JP2008242870A - Data reading device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、データの先読みにより読み出し時間を短縮するデータ読み出し装置に関する。 The present invention relates to a data reading apparatus that shortens a reading time by prefetching data.
プログラマブルコントローラにより、フィールド機器の状態や計測値、あるいは稼動実績などのデータを用いた情報処理を実行させる場合、格納されたデータを随時読み出しながら、MPUなどの演算処理装置において、各種演算、印刷、他のコンピュータへのデータ転送等の処理が実行される。データが格納されるデータ保管部には、通常、SRAM、フラッシュメモリ等の半導体メモリが使用される。一般に、演算処理装置は高速でデータ読み出す能力を有するが、データ保管部はその速度に対応することができず、遅延回路を設けることにより、データ保管部からのデータ読み出しが終了するまで演算処理装置を待機させる方法が採られる場合がある。 When the programmable controller executes information processing using data such as field device status, measured values, or operation results, the arithmetic processing device such as the MPU performs various calculations, printing, Processing such as data transfer to another computer is executed. In general, a semiconductor memory such as an SRAM or a flash memory is used as a data storage unit for storing data. In general, the arithmetic processing device has the ability to read data at high speed, but the data storage unit cannot cope with the speed, and by providing a delay circuit, the arithmetic processing device until data reading from the data storage unit is completed. There is a case where a method of waiting is used.
また、データの読み出しにかかる時間を短縮する技術としては、キャッシュ回路や先読み回路を用いる方法がある。キャッシュ回路を用いる場合には、1度読み出したアドレスとデータを、読み出し時間を短時間にできる半導体メモリに保管しておき、次回、同一アドレスからデータを読み出す際には、データ保管部ではなく、この半導体メモリからデータを読み出すことで読み出し時間を短縮している。 As a technique for reducing the time required for reading data, there is a method using a cache circuit or a prefetch circuit. When the cache circuit is used, the address and data read once are stored in a semiconductor memory that can shorten the read time, and the next time data is read from the same address, not the data storage unit, Reading data from this semiconductor memory shortens the reading time.
一方、先読み回路は、連続したアドレスのデータをデータ保管部から読み出す場合等に用いられる。例えば、アドレス値「0x1000」のデータを読み出した後、演算処理装置が他の情報処理、例えば演算や通信処理を行っている間に、先読み回路が次のアドレス値「0x1001」のデータを読み出し、先読み回路内の高速な半導体メモリに保管する。次に、演算処理装置がアドレス値「0x1001」のデータを読み出そうとした際には、低速なデータ保管部ではなく、先読み回路から読み出すことで、読み出し時間が短縮される。
しかし、遅延回路を設ける場合には、データ保管部からデータを読み出すのに長時間を要し、その間、データ読み出しのために演算処理装置が待たされる。このため、高速な演算処理装置をしようしたとしても、システムとしての高速化を図ることができない。 However, when the delay circuit is provided, it takes a long time to read data from the data storage unit, and during that time, the arithmetic processing unit waits for data reading. For this reason, even if an attempt is made to use a high-speed arithmetic processing device, it is impossible to increase the speed of the system.
また、キャッシュ回路を用いる方法は、過去のアドレスと同一アドレスからの読み出しを行う場合には効果を発揮する。しかし、例えば、プログラマブルコントローラが一定時間ごとに計測値や機器情報を読み出し、これを他の機器へ転送するような処理を行う場合には、同一アドレスのデータを繰り返し読み出すことはなく、読み出し時間を短縮できない。 The method using the cache circuit is effective when reading from the same address as the past address. However, for example, when the programmable controller reads a measurement value or device information at regular time intervals and performs processing such as transferring this to another device, the data at the same address is not read repeatedly, and the read time is reduced. Cannot be shortened.
