JP2010218170A - データ転送装置、情報処理装置、アービトレーション方法及び画像形成システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係るデータ転送装置は、アービトレーションテーブルの切替えを行うためのトリガーを検知する検知手段と、前記検知手段によって検知されたトリガーに基づいて、前記アービトレーションテーブルの切替えを行う切替え手段と、アービトレーションテーブルが切替えられた場合、切替え後のアービトレーションテーブルに従って調停し複数のデータを転送するアービタとを具備することを特徴とする。
【選択図】図7
Description
RR方式のアービトレーションにおいては、各ポートに対して通信の優先度が順番に回ってきて、通信の競合が起こった場合には最も優先度の高いポートが通信を行うことができる。通信を実施したポートは優先度が最も低くなり、他のポートが通信していなければ通信できるが、他のポートが通信している間は、自分のポートの優先度が高くなるまで通信を行うことはできない。RR方式を用いると、各ポートは順番に優先度が割り当てられて、通常の通信状態(例えば帯域利用率30%〜70%程度)であれば、各ポートに対して凡そ平等な通信機会の割り当てを行うことができる。
TBWRR方式のアービトレーションにおいては、通信時間に対して各ポートの通信割り当て時間が予め決められており、複数ポートからのデータが存在しても必ず割り当ての帯域が確保される。つまり、1つの通信割り当て時間(タイムスロット:PCI Express規格値100ns)には、タイムスロットごとに通信が可能なポートが決められている。例えば、ポート1(P1)とポート2(P2)が1対2の割合で通信する場合には、アービトレーションテーブルを次のように設定する。
P1/P2/P2/P1/P2/P2/P1/P2/P2
上記テーブルでは、タイムスロットごとに通信可能なポートが切り替わり、該当ポート以外の通信を許さない。このため、各ポートはリクエストを発行すれば、順番が回ってきたタイムスロットで必ず通信を行うことができる。
<条件>
毎分60枚のA4印刷機
A4紙長手方向は約7300ライン(600dpi時)
印刷時紙搬送の紙間隔はA4紙の20%程度と仮定
<計算>
1ライン辺りの描画時間 = 60[sec]÷(7300[line]x120[%]x60[枚]) = 114[usec]
印刷データCMYK各2ビットなら、
2[bit] x 5200[dot]/1[line] x4[色]= 41600[bit]/1[line]
1ライン内の平均転送レート = 41.6k[bit]/1[line]/114[usec] = 364.90M[bit]/[sec]
つまり、1ライン内平均で364.90Mbps以上の転送速度が必要となり、印刷動作中に1ラインでもこのレートを下回ると、異常画像が発生する。最終的に画像が紙媒体に印刷されるため、コンピュータネットワーク通信における動画や音声のストリーミングのようにデータの欠落や圧縮による品質劣化は一切許されないという非常に厳しい制約がある。これは、データ転送の同期制約がメカ駆動条件によって決まるためであり、特に電子写真プロセスを用いたプロッタでは、重量の大きい感光体ドラムや紙搬送メカを高速で駆動するため、データ転送途中で駆動速度を変更することができない。このためメカの駆動速度に同期したタイミングでデータ転送量を制御する必要があるのである。
(システムの構成)
図5は、PCI Expressシステムの一般構成を示す図の一例である。CPU110やメモリ111が接続されたルートコンプレックス112に対して、PCIeグラフィックス113がPCIe114aにより接続され、また、エンドポイント115aやレガシーエンドポイント116aがPCIe114bにより接続されたスイッチ(PCI Express Switch)117aがPCIe114cにより接続され、さらには、エンドポイント115bやレガシーエンドポイント116bがPCIe114dにより接続されたスイッチ117bやPCIバススロット118が接続されたPCIブリッジ119がPCIe114eにより接続されたスイッチ117cがPCIe114fにより接続されたツリー構造(木構造)とされている。
図8は、本実施形態に係るスイッチ110の主要な機能構成を示す機能ブロック図である。スイッチ110は、転送部801、アービトレーション部802、トリガー検知部803、テーブル切替え部804、及びテーブルメモリ115を含む構成である。詳細に関しては後述するので、ここでは簡単に説明する。
