JP2001257584A - 多目的データ処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課 題】本発明は、コンピュータ機器における多種に
わたる機能拡張を実現する、任意に変更可能な多目的デ
ータ処理装置に関するものである。この発明は、一つの
データ処理装置で複数のデータ処理機能を提供するこ
と、データ処理機能ごとにかかる配信・販売等の手段を
インターネット等の通信媒体を使用することで廃棄物の
発生を最小限にすることを課題とする。 【解決手段】装置内部にＦＰＧＡを用いることにより、
電子回路構成を任意に変更可能にし、多目的なデータ処
理装置を実現する。用途別の処理機能は電子回路構成情
報により供給し、一つのハードウェアで複数の処理機能
を実現する。外部機器との接続においては、物理的・電
気的な用途ごとに外部接続器を用意し広範な通信形態を
サポートする。処理機能を電子回路構成情報で供給でき
るのでソフトウェア・プログラムデータと同様に電子配
信することを実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、コンピュータ機
器における通信・画像および文書データなどを代表とす
る情報処理に関するものである。尚、この発明の性格
上、情報処理に関する種別は限定されないものである。
この発明は、装置内部にＦＰＧＡ、記憶回路、バス・イ
ンタフェース専用回路およびＦＰＧＡのコンフィグレー
ション制御回路を使用して実現する任意に処理機能を変
更できることを特徴とする多目的データ処理装置であ
る。

【０００２】この発明は、ハードディスク等の記憶装置
に使用目的別の電子回路構成情報を記憶しておき、アプ
リケーションなどからの要求により、要求に応じて専用
デバイス・ドライバが電子回路構成情報を装置内のＦＰ
ＧＡへ再組込みすることによって実現する多目的データ
処理装置である。

【０００３】

【従来の技術】従来の、コンピュータ機器の機能を拡張
するために後から装着するデータ処理装置、いわゆる機
能拡張を目的とする拡張ボードを一例にすると、その拡
張ボードが持つデータ処理機能は一義的なものしか存在
しなかった。一義的と言う表現について説明すると、例
えば通信装置ならば通信装置から変化することがないこ
とをいう。（このことは、コンピュータ機器内部におい
ても同様である。）このため、異なる機能拡張が必要に
なるたびに、別途拡張ボードを購入する必要があり、ユ
ーザは費用的にも労力的にも負担を負わざるを得なかっ
た。

【０００４】コンピュータ機器に要求する拡張機能が多
肢にわたる場合、通常では拡張ボードを複数購入する必
要があり、したがって拡張ボードの購入費用はもとよ
り、購入手配・管理、また初期設定等にかかる時間に大
変な手数がかかり、拡張ボード購入に際してそれ以外に
も労力および時間という間接的な費用を浪費していた。

【０００５】また、拡張ボード等を複数購入してもコン
ピュータ機器側の拡張スロットにも物理的な制限があ
り、多数の拡張ボードを同一環境で使用することが困難
であった。

【０００６】拡張ボードを購入するたびに、それにかか
る梱包材等が廃棄物として産出するために環境保護的に
も問題があった。

【０００７】本発明と同様に、装置内部にＦＰＧＡを使
用するデータ処理装置は従来から存在するが、それらの
データ処理装置では装置内部のＦＰＧＡの使用目的を
「開発の短期化」もしくは「バグ等による修正へ迅速に
対応する」とするものであった。すなわち、小規模な機
能変更を目的とするものである。ここでいう小規模な機
能変更とは、先述した通信装置であれば、通信規格や装
置仕様の変更・追加等による新規開発設計の短期化や一
部回路情報の修正（もしくは追加）または電子回路バグ
に対する対応を反映することをいう。このような一義的
な使用目的を持つデータ処理装置にＦＰＧＡを使用する
ものであった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上の従来技術によれ
ば、機能拡張のたびに拡張ボードを購入し、ユーザは費
用・労力を負担して更に梱包材等の廃棄物を産出するに
いたっていた。そこでこの発明は、一つのデータ処理装
置で複数のデータ処理機能を許容できるハードウェアを
提供すること、データ処理機能の追加ごとにかかる配信
・販売等の手段をインターネット等の通信媒体を使用す
ることで廃棄物の発生を最小限にすることを課題とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに本発明は、装置内部にＦＰＧＡ、ＲＡＭ等の記憶媒
体、ＦＰＧＡに対してコンフィギュレーションおよびリ
コンフィギュレーションを行うための制御回路を配し、
外部接続器と接続するためのインタフェースとこれに接
続する外部接続器、また装置内部のＦＰＧＡに対してコ
ンフィグレーションを実行する機能を持つ専用デバイス
・ドライバと専用デバイス・ドライバと対応するアプリ
ケーション等のソフトウェアにて実現する。

