JP2010218108A - 情報処理装置、情報処理方法および情報処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】
デバイス間で実行されるデータ転送に係るレイテンシを制御することで、当該データ転送を含む情報処理を首尾良く実行する。
【解決手段】
開示の情報処理装置の一形態では、複数のデバイスと複数のスイッチとを有し、一の該デバイスと他の該デバイスとは一つ以上の該スイッチを介してデータの送受信を行い、該各スイッチは該データを蓄積する一つ以上のバッファを備える情報処理装置であって、データの送受信が行われる経路に存在するスイッチの備えるべきバッファの数である目標バッファ数を取得するバッファ情報取得手段と、前記経路に存在するスイッチが備えるバッファの数が前記バッファ情報取得手段によって取得された目標バッファ数となるように、前記経路に存在するスイッチに対してバッファの数を設定するスイッチ制御手段と、を有することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、情報処理装置内のデバイス間においてデータ転送を行う際、データ転送に係るレイテンシを制御する技術に関する。

一般に、画像データやその他のデータを扱うデジタル複写機、複合機（ＭＦＰ）等の情
報処理装置では、デバイス間のインタフェースにＰＣＩ（Peripheral Component Interconnect）バスが使用されている。

しかし、パラレル方式のＰＣＩバスでは、レーシングやスキューなどの問題があり、高速・高画質の画像形成装置で使用するには転送レートが低い。そのため、最近ではＰＣＩバスのようなパラレル方式のインタフェースに代えて、ＩＥＥＥ（The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.）１３９４やＵＳＢ（Universal Serial Bus）等の高速シリアルインタフェースの使用が検討されている。例えば、特許文献１によれば、内部インタフェースとして、ＩＥＥＥ１３９４やＵＳＢ等の高速シリアルインタフェースを使用することが提案されている。

また、他の高速シリアルインタフェースとして、ＰＣＩバス方式の後継規格にあたるＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ（登録商標）なるインタフェースも提案され、実用化の段階にきている（例えば、非特許文献１参照）。このＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ（登録商標）システムは、概略的には、例えば非特許文献１中の図１等に示されるようなルートコンプレックス−スイッチ（任意階層）−デバイス等のツリー構造（木構造）によるデータ通信網として構成されている。このＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ（登録商標）を内部バスに用いたＭＦＰなども提案されている。

ここでは、図６、７で示すような情報処理装置（例えば、プリンタやＭＦＰ内部）を例に考えることとする。図６で示す情報処理装置は、制御部（ルートコンプレックス）、デバイスＡ、Ｂ、スイッチＡを有し、デバイスＡ、Ｂ間でデータ転送を行う際、データはスイッチＡを介して転送される。さらに、図７で示すように、スイッチＡは、データ転送を遅延させるバッファを複数備えているものとする。そして、図６で示す情報処理装置においては、スイッチＡの１つの出力ポートに瞬間的に過大なトラフィックが発生することや、データ転送先のデバイスの負荷が高いためにスイッチＡの出力ポートで一時的にデータ転送の待ちが発生することがある。

一方、図８で示すように、デバイス間でデータ転送を行う際のレイテンシは、「レイテンシ」＝「蓄積データ量（スイッチのバッファ数）」÷「スイッチの出力転送レート」という関係がある。すなわち、「スイッチの出力転送レート」が一定である場合、「蓄積データ量（スイッチのバッファ数）」が大きくなると、「レイテンシ」は大きくなるという関係がある。

上記「レイテンシ」の特性を考慮すると、図６、７で示すスイッチＡにおいて、上記のように過大なトラフィックやデータ転送の待ちが発生すると、データ転送に係るレイテンシが大きくなる。これは、スイッチＡにおける出力ポートでの待ち時間の間に入力ポートからのデータがスイッチ内部に蓄積されることにより、一時的にレイテンシが増加することから生じる現象である。このようなスイッチを用いたシステムにおける最大レイテンシは、スイッチ内部のバッファの大きさに影響を受け、また、このレイテンシが一定値を超えた場合、プリンタやＭＦＰ等の情報処理装置においては異常画像が発生するという問題点があった。

