JP2004056590A

JP2004056590A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2004056590A
Application number: JP2002212916A
Authority: JP
Inventors: Masaru Nakamura; 中村　勝; Koji Oshikiri; 押切　幸治; Haruo Shida; 志田　春夫; Toshiaki Watanabe; 渡辺　利明
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-07-22
Filing date: 2002-07-22
Publication date: 2004-02-19

Abstract

【課題】パケットスイッチを用い、任意の処理モジュール間のデータ転送に独立した経路を用意して、データ転送の同時並列化を実現し、システム全体の画像処理能力を飛躍的に高める画像形成装置を提供すること。
【解決手段】複数の処理モジュールと、複数のメモリから構成される画像形成装置において、複数のポートを備えたパケットスイッチ９が設けられ、任意のポート間にデータ転送のための独立した経路を有し、各ポートに前記処理モジュール３，４とメモリ７，８を接続した。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有用な機器内バスインターフェース技術、データ転送技術を応用する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開２００１−１６３８２号公報では、画像機器の内部インターフェースとして、高速シリアルインターフェースを使用することにより、自由度の高いシステムを提供している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図５は従来のバス技術に基づく画像形成装置をごく単純化した構成で示すブロック図である。画像を取り込むスキャナ等の入力モジュール１と、画像を出力する出力プロッタ等の出力モジュール２と入力から出力への各種の画像処理を行なう処理モジュール３，４が、共通バス６を介して１つの主メモリ５に接続されている。
【０００４】
各処理モジュール３，４は共通バス６を介してデータ転送を行なうため、１つの処理モジュールが主メモリ５を使用していると、他の処理モジュールはその間中、主メモリ５にアクセスできず、待たされることになる。バスが空くまでの期間も処理できるようにするには、モジュール側にもある程度のバッファメモリを用意しておけば良いが、高速化に伴いバッファメモリの容量も増大してしまう。また、すべての処理を共通バス６で賄うため、非常に高速なデータ転送処理能力が求められるようになる。
【０００５】
画像機器の高速化、高画質化に伴い、機器内部のデータ転送技術においてもより高速性、リアルタイム性が求められている。従来は内部データ転送にはＰＣＩ等のバス技術が用いられてきたが、これは多数のモジュールが共通のバスを時分割で使用するというものである。各種の処理を同時にパイプライン式に行なう必要の有る画像機器においては、高速化に伴いバッファメモリが増大し、リアルタイム性の確保も難しくなり、従来のバス技術では限界になりつつある。
【０００６】
本発明の目的は、パケットスイッチを用い、任意の処理モジュール間のデータ転送に独立した経路を用意して、データ転送の同時並列化を実現し、システム全体の画像処理能力を飛躍的に高める画像形成装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明では、複数の処理モジュールと、複数のメモリから構成される画像形成装置において、複数のポートを備えたパケットスイッチが設けられ、任意のポート間にデータ転送のための独立した経路を有し、各ポートに前記処理モジュールとメモリを接続した画像形成装置を最も主要な特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明では、前記パケットスイッチの代わりに、このパケットスイッチを複数個設け、任意のパケットスイッチ間を独立した経路で結んでパケットスイッチ網を形成し、このパケットスイッチ網の任意のポートに各種の処理モジュールとメモリを接続した請求項１記載の画像形成装置を主要な特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明では、各処理モジュールおよび／または各パケットスイッチの入力および／または出力のポート毎に画像データに比較してごく小容量のバッファメモリを備えた請求項１または２記載の画像形成装置を主要な特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明では、各処理モジュールや各メモリとパケットスイッチ間の経路、パケットスイッチ内の各ポート間の経路、およびパケットスイッチ網内のパケットスイッチ間の各経路に関して、往路と復路で共用して時分割でデータ転送するか、往路と復路で異なる経路を用意して全二重でデータ転送する請求項１〜３のいずれか記載の画像形成装置を主要な特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の発明では、前記画像形成装置内の各経路に要求されるデータ転送能力に応じて、各経路の信号線の本数を複数にし、データの転送速度を増加し、往路と復路で転送能力を非対称にする請求項１〜３のいずれか記載の画像形成装置を主要な特徴とする。