【００１０】コンピュータ機器内部のバス・インタフェ
ースには市販の専用ＩＣもしくは専用の制御回路を使用
する。この構造により、ＦＰＧＡのコンフィグレーショ
ン回路は一つのＩ／Ｏポートと認識されるので迅速かつ
簡単に電子回路構成情報を組込むことが可能となる。本
発明のデータ処理装置は、コンピュータ機器内で１品種
のＩ／Ｏデバイスとして認識されるものである。したが
って専用のデバイス・ドライバおよび本発明に対応する
アプリケーションによって動作することを前提とする。

【００１１】尚、ＦＰＧＡについて説明すると内部構成
が揮発性メモリもしくは不揮発性メモリによる論理情報
を再構成できるＩＣデバイスをいう。コンフィグレーシ
ョンとは、電子回路構成情報をＦＰＧＡにダウンロード
する手順をこのように呼び、リコンフィグレーションと
はＦＰＧＡに対して通電中に再コンフィグレーションを
実行することを示す。

【００１２】電子回路構成情報とは、論理記述等の回路
情報をもとにＦＰＧＡ専用の配置配線ツールを用いて生
成するＦＰＧＡ内部のメモリセルに対する配線を含んだ
論理構成を指示するための配置配線情報をいう。尚、こ
の情報単位を補足すると通常はコンフィグレーション・
データと呼ばれ、バイナリ形式で生成されるデータファ
イルである。

【００１３】本発明に使用するＦＰＧＡの使用目的をこ
こで明示する。データ処理装置におけるＦＰＧＡの使用
は、処理機能そのものを変更することを目的とする。

【００１４】外部機器との接続には、汎用性を持たせる
ために別途外部接続機器を持たせる。この部分で、電圧
の変換等の電気的な変換およびコネクタ形状等の物理的
変換を行う。

【００１５】本発明は、データ処理に関する多くの部分
をＦＰＧＡにて担当するため、ＦＰＧＡに対する電子回
路構成情報によって多目的データ処理装置の処理機能を
決定するものである。また、ＦＰＧＡの電子回路構成情
報はソフトウェア等のプログラムデータと同様に電子配
信することが可能である。この点を利用して多目的デー
タ処理装置の機能的な部分を可能な限りＦＰＧＡで担当
させることでインターネット等の通信媒体で配信・販売
することを実現する。

【００１６】

【発明の実施の形態】この発明の基本的な処理動作を説
明する。まず、はじめにハードディスク等の記憶媒体に
使用目的別の電子回路構成情報を記憶しておき、対応す
るアプリケーションからの要求に応じて専用デバイス・
ドライバによって要求に応じた電子回路構成情報を装置
内部のＦＰＧＡに組み込む。このようにして使用する環
境（アプリケーション）により、電子回路構成情報の動
的な再組み込みを行うことによって任意に処理機能を変
更可能な多目的データ処理装置とする。

【００１７】以下，この発明の一実施形態を図面ととも
に説明する。尚、文章中に付する（１ｘｘ）と示される
数字は図面上に記述する符号を表し（１ｘｘ）は図１
を、（２ｘｘ）は図２を（３ｘｘ）は図３を各々表現し
ている。

【００１８】コンピュータ機器とのホスト用接続コネク
タ（１０１）を介して、装置内部にバスＩ／Ｆ回路（１
０２）を配して接続する。

【００１９】コンピュータ機器（２０１）と接続するイ
ンタフェース手段は、ＰＣＩバス／ＰＣカード・バスな
どの一般的なインタフェース規格もしくはシステムバス
と直接接続することなどが考えられるが、これらは理解
を促すものとして記述するもので、ここで接続インタフ
ェースを限定するものではない。

【００２０】バスＩ／Ｆ回路（１０２）を介して装置内
のローカル・バス（１０３）を設けて、ここにＦＰＧＡ
に対するコンフィグレーション制御回路（１０４）とＦ
ＰＧＡ（１０５）を接続する。また、バスＩ／Ｆ回路
（１０２）は各デバイスへのアクセスを指示する選択信
号を有し、ＦＰＧＡ（１０５）が動作開始した後はこの
信号に従って各デバイスがローカル・バスへの接続を行
う。

