JP2022124897A - 制御回路及び制御回路の制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】記録装置へのアクセスレイテンシを低減することができる制御回路を提供する。【解決手段】制御回路100は、Serial Flash ROM101に対するデータの読み書きを制御し、アドレス比較部113、ダミーアクセス生成部114及びROM制御部115を備える。アドレス比較部113は、CPU110等のバスマスターからSerial Flash ROM101へのリードアクセス要求Aを受信する。リードアクセス要求Aがその前に受信したリードアクセス要求Bに対してランダムアクセスであり且つリードアクセス要求Bとリードアクセス要求Aとのアドレス差が閾値未満である場合、ダミーアクセス生成部114は、ROM制御部115に対し、リードアクセス要求Bとリードアクセス要求Aの両方とシーケンシャルアクセスとなるダミーアクセス要求を、リードアクセス要求Aに先立って発行する。【選択図】図1
Description
本発明は、制御回路及び制御回路の制御方法に関する。
従来、プログラムやデータを格納する記録装置としてDRAMやFlashROM等が利用されている。記録装置の転送速度は、CPUの実行速度に比べて低速であるため、性能のボトルネックになることがあった。このように記録装置の転送速度が性能のボトルネックにならないように、記録装置へのアクセスレイテンシを低減する技術が求められている。記録装置へのアクセスレイテンシを低減する技術として、特許文献1の技術が提案されている。特許文献1の技術は、CPUから記録装置に対してアクセスが行われる前に、過去にアクセスされたアドレスを基に次にアクセスされる可能性があるアドレスを予測し、先読みしてキャッシュメモリ等に格納する。
しかしながら、上述した特許文献1の技術では、先読みするアドレスの予測が外れた場合、アクセスレイテンシを低減することができない。
本発明の目的は、記録装置へのアクセスレイテンシを低減することができる制御回路及び制御回路の制御方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の制御回路は、ホストから受信したリード命令に従って、記録装置からデータを読み出して当該データを前記ホストへ送信する制御回路であって、前記リード命令に従って、前記記録装置からデータを読み出す制御手段と、前記リード命令と当該リード命令の前に受信した前のリード命令とのアドレス差に基づいて、前記リード命令が前記前のリード命令に対してランダムアクセス及びシーケンシャルアクセスの何れであるかを判定する判定手段と、前記リード命令が前記前のリード命令に対して前記ランダムアクセスであり且つ前記リード命令と前記前のリード命令とのアドレス差が閾値未満である場合、前記制御手段に対し、前記リード命令及び前記前のリード命令の両方と前記シーケンシャルアクセスとなる他のリード命令を、前記リード命令に先立って発行する発行手段とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、記録装置へのアクセスレイテンシを低減することができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。
図1は、本発明の実施の形態に係る制御回路100の構成を概略的に示すブロック図である。図1において、制御回路100は、Serial Flash ROM101及びDRAM102と接続されている。また、制御回路100は、CPU110、DMAC111、アドレス比較部113、ダミーアクセス生成部114、ROM制御部115、及びDRAM制御部116を備える。
CPU110は、一般的なCPUであり、Serial Flash ROM101やDRAM102に記録されているプログラムを実行する。DMAC111は、CPU110の代わりにモジュール間のデータコピー等を行う。例えば、DMAC111は、Serial Flash ROM101からDRAM102にプログラムを展開する。バス112は、システムバスである。制御回路100では、バス112に接続された構成要素の間でデータの転送が行われる。
アドレス比較部113は、CPU110やDMAC111等からSerial Flash ROM101へのアクセス要求を受信すると、当該アクセス要求が示すアドレスを解析する。例えば、アドレス比較部113は、受信したアクセス要求とその前に受信したアクセス要求とのアドレス差に基づいて、受信したアクセス要求がその前に受信したアクセス要求に対してシーケンシャルアクセス及びランダムアクセスの何れであるかを判定する。シーケンシャルアクセスでは、連続するアドレスにアクセスが行われる。ランダムアクセスでは、不連続なアドレスにアクセスが行われる。また、アドレス比較部113は、受信したアクセス要求がその前に受信したアクセス要求に対してランダムアクセスである場合に、ダミーアクセス生成部114に後述するダミーアクセス要求を発行させるか否かを判定する。更に、アドレス比較部113は、後述するダミーアクセス要求を発行させるためのトリガ信号をダミーアクセス生成部114へ出力する。
