JP2011018136A - 画像処理装置およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】画像処理装置において、仮想マシンによるシステムでリアルタイム性が要求される装置制御を行う場合における時間条件を満足するための手段を提供する。
【解決手段】同一のＣＰＵ上で、画像処理を行うためのＯＳ１およびＡＳ１による画像処理を実行する第１実行手段と、ＣＰＵが直接実行できない言語で記述された装置制御を行うためのＯＳ２およびＡＳ２による装置制御の処理を実行する第２実行手段とを実現する。第２実行手段である仮想マシンＶＭは、ＯＳ２およびＡＳ２のコードのうち、予め定められた時間条件に基づいて実行することが要求されるコードを、ＣＰＵが直接実行可能な機械語コードに変換するコード変換部２０ａと、コード変換部２０ａにより生成された機械語コードを実行する機械語コード実行機能およびＯＳ２およびＡＳ２のコードを実行時に逐次解釈しながら実行する逐次実行機能を有するコード実行部２０ｃと、を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、画像処理装置およびプログラムに関する。

半導体の処理能力の向上に伴い、単一のプロセッサで様々な制御や処理を並列に実行することが可能となっている。特許文献１に記載された技術は、第一のＯＳ（Operating System）と他のＯＳが管理するハードウェア資源を分割する手順と、他のＯＳを起動する手順と、実行ＯＳを切替える手順と、割り込み要因により割り込み処理するＯＳを決定し、適切な割り込みハンドラを起動する手順により、複数のＯＳの同時実行を実現する。

また、ソフトウェア開発や提供を効率的に行うため、異なるハードウェアで共通のアプリケーション・プログラムやオペレーティング・システムを実行可能とする技術がある。例えば、仮想マシン（Virtual Machine）は、ソフトウェアによって仮想的に構築されたコンピュータであり、この仮想マシンが実装されたコンピュータでは、その種類に関わらず、この仮想マシン上で実行されるソフトウェアを実行することができる。

特開平１１−１４９３８５号公報

仮想マシンによるシステムでは、仮想マシン上で動作するプログラムを仮想マシンが実装されているコンピュータが実行できるように変換するため、処理の実行に時間を要する場合が多い。これに対し、装置制御においては、決まった処理を決まった時間内に実行するリアルタイム性が要求される場合がある。そのため、仮想マシンによるシステムでリアルタイム性が要求される制御（リアルタイム制御）を実現するためには、制御が要求する処理速度を下回ることがないように、システムを構成する必要がある。

