JP2007156544A - 情報処理システム、メモリ制御装置及びデータ転送制御方法 - Google Patents

情報処理システム、メモリ制御装置及びデータ転送制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】共有して使用されるメモリとの間でのデータ転送を、容易にかつリアルタイム性等を破綻することなく行えるようにする。
【解決手段】各処理部103、104からの要求に応じてメモリ106との間でのデータ転送を行う際に、各処理部から要求されるデータ長でのデータ転送をそれよりも小さい固定データ長単位に分割して行うとともに、一方の処理部に係るデータ転送は、固定データ長単位に分割されたデータ毎に他方の処理部に係る固定データ長でのデータ転送が可能な時間間隔を設けて行い、他方の処理部に係るデータ転送は、その時間間隔を含む空き時間に固定データ長単位に分割されたデータずつ行うようにして、一方の処理部に係るデータ転送中であっても他方の処理部に係るデータ転送を可能にし、容易にかつリアルタイム性等を破綻することなくデータ転送を行えるようにする。
【選択図】図1

Description

本発明は、情報処理システム、メモリ制御装置及びデータ転送制御方法に関し、詳しくは共通使用されるメモリに係るデータ転送技術に関する。
従来より、各種処理部、メモリ、及び入出力部等が各々バスによって接続されるシステムにおいて、システム全体のコストを抑えるために、各処理部が1つのメモリを共有して使用する方法が提案されている。動画像信号や音声信号などを扱うシステムでは、一定時間に所定の処理を行う処理部が複数存在して、それらが同時に動作しているため、各処理部がメモリとの間で行うデータ転送も一定時間内に終了しなければならない。
一般に、そのようなシステムのメモリ制御部は、1つの処理部がメモリを長時間占有することを防止するため、各処理部からのメモリアクセス要求を優先度に従って調停するアービタ回路を搭載している。これにより、ある処理部に対してメモリとの間でのデータ転送を許可している場合には、他の処理部によるメモリとの間でのデータ転送を待たせる仕組みになっている。
しかしながら、メモリとの間で行うデータ転送では、転送されるデータ長や優先度の設定によって、一定時間内に処理が完了できなかったり、必要とされる一定時間内にデータ転送を完了できなかったりする可能性がある。これに対処する1つの方法として、例えば特許文献1には、以下のようなメモリ制御方法が示されている。先行してメモリとの間でデータ転送を行っている処理部よりも優先度の高い処理部からのメモリアクセス要求があったとする。この場合に、現在行っているデータ転送を中断して、優先度の高い処理部によるデータ転送を行い、そのデータ転送完了後に中断したデータ転送を再開する方法が提案されている。
特開2003−114825号公報
上述のように優先度の高い処理部がメモリとの間でデータ転送を行う場合に、当該処理部よりも優先度の低い処理部によるデータ転送を待たせる仕組みでは、優先度の低い処理部程待ち時間が長くなってしまう。そのため、システム全体のパフォーマンスを考慮して、優先度及び1転送処理当たりの転送データ長を決定することは比較的困難である。また、メモリとの間で先行して行われているデータ転送に対して優先度の高い処理部からのメモリアクセス要求を割り込ませてデータ転送を行うには、メモリ制御部にて複雑な処理を必要とする。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、共有して使用されるメモリとの間でのデータ転送を、容易にかつリアルタイム性等を破綻することなく行えるようにすることを目的とする。
本発明に係る情報処理システムは、メモリと、上記メモリを共通に用い、当該メモリとの間でデータ転送を行う複数の処理手段と、上記メモリと上記処理手段との間でのデータ転送を制御するメモリ制御手段とを備え、上記メモリ制御手段は、各処理手段からの要求に応じて上記メモリとの間でのデータ転送を行う際に、各処理手段から要求されるデータ長でのデータ転送を当該データ長よりも小さい固定データ長単位に分割して行うとともに、上記複数の処理手段における第1の処理手段に係るデータ転送は、固定データ長単位に分割されたデータ毎に当該第1の処理手段とは異なる第2の処理手段に係る固定データ長でのデータ転送が可能な時間間隔を設けて行い、上記第2の処理手段に係るデータ転送は、上記時間間隔を含む上記第1の処理手段に係るデータ転送における空き時間に固定データ長単位に分割されたデータずつ行うことを特徴とする。