ダミーアクセス生成部114は、アドレス比較部113から受信したトリガ信号に従って、ROM制御部115に後述するダミーアクセス要求を発行する。ROM制御部115は、Serial Flash ROM101を制御する。例えば、ROM制御部115は、CPU110やDMAC111等から送信されたアクセス要求に従って、Serial Flash ROM101に対してデータの読み書きを行い、また、Serial Flash ROM101の動作モードの制御等を行う。DRAM制御部116は、DRAM102を制御する。例えば、DRAM制御部116は、CPU110やDMAC111等から送信されたアクセス要求に従って、DRAM102に対してデータの読み書きを行い、また、DRAM102の動作モードの制御等を行う。
Serial Flash ROM101は、プログラムやデータを格納する。Serial Flash ROM101は、例えば、シーケンシャルアクセスを効率良く行うことができるSPIプロトコルに対応するROMである。通常、Serial Flash ROMにリードアクセスを行う際には、コマンド信号やアドレス信号を発行すると、所定のクロックサイクル後にデータが読み出される。しかし、シーケンシャルアクセスの場合には、クロック信号を供給するだけでアドレスがインクリメントされてデータが読み出されるため、コマンド信号やアドレス信号の発行が省略でき、効率的なアクセスが可能となる。なお、本実施の形態では、Serial Flash ROM101が対応するプロトコルは、SPIプロトコルに限られず、SPIプロトコルのデータ幅を拡張したQuad SPIプロトコルやOctal SPIプロトコル等であってもよい。DRAM102は、DRAM制御部116と接続されており、CPU110が実行するプログラムや画像処理データの一時記録や各種パラメータの記録部として使われる。
図2は、図1の制御回路100によって実行されるアクセス制御処理の手順を示すフローチャートである。図2のアクセス制御処理は、アドレス比較部113がCPU110等のバスマスター(ホスト)から、Serial Flash ROM101へのリードアクセス要求(リード命令)を受信した際に実行される。図2のアクセス制御処理では、一例として、アドレス比較部113がCPU110からリードアクセス要求(以下では、「リードアクセス要求A」とする。)を受信する前に別のリードアクセス要求(以下では、「リードアクセス要求B」とする。)を受信していたこととする。
図2において、まず、ステップS201において、アドレス比較部113は、受信したリードアクセス要求Aが示すアドレスを解析し、当該アドレスを、リードアクセス要求Aの前に受信したリードアクセス要求Bが示すアドレスと比較する。次いで、アクセス発行処理はステップS202へ進む。
ステップS202において、アドレス比較部113は、リードアクセス要求Aとリードアクセス要求Bとのアドレス差に基づいて、リードアクセス要求Aがリードアクセス要求Bに対してシーケンシャルアクセス及びランダムアクセスの何れであるかを判定する。例えば、リードアクセス要求Aの開始アドレスが、リードアクセス要求Bの終了アドレスに連続するアドレスである場合、アドレス比較部113は、リードアクセス要求Aがリードアクセス要求Bに対してシーケンシャルアクセスであると判定する。一方、リードアクセス要求Aの開始アドレスが、リードアクセス要求Bの終了アドレスに不連続なアドレスである場合、アドレス比較部113は、リードアクセス要求Aがリードアクセス要求Bに対してランダムアクセスであると判定する。リードアクセス要求Aがリードアクセス要求Bに対してシーケンシャルアクセスである場合、アクセス発行処理はステップS206へ進む。リードアクセス要求Aがリードアクセス要求Bに対してランダムアクセスである場合、アクセス発行処理はステップS203へ進む。
ステップS203において、アドレス比較部113は、ランダムアクセスで発生する後述するオーバーヘッドサイクル数がダミーアクセス要求で発生するクロックサイクル数より大きいか否かを判定する。なお、ステップS203の判定について後述する。ランダムアクセスで発生する後述するオーバーヘッドサイクル数がダミーアクセス要求で発生するクロックサイクル数より大きい場合、アドレス比較部113は、ダミーアクセス要求を発行させるためのトリガ信号をダミーアクセス生成部114へ出力する。その後、アクセス発行処理はステップS204へ進む。ランダムアクセスで発生する後述するオーバーヘッドサイクル数がダミーアクセス要求で発生するクロックサイクル数以下である場合、リードアクセス要求Aは、アドレス比較部113から、ダミーアクセス生成部114を介してROM制御部115へ送信される。その後、アクセス発行処理はステップS206へ進む。