次いで、本実施形態に係るスイッチ110の動作について説明を行う。先の図6のように、コントローラ102のPCIeポートにスイッチ110を介して、ネットワークインターフェース103及びプロッタエンジン104が接続されるPCI Expressシステムを用いて説明する。ここで、プロッタエンジン104へのプロッタデータ(印刷データ)は、高いデータ転送レートと等時性が要求されるトラフィックであり、ネットワークインターフェース103からの印刷データは、等時性の制約が比較的弱いものとする。
ポート1:1(Weight)
ポート2:1(Weight)
ポートx:1(Weight)
というポートアービトレーションテーブル115aがポート0において設定された場合、ポート0の複数のチャネル(ポート1〜x)がともに連続のリクエストを発行していると、ポート1、ポート2、ポートx、ポート1、ポート2、ポートx・・・といった順に、均等にリクエストが、アービトレーション部802より調停される。
ポート1:1(Weight)
ポート2:2(Weight)
ポートx:1(Weight)
というポートアービトレーションテーブル115aがポート0において設定された場合、ポート0の複数のチャネル(ポート1及びポート2)がともに連続のリクエストを発行していると、ポート1、ポート2、ポート2、ポートx、ポート1、ポート2、ポート2、ポートx・・・といった順に、1:2:1の比率でリクエストが重み付けされて、アービトレーション部802より調停される。
上述したように、本発明に係るスイッチ110においては、トリガー検知部803が優先されるべきプロッタへデータ転送をトリガーとして検知すると、テーブル切替え部804によりポートアービトレーションテーブル115の切替えがなされ、アービトレーション部802が変更されたアービトレーション方式に従ってデータの調停を行う。次に、トリガー検知部803によるトリガー検知の実施例について説明を行う。
本実施例のトリガー検知部803は、スイッチ110の特定のポートからの「メッセージリクエスト」を受信したときに、これをトリガーとして検知する。PCI Express規格では、ベンダ独自のメッセージリクエストパケット(ベンダメッセージ)を定義することができるようになっている。従って、ポートアービトレーションテーブル115の変更を行うためのベンダメッセージ(Message Codeとペイロードデータ)を定義しておく。図13は、ヘッダー内のベンダ定義領域を説明する図の一例である。図に示されるように、Message Codeとペイロードデータを自由に定義することができる。そしてプロッタエンジン104において、データ転送を行うときにはまず上述のメッセージリクエストをスイッチ110に送信する機能を設けておく。また、データ転送を終えたときにも上述のメッセージリクエストをスイッチ110に送信する機能を設けておく。
本実施例のトリガー検知部803は、コントローラ102のCPUからの「コンフィグレーションリクエスト」を受信したときに、これをトリガーとして検知する。より詳細には、プロッタデータが準備できた後、コントローラ102のCPUは、プロッタのデータ転送を始める前(指示する前)に、コンフィグレーションリクエストを発行して、スイッチ110のポート0のポートアービトレーション変更用のレジスタを書き換える。また同様に、プロッタデータの転送が完了したときにも、コンフィグレーションリクエストを発行して、スイッチ110のポート0のポートアービトレーション変更用のレジスタを書き換える。
以上本発明に係るPCI Express Switchは、1のアップストリームポートにおいて複数のダウンストリームポートからのデータにより競合が起こりうる場合、優先すべきデータ転送を行うデバイス(例えばプロッタ)が接続された特定のポートから優先すべきデータ転送がなされるとき、アップストリームポートにおけるポートアービトレーション方式を変更し、優先すべきデータ転送を優先的に調停しその転送を行う。より詳細には、アップストリームポートにおけるポートアービトレーション方式(及び参照されるポートアービトレーションテーブル)をTBWRR方式に変更することで、確実に優先すべきデータに帯域を割り当てて優先すべきデータを優先的に転送する。その一方、優先すべきデータ転送がなされないときは、その他のポートが帯域を有効に利用できるように、アップストリームポートにおけるポートアービトレーション方式をRR/WRR方式に変更する。また、ポートアービトレーション方式の変更は、所定のトリガーによって行うので短時間でのその変更(切替え)が可能である。従って、高いデータ転送レートと等時性が要求されるトラフィックの転送に効果的である。
