JP2005316781A - 記憶媒体のマルチホスト切替え方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 HDDの共有方法に関し、特に1つのHDDを共有する複数ホストの所有権を調停して適宜切替えるHDDのマルチホスト切替え方法を提供する。
【解決手段】 複数のホストと、HDDと、前記HDDに対する前記複数のホストからのアクセスを調停して切替える調停手段と、で構成するシステムにおいて、前記HDDに対する複数ホストの切替え方法は、前記複数のホストのいずれか1つのホストが前記HDDを初期化すること、前記初期化が終了したことを、前記1つのホストが他のホストに通知すること、その初期化終了後、前記複数のホストのいずれかが、前記調停手段を介して、その他のホストへ前記HDDの明渡し要求を送信し、前記その他のホストが返信した前記HDDの未使用を示す明渡し許可を受信することで、前記HDDに対するアクセス権を取得すること、から成る。
【選択図】 図5

Description

本発明は記憶媒体の共有方法に関し、特に1つのHDD (Hard Disc Drive) を共有する複数ホストの所有権を調停して適宜切替えるHDDのマルチホスト切替え方法に関するものである。
図1は、複数ホストによる従来のHDD共有構成の一例を示したものである。
図1の構成は、民生機器の分野、例えばオーディオ(カーオーディオを含む)、AV機器全般、PC等、で広く用いられており、一例を車搭用機器の例で示せば、一方のホスト13はカーオーディオ装置又はそれを制御するマイクロコンピュータ(以降、「マイコン」とよぶ)であり、他方のホスト16はカーナビゲーション装置又はそれを制御するマイコンである。
本例では、HDD11の所有権をホスト13が有しており、音楽を制御するホスト13はATAブリッジ回路(ATA-Bridge)12を介してHDD11へ直接アクセスできる。ATA (AT Attachment) は、パーソナルコンピュータ(以降、「パソコン」とよぶ)とHDDを接続するインタフェースであるIDE(Integrated Device Electronics)をANSI(米国規格協会)で標準化した規格である。パラレルATAでは、16ビットのデータバスとその制御線とを用いてパソコンとHDDの間でデータ転送を行う。
一方、ナビゲーションを制御するホスト16は、メッセージパッシング等により、ホスト13に対してHDD11へのアクセスを依頼し、その結果を取得する。ホスト16とホスト13との間の通信は、IEEE1394やUSB等の通信用デバイス14及び15を介して行われる。
図1の構成以外にも、HDDにアクセスする1つのホストが音楽とナビゲーションの両方を制御するより簡易な構成や、複数の装置が同時にアクセスすることを回避する排他制御システムも存在している(特許文献1)。
特開平9−223106号公報
しかしながら、上述した従来構成では、前者の場合、1つのマイコン(ホスト)がマスターとしてHDDをコントロールするために特定のマイコンに負荷が集中し、その結果装置全体の性能が低下するという問題があった。また、複数のマイコン間の通信に特定のインタフェース(IEEE1394、USB等)を用いるために、その実装コストが増大するという問題があった。さらに、音楽等の大量データがマイコン間の通信中に伝送されるため、一時的にマイコン負荷が急増して装置の性能を低下させるという問題もあった。
一方、後者の場合は、装置全体を制御するマイコンは1つとなるが、音楽とナビゲーションを同時に制御し且つ装置全体の性能を低下させないために、高価なマイコンが必要となるという問題があった。
そこで本発明の目的は、上記種々の問題点に鑑み、複数マイコンによる共有HDDへのアクセスを適宜調停して切替える手段を設けることで、各マイコンは既存のHDDインタフェース(ATA)を用いて任意のタイミングでHDDにアクセスでき、また特定のマイコンに負荷が集中せず、さらにマイコン間での大量データの通信が不要となる、HDDのマルチホスト切替え方法を提供することにある。
