JP2015138451A - データ転送制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転送レートが変動するような場合にも、細かくかつバランスよくデータ転送を行うことが可能なデータ転送制御装置を提供すること。
【解決手段】データ転送制御装置３は、データを伝送する帯域を測定して得られる測定帯域レベルを検知しこの測定帯域レベルを予め設定した目標帯域レベルと比較しリクエストマスク制御信号を出力する帯域測定部３２０と、この帯域測定部の出力する前記リクエストマスク制御信号に基づき、複数の所定の処理を各々行う複数の処理部から送られてくるリクエスト信号のタイミングを修正した修正リクエスト信号を出力するリクエストマスク部３１０と、このリクエストマスク部から出力される前記修正リクエスト信号を受信し、データ転送を行うバスの使用許可を与えるバス許可判定部３３と、を備える調停部２４を有する。
【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、調停部を有するデータ転送制御装置に関する。

従来から複写機ではスキャンやプリントなどDFやプリントエンジンなどの外部機器の処理速度に合わせてデータ処理を一定レートで行う必要がある。これらのデータ処理は複数の処理ブロックで構成され、各処理は共有バスに接続されたチャネルを介して共有メモリに接続され、データのフローを構築している。これら複数の処理は一つでも一定レートを大きく下回ると画像の欠落等の異常画像が発生するため、各チャネルの画像レートを監視して閾値を下回る場合に共有バスのアクセス優先度を上げて、帯域を保証するといった対策が取られている。

このような従来技術を開示したものとして、（特開2006−350573）が知られている。

しかしながらこのような場合、レート監視結果（測定帯域）と目標レート（目標帯域）との差異により調停器の優先度を変える構造となっており、優先度が高いチャネル間でのきめ細かなレートの調整ができなかったり、優先度が低くても高いチャネルが連続しないリクエストの合間に入ってしまったり、バスの使用率が高い場合にはチャネル間のバランスの取れたレート制御が難しいなど、転送レートの変動に対して細かくかつバランスよくデータ転送を行うことが困難であるなどの問題がある。

特開２００６−３５０５７３号公報

この発明の課題は、転送レートが変動するような場合にも、細かくかつバランスよくデータ転送を行うことが可能なデータ転送制御装置を提供することである。

この発明の一実施形態のデータ転送制御装置は、データを伝送する帯域を測定して得られる測定帯域レベルを検知しこの測定帯域レベルを予め設定した目標帯域レベルと比較しリクエストマスク制御信号を出力する帯域測定部と、この帯域測定部の出力する前記リクエストマスク制御信号に基づき、複数の所定の処理を各々行う複数の処理部から送られてくるリクエスト信号のタイミングを修正した修正リクエスト信号を出力するリクエストマスク部と、このリクエストマスク部から出力される前記修正リクエスト信号を受信し、データ転送を行うバスの使用許可を与えるバス許可判定部と、を備える調停部を有する。

第１の実施形態のデータ転送制御装置を含むシステム制御部の構成例を示す図である。 第１の実施形態のデータ転送制御装置の構成例を示す図である。 第１の実施形態の主に調停部の構成例を示す図である。 第１の実施形態の動作を説明するためのタイミング図である。 第２の実施形態のデータ転送制御装置の構成例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。

＜第１の実施形態＞
第１の実施形態のシステム構成例を図１に示す。この例は、スキャナユニットにて得られたデータなど各種のデータを、優先順位を付けてシステム制御部で処理し、プリンタユニットに出力するなどの処理を行うものである。

システム制御部１は、ＣＰＵやペリフェラル制御回路を含むＳｏＣにより構成される主制御部２、ＡＳＩＣにより構成されるデータ転送制御装置３、メインメモリ４、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）５及び外部メモリ６から構成される。外部メモリ６は、読出しのみ可能なリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）と書込み及び読出しが可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）から構成される。外部メモリ６のＲＯＭ領域には予め、システムプログラムが記憶されている。

