   スバッファフラグによって前記システムバスへのデータ
   転送開始制御とを行なうことを特徴とする請求項７記載
   のデータ転送装置。
9. 【請求項９】 共通のシステムバス上に接続されて相互
   にデータ転送を行なう複数のデバイスからなるデータ転
   送装置であって、 少なくとも１つのデバイスは、 データを入出力する複数の入出力ポートと、 前記システムバスとの間で転送を行なうデータを一時的
   に格納する複数のバスバッファ手段と、 前記バスバッファ手段の各々に接続されるローカルバス
   と、 前記ローカルバスに接続されて前記入出力ポートに対し
   て入出力するデータを一時的に格納するポートバッファ
   手段と、 前記システムバスと前記バスバッファ手段間のデータ転
   送を制御するバス制御手段とを備えており、 前記ローカルバスは、前記システムバスのビット幅に対
   する割合が該システムバスのデータ転送帯域に対する前
   記入出力ポートの合計のデータ転送帯域の割合と同じに
   なる様なビット幅を前記バスバッファ手段の数で分割し
   たビット幅を有しており、 前記バスバッファ手段は、前記システムバスのビット幅
   と前記ローカルバスのビット幅の変換を行なうバス変換
   手段を備えたことを特徴とするデータ転送装置。
10. 【請求項１０】 前記バスバッファ手段は、データを格
    納するＦＩＦＯ手段と、前記ＦＩＦＯ手段の状態をバス
    バッファフラグによって前記バス制御手段に出力するバ
    スバッファフラグ制御手段を備えており、 前記ポートバッファ手段は、該ポートバッファ手段の転
    送可能容量が前記バスバッファ手段の転送可能容量より
    も大きいことを示すポート転送フラグを出力するポート
    フラグ制御手段を備えており、 前記バス制御手段は、前記ポート転送フラグの出力され
    ている前記各入出力ポートの中から転送する入出力ポー
    トを選択し、選択された入出力ポートのポートバッファ
    手段と前記バスバッファ間のデータ転送制御と、前記バ
    スバッファフラグによって前記システムバスへのデータ
    転送開始制御とを行なうことを特徴とする請求項９記載
    のデータ転送装置。
11. 【請求項１１】 共通のシステムバス上に接続されて相
    互にデータ転送を行なう複数のデバイスからなるデータ
    転送装置であって、 少なくとも１つのデバイスは、 データを入出力する複数の入出力ポートと、 前記システムバスとの間で転送を行なうデータを一時的
    に格納する複数のバスバッファ手段と、 前記バスバッファ手段の各々に接続されるローカルバス
    と、 前記ローカルバスに接続され、前記入出力ポートに対し
    て入出力するデータを一時的に格納するポートバッファ
    手段と、 前記システムバスと前記バスバッファ手段間のデータ転
    送を制御するバス制御手段とを備えており、 前記ローカルバスは、前記ローカルバスの合計帯域が、
    前記システムバスの帯域のうち前記バス制御手段が使用
    するデータ転送レートに制限された帯域を有しており、 前記バス制御手段は、前記入出力ポートの中から、デー
    タ転送する入出力ポートの合計帯域が前記ローカルバス
    の帯域以下の転送レートになる入出力ポートを選択し、
    選択された入出力ポートと前記バスとの間でデータ転送
    制御を行なうことを特徴とするデータ転送装置。
12. 【請求項１２】 前記バスバッファ手段は、データを格
    納するＦＩＦＯ手段と、前記ＦＩＦＯ手段の状態をバス
    バッファフラグによって前記バス制御手段に出力するバ
    スバッファフラグ制御手段を備えており、 前記ポートバッファ手段は、該ポートバッファ手段の転
    送可能容量が前記バスバッファ手段の転送可能容量より
    も大きいことを示すポート転送フラグを出力するポート
    フラグ制御手段を備えており、 前記バス制御手段は、前記ポート転送フラグの出力され
    ている前記各入出力ポートの中から転送する入出力ポー
    トを選択し、選択された入出力ポートのポートバッファ
    手段と前記バスバッファ間のデータ転送制御と、前記バ
    スバッファフラグによって前記システムバスへのデータ
    転送開始制御とを行なうことを特徴とする請求項１１記
    載のデータ転送装置。