本発明は、仮想マシンによるシステムで装置制御を行う場合における時間条件を満足するための手段を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、画像処理を行うための第１プログラムによる画像処理を実行する第１実行手段と、前記第１実行手段と同一のプロセッサで機能し、当該プロセッサが直接実行できない言語で記述された装置制御を行うための第２プログラムによる装置制御の処理を実行する第２実行手段とを備え、前記第２実行手段は、前記第２プログラムのコードのうち、予め定められた時間条件に基づいて実行することが要求されるコードを、前記プロセッサが直接実行可能な機械語コードに変換するコード変換部と、前記コード変換部により生成された前記機械語コードを実行する機械語コード実行機能および前記第２プログラムのコードを実行時に逐次解釈しながら実行する逐次実行機能を有するコード実行部と、を備えることを特徴とする、画像処理装置である。
請求項２に記載の発明は、予め定められた時間条件に基づいて実行することが要求される前記コードを特定する情報を記憶する記憶手段をさらに備え、前記第２実行手段の前記コード変換部は、画像処理装置の起動時に、前記記憶手段に記憶された前記情報により特定されるコードを前記機械語コードに変換することを特徴とする、請求項１に記載の画像処理装置である。
請求項３に記載の発明は、前記第２実行手段は、前記コード変換部により生成された前記機械語コードを保持するコード保持部をさらに備え、前記コード実行部は、前記コード保持部に保持されている前記機械語コードを読み出して実行することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の画像処理装置である。
請求項４に記載の発明は、画像処理を行うための第１プログラムによる画像処理を実行する第１実行手段と、前記第１実行手段と同一のプロセッサで機能し、当該プロセッサが直接実行できない言語で記述された装置制御を行うための第２プログラムによる装置制御の処理を実行する第２実行手段とを備え、前記第２実行手段は、前記第２プログラムのコードのうち、予め定められた時間条件に基づいて実行することが要求されるコードを、予め機械語コードに変換し、当該機械語コードを実行する機能と、前記第２プログラムのコードを実行時に逐次解釈しながら実行する機能と、を備えることを特徴とする、画像処理装置である。
請求項５に記載の発明は、予め定められた時間条件に基づいて実行することが要求される前記コードを特定する情報を記憶する記憶手段をさらに備え、前記第２実行手段は、画像処理装置の起動時に、前記記憶手段に記憶された前記情報により特定されるコードを前記機械語コードに変換することを特徴とする、請求項４に記載の画像処理装置である。
請求項６に記載の発明は、画像処理装置の動作制御を行い、かつ画像処理を行うコンピュータを、画像処理を行うための第１プログラムによる画像処理を実行する第１実行手段と、前記コンピュータが直接実行できない言語で記述された装置制御を行うための第２プログラムによる装置制御の処理を実行する第２実行手段として機能させ、前記第２実行手段において、前記第２プログラムのコードのうち、予め定められた時間条件に基づいて実行することが要求されるコードを、前記コンピュータが直接実行可能な機械語コードに変換し、変換後の前記機械語コードを実行し、前記第２プログラムのコードを実行時に逐次解釈しながら実行することを特徴とする、プログラムである。
請求項７に記載の発明は、画像処理装置の動作制御を行い、かつ画像処理を行うコンピュータを、画像処理を行うための第１プログラムによる画像処理を実行する第１実行手段と、前記コンピュータが直接実行できない言語で記述された装置制御を行うための第２プログラムによる装置制御の処理を実行する第２実行手段として機能させ、前記第２実行手段において、前記第２プログラムのコードのうち、予め定められた時間条件に基づいて実行することが要求されるコードを、予め機械語コードに変換し、当該機械語コードを実行する機能と、前記第２プログラムのコードを実行時に逐次解釈しながら実行する機能と、を実現することを特徴とする、プログラムである。

請求項１の発明によれば、仮想マシンによるシステムで装置制御を行う場合にも、予め定められた時間条件に基づいて実行することが要求されるコードに関して、時間条件を満足して実行することができる。
請求項２の発明によれば、予め定められた時間条件に基づいて実行することが要求されるコードに関して、画像処理装置の起動時に、予め機械語コードに変換しておくことができる。
請求項３の発明によれば、実行時以前に予め機械語に変換されたコードを保持しておくことができる。
請求項４の発明によれば、仮想マシンによるシステムで装置制御を行う場合にも、予め定められた時間条件に基づいて実行することが要求されるコードを機械語コードに変換して実行することにより、時間条件を満足して実行することができる。
請求項５の発明によれば、予め定められた時間条件に基づいて実行することが要求されるコードに関して、画像処理装置の起動時に、予め機械語コードに変換しておくことができる。
請求項６の発明によれば、画像処理装置を制御するコンピュータにおいて、仮想マシンによるシステムで装置制御を行う場合にも、予め定められた時間条件に基づいて実行することが要求されるコードに関して、時間条件を満足して実行することができる。
請求項７の発明によれば、画像処理装置を制御するコンピュータにおいて、仮想マシンによるシステムで装置制御を行う場合にも、予め定められた時間条件に基づいて実行することが要求されるコードを機械語コードに変換して実行することにより、時間条件を満足して実行することができる。