主制御部２は、バスブリッジ８に、メモリコントローラ９、ＣＰＵ１０、ＬＣＤコントローラ１１、Ethernet（登録商標）コントローラ１２、USBコントローラ１３、SATAコントローラ１４、入出力コントローラ１５、PCIｅコントローラ１６Ｓ等が接続されている。SATAコントローラ１４にはＨＤＤ５が接続され、入出力コントローラ１５には、外部メモリ６が接続される。

ＳＡＴＡコントローラ１４は、ＨＤＤ５と接続するときのシリアルデータのインターフェース規格の制御部である。またＰＣＩｅコントローラ１６Ｓは、シリアルＰＣＩ（ＰＣＩ-express）の転送インターフェース規格に基づく制御部であり、データ転送制御装置３に接続される。データ転送制御装置３には、ＰＣＩｅスレーブコントローラ１６Ｓと通信ずるＰＣＩｅコントローラ１６Ｍがある。

ＬＣＤコントローラ１１には表示パネル１７が接続され、Ethernet（登録商標）コントローラ１２にはネットワーク１８が接続され、USBコントローラ１３にはFAXユニット１９が接続される。

前述のデータ転送制御装置３には、スキャナユニット２１とプリンタユニット２２が接続される。スキャナユニット２１により文書をスキャンして得られたデータはデータ転送制御装置３に入力される。データ転送制御装置３では、このスキャンデータの他に種々のデータの演算処理が行われる。後述のようにこれら各種データ処理の演算がデータ転送制御装置３で行われる。

上記システムプログラムは、システムの電源ONと共に、Bootローダーにより外部メモリ６のＲＯＭ領域より入出力（I/O）コントローラ１４により読み出され、バスブリッジ８を介してメモリコントローラ９によりメインメモリ４に書き込まれ常駐する。

ＣＰＵ１０は、このシステムプログラムを使って各機能の制御を行う。例えば、LCDコントローラ１１により表示パネル１２を制御したり、Ethernet（登録商標）コントローラ１３によりネットワーク１８と通信したり、USBコントローラ１５によりFAXユニット１９と通信する。

また、SATAコントローラ１４によりＨＤＤ５へアクセスしたり、スキャナユニット２１からの読み取りデータに対してデータ転送制御装置３で画像処理や圧縮等のデータ処理を施す。その後、処理されたデータを、ＰＣＩｅコントローラ１９Ｓを介して入力したり、ＰＣＩｅコントローラ１６Ｓを介してプリントデータをデータ転送制御装置３へ供給し、画像処理や伸長等のデータ処理を施した後、プリンタユニット２０へ出力する。

データ転送制御装置３の概略構成例を図２に示す。データ転送制御装置３は、主制御部２のＰＣＩｅコントローラ１６Ｓに接続されるアナログ処理部２３と、このアナログ処理部２３に接続されるＰＣＩｅコントローラ１６Ｍと、複数の要求があったときに優先順位を決める調停部２４と、スキャナユニット２１からのデータを処理するスキャナ画像処理部２１Ｐと、調停部２４からプリンタユニット２２にデータを出力するプリント画像処理部２２Ｐと、メインメモリ４に記憶されているデータ等の各種処理を行うＡ処理部２５Ａ，Ｂ処理部２５Ｂ，・・Ｚ処理部２５Ｚを有する。

スキャナユニット２１から入力された画像データは、スキャナ画像処理部２１Ｐにより所定のデータ処理が施された後、調停部２４へ共有バスへのアクセスリクエストが発行される。調停部２４は、他に接続されている処理ブロックのリクエスト状況を見て、スキャナ画像処理部２１Ｐに主制御部２へのデータ転送許可を与える。この許可を受けたスキャナ画像処理部２１Ｐは、ＰＣＩｅマスターコントローラ１６Ｍ及びアナログ処理部２３を介して主制御部２側へデータをバス７を介して転送する。この転送されるデータは、バスブリッジ８及びメモリコントローラ９を介してメインメモリ４に送られ、書き込まれる。