本発明に係るメモリ制御装置は、複数の処理手段と、当該複数の処理手段により共通に用いるメモリとの間で行うデータ転送を制御するメモリ制御装置であって、各処理手段から要求される所定のデータ長でのデータ転送を当該所定のデータ長よりも小さい固定データ長単位に分割し、上記複数の処理手段における第1の処理手段に係るデータ転送は、当該第1の処理手段より伝送レートの低い第2の処理手段の固定データ長でのデータ転送が可能な空き時間間隔を設けて固定データ長ずつデータ転送を行い、上記第2の処理手段に係るデータ転送は、上記空き時間間隔を含めた空き時間に固定データ長ずつデータ転送を行うように制御することを特徴とする。
本発明に係るメモリ制御装置は、共通に用いるメモリに対してアクセス要求を独立して行うことが可能な第1及び第2の処理手段に係るデータ転送を制御するメモリ制御装置であって、上記第1の処理手段から要求された所定のデータ長のデータ転送を当該所定のデータ長よりも小さい固定データ長単位に分割して上記メモリとのデータ転送を行う第1の転送制御手段と、上記第2の処理手段から要求された所定のデータ長のデータ転送を当該所定のデータ長よりも小さい固定データ長単位に分割して上記メモリとのデータ転送を行う第2の転送制御手段とを備え、上記第1の転送制御手段は、分割された固定データ長のデータを転送する度に上記第2の転送制御手段により固定データ長のデータを転送可能な時間間隔を設けることを特徴とする。
本発明に係るデータ転送制御方法は、複数の処理手段と、当該複数の処理手段により共通に用いるメモリとの間で行われるデータ転送の制御方法であって、各処理手段から要求された所定のデータ長でのデータ転送を当該所定のデータ長よりも小さい固定データ長単位に分割し、上記複数の処理手段における第1の処理手段に係るデータ転送を、当該第1の処理手段より伝送レートの低い第2の処理手段の固定データ長でのデータ転送が可能な空き時間間隔を設けて固定データ長ずつ行い、上記第2の処理手段に係るデータ転送を、上記空き時間間隔を含めた空き時間に固定データ長ずつ行うように制御することを特徴とする。
本発明によれば、各処理手段から要求される所定のデータ長でのデータ転送を当該所定のデータ長よりも小さい固定データ長単位に分割する。そして、ある処理手段に係る固定データ長でのデータ転送を他の処理手段に係る固定データ長でのデータ転送が可能な時間間隔を空けて行い、当該他の処理手段に係るデータ転送をその空き時間間隔で行う。これにより、伝送レートの高いある処理手段に係るデータ転送のリアルタイム性等を破綻させることなくかつ容易に、伝送レートの高い処理手段に係るデータ転送中であっても伝送レートの低い他の処理手段に係るデータ転送を行うことが可能になる。したがって、各処理手段におけるデータ転送のための待ち時間を軽減することができ、さらにそれに伴って各処理手段に対する入出力データを保持しておくためのメモリ容量も削減することができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施形態による情報処理システムを適用した映像記録再生装置の構成例を示すブロック図である。
A/D(アナログ・ディジタル)変換部101は、映像信号入力として入力されるアナログ映像信号をディジタル映像信号に変換する。D/A(ディジタル・アナログ)変換部102は、映像信号処理部103から供給されるディジタル映像信号をアナログ映像信号に変換し映像信号出力として出力する。
映像信号処理部103は、記録動作時において、A/D変換部101より供給されるディジタル映像信号を記録フォーマットに応じたデータフォーマットに変換し、記録再生処理部104へ記録映像データとして供給する。また、映像信号処理部103は、再生動作時において、記録再生処理部104より供給された再生映像データをディジタル映像信号に変換し、D/A変換部102へ供給する。