本実施形態の画像処理装置の構成を示す図である。 本実施形態の制御部の構成例を示す図である。 本実施形態を実現するソフトウェアの構成例を示す図である。 本実施形態における仮想マシンの機能構成例を示す図である。 本実施形態における仮想マシン上で動作するプログラムの構成例を示す図である。 図５に示したプログラムに対応するコード指示情報の構成例を示す図である。 図６に示したコード指示情報に基づいて機械語コードに変換されたコード群を示す図である。 本実施形態において、コード変換部によりプログラムの一部が機械語コードに変換された様子を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。
＜システム構成＞
図１は、本実施形態の画像処理装置の構成を示す図である。
本実施形態では、画像処理装置が、画像データに基づき画像形成材を用いて用紙等の媒体上に画像を形成すると共に、複写機能やスキャナ機能、ファクシミリ機能等を備えた複合機としての画像形成装置である場合を例として説明する。図１に示す画像形成装置１００は、各色の画像データに対応して画像形成を行う画像形成部１０と、画像形成装置１００全体の動作を制御する制御部２０とを備える。制御部２０は、ホスト・コンピュータ２００に接続されており、ホスト・コンピュータ２００から入力される印刷ジョブを受け付け、文書画像の作成、その他の処理を行って、画像形成部１０に送る。

画像形成部１０は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応させて、４つの画像形成ユニット１１（各色別に１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ）を備える画像形成手段である。また、画像形成部１０は、各画像形成ユニット１１の各感光体ドラム１２にて画像形成された各色のトナー像を多重転写させる対象である用紙（印刷媒体）を搬送する搬送ベルト１６、搬送ベルト１６を駆動する駆動ロール１７、感光体ドラム１２のトナー像を用紙に転写させるための転写ロール１８、転写後の用紙上の未定着トナー像を加熱・加圧して定着する定着器１９を備える。なお、本実施形態では、印刷方式については限定しない。すなわち、図１に示す電子写真方式の他、インクジェット方式、サーマル方式等、種々の方式の印刷手段により本実施形態の画像形成部１０を構成し得る。

図２は、制御部２０の構成例を示す図である。
図２に示すように、制御部２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１、ＣＰＵ２１が実行するプログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）２２、作業用メモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）２３を備える。また、ＣＰＵ２１の動作クロックを生成するクロック生成部２４、ＣＰＵ２１に加える電圧を生成する電圧生成部２５を備える。ＣＰＵ２１は、電圧生成部２５により生成された電圧で電力を供給され、クロック生成部２４により生成されたクロックにしたがって動作する。さらに、制御部２０は、各種センサから情報を取得したりモータを制御したりするための内部バスへのインターフェイス（Ｉ／Ｏ）２６、ホスト・コンピュータ２００とデータ交換を行うためのインターフェイス（Ｉ／Ｏ）２７を備える。

図３は、本実施形態を実現するソフトウェアの構成例を示す図である。
ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２２に格納されたプログラムを読み込んで実行する。ＣＰＵ２１により実行されるプログラムは、図３に示すように、ＯＳ０、ＯＳ０上で動作するＯＳ１、ＯＳ１上で動作するアプリケーション・プログラムＡＳ１、同じくＯＳ０上で動作する仮想マシンＶＭ、仮想マシンＶＭ上で動作するＯＳ２、ＯＳ２上で動作するアプリケーション・プログラムＡＳ２を含む。なお、アプリケーション・プログラムＡＳ１、ＡＳ２は、単一のプログラムとは限らず、各々ＯＳ１、ＯＳ２上で動作するアプリケーション・プログラムの総称である。

これらのソフトウェアは、画像形成装置１００の制御部２０に実装され、ＣＰＵ２１等のハードウェア資源と協働して各種の機能を実現する。そこで、以下では、これらのソフトウェアの各々により実現される機能についても同じ符号を用いて記載する。例えば、ＯＳ１は、画像処理を担うソフトウェア（オペレーティング・システム）であるが、このソフトウェアがＣＰＵ２１により実行されることによって実現される機能（画像処理の実行手段）をも意味する。同様に、仮想マシンＶＭは、ＣＰＵ２１およびＯＳ０のアーキテクチャに関わらない独自の言語で記述されたＯＳ２およびＡＳ２を、ＣＰＵ２１およびＯＳ０上で動作させるためのソフトウェアであるが、このソフトウェアがＣＰＵ２１により実行されることによって実現される機能（ＯＳ２およびＡＳ２の実行手段）をも意味する。

