JP2006014211A - Network control unit, image processor, and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プリンタ、コピー、およびMFP(マルチファンクションペリフェラル)等のネットワークインターフェースのフロー制御動作を自動的に行うネットワーク制御装置、このネットワーク制御装置を備えた画像処理装置、及び画像形成装置に関する。 The present invention relates to a network control apparatus that automatically performs a flow control operation of a network interface such as a printer, a copy, and an MFP (multifunction peripheral), an image processing apparatus including the network control apparatus, and an image forming apparatus.
ネットワークインターフェースにおける受信パケットの処理は、1パケット受信する度にCPUに対して割り込み発生させて実行していることが多かった。しかしながら最近のネットワークの高速化においては、割り込み処理をパケット毎に発生させることによる処理時間のオーバヘッドが大きくなり、受信するパケットの量に対しCPUが処理するパケットの量が追いつかなくなる可能性が高くなってきた。 In many cases, the received packet processing in the network interface is executed by generating an interrupt to the CPU every time one packet is received. However, with the recent increase in network speed, the overhead of processing time due to the occurrence of interrupt processing for each packet increases, and there is a high possibility that the amount of packets processed by the CPU cannot keep up with the amount of packets received. I came.
このため、1パケット毎に処理をするのではなく、ある程度まとまった数のパケットを受信するか、一定時間経過経過することによってパケットの処理を起動する方法が行われ始めている。これにより割り込み処理発生回数を減らすことができ、総処理時間の短縮が可能となっている。また受信バッファサイズを大きくすることも行われており、処理の集中による効率化で対応する動きがある。 For this reason, instead of processing every packet, a method of starting packet processing by receiving a certain number of packets or elapse of a certain time has started. As a result, the number of interrupt processing occurrences can be reduced, and the total processing time can be shortened. The reception buffer size is also increased, and there is a movement to cope with the efficiency improvement by the concentration of processing.
他方、この種の技術として特許文献1ないし3に記載された発明が公知である。このうち、特許文献1には、システムの処理能力を大幅に改善することができる通信装置を提供することを目的として、受信したパケット及び受信情報が蓄積されるローカルメモリと、ローカルメモリに蓄積された受信情報に基づきパケット受信結果の判定及び資源開放等の受信時処理、ローカルメモリの蓄積量を検出すると共に検出した蓄積量が設定条件に達したか否かの判定、蓄積量が設定条件に達した場合にホストCPUへパケット受信通知を発行するローカルCPUとを備え、パケット当たりの処理時間の短縮化を図り、システムの処理能力を改善した通信装置が記載されている。
On the other hand, the inventions described in
また、特許文献2には、IEEE1394シリアルバスを介してのデータ転送において、容易にフロー制御を実現し、また、量子化誤差を低減することを目的として、FIFOは、デコーダからのデータを一旦保持し、所定の送信タイミングで出力するが、このとき、カウンタが、FIFOからIEEEバス上へ送信されるパケット数をカウントし、レジスタの送信指示に従って、データ転送量を増加するときには、空パケットの転送時にデータパケットを送信し、データ転送量を減少させるときには、データパケットの送信タイミングで空パケットを送信するようにし、データ量監視部は、フロー制御に伴ってFIFOがオーバフローになったり、空になったりしないように、データ入力制御部を介してデコーダへデータ要求・停止を行うようにしたデータ転送装置が記載されている。
In
さらに、特許文献3には、構成を簡略化することができるパケットバッファを提供することを目的とし、バッファ制御部は入力データ同期クロック、入力パケット同期信号、入力パケットストローブ信号に基づいてバッファメモリにバッファライト信号を供給し、入力パケットデータを格納し、パケット長カウンタは入力パケットデータのパケット長を求め、パケット長バッファメモリに順次供給し、バッファ制御部は出力データ同期クロック、出力パケット同期信号に基づいてパケット長バッファメモリからパケット長を順次読み出し、このパケット長分のバッファリード信号をバッファメモリに供給して、出力パケットデータの読み出しを制御するパケットバッファが記載されている。
しかしながら、処理能力が高いCPUであればともかく、処理能力の低いCPUの場合は、これらの対策であってもパケット処理が間に合うとは限らない。処理能力の高いCPUはそれだけコストも高くなり、受信バッファサイズを増やすこととあわせて、低価格化が進むプリンタやMFP(マルチファンクションペリフェラル)にとって決して万全な対策にはならない。しかも、CPUはパケット処理だけではなく、画像描画や他のインターフェース処理なども併せて行っている場合が多い。 However, regardless of the CPU having a high processing capacity, even in the case of a CPU having a low processing capacity, the packet processing is not always in time for these countermeasures. A CPU with a high processing capability increases in cost, and it is not a perfect measure for printers and MFPs (multifunction peripherals) that are becoming lower in price as the reception buffer size is increased. In addition, the CPU often performs not only packet processing but also image drawing and other interface processing.