【００２１】ここで、ＦＰＧＡ（１０５）に対する電源
投入時およびコンフィグレーションを行う際のローカル
・バス（１０３）の安全性について説明する。コンフィ
グレーション制御回路（１０４）は、コンフィグレーシ
ョン用の信号線（１０６）を介して電源投入時およびコ
ンフィグレーション／リコンフィグレーション時に、Ｆ
ＰＧＡ（１０５）のプログラム端子へＬｏｗレベルの信
号を一定期間与える、一定期間については採用するＦＰ
ＧＡや電源投入時かコンフィグレーション時に依存して
変化するので明確な時間は規定しない。この処理によっ
てＦＰＧＡ（１０５）のユーザＩ／Ｏ端子はコンフィグ
レーションが終了するまでハイ・インピーダンス状態を
継続するため、同一データ・バス上にコンフィグレーシ
ョンしていないＦＰＧＡ（１０５）とコンフィグレーシ
ョン制御回路（１０４）が接続してもローカル・バス
（１０３）の内容を破壊することなくコンピュータ機器
（２０１）とコミュニケーションを取ることが可能とな
る。

【００２２】つぎにこの発明の、多目的データ処理装置
（１１１）が通信装置として起動した場合を例として各
内部構成を説明する。コンピュータ機器（２０１）がＰ
ＣＩバス・ＰＣカード・バス等のインタフェース規格を
備えた外部接続コネクタとこれに対する多目的データ処
理装置（１１１）のホスト用接続コネクタ（１０１）を
接続する。以下、コンピュータ機器（２０１）を使用中
に外部との通信を行うと仮定し説明を行う。多目的デー
タ処理装置に対応するアプリケーション（２０２）を起
動すると、アプリケーション（２０２）から要求を受け
た専用デバイス・ドライバ（２０３）が通信形態に該当
する電子回路構成情報（２０４）の有無を検索する。当
該電子回路構成情報（２０４）が動環境内にある場合
は、当該電子回路構成情報（２０４）をハードディスク
（２０５）から取り出して多目的データ処理装置（１１
１）にコンフィグレーション処理を実行してＦＰＧＡ
（１０５）を起動する。

【００２３】電子回路構成情報（２０４）を組み込んだ
多目的データ処理装置（１１１）では、ＦＰＧＡ（１０
５）内部の回路を相当する通信回路に構成するので専用
デバイス・ドライバ（２０３）を介してアプリケーショ
ン（２０２）の要求に応じた処理を開始する。またＦＰ
ＧＡ（１０５）に接続する２つのメモリ（１０７，１０
８）はそれぞれ送信データ・バッファ、受信データ・バ
ッファとして使用する。尚、多目的データ処理装置（１
１１）外部との通信接続は、通信用バス（１０９）を介
して外部コネクタ（１１０）と接続する外部接続器（３
０１）によって外部機器とデータ通信を行う。

【００２４】ここで行われる通信形態にはＩＥＥＥ１３
９４、ＲＳ２３２Ｃ、ＳＣＳＩまたは各種ＬＡＮ接続に
用いる通信手段など狭域的なものやＩＳＤＮ６４などの
広域的な通信形態が考えられる。

【００２５】尚、信号レベル等の変換をＦＰＧＡ（１０
５）にて実現できない場合は、外部接続器（３０１）を
多目的データ処理装置（１１１）に接続して使用する。
外部接続器（３０１）は、電気的な変換およびその処理
を担当し、これによって広範囲にわたって通信形態をサ
ポートする。

【００２６】外部接続器（３０１）は、装置側コネクタ
（３０２）と変換回路（３０３）と外部接続用コネクタ
（３０４）で構成し、通信の形態と接続機器コネクタの
物理的形状により別途用意する必要があることはいうま
でも無い。

【００２７】専用デバイス・ドライバ（２０３）は、コ
ンピュータ機器（２０１）で保有する電子回路構成情報
（２０４）の管理を行い、保有する電子回路構成情報
（２０４）に関する情報をＩＤ化してアプリケーション
（２０２）とコミュニケーションできうる仕組みを持
つ。電子回路構成情報（２０４）を複数保有すること
で、多目的データ処理装置（１１１）を実現する。

【００２８】要求する電子回路構成情報（２０４）がコ
ンピュータ機器（２０１）に無い場合は、即座にその旨
をアプリケーション（２０２）を介してユーザへ伝え
る。

【００２９】請求項４の請求範囲で示す通り、電子回路
構成情報（２０４）はインターネット等の通信媒体（２
０６）で自由に配信・販売することが可能である。ま
た、電子回路構成情報（２０４）の組込みを行う際に、
先述の専用デバイス・ドライバ（２０３）が管理する管
理情報を更新することで専用デバイス・ドライバ（２０
３）は電子回路構成情報（２０４）の管理を実現する。

