JP2005242497A - データ転送方法およびデータ記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】ＰＣＩバスを有するコンピュータシステムで、複数のストリームデータをＰＣＩバスを通じて転送する場合に、良好な転送特性を得るための最適なシステムを安価に構築することができるデータ転送方法およびデータ記憶媒体を提供する。
【解決手段】コンピュータシステム２２は、メインメモリ（主記憶部）２５にストリームデータを格納する際に、メインメモリ（主記憶部）２５に対し、先頭にデータの並びを示すヘッダを付加して複数のストリームデータを多重したデータ列を生成し、任意の拡張カード２６、２７、２８からＰＣＩバスを通じて転送する。
【選択図】図２

Description

本発明は、バスを介してコンピュータのメインメモリに複数のストリームデータを転送するデータ転送方法およびデータ記憶媒体に関するものである。

従来から、パソコンなどのコンピュータを中心としたコンピュータシステムにおいては、その拡張用バスとしてＰＣＩバスが広く用いられている。このバスの利用形態としては、例えば図１（ａ）に示すようなシステム（例えば、特許文献１を参照）が考えられる。このコンピュータシステム１は、ＰＣＩバスＰ１と、ＰＣＩバスＰ１にブリッジ３を通じて接続されたＣＰＵ２と、ＰＣＩバスＰ１にブリッジ３を通じて接続されたメインメモリ（主記憶部）４と、ＰＣＩバスＰ１に接続された複数の拡張カード５、６、７とからなっている。

以上のように構成されたコンピュータシステム１において、主記憶部４に複数のストリームデータを格納する場合に、ＰＣＩバスＰ１を介して、特定の拡張カードから、２種類のストリームデータを分けて、主記憶部４に転送する際の手順を、図１（ｂ）を用いて以下に説明する。

図１（ｂ）において、まず、特定の拡張カード６内に設けられた転送制御部１５がバスＰ１を占有使用するため（バス制御権取得）の要求を出す。ブリッジ３（セントラルアービタ）は、バスＰ１を使用する全ての拡張カードのバス制御権取得要求を調停する手段を有し、ここで他の拡張カード５、７の要求との調停が行われる。転送制御部１５は、バスＰ１の制御権を獲得すると、ブリッジ３経由で主記憶部４にデータ転送するため、バスＰ１を介しさらにブリッジ３を通じて、アドレスと転送方向および転送種別を通知し、ターゲットであるブリッジ３から応答があったら、バスＰ１を介しさらにブリッジ３を通じて、２種類のストリームデータ２０、２１のうち、例えばストリーム受信手段１７で受信し、一時バッファであるＦＩＦＯ１６に書き込んだ一方のストリームデータ２０の転送を開始する。その後、主記憶部４へのブリッジ３経由での転送を続けられなくなるか、転送すべきデータがなくなったら、連続した転送をやめる。

続いて、２種類のストリームデータ２０、２１のうち、例えばストリーム受信手段１９で受信し、一時バッファであるＦＩＦＯ１８に書き込んだ他方のストリームデータ２１を転送する場合は、再び、転送制御部１５は、バスＰ１の制御権取得要求を出し、ここで他の拡張カード５、７の要求との調停が再度行われ、上記と同様に、ストリームデータ２１の転送を開始する。

なお、ＰＣＩバスＰ１では、通常、アドレスの提示は転送開始時に一度行えば良く、データ転送のみ連続して行うバースト転送機能を有する。したがって、バスの切換えが少ないほど転送効率がよくなり、従って、他の拡張カードが転送可能な時間も増えることになる。

また、ＣＰＵ２は、ブリッジ３を経由して拡張カード５、６、７にアクセスしたり、主記憶部４にアクセスをしたりしているが、上記のような転送制御部１５による転送制御には関係しない。

一方、図１（ｂ）において、主記憶部４から例えば拡張カード６を経由して下方向の矢印に従って、ストリームデータ２０、２１を外部へ出力する場合には、ストリーム受信手段１７、１９は、ＦＩＦＯ１６、１８側からのストリームデータを受信するように、双方向で受信動作する。
特開平１０−２９３７４１号公報

