JP2007304830A

JP2007304830A - 情報先行取得による調停方法および調停装置

Info

Publication number: JP2007304830A
Application number: JP2006132163A
Authority: JP
Inventors: Koji Asai; 幸治浅井; Hideyuki Kanzaki; 英之神崎
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-05-11
Filing date: 2006-05-11
Publication date: 2007-11-22

Abstract

【課題】複数のマスタで同一のメモリを共有するメモリ制御システムにおいて、例えば画像処理を行うマスタが一定の高いメモリ帯域を要求している場合には、その高いメモリ帯域確保を保証するために高優先でアクセスを行うため、プロセッサなどの低いメモリ帯域で、かつ素早い応答性が必要なマスタに対するアクセス応答性が悪くなってしまう。
【解決手段】一定のメモリ帯域を要求するマスタに対しては要求を前倒しに処理させ、なおかつ、プロセッサなどの内部にあるアクセス属性を調停部へと先行的に通知することで、その前倒しの処理に対して一時的にマスクし、プロセッサのメモリアクセス応答性を高めて、プロセッサの処理性能を向上することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のマスタから共有メモリを使用するシステムにおいて、あるマスタからのアクセスに対して即時応答性が必要な要求、例えばプロセッサからのアクセス要求に対して応答性を高めるための、調停方法及び調停装置に関する。

近年、デジタルＴＶなどのデジタル機器においては、本来持っている基本機能に加え、例えばネットワーク処理機能やゲーム機能などの機能が加わり、多くの機能を同時実現するなど複雑化している。それら多くの機能を実現する上で求められるメモリアクセス性能は異なっており、例えばデジタル放送などの再生／録画処理は、一定期間内に一定の処理を行えばよく、その場合には一定のメモリ帯域を確保することで性能を保証することができる。また、ネットワーク処理やゲーム処理などは、いつ、どれくらいのメモリアクセスが発生するか予測困難であるため、処理を高速化するためにアクセスに対する応答性を高めることで性能を高めることができる。また、デジタル家電業界においては、価格競争が激化して尚且つ価格低下が短期間で起こるため、コスト削減は必須であり、そのために共有メモリアーキテクチャを採用することが求められている。

しかし、共有メモリアーキテクチャにより複数の処理を同一の共有メモリにおいて実現しようとするため、あるマスタがメモリに対して一定の帯域を確保している最中に、プロセッサなどの即時応答性を要求するマスタのアクセスが発生したとしても、帯域要求マスタが必要な帯域を使いきるまでの間は、帯域確保要求マスタを優先するため、即時応答要求マスタの応答性が悪くなってしまう。

そこで特許文献１によれば、高いメモリ帯域を要求する帯域確保要求マスタのマスク期間を短くし、低いメモリ帯域を要求する帯域確保要求マスタのマスク期間を長く設定し、さらに調停優先順位を、プロセッサなどの即時応答要求マスタに対して高く設定することで、各マスタの帯域確保要求を保証し、なおかつ即時応答要求マスタのアクセスに対して高い応答性を実現している。さらに、全マスタについてマスク状態にある場合には、即時応答要求のマスタを優先して前倒しでアクセスを行うことで、さらに高い応答性を実現している。
特開２００２−３０４３６８号公報

しかしながら、前記従来の構成においては、あるマスタが共有メモリへのアクセスを許可された直後において、プロセッサなどの即時応答を要求するマスタのアクセス要求が発生した場合には、次の調停スロットまでの期間は必ず待たされることとなり、アクセスの応答性が悪くなってしまう。例えば、図３のように共有メモリにＤＤＲ−ＳＤＲＡＭなどを使用している場合には、同一バンクで異なるローへのアクセス要求が連続して発生すると、前のアクセスが完了した後に一旦Ｐｒｅｃｈａｒｇｅコマンドでバンクを閉じて、ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭのＡＣスペックを満たしてから次のアクセスのために再度Ａｃｔｉｖａｔｅコマンドでバンクを開いてアクセスする必要がある。そのため、前コマンドがアクセスを開始した直後に、同一バンクで異なるローへの即時応答要求マスタのアクセスがあった場合には、少なくともＤＤＲ−ＳＤＲＡＭのＡＣスペックの間隔を待たなければ成らず、そこから即時応答要求マスタのアクセスを開始するため、応答性が悪くなってしまう。特に前コマンドのアクセスが、前記従来構成における全マスタがマスク状態時において許可した前倒しのコマンドであった場合では、本来であれば全マスタがマスク状態であるため即時応答が可能であったが、従来構成の場合には応答性が悪くなってしまう。

