JP2729420B2 - 通信用プロセッサ - Google Patents
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Description
関し、より特定的には通信機能が複数のレイヤに階層化
されたネットワークシステムにおいて複数レイヤのプロ
トコル処理を行なう1チップの通信用プロセッサに関す
る。
nterconnection;開放型システム間相互
接続)は、ISO(InternationalOrg
anization for Standardiza
tion;国際標準化機構)が中心となって、標準化が
進められているネットワーク・アーキテクチュアの国際
規格である。異機種のコンピュータや端末間でも自由に
データをやり取りさせようとするのがOSIの目的であ
る。
ロセスが相互に通信可能とするためには、物理媒体で直
結された開放型システム間のデータ伝送を基盤として、
中継の開放型システムを経由したデータ転送,応用プロ
セス間の会話、各種の資源(ファイルなど)へのアクセ
スなどに関する取決めなどをプロトコルとして定めてお
く必要がある。さらに、これらのプロトコルをコンピュ
ータネットワークの構成や適用業務に応じて組合わせて
使用可能とする必要がある。
通信回線の制御機能から通信に付随する一連の通信処理
(暗号化,コード変換,ディスプレイ表示制御,ファイ
ル転送・アクセス,データベースアクセス等)機能ま
で、開放システムの通信機能を通信過程に対応して順序
よく動作する7つの機能階層に分割している(図6参
照)。そして、各機能階層ごとに、その層に割当てられ
た機能を実現するために必要なプロトコルを定めるよう
にしている。これがプロトコル階層化の考え方で、各機
能層をプロトコルレイヤあるいは単にレイヤと呼んでい
る。
分担する通信機能を実現するためのプロトコルをそのレ
イヤ内に閉じさせ、レイヤ間ではプロトコルの独立性を
最大限高めることができる。その結果、新技術の導入や
新しい利用者ニーズへの対応に伴なう通信機能の拡張・
変更による影響の範囲を直接関係するレイヤに限定する
ことが可能となり、プロトコルおよびプロトコル製品の
保守性が高まる。なお、各レイヤは、必要に応じて、さ
らにサブレイヤに分割される場合もある。
簡単に説明する。 (1) 物理層(第1レイヤ) データ(情報)の伝送には、通信衛星や光ファイバなど
各種物理媒体が用いられる。これらの物理媒体を介し
て、“ビット列”の伝送機能を提供するのが物理層で、
具体的にはビット伝送に必要な物理的条件や電気的条件
などが定められている。
(ノード)間で、透過的(トランスピアレント)で、信
頼性の高いデータ伝送を行なう。従来からのハイレベル
伝送制御手順(HDLC)に相当するレイヤで、データ
伝送誤り制御手順などが行なわれる。
ステム間でのデータのやり取りを可能とする。そのた
め、どのような通信路で相手にデータを送るか指定する
ルーティング機能や、各ノード間でのデータの引渡し
(データ中継機能)が必要とされる。
データ転送を行なう。下位のネットワーク層が提供する
サービス品質が、アプリケーションが要求するサービス
品質(たとえば、データ伝送誤り率など)を満足してい
ないとき、トランスポート層はそれを補完する。
行なうため、同期をとったり、送信モードの選択,送信
権の制御を行なう。
率よく転送できるように、データの形式などを制御す
る。
ァイル転送(FTAM),メッセージ通信処理システム
(MHS),仮想端末(VT),遠隔データベース・ア
クセス(RDA)などのアプリケーション・サービス要
素が実行される。
るデータネットワークの1つとして、サービス総合ディ
ジタル網(以下、ISDNと称す)が知られている。こ
のISDNは、伝送路と交換機をディジタルで統合化し
て、電話,データ,画像など各種通信サービスを一元的
に提供しようとするネットワークである。ISDN以前
の従来の通信システムでは、ユーザの端末機器と通信ネ
ットワークとの間のインターフェイスは、たとえば電話
用,データ通信用などのように各々が固定された用途に
のみ適合されていた。しかしながら、ISDNにおいて