ステップS204において、ダミーアクセス生成部114は、アドレス比較部113から受信したトリガ信号に従って生成したダミーアクセス要求をROM制御部115へ発行する。ダミーアクセス要求は、リードアクセス要求B及びリードアクセス要求Aの両方とシーケンシャルアクセスとなるアクセス要求である。ダミーアクセス要求は、リードアクセス要求Bに対してシーケンシャルアクセスとなるアドレス(読み出しアドレス)を持ち、更にリードアクセス要求Aに対してシーケンシャルアクセスとなるアクセスサイズ(読み出しサイズ)を持つ。リードアクセス要求Bに対してシーケンシャルアクセスとなるアドレスは、リードアクセス要求Bの終了アドレスと連続するアドレスであり、例えば、リードアクセス要求Bの開始アドレスとリードアクセス要求Bのアクセスサイズに基づいて算出される。また、リードアクセス要求Aに対してシーケンシャルアクセスとなるアクセスサイズは、例えば、リードアクセス要求Bの終了アドレスからリードアクセス要求Aの開始アドレスまでの差に相当するアクセスサイズである。ダミーアクセス要求のその他のパラメータは、リードアクセス要求Bと同様である。本実施の形態では、ランダムアクセスで発生する後述するオーバーヘッドサイクル数がダミーアクセス要求で発生するクロックサイクル数より大きい場合、上記ダミーアクセス要求が、リードアクセス要求Aに先立ってROM制御部115へ発行される。ROM制御部115は、ダミーアクセス生成部114から受け取ったダミーアクセス要求に従って、Serial Flash ROM101にアクセスしてSerial Flash ROM101からリードデータを受信し、受信したリードデータをダミーアクセス生成部114へ送信する。次いで、アクセス発行処理はステップS205へ進む。
ステップS205において、ダミーアクセス生成部114は、ROM制御部115から受信したリードデータをバスマスターに送信することなく、読み捨てる。また、ダミーアクセス生成部114は、アドレス比較部113から受信したリードアクセス要求AをROM制御部115へ送信する。その後、アクセス発行処理はステップS206へ進む。
ステップS206において、ROM制御部115は、受信したリードアクセス要求Aに従って、Serial Flash ROM101にアクセスしてSerial Flash ROM101からリードデータを受信する。ROM制御部115は、受信したリードデータをダミーアクセス生成部114へ送信する。このリードデータは、ダミーアクセス生成部114、アドレス比較部113を介してバスマスターへ送信される。次いで、アクセス発行処理はステップS207へ進む。
ステップS207において、アドレス比較部113は、次のアクセス要求を受信したか否かを判定する。次のアクセス要求を受信した場合、アクセス発行処理はステップS201へ戻る。次のアクセス要求を受信しない場合、アクセス発行処理は終了する。
次に、ステップS203における判定についてその詳細を説明する。
図3は、図1のSerial Flash ROM101のリードアクセス波形の一例を示す図である。ここで、例えば、図3(a)のように、一のリードアクセス要求がその前に受信した他のリードアクセス要求に対してシーケンシャルアクセスである場合、上述したように自動的にアドレスがインクリメントされてリードデータが出力されるためアクセス効率が良い。一方、例えば、図3(b)のように、一のリードアクセス要求がその前に受信した他のリードアクセス要求に対してランダムアクセスである場合、他のアクセス要求に対するリードデータの読み出しを終了してからオーバーヘッド301を経過した後に、一のアクセス要求に対応するリードデータの読み出しが開始されるためアクセス効率が悪い。オーバーヘッド301は、Serial Flash ROM101の仕様で決定される時間であり、時間302~305の合算時間である。時間302は、Serial Flash ROM101のチップセレクト信号のディアサート時間である。時間303は、一のアクセス要求に従ったコマンド信号の発行に要する時間(発行時間)である。時間304は、一のアクセス要求に従ったアドレス信号の発行に要する時間である。時間305は、一のアクセス要求に従ったリードデータの読み出しが開始されるまでのアクセス時間である。制御回路100は、上述した時間302~時間305に対応するクロックサイクル数をアドレス比較部113に予め設定しておく。なお、アドレス比較部113は、これらのクロックサイクル数を固定値として保持したり、レジスタ設定で可変にしてもよい。