記録再生処理部104は、記録動作時において、映像信号処理部103より供給された記録映像データを記録媒体107へ記録する。このとき、記録再生処理部104は、映像信号処理部103より供給された記録映像データに対して記録フォーマットに応じた符号化処理を行い、さらに誤り訂正符号を付加して記録媒体107への記録を行う。また、記録再生処理部104は、再生動作時において、記録媒体107から読み出されたデータに対して復号化処理及び誤り訂正処理を施し、復号化したデータを再生映像データとして映像信号処理部103に供給する。
映像信号処理部103及び記録再生処理部104によって行われる処理は、それぞれメモリコントローラ105を介してメモリ106に対する所定のデータ長単位でデータの読み出し及び書き込みを行いながら実行される。メモリ106は、例えばSDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory)であり、映像信号処理部103がアクセスする領域と記録再生処理部104がアクセスする領域は異なるバンクに配置されている。
メモリコントローラ105は、FIFO(First In First Out)(A)108、シーケンサー(A)109、FIFO(B)110、シーケンサー(B)111、及びセレクタ部112で構成されている。
FIFO(A)108は、映像信号処理部103からの書き込みデータ又はメモリ106からの読み出しデータを一時的に保持し、シーケンサー(A)109は、映像信号処理部103からのメモリアクセス要求を制御する。同様に、FIFO(B)110は、記録再生処理部104からの書き込みデータ又はメモリ106からの読み出しデータを一時的に保持し、シーケンサー(B)111は、記録再生処理部104からのメモリアクセス要求を制御する。セレクタ部112は、シーケンサー(A)109及びシーケンサー(B)111からのSDRAMコマンド、アドレス及びデータを切り替える。
ここで、シーケンサー(A)109は、映像信号処理部103から要求されたデータ長でのデータ転送を指定データ長単位に分割して、メモリ106との間でデータ転送を行うように制御する。同様に、シーケンサー(B)111は、記録再生処理部104から要求されたデータ長でのデータ転送を指定データ長単位に分割して、メモリ106との間でデータ転送を行うように制御する。
シーケンサー(A)109は、メモリ106との間でデータ転送を行う際に、シーケンサー(B)111とメモリ106との間でのデータ転送に必要な時間間隔を空けてデータ転送を行うように動作する。すなわち、シーケンサー(A)109とメモリ106との間でのデータ転送では、指定データ長の分割データが転送され、少なくともシーケンサー(B)111とメモリ106との間でデータ転送を実行可能な時間が経過した後に、次の分割データが転送される。
また、シーケンサー(A)109は、シーケンサー(B)111の転送開始タイミング信号をシーケンサー(B)111へ供給している。シーケンサー(B)111は、シーケンサー(A)109から供給された転送開始タイミング信号に従ってメモリ106との間でのデータ転送を行うように動作する。つまり、この転送開始タイミング信号は、シーケンサー(B)111とメモリ106との間でのデータ転送の開始を許可する旨を示す信号である。
これにより、メモリコントローラ105は、映像信号処理部103及び記録再生処理部104からのメモリアクセス要求に応じてメモリ106に対するデータの読み書きを分割して行う。つまり、映像信号処理部103及び記録再生処理部104から要求されるメモリ106との間でのデータ転送は、メモリコントローラ105により時分割に分割されて行われる。
ここで、映像信号処理部103は、その内部に少なくとも映像信号1ライン分以下の処理に必要なデータ量を格納可能なメモリしか備えておらず、入出力を行う映像信号の1ライン時間内に1ライン分のデータをメモリ106へ読み書きする必要がある。映像信号処理部103は、映像信号1ラインに相当するデータを所定のデータ長単位でメモリ106へバースト転送を行うことでリアルタイム性を確保している。