【００１２】
請求項６記載の発明では、前記画像形成装置内の各経路の基本となる物理媒体として、１本の導線を使用する代りに、差動信号を載せた２本の導線を使用するか、または光信号を載せた光ファイバを使用する請求項１〜３のいずれか記載の画像形成装置を主要な特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明による画像形成装置の第１の実施の形態を示すブロック図である。画像機器のアーキテクチャとして、バスの代りにパケットスイッチを用い、パケットスイッチの各ポートに各種の処理モジュールやメモリを接続して機器を構成している。
【００１４】
ここで用いるパケットスイッチ（ＰＳ）９には、任意のポート間にデータ転送のための独立した経路を用意しておく。その際、使う必要のない経路については省略しても良いことはもちろんである。このため、異なる経路上での同時データ転送が可能である。
【００１５】
例えば、図１において、パケットスイッチ９と各モジュール間が双方向リンクであるとして、入力モジュール１からメモリ７にデータ転送をしながら、同時にメモリ７から処理モジュール３にデータ転送し、同様にメモリ８、処理モジュール４を介して出力モジュール２まで、同時にパイプライン式にデータ転送を行なうことができる。
【００１６】
各経路は独立してデータ転送を行なうため、バス形式ではどうしても発生する空き待ちのための遅延と、そのために必要なバッファメモリが不要になり、リアルタイム処理が可能になり、処理速度も大幅に向上できる。
【００１７】
また、個々の経路自体は共通バスに比べて低い転送能力で十分実現でき、電気的に実現し易くなる。さらに、パケットスイッチ９内の経路の接続状態を処理内容に沿って変更することで、様々な処理を簡単に実現できる。
【００１８】
図２は、本発明による画像形成装置において用いるパケットスイッチの構成例を示す回路図である。この図は４ポートを有するパケットスイッチに関連して説明する。各ポート１１，１２，１３，１４には、それぞれ入力ポートと出力ポートが有り、ポート１１から入ったパケットはパケット内の転送先の情報を元に切換えスイッチ１５を介して残るポート１２，１３，１４の何れかに送られる。
【００１９】
ポート１３が選択されたとすると、パケットはポート１３のセレクタ１８に入力される。このセレクタ１８にはポート１２，１４からのパケットも入力可能であるが、処理内容を決定すれば各使用経路も一意に決まるため、ポート１３のセレクタ１８にはポート１１からのパケットのみをポート１３から出力するようにセレクタを設定すれば良い。ポート１３以外の各ポート１１，１２，１４にもセレクタ１６，１７，１９がそれぞれ配置されている。
【００２０】
このとき、同時にポート１３からポート１４、ポート１２からポート１１、ポート１４からポート１２への経路も同時に設定できるので、すなわち最大４つの経路を同時に設定できるので、全体のデータ転送速度が大幅に向上する。また、切り替えスイッチ１５をどれか１つの出力ポート選択に使うのではなく、複数の出力ポートを同時に選択できるようにすれば、複数のモジュールに同時に同じデータを送れる。
【００２１】
図３は、本発明による画像形成装置の第２の実施の形態を示すブロック図である。この第２の実施の形態では、第１の実施の形態のパケットスイッチ９の代わりに、そのパケットスイッチ９を複数個用意して任意のパケットスイッチ間を独立した経路で結んだパケットスイッチ網２０に拡張したものである。その際に不必要な経路については省略して構わない。
【００２２】
モジュール間をすべて直接接続する何十ポートもある巨大なスイッチを開発するのは内部経路数が天文学的になるため実現不可能であるが、図３のような階層化したパケットスイッチ網２０を機器内部のデータ転送に用いることで、比較的小規模で非常に柔軟な機器を構成できる。
【００２３】
図３において、パケットスイッチ網２０はパケットスイッチＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ３，ＰＳ４，ＰＳ５，ＰＳ６およびＰＳ７からなっている。パケットスイッチＰＳ１には入力１−１、入力１−２およびメモリ７が接続されている。パケットスイッチＰＳ２には処理Ａモジュール３−１および処理Ｂモジュール４−３が接続されている。