本発明によれば、複数のホストと、記憶媒体と、前記記憶媒体に対する前記複数のホストからのアクセスを調停して切替える調停手段と、で構成するシステムにおいて、前記記憶媒体に対する複数ホストの切替え方法は、前記複数のホストのいずれか1つのホストが前記記憶媒体を初期化すること、前記初期化が終了したことを、前記1つのホストが他のホストに通知すること、その初期化終了後、前記複数のホストのいずれかが、前記調停手段を介して、その他のホストへ前記記憶媒体の明渡し要求を送信し、前記その他のホストが返信した前記記憶媒体の未使用を示す明渡し許可を受信することで、前記記憶媒体に対するアクセス権を取得すること、から成る記憶媒体に対する複数ホストの切替え方法が提供される。
本発明によれば、一方のホストは他のホストを意識することなく、既存の記憶媒体用ハードウェア及びソフトウェアを用いて共有記憶媒体にアクセス可能となる。また、ホスト間での直接通信も不要となり、その間における大量データの転送処理は発生しない。さらに、大規模なメモリ共有が容易に実現できる。前記記憶媒体には、HDD、メモリカード、CD、シリアルATA等の大容量記憶媒体が含まれる。
より具体的には、音楽やナビゲーション等の各用途のマイコンから、1つのHDDに対して任意のタイミングで通信が可能となる。また、予めマイコン間で使用する領域(エリア・パーティション等)の取り決めを行ってから通信を行うため、HDD共有の自由度が増大し、種々のメモリ共有アプリケーションを用意に実現できる。さらに、HDDにアクセスする場合にはHDDとの通信以外にデータ通信が発生しないため、各マイコンのパフォーマンスを低下させることがない。
図2は、本発明の複数ホストによるHDD共有システムの基本的な構成例を示したものである。
図2において、HDD21、ATAブリッジ回路23及び24、そしてホスト25及び26は、図1のHDD11、ATAブリッジ回路12、及びホスト13及び16と対応する。本例では、ホスト間通信のための通信用デバイス(図1の14及び15)が不要であり、それに代えてASIC(Application Specific Integrated Circuit)等を用いて構成した選択調停回路(SEL/調停)22が設けられている。
選択調停回路22は、共有HDD21と、それに直接アクセスする複数のホスト25及び26とATAバスを介して接続される。選択調停回路22は、複数のホスト25及び26との間で、ATAバスを拡張した簡易なコマンドにより、各ホスト25及び26に対して、共有HDD21の所有権を任意のタイミングで提供する。
このため、各ホスト25及び26は他のホストを意識することなく、簡易な通信処理以外は、既存のHDD用ハードウェア及びソフトウェアを用いて共有HDD21にアクセス可能となる。また、ホスト25及び26の間での直接通信は不要となるため、その間での大量データの転送処理は発生しない。さらに、本発明ではHDD21を共有する構成をとるため、RAM等を用いた従来のメモリ共有式と比べて大規模なメモリ共有が容易に実現できる。
図3及び4には、ASICを用いて構成した選択調停回路22の一構成例を示している。
図3において、インタフェース部32は、各ホスト25及び26のATAブリッジ回路23及び24とインタフェースし、セレクタ31はそれらのいずれか1つを選択して共有HDD21と接続する。本例における制御レジスタ33は、各ホスト25及び26との間で、拡張ATAバスを用いた簡易なビットコマンドの送受信を行う。
図4には、制御レジスタ33の一構成例を示している。本例では、ビットb0 が“1”且つb が“1”の時にHDD21の所有権はホスト25の側にあることを示す。また、ビットb0 〜b によってバス要求レベルを示す。その他にも、割込み要求ビットbn−2 やビジービットbn−1等が用意されている。選択調停回路22は、これらを用いて、各ホスト25及び26との間で調停に必要な通信を行う。その具体的な通信方法は、後述する各実施例で説明する。