それに対して、記録再生処理部104は、記録・再生処理動作時ともに映像信号の1フレーム時間内に1フレーム分のデータを処理すれば良い処理部である。すなわち、記録再生処理部104は、映像信号処理部103と比較してリアルタイム性が低く、また符号化されたデータを扱うために伝送レートも低い。なお、映像信号処理部103及び記録再生処理部104は、それぞれの処理タイミングで独立に所定のデータ長単位でデータ転送するためのメモリアクセス要求を行うことが可能である。
なお、図1に示した各機能部(例えば、映像信号処理部103、記録再生処理部104、メモリコントローラ105、及びメモリ106)は、それぞれが独立したデバイスにより構成されていても良いし、集積化された1つのデバイスであっても良い。また、すべての機能部ではなく、任意の機能部が集積化されて1つのデバイスとして構成されていても良い。
以下に、メモリコントローラ105におけるデータ転送制御動作について説明する。映像信号処理部103が、図2(a)に示すように90ワード長での読み出し要求を行い、記録再生処理部104が、図2(b)に示すように20ワード長での書き込み要求を行う場合を一例として説明する。なお、映像信号処理部103及び記録再生処理部104がメモリ106に対する読み出し要求や書き込み要求を行う際のデータ長は、これに限定されるものではなく任意である。
ここで、映像信号処理部103及び記録再生処理部104は、それぞれ同様のプロトコルでメモリコントローラ105と通信を行う。すなわち、図2(a)、(b)に示すように、映像信号処理部103及び記録再生処理部104は、メモリ106との間でのデータ転送要求を示すリクエスト信号をハイレベルにアサートした区間に転送要求に係る内容を示すアドレス信号を同時に送信する。このリクエスト信号のアサート・タイミングから一定の期間が経過したタイミングで書き込みデータの出力、又は読み出しデータの入力を行うようになっている。
アドレス信号は、図2中に示されるように、R/W領域、バースト長領域、及びオフセットアドレス領域で定義されている。R/W領域は、その転送要求が読み出し要求であるか書き込み要求であるかを示し、バースト長領域は、転送データ量を示す。また、オフセットアドレス領域は、読み出し又は書き込みを行うメモリ106上の先頭アドレスを示す。メモリコントローラ105は、このアドレス信号における各情報に基づいてメモリ106との間でのデータ転送を行う。
まず、映像信号処理部103からの要求に係るデータ転送において、シーケンサー(A)109は、映像信号処理部103から要求されたバースト長を8ワード単位に分割するよう設定されている。また、バースト長が8ワード単位で割り切れない場合、その余りとなる端数ワード分は先頭のバースト長に加算して転送が行われるようにスケジューリングされる(これにより分割転送数が1回分軽減されるため、SDRAMコマンドにより発生するオーバーヘッドを軽減可能となっている)。
つまり、図2(a)に示した例では映像信号処理部103からの要求に係る90ワードを8ワード単位に分割するため、余りの2ワードが先頭に加算されて、10ワード(=8+2)×1回+8ワード×10回でデータ転送を行うようにスケジューリングされる。シーケンサー(A)109は、1分割転送毎(10ワード又は8ワードのデータ転送毎)に後述するシーケンサー(B)111による分割転送(後述する)に必要な時間間隔を空けてメモリ106との間でのデータ転送を行う。また、シーケンサー(A)109は、1分割転送(10ワード又は8ワードのデータ転送)が終了する度に、シーケンサー(B)111が分割転送を開始するための転送開始タイミング信号を生成してシーケンサー(B)111に供給している(図3(a)参照)。
一方、記録再生処理部104からの要求に係るデータ転送において、シーケンサー(B)111は、記録再生処理部104から要求されたバースト長を4ワード単位に分割するよう設定されている。なお、バースト長が4ワード単位で割り切れない場合には、その余りとなる端数ワード分は先頭のバースト長に加算して転送が行われるようにスケジューリングされる。
