JP2964153B2 - データアクセス方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 複数ユニットの共通データの読み出しを、１回で済ま
せるようにしたデータアクセス方式に関し、 各プロセッサの待ち時間を減少させ、データ記憶装置
の空き時間を増加させることを目的とし、 データ記憶装置に並列動作の複数のデータ処理ユニッ
トがデータバスとアドレスバスを介して接続され、各ユ
ニットは記憶装置にアクセス要求を出し、記憶装置は同
時発生の複数のアクセス要求を優先順に受け付けて要求
元にアクセス許可を戻し、アクセス許可されたユニット
が記憶装置との間でデータの読み書きを行なうデータ処
理装置において、マスタユニットからスレーブユニット
に次の処理の開始を通知するとともに、スレーブからマ
スタに処理の終了を通知するようにし、マスタは全ユニ
ットの処理終了時、次の処理の開始を全スレーブに通知
して、次処理で複数ユニットが共通に必要とするデータ
を最初にアクセスし、スレーブは開始通知を受けたのち
記憶装置からマスタへのアクセス許可があったとき、マ
スタと同時に共通データを取り込むことによって構成さ
れる。

〔産業上の利用分野〕

本発明は複数のデータ処理ユニットが共通のデータ記
憶装置に接続され、各ユニットの並列動作によって所期
の機能を果たすデータ処理装置において、各ユニットが
共通に必要とするデータの読み出しを、１回で済ませる
ようにしたデータアクセス方式に関するものである。

複数のデータ処理ユニット（プロセッサ）によって所
期の機能を発揮するように構成されたデータ処理装置に
おいて、各プロセッサが必要とするデータが共通のデー
タ記憶装置に格納されている場合がある。

このような場合、各ユニットが共通に必要とするデー
タの読み出しを、１回で済ませることができるようにす
ることが要望される。

〔従来の技術〕

複数のプロセッサによって所期の機能を発揮するよう
に構成されたデータ処理装置において、各プロセッサが
必要とするデータが、共通のデータ記憶装置に格納され
ている場合には、各プロセッサの動作タイミングによっ
ては、複数のプロセッサが同時にデータ記憶装置をアク
セスすることがあり、データアクセスの競合が生じる。

このためデータ記憶装置側に何らかの調停手段を設
け、各プロセッサのアクセスに優先順位を付して、順次
アクセスに応じる方式が用いられている。

第５図は従来のデータ処理装置の構成を示したもので
あって、1,2,…,nはそれぞれプロセッサ、10は記憶装
置、20はデータバス、30はアドレスバスである。

各プロセッサ1,2,…,nと記憶装置10とは、データバス
20およびアドレスバス30を介して相互に共通に接続され
ている。

このような処理装置においては、前述のように複数の
プロセッサによる記憶装置に対するデータアクセスの競
合が生じるので、記憶装置10にアクセス調停部を設け
て、各プロセッサのアクセス要求に対し、何らかの優先
順位を付してアクセス許可を行なう。そして許可を受け
たプロセッサだけがアドレスを出力して、記憶装置10に
対しデータの読み書きを行なうことによって、アクセス
の競合を防止するようにしている。

第６図は従来のデータアクセス方式を説明する図であ
って、プロセッサの動作が非同期の場合のプロセッサお
よび記憶装置における待ち時間の発生を示したものであ
る。同図はｎ＝３の場合を例示し、各プロセッサの優先
順位は、プロセッサ１が最も高く、以下プロセッサ2,3
の順に優先度が低くなるものとする。

いまタイムスロット１でプロセッサ1,2,3がアクセス
要求を出した場合は、プロセッサ１が優先度が最も高い
のでアクセス許可を受けてアドレスバス30を経てアドレ
スを出力し、これによって記憶装置10はデータバス20を
経て、データ１をプロセッサ１に渡す。一方、他のプロ
セッサ2,3はアクセス要求を出しても、優先度が低いの
でアクセス許可を得られず待ちとなる。