101 メインメモリ
102 コントローラ
103 ネットワークインターフェース
104 プロッタエンジン
105 プロッタ
110 スイッチ
111 PCIeコア
112 ルーティング回路
113 アービタ回路
114 テーブル切替え回路114
115 テーブルメモリ115
801 転送部
802 アービトレーション部
803 トリガー検知部
804 テーブル切替え部
Claims (17)
- アービトレーションテーブルの切替えを行うためのトリガーを検知する検知手段と、
前記検知手段によって検知されたトリガーに基づいて、前記アービトレーションテーブルの切替えを行う切替え手段と、
アービトレーションテーブルが切替えられた場合、切替え後のアービトレーションテーブルに従って調停し複数のデータを転送するアービタと、
を具備することを特徴とするデータ転送装置。 - 前記アービトレーションテーブルは、RR(Round Robin)方式又はWRR(Weighted Round Robin)方式、及びTBWRR(Time Base Weighted Round Robin)方式による設定情報が格納されるアービトレーションテーブルであり、
前記切替え手段は、前記トリガーが優先すべきデータの転送に伴って発生するトリガーである場合、当該トリガーに基づき前記RR方式又は前記WRR方式のアービトレーションテーブルから前記TWRR方式のアービトレーションテーブルへの切替えを実行する切替え手段であり、
前記アービタは、前記切替え手段による切替え後の前記TWRR方式のアービトレーションテーブルに従って調停し前記優先すべきデータを優先して転送するアービタであることを特徴とする請求項1に記載のデータ転送装置。 - 前記切替え手段は、前記トリガーが優先すべきデータの転送の完了に伴って発生するトリガーである場合、当該トリガーに基づき前記TBWRR方式のアービトレーションテーブルから前記RR方式又は前記WRR方式のアービトレーションテーブルへの切替えを実行する切替え手段であり、
前記アービタは、前記切替え手段による切替え後の前記RR方式又は前記WRR方式のアービトレーションテーブルに従って調停し前記複数のデータを転送するアービタであることを特徴とする請求項2に記載のデータ転送装置。 - 前記トリガーは、前記優先すべきデータを発生させる所定デバイスから送信されるメモリリクエストパケットであること、
を特徴とする請求項2又は3に記載のデータ転送装置。 - 前記トリガーは、前記優先すべきデータを発生させる所定デバイスから送信されるメッセージパケットであること、
を特徴とする請求項2又は3に記載のデータ転送装置。 - 前記トリガーは、前記アービタが従う前記アービトレーションテーブルを設定するコンフィグレーションリクエストパケットであること、
を特徴とする請求項2又は3に記載のデータ転送装置。 - 複数のデータ通信装置と、
前記複数のデータ通信装置に接続されたデータ転送装置とを具備し、
前記データ転送装置は、
前記複数のデータ通信装置から送信された複数のデータを転送する場合に発生するトリガーであり、アービトレーションテーブルの切替えを行うためのトリガーを検知する検知手段と、
前記検知手段によって検知されたトリガーに基づいて、前記アービトレーションテーブルの切替えを行う切替え手段と、
アービトレーションテーブルが切替えられた場合、切替え後のアービトレーションテーブルに従って調停し前記複数のデータを転送するアービタと、
を特徴とする情報処理装置。 - 前記アービトレーションテーブルは、RR(Round Robin)方式又はWRR(Weighted Round Robin)方式、及びTBWRR(Time Base Weighted Round Robin)方式による設定情報が格納されるアービトレーションテーブルであり、
前記切替え手段は、前記トリガーが優先すべきデータの転送に伴って発生するトリガーである場合、当該トリガーに基づき前記RR方式又は前記WRR方式のアービトレーションテーブルから前記TBWRR方式のアービトレーションテーブルへの切替えを実行する切替え手段であり、