ところで、パーソナルコンピュータとその周辺機器の性能向上にともなって、多種多様な拡張カードが使用されるようになるとともに、同時に多数のストリームデータをＰＣＩバスを介して転送するようなことも考えられる。例えば、現在市販されているビデオキャプチャカードなどの場合は、非圧縮のビデオ信号、オーディオ信号、圧縮ビデオ信号を転送しているが、さらにデジタル放送の場合などは、同時に複数の番組が放送される場合もあるので、圧縮ビデオ信号−１、圧縮ビデオ信号−２などのように、同時に多数のストリームデータを転送することが考えられる。

このような場合、単純にそれぞれのストリームデータを別々に転送しようとすると、バスの切換え数が増加し、その切換え期間が増えるため、ストリームデータの転送効率が極端に悪くなり、最悪の場合、連続して受信されるストリームデータの消失が発生する。

例えば、図４（ａ）は、ある１つの拡張カードにおいて、３種類（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）のストリームデータをそれぞれ連続して受信し、各ＦＩＦＯを介し、さらにバスを使用して主記憶部に転送する場合で、拡張カードとして他の拡張カードも同一のバスを使用する場合のバス使用例を示す。この場合、Ｓ１の転送で実際にバスを使用している期間は４、Ｓ２では期間１、Ｓ３では期間１、他の拡張カードでは期間３をバス使用しているのに対し、バスの切換えには期間４をバス使用している。

いまＳ１用のＦＩＦＯの転送待ち数（データ数）に着目する。ここで、Ｓ１の転送が行われていない期間では、待ち数は一定量増加（ここでは、期間１に２ワード（例えば１ワード＝１回のバス転送量）分のデータが転送待ちになる）し、Ｓ１の転送が行われると転送期間に比例して待ち数は減少（ここでは、期間１に６ワード分のデータが転送され、待ち数が６ワード分減少）する。図４（ａ）の場合、時刻０でＳ１用ＦＩＦＯの転送待ちデータ数が４であったものが、時刻８と時刻９の間に９まで増えている。ここで、もし、Ｓ１転送用のＦＩＦＯの最大データ待ち数が８であったとすると、Ｓ１の８番目のデータに連続して９番目に受信されるデータは、Ｓ１用のＦＩＦＯには書き込めなくなるため、時刻８と時刻９の間において、Ｓ１の８番目のデータに続けて受信した９番目のデータが消失してしまう。

同様のことが、Ｓ２、Ｓ３に対しても起こり得る。つまり、このような効率の悪い転送では、他の拡張カードが転送可能な時間が減るか、他の拡張カードとの関係により発生する転送のワーストケースにおいて、他の拡張カードの転送データが消失するか、もしくは、多数のストリームデータのいずれかのデータが転送できずに消失するという問題点を有していた。

また、上記転送で問題になっているバスの切換え数を減らすためには、図４（ｂ）に示すように、なるべく１バースト転送あたりに転送する転送データ数を増やすことも考えられるが、その場合、各ストリームの転送を拡張カード内の制御部内で、ストリームごとに一時バッファに格納した上で、これらストリームの中から転送すべきストリームを１つ選択し、データ転送を行うため、各ストリームごとの一時バッファの容量を増やして、転送データが損失しないようにしなければならないため、システムコストが増大するという問題点も有していた。

本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、ＰＣＩバスを有するコンピュータシステムで、複数のストリームデータをＰＣＩバスを通じて転送する場合に、各ストリームデータに対して転送効率の低下を抑え、複数のストリームデータをもれなく確実に転送することができるとともに、これら良好な転送特性を得るための最適なシステムを安価に構築することができるデータ転送方法およびデータ記憶媒体を提供する。