は、上記のような多様なサービスのために統一的なイン
ターフェイスが規定されている。このインターフェイス
は、多目的ユーザ網インターフェイスと呼ばれ、国際電
信電話諮問委員会(以下、CCITTと称す)により明
確に定義されている。
を参照して、ISDNでは、電話局に設けられたISD
N交換機18とユーザ宅内のISDN端末(TE)とが
電話回線28を介して接続される。ユーザ宅内に網終端
装置(NT)100が設けられ、そこに電話回線28と
4線式宅内バス19とが接続される。各ISDN端末は
4線式宅内バス19を介して網終端装置100に接続さ
れる。網終端装置100および各ISDN端末の入出力
部には、4線式宅内バス19を介して互いにデータ信号
を送受信するための送受信装置27がインターフェイス
回路として設けられる。
簡単なブロック図が図8に示される。図8を参照して、
電話機20は、信号送受信用変圧器29を介して4線式
宅内バス19に接続された送受信装置27と、ISDN
基本インターフェイスの第2レイヤの機能を実現するた
めの第2レイヤ処理装置22と、ISDN基本インター
フェイスの第3レイヤの機能を実現するための第3レイ
ヤ処理装置23と、キーパッド24と、音声信号の符号
化および複合化のためのCODEC(コーダデコーダ)
装置25と、ハンドセット26と、スイッチ30とを含
む。
フェイスの第1レイヤの機能を実現するために設けられ
る。4線式宅内バス19は、電話機20からの送信信号
を伝送するための送信バス19aと、電話機20に与え
られる受信信号を伝送するための受信バス19bとを含
む。
伝送されてきた受信信号は、変圧器29を介して送受信
装置27により受信される。受信された信号は、第2レ
イヤ処理装置22で誤り検出等の処理が行なわれた後、
第3レイヤ処理装置23に与えられる。第3レイヤ処理
装置23は、電話番号や要求されるサービスの内容を識
別し、電話機20に対して呼出しが行なわれているとき
に、スイッチ30をオンして、送受信装置27とCOD
EC装置25との間に通信路を設定する。その結果、C
ODEC装置25は、送受信装置27によって受信され
た信号を受けて、それを音声信号に変換し、変換された
音声信号をハンドセット26に与える。
ら電話番号等の必要な情報を第3レイヤ処理装置23に
与える。第3レイヤ処理装置23は、与えられた情報を
所定のフォーマットのデータに変換して第2レイヤ処理
装置22に与える。第2レイヤ処理装置22は、与えら
れたデータに誤り検出等の情報を付加して送受信装置2
7に送る。送受信装置27は、与えられたデータを変圧
器29を介して送信バス19aに送出する。電話機20
からの送信データに応答して相手方から通信許可信号が
返送されてくると、それが変圧器29を介して送受信装
置27に受信される。受信された信号は、第2レイヤ処
理装置22で誤り検出等の処理が行なわれた後、第3レ
イヤ処理装置23に与えられる。第3レイヤ処理装置2
3は、通信許可信号を認識してスイッチ30をオンす
る。これによって送受信装置27とCODEC装置25
との間で通信路が設定される。ハンドセット26から発
生された音声信号は、CODEC装置25により、ディ
ジタル音声信号に変換される。変換されたディジタル音
声信号は、スイッチ30を介して送受信装置27に与え
られる。送受信装置27は、変換されたディジタル音声
信号を送信信号として変圧器29を介して送信バス19
aに供給する。
2および第3レイヤ処理装置23のより詳細な構成を示
すブロック図である。第2レイヤ処理装置22は、通信
データ変換装置1と、受信データ用FIFO(firs
t−in first−out)2と、送信データ用F
IFO3と、内部バス4と、通信データ変換装置1と送
受信装置27(図8参照)とを接続する信号線5と、た
とえばCPUからなる処理回路6と、DMAC(Dir
ect Memory Access Control
ler)7と、バスインターフェイス8と、第2レイヤ
プロトコル処理用の命令を記憶したROM9とを含む。
通常、この第2レイヤ処理装置22は、1チップで構成