また、図６で示す情報処理装置におけるデバイス・スイッチ間を接続するＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ（登録商標）バスは高速シリアルバスであり、ポイント・ツー・ポイント接続を基本としている。そのため、図６の情報処理装置における内部バスにデバイスＣをさらに接続する場合、図９で示すように経路中にスイッチを挿入して接続ポートを増やす必要が生じる。図１０で示すように、経路中にスイッチを挿入して接続ポートを増やした場合も先の事例と同様に、データ転送経路内のバッファ数が増加してしまうため、接続ポートの増設前の構成で最適化されていたレイテンシに対し最大レイテンシが大きくなり、異常画像が発生し易いという問題点があった。

本発明では、上記のような問題点に鑑み、デバイス間で実行されるデータ転送に係るレイテンシを制御することで、当該データ転送を含む情報処理が首尾良く実行される情報処理装置、情報処理方法および情報処理プログラムを提供することを目的とする。

開示の情報処理装置の一形態では、複数のデバイスと複数のスイッチとを有し、一の該デバイスと他の該デバイスとは一つ以上の該スイッチを介してデータの送受信を行い、該各スイッチは該データを蓄積する一つ以上のバッファを備える情報処理装置であって、データの送受信が行われる経路に存在するスイッチの備えるべきバッファの数である目標バッファ数を取得するバッファ情報取得手段と、前記経路に存在するスイッチが備えるバッファの数が前記バッファ情報取得手段によって取得された目標バッファ数となるように、前記経路に存在するスイッチに対してバッファの数を設定するスイッチ制御手段と、を有することを特徴とする。

開示の情報処理装置では、デバイス間で実行されるデータ転送に係るレイテンシを制御することで、当該データ転送を含む情報処理を首尾良く実行することができる。

本実施の形態に係る情報処理装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 本実施の形態に係る情報処理装置の機能ブロック図である。 本実施の形態に係る情報処理装置におけるスイッチ制御例（スイッチが１段の場合）を示す図である。 本実施の形態に係る情報処理装置におけるスイッチ制御例（スイッチが複数段の場合）を示す図である。 本実施の形態に係る情報処理装置による処理例を説明するためのフローチャートである。 従来の情報処理装置の構成を示す図である。 従来のスイッチの構成を示す図である。 スイッチが備えるバッファ数と最大レイテンシとの関係を示す図である。 従来の情報処理装置の構成（デバイスを追加した場合）を示す図である。 従来の情報処理装置の構成（デバイスを追加した場合）を示す図である。

図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について説明する。
（本実施の形態に係る情報処理装置のハードウェア構成例）
図１を用いて、本実施の形態に係る情報処理装置１００のハードウェア構成の一例について説明する。図１は、情報処理装置１００のハードウェア構成の一例を説明する図である。

図１で示すように情報処理装置１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１０、ＲＯＭ（Read-Only Memory）２２０、ＲＡＭ（Random Access Memory）２３０、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）２４０、通信Ｉ／Ｆ（Interface）２５０を有する。

ＣＰＵ２１０は、ＲＯＭ２２０に記憶されたプログラムを実行する装置であり、ＲＡＭ２３０に展開（ロード）されたデータを、プログラムの命令に従って演算処理し、情報処理装置１００の全体を制御する。ＲＯＭ２２０は、ＣＰＵ２１０が実行するプログラムやデータを記憶している。ＲＡＭ２３０は、ＣＰＵ２１０でＲＯＭ２２０に記憶されたプログラムを実行する際に、実行するプログラムやデータが展開（ロード）され、演算の間、演算データを一時的に保持する。ＨＤＤ２４０は、基本ソフトウェアであるＯＳや本実施の形態に係るアプリケーションプログラムなどを、関連するデータとともに記憶する装置である。通信Ｉ／Ｆ２５０は、無線又は有線の通信ネットワークを介して接続された他の通信制御機能を備えた周辺機器と情報（データ）を送受信するためのインタフェースである。