また、他の処理が平行して起動された状態ではネットワークのパケット処理の速度も低下し、先の対策を実施していたとしても受信バッファのオーバフローを起こす可能性がある。オーバフローを起こしてしまうと、本来受信すべきであったパケットをロストしてしまうことになり、パケットの再送処理が必要となってしまう。これでは、必要以上に通信時間がかかることを意味する。 In addition, when other processes are started in parallel, the network packet processing speed is also reduced, and even if the above countermeasures are taken, the reception buffer may overflow. If overflow occurs, the packet that should have been received is lost, and packet retransmission processing is required. This means that communication time is longer than necessary.
また、特許文献1ないし3記載の技術においてはパケット当たりの処理時間の短縮化を図るための技術が開示されているが、いずれもソフトウェアを使用した構成のため、処理時間を短くしようとすると、その分、処理能力の高いCPUを使用せざるを得ず、コストが高くならざるを得ない。
In addition, in the techniques described in
本発明は、このような技術的背景に鑑みてなされたもので、CPUのパケット処理が受信速度を下回り、メモリ上に構成される受信バッファが枯渇しそうになったときに、ハードウェアにより受信バッファのオーバフローを防止することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a technical background. When the packet processing of the CPU falls below the reception speed and the reception buffer configured on the memory is about to be exhausted, the reception buffer is executed by hardware. The purpose is to prevent overflow.
前記目的を達成するため、第1の手段に係るネットワーク制御装置は、MACを含むネットワークインターフェース部と、受信バッファをパケット単位で用意・管理するCPUとのインターフェイス部と、メモリに接続されたメモリコントローラ部とを備え、前記ネットワークインターフェース部は、ソフトウェアがメモリ上に用意した受信パケットバッファの数と、実際の受信パケット数と、ソフトウェアが処理した受信パケットの数とを記録するレジスタを有し、受信したパケット数からソフトウェアが処理したパケット数を差し引き、その値がソフトウェアが前記メモリ上に用意した受信バッファの総数のあらかじめ設定された上限値を超えた場合に、自動でフロー制御を行い、受信バッファがオーバフローすることを防止することを特徴とする。 To achieve the above object, a network control apparatus according to a first means includes a network interface unit including a MAC, an interface unit with a CPU that prepares and manages a reception buffer in packet units, and a memory controller connected to a memory. The network interface unit has a register for recording the number of received packet buffers prepared on the memory by the software, the actual number of received packets, and the number of received packets processed by the software. The number of packets processed by the software is subtracted from the number of received packets, and when the value exceeds the preset upper limit of the total number of receive buffers prepared in the memory, flow control is automatically performed and the receive buffer To prevent it from overflowing And butterflies.
第2の手段に係るネットワーク制御装置は、MACを含むネットワークインターフェース部と、受信バッファを一括で用意しパケット単位で管理するCPUとのインターフェイス部と、メモリに接続されたメモリコントローラ部とを備え、前記ネットワークインターフェース部は、ソフトウェアがメモリ上に用意した受信パケットバッファの数と、実際の受信パケット数と、ソフトウェアが処理した受信パケットの数と、を記録するレジスタを有し、受信したパケットの総バイト数からソフトウェアが処理したバイト数を差し引き、その値がソフトウェアが前記メモリ上に用意した受信バッファの総バイト数のあらかじめ設定された上限値を超えた場合に、自動でフロー制御を行い、受信バッファがオーバフローすることを防止することを特徴とする。 The network control apparatus according to the second means includes a network interface unit including a MAC, an interface unit with a CPU that collectively prepares reception buffers and manages them in packet units, and a memory controller unit connected to a memory, The network interface unit has a register for recording the number of received packet buffers prepared by the software in the memory, the actual number of received packets, and the number of received packets processed by the software. If the number of bytes processed by the software is subtracted from the number of bytes, and the value exceeds the preset upper limit of the total number of bytes in the receive buffer prepared in the memory, flow control is automatically performed and received. Special features to prevent the buffer from overflowing To.
第3の手段は、第1または第2の手段において、前記ネットワークインターフェイス部がMACに加え、物理層デバイスと、DMAコントローラを含むことを特徴とする。 A third means is characterized in that, in the first or second means, the network interface unit includes a physical layer device and a DMA controller in addition to the MAC.