図3に戻って、調停コントローラ34は、デコーダやシーケンサ等の個別回路、又はマイクロプログラムを含むCPUコア等によって構成され、前記制御レジジスタ33の指示内容に従って一連の通信処理をセレクタ31の制御を含めて実行する。本例のキャッシュメモリ35は、HDD21が一方のホストに占有されている際に他方のホストと接続してその通信データを一時的に保持することで、複数ホストによる効率的なデータ転送を実現する。以降では、上述した本発明の構成を前提に本発明の具体的な実施例について説明する。
図5は、本発明の第1の実施例を示したものである。
先ず、装置電源ON時等において、予め決められた一方のホスト25がHDD21を初期化し(S001)、初期化の終了が調停部22を介して他方のホスト26へ通知される(S002)。これにより、いずれのホストもHDD21へのアクセスが可能となる。
次に、ホスト26が「通常レベル」のバス要求であるHDD21の明渡し要求(図3のb =1)を調停部22へ送出し、調停部22がそれをホスト25へ送出する(S003)。ホスト25は、その明渡し要求の受信時において自己のアクセス要求がないことから、その明渡し要求を許可する(S004)。これにより、ホスト26は、HDD21へのアクセスを開始する(S005)。
本例では、ホスト26がHDD21へアクセス中に、ホスト25の側にHDDアクセス要求が発生する。ホスト25は、「通常レベル」のバス要求である明渡し要求(図3のb =1)を調停部22へ送出し、調停部22がそれをHDDアクセス中のホスト26へ送出する(S006)。
明渡し要求を受信したホスト26は、その要求が通常レベルのバス要求(図3のb =1)であることを確認すると、現在処理中のタスクの終了を待って、その終了後にホスト25からの明渡し要求を許可する(S008)。以降の処理(S009〜012)は、前述したものと同様である。
なお、本例ではホスト−ホスト間でHDDの明渡し要求/許可を行う例を示したが、ホスト25及び26からの明渡し要求時に、調停部22が、自ら管理するバス管理テーブル等を使って、各ホスト25及び26に明渡し許可を与えるように構成することもできる(以降の実施例2及び3において同じ)。
本例によれば、別々に開発された装置(オーディオ装置やナビゲーション装置等)を短期間で結合して、互いの機能を連動させた装置を構成することができる。また、各装置は独立して動作しながら必要な時にHDDにアクセスできるため、特定のホストに過大な負荷がかからず、さらに複数ホスト間で大容量の共有メモリを介した通信も可能となる。
図6は、本発明の第2の実施例を示したものである。また、図7には、図6の一態様例を示している。
本例において、HDD21の初期化が終了し、明渡し要求が許可されたホスト26がHDDアクセスを開始する時点(S101〜105)までの処理は、第1の実施例(図5)と同様である。
本例では、ホスト26がHDDアクセス中に、別のホスト25が「緊急レベル」のバス要求である明渡し要求(図3のb =1)を調停部22へ送出し、調停部22がそれをHDDアクセス中のホスト26へ送出する(S106)。
明渡し要求を受信したホスト26は、その要求が「緊急レベル」のバス要求(b =1)であることを確認すると、現在処理中のタスク処理を中断させてホスト25からの明渡し要求を許可する(S108)。以降の処理(S109〜112)は、第1の実施例と同様である。
本例では、緊急にHDDアクセスが必要になった場合に緊急レベルの明渡しを要求できる。例えば、音声/画像処理を行っているホスト側のデータバッファ量が少なくなった場合等に有効であり、これによりホスト側のメモリ量を削減することもできる。
図7には、ホスト25が緊急レベルのバス要求(b =1)を送出した後にその要求をキャンセルする場合(b =0)の一例を示している。ホスト26は、緊急レベルのバス要求を受信してから明渡し要求を許可するまでの間にそのバス要求のキャンセル通知を受信すると、一旦中断しかけたタスク処理を再開して継続する(S205〜209)。
本例では、緊急レベルの割り込みをかけてHDD21の所有権が空くのを待つホストが、急にそのアクセスが不要となるような場合に、HDD21を所有している側のホストがそのままアクセスを継続できるため、無駄なアクセス処理が発生しない。
図8は、本発明の第3の実施例を示したものである。また、図9には、図8の一態様例を示している。