情報処理装置１００が有する各部・各手段は、ＣＰＵ２１０が、ＲＯＭ２２０又はＨＤＤ２４０に記憶された各部・各手段に対応するプログラムを実行することにより実現される形態としても良い。また、情報処理装置１００が有する各部・各手段は、当該各部・各手段に関する処理をハードウェアとして実現する形態としても良い。

（本実施の形態に係る情報処理装置の動作原理）
図２、３、４を用いて、本実施の形態に係る情報処理装置１００の動作原理を説明する。図２は情報処理装置１００の機能ブロック図であり、図３、４は情報処理装置１００が備えるスイッチの制御例を説明する図である。

図２で示すように情報処理装置１００は、制御部１１０、デバイスＡ１５０、デバイスＢ１６０、スイッチＡ１７０、スイッチＢ１８０、デバイスＣ１９０を有する。そして、制御部１１０、デバイスＡ１５０、デバイスＢ１６０、スイッチＡ１７０、スイッチＢ１８０、デバイスＣ１９０の間を接続する内部バスは、ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ（登録商標）規格のバスである。この場合、制御部１１０は、情報処理装置１００が備える各デバイス、各スイッチを管理・制御するルートコンプレックスとなる。ただし、情報処理装置１００の別形態として、上記内部バスは、ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ（登録商標）規格以外の他規格のバスで構成されていても良い。

また、スイッチＡ１７０、スイッチＢ１８０はそれぞれ１つ以上のバッファを有し、当該バッファはデバイスＡ１５０、デバイスＢ１６０間で送受信されるデータを一時的に蓄積する機能を有する。そして、スイッチＡ１７０、スイッチＢ１８０が有するバッファは、入力ポート側の入力バッファ１７２、１８２と出力ポート側の出力バッファ１７４、１８４とに分かれている。さらに、スイッチＡ１７０、スイッチＢ１８０が備えるバッファ数は、制御部１１０によって制御される。つまり、図３、４で示すように、スイッチＡ１７０、スイッチＢ１８０が備えるバッファ数は可変である。

ここで、情報処理装置１００が複合機等の画像形成装置に含まれる場合、例えば、デバイスＡ１５０はＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）のＤＭＡ（Direct Memory Access）コントローラであり、デバイスＢ１６０はＲＡＭ２３０等のメモリとなる。他の例では、デバイスＡ１５０はプロッタであり、デバイスＢ１６０はビットマップ画像を保持するＲＡＭ２３０等のメモリであり、デバイスＡ、Ｂ間で転送されるデータは印刷処理によって出力されるビットマップ画像となる。

また、図７で示す情報処理装置１００におけるデバイスＡ、Ｂ間には２つのスイッチＡ、Ｂが介在するが、情報処理装置１００の別の形態では、デバイスＡ、Ｂ間に介在するスイッチの数は１つであっても、３以上の複数であっても良い。

制御部１１０は、経路情報取得手段１２０、バッファ情報取得手段１３０、スイッチ制御手段１４０を有する。

経路情報取得手段１２０は、デバイスＡ、Ｂ間でデータ転送を行う際、該データ転送に係るデータが通過するスイッチに関する情報である経路情報を取得する。ここで、経路情報は、該データ転送に係るデータが通過するスイッチ１つ１つの識別情報を含み、後述のスイッチ制御手段１４０は、当該識別情報を利用し、制御指示を出すべきスイッチを認識する。また、経路情報は、該データ転送に係るデータが通過するスイッチの数（以下、通過スイッチ数という。）を含み、後述するスイッチ制御手段１４０は、当該通過スイッチ数を利用し、各スイッチが備えるべきバッファ数を決定し、決定したバッファ数を各スイッチに通知する。また、上記経路情報は、データ転送を行うデバイスの組合せに従い定まる情報である。