図３に示すソフトウェア構成において、ＯＳ１は、アプリケーション・プログラムＡＳ１による画像処理の動作を制御するオペレーティング・システムである。また、仮想マシンＶＭ上で動作するＯＳ２は、リアルタイム性が要求される装置制御（リアルタイム制御）を担うオペレーティング・システム（リアルタイムＯＳ）である。ＯＳ２およびＡＳ２は、仮想マシンＶＭが実装された装置（コンピュータ）であれば、ＣＰＵ２１等のハードウェアや仮想マシンＶＭが動作するＯＳ０の種類に関わらず動作する。すなわち、仮想マシンＶＭを介在させることにより、いわゆるマルチ・プラットフォームが実現される。

仮想マシンＶＭは、ＯＳ２およびＡＳ２のプログラムを実行する手段として、コードを随時解釈しながら実行するインタプリタ機能と、コードをＣＰＵ２１が直接実行可能な機械語コードに変換（コンパイル）して実行するコンパイラ機能とを備える。仮想マシンにおけるコンパイラ機能は、通常、コードを実行する際に変換するＪＩＴ（ジャスト・イン・タイム）コンパイル方式で動作するが、本実施形態の仮想マシンＶＭは、特定のコードに関しては、実行以前に予め機械語コードに変換する。

＜制御部２０の機能構成＞
図４は、本実施形態における仮想マシンＶＭの機能構成例を示す図である。
図３に示したように、本実施形態の仮想マシンＶＭは、ＯＳ２およびＡＳ２のプログラムをＣＰＵ２１が実行するための、ソフトウェアが実装されハードウェアと協働することによって実現される機能である。図４に示すように、本実施形態の仮想マシンＶＭは、ＯＳ２およびＡＳ２のコードを機械語コードに変換するコード変換部２０ａと、コード変換部２０ａにより生成された機械語コードを保持するコード保持部２０ｂと、ＯＳ２およびＡＳ２のコードを実行するコード実行部２０ｃとを備える。

コード変換部２０ａは、ＯＳ２およびＡＳ２のコードを読み込んで、ＣＰＵ２１が直接実行可能な機械語コードに変換する。コード変換部２０ａによる変換処理は、画像形成装置１００の起動時に実行される。本実施形態では、画像形成装置１００の起動時にコード変換部２０ａにより機械語コードに変換されるべきＯＳ２およびＡＳ２のコードを指示するコード指示情報２２ａが予め用意される。このコード指示情報２２ａは、例えば図２に示したＲＯＭ２２に格納されている。コード変換部２０ａは、画像形成装置１００の起動時に、このコード指示情報２２ａを参照し、ＯＳ２およびＡＳ２のコードのうちコード指示情報２２ａに指示されたコードを読み込んで機械語コードに変換する。

コード保持部２０ｂは、コード変換部２０ａにより生成された機械語コードを保持する。図４に示す構成例では、コード保持部２０ｂは仮想マシンＶＭの一機能として記載されているが、実際には、ＣＰＵ２１のキャッシュメモリや図２に示したＲＡＭ２３等の記憶手段により実現される。

コード実行部２０ｃは、ＯＳ２およびＡＳ２のコードを読み込んで実行する。ここで、コード実行部２０ｃは、ＯＳ２およびＡＳ２のコードを随時解釈しながら実行する逐次実行機能（インタプリタ機能）と、機械語コードに変換されたＯＳ２およびＡＳ２のコードを実行する機械語コード実行機能（コンパイラ機能）とを備える。したがって、コード実行部２０ｃは、あるコードを実行する場合、コード保持部２０ｂに機械語コードが保持されている場合には、その機械語コードをコード保持部２０ｂから読み出して実行する。そして、コード保持部２０ｂに機械語コードが保持されていない場合は、ＲＯＭ２２からコードを読み込み、解釈して実行する。

この仮想マシンＶＭの機能構成を、実行方式の観点から、ＯＳ２およびＡＳ２のコードを予め機械語コードに変換して実行する機能と、ＯＳ２およびＡＳ２のコードを実行時に逐次解釈しながら実行する機能とに分けて把握しても良い。前者の機能は、コード変換部２０ａ、コード保持部２０ｂおよびコード実行部２０ｃにより実現される。一方、後者の機能は、コード実行部２０ｃにより実現される。