本発明では、複数のマスタにより同一のメモリを共有するシステムにおいて、少なくとも１つ以上のマスタはアクセス要求を発行する要求発信部と、前記アクセス要求が持っているアクセス属性について通知するアクセス属性発信部とを持ち、前記マスタが発行するアクセス要求を受け取る要求受信部と、前記マスタが通知するアクセス属性を受け取るアクセス属性受信部と、前記受け取ったアクセス属性を元に、前記マスタから発行された前記アクセス要求をマスクするリクエスト制限部と、前記リクエスト受信部で受け取ったアクセス要求と、前記リクエスト制限部によりマスク制御されたアクセス要求から前記メモリへのアクセスを許可するマスタを選択する調停部を持つメモリ制御部からなる構成をとる。

本構成により、プロセッサなどのアクセスが予測不可能で即時応答性が求められる要求に対して、マスタ内部にあるアクセス属性、例えばプロセッサが持っているキャッシャブルアクセスやバッファラブルアクセスを識別する信号などを、調停部へと先に通知することにより、プロセッサ内部でのアクセス要求発生後にキャッシュなどを通過し、調停部へと接続するインタフェース回路および調停部にあるプロセッサなどへと接続するインタフェース回路を通過して遅れて調停回路へ到達するため、要求を前もって知ることができる。その前もって得た情報を元に、他マスタによるアクセス要求をマスクすることにより、即時応答要求マスタのアクセスの応答性をよくすることができる。例えば図４のように、従来構成の調停回路であれば、帯域確保要求の全マスタがマスク状態にある場合に許可される前倒しアクセスが、アクセス開始直後に即時応答要求が発生した場合に、即時応答要求マスタから前もって得た情報を元に、前倒しアクセスの実行をマスクしてアクセスを抑制し、即時応答要求マスタのアクセスを行うことで、帯域確保を行いながら即時応答要求の応答性をさらによくすることができる。

本発明の調停方法によれば、一定の帯域確保が必要なマスタと、アクセス要求が予測困難で即時応答が必要なプロセッサなどのマスタとを含む、複数のマスタが同一の共有メモリを使用するシステムにおいて、帯域確保要求マスタの帯域を保証しながら、プロセッサなどの即時応答要求マスタのアクセス応答性を高めることで、処理性能向上を実現することができる。

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における調停方法による構成図である。

図１において、マスタ１０２、１１２からのアクセス要求を発行する要求発信部１０３、１１３と、前記マスタ１０２が持っているアクセス属性を通知するアクセス属性発信部１０４とを持ち、アクセス要求を受け取る要求受信部１２２、１２３と、アクセス属性を受け取るアクセス属性受信部１２４と、受け取ったアクセス属性を元に、マスタ１１２から発行されたアクセス要求をマスクするリクエスト制限部１２５と、要求受信部１２２で受け取ったアクセス要求と、リクエスト制限部１２５によりマスク制御されたアクセス要求からのアクセスを許可するマスタを選択する調停部１２６と、から構成される（実施の形態１の構成）。

また図２は、本発明の実施の形態１における調停方法のフローチャート図である。

前記図１の構成において、第１のステップではマスタ１０２からのアクセス要求が発生し、第２のステップでは発生したアクセス要求に付随しているアクセス属性をメモリ制御部１２１へと通知し、第３のステップでは通知されたマスタ１０２からのアクセス属性をアクセス属性受信部１２４で受信し、第４のステップでは受信したアクセス属性からリクエスト制限部１２５でマスタ１１２のアクセスを制限し、第５のステップではマスタ１０２で発生したアクセス要求を要求発信部１０３が発行し、第６のステップでは発行されたマスタ１０２からのアクセス要求を要求受信部１２２が受信し、第７のステップではマスタ１０２から発行されたアクセス要求とマスタ１１２から発行されリクエスト制限部１２５でマスクされたアクセスから、調停部１２６においてメモリへのアクセス調停を行う（実施の形態１の制御フロー）。

なお、ここで示しているアクセス属性については、プロセッサが持っているキャッシャブルアクセス／アンキャッシャブルアクセスやバッファブルアクセス／アンバッファブルアクセスを識別する信号だけでなく、プロセッサがアクセスするアドレスの一部やメモリのバンク情報や、即時応答アクセスであることを示す情報であったり、キャッシュが持っているデータ更新やデータクリアを示す信号、ドレイン信号などでもよいし、他の信号であってもよい。

また、調停部における調停方法に関しては、前記のような前倒し処理を行う調停方法だけでなく、単なる固定優先調停やラウンドロビン調停などの調停方法でもよいし、他の調停方法でもよい。