されている。一方、第3レイヤ処理装置23は、第3レ
イヤプロトコル処理用の命令を記憶したROM10と、
第3レイヤのプロトコル処理を行なうマイクロプロセッ
サ12とを含む。ROM10は、ROM9に比べて記憶
容量が大きいため、通常、ROM10とマイクロプロセ
ッサ12とは別々のチップに搭載されている。第2レイ
ヤ処理装置22および第3レイヤ処理装置23は、シス
テムバス13に接続され、相互間でデータの伝送が可能
である。さらに、システムバス13には、外部RAM1
1が接続されている。
る。第2レイヤ処理装置22では、信号線5を介して第
1レイヤ処理装置(送受信装置27)から受取った信号
が、通信データ変換装置1に入力される。通信データ変
換装置1は、フラグ検出,ゼロ削除,フレーム誤り検出
を行なう。通信データ変換装置1の出力データは、受信
FIFO2に格納される。処理回路6は、受信FIFO
2に格納されたデータを順次取出して、ROM9から読
出した命令に基づき第2レイヤのプロトコル処理を行な
う。残った第3レイヤおよびこれより上位のレイヤに関
係するデータは、DMAC7の制御により、バスインタ
ーフェイス8,システムバス13を経由して外部RAM
11に転送される。第3レイヤ処理装置23におけるマ
イクロプロセッサ12は、外部RAM11に格納された
データを順次取出して、ROM10から読出した命令に
基づき第3レイヤのプロトコル処理を行なう。
以上のように構成されており、各レイヤのそれぞれに対
して専用の処理装置(たとえば、図8の送受信装置2
7、第2レイヤ処理装置22、第3レイヤ処理装置2
3)が設けられていた。しかしながら、通信が開始され
てから通信が終了するまでの間に、各レイヤの処理装置
は、常時動作しているとは限らない。たとえば、通信開
始時において、第2レイヤ処理装置によるリンク接続時
には、第3レイヤの処理装置は動作していない。なぜな
らば、第3レイヤの処理は、第2レイヤのリンク接続処
理終了後に行なわれるからである。したがって、従来の
通信処理装置は、各レイヤの処理装置のハードウェアが
効率よく使われていないという問題点があった。
2つのレイヤ間でデータの受渡しをするために、外部記
憶装置(たとえば、図9の第2レイヤ処理装置22と第
3レイヤ処理装置23との間に設けられた外部RAM1
1)を必要とし、それが各レイヤ間に配置されるため、
システム全体のメモリ容量が大きくなるという問題点も
あった。
ヤ間でデータの通信を行なわなければならず、各レイヤ
間のデータ伝送路(たとえば、図9のシステムバス1
3)を頻繁に使用しなければならないという問題点もあ
った。
トコル処理を行なうに当たり、ハードウェア量,記憶装
置の容量およびシステムバスの使用頻度を削減し得る通
信用プロセッサを提供することである。
プロセッサは、受信手段と、送信手段と、記憶手段と、
処理手段とを備えている。受信手段は、外部からのデー
タを受信する。送信手段は、外部にデータを送信する。
記憶手段は、複数レイヤのプロトコル処理に必要な命令
群の一部または全部を記憶する。処理手段は、記憶手段
から読出した命令に基づいて、複数レイヤのプロトコル
処理を実行する。
処理を1チップの通信用プロセッサで行なえるため、従
来のように各レイヤごとに専用の処理用ハードウェアを
設けるものに比べて、大幅にハードウェア量を削減する
ことができる。また、通信用プロセッサのチップ内に設
けられた記憶手段に、複数レイヤのプロトコル処理に必
要な命令群の一部または全部を記憶するようにしている
ので、命令のアクセス速度が高速化され、システムバス
の使用頻度が低減される。さらに、レイヤ間のデータの
受渡しをするための外部記憶装置を不要とできるため、
装置が安価になる。
ロック図である。1チップの通信用プロセッサ50は、
図9における第2レイヤ処理装置22と同様の構成の通
信データ変換装置1,受信FIFO2,送信FIFO
3,内部バス4,信号線5,処理回路6,DMAC7お
よびバスインターフェイス8を含む。通信用プロセッサ
50は、さらに処理回路6やメモリコントローラ15の
ためのデータを記憶する内蔵RAM14と、内蔵RAM