タイムスロット２で、プロセッサ１はデータ１の処理
を行う。プロセッサ１の処理は２サイクルを要するもの
とする。このときプロセッサ2,3がアクセス要求を出す
と、プロセッサ２が次に優先度が高いのでアクセス許可
を得て、記憶装置10からデータ１を読み取る。一方、他
のプロセッサ３はアクセス要求を出しても、優先度が低
いのでアクセス許可を得られず待ちとなる。

タイムスロット３で、プロセッサ１はデータ１の処理
を続け、プロセッサ２はデータ１の処理に入る。プロセ
ッサ２の処理は３サイクルを要するものとする。このと
きプロセッサ３がアクセス要求を出すと、アクセス許可
を得て記憶装置10からデータ１を読み取る。

タイムスロット４で、プロセッサ１はデータ１の処理
を終了したので、アクセス要求を行いデータ２を読み取
る。プロセッサ２はデータ１の処理を続け、プロセッサ
３はデータ１の処理に入る。プロセッサ３の処理は２サ
イクルを要するものとする。

タイムスロット５では、各プロセッサはデータの処理
を行い記憶装置10に対するアクセスを行なわないので、
記憶装置10は空きとなる。

以下同様にして各プロセッサはアクセス要求とデータ
の処理とを行なう。

〔発明が解決しようとする課題〕

いまプロセッサのアクセスが、データ記憶装置からプ
ロセッサへのデータの読み出しであり、かつアクセス位
置（アドレス）が同じであれば、一度のアクセスで複数
のプロセッサにサービスすることも可能である。

しかしながら実際には、このような方法は用いられて
いない。このような動作が可能であるためには、あるプ
ロセッサがデータを読み出そうとしているときに、その
データを必要とする他のプロセッサにおいて、「必要で
あること」がわかるところまで処理が進み、アドレスの
一致を検出する状態になっていなければならないという
条件があるのに対し、非同期に動作している複数個のプ
ロセッサからなる装置においては、この条件は必ずしも
保証されないからである。従って同一のデータを各プロ
セッサが個々にアクセスすることになり、優先順位の低
いプロセッサは、それより優先順位が高いすべてのプロ
セッサのアクセス要求が完了するまで待たされ、その結
果装置全体の実質的な能力が低下することになる。

またデータ記憶装置の空き時間も減少するので、プロ
セッサの追加が困難になる。

ここで、複数プロセッサが同一データを読み出す例と
して、動画信号処理における動き補償を挙げることがで
きる。

動き補償は、処理対象画面をある大きさ（例えば８画
素×８ライン）のブロックに分割して、各ブロックごと
に予測画面の中から、誤差が最も少ないブロックを探索
するものである。

この場合、予測効率を上げるためには、探索範囲を広
げるのが効果的であるが、必然的に処理量の増大を伴
う。また信号の入力速度（NTSC信号の場合、約7M画素／
秒）と、現状のデバイスの処理能力とを考慮すると、単
一プロセッサで動き補償の処理を行なうことは，処理量
の上から困難である。

その結果、複数のプロセッサをパイプラインまたは並
列に接続して、動き補償を行なうことなる。このうち並
列接続の場合を考えると、各プロセッサは同一の被予測
ブロックの読み出しを行なうことが必要となる。

