JP3169510B2

JP3169510B2 - データ待ち行列装置

Info

Publication number: JP3169510B2
Application number: JP21007994A
Authority: JP
Inventors: 泰孝斉藤; 秀昭山中; 宗徳都築; 康仁佐々木; 浩利山田; 一能大島
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1994-09-02
Filing date: 1994-09-02
Publication date: 2001-05-28
Anticipated expiration: 2016-05-28
Also published as: JPH0879297A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、音声、データ、画像
等のマルチメディアの種々の情報をブロック化したフレ
ーム構造の情報や固定長パケットのような有限長のデー
タを一時的に記憶し、遅延を与えたりデータ交換を行っ
たりするときに用いるデータ交換装置や共通バッファ形
のデータ交換装置のアドレス制御部分に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図２４は、この出願と同一の出願人が出
願した特願平５−２５２８０（平成５年２月１５日出
願）及び特願平６−１７５６６（平成６年２月１４日出
願）に係るデータ待ち行列装置の一実施例を示す図であ
る。

【０００３】図２４において、１は有限長のデータが入
力する入力線、２₁ 〜２_m はデータが出力する複数の出
力線、３₁ 〜３_m は出力線２₁ 〜２_m に対応して設けら
れ入力するデータの宛先出力線をビット単位で示す宛先
指示入力、４₁ 〜４_k はデータが記憶されるシフトメモ
リ、５₁₁〜５_kmはシフトメモリに対応した宛先表示ビッ
トであり、例えば宛先表示ビット５₁₂はシフトメモリ４
₁ に記憶されているデータが出力線２₂ を宛先としてい
るか否かを、１ビットの情報で示している。また、別の
例で、例えば宛先表示ビット５_kmはシフトメモリ４_k に
記憶されているデータが出力線２_m を宛先としているか
否かを示している。６₁ 〜６_m は、出力線２₁ 〜２_m 対
応に設けられた検索回路で、例えば検索回路６₁ は、宛
先表示ビット５₁₁、５₂₁．．．５_k1に接続されている。
７₁ 〜７_m は、出力線２₁ 〜２_m対応に設けられたセレ
クタである。例えば、セレクタ７₁ は、出力線２₁ に対
応し、シフトメモリ４₁ 〜４_k から、検索回路６₁ の指
示に従い、該当するデータを選択し出力線２₁ に出力す
るものである。

【０００４】次に動作について説明する。ここで、図２
５〜図２７は各部の信号のタイミングを示すタイムチャ
ートで、入力線１の本数が１本、出力線２₁ 〜２_m の本
数ｍが４本で、シフトメモリ４₁ 〜４_k の個数ｋが６個
である場合の各部の状態の変化を示している。

【０００５】図２５〜図２７では、（ａ）が横軸方向に
時間の流れをタイムスロット単位に示している。（ｂ）
は入力線１に入力されるデータの一例を、（ｃ）は入力
データの宛先を示す宛先指示入力３₄ ，３₃ ，３₂ ，３
₁ をこの順で示している。（ｄ）〜（ｏ）は、シフトメ
モリ４₁ 〜４₆ と宛先指示ビット５₁₁〜５₆₄の各タイム
スロットの状態の一例を示している。また、（ｐ）〜
（ｓ）は、出力線２₁ 〜２₄ に出力されるデータを示し
ている。

【０００６】入力線１に入力するデータは、有限長の情
報であり、例えば定められた固定時間に対し区切り目を
もつフレーム構造の情報や固定長のアドレス情報や固定
長パケットのようなものである。図２５〜図２７では、
固定長の時間を定義し、説明のため、タイムスロット１
から順に番号をふり、時刻を定義している。同図では、
単位タイムスロットには、１つのデータが到着するもの
としている。

【０００７】タイムスロット１以前には、データが到着
していないか、あるいはデータが到着し出力されてから
十分な時間が経過し、内部のシフトメモリ４₁ 〜４₆ に
はデータが存在していない例を示してある。また、デー
タは、タイムスロット１，２，３，４，６，７，８にそ
れぞれ１つずつ到着しているものとする。

【０００８】また、図２５〜図２７は、出力線２₁ 〜２
₄ の読み出しが、４タイムスロット毎にまとめて行われ
る場合を示していて、実際にはタイムスロット４及びタ
イムスロット８でデータが読み出されている。

【０００９】データが入力線１から入力すると同時に、
宛先指示入力３₁ 〜３₄ から宛先情報が入力される。例
えば、入力したデータが出力線２₄ を宛先とする場合、
宛先指示入力３₄ が有意状態となっている。図では、有
意ビットを”１”としているので、このとき、入力する
宛先指示入力｛３₄ ，３₃ ，３₂ ，３₁ ｝は、｛１，
０，０，０｝となっている。

【００１０】タイムスロット１では、出力線２₄ 宛ての
データａが、タイムスロット２では、出力線２₁ 宛ての
データｂが入力している。いま、タイムスロット１では
シフトメモリ４₆ が空いているため、入力データａはす
ぐにシフトする。このとき、宛先指示入力３₁ 〜３₄
は、宛先表示ビット５₆₄〜５₆₁に取り込まれる。

【００１１】同様にタイムスロット２では、シフトメモ
リ４₅ が空いているため、データａはシフトメモリ４₆
からシフトメモリ４₅ へシフトし、空いたシフトメモリ
４₆には入力したデータｂがシフトしてくる。データａ
がシフトメモリ４₆ からシフトメモリ４₅ へシフトする
と同時に、元の宛先表示ビット５₆₄〜５₆₁は、次のシフ
トメモリ４₅ に対応