14を制御するメモリコントローラ15とを含む。通信
用プロセッサ50の外部には、第2レイヤのためのプロ
トコル処理用プログラムおよびメモリコントローラ15
のためのレジスタ値を記憶した外部ROM9と、第3レ
イヤのためのプロトコル処理用プログラムおよびメモリ
コントローラ15のためのレジスタ値を記憶した外部R
OM10と、通信用プロセッサ50と外部装置(たとえ
ば、第4レイヤ以降の処理装置)との間のデータの受渡
しのための外部RAM11とが設けられている。通信用
プロセッサ50,外部ROM9および10,外部RAM
11は、システムバス13を介して相互に接続されてい
る。なお、図1に示される通信用プロセッサ50は、第
2および第3レイヤの処理を行なうように構成されてい
る。そのため、第4レイヤ以降の処理は、他の通信用プ
ロセッサで行なわれることになるが、第4レイヤ以降の
処理も1チップの通信用プロセッサで行なうようにする
ことは勿論可能である。
領域を示す模式図である。図において内蔵RAM14
は、エリア14a〜14fを含む。エリア14aには、
処理回路6によって処理された第2レイヤおよび第3レ
イヤの処理結果が格納される。エリア14bには、第2
レイヤのプロトコル処理用プログラム(外部ROM9に
格納されている)を構成する複数の命令のうち、使用頻
度の高いいくつかの命令が格納される。エリア14cに
は、第3レイヤのプロトコル処理用プログラム(外部R
OM10に格納されている)を構成する複数の命令のう
ち、使用頻度の高いいくつかの命令が格納される。エリ
ア14eには、第2レイヤの処理のためにメモリコント
ローラ15の各レジスタに設定すべきレジスタ値が格納
される。エリア14fには、第3レイヤの処理のために
メモリコントローラ15の各レジスタに設定すべきレジ
スタ値が格納される。
5の構成の一例を示すブロック図である。図において、
メモリコントローラ15は、アドレス判別回路151
と、加算回路152および153と、アクセス要求回路
154と、レジスタ制御回路155とを含む。アドレス
判別回路151は、レジスタR1〜R3を有する。加算
回路152は、レジスタR4およびR5を有する。加算
回路153は、レジスタR6およびR7を有する。レジ
スタR3,R4およびR6には、処理回路6から与えら
れるレジスタ値PCが設定される。レジスタ制御回路1
55は、内蔵RAM14のエリア14eまたは14fか
ら読出したレジスタ値VSI,VEI,BPOおよびB
PIを、それぞれ、レジスタR1,R2,R5およびR
7に設定する。また、レジスタ制御回路155は、処理
回路6から与えられるレジスタ値の入換命令に応答し
て、各レジスタR1,R2,R5およびR7に設定され
たレジスタ値を、第2レイヤ用のものから第3レイヤ用
のものへ、または第3レイヤ用のものから第2レイヤ用
のものへ設定変更する。
るレジスタ値について説明する。レジスタ値PCは、処
理回路6が次に処理する命令のアドレスを示すプログラ
ムカウンタ(処理回路6に内蔵されている)の値であ
る。この値PCは、プログラムの作成を容易にするため
にレイヤまたはサブレイヤに対応した各プログラムごと
に定められた0から始まる仮想アドレス値とする。レジ
スタ値VSI,VEIは、それぞれ、内蔵RAM14の
エリア14bまたは14cに常駐している命令群に対応
する仮想アドレスの最小値,最大値である。レジスタ値
BPIは、仮想アドレスを内蔵RAM14の実アドレス
に変更するためのアドレス変換定数である。このレジス
タ値BPIは、内蔵RAM14のエリア14bまたは1
4cに常駐している命令群の実アドレスの最小値から仮
想アドレスの最小値VSIを引いた値である。レジスタ
値BPOは、仮想アドレスを外部ROM9または10の
実アドレスに変更するためのアドレス変換定数である。
Cがレジスタ値VSIとVEIとの間にあるかどうか、
すなわち処理回路6で次に実行したい命令が内蔵RAM
14のエリア14bまたは14cに格納されているかど
うかを判断する。加算回路152は、レジスタ値PCと
レジスタ値BPOとを加算することにより、仮想アドレ
スPCを外部ROM9または10の実アドレスに変換す