バッファ情報取得手段１３０は、データ転送を行うデバイスＡ、Ｂ間に介在するスイッチ全体として備えるべきバッファ数（以下、目標バッファ数という。）を取得する。ここで、デバイスＡ、Ｂ間でデータ転送を行うにあたり、当該データ転送を含む情報処理が首尾良く実行されるためには、当該データ転送に係るレイテンシが所定レイテンシ以下となるように制御する必要がある。これは先に説明したように、データ転送に係るレイテンシが所定レイテンシを超えた場合、プリンタやＭＦＰ等の情報処理装置１００においては異常画像が発生する等の不具合が生じるからである。

一方、スイッチＡ、Ｂの出力転送レートが一定である場合、「レイテンシ」＝「蓄積データ量（スイッチのバッファ数）」÷「スイッチの出力転送レート」という関係がある。そのため、データ転送に係るレイテンシを所定レイテンシ以下に抑えたい場合、「スイッチ全体のバッファ数」が「所定レイテンシ」×「スイッチの出力転送レート」で求まる値となれば良い。

上記説明を背景に、バッファ情報取得手段１３０は、「データ転送を行うデバイスＡ、Ｂの組合せに従い定まる目標レイテンシ（例えば、デバイスＡ、Ｂ間のデータ転送で許容されるレイテンシの最悪値）」に「スイッチの出力転送レート」を掛けて算出した値を、目標バッファ数とする。したがって、バッファ情報取得手段１３０は、「データ転送を行うデバイスＡ、Ｂの組合せに従い定まる目標レイテンシ」および「スイッチの出力転送レート」を取得した後、それらの積を計算することにより目標バッファ数を得る。

スイッチ制御手段１４０は、データ転送を行うデバイスＡ、Ｂ間に介在する各スイッチが備えるバッファ数の合計が目標バッファ数となるように、各スイッチに対しバッファ数を変更するよう指示を通知する。各スイッチは、スイッチ制御手段１４０から通知された当該指示に従い、各スイッチが備えるバッファ数を変更する。ここで、
スイッチ制御手段１４０は、デバイスＡ、Ｂ間に介在する各スイッチに目標バッファ数を自由に配分する形態としても良い。この形態の場合、例えば、スイッチ制御手段１４０は、１つ又は少数のスイッチに目標バッファ数の大部分を配分し、残る未配分のスイッチに少数のバッファを割り当てる。

また、スイッチ制御手段１４０は、目標バッファ数を通過スイッチ数で除して求められるバッファ数を各スイッチに配分する形態としても良い。ここで、目標バッファ数が通過スイッチ数で割り切れない場合、スイッチ制御手段１４０は、端数のバッファ数を各スイッチに適宜配分することとする。

ここで、スイッチ制御手段１４０は、目標バッファ数を各スイッチに配分する際、入力バッファ１７２、１８２と出力バッファ１７４、１８４の区別をせずに配分する形態としても良く、また、それらを区別して配分しても良い。

上記のような動作原理に基づいて、情報処理装置１００では、当該情報処理装置内のデバイス間でデータの送受信を行う際、データ転送に係る最大レイテンシを目標値に近づける制御が行われ、当該データ転送を含む情報処理が首尾良く実行される。

（本実施の形態に係る情報処理装置による処理例）
図１０を用いて、本実施の形態に係る情報処理装置１００による処理例を説明する。図１０は、情報処理装置１００による処理例を説明するためのフローチャートである。ここでは、情報処理装置１００がユーザからのジョブを受け付け、当該受け付けたジョブを構成する個々の処理を実行する処理例について説明する。ユーザから受け付けるジョブとは、例えば、通信Ｉ／Ｆ２５０から受け付けるプリント処理又はユーザインタフェース（不図示）から受け付けるコピー処理である。また、受け付けたジョブを構成する個々の処理とは、例えば、処理対象データのレンダリング処理およびレンダリング処理後のビットマップ画像をプロッタに転送し出力する処理等である。そして、受け付けたジョブを構成する個々の処理を実行する際に、情報処理装置１００が備えるデバイス間でデータ転送が実行される。