【００２４】
パケットスイッチＰＳ３には処理Ｂモジュール４−２が接続され、パケットスイッチＰＳ５には処理Ｂモジュール４−３および処理Ｃモジュール２１−１が接続されている。パケットスイッチＰＳ６には処理Ｂモジュール４−４および処理Ｃモジュール２１−２が接続されている。パケットスイッチＰＳ７には出力２−１、出力２−２およびメモリ８が接続されている。
【００２５】
同一データを扱う処理モジュールをできるだけ近くのパケットスイッチに接続しておけば、遠方のモジュールへのデータ転送はさほど発生しないと考えられるので、パケットスイッチ網レベルでの経路数はさらに削減できる。
【００２６】
なお、図３においては４つの処理Ｂモジュール（４−１，４−２，４−３，４−４）が有り、それぞれに２つのポートが接続されている。これにより処理時間のかかるモジュールについては、このように複数の同一機能モジュールを用意して負荷分散し、ポートも増やして転送能力を増大することで、他の処理と同等の時間で処理が終わるように調整することができる。そのため、全体の処理能力が高められる。
【００２７】
図４は各種モジュールの入出力ポートやパケットスイッチの入出力ポートに必要に応じてバッファメモリを追加する構成を示す概略図である。この構成は各処理モジュールおよび／または各パケットスイッチの入力および／または出力のポート毎に画像データに比較してごく小容量のバッファメモリ２２を追加するというものである。
【００２８】
各処理モジュール間でデータ授受がリアルタイムで行われる場合は、パケットスイッチへの入力データをそのまま出力に垂れ流しても動作するが、処理モジュール間で処理時間に差がある場合やある程度のまとまったデータ単位で処理を行なう必要がある場合は、途中にメモリをおく必要が有る。
【００２９】
しかし、このメモリとしてすべての処理モジュールが共通の主メモリをアクセスするようにすると、メモリのインターフェーススピードが結局ボトルネックとなってしまい、パケットスイッチを導入した効果が薄れてしまう。一方、負荷分散のためにメモリを幾つか用意するとなると、部品やピン数が増えてコストが増大する。
【００３０】
そこで、図４に示すように各種処理モジュールの入出力ポートやパケットスイッチの入出力ポートに必要に応じてバッファ（２３，２４，２５，２６）、バッファメモリ２２を追加することで、大部分の処理モジュールは主メモリにアクセスする必要が無くなり、処理モジュール間で直接データ転送ができるようになる。
【００３１】
また、バッファメモリは容量が小さいため、各処理モジュールＬＳＩやスイッチＬＳＩおよびこれらを含んだＬＳＩ内部に組込むことができるので、メモリを新たに外付けすること無く、効率の良い処理が可能となる。
【００３２】
各処理モジュールや各メモリとパケットスイッチ間の経路、パケットスイッチ内の各ポート間の経路、およびパケットスイッチ間の各経路の２重化方法について説明する。データ転送能力がさほど必要ない場合は、図４の右側のように、往路と復路で経路を共用して時分割でデータ転送することで経路数やＬＳＩのピン数を削減できる。一方、非常に高速なデータ転送が要求される場合は、図４の左側のように往路と復路で異なる経路を用意して全二重でデータ転送する。
【００３３】
画像形成装置内の各経路に関して、要求されるデータ転送能力に応じて各経路の信号線の本数を複数にしたり、データの転送速度を増大したり、往路と復路で転送能力を非対称にしたりする。復路に流すデータが無い場合には、復路を省略し、往路だけにしても構わない。このようにすることで、各経路の転送能力を自由に調整でき、過不足の無い最適な画像形成装置を構成できる。
【００３４】
本発明による画像形成装置において、各経路の基本となる物理媒体は、媒体として、１本の導線を用いるのが通常である。しかし、高速で、ある程度の距離を伝送する場合は、２本の導線を用いて差動信号を載せたり、光ファイバを用いて光信号として伝送したりすることによって伝送距離を延長し、また、振幅を小さくすることによって電磁ノイズを低減することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によれば、任意のポート間にデータ転送のための独立した経路を備えたパケットスイッチを内部バスの代りに用いているので、異なる経路上での同時データ転送が可能で、バス形式ではどうしても発生する空き待ちのための遅延と、そのために必要なバッファメモリが不要になり、リアルタイム処理が可能になり、かつ処理速度も大幅に向上できる。
また、個々の経路自体は共通バスに比べて低い転送能力で十分実現でき、電気的に実現し易くなる。また、パケットスイッチ内の経路の接続状態を処理内容に沿って変更することで、様々な処理を簡単に実現できる。さらに、スイッチ内で複数の出力ポートを同時に選択できるようにすれば、複数のモジュールに同時に同じデータを送れる。