第4の手段は、第1ないし第3の手段に係るネットワーク制御装置において、前記ネットワークインターフェイス部のMAC、DMAコントローラ、前記インターフェイス部、及びメモリコントローラ部とが、ASICによって構成されていることを特徴とする。 According to a fourth means, in the network control device according to the first to third means, the MAC of the network interface unit, the DMA controller, the interface unit, and the memory controller unit are configured by an ASIC. And
第5の手段は第4の手段において、前記ASICが、接続された共通資源であるメモリ及び/又は大容量記憶装置間のメモリアービタを含むことを特徴とする。 A fifth means is the fourth means, characterized in that the ASIC includes a memory arbiter between a memory and / or a mass storage device as a connected common resource.
第6の手段は、複数のアプリケーション機能を有し、各アプリケーション機能が少なくともメモリを共有資源として利用し、クライアントコンピュータからの動作指令によって作動する第1ないし第5の手段に係るネットワーク制御装置を画像処理装置が備えていることを特徴とする。 The sixth means has a plurality of application functions, each of the application functions uses at least a memory as a shared resource, and images the network control apparatus according to the first to fifth means that operate according to an operation command from a client computer. A processing apparatus is provided.
第7の手段は、第6の手段に係る画像処理装置を画像形成装置が備えていることを特徴とする。 The seventh means is characterized in that the image forming apparatus includes the image processing apparatus according to the sixth means.
本発明によれば、メモリ上に構成される受信バッファが枯渇しそうになったときに、ハードウェアがそれを検知して受信バッファのオーバフローを防止すること According to the present invention, when the reception buffer configured on the memory is about to be exhausted, the hardware detects it and prevents the reception buffer from overflowing.
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<第1の実施形態>
図1は、本発明の第1の実施形態に係るハードウェア構成としてのASICの構成の一例を示すブロック図である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of an ASIC as a hardware configuration according to the first embodiment of the present invention.
このASIC100はネットワークインターフェイスを含むネットワーク制御装置としての機能を備えたもので、メモリ・アービタ110に対してハードディスク装置(HDD)、物理層デバイス300、CPU400およびメモリ500が接続されている。ASIC100は、HDD200と接続するためのHDDインターフェイス120、USB端子が接続されるUSBインターフェイス130、物理層デバイス300と接続sれるMAC(Media Access Controller)140、SDカードが接続されるSDカードインターフェイス150、CPU400が接続されるCPUインターフェイス160、メモリ500が接続されるメモリコントローラ170、プリンタエンジンと接続されるプリンタエンジンインターフェイス180及びIEEE1284端子が接続されるIEEE1284インターフェイス190を備え、さらに、HDDインターフェイス120、USBインターフェイス130、MAC140及びSDカードインターフェイス150とメモリアービタ110との間にはそれぞれDMAコントローラ121,131,141,151が設けられている。この実施形態では、ネットワークインターフェイスは物理層デバイス300、MAC140及びDMAコントローラ141から構成されている。
The ASIC 100 has a function as a network control device including a network interface. A hard disk device (HDD), a
そして、ソフトウェア(CPU400)は、ASIC100のメモリコントローラ170に接続されたメモリ500上に、受信パケットを格納するバッファを設定する。そのバッファのサイズには上限があるが、バッファの総メモリサイズだけではなく、格納できるパケットの数にも上限を設けている。
Then, the software (CPU 400) sets a buffer for storing received packets on the
物理層デバイス300からMACで受信されたパケットは、DMAコントローラ141によりメモリ500に転送される。MAC140部には、メモリ500へ転送したパケットの総数を記録するレジスタAと、ソフトウェアが一定時間毎に処理したパケットの数を書き込むレジスタB、レジスタBに書き込まれた値を累積していくレジスタCがある。レジスタCは、ソフトウェアがそれまでに処理したパケットの総数を示す。
A packet received by the MAC from the