一旦、メインメモリ４に書き込まれたデータは、Ａ処理部２５Ａなどに実装された圧縮回路などのリクエストに応じて読み出されＡ処理が施される。この後、再びメインメモリ４に書き込みが行われる。この際もＡ処理部２５Ａは調停部２４にリクエストを発行し許可が得られたら、Ａ処理部２５Ａからのデータの読み出しや書き込みのアクセスを行う。Ｂ処理部２５Ｂ、・・・Ｚ処理部２５Ｚにおいても同様に主にメインメモリ４におけるデータの処理を行う。各処理部でデータの演算処理が行われると、リクエスト信号がリクエストマスク部に送られ、後述するようにこのリクエスト信号が予め設定した目標帯域レベルに応じてタイミングを修正され修正リクエスト信号としてバス許可判定部３３に送られる。その後、バス許可判定部は、リクエストを出した処理部へデータ転送許可を与え、処理部より出されたデータは、ＰＣＩｅコントローラ１６Ｍ、アナログ処理部２３を介して主制御部２のＰＣＩｅコントローラ１６Ｓに送られる。

一方、プリンタユニット２２によりデータのプリントを行うときには、例えばＺ処理部２５Ｚに実装された伸長回路などでメインメモリ４への読み出しと書き込みを行う。その後、プリント画像処理部２２Ｐによりメインメモリ４から画像データを読み出し、所望のデータ処理を施した後、プリンタユニット２２へデータを出力してプリントを行う。

この実施形態における調停部を中心としたデータ転送制御装置３の構成例を図３に示す。調停部２４は、Ａ処理部２５Ａ，Ｂ処理部２５Ｂ，・・・Ｚ処理部２５Ｚ毎に設けられるリクエストマスク部と、帯域測定部と、これらのリクエストマスク部からのリクエストを受け付けるバス許可判定部３３とを有する。例えばＡ処理部２５Ａに対応するリクエストマスク部を３１Ａ、帯域測定部を３２Ａと表し、他の処理部に対応するリクエストマスク部、帯域測定部も同様に表わす。データ転送制御装置３のスキャナ画像処理部２１Ｐに対してリクエストマスク部３１０及び帯域測定部３２０が設けられている。また、データ転送制御装置３のプリント画像処理部２２Ｐに対してリクエストマスク部３１１及び帯域測定部３２１が設けられている。これらのスキャナ画像処理部２１Ｐ、プリント画像制御部２２Ｐも上述のＡ処理部などと同様である。

Ａ処理部２５Ａ以外の各処理部２５Ｂ，・・・・Ｚ処理部２５Ｚも、Ａ処理部２５Ａと同様に帯域測定部３２Ｂ，・・・，３２Ｚに接続され、これらの各帯域測定部は、各々タイマーと転送カウンタを有する。帯域測定部３２０，３２１も上記各処理部と同様にタイマーと転送カウンタを有する。

但し、スキャナ画像処理部２１Ｐ、プリント画像処理部２２Ｐは、各々外部の機器である、スキャナユニット２１やプリンタユニット２２に接続されており、通常、内部のＡ処理部２５Ａ等に比して優先順位を高く設定する。

例えばＡ処理部２５Ａからのリクエスト（データ転送要求）信号はリクエストマスク部３１Ａに送られる。リクエストマスク部３１Ａは、帯域測定部３２Ａからの測定帯域に応じてリクエスト信号のタイミングが変更され、その修正されたリクエスト信号(修正リクエスト信号)がバス許可判定部３３に送られる。

帯域測定部３２Ａは、タイマー３４Ａと転送カウンタ３５Ａを有している。Ａ処理部２５Ａから送られてくるリクエスト信号の立ち下がりから次の立下りまでの時間を、タイマー３４Ａと転送カウンタ３５Ａで測定する。