上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に記載のデータ転送方法は、ＣＰＵと複数のストリームデータを入出力する拡張カードとアドレスが割振られランダムアクセス可能な主記憶部とがバースト転送可能なバスを介して接続されたコンピュータシステムで、前記主記憶部に対するストリームデータの格納および読み出しにともなって、前記主記憶部と前記拡張カードとの間でストリームデータを転送するデータ転送方法であって、前記主記憶部への前記格納の際に、前記ストリームデータとして、先頭に複数のストリームデータの並びを示すヘッダを付加し、さらに前記複数のストリームデータを多重化したデータ列を生成し、前記バスを用いて前記主記憶部に転送し、前記拡張カードからの前記読み出しのリクエストがあった際に、そのリクエストに応じて前記主記憶部から読み出した前記複数のストリームデータを、前記リクエストを出力した当該拡張カードに分配するデータ制御機能を用いて、前記ストリームデータの転送処理を実行する方法としたことを特徴とする。

また、本発明の請求項２に記載のデータ転送方法は、請求項１に記載のデータ転送方法であって、前記データ制御機能は前記拡張カード上に持たせ、前記ストリームデータの転送処理を前記拡張カード上で実行する方法としたことを特徴とする。

また、本発明の請求項３に記載のデータ転送方法は、請求項２に記載のデータ転送方法であって、前記データ制御機能として、前記拡張カード上に前記複数のストリームデータの全てに対して唯一設けたバッファを用い、前記複数のストリームデータを前記バッファ内に多重していく方法としたことを特徴とする。

また、本発明の請求項４に記載のデータ転送方法は、請求項１から請求項３のいずれかに記載のデータ転送方法であって、前記ヘッダとして、前記バッファ内で多重により後続するストリームデータの種別を示す情報を付加する方法としたことを特徴とする。

また、本発明の請求項５に記載のデータ転送方法は、請求項４に記載のデータ転送方法であって、前記ヘッダ内のストリームデータの種別を示す情報は、予め設定した固定サイズ分のバースト転送の完了ごとに付加する方法としたことを特徴とする。

また、本発明の請求項６に記載のデータ転送方法は、請求項４または請求項５に記載のデータ転送方法であって、前記ヘッダ内のストリームデータの種別を示す情報は、テーブル番号によりテーブル化し、前記テーブル番号に対応する情報を参照することで前記ストリームデータの種別を示す方法としたことを特徴とする。

また、本発明の請求項７に記載のデータ転送方法は、請求項４から請求項６のいずれかに記載のデータ転送方法であって、前記バッファ内で多重により後続するストリームデータが事前に並べ替えられている場合は、前記ヘッダとして、前記ストリームデータの元の並びを示す情報を付加する方法としたことを特徴とする。

また、本発明の請求項８に記載のデータ転送方法は、請求項７に記載のデータ転送方法であって、前記ヘッダ内のストリームデータの並びを示す情報は、テーブル番号によりテーブル化し、前記テーブル番号に対応する情報を参照することで前記ストリームデータの並びを示す方法としたことを特徴とする。

また、本発明の請求項９に記載のデータ転送方法は、請求項１から請求項８のいずれかに記載のデータ転送方法であって、前記バスとして、ＰＣＩバスを用いる方法としたことを特徴とする。

また、本発明の請求項１０に記載のデータ記憶媒体は、アドレスが割振られバースト転送可能なバスに接続されたランダムアクセス可能なデータ記憶媒体であって、前記バスを用いて転送されるストリームデータを格納する場合に、その格納データとして、先頭に複数のストリームデータの並びを示すヘッダを付加してさらに前記複数のストリームデータを多重化したデータ列を格納する構成としたことを特徴とする。

また、本発明の請求項１１に記載のデータ記憶媒体は、請求項１０に記載のデータ記憶媒体であって、前記バスとして、ＰＣＩバスに接続する構成としたことを特徴とする。
以上により、複数のストリームデータが多重化されているため、一時バッファはストリームごとに持つ必要がなく、空き領域は全ストリーム用に管理されるので、バッファあふれの状態を起き難くすることができるとともに、多重化されたメインメモリ上のデータは固定サイズごとにヘッダが存在し、それらのヘッダ情報から、ＣＰＵの処理により、必要なストリームデータを再構築することができる。