また、先読み回路を用いることは、連続するアドレスから順次データを読み出す場合に効果がある。しかし、例えば、アドレス値「0x1000」の計測データを読み出した後、アドレス値「0x2000」の機器情報を読み出し、次に、アドレス値「0x1002」およびアドレス値「0x2001」の計測データおよび機器情報を読み出すような場合には、効果が抑制される。さらに、このような読み込み手順に対応するため、次に読み込まれるデータのアドレスを予測する複雑な機構を用意することもできるが、回路構成が大規模になってしまう。 The use of the prefetch circuit is effective when reading data sequentially from successive addresses. However, for example, after reading the measurement data of the address value “0x1000”, the device information of the address value “0x2000” is read, and then the measurement data and device information of the address value “0x1002” and the address value “0x2001” are read. In such a case, the effect is suppressed. Furthermore, in order to cope with such a reading procedure, a complicated mechanism for predicting the address of data to be read next can be prepared, but the circuit configuration becomes large.
本発明の目的は、構成を複雑化することなく、効率的にデータ読み出し時間を短縮できるデータ読み出し装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a data reading apparatus capable of efficiently reducing the data reading time without complicating the configuration.
本発明のデータ読み出し装置は、データの先読みにより読み出し時間を短縮するデータ読み出し装置において、データ保管部の予め定められたアドレスからデータを先読みする複数の先読み回路と、前記先読み回路で先読みしたデータの中から必要なデータを選択する選択手段と、を備え、前記選択手段によりデータが選択された場合、当該先読み回路は、前記データ保管部の予め定められたアドレスから次のデータを先読みすることを特徴とする。
このデータ読み出し装置によれば、複数の先読み回路により、予め定められたアドレスからデータを先読みし、データが選択された先読み回路は、予め定められたアドレスから次のデータを先読みするので、データの読み出し時間を短縮できる。
A data reading device according to the present invention is a data reading device that shortens a reading time by prefetching data, and includes a plurality of prefetch circuits that prefetch data from a predetermined address of a data storage unit, and data prefetched by the prefetch circuit. Selecting means for selecting necessary data from the above, and when the data is selected by the selecting means, the prefetch circuit prefetches the next data from a predetermined address of the data storage unit. Features.
According to this data reading device, data is pre-read from a predetermined address by a plurality of pre-read circuits, and the pre-read circuit from which data is selected pre-reads the next data from a predetermined address. Reading time can be shortened.
前記先読み回路により先読みされるデータのアドレスは、アドレス初期値と、加算値とにより規定され、次のアドレスは、現在のアドレスに前記加算値を加算することで求められてもよい。 The address of data prefetched by the prefetch circuit may be defined by an address initial value and an addition value, and the next address may be obtained by adding the addition value to the current address.
個々の前記先読み回路に与えられる前記アドレス初期値は、互いに非連続の値であってもよい。 The initial address values given to the individual prefetch circuits may be non-contiguous values.
前記加算値は、1以外の整数であってもよい。 The added value may be an integer other than 1.
本発明のデータ読み出し装置によれば、複数の先読み回路により、予め定められたアドレスからデータを先読みし、データが選択された先読み回路は、予め定められたアドレスから次のデータを先読みするので、データの読み出し時間を短縮できる。 According to the data reading device of the present invention, the data is pre-read from a predetermined address by a plurality of pre-reading circuits, and the pre-reading circuit in which the data is selected pre-reads the next data from the predetermined address. Data read time can be shortened.
以下、図1〜図3を参照して、本発明によるデータ読み出し装置の一実施形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment of a data reading apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は、本実施形態のデータ読み出し装置を用いた情報処理システムの構成を示すブロック図、図2は先読み回路の構成を示すブロック図である。この情報処理システムは、プログラマブルコントローラを用いて構成されている。 FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an information processing system using the data reading device of this embodiment, and FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a prefetch circuit. This information processing system is configured using a programmable controller.