図2は本実施形態の動作を説明するための図である。同図において、受信したパケット総数をSP、ソフトウェアが処理したパケット総数をDP、メモリ500上に設定された受信パケットバッファ内のパケット数をBPで示している。この図から分かるように受信したパケット総数DPが大きくなり、ソフトウェアの処理が追いつかず、受信パケットバッファ内のパケット数が、一定水準を超えた時点(図示A点)で、ネットワークインターフェイスがフロー制御を自動実行する。そして、ソフトウェアの処理が受信したパケット総数SPに追いついて、受信パケットバッファ内のパケット数BPが所定値より小さくなり、受信パケットバッファの空き領域が一定水準より大きくなった時点(図示B点)で受信再開のフロー制御を自動実行する。
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the present embodiment. In the figure, the total number of received packets is indicated by SP, the total number of packets processed by software is indicated by DP, and the number of packets in the reception packet buffer set on the
図3はこのときのフロー制御の制御手順を示すフローチャートである。
MAC140に設けられたレジスタAは、時間と共に一定ではないが増えていく。レジスタCも一定時間毎に増えていくことになる。ネットワークインターフェイスは前記レジスタAとレジスタCの値の差Xを監視し(ステップS1)、CPU400の処理が受信速度に追いつかなくなると、X=レジスタA−レジスタCの値が大きくなっていく。この値Xが受信パケットバッファ数TH(THは、オーバフロー防止のためのバッファ内のパケットデータの上限値)を越えると、メモリ上に用意した受信パケットバッファがオーバフローをおこすので、前記値XとTHを比較し、前記値XがTHを超える(ステップS2−Yes)と、オーバフロー防止のフロー制御を実行し(ステップS3)、受信パケットの流入を抑える。ソフトウェアは処理を継続するので、この状態では(レジスタA−レジスタC)の値Xは小さくなっていく。そして、受信パケットバッファに十分な空き領域が確保できた時点で、すなわち、X<TL(TLは受信再開を許可できるバッファ内のパケット数の上限値)となった時点で(ステップS4−Yes)、ハードウェアが自動でフロー制御を行い、受信パケットの流入を許可する(ステップS5)。CPU400は、受信バッファをパケット単位で用意・管理する。
FIG. 3 is a flowchart showing a control procedure of the flow control at this time.
The register A provided in the
なお、レジスタA、B、Cの値は、パケット数でなくバイト数であってもよい。その際、CPU400は受信バッファを一括で用意しパケット単位で管理するようにする。
Note that the values of the registers A, B, and C may be the number of bytes instead of the number of packets. At that time, the
図4は本発明の実施形態に係るネットワークシステムのシステム構成の一例を示す図である。
このシステムは、イーサネット(登録商標)にケーブルを介して2台のPCとMFP及びプリンタが接続され、無線LANを介してされに、1台のノードPCと、プリンタが接続されている。前記ASIC100はMFPおよびプリンタに搭載され、効率的にPCからのデータを受け入れて出力できるように構成される。
FIG. 4 is a diagram showing an example of the system configuration of the network system according to the embodiment of the present invention.
In this system, two PCs, an MFP, and a printer are connected to Ethernet (registered trademark) via a cable, and one node PC and a printer are connected via a wireless LAN. The
MFPはMulti Function Peripheralと称され、デジタルデータを記録シート上に可視画像として印刷する機能を有する画像形成装置で、コピー機能、プリンタ機能、ファクシミリ機能などの複数の機能を備えている。このうちプリンタ機能では、PCから送られてくる画像データはプリンタドライバによって画像処理が施されているので、転送されてきた画像データをそのまま出力する。 The MFP is called a multi function peripheral, and is an image forming apparatus having a function of printing digital data as a visible image on a recording sheet, and has a plurality of functions such as a copy function, a printer function, and a facsimile function. Among these, in the printer function, since the image data sent from the PC is subjected to image processing by the printer driver, the transferred image data is output as it is.
一方、コピー機能は、原稿を読み取ったRGBの画像データを印字用のYMCKの画像データに変換する必要があるので、そのためのγ補正やMTF処理などの公知の画像処理が施される。また、ファクシミリ機能では、送信されてきた画像データを印字出力する際に、プリンタγ補正やディザ処理などの画像処理が施される。 On the other hand, the copy function needs to convert RGB image data obtained by reading a document into YMCK image data for printing, and thus known image processing such as γ correction and MTF processing is performed. In the facsimile function, image processing such as printer γ correction and dither processing is performed when the transmitted image data is printed out.