本発明はこのような従来技術の課題を解決しようとす
るものであって、１つのデータ記憶装置に並列に動作す
る複数のプロセッサが接続され、データ記憶装置が、同
時に発生する各プロセッサからのアクセス要求を優先順
位に従って順次受け付けることによって、各プロセッサ
がデータの読み書きを行うように構成されたデータ処理
装置において、各プロセッサの待ち時間を減少させるこ
とができるとともに、データ記憶装置の空き時間を増加
させることができるようにすることを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、第１図を参照して説明すると、複数のデー
タ処理ユニット１〜ｎとアクセス調停機能を有するデー
タ記憶装置10とを、データバス20およびアドレスバス30
を介して接続したデータ処理装置におけるデータアクセ
ス方式であって、複数のデータ処理ユニット１〜ｎの中
の一つをマスタユニットとし、他のデータ処理ユニット
をスレーブユニットとし、マスタユニットからスレーブ
ユニットに対してデータ記憶装置10から共通データの読
出しの開始を通知する開始通知信号線41と、スレーブユ
ニットにおける処理終了をマスタユニットに通知する終
了通知信号線42とを設け、スレーブユニットおよびマス
タユニットは、開始通知信号線41による開始通知後のデ
ータバス20上のデータ記憶装置10からの読出データを共
通データとして取り込み、マスタユニットは、終了通知
信号線42により全スレーブユニットからの処理終了の通
知を受信した後に、次の共通データの読出アクセスを開
始する通知を開始通知信号線41を介して全スレーブユニ
ットに対して行う構成を備えている。

〔実施例〕 第２図は本発明の一実施例の構成を示したものであっ
て、第５図におけると同じものを同じ番号で示してい
る。

第２図に示された実施例においては、プロセッサ１が
マスタとなり、他のプロセッサ2,…,nがスレーブとなる
場合を示し、第５図に示された従来例の場合と比較し
て、プロセッサ１から他の各プロセッサ2,…,nとの間に
開始通知信号線41を有し、各プロセッサ2,…,nからプロ
セッサ１との間に終了通知信号線42を有している。また
記憶装置10のアクセス調停部からプロセッサ１に対する
アクセス許可信号を、他のプロセッサ2,…,nにおいてモ
ニタできるように構成されている。

また第３図および第４図は、本発明方式におけるデー
タアクセス方式を示したものであって、プロセッサの動
作が準同期の場合の、プロセッサおよびデータ記憶装置
における待ち時間の発生を示すものであり、ｎ＝３の場
合について、第３図は共通データが１つの場合を、第４
図は共通データが３つの場合をそれぞれ例示している。

以下、第３図および第４図に基づいて、第２図に示さ
れた本発明方式の実施例の動作を説明する。

第３図において、いまタイムスロット１で共通データ
（データ１）の読み出しを行なう場合には、マスタとな
ったプロセッサ１から開始通知信号線41を経て、スレー
ブとなった他のプロセッサ2,3に対し開始通知を行なう
とともに、プロセッサ１がアクセス要求を出す。これに
よって記憶装置10はデータ１をデータバス20に読み出
す。このときスレーブプロセッサ2,3は記憶装置10のア
クセス調停部からの、プロセッサ１に対するアクセス許
可をモニタし、プロセッサ１に対しアクセス許可が与え
られたことを知る。

タイムスロット2,3で、各プロセッサ1,2,3はデータ１
の処理を行なう。プロセッサ1,3の処理は２サイクルを
要し、プロセッサ２の処理は３サイクルを要するものと
する。

タイススロット４で、プロセッサ１はデータ２のアク
セス要求を出し、プロセッサ１は優先度が最も高いの
で、アクセス許可を得て、記憶装置10からデータ２を読
み取る。このときプロセッサ３もアクセス要求を行なう
が、優先度が低いのでアクセス許可を得られず、待ちと
なる。

タイムスロット５で、プロセッサ２が処理を終了しデ
ータ２のアクセス要求を出す。プロセッサ２は、プロセ
ッサ１の次に優先順位が高いので、アクセス許可を得
て、記憶装置10からデータ２を読み取る。プロセッサ３
はアクセス要求を出すが、優先度が低いのでアクセス許
可を得られず、再び待たされる。

タイムスロット６で、プロセッサ1,2は処理中であ
り、プロセッサ３はアクセス要求を出し、アクセス許可
を得て、記憶装置10からデータ２を読み取る。

タイムスロット７で、プロセッサ１は、データ３のア
クセス要求を出す。他のプロセッサ2,3は、データ処理
中である。

以下同様にして、各プロセッサはアクセス要求と，デ
ータの処理とを行なう。プロセッサ１はすべてのデータ
を処理し終わったときに出る各スレーブプロセッサから
の終了通知信号によって、すべてのスレーブプロセッサ
のデータ処理終了および自己のデータ処理終了を知った
とき、再び開始通知信号をスレーブプロセッサに対して
送出して、共通データ読み出しのためのアクセスを行な
う。