本実施の形態では、これらのクロックサイクル数に基づいて、ランダムアクセスで発生するオーバーヘッドサイクル数が決定される。ランダムアクセスで発生するオーバーヘッドサイクル数は、ランダムアクセスにおけるオーバーヘッド301のクロックサイクル数であり、上記時間302~305に対応する全てのクロックサイクル数を加算した値である。また、アドレス比較部113は、Serial Flash ROM101から1クロックサイクルで読み出せるデータ信号のバイト数を保持しておく。なお、このバイト数も、レジスタ設定で可変にしてもよい。
ここで、ランダムアクセスで発生するオーバーヘッドサイクル数をX、Serial Flash ROM101から1クロックサイクルで読み出せるデータ信号のバイト数をY、リードアクセス要求Aとリードアクセス要求Bとのアドレス差をZとする。本実施の形態では、下記式(1)を満たす場合に、アドレス比較部113は、ダミーアクセス要求を発行させるためのトリガ信号をダミーアクセス生成部114へ出力する。
X > Y×Z…(1)
X > Y×Z…(1)
なお、Y×Zから算出される値は、ダミーアクセス要求で発生するクロックサイクル数に相当する。このように、本実施の形態では、ランダムアクセスで発生するオーバーヘッドサイクル数がダミーアクセス要求で発生するクロックサイクル数より大きい場合、リードアクセス要求Aに先立って、リードアクセス要求B及びリードアクセス要求Aの両方とシーケンシャルアクセスとなるダミーアクセス要求が発行される。これにより、ランダムアクセスで発生するオーバーヘッドサイクル数よりクロックサイクル数を減らすことができ、更にリードアクセス要求Aをアクセス効率が良いシーケンシャルアクセスとして処理することができる。その結果、アクセスレイテンシを低減することができる。
上述した実施の形態では、ダミーアクセス要求は、リードアクセス要求Bとシーケンシャルアクセスとなるアドレス、及びリードアクセス要求Aとシーケンシャルアクセスとなるアクセスサイズを含む。これにより、ダミーアクセス要求に従ったリードデータの読み出しを終了した後にリードアクセス要求Aをシーケンシャルアクセスとして処理することができ、リードアクセス要求Aにおけるアクセスレイテンシを低減することができる。
また、上述した実施の形態では、Serial Flash ROM101は、SPIプロトコル、QuadSPIプロトコル、及びOctalSPIプロトコルの何れかに準拠するSerial FLash ROMである。これにより、SPIプロトコル、QuadSPIプロトコル、及びOctalSPIプロトコルの何れかに準拠するSerial FLash ROMへのリードアクセス要求におけるアクセスレイテンシを低減することができる。
以上、本発明について、上述した実施の形態を用いて説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば、式(1)に基づいて、ステップS203において、アドレス比較部113は、リードアクセス要求Aとリードアクセス要求Bとのアドレス差Zが閾値(X/Y)未満であるか否かを判定してもよい。この閾値は、ダミーアクセス要求で発生するクロックサイクル数がランダムアクセスで発生するオーバーヘッドサイクル数より小さくなる最大のアドレス差に相当する。リードアクセス要求Aとリードアクセス要求Bとのアドレス差Zが上記閾値以上である場合、アクセス発行処理はステップS206へ進む。一方、リードアクセス要求Aとリードアクセス要求Bとのアドレス差Zが上記閾値未満である場合、アクセス発行処理はステップS204へ進む。つまり、この場合、リードアクセス要求Aに先立って、リードアクセス要求B及びリードアクセス要求Aの両方とシーケンシャルアクセスとなるダミーアクセス要求が発行される。このように処理することにより、上述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。
また、上述した実施の形態では、アドレス比較部113及びダミーアクセス生成部114が、ROM制御部115と独立した構成ではなく、ROM制御部115がアドレス比較部113及びダミーアクセス生成部114を含む構成であってもよい。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
100 制御回路
101 Serial Flash ROM
110 CPU
113 アドレス比較部
114 ダミーアクセス生成部
115 ROM制御部
101 Serial Flash ROM
110 CPU
113 アドレス比較部
114 ダミーアクセス生成部