以上のように本発明によれば、ＰＣＩバスを有するコンピュータシステムで、複数のストリームデータをＰＣＩバスを通じて転送する場合に、複数のストリームデータを多重化し、先頭にデータの並びを示すヘッダを付加した後、バースト転送可能なバスを用いて転送することにより、複数のストリームデータが多重化されているため、一時バッファはストリームごとに持つ必要がなく、空き領域は全ストリーム用に管理されるので、バッファあふれの状態を起き難くすることができる。

さらに、多重化されたメインメモリ上のデータは固定サイズごとにヘッダが存在し、それらのヘッダ情報から、ＣＰＵの処理により、必要なストリームデータを再構築することができる。

そのため、ＰＣＩバスを有するコンピュータシステムで、複数のストリームデータをＰＣＩバスを通じて転送する場合に、各ストリームデータに対して転送効率の低下を抑え、複数のストリームデータをもれなく確実に転送することができるとともに、これら良好な転送特性を得るための最適なシステムを安価に構築することができる。

以下、本発明の実施の形態を示すデータ転送方法およびデータ記憶媒体について、図面を参照しながら具体的に説明する。
図２は本実施の形態のデータ転送方法を適用してデータ転送するコンピュータシステムの構成を示すブロック図である。図２に示すように、本実施の形態のデータ転送方法が適用されるコンピュータシステム２２は、ＰＣＩバスＰ２と、ＣＰＵ２３と、ブリッジ２４と、メインメモリ（主記憶部）２５と、従来と同様に転送制御部２９およびＦＩＦＯ３０およびストリーム受信手段３２、３３、３４、３５の他にデータ制御部３１を実装した拡張カード２６、２７、２８とを備えており、ＰＣＩバスＰ２に、拡張カード２６、２７、２８と、ブリッジ２４を介してＣＰＵ２３および主記憶部２５とが接続され、例えば複数のストリームデータ３６、３７、３８、３９を、拡張カード２７からＰＣＩバスＰ２を通じて、さらにブリッジ２４を介して主記憶部２５に転送するように構成されている。

なお、転送制御部２９およびＦＩＦＯ３０およびストリーム受信手段３２、３３、３４、３５は、基本的な構成および動作とも、図１（ｂ）で説明した同一名称のものと同じものである。また、拡張カード２６、２７、２８としては、例えば複数のストリームデータをキャプチャするマルチメディアカードなどが接続できる。また、本コンピュータシステム２２においては、拡張カード２７のデータ制御部３１は、複数のストリームデータ、例えばストリームデータ３６、３７、３８、３９を多重化し、その先頭にデータの並びを示すヘッダを付加し、拡張カード２７からＰＣＩバスＰ２を介して、主記憶部２５に転送できるように構成されている。また、上記のヘッダ内のストリームデータの並びを示す情報は、テーブル番号によりテーブル化し、そのテーブル番号に対応する情報を参照することで、ストリームデータの並びを示すことができる。

図３は本実施の形態のデータ転送方法において、データ制御部３１が生成するヘッダと多重化後のデータが、メインメモリ２５に格納された状態を示す説明図であり、縦方向はメインメモリ２５のアドレスを示し、横方向はバスのビット並びを示す。

図３において、第１領域の先頭アドレスのデータは、ヘッダ部（１）であり、以降のアドレスのデータの種別を示す。ここでは、２ビットを使って４種類のデータが、１６ワード連続することを表している。ただし、本例においては、２ビット４種類としたが、特にこれに限定する必要はなく、ヘッダは２ワードや３ワードでもかまわないし、データの種別を３ビットや４ビットで表してもかまわない。また、種別のなかに無効であるビットを設けることも可能で、その場合、該当するデータはメインメモリ２５には転送されるものの、転送後使用されることはない。

なおここでは、図３（ａ）に示すように、ストリームデータの並びを示す情報や、ストリームデータの種別を示す情報等が書込まれたヘッダは、予め設定した固定サイズ分のバースト転送の完了ごとに付加している。

なお、上記のヘッダ内のストリームデータの種別を示す情報は、テーブル番号によりテーブル化し、そのテーブル番号に対応する情報を参照することで、ストリームデータの種別を示すことができる。