前記アービタは、前記切替え手段による切替え後の前記TBWRR方式のアービトレーションテーブルに従って調停し前記優先すべきデータを優先して転送するアービタであることを特徴とする請求項7に記載の情報処理装置。 - 前記切替え手段は、前記トリガーが優先すべきデータの転送の完了に伴って発生するトリガーである場合、当該トリガーに基づき前記TBWRR方式のアービトレーションテーブルから前記RR方式又は前記WRR方式のアービトレーションテーブルへの切替えを実行する切替え手段であり、
前記アービタは、前記切替え手段による切替え後の前記RR方式又は前記WRR方式のアービトレーションテーブルに従って調停し前記複数のデータを転送するアービタであることを特徴とする請求項8に記載の情報処理装置。 - 前記トリガーは、前記優先すべきデータを発生させる所定デバイスから送信されるメモリリクエストパケットであること、
を特徴とする請求項8又は9に記載の情報処理装置。 - 前記トリガーは、前記優先すべきデータを発生させる所定デバイスから送信されるメッセージパケットであること、
を特徴とする請求項8又は9に記載の情報処理装置。 - 前記トリガーは、前記アービタが従う前記アービトレーションテーブルを設定するコンフィグレーションリクエストパケットであること、
を特徴とする請求項8又は9に記載の情報処理装置。 - アービトレーションテーブルの切替えを行うためのトリガーを検知する検知手順と、
前記検知手順によって検知されたトリガーに基づいて、前記アービトレーションテーブルの切替えを行う切替え手順と、
アービトレーションテーブルが切替えられたとき、切替え後のアービトレーションテーブルに従って調停し前記複数のデータを転送する転送手順と、
を有すること特徴とするアービトレーション方法。 - 前記アービトレーションテーブルは、RR(Round Robin)方式又はWRR(Weighted Round Robin)方式、及びTBWRR(Time Base Weighted Round Robin)方式による設定情報が格納されるアービトレーションテーブルであり、
前記切替え手順は、前記トリガーが優先すべきデータの転送に伴って発生したものであるとき、当該トリガーに基づき前記RR方式又は前記WRR方式のアービトレーションテーブルから前記TWRR方式のアービトレーションテーブルへの切替えを行い、
前記転送手順は、前記切替え手順による切替え後の前記TWRR方式のアービトレーションテーブルに従って調停し前記優先すべきデータを優先して転送すること、
を特徴とする請求項13に記載のアービトレーション方法。 - 複数の画像形成装置と、
前記複数の画像形成装置に接続されたデータ転送装置とを具備し、
前記データ転送装置は、
前記複数の画像形成装置から送信された複数のデータを転送する場合に発生するトリガーであり、アービトレーションテーブルの切替えを行うためのトリガーを検知する検知手段と、
前記検知手段によって検知されたトリガーに基づいて、前記アービトレーションテーブルの切替えを行う切替え手段と、
アービトレーションテーブルが切替えられた場合、切替え後のアービトレーションテーブルに従って調停し前記複数のデータを転送するアービタと、
を特徴とする画像形成システム。 - 前記アービトレーションテーブルは、RR(Round Robin)方式又はWRR(Weighted Round Robin)方式、及びTBWRR(Time Base Weighted Round Robin)方式による設定情報が格納されるアービトレーションテーブルであり、
前記切替え手段は、前記トリガーが優先すべきデータの転送に伴って発生するトリガーである場合、当該トリガーに基づき前記RR方式又は前記WRR方式のアービトレーションテーブルから前記TBWRR方式のアービトレーションテーブルへの切替えを実行する切替え手段であり、
前記アービタは、前記切替え手段による切替え後の前記TBWRR方式のアービトレーションテーブルに従って調停し前記優先すべきデータを優先して転送するアービタであることを特徴とする請求項15に記載の画像形成システム。 - 前記優先すべきデータは、前記画像形成装置の備えるスキャナ又はプロッタへのデータであること、
を特徴とする請求項16に記載の画像形成システム。
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