この立下り時間の間隔が長くなると、帯域レベルが低くなってきたことを意味するので、マスク信号のオフからオンに変わる時点を早めて、帯域レベルを上げる。

この処理部からのリクエスト信号に対するマスク後の修正リクエスト信号と、帯域の関係を図４に示すタイミング図により説明する。

図４において、（ａ）は例えばＡ処理部２５Ａから調停部２４に送るリクエスト信号を示し、（ｂ）は帯域測定部３２Ａからリクエストマスク部３１Ａに送られるリクエストマスク制御信号を示し、（ｃ）は、リクエストマスク部３１Ａからバス許可判定部３３に送られる修正リクエスト信号を示す。また、図４（ｄ）は、各時点における転送レートを示す。直線４５は目標の帯域レベルを示し、折線４６は検知された帯域レベルを示している。

図４（ａ）に示すリクエスト信号は、Ａ処理部２５Ａにおいてデータの転送（リードやライト）時に出力される。Ａ処理部２５Ａにおいてなされる処理は種々あり処理時間が変化するので、リクエスト信号は不規則に出力される。

時刻ｔ１で、リクエスト信号がリクエストマスク部３１Ａで受け付けられ、０（オフ）から１（オン）に変化するとき、マスク信号は１（オン）から０（オフ）に変化する。そしてこの時点で、図示しない転送基準フラグが立てられ（１）、修正リクエスト信号は１（オン）から０（オフ）に変化する。

転送基準フラグが１になると、転送カウンタ３５Ａ所定周波数のパルスのカウントを開始する。そして、所定カウントが終わった時刻ｔ２で、マスク信号が１から０に変化して、リクエスト信号が来るのを待つ。

そのとき、リクエスト信号が１（オン）になっていれば時刻ｔ１と同様の処理を行う。しかし、リクエスト信号が来ない場合（ｔ３）は、リクエストマスク信号を０（オフ）にしたまま、リクエスト信号が来るのを待つ。その後リクエスト信号がきて、時刻ｔ４でリクエスト信号が受け付けられ１から０になる。

したがって、時刻ｔ４でマスク信号は０から１に変わり、修正リクエスト信号の修正パルス４７Ｐは点線で示した通常の場合の通常パルス４７Ｄよりも遅くなる。このように修正パルス４７Ｐの発生するタイミングが遅くなると、図４（ｄ）に示すように、検知帯域レベル４６が低下する。

この検知帯域レベルが低くなるとそのタイミング制御信号が帯域測定部３２Ａからリクエストマスク部に送られ、次のマスク信号のオン時間が短くされる。即ち、修正リクエスト信号の次の修正パルス４８Ｐのタイミングが通常よりも早くなり、検知帯域レベル４６は上昇する。次の修正パルス４９Ｐも早くなり、検知帯域レベルが上昇する。

しかし、このままで継続すると検知帯域レベル４６が上昇するが、目標帯域レベル４５より上がると、マスク信号のオン時間を長くし、逆に修正パルスのタイミングを後にずらす。このように転送レートが目標帯域レベルになるように、修正リクエスト信号の各修正パルスのタイミングを調整する。

即ち、修正リクエスト信号は、目標帯域レベルが前記測定帯域レベルより高いとき、目標帯域レベルよりも早いタイミングになるようにリクエスト信号を修正し、目標帯域レベルが測定帯域レベルより低いとき、目標帯域レベルよりも遅いタイミングになるように修正する。リクエストマスク制御信号は、リクエスト信号を受け付けたときから時間を計測し、この時間が所定時間より長くなったとき、続くマスク解除時間（オフの時間）を短くして、前記修正リクエスト信号を修正する。

修正リクエスト信号の各修正パルスは、バス許可判定部３３に入力される。バス許可判定部３３は、各処理部からデータのリクエスト信号を受信する、すなわち転送要求があった場合に、バス使用権を優先度やアービトレーション規則に則って、各処理部に順番に許可を与える。

一般的に、各処理部の優先度の高いものが先に許可を得ることができ、同レベルの優先度の場合はラウンドロビン規則（順次、所定の次の処理部を優先する）により均等に許可が得られるようになっている。

ただし、各処理部の作り方によってはリクエストが常に発行されていたり、優先度が低くても高いものの間にタイミング良く割り込んで許可を得るなど、一定レートで処理すべき回路どうしが必ずしも均等に許可されない。