第４図において、いまタイムスロット１で共通データ
（データ1,データ2,データ３）の読み出しを開始しよう
とする場合には、マスタとなったプロセッサ１からスレ
ーブプロセッサ2,3に対し開始通知を行なうとともに、
プロセッサ１がタイムスロット1,2,3においてアクセス
要求を出す。これによって記憶装置10はタイムスロット
1,2,3において、データ1,データ2,データ３を順次読み
出し、プロセッサ1,2,3はこれを受け取る。プロセッサ
1,3の処理は、各データごとに２サイクル，合計６サイ
クルを要し、プロセッサ２の処理は各データごとに３サ
イクル，合計９サイクルを要するものとする。

タイムスロット４〜９では、各プロセッサの処理が行
なわれる。

各プロセッサの終了通知が揃ったときは、再び開始通
知を出して共通データの読み出しを行なう。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、複数のデータ処理ユ
ニットが共通に使用する共通データをデータ記憶装置10
から読出す場合に、複数のデータ処理ユニットの中の任
意の一つをマスタユニットとし、他のデータ処理ユニッ
トをスレーブユニットとし、開始通知信号線41を介して
マスタユニットからスレーブユニットに共通データのア
クセス開始を通知して、マスタユニットがデータ記憶装
置10にアクセスし、データバス20上に読出したデータを
マスタユニット及びスレーブユニットが取り込み、その
共通データ又はその後にデータ記憶装置10から読出した
データを基に処理し、スレーブユニットは、処理の終了
をマスタユニットに終了通知信号線42を介して通知し、
全マスタユニットの処理終了により、次の共通データの
読出アクセスを開始することを開始通知信号線41を介し
てスレーブユニットに通知するもので、共通データの処
理開始を同期化することができるから、データ記憶装置
10に対して共通データを１回のアクセスで済ませること
が可能となる。それにより、データ記憶装置10のアクセ
ス調停機能による処理を低減し、データ処理装置として
の処理時間を短縮することができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理的構成を示す図、第２図は本発明
の一実施例の構成を示す図、第３図は共通データが１つ
の場合の本発明のデータアクセス方式を示す図、第４図
は共通データが３つの場合の本発明のデータアクセス方
式を示す図、第５図は従来のデータ処理装置の構成を示
す図、第６図は従来のデータアクセス方式を示す図であ
る。 1,2,…,nはプロセッサ、10は記憶装置、20はデータバ
ス、30はアドレスバス,41は開始通知信号線、42は終了
通知信号線である。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−9458（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−125427（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G06F 15/177

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のデータ処理ユニットとアクセス調停
   機能を有するデータ記憶装置とを、データバスおよびア
   ドレスバスを介して接続したデータ処理装置におけるデ
   ータアクセス方式において、 前記複数のデータ処理ユニットの中の一つをマスタユニ
   ットとし、他のデータ処理ユニットをスレーブユニット
   とし、前記マスタユニットから前記スレーブユニットに
   対して前記データ記憶装置から共通データの読出しの開
   始を通知する開始通知信号線と、前記スレーブユニット
   における処理終了を前記マスタユニットに通知する終了
   通知信号線とを設け、 前記スレーブユニットおよび前記マスタユニットは、前
   記開始通知信号線による開始通知後の前記データバス上
   の前記データ記憶装置からの読出データを共通データと
   して取り込み、前記マスタユニットは、前記終了通知信
   号線により全スレーブユニットからの処理終了の通知を
   受信した後に、次の共通データの読出アクセスを開始す
   る通知を前記開始通知信号線を介して全スレーブユニッ
   トに対して行う構成を備えた ことを特徴とするデータアクセス方式。