図1に示すように、本実施形態のデータ読み出し装置100は、情報処理装置としてのCPU4と、データ群を格納するデータ保管部5との間に接続され、データ保管部5に格納されたデータを随時、CPU4に与える機能を有する。
As shown in FIG. 1, a data reading device 100 according to the present embodiment is connected between a
図1に示すように、データ読み出し装置100は、CPU4で使用されるデータをデータ保管部5からそれぞれ先読みする先読み回路C1、先読み回路C2および先読み回路C3と、先読み回路C1、先読み回路C2および先読み回路C3で読み込まれたデータから1つのデータを選択するためのデータ切替回路1と、読み出しアドレスを選択するためのアドレス切替回路2と、データ切替回路1およびアドレス切替回路2を制御する制御部3と、を備える。図1に示すように、制御部3は選択手段31を構成する。
As shown in FIG. 1, the data reading device 100 includes a prefetch circuit C1, a prefetch circuit C2, and a prefetch circuit C3 that prefetch data used by the
図2に示すように、先読み回路C1は、データ保管部5から先読みされたデータのアドレスを順次、記憶するアドレスFIFO61と、データ保管部5から先読みされたデータを順次、記憶するデータFIFO62と、データ保管部5から先読みされるデータのアドレスを格納するアドレスレジスタ63と、アドレスレジスタ63のアドレスにアドレス加算値を加算する加算器64と、アドレス初期値を格納する格納部65と、上記アドレス加算値を格納する格納部66と、アドレスFIFO61に記憶されたアドレスとCPU4から指定された読み出しアドレスとを比較するアドレス比較器67と、を具備する。
As shown in FIG. 2, the prefetch circuit C1 includes an
格納部65に格納される上記アドレス初期値は、先読み回路C1により先読みされる最初のデータのアドレス値を示す。また、格納部66に格納される上記アドレス加算値は、先読み回路C1により順次先読みされるデータのアドレス値の差分を示す。例えば、アドレス初期値を「0x1000」、アドレス加算値を「0x0002」とした場合、先読み回路C1は、アドレス値「0x1000」、アドレス値「0x1002」、アドレス値「0x1004」、アドレス値「0x1006」・・・の順にデータを読み込む。アドレス加算値として補数を用いることで、アドレス値を減らしていくこともできる。例えば、16進でアドレスの桁数が4桁の場合、「0x0002」の1の補数は、「0xfffe」となる。
The initial address value stored in the
先読み回路C1では、順次、先読みされるデータのアドレス値を加算器64により算出し、アドレスレジスタ63に格納する。先読み回路C1は、アドレスレジスタ63に格納されているアドレス値を読み出しアドレス(読み出しアドレス#1)として、データ保管部5のデータを先読みする。
In the
読み出されたデータはデータFIFO62に、そのデータの読み出しアドレス#1はアドレスFIFO61に、それぞれ格納される。
The read data is stored in the
先読み回路C2および先読み回路C3も、先読み回路C1と同様に構成されており、アドレス初期値およびアドレス加算値が個々に設定される。 The prefetch circuit C2 and the prefetch circuit C3 are configured in the same manner as the prefetch circuit C1, and the address initial value and the address addition value are individually set.
次に、データ読み出し装置100の動作について説明する。 Next, the operation of the data reading device 100 will be described.
図3は、データ読み出し装置100の制御部3の動作手順を示すフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing an operation procedure of the
図3のステップS1では、CPU4からデータの読み出しアドレス(読み出しアドレス#0)が指定されるのを待って、ステップS2へ進む。図1および図2に示すように、CPU4で指定された読み出しアドレス#0は、先読み回路C1〜C3に与えられ、それぞれの先読み回路のアドレス比較器67では、アドレスFIFO61に格納されている読み出しアドレス(読み出しアドレス#1、#2、#3)と、読み出しアドレス#0とを比較する。両者が一致した場合には、アドレス比較器67からアドレス一致信号を出力する。
In step S1 of FIG. 3, the
次に、ステップS2では、先読み回路C1からアドレス一致信号が出力されているか否か判断し、判断が肯定されればステップS3へ進み、判断が否定されればステップS4へ進む。 Next, in step S2, it is determined whether or not an address match signal is output from the prefetch circuit C1, and if the determination is affirmed, the process proceeds to step S3, and if the determination is negative, the process proceeds to step S4.