本例においても、HDD21の初期化が終了し、明渡し要求が許可されたホスト26がHDDアクセスを開始する時点(S301〜305)までの処理は、第1の実施例(図5)と同様である。
本例では、ホスト26がHDDアクセス中に、別のホスト25が調停要求レベルの最上位にある「強制レベル」の明渡し要求(図3のb =1)を調停部22へ送出し、調停部22がそれをHDDアクセス中のホスト26へ送出する(S306)。
明渡し要求を受信したホスト26は、「強制レベル」のバス要求(b =1)であることを確認すると、現在処理中のタスクを直ちに終了させてその所有権を強制的に明渡す(S307)。以降の処理(S308〜311)は、第1の実施例と同様である。
本例では、HDD21を所有しているホストが何らかの原因によってその所有権を明渡さないような異常時でも他のホストが強制的にその所有権を取得できるため、システム全体の動作を安定化させることができる。
図9には、ホスト26から強制的にHDD21の所有権を取得したホスト25が、直ちにHDD21をリセットする一例を示している(S406〜409)。これにより、HDD21が暴走している状態であればそれを正常復帰させることでき、正常なシステム動作が維持される(S410〜413)。
図10は、本発明の第4の実施例を示したものである。また、図11には、図10の一態様例を示している。さらに、図12は、図11のアクセス時間の設定例を示している。
図10の例では、HDD21の初期化終了後に(S501及び502)、調停部22がホスト25及び26に対して所定周期で交互にHDD21へのアクセス権を与える。
調停部22が一方のホスト26にアクセス許可を与えると、ホスト26はHDD21へのアクセスを開始する(S503及び504)。調停部22は、それから所定時間経過後に同じホスト26に対してそのアクセスの終了要求を通知する(S505)。ホスト26は、終了要求を受信すると、現在処理中のタスクを終了させてその終了通知を調停部22へ送信する(S506及び507)。調停部22は、次に同様の処理をホスト25に対して実行する(S508〜512)。
本例では、各ホストのHDDアクセス時間が予め決められており、ホスト側のソフト/ハードの設計が用意となる。
上記の一態様例として、図11には、HDDの初期化を行うホスト25から調停部22に対してアクセス時間の割当て通知を行い、調停部22がその要求に従って設定されたアクセス時間を他のホスト26へ通知する例を示している(S601及び602)。以降の動作は、図10と同様である。なお、その時間設定に不都合があるときは、他のホスト26から再設定の要求が送られる。設定内容に同意しない場合には再設定通知を行うこともできる。前記調停手段は、同意された設定内容で処理を実行する。また、アクセス時間の割当て設定通知を行うのはホスト26の側にすることもできる。
図12には、アクセス時間の幾つかの設定例を示している。図12の(a)は、図10の例でデフォルト設定されるアクセス時間の一例を示しており、所定の繰り返し周期T内でホスト25及び26がHDD21に対して均等にアクセス可能となる。図12の(b)及び(c)は、図11の例でHDDの初期化を行うホスト25からアクセス時間の割当て通知がされた場合の一例を示しており、前者は繰り返し周期T内での各ホストのアクセス時間が不均等に設定されており、後者の例では繰り返し周期が2倍(2T)に設定されている。
本例では、アクセス時間がホスト側から自由に設定できるため、各ホストの処理内容に応じてHDDアクセス頻度を自由に設定可能となる。
図13は、本発明の第5の実施例を示したものである。図14〜16には、図13の一態様例を示している。
図13において、HDDの初期化を行うホスト25から調停部22に対してアクセスエリアの割当て通知が行われ、調停部22がその要求に従って設定したアクセスエリアを他のホスト26へ通知する(S701及び702)。以降の動作は図6の例を示している。なお、そのエリア設定に不都合があるときは、他のホスト26から再設定の要求が送られる。また、アクセスエリアの割当て設定通知を行うのはホスト26であってもよい。本例では、ホスト側からアクセスエリアを設定できるため、ホストアプリケーションに応じたデータの共有が容易に実現できる。