【００３６】
請求項２によれば、請求項１のパケットスイッチの代わりに、そのパケットスイッチを複数個用意して任意のパケットスイッチ間を独立した経路で結んだパケットスイッチ網を用いたため、処理モジュール間をすべて直接接続する巨大なスイッチを用意するのに比較して、小規模で非常に柔軟な機器を構成できる。例えば、複数の同一機能モジュールを用意して負荷分散するなどして、全体の処理能力を高めることができる。
【００３７】
請求項３によれば、各処理モジュールおよび／または各パケットスイッチの入力および／または出力のポート毎に画像データに比較してごく小容量のバッファメモリをＬＳＩ内に追加することで、主メモリを時分割で使用したり、容量の大きなメモリを幾つも用意する必要が無くなり、低コストで処理性能の高い画像形成装置を実現できる。
【００３８】
請求項４によれば、請求項１〜３の画像形成装置内の各経路の２重化方法として、往路と復路で経路を共用して時分割でデータ転送する方法と、往路と復路で異なる経路を用意してデータ転送する方法により、コストと性能に応じて経路を構成できる。
【００３９】
請求項５によれば、請求項１〜３の画像形成装置内の各経路に関して、要求されるデータ転送能力に応じて各経路の信号線の本数を複数にしたり、データの転送速度を増大したり、往路と復路で転送能力を非対称にしたりすることにより、各経路の転送能力を自由に調整でき、過不足の無い最適な画像形成装置を構成できる。
【００４０】
請求項６によれば、請求項１〜３の画像形成装置において、各経路の基本となる物理媒体として、１本の導線の代りに、２本の導線または光ファイバを用いているため、ある程度の距離を高速でデータ伝送できる。また、電磁ノイズを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による画像形成装置の第１の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】本発明による画像形成装置において用いるパケットスイッチの構成例を示す回路図である。
【図３】本発明による画像形成装置の第２の実施の形態を示すブロック図である。
【図４】各種モジュールの入出力ポートやパケットスイッチの入出力ポートに必要に応じてバッファメモリを追加する構成を示す概略図である。
【図５】従来のバス技術に基づく画像形成装置をごく単純化した構成で示すブロック図である。
【符号の説明】
１　入力モジュール
２　出力モジュール
３　処理モジュール
４　処理モジュール
７　メモリ
８　メモリ
９　パケットスイッチ
２０　パケットスイッチ網
２２　バッファメモリ

Claims

複数の処理モジュールと、複数のメモリから構成される画像形成装置において、複数のポートを備えたパケットスイッチが設けられ、任意のポート間にデータ転送のための独立した経路を有し、各ポートに前記処理モジュールとメモリを接続したことを特徴とする画像形成装置。
前記パケットスイッチの代わりに、このパケットスイッチを複数個設け、任意のパケットスイッチ間を独立した経路で結んでパケットスイッチ網を形成し、このパケットスイッチ網の任意のポートに各種の処理モジュールとメモリを接続したことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
各処理モジュールおよび／または各パケットスイッチの入力および／または出力のポート毎に画像データに比較してごく小容量のバッファメモリを備えたことを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
各処理モジュールや各メモリとパケットスイッチ間の経路、パケットスイッチ内の各ポート間の経路、およびパケットスイッチ網内のパケットスイッチ間の各経路に関して、往路と復路で共用して時分割でデータ転送するか、往路と復路で異なる経路を用意して全二重でデータ転送することを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の画像形成装置。
前記画像形成装置内の各経路に要求されるデータ転送能力に応じて、各経路の信号線の本数を複数にし、データの転送速度を増加し、往路と復路で転送能力を非対称にすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の画像形成装置。
前記画像形成装置内の各経路の基本となる物理媒体として、１本の導線を使用する代りに、差動信号を載せた２本の導線を使用するか、または光信号を載せた光ファイバを使用することを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の画像形成装置。