ステップS3では、選択手段31(図1)から出力データ制御信号を出力することでデータ切替回路1を制御し、先読み回路C1の読み出しデータ#1を最終読み出しデータとしてCPU4に渡す。また、出力アドレス制御信号によりアドレス切替回路2を制御し、先読み回路C1を選択する。先読み回路C1は、加算器64により算出されアドレスレジスタ63に格納された次の読み出しアドレスのデータ(読み出しデータ)を、データ保管部5から先読みする動作に移行する。
In step S3, the
ステップS3の処理の後、ステップS1へ戻る。 After step S3, the process returns to step S1.
次に、ステップS4では、先読み回路C2からアドレス一致信号が出力されているか否か判断し、判断が肯定されればステップS5へ進み、判断が否定されればステップS6へ進む。 Next, in step S4, it is determined whether or not an address match signal is output from the prefetch circuit C2. If the determination is affirmative, the process proceeds to step S5, and if the determination is negative, the process proceeds to step S6.
ステップS5では、選択手段31から出力データ制御信号を出力することでデータ切替回路1を制御し、先読み回路C2の読み出しデータ#2を最終読み出しデータとしてCPU4に渡す。また、出力アドレス制御信号によりアドレス切替回路2を制御し、先読み回路C2を選択する。先読み回路C2は、加算器64により算出されアドレスレジスタ63に格納された次の読み出しアドレスのデータ(読み出しデータ)を、データ保管部5から先読みする動作に移行する。
In step S5, the
ステップS5の処理の後、ステップS1へ戻る。 After step S5, the process returns to step S1.
次に、ステップS6では、先読み回路C3からアドレス一致信号が出力されているか否か判断し、判断が肯定されればステップS7へ進み、判断が否定されればステップS8へ進む。 Next, in step S6, it is determined whether or not an address match signal is output from the prefetch circuit C3. If the determination is affirmative, the process proceeds to step S7, and if the determination is negative, the process proceeds to step S8.
ステップS7では、選択手段31から出力データ制御信号を出力することでデータ切替回路1を制御し、先読み回路C3の読み出しデータ#3を最終読み出しデータとしてCPU4に渡す。また、出力アドレス制御信号によりアドレス切替回路2を制御し、先読み回路C3を選択する。先読み回路C3は、加算器64により算出されアドレスレジスタ63に格納された次の読み出しアドレスのデータ(読み出しデータ)を、データ保管部5から先読みする動作に移行する。
In step S7, the
ステップS7の処理の後、ステップS1へ戻る。 After step S7, the process returns to step S1.
次に、ステップS8では、選択手段31から出力データ制御信号を出力することでデータ切替回路1を制御し、データ保管部5とCPU4とを接続し、ステップS1へ戻る。この場合、CPU4はデータ保管部5から読み出しアドレス#0の読み出しデータ#0を読み出す。ステップS8の処理は、いずれの先読み回路からもアドレス一致信号が出力されない場合に実行され、この場合には、データの読み出し時間は、データ保管部5によって規定されることになる。
Next, in step S8, the
このように、本実施形態のデータ読み出し装置100によれば、CPU4が所定の情報処理を実行している間に、先読み回路C1〜C3によりデータを先読みし、読み出しアドレスが一致するデータが先読み回路C1〜C3のいずれかにある場合には、CPU4は当該データを該当する先読み回路からに読み出している。このため、データの読み出しに要する時間を短縮できる。
As described above, according to the data reading device 100 of the present embodiment, while the
例えば、データ保管部5からのデータの読み出し時間を100ns、先読み回路C1〜C3からCPU4へのデータの読み出し時間を10nsとする。また、先読み回路C1のアドレス初期値を「0x1000」、先読み回路C1の加算値を「0x0002」、先読み回路C2のアドレス初期値を「0x3000」、先読み回路C2の加算値を「0xffff」、先読み回路C3のアドレス初期値を「0x4000」、先読み回路C3の加算値を「0x0001」とする。
For example, the time for reading data from the
CPU4がアドレス値「0x1000」、「0x3000」、「0x4000」、「0x1002」、「0x2fff」、「0x4001」の順に、計6データを読み出す場合、CPU4がデータ読み出しに要する時間は、
6×10ns=60ns
となり、CPU4がデータ保管部5から直接データを読み込む場合の時間
6×100ns=600ns
と比較して大幅に短縮される。
When the
6 × 10ns = 60ns
The time when the
It is greatly shortened compared with.