る。加算回路153は、レジスタ値PCとレジスタ値B
PIとを加算することにより、仮想アドレスPCを内蔵
RAM14の実アドレスに変換する。アクセス要求回路
154は、アドレス判別回路151の判別結果に応答し
て動作する。すなわち、アクセス要求回路154は、ア
ドレス判別回路151によって次の命令が内蔵RAM1
4に格納されていると判断された場合、加算回路153
の結果である内蔵RAM14の実アドレスを内蔵RAM
14に送り、命令の取込みを要求する。一方、アクセス
要求回路154は、アドレス判別回路151によって次
の命令が内蔵RAM14に格納されていないと判断され
た場合、加算回路152の加算結果である外部ROM9
または10の実アドレスを、DMAC7に送り、命令の
取込みを外部ROM9または10に要求する。
る。まず、システムの電源投入に応答して、外部ROM
9および10から第2および第3レイヤのプロトコル処
理用プログラムの一部が読出され、それぞれ内蔵RAM
14のエリア14bおよび14cに格納される。また、
外部ROM9および10から第2レイヤおよび第3レイ
ヤのためのレジスタ値が読出され、それぞれ内蔵RAM
14のエリア14eおよび14fに格納される。レイヤ
処理装置(たとえば、図8の送受信装置27)から通信
線5を介して受信されたデータは、通信データ変換装置
1においてフラグ検出,ゼロ削除,フレーム誤り検出等
の処理が行なわれた後、受信FIFO2に格納される。
処理回路6は、受信FIFO2に格納されたデータを取
出し、まず第2レイヤのプロトコル処理用の命令の取込
みをメモリコントローラ15に要求する。すなわち、処
理回路6は、その内部に設けられたプログラムカウンタ
(図示せず)のカウント値PCをメモリコントローラ1
5におけるレジスタR3,R4,R6に設定するととも
に、レジスタ制御回路155に第2レイヤの処理要求を
与える。応じて、レジスタ制御回路155は、各レジス
タR1,R2,R5,R7に設定された値が第2レイヤ
に対応したものになっていなければ、内蔵RAM14の
エリア14eから各レジスタ値を読出して、各レジスタ
R1,R2,R5,R7の内容をその読出したレジスタ
値、つまり第2レイヤに対応した値に書換える。その
後、メモリコントローラ15のアドレス判別回路151
は、処理回路6から要求された命令が内蔵RAM14に
存在するか否かを判別し、存在すれば内蔵RAM14に
命令の読出しを要求し、存在しなければDMAC7を介
して外部ROM9に命令の読出しを要求する。内蔵RA
M14または外部ROM9から読出された命令は、処理
回路6に取込まれ、その命令に対応する処理が処理回路
6において実行される。処理回路6の処理結果(内蔵R
AMから読出された命令および外部ROM9から読出さ
れた命令に対する処理結果)は、内蔵RAM14のエリ
ア14aに格納される。上記一連の処理を繰返し、受信
データに対する第2レイヤのプロトコル処理が終了する
と、処理回路6はメモリコントローラ15におけるレジ
スタR1,R2,R5,R7のレジスタ値を、内蔵RA
M14のエリア14fに格納されたレジスタ値、つまり
第3レイヤに対応する値に書換える。そして、内蔵RA
M14のエリア14aに格納されたデータに対して、第
3レイヤのプロトコル処理を行なう。このとき、処理回
路6は内蔵RAM14のエリア14cまたは外部ROM
10から命令を読出し、それを実行する。処理回路6の
処理結果は、内蔵RAM14のエリア14aに格納され
る。第3レイヤのプロトコル処理が終了すると、内蔵R
AM14のエリア14aに格納された処理結果が、シス
テムバス13を介して外部RAM11に転送される。
ROM9,10またはOS(Operating Sy
stem)等とのアドレスの対応関係を示す模式図であ
る。特に、図4は仮想アドレスPCで指示された命令が
内蔵RAM14に格納されている場合、図5は仮想アド
レスPCで指示された命令が内蔵RAM14に格納され
ておらず外部ROM9または10にアクセスする場合を
示している。以下、この図4および図5を参照して、図
1に示す実施例の動作をより具体的に説明する。