図2(b)に示した例では記録再生処理部104からの要求に係る20ワードを4ワード単位に分割するため、4ワード×5回でデータ転送が行われるようにスケジューリングされる。メモリ106に対して書き込みを行う際には、記録再生処理部104から出力されたデータ(20ワード分)がFIFO(B)110に順次格納される。そして、シーケンサー(B)111は、シーケンサー(A)109から供給された転送開始タイミング信号に従って4ワードずつFIFO(B)110からデータを読み出し、メモリ106に対して書き込み転送を行う(図3(b)参照)。故に前述のシーケンサー(A)108によって設けられるシーケンサー(B)110での分割転送に要する空き間隔は、4ワード転送分の間隔となっている。
シーケンサー(A)109及びシーケンサー(B)111と、メモリ106との間で入出力されるSDRAMコマンド、アドレス及びデータは、セレクタ部112により適宜切り替えられる。これにより、映像信号処理部103及び記録再生処理部104からそれぞれ要求されるデータ転送が時分割に分割されてメモリ106(SDRAM)との間でデータ転送が行われる(図3(c)参照)。ここで、シーケンサー(A)109に映像信号処理部103からのデータ転送要求がない場合には、シーケンサー(A)109は、シーケンサー(B)111のバースト転送に必要な最短間隔で転送開始タイミング信号を出力するようになっている(図4参照)。こうすることで、映像信号処理部103からデータ転送要求がなく、記録再生処理部104から要求されるデータ転送に競合がない場合には、記録再生処理部104の転送が効率的に行えるようになっている。
また、映像信号処理部103がアクセスする領域と記録再生処理部104がアクセスする領域は、上述したようにそれぞれメモリ106上で異なるバンクに配置されている。このように構成することで、図3(c)に示すように映像信号処理部103及び記録再生処理部104が交互にデータ転送を行う場合には、SDRAMのマルチバンクアクセスが可能となり、より効率的なデータ転送が行える。
上述したデータ転送制御動作は、映像信号処理部103及び記録再生処理部104からの転送要求がそれぞれ他のバースト長での要求であったり、読み出し又は書き込みのどちらの要求であったりしても同様である。このデータ転送制御動作により、映像信号処理部103によるデータ転送を待たせることなく、映像信号処理部103及び記録再生処理部104による分割転送を同時に行うことが可能である。
以上のように本実施形態によれば、映像信号処理部103及び記録再生処理部104から要求されるデータ転送を予め指定した固定データ長に分割してメモリ106との間でのデータ転送を行う。このとき、記録再生処理部104に係る分割した固定データ長でのデータ転送が実行可能な時間を分割データ転送後に空けるようにして映像信号処理部103に係る分割した固定データ長でのデータ転送を行う。そして、記録再生処理部104に係るデータ転送をその空き時間で行う。このように容易な制御で時分割転送を行うことにより、映像信号処理部103に係るデータ転送を待たせることなく、ほぼ同時に記録再生処理部104に係るデータ転送を行うことが可能になる。したがって、映像信号処理部103及び記録再生処理部104と、それらが共通して用いるメモリ106との間での効率的なメモリ転送ができ、容易にかつリアルタイム性等を破綻することなくデータ転送を行うことが可能になる。
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
本発明の一実施形態における映像記録再生装置の構成例を示すブロック図である。 本実施形態におけるメモリコントローラの転送プロトコル及びアドレス定義を説明するための図である。 本実施形態におけるデータ転送制御の一例を示す図である。 本実施形態におけるデータ転送制御の他の例を示す図である。
符号の説明
103 映像信号処理部
104 記録再生処理部
105 メモリコントローラ
106 メモリ
107 記録媒体
108、110 FIFO
109、111 シーケンサー
112 セレクタ部

Claims (10)

  1. メモリと、
    上記メモリを共通に用い、当該メモリとの間でデータ転送を行う複数の処理手段と、
    上記メモリと上記処理手段との間でのデータ転送を制御するメモリ制御手段とを備え、