以上のようなコンピュータシステムにおけるデータ転送手順を以下に説明する。
図５は本実施の形態のデータ転送方法における転送方式の説明図である。データ制御部３１は受信したストリームデータをＰＣＩバスＰ２で転送できる４バイト単位にアラインしながらＦＩＦＯ３０に書き込んでいく。また、同時に、ヘッダの最後に更新したビットに続くビット位置を、到着したストリームデータの種別を示す情報で更新する。

上記動作は、複数のストリームデータごとに並行して行われるが、仮に同時にストリームデータが到着したとしても、例えば優先順位に応じた選択などのストリーム選択を行ってから、順番に上記の動作を実行すればよい。

このようにして、データ制御部３１では、複数のストリームデータを全て１つのＦＩＦＯ３０に多重化していくとともに、多重化されたストリームデータの種別を示すヘッダを生成していく。ここで、少なくとも１つ以上のヘッダが生成された時に、転送制御部２９は、バス使用のリクエストを出し、このリクエストでバスの使用権を獲得すると、ターゲットである主記憶部２５に対し、格納アドレスと転送方向、転送種別を通知し、ターゲットである主記憶部２５から応答があったら、ＦＩＦＯ３０から多重化されたストリームデータの転送を開始する。

この後、ターゲットの主記憶部２５が、ＦＩＦＯ３０からの転送を続けられなくなるか、転送すべきデータがなくなったら、連続した転送をやめる。
このように、複数のストリームデータが１つのＦＩＦＯ３０とヘッダで管理されるため、ストリームデータは４バイト単位では到着した順に転送される。また、データ制御部３１は、個々のストリームデータの転送量には関係なく、トータルのストリームデータ転送量のみに応じて、ＰＣＩバスを介したバースト転送を行えば良いので、図５に示すように、不要なバスの切換えをおこなうことがなく、従って、他の拡張カードが転送可能な時間を減らすこともない。

このような転送方法によるストリーム転送の例を図５を用いて以下に説明する。図５でＳ１、Ｓ２、もしくは、他と書かれた四角の部分が１回のバースト転送を示し、１つの四角の中にＳ１、Ｓ２あるいは、Ｓ１、Ｓ３のように２つのストリーム名が表記されている場合は、多重されていることを示す。

図５（ａ）では、他の拡張カードの転送が少ない場合の例を示している。一方、図５（ｂ）は、他の拡張カードの転送が一時的に増えた場合を示す。この場合でも、本実施の形態の方法によれば、ストリームデータを多重して転送することが可能なため、余分なバス切換えなしに連続転送することが可能であり、バッファ溢れの状態を起き難くすることができる。

このため、例えばＰＣＩバスＰ２のリクエストがとりずらい状況などのワーストケースにも対応し易く、よってシステムトータル的に効率の良い利用が可能である。
なお、上記で説明したヘッダとして、ＦＩＦＯ３０内で多重により後続するストリームデータが事前に並べ替えられている場合は、ストリームデータの元の並びを示す情報を付加するようにしてもよい。

本発明のデータ転送方法およびデータ記憶媒体は、ＰＣＩバスを有するコンピュータシステムで、複数のストリームデータをＰＣＩバスを通じて転送する場合に、各ストリームデータに対して転送効率の低下を抑え、複数のストリームデータをもれなく確実に転送することができるとともに、これら良好な転送特性を得るための最適なシステムを安価に構築することができるものであり、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、産業機器等にも広く利用され、また、記録可能なデータ媒体へも適用できる。

従来のデータ転送方法を適用してデータ転送するコンピュータシステムの構成を示すブロック図 本発明の実施の形態のデータ転送方法を適用してデータ転送するコンピュータシステムの構成を示すブロック図 同実施の形態のデータ転送方法におけるヘッダと多重化後データがメインメモリに格納された状態の説明図 従来のデータ転送方法における転送方式の説明図 本発明の実施の形態のデータ転送方法における転送方式の説明図