したがって、スキャナから転送されてきた画像を処理する場合には、前記ASIC100は画像処理装置に設けられる。また、コピー機能を有する画像形成装置では、スキャナを備えているので、画像処理装置を含んだ構成となっている。
Therefore, when processing the image transferred from the scanner, the
<第2の実施形態>
図5は、ネットワークインターフェース600が拡張用PCIバス700に接続された場合のASICの構成の第2の実施形態を示す図である。なお、第1の実施形態と同等な各部には同一の参照符号を付し、重複する説明は適宜省略する。
<Second Embodiment>
FIG. 5 is a diagram illustrating a second embodiment of the configuration of the ASIC when the
同図において、ASIC1(100)のメモリコントローラ170に接続されたメモリ500上に、ソフトウェアは受信パケットを格納するバッファを設定する。そのバッファのサイズには上限があるが、バッファの総メモリサイズだけではなく、格納できるパケットの数にも上限を設けている。
In the figure, the software sets a buffer for storing received packets on the
ASIC2(111)に内蔵されているMAC111−1で受信されたパケットは、DMAコントローラ111−2により、PCIバス700、PCIインターフェイス110−2及びDMAコンピュータ110−1経由でメモリ500に転送される。MAC111−1部には、メモリ500へ転送したパケットの総数を記録するレジスタAと、ソフトウェアが一定時間毎に処理したパケットの数を書き込むレジスタB、レジスタBに書き込まれた値を累積していくレジスタCがある。その他、特に説明しない各部は前述の第1の実施形態と同様に構成され、同等に機能する。
A packet received by the MAC 111-1 incorporated in the ASIC 2 (111) is transferred to the
以上のように、上記第1及び第2の実施形態によれば、MAC部140,111−1でフロー制御パケットを生成・送信し、通信動作を一時停止させ、受信バッファのオーバフローを防止することができる。
As described above, according to the first and second embodiments, the
フロー制御により、処理能力の低いCPUであっても、パケットのロストを防ぎ、不要なパケット再送時間の発生を防ぐことが可能になる。 With flow control, even a CPU with low processing capability can prevent lost packets and prevent unnecessary packet retransmission time.
CPU400がパケット処理を行い受信バッファに余裕が生まれたら、MAC部140,111−1は再度フロー制御パケットにより、通信を再開する。これにより、必要以上に通信停止状態が続くことも防ぐことができる。
When the
CPU400の処理能力を気にせず、メモリ500上に用意された受信バッファのオーバフローを予防することができ、不要なパケット再送処理発生を防ぐことができる。
The overflow of the reception buffer prepared on the
さらに、高性能なCPU、大容量メモリを採用しにくい低価格層のプリンタやMFPでも、安心して高速なネットワーク環境へ接続することが可能となる。 Furthermore, even low-priced printers and MFPs that do not readily employ high-performance CPUs and large-capacity memories can be connected to a high-speed network environment with peace of mind.
100 ASIC,ASIC1
110 メモリアービタ
111 ASIC2
111−1,140 MAC
111−2,141 DMAコントローラ
300 物理層デバイス
400 CPU
500 メモリ
600 ネットワークインターフェイス
100 ASIC, ASIC1
110
111-1,140 MAC
111-2, 141
500
Claims (7)
前記ネットワークインターフェース部は、ソフトウェアがメモリ上に用意した受信パケットバッファの数と、実際の受信パケット数と、ソフトウェアが処理した受信パケットの数とを記録するレジスタを有し、受信したパケット数からソフトウェアが処理したパケット数を差し引き、その値がソフトウェアが前記メモリ上に用意した受信バッファの総数のあらかじめ設定された上限値を超えた場合に、自動でフロー制御を行い、受信バッファがオーバフローすることを防止することを特徴とするネットワーク制御装置。 A network interface unit including a MAC, an interface unit with a CPU that prepares and manages a reception buffer in packet units, and a memory controller unit connected to a memory,
The network interface unit has a register for recording the number of received packet buffers prepared by the software on the memory, the actual number of received packets, and the number of received packets processed by the software. Subtract the number of processed packets, and when the value exceeds the preset upper limit of the total number of receive buffers prepared in the memory, the flow control is automatically performed and the receive buffer overflows. A network control device characterized by preventing.
前記ネットワークインターフェース部は、ソフトウェアがメモリ上に用意した受信パケットバッファの数と、実際の受信パケット数と、ソフトウェアが処理した受信パケットの数と、を記録するレジスタを有し、受信したパケットの総バイト数からソフトウェアが処理したバイト数を差し引き、その値がソフトウェアが前記メモリ上に用意した受信バッファの総バイト数のあらかじめ設定された上限値を超えた場合に、自動でフロー制御を行い、受信バッファがオーバフローすることを防止することを特徴とするネットワーク制御装置。 A network interface unit including a MAC, an interface unit with a CPU that collectively prepares reception buffers and manages them in packet units, and a memory controller unit connected to a memory,
The network interface unit has a register for recording the number of received packet buffers prepared by the software in the memory, the actual number of received packets, and the number of received packets processed by the software. If the number of bytes processed by the software is subtracted from the number of bytes, and the value exceeds the preset upper limit of the total number of bytes in the receive buffer prepared in the memory, flow control is automatically performed and received. A network control device for preventing a buffer from overflowing.
An image forming apparatus comprising the image processing apparatus according to claim 6.
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