ら次に実行したい命令の仮想アドレスPCを受取ると、
アドレス判別回路151において仮想アドレスPCがレ
ジスタ値VSIとVEIとの間にあるかどうか、つま
り、処理回路6から要求された命令が内蔵RAM14に
常駐している命令群の中に存在するか否かを判別する。
仮想アドレスPCがレジスタ値VSIとVEIとの間に
ある場合、つまり処理回路6から要求された命令がRA
M14に常駐している命令群の中にある場合は、内蔵R
AM14が命令の実アドレスを加算回路153から受取
り、図4に示すように次の命令を処理回路6に送る。一
方、仮想アドレスPCの値がレジスタ値VSIとVEI
との間にない場合、つまり処理回路6から要求された命
令がRAM14に常駐している命令群の中に存在しない
場合は、外部ROM9または10が命令の実アドレスを
加算回路152から受取り、図5に示すように次の命令
を処理装置6に送る。なお、図4および図5は、第2レ
イヤのメモリ制御について示してあるが、上記動作は、
第2および第3レイヤの両方について同様に行なわれ
る。
3レイヤの2つのレイヤのプロトコル処理を行なうよう
に構成されているが、設計時においてROM9および1
0に格納されるプログラムを他のレイヤのものに置換え
れば、通信用プロセッサ50は、他のレイヤのプロトコ
ル処理を行なうことも可能である。また、通信用プロセ
ッサ50は、2つのレイヤのみならず3つ以上のレイヤ
のプロトコル処理を行なうように構成されてもよい。
M14の一部または全部を内蔵ROMに置換えるように
してもよい。この場合、内蔵ROMには最も頻繁に使用
される命令群(たとえば、第2レイヤの誤り検出用プロ
グラム)が格納されるのが好ましい。ROMは、RAM
に比べて回路面積が小さく、かつ安価であるので、装置
を小型化できコストを低減できる。内蔵RAM14の全
部をROMに置換え、かつこの内蔵のROMに第2レイ
ヤおよび第3レイヤのプロトコル処理用プログラムのす
べてを格納した場合、外部ROM9および10は省略が
可能である。この場合、通信用プロセッサの汎用性は失
われるが、メモリコントローラ15は外部に対して命令
をアクセスする必要がないので、命令のアクセス速度が
より高速化される。
ず、OSIを採用するネットワークシステムに広く適用
が可能である。
ロセッサで複数レイヤのプロトコル処理を行なうため、
従来のように各レイヤ別に専用の処理装置を設けたもの
に比べて、システム全体の構成を簡素化できる。しかも
同一チップ内でデータのアクセスおよび転送が行なわれ
るので、高速アクセスが可能で、かつデータバスの使用
頻度が少ない通信用プロセッサを得ることができる。
ある。
模式図である。
一例を示すブロック図である。
ドレスおよび外部ROMのアドレスとの関係を示す模式
図である。
ドレスおよび外部ROMのアドレスとの関係を示す模式
図である。
を示す模式図である。
図である。
ある。
する外部ROM 10:第3レイヤ用のプログラムおよびレジスタ値を格
納する外部ROM 11:外部RAM 13:システムバス 14:内蔵RAM 50:通信用プロセッサ 151:アドレス判別回路 152,153:加算回路 154:アクセス要求回路 155:レジスタ制御回路
Claims (1)
- 【請求項1】 通信機能が複数のレイヤに階層化された
ネットワークシステムにおいて、複数レイヤのプロトコ
ル処理を行なう1チップの通信用プロセッサであって、 外部からのデータを受信する受信手段、 外部にデータを送信する送信手段、 複数レイヤのプロトコル処理に必要な命令群の一部また
は全部を記憶する記憶手段、 前記記憶手段から読出した命令に基づいて、複数レイヤ
のプロトコル処理を実行する処理手段を備える、通信用
プロセッサ。
Priority Applications (3)
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Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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