そこで、各処理ブロックへの許可信号(Grant)と転送データフラグを監視し、タイマー３４Ａと転送カウンタ３５Ａによって帯域を測定する帯域測定部３２Ａを設けて、この帯域測定部３２Ａによる測定値と目標帯域レベルとの差に応じたマスク制御信号をリクエストマスク部３１Ａに送る。リクエストマスク部３１Ａは、マスク制御信号に基づいてＡ処理部２５Ａからのリクエスト信号をマスクして修正リクエスト信号を出力する。

上記の構成を採ることにより、常に各処理部からのリクエストは所望の帯域に対応する間隔でバス許可判定部３３へ発行される。目標帯域を各処理部毎に設定することにより、局所的なアクセス集中を分散して平均化することができる。このようにして各処理部における処理機能間での不均衡な許可を防止でき、バスの帯域を最も効率的に共有したデータフローが提供できる。

＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態における調停部２４の一例の構成例を図５に示す。基本的な構成は上述の第１の実施形態と同様である。ただし、図３に示した調停部２４に示した実施形態と区別するために、調停部２４内の番号、符号を５０番台に変えた。

この図５に示す実施形態の調停部２４は、大きくは、バス許可判定部５３と、各処理部に接続されるリクエストマスク部５１０，５１Ａ，５１Ｂ・・・及び帯域測定部５２０，５２Ａ，５２Ｂ・・・から構成されている。

この実施形態でも、外部機器に接続されるスキャナ画像処理部２１Ｐ、プリント画像処理部２２Ｐからのリクエスト信号は、優先される。

この実施形態が上記第１の実施形態と異なるのは、Ａ処理部２５Ａに対応する帯域測定部５２Ａからリクエストマスク部５１Ａにリクエストマスク制御信号が送られると共に、Ｂ処理部２５Ｂに対応するリクエストマスク部５１Ｂにもリクエストマスク制御信号５６Ａが送られている点である。

ここで、リクエストマスク部５１Ｂにもリクエストマスク制御信号が送られる理由について説明する。各処理部からのリクエスト信号が頻繁に生ずると、どのように優先順位を変えても検知帯域レベルを目標帯域レベルに持って行くことが困難な場合が生ずる。

一般に、スキャナやプリントの処理は、ＤＦや印字デバイスなどの外部機器の動作速度に合わせて一定レートでデータ処理をする必要がある。そこで、スキャナ画像処理部２１Ｐに対応しているリクエストマスク部５１０やプリント画像処理部２２Ｐに対応しているリクエストマスク部５１１では、各帯域測定部５２０、５２１で測定され生成されたリクエストマスク制御信号に応じてマスクをかけなければならない。

しかし、Ａ処理部２５Ａ、Ｂ処理部２５Ｂ、等のように、メインメモリから読み出してデータ処理後にメインメモリ４へ書き戻す一部の処理は、どうしても目標帯域に基づく所定の優先処理が行えない場合には、処理の優先順位を下げてもよい。例えば、Ａ処理部２５Ａは帯域レベルを下げられない処理を行っており、Ｂ処理部２５Ｂはこのように帯域レベル維持が困難な場合にレベルを下げてもよい処理を行っているとする。

このような場合には、帯域測定部５２Ａのリクエストマスク制御信号とは別に、帯域測定部５２Ａより同様のリクエストマスク信号をリクエストマスク部５１Ｂにも送ることにより、Ｂ処理部２５Ｂから送信されるリクエスト信号をマスクして、Ａ処理部２５Ａから送信されるリクエスト信号を優先的に処理することが可能となる。勿論、リクエストマスク制御信号が送られるのは、隣接するリクエストマスク部に限られない。

一般的には、転送帯域を下げられない処理を行っている処理部に対応する帯域測定部にて生成したリクエストマスク制御信号を、転送帯域を下げてもよい処理を行っている処理部に対応するリクエストマスク部にリクエストマスク制御信号を送ればよい。