＜コード変換部２０ａによるコード変換の例＞
次に、プログラムの具体的な構成例を挙げて、コード変換部２０ａによるコード変換の例を示す。
図５は、仮想マシン上で動作するプログラムの構成例を示す図である。
図５に示す構成例では、仮想マシンＶＭのアドレス空間のうち、０ｘ０００００〜０ｘ０９９９９がＯＳ２の使用領域として割り当てられている。また、０ｘ１００００〜０ｘ６９９９９がアプリケーション・プログラムＡＳ２の使用領域として割り当てられている。各領域に割り当てられた各プログラムのコードのうち、斜線を付した部分は、予め定められた時間条件に基づいて実行することが要求されるコード、すなわちリアルタイム制御において実行されるコードである。

図６は、図５に示したプログラムに対応するコード指示情報２２ａの構成例を示す図である。
図６を参照すると、図５の斜線が付された箇所である「割り込み処理０」、「割り込み処理２」、「ＯＳ処理１」、「タスク０」、タスク１の「関数１−１」について、仮想マシンＶＭのアドレス空間における各コードの開始アドレスおよびバイト数が、対応付けられて記録されている。そして、コード変換部２０ａは、図６に示すコード指示情報２２ａを参照することにより、ＯＳ２およびＡＳ２のコードのうち機械語コードに変換すべきコードを特定する。

図７は、図６に示したコード指示情報２２ａに基づいて機械語コードに変換されたコード群を示す図である。
図５乃至図７を参照すると、図６のコード指示情報２２ａに基づき、図５に示したプログラムのうちの斜線が付されたコード群が抽出され、機械語コードに変換されたことがわかる。この機械語コード群は、コード保持部２０ｂに保持される。そして、コード実行部２０ｃがこれらのコードに対応する処理を実行する場合には、ＯＳ２およびＡＳ２のコードを解釈して実行するのではなく、コード保持部２０ｂに保持されている機械語コードが実行される。

図８は、本実施形態において、コード変換部２０ａによりプログラムの一部が機械語コードに変換された様子を示す図である。
変換前のプログラム（ＯＳ２およびＡＳ２）を示す図８（ａ）において、破線で囲まれた部分が、予め定められた時間条件に基づいて実行することが要求される（リアルタイム制御用の）コードである。そして、このプログラムにおける変換後の状態を示す図８（ｂ）を参照すると、図８（ａ）の破線で囲まれた部分が抜き出され、機械語コードに変換されている。

以上のように、本実施形態は、画像形成装置１００において、画像処理を行うためのＯＳ１およびＡＳ１と装置制御を行うためのＯＳ２およびＡＳ２とが同一のＣＰＵ２１で動作し、このうちＯＳ２およびＡＳ２が仮想マシンＶＭを介して実行される動作環境である場合に、ＯＳ２およびＡＳ２のコードのうち予め定められた時間条件に基づいて実行することが要求されるコードを特定して予めコンパイルする。これによって、リアルタイム制御が必要とされる処理において、ＯＳ２およびＡＳ２のコードを解釈しながら実行するために動作が遅延することを回避し、要求される時間条件を満足する動作が実現される。

なお、本実施形態において、コード変換部２０ａは、画像形成装置１００の起動時に、コード指示情報２２ａに基づいて特定されるＯＳ２およびＡＳ２のコードを機械語コードに変換することとした。これに加えて、コード変換部２０ａは、ＪＩＴコンパイラとしての機能を有しても良い。この場合、コード実行部２０ｃによるＯＳ２およびＡＳ２のコードの実行に伴い、その実行履歴がプロファイル・データとして保存される。そして、特定のコードの実行頻度や実行回数が予め設定された閾値を超える場合に、コード変換部２０ａが、その特定のコードを機械語コードに変換し、コード保持部２０ｂに保持させることとなる。