115 ROM制御部
Claims (10)
- ホストから受信したリード命令に従って、記録装置からデータを読み出して当該データを前記ホストへ送信する制御回路であって、
前記リード命令に従って、前記記録装置からデータを読み出す制御手段と、
前記リード命令と当該リード命令の前に受信した前のリード命令とのアドレス差に基づいて、前記リード命令が前記前のリード命令に対してランダムアクセス及びシーケンシャルアクセスの何れであるかを判定する判定手段と、
前記リード命令が前記前のリード命令に対して前記ランダムアクセスであり且つ前記リード命令と前記前のリード命令とのアドレス差が閾値未満である場合、前記制御手段に対し、前記リード命令及び前記前のリード命令の両方と前記シーケンシャルアクセスとなる他のリード命令を、前記リード命令に先立って発行する発行手段とを備えることを特徴とする制御回路。 - 前記他のリード命令は、前記前のリード命令と前記シーケンシャルアクセスとなる読み出しアドレス、及び前記リード命令と前記シーケンシャルアクセスとなる読み出しサイズを含むことを特徴とする請求項1に記載の制御回路。
- 前記閾値は、前記他のリード命令で発生するクロックサイクル数が前記ランダムアクセスで発生するオーバーヘッドサイクル数より小さくなる最大のアドレス差であることを特徴とする請求項1又は2に記載の制御回路。
- 前記ランダムアクセスで発生するオーバーヘッドサイクル数は、前記記録装置のチップセレクト信号のディアサート時間に対応するクロックサイクル数、前記リード命令に従ったコマンド信号の発行時間に対応するクロックサイクル数、前記リード命令に従ったアドレス信号の発行時間に対応するクロックサイクル数、及び前記リード命令に従ったデータの読み出しが開始されるまでのアクセス時間に対応するクロックサイクル数を加算した値であることを特徴とする請求項3に記載の制御回路。
- 前記記録装置は、SPIプロトコル、QuadSPIプロトコル、及びOctalSPIプロトコルの何れかに準拠するSerial FLash ROMであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の制御回路。
- 制御手段を備える制御回路の制御方法であって、ホストから受信したリード命令に従って、前記制御手段によって前記記録装置からデータを読み出して当該データを前記ホストへ送信する制御回路の制御方法において、
前記リード命令と当該リード命令の前に受信した前のリード命令とのアドレス差に基づいて、前記リード命令が前記前のリード命令に対してランダムアクセス及びシーケンシャルアクセスの何れであるかを判定する判定ステップと、
前記リード命令が前記前のリード命令に対して前記ランダムアクセスであり且つ前記リード命令と前記前のリード命令とのアドレス差が閾値未満である場合、前記制御手段に対し、前記リード命令及び前記前のリード命令の両方と前記シーケンシャルアクセスとなる他のリード命令を、前記リード命令に先立って発行する発行ステップとを有することを特徴とする制御回路の制御方法。 - 前記他のリード命令は、前記前のリード命令と前記シーケンシャルアクセスとなる読み出しアドレス、及び前記リード命令と前記シーケンシャルアクセスとなる読み出しサイズを含むことを特徴とする請求項6に記載の制御回路の制御方法。
- 前記閾値は、前記他のリード命令で発生するクロックサイクル数が前記ランダムアクセスで発生するオーバーヘッドサイクル数より小さくなる最大のアドレス差であることを特徴とする請求項6又は7に記載の制御回路の制御方法。
- 前記ランダムアクセスで発生するオーバーヘッドサイクル数は、前記記録装置のチップセレクト信号のディアサート時間に対応するクロックサイクル数、前記リード命令に従ったコマンド信号の発行時間に対応するクロックサイクル数、前記リード命令に従ったアドレス信号の発行時間に対応するクロックサイクル数、及び前記リード命令に従ったデータの読み出しが開始されるまでのアクセス時間に対応するクロックサイクル数を加算した値であることを特徴とする請求項8に記載の制御回路の制御方法。
- 前記記録装置は、SPIプロトコル、QuadSPIプロトコル、及びOctalSPIプロトコルの何れかに準拠するSerial FLash ROMであることを特徴とする請求項6乃至9のいずれか1項に記載の制御回路の制御方法。
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JP2021022805A JP2022124897A (ja) | 2021-02-16 | 2021-02-16 | 制御回路及び制御回路の制御方法 |
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