情報処理装置１００による処理開始されると、Ｓ１０で情報処理装置１００が、プリント処理等のジョブを受け付ける。ここで、上記説明のように、Ｓ１０で受け付けたジョブは、第１に処理対象データのレンダリング処理を実行させ、第２にレンダリング処理後のビットマップ画像をプロッタに転送し出力する出力処理を実行させるプリント処理要求又はコピー処理要求であるものとする。

Ｓ２０で経路情報取得手段１２０が、レンダリング処理に関連してデータ転送を行うデバイスＡ１５０とデバイスＢ１６０とを決定（認識）する。

Ｓ３０で経路情報取得手段１２０が、レンダリング処理に関連してデータ転送を行うデバイスＡ、Ｂ間に介在するスイッチＡ１７０、スイッチＢ１８０の識別情報およびデバイスＡ、Ｂ間に介在するスイッチの数（いわゆる、通過スイッチ数。ここでは、「２」）を取得する。情報処理装置１００では、データ転送を行うデバイスの組合せと当該組合せのデバイス間に介在するスイッチの識別情報、通過スイッチ数とを関連させ保持するテーブルを有し、経路情報取得手段１２０は当該テーブルを参照して、所望するスイッチの識別情報および通過スイッチ数を取得する形態としても良い。

Ｓ４０でバッファ情報取得手段１３０が、レンダリング処理に関連してデータ転送を行うデバイスＡ、Ｂ間に介在するスイッチＡ、Ｂが全体として備えるべき目標バッファ数を取得する。情報処理装置１００では、データ転送を行うデバイスの組合せと目標バッファ数を関連させ保持するテーブルを有し、バッファ情報取得手段１３０は、当該テーブルを参照して、所望の目標バッファ数を取得する形態としても良い。

Ｓ５０でスイッチ制御手段１４０が、スイッチＡ、Ｂに対し、Ｓ４０で取得した目標バッファ数を配分する。ここで、スイッチ制御手段１４０は、スイッチＡ、Ｂに目標バッファ数を均等に配分しても良く、スイッチＡ、Ｂのどちらかに偏って目標バッファ数を配分する形態としても良い。

Ｓ５０でスイッチ制御手段１４０が、スイッチＡ、Ｂに対し、各スイッチに配分したバッファ数を通知し、各スイッチが備えるバッファ数を、通知されたバッファ数に変更するよう指示を行う。

Ｓ６０でスイッチＡ、Ｂそれぞれが、各スイッチが備えるバッファ数を、スイッチ制御手段１４０より通知されたバッファ数に変更する。

Ｓ７０でデバイスＡ、Ｂが、レンダリング処理に関連したデータ転送を実行し、情報処理装置１００がレンダリング処理を実行する。例えば、デバイスＡ１５０はデバイスＢ１６０に対しレンダリング処理に関連したデータの送信要求を通知し、デバイスＢ１６０は当該送信要求に応じレンダリング処理に関連したデータをデバイスＡ１５０に送信する。

Ｓ８０で受け付けたジョブが終了していれば（Ｓ８０でＹｅｓの場合）、情報処理装置１００は処理を終了し、受け付けたジョブが終了していなければ（Ｓ８０でＮｏの場合）、Ｓ２０において次の処理を実行する。ここでは、レンダリング処理終了後、出力処理を行う必要があるため、Ｓ８０では「Ｎｏ」であり、Ｓ２０以降において出力処理が実行される。