    上記メモリ制御手段は、各処理手段からの要求に応じて上記メモリとの間でのデータ転送を行う際に、各処理手段から要求されるデータ長でのデータ転送を当該データ長よりも小さい固定データ長単位に分割して行うとともに、上記複数の処理手段における第1の処理手段に係るデータ転送は、固定データ長単位に分割されたデータ毎に当該第1の処理手段とは異なる第2の処理手段に係る固定データ長でのデータ転送が可能な時間間隔を設けて行い、上記第2の処理手段に係るデータ転送は、上記時間間隔を含む上記第1の処理手段に係るデータ転送における空き時間に固定データ長単位に分割されたデータずつ行うことを特徴とする情報処理システム。
  2. 上記第1の処理手段は、上記第2の処理手段より伝送レートの高い処理手段であることを特徴とする請求項1記載の情報処理システム。
  3. 上記メモリはSDRAMであり、上記第1の処理手段のアクセスする領域と上記第2の処理手段のアクセスする領域とがそれぞれ異なるバンクに配置されることを特徴とする請求項1又は2記載の情報処理システム。
  4. 上記第1の処理手段が、映像信号処理を行うデバイスであることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の情報処理システム。
  5. 複数の処理手段と、当該複数の処理手段により共通に用いるメモリとの間で行うデータ転送を制御するメモリ制御装置であって、
    各処理手段から要求される所定のデータ長でのデータ転送を当該所定のデータ長よりも小さい固定データ長単位に分割し、上記複数の処理手段における第1の処理手段に係るデータ転送は、当該第1の処理手段より伝送レートの低い第2の処理手段の固定データ長でのデータ転送が可能な空き時間間隔を設けて固定データ長ずつデータ転送を行い、上記第2の処理手段に係るデータ転送は、上記空き時間間隔を含めた空き時間に固定データ長ずつデータ転送を行うように制御することを特徴とするメモリ制御装置。
  6. 共通に用いるメモリに対してアクセス要求を独立して行うことが可能な第1及び第2の処理手段に係るデータ転送を制御するメモリ制御装置であって、
    上記第1の処理手段から要求された所定のデータ長のデータ転送を当該所定のデータ長よりも小さい固定データ長単位に分割して上記メモリとのデータ転送を行う第1の転送制御手段と、
    上記第2の処理手段から要求された所定のデータ長のデータ転送を当該所定のデータ長よりも小さい固定データ長単位に分割して上記メモリとのデータ転送を行う第2の転送制御手段とを備え、
    上記第1の転送制御手段は、分割された固定データ長のデータを転送する度に上記第2の転送制御手段により固定データ長のデータを転送可能な時間間隔を設けることを特徴とするメモリ制御装置。
  7. 上記第1の転送制御手段は、固定データ長のデータ転送が完了する度に上記第2の転送制御手段による固定データ長のデータ転送開始を許可する転送開始信号を上記第2の転送制御手段に出力することを特徴とする請求項6記載のメモリ制御装置。
  8. 上記第1の転送制御手段より出力された制御信号又は上記第2の転送制御手段より出力された制御信号を選択的に上記メモリに出力する選択手段をさらに備えることを特徴とする請求項6又は7記載のメモリ制御装置。
  9. 上記各処理手段から要求される所定のデータ長でのデータ転送を当該所定のデータ長よりも小さい固定データ長単位に分割する場合に、上記所定のデータ長が上記固定データ長で割り切れないとき端数のデータ長単位は、先頭の固定データ長に加算してデータ転送を行うことを特徴とする請求項5〜8の何れか1項に記載のメモリ制御装置。
  10. 複数の処理手段と、当該複数の処理手段により共通に用いるメモリとの間で行われるデータ転送の制御方法であって、
    各処理手段から要求された所定のデータ長でのデータ転送を当該所定のデータ長よりも小さい固定データ長単位に分割し、
    上記複数の処理手段における第1の処理手段に係るデータ転送を、当該第1の処理手段より伝送レートの低い第2の処理手段の固定データ長でのデータ転送が可能な空き時間間隔を設けて固定データ長ずつ行い、
    上記第2の処理手段に係るデータ転送を、上記空き時間間隔を含めた空き時間に固定データ長ずつ行うように制御することを特徴とするデータ転送制御方法。
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