符号の説明

１ コンピュータシステム
２ ＣＰＵ
３ ブリッジ
４ 主記憶部
５ 拡張カード
６ 拡張カード
７ 拡張カード
１５ 転送制御部
１６ ＦＩＦＯ
１７ ストリーム受信手段
１８ ＦＩＦＯ
１９ ストリーム受信手段
２０ ストリーム
２１ ストリーム
２２ コンピュータシステム
２３ ＣＰＵ
２４ ブリッジ
２５ 主記憶部
２６ 拡張カード
２７ 拡張カード
２８ 拡張カード
２９ 転送制御部
３０ ＦＩＦＯ
３１ データ制御部
３２ ストリーム受信手段
３３ ストリーム受信手段
３４ ストリーム受信手段
３５ ストリーム受信手段
３６ ストリーム
３７ ストリーム
３８ ストリーム
３９ ストリーム

Claims (11)

1. ＣＰＵと複数のストリームデータを入出力する拡張カードとアドレスが割振られランダムアクセス可能な主記憶部とがバースト転送可能なバスを介して接続されたコンピュータシステムで、前記主記憶部に対するストリームデータの格納および読み出しにともなって、前記主記憶部と前記拡張カードとの間でストリームデータを転送するデータ転送方法であって、前記主記憶部への前記格納の際に、前記ストリームデータとして、先頭に複数のストリームデータの並びを示すヘッダを付加し、さらに前記複数のストリームデータを多重化したデータ列を生成し、前記バスを用いて前記主記憶部に転送し、前記拡張カードからの前記読み出しのリクエストがあった際に、そのリクエストに応じて前記主記憶部から読み出した前記複数のストリームデータを、前記リクエストを出力した当該拡張カードに分配するデータ制御機能を用いて、前記ストリームデータの転送処理を実行することを特徴とするデータ転送方法。
2. 請求項１に記載のデータ転送方法であって、前記データ制御機能は前記拡張カード上に持たせ、前記ストリームデータの転送処理を前記拡張カード上で実行することを特徴とするデータ転送方法。
3. 請求項２に記載のデータ転送方法であって、前記データ制御機能として、前記拡張カード上に前記複数のストリームデータの全てに対して唯一設けたバッファを用い、前記複数のストリームデータを前記バッファ内に多重していくことを特徴とするデータ転送方法。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載のデータ転送方法であって、前記ヘッダとして、前記バッファ内で多重により後続するストリームデータの種別を示す情報を付加することを特徴とするデータ転送方法。
5. 請求項４に記載のデータ転送方法であって、前記ヘッダ内のストリームデータの種別を示す情報は、予め設定した固定サイズ分のバースト転送の完了ごとに付加することを特徴とするデータ転送方法。
6. 請求項４または請求項５に記載のデータ転送方法であって、前記ヘッダ内のストリームデータの種別を示す情報は、テーブル番号によりテーブル化し、前記テーブル番号に対応する情報を参照することで前記ストリームデータの種別を示すことを特徴とするデータ転送方法。
7. 請求項４から請求項６のいずれかに記載のデータ転送方法であって、前記バッファ内で多重により後続するストリームデータが事前に並べ替えられている場合は、前記ヘッダとして、前記ストリームデータの元の並びを示す情報を付加することを特徴とするデータ転送方法。
8. 請求項７に記載のデータ転送方法であって、前記ヘッダ内のストリームデータの並びを示す情報は、テーブル番号によりテーブル化し、前記テーブル番号に対応する情報を参照することで前記ストリームデータの並びを示すことを特徴とするデータ転送方法。
9. 請求項１から請求項８のいずれかに記載のデータ転送方法であって、前記バスとして、ＰＣＩバスを用いることを特徴とするデータ転送方法。
10. アドレスが割振られバースト転送可能なバスに接続されたランダムアクセス可能なデータ記憶媒体であって、前記バスを用いて転送されるストリームデータを格納する場合に、その格納データとして、先頭に複数のストリームデータの並びを示すヘッダを付加してさらに前記複数のストリームデータを多重化したデータ列を格納することを特徴とするデータ記憶媒体。
11. 請求項１０に記載のデータ記憶媒体であって、前記バスとして、ＰＣＩバスに接続することを特徴とするデータ記憶媒体。

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