このような処理を行うことにより、情報処理装置１００では、情報処理装置１００内のデバイス間でデータの送受信を行う際、データ転送に係る最大レイテンシを目標値に近づける制御を行い、当該データ転送を含む情報処理を首尾良く実行することができる。

以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲において、種々の変形・変更が可能である。

１００ 情報処理装置
１１０ 制御部（ルートコンプレックス）
１２０ 経路情報取得手段
１３０ バッファ情報取得手段
１４０ スイッチ制御手段
１５０、１６０、１９０ デバイス
１７０、１８０ スイッチ
１７２、１７４、１８２、１８４ バッファ
２１０ ＣＰＵ
２２０ ＲＯＭ
２３０ ＲＡＭ
２４０ ＨＤＤ
２５０ 通信Ｉ／Ｆ

特開２００１−０１６３８２号公報

"ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ規格の概要"Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ誌、Ｊｕｌｙ（２００３）、里見尚志

Claims (9)

1. 複数のデバイスと複数のスイッチとを有し、一の該デバイスと他の該デバイスとは一つ以上の該スイッチを介してデータの送受信を行い、該各スイッチは該データを蓄積する一つ以上のバッファを備える情報処理装置であって、
   データの送受信が行われる経路に存在するスイッチの備えるべきバッファの数である目標バッファ数を取得するバッファ情報取得手段と、
   前記経路に存在するスイッチが備えるバッファの数が前記バッファ情報取得手段によって取得された目標バッファ数となるように、前記経路に存在するスイッチに対してバッファの数を設定するスイッチ制御手段と、
   を有することを特徴とする情報処理装置。
2. 前記データの送受信が行われる経路に存在するスイッチの数を取得する経路情報取得手段をさらに具備し、
   前記スイッチ制御手段は、前記目標バッファ数を前記経路情報取得手段によって取得あされたスイッチ数で除した値に基づいて、前記経路に存在するスイッチに対してバッファの数を設定することを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
3. 前記一のデバイスと前記他のデバイスとが行うデータの送受信において許容される最大レイテンシが設定され、前記データの送受信が行われる経路に存在するスイッチについて前記データの出力転送レートが同じである場合、
   前記バッファ情報取得手段は、前記最大レイテンシと前記出力転送レートとの積を算出することで、前記目標バッファ数を取得することを特徴とする請求項１又は２に記載の情報処理装置。
4. 前記デバイス及び前記スイッチは、ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ（登録商標）規格のバスで接続されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一に記載の情報処理装置。
5. 複数のデバイスと複数のスイッチとを有し、一の該デバイスと他の該デバイスとは一つ以上の該スイッチを介してデータの送受信を行い、該各スイッチは該データを蓄積する一つ以上のバッファを備える情報処理装置における情報処理方法であって、
   データの送受信が行われる経路に存在するスイッチの備えるべきバッファの数である目標バッファ数を取得し、
   前記経路に存在するスイッチが備えるバッファの数が前記取得された目標バッファ数となるように、前記経路に存在するスイッチに対してバッファの数を設定することを特徴とする情報処理方法。
6. 前記データの送受信が行われる経路に存在するスイッチの数をさらに取得し、
   前記目標バッファ数を前記取得されたスイッチ数で除した値に基づいて、前記経路に存在するスイッチに対してバッファの数を設定することを特徴とする請求項５に記載の情報処理方法。
7. 前記一のデバイスと前記他のデバイスとが行うデータの送受信において許容される最大レイテンシが設定され、前記経路情報に含まれる全ての前記スイッチについて前記データの出力転送レートが同じである場合、
   前記最大レイテンシと前記出力転送レートとの積を算出することで、前記目標バッファ数を取得することを特徴とする請求項５又は６に記載の情報処理方法。
8. 前記デバイス及び前記スイッチは、ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ（登録商標）規格のバスで接続されることを特徴とする請求項５乃至７の何れか一に記載の情報処理方法。
9. コンピュータに、請求項５乃至８の何れか一に記載の情報処理方法を実行させるための情報処理プログラム。

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