先読み回路C1〜C3におけるデータ保管部5からのデータの読み出し時間は100nsである。しかし、通常、CPU4ではデータ読み出し以外の情報処理に長時間(100ns以上)を費やすため、先読み回路C1〜C3によるデータの先読みが、CPU4のデータ読み出しのタイミングに間に合わないという事態は事実上発生しない。
The read time of data from the
なお、同様に6つのデータを読み出す場合、仮に、先読み回路が2つであれば、CPU4がデータ読み出しに要する時間は、
4×10ns+2×100ns=240ns
となる。
Similarly, when reading six data, if there are two prefetch circuits, the time required for the
4 × 10ns + 2 × 100ns = 240ns
It becomes.
また、本実施形態のデータ読み出し装置100では、先読み回路C1〜C3に任意のアドレス初期値およびアドレス加算値を設定できるため、情報処理の内容に応じて適切な先読みのアルゴリズムを得ることができる。例えば、アドレス初期値として、先読み回路ごとに連続しない互いに離れた値を設定できる。また、アドレス加算値として、2以上の整数や、負の整数を与えることもできる。 Further, in the data reading device 100 of the present embodiment, since an arbitrary initial address value and address addition value can be set in the prefetch circuits C1 to C3, an appropriate prefetch algorithm can be obtained according to the contents of information processing. For example, as the initial address value, discontinuous values that are not continuous can be set for each prefetch circuit. Further, an integer of 2 or more or a negative integer can be given as the address addition value.
アドレス初期値およびアドレス加算値はプログラムの一部またはプログラムに対応するデータとして与えることができ、ユーザがそれらの値を自由に設定できる。プログラマブルコントローラの情報処理で読み出されるデータの順序は、プログラムに従っているため、本実施形態で示した方法は、複雑な機構を用いて次に読み出されるデータのアドレスを予測する方法よりも合理的といえる。 The address initial value and the address addition value can be given as a part of the program or data corresponding to the program, and the user can freely set these values. Since the order of the data read by the information processing of the programmable controller follows the program, the method shown in this embodiment can be said to be more rational than the method of predicting the address of the next read data using a complicated mechanism. .
以上説明したように、本発明のデータ読み出し装置によれば、複数の先読み回路により、予め定められたアドレスからデータを先読みし、データが選択された先読み回路は、予め定められたアドレスから次のデータを先読みするので、データの読み出し時間を短縮できる。 As described above, according to the data reading device of the present invention, data is prefetched from a predetermined address by a plurality of prefetch circuits, and the prefetch circuit from which the data is selected Since data is prefetched, the data read time can be shortened.
本発明の適用範囲は上記実施形態に限定されることはない。本発明は、データの先読みにより読み出し時間を短縮するデータ読み出し装置に対し、広く適用することができる。 The scope of application of the present invention is not limited to the above embodiment. The present invention can be widely applied to a data reading apparatus that shortens the reading time by prefetching data.
5 データ保管部
31 選択手段
100 データ読み出し装置
C1,C2,C3 先読み回路
5
Claims (4)
データ保管部の予め定められたアドレスからデータを先読みする複数の先読み回路と、
前記先読み回路で先読みしたデータの中から必要なデータを選択する選択手段と、
を備え、
前記選択手段によりデータが選択された場合、当該先読み回路は、前記データ保管部の予め定められたアドレスから次のデータを先読みすることを特徴とするデータ読み出し装置。 In a data readout device that shortens the readout time by prefetching data,
A plurality of prefetch circuits for prefetching data from a predetermined address of the data storage unit;
Selecting means for selecting necessary data from the data pre-read by the pre-reading circuit;
With
When data is selected by the selection means, the prefetch circuit prefetches the next data from a predetermined address of the data storage unit.
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