図14には、ホストからの通知により設定されたアクセスエリアの一例を示している。本例では、共有HDD21は3つのパーティション(メモリ領域A〜C)に分割され、その内のメモリ領域Cがホスト25及び26の共通のアクセスエリアに設定されている。図14の(a)では、ホスト25がそのホスト用に設定されたアクセスエリア(A+C)に対してデータを書き込む。次に、図14の(b)では、ホスト26がそのホスト用に設定されたアクセスエリア(B+C)からデータを読み出す。
この場合には、HDD21にアクセスするだけで大容量の共有メモリ(C)を介したホスト間通信が実行される。従って、従来のように、所定の通信インタフェース(IEEE1394、USB等)を介して音楽データ等の大容量データをホスト25及び26間で直接転送する必要はなくなる。
図15及び16には、ホストからの通知により設定されたアクセスエリアの別の例を示している。本例では、それぞれが異なった単一作業を行う複数のCPU毎にその作業エリアA〜Cが設定される。各作業エリアA〜Cは、アプリケーションの処理手順に従って順に別のCPUにローテーションされていく。ここでは、3つのCPUを用いた音楽データの処理例について説明する。
図16において、3つのパーティションに分割されたHDD21のメモリ領域は、上から作業エリアA、作業エリアB、作業エリアCの順に配置されている。図16の(a)では、生データ書き込み専用のホストAが音楽データの生データを空の作業エリアAにリアルタイムで書き込んでいく。図16の(b)では、データ圧縮処理専用のホストBが作業エリアAに書き込まれた生データの圧縮処理を実行し、その間にホストAは次の空作業エリアBに対して生データを書き込んでいく。
図16の(c)では、音楽再生専用のCPUCが圧縮処理の完了した作業エリアAの音楽データを再生し、ホストBは作業エリアBに書き込まれた生データの圧縮処理を実行し、ホストAは次の空作業エリアCに対して生データを書き込んでいく。このように、複数のマイコンで1つの作業(音楽データの格納/再生処理)を行うため、各マイコンの間でデータ通信を行う必要がなく、単にHDDのエリアの引き渡しをするだけで済み、各マイコンの使用効率が向上する。
図17は、本発明の第6の実施例を示したものである。
本例では、図3でも示したキャッシュメモリ35を使用して、複数ホスト25及び26によるHDD21へのアクセス効率と各ホストにおける作業効率とを向上させている。本例では、HDD21の所有権を有しないホスト25又は26に対して、スイッチ36を介してキャッシュメモリ35への書き込みを許可する。これにより、例えばHDD21の所有権を有する一方のホスト25がHDD21にアクセスしている間に、他のホスト26はHDD21に書き込むデータをキャッシュメモリに格納することが可能となる。
その後にHDD21の所有権がホスト26に切替えられと、選択調停回路22は先ずキャッシュメモリ35の内容をHDD21に書き込んでから、ホスト26に対してHDD21へのアクセスを許可する。その結果、HDD21の所有権を持たないホストは、その所有権を取得するまでの間でも、他のホストと同時並行してデータ書き込みを実行することが可能となる。
従来の複数ホストによるHDD共有構成の一例を示した図である。 本発明の複数ホストによるHDD共有システムの構成例を示した図である。 選択調停回路の一構成例(1)を示した図である。 選択調停回路の一構成例(2)を示した図である。 本発明の第1の実施例を示した図である。 本発明の第2の実施例を示した図である。 図6の一態様例を示した図である。 本発明の第3の実施例を示した図である。 図8の一態様例を示した図である。 本発明の第4の実施例を示した図である。 図10の一態様例を示した図である。 図11のアクセス時間設定例を示した図である。 本発明の第5の実施例を示した図である。 図10のメモリ構成の一例を示した図である。 図10のメモリ構成の別の例を示した図である。 図15の動作例を示した図である。 本発明の第6の実施例を示した図である。
符号の説明
11、21…HDD