また、前記アクセス属性が通知された場合のマスク制御を行う対象に関しては、前記のように前倒しアクセスの要求だけでなく、帯域確保が不要なアクセス要求や、プロセッサよりも優先順位が低いアクセス要求であったり、あるいは全アクセス要求や、同一バンクの異なるローにアクセスするような、即時応答要求アクセスを阻害する可能性のあるアクセス要求であってもよいし、他のアクセス要求であってもよい。

以上のように、本実施の形態１では、マスタ内にあるアクセス属性を、実際の要求が伝達される前に通知することで、共有メモリのメモリ制御部における調停方法を変更し、プロセッサなどの即時応答が必要なアクセスに対して、不必要なアクセスをマスクすることで、即時応答性を高めることができ、結果としてプロセッサの処理性能向上をはかることができる。また、同様の構成で、キャッシャブル信号などのように即時応答要求が必ずしも後に発生しないような信号を使用して、調停回路において一時的に優先度の低いアクセスを抑制し、即時応答アクセスが発生しない場合に、一定期間後あるいは抑制解除のような信号を通知することで、即時応答アクセスの応答性を高めるといったことも可能である。

以下、実施の形態を上記実施の形態１と異なる点のみ説明する。

（実施の形態２）
図５は、実施の形態１において調停部が２つ以上に分かれている場合の構成である。各マスタの要求受信部５２２、５２３は直接調停部１５２６へ要求され、同様に調停部２５２５へも要求される。アクセス属性受信部からは直接調停部２５２５へアクセス属性が通知され、アクセス属性に基づいた調停が調停部２で行われる。調停部１および調停部２において、調停された結果をさらに調停部３において調停を行う（実施の形態２の構成）。

例えば、調停部１においては各マスタから受信した要求受信部からの要求を受け、各マスタの帯域を確保する場合に使用する調停部であり、調停部２においては調停部１で全マスタが帯域確保のためにマスク状態にある場合に、各マスタからの要求受信部からの要求を受けて調停を行い、さらに帯域確保要求マスタのメモリ帯域を保証する必要があるため、調停部１および調停部２における調停結果を調停する調停部３において、調停部１からの調停結果を優先してメモリアクセス許可を行うといった場合などで利用する。

この構成であれば、即時応答アクセスの応答性を高めることは可能であり、さらに異なる調停方式、例えば各マスタのメモリ帯域を確保する帯域制御を行うといったことも可能となる。

（実施の形態３）
図６は、実施の形態１においてマスタ要求の入替が発生する場合の構成である。各マスタの要求受信部６２２、６２３は各マスタの帯域制限部６２５、６２６へアクセス要求が通知され、前記帯域制限部６２５、６２６においては各マスタが利用できる帯域以上のアクセスが出来ないようアクセス要求をマスク制御し、前記帯域制限部６２５、６２６でマスク制御された後の要求により調停を行う。また要求受信部６２２からの要求はマスタ入替部６２７へと通知され、マスタの入替が可能であれば帯域制限部６２６へ通知して、マスタの入替制御を行う。例えばマスタが所定の帯域以上のアクセスを一時的に利用したい場合に、他のマスタの帯域を利用してアクセス要求を行うためにマスタ入替部を使用する。さらに、アクセス属性受信部６２４からマスタ入替部６２７へ通知され、アクセス属性によりマスタ入替部のマスタ入替制御の抑制を行うことが可能である（実施の形態３の構成）。

この構成であっても、即時応答アクセスの応答性を高めることは可能となり、さらにマスタの入替により他マスタに成り代わったアクセス、例えば他マスタのメモリ帯域を奪うといったアクセス、を行うといったことも可能となる。

本発明にかかる調停方法は、デジタル処理装置およびデジタル処理ＬＳＩにおいて、複数の処理を同一のメモリを共有しながら行う場合に、プロセッサのようなに即時処理を行いたい場合における調停方法として有用である。またこれは、ＬＳＩ内部に存在するメモリを使用する場合においても利用できる。

本発明の実施の形態１における調停方法のブロック構成図本発明の実施の形態１における調停方法のフローチャートＤＤＲ−ＳＤＲＡＭにおいて、同一バンク異なるローへのアクセスが発生した場合のメモリバスアクセス例を示す図本発明の実施の形態１を利用した場合における即時応答マスタのアクセス例を示す図本発明の実施の形態２における調停方法のブロック構成図本発明の実施の形態３における調停方法のブロック構成図

符号の説明

１０１，１１１，５０１，５１１，６０１，６１１マスタ部
１０２，１１２，５０２，５１２，６０２，６１２マスタ
１０３，１１３，５０３，５１３，６０３，６０４，６１３要求発信部
１０４，５０４アクセス属性発信部
１２１，５２１，６２１メモリ制御部
１２２，１２３，５２２，５２３，６２２，６２３要求受信部
１２４，５２４，６２４アクセス属性受信部
１２５リクエスト制限部
１２６，６２８，６３１調停部
１３１，５３１共有メモリ
５２６調停部１
５２５調停部２
５２７調停部３
６２５，６２６帯域制限部
６２７マスタ入替部