【００３０】「他の実施形態」同様に動画像データ処理
装置として起動した場合は、ハードディスクにある動画
像データに対して伸張処理を行うことも考えられる。ま
た外付けの外部接続器を用いて外部機器との接続を実現
し、例えばビデオカメラと接続し動画像を取り込んでモ
ニタへの表示を行う、もしくは動画像データの圧縮処理
を行うことも考えられる。

【００３１】静止画像についても同様に圧縮／伸張を行
うことも考えられる。例えばスキャナなどの外部機器か
ら取り込んだ画像データを圧縮してハードディスク上に
保存することやハードディスク上の圧縮された画像デー
タを伸張することも考えられる。

【００３２】文書データに対する圧縮／伸張を行うこと
も静止画像データ処理と同様に考えられる。

【００３３】これらは本発明の１実施形態を説明するも
のである。したがって本発明の可能性を制限するもので
はない。またバス・インタフェース等の規格や処理機能
を任意に変更する手順についても規定するものではな
い。また本発明の多目的データ処理装置は、コンピュー
タ機器の内部に組み込まれることやコンピュータ機器の
外部に拡張ボードとして実現することができるものであ
り、コンピュータ機器において多目的なデータ処理機能
を提供するものである。すなわち、その形状およびホス
トコンピュータとの接続形態がいかなるものであっても
請求範囲の項目に基づいている限り自由なものとする。

【００３４】本発明は、装置内部のＦＰＧＡに対する電
子回路構成情報を開発することによって一つのハードウ
ェアで全く異なるデータ処理機能を実現するものであ
る。この点が従来の技術とは大きく異なる。

【００３５】

【発明の効果】本発明は、従来複数の機能拡張ボードに
よって実現していた機能拡張を、装置内部にＦＰＧＡを
配置することにより一つの装置で複数の処理機能を実現
するハードウェアを提供する。

【００３６】用途別の処理機能を電子回路構成情報で配
信・販売することでユーザにとって必要な機能を無駄な
く選択供給できる環境を提供した。

【００３７】対応するアプリケーションと専用デバイス
・ドライバを使用して動的に処理機能を変更できるので
拡張ボードごとの交換作業または初期設定などの設定作
業が軽減される。

【００３８】通信形態の変更においても外部接続器の変
更で対応が可能となり、コンピュータ機器から拡張ボー
ドを挿抜する必要が軽減される。しかも外部接続器を変
更するだけで広範囲にわたって通信形態をサポートする
ことが可能となる。

【００３９】機能拡張を電子回路構成情報によって行え
ることで、データファイルとして保存できるので管理が
楽になり保管場所も縮小される。また、電子決済などの
システムを利用することで機能拡張を２４時間可能とな
る。

【００４０】電子回路情報を電子配信することで、梱包
材やマニュアル等についても同梱可能なので、これらの
廃棄物の産出が最小限に押さえられる。また販売側にお
いてもデータ処理機能に関する電子回路構成情報をイン
ターネットに代表される通信媒体によって配信・販売で
きる仕組みを利用して実現するので配送にかかるコスト
を低減できる。従って低価格で任意のデータ処理機能を
提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】多目的データ処理装置の内部構成

【図２】本発明の装置構成

【図３】外部接続器

【符号の説明】

１０１ ホスト接続用コネクタ １０２ バスＩ／Ｆ回路 １０３ ローカル・バス １０４ コンフィグレーション制御回路 １０５ ＦＰＧＡ １０６ コンフィグレーション用の信号線 １０７ メモリ１ １０８ メモリ２ １０９ 通信用バス １１０ 外部コネクタ １１１ 多目的データ処理装置 ２０１ コンピュータ機器 ２０２ 対応アプリケーション ２０３ 専用デバイス・ドライバ ２０４ 電子回路構成情報 ２０５ ハードディスク ２０６ インターネット等の通信媒体 ３０１ 外部接続器 ３０２ 装置側コネクタ ３０３ 変換回路 ３０４ 外部接続用コネクタ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】装置内部にＦＰＧＡを配置することによ
   り、処理機能を用途別に任意に変更できることを特徴と
   する多目的データ処理装置。
2. 【請求項２】ハードディスク等の記憶装置に電子回路構
   成情報を記憶し、ソフトウェアによりＦＰＧＡ内部の電
   子回路構成を置換えることによって処理機能を変更する
   ことができる請求項１の多目的データ処理装置。
3. 【請求項３】装置外部とのインタフェースを持ち、外部
   接続器を使用して装置外部の装置とコミュニケーション
   することができる請求項１の多目的データ処理装置。
4. 【請求項４】電子回路構成情報を通信媒体によって配信
   ・販売し処理機能の追加を行うことができる請求項１の
   多目的データ処理装置。