また、本実施形態では、コピー・モード、スキャン・モード等を備えた複合機としての画像形成装置を例として説明したが、単機能のコピー機やファクシミリ、さらにその他の画像処理機能を備えた種々の画像処理装置に対して適用して良い。

１００…画像形成装置、２０…制御部、２０ａ…コード変換部、２０ｂ…コード保持部、２０ｃ…コード実行部、２１…ＣＰＵ、２２…ＲＯＭ、２３…ＲＡＭ、２４…クロック生成部、２５…電圧生成部

Claims (7)

1. 画像処理を行うための第１プログラムによる画像処理を実行する第１実行手段と、
   前記第１実行手段と同一のプロセッサで機能し、当該プロセッサが直接実行できない言語で記述された装置制御を行うための第２プログラムによる装置制御の処理を実行する第２実行手段とを備え、
   前記第２実行手段は、
   前記第２プログラムのコードのうち、予め定められた時間条件に基づいて実行することが要求されるコードを、前記プロセッサが直接実行可能な機械語コードに変換するコード変換部と、
   前記コード変換部により生成された前記機械語コードを実行する機械語コード実行機能および前記第２プログラムのコードを実行時に逐次解釈しながら実行する逐次実行機能を有するコード実行部と、
   を備えることを特徴とする、画像処理装置。
2. 予め定められた時間条件に基づいて実行することが要求される前記コードを特定する情報を記憶する記憶手段をさらに備え、
   前記第２実行手段の前記コード変換部は、画像処理装置の起動時に、前記記憶手段に記憶された前記情報により特定されるコードを前記機械語コードに変換することを特徴とする、請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記第２実行手段は、前記コード変換部により生成された前記機械語コードを保持するコード保持部をさらに備え、
   前記コード実行部は、前記コード保持部に保持されている前記機械語コードを読み出して実行することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の画像処理装置。
4. 画像処理を行うための第１プログラムによる画像処理を実行する第１実行手段と、
   前記第１実行手段と同一のプロセッサで機能し、当該プロセッサが直接実行できない言語で記述された装置制御を行うための第２プログラムによる装置制御の処理を実行する第２実行手段とを備え、
   前記第２実行手段は、
   前記第２プログラムのコードのうち、予め定められた時間条件に基づいて実行することが要求されるコードを、予め機械語コードに変換し、当該機械語コードを実行する機能と、
   前記第２プログラムのコードを実行時に逐次解釈しながら実行する機能と、
   を備えることを特徴とする、画像処理装置。
5. 予め定められた時間条件に基づいて実行することが要求される前記コードを特定する情報を記憶する記憶手段をさらに備え、
   前記第２実行手段は、画像処理装置の起動時に、前記記憶手段に記憶された前記情報により特定されるコードを前記機械語コードに変換することを特徴とする、請求項４に記載の画像処理装置。
6. 画像処理装置の動作制御を行い、かつ画像処理を行うコンピュータを、
   画像処理を行うための第１プログラムによる画像処理を実行する第１実行手段と、
   前記コンピュータが直接実行できない言語で記述された装置制御を行うための第２プログラムによる装置制御の処理を実行する第２実行手段として機能させ、
   前記第２実行手段において、
   前記第２プログラムのコードのうち、予め定められた時間条件に基づいて実行することが要求されるコードを、前記コンピュータが直接実行可能な機械語コードに変換し、
   変換後の前記機械語コードを実行し、
   前記第２プログラムのコードを実行時に逐次解釈しながら実行する
   ことを特徴とする、プログラム。
7. 画像処理装置の動作制御を行い、かつ画像処理を行うコンピュータを、
   画像処理を行うための第１プログラムによる画像処理を実行する第１実行手段と、
   前記コンピュータが直接実行できない言語で記述された装置制御を行うための第２プログラムによる装置制御の処理を実行する第２実行手段として機能させ、
   前記第２実行手段において、
   前記第２プログラムのコードのうち、予め定められた時間条件に基づいて実行することが要求されるコードを、予め機械語コードに変換し、当該機械語コードを実行する機能と、
   前記第２プログラムのコードを実行時に逐次解釈しながら実行する機能と、
   を実現することを特徴とする、プログラム。

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