Claims

複数のマスタにより同一のメモリを共有する方法であって、少なくとも１つ以上のマスタはアクセス要求を発行する要求発信手段と、前記アクセス要求が持っているアクセス属性について通知するアクセス属性発信手段とを持ち、前記マスタが発行するアクセス要求を受け取る要求受信手段と、前記マスタが通知するアクセス属性を受け取るアクセス属性受信手段と、前記受け取ったアクセス属性を元に、前記マスタから発行された前記アクセス要求をマスクするリクエスト制限手段と、前記要求受信手段で受け取ったアクセス要求と、前記リクエスト制限手段によりマスク制御されたアクセス要求から前記メモリへのアクセスを許可するマスタを選択する調停手段と、を有することを特徴とした調停方法。
複数のマスタにより同一のメモリを共有する装置において、少なくとも１つ以上のマスタはアクセス要求を発行する要求発信部と、前記アクセス要求が持っているアクセス属性について通知するアクセス属性発信部とを持ち、前記マスタが発行するアクセス要求を受け取る要求受信部と、前記マスタが通知するアクセス属性を受け取るアクセス属性受信部と、前記受け取ったアクセス属性を元に、前記マスタから発行された前記アクセス要求をマスクするリクエスト制限部と、前記要求受信部で受け取ったアクセス要求と、前記リクエスト制限部によりマスク制御されたアクセス要求から前記メモリへのアクセスを許可するマスタを選択する調停部と、を有することを特徴とした調停装置。
複数のマスタにより同一のメモリを共有する方法であって、少なくとも１つ以上のマスタはアクセス要求を発行する要求発信手段と、前記アクセス要求が持っているアクセス属性について通知するアクセス属性発信手段とを持ち、前記マスタが発行するアクセス要求を受け取る要求受信手段と、前記要求受信手段で受け取ったアクセス要求から前記メモリへのアクセスを許可するマスタを選択する調停手段と、前記マスタが通知するアクセス属性を受け取るアクセス属性受信手段と、前記要求受信手段で受け取ったアクセス要求と前記受け取ったアクセス属性を元に、前記メモリへのアクセスを許可するマスタを選択する調停手段と、を有することを特徴とした調停方法。
複数のマスタにより同一のメモリを共有する装置において、少なくとも１つ以上のマスタはアクセス要求を発行する要求発信部と、前記アクセス要求が持っているアクセス属性について通知するアクセス属性発信部とを持ち、前記マスタが発行するアクセス要求を受け取る要求受信部と、前記要求受信部で受け取ったアクセス要求から前記メモリへのアクセスを許可するマスタを選択する調停部と、前記マスタが通知するアクセス属性を受け取るアクセス属性受信部と、前記要求受信部で受け取ったアクセス要求と前記受け取ったアクセス属性を元に、前記メモリへのアクセスを許可するマスタを選択する調停部と、を有することを特徴とした調停装置。
複数のマスタにより同一のメモリを共有する方法であって、少なくとも１つ以上のマスタはアクセス要求を発行する要求発信手段と、前記アクセス要求が持っているアクセス属性について通知するアクセス属性発信手段とを持ち、前記マスタが発行するアクセス要求を受け取る要求受信手段と、前記マスタが通知するアクセス属性を受け取るアクセス属性受信手段と、前記受け取ったアクセス属性により、少なくとも異なる２つのマスタを入替えてアクセスを可能とするマスタ入替手段と、前記マスタ入替手段により前記マスタから発行された前記アクセス要求をマスクするリクエスト制限手段と、前記リクエスト制限手段によりマスク制御されたアクセス要求から前記メモリへのアクセスを許可するマスタを選択する調停手段と、を有することを特徴とした調停方法。
複数のマスタにより同一のメモリを共有する装置において、少なくとも１つ以上のマスタはアクセス要求を発行する要求発信部と、前記アクセス要求が持っているアクセス属性について通知するアクセス属性発信部とを持ち、前記マスタが発行するアクセス要求を受け取る要求受信部と、前記マスタが通知するアクセス属性を受け取るアクセス属性受信部と、前記受け取ったアクセス属性を元に、少なくとも異なる２つのマスタを入替えてアクセスを可能とするマスタ入替部と、前記マスタ入替部からの指示により前記マスタから発行された前記アクセス要求をマスクするリクエスト制限部と、前記リクエスト制限部によりマスク制御されたアクセス要求から前記メモリへのアクセスを許可するマスタを選択する調停部と、を有することを特徴とした調停装置。