すなわち、一定レートで行うことが必要な処理に対して帯域測定結果によりマスク期間の調整で一定レートを確保する処理を行う際に、処理回路の数が多くなったり特定の期間にバス要求が集中し下限設定値よりも帯域が落ちてしまった場合に、一定レートが不要な処理回路のマスク値を一定期間伸ばせる仕組みを設ける。

第２の実施形態では、このような構成をとることにより、局所的にアクセスが集中した場合でも一定レートの処理を確保することが可能となる。

以上述べたように、上述の実施形態によれば、転送レートが変動するような場合にも、細かくかつバランスよくデータ転送を行うことが可能なデータ転送制御装置が得られる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したがこれらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１・・・・システム制御部
２・・・・主制御部
３・・・・データ転送制御装置
４・・・・メインメモリ
５・・・・ハードディスクドライブ（HDD）
６・・・・内部メモリ
７・・・・バス
９・・・・メモリコントローラ
１０・・・・ＣＰＵ
１１・・・・LＣＤコントローラ
１６Ｍ・・・・PCIｅマスターコントローラ
１６Ｓ・・・・ＰＣＩｅスレーブコントローラ
１７・・・・表示パネル
１８・・・・ネットワーク
２１・・・・スキャナユニット
２１Ｐ・・・・スキャナ画像処理部
２２・・・・プリンタユニット
２２Ｐ・・・・プリント画像処理部
２３・・・・アナログ処理部
２４・・・・調停部
２５Ａ・・・・Ａ処理部
２５Ｂ・・・・Ｂ処理部
２５Ｚ・・・・Ｚ処理部
３１Ａ・・・・リクエストマスク部
３２Ａ・・・・帯域測定部
３３・・・・・バス許可判定部
３４Ａ・・・・タイマー
３５Ａ・・・・転送カウンタ

Claims (5)

1. データを伝送する帯域を測定して得られる測定帯域レベルを検知しこの測定帯域レベルを予め設定した目標帯域レベルと比較しリクエストマスク制御信号を出力する帯域測定部と、
   この帯域測定部の出力する前記リクエストマスク制御信号に基づき、複数の所定の処理を各々行う複数の処理部から送られてくるリクエスト信号のタイミングを修正した修正リクエスト信号を出力するリクエストマスク部と、
   このリクエストマスク部から出力される前記修正リクエスト信号を受信し、データ転送を行うバスの使用許可を与えるバス許可判定部と、を備える調停部
   を有することを特徴とするデータ転送制御装置。
2. 前記測定帯域レベルが前記目標帯域レベルより低くなったとき、前記リクエスト信号が通常よりも早いタイミングになるように、前記修正リクエスト信号を修正することを特徴とする請求項１記載のデータ転送制御装置。
3. 前記リクエストマスク制御信号は、前記リクエスト信号を受け付けときから時間を計測し、この時間が所定時間より長くなったとき、続くマスク時間を短くして、前記修正リクエスト信号を修正することを特徴とする請求項２記載のデータ転送制御装置。
4. 所定の処理を各々行う複数の処理部と、
   これらの複数の処理部に対応して各々設けられ、データを伝送する帯域を測定して得られる測定帯域レベルを検知しこの測定帯域レベルを、予め各処理部に設定した目標帯域レベルと比較し、リクエストマスク制御信号を出力する複数の帯域測定部と、
   前記複数の処理部に対応して各々設けられ、これらの帯域測定部の出力する前記リクエストマスク制御信号に基づき、複数の所定の処理を各々行う複数の処理部から送られてくるリクエスト信号のタイミングを修正した修正リクエスト信号を出力する複数のリクエストマスク部と、
   これらの複数のリクエストマスク部から出力される前記修正リクエスト信号を受信し、データ転送を行うバスの使用許可を与えるバス許可判定部と、
   を有することを特徴とするデータ転送制御装置。
5. 前記処理部は、外部の機器に接続される外部機器処理部と、内部に有する複数の処理を行う複数の内部処理部とを有し、
   前記帯域測定部の出力するリクエストマスク制御信号は対応する前記処理部以外のリクエストマスク部にも出力することを特徴とする請求項４記載のデータ転送制御装置。

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