12、23、24…ATAブリッジ回路
13、14、25、26…ホスト
14、15…通信用デバイス
22…選択調停回路
23…制御レジスタ
34…調停コントローラ
35…キャッシュメモリ
36…スイッチ

Claims (10)

  1. 複数のホストと、記憶媒体と、前記記憶媒体に対する前記複数のホストからのアクセスを調停して切替える調停手段と、で構成するシステムにおいて、前記記憶媒体に対する複数ホストの切替え方法は、
    前記複数のホストのいずれか1つのホストが前記記憶媒体を初期化すること、
    前記初期化が終了したことを、前記1つのホストが他のホストに通知すること、
    その初期化終了後、前記複数のホストのいずれかが、前記調停手段を介して、その他のホストへ前記記憶媒体の明渡し要求を送信し、前記その他のホストが返信した前記記憶媒体の未使用を示す明渡し許可を受信することで、前記記憶媒体に対するアクセス権を取得すること、
    を特徴とする記憶媒体に対する複数ホストの切替え方法。
  2. 前記明渡し要求には、緊急の明渡し要求が含まれ、
    前記記憶媒体にアクセス中のホストが前記緊急の明渡し要求を受信すると、そのホストにおける処理を中断して前記明渡し許可を返信すること、を含む請求項1記載の方法。
  3. 前記記憶媒体にアクセス中のホストが前記緊急の明渡し要求を受信してから前記明渡し許可を返信する前に、前記緊急の明渡し要求のキャンセル通知を受信すると、そのホストにおける処理を再開して継続することを、含む請求項2記載の方法。
  4. 前記明渡し要求には、強制の明渡し要求が含まれ、
    前記記憶媒体にアクセス中のホストが前記強制の明渡し要求を受信すると、そのホストにおける処理を強制的に中止して前記明渡し許可を返信すること、を含む請求項1記載の方法。
  5. 前記強制の明渡し要求を発行したホストは、前記返信された明渡し許可を受信すると、前記記憶媒体をリセットする権限を取得すること、を含む請求項4記載の方法。
  6. 前記記憶媒体の初期化終了後、前記調停手段は、前記記憶媒体に対するアクセス許可と終了要求を前記複数のホストに所定の時間間隔で順次発行し、それによって前記複数ホストのアクセス権を切替えること、を含む請求項1記載の方法。
  7. 前記記憶媒体の初期化を行うホストが、前記調停手段へ前記所定の時間間隔の設定通知を行うこと、
    前記調停手段は、前記通知された設定内容をその他のホストに通知すること、
    前記その他のホストは、前記設定内容に同意しない場合には再設定通知を行うこと、
    前記調停手段は、同意された前記所定の時間間隔で、前記複数ホストのアクセス権を切替えること、を含む請求項6記載の方法。
  8. 前記記憶媒体の初期化を行うホストが、前記調停手段に対してアクセスエリアの割り当て通知を行うこと、
    前記調停手段は、前記通知された設定内容をその他のホストに通知すること、
    前記その他のホストは、前記通知内容に同意しない場合には再割り当て通知を行うこと、
    前記調停手段は、同意されたアクセスエリアの割り当てを、前記複数のホストに通知すること、を含み、
    前記複数のホストは、通知されたアクセスエリアへのアクセスを実施するために、前記記憶媒体の明渡し要求を発行すること、を特徴とする請求項1記載の方法。
  9. 前記記憶媒体は複数の作業エリアに分割され、異なった単一作業を行う前記複数のホストがその単一作業に応じた前記作業エリア上で当該単一の作業を行うこと、を含む請求項6記載の方法。
  10. 前記システムは、さらに前記記憶媒体に対するアクセス権を有しないホストがそれを取得するまでの間だけそのホストの一時データをホスト−キャッシュ間の通信によって格納するキャッシュメモリを有し、
    前記調停手段は、前記記憶媒体に対するアクセス権を有しないホストが前記記憶媒体に対するアクセス権を取得したときに、前記キャッシュメモリ内のデータを前記記憶媒体に転送してから当該ホストによる明渡し許可を与えること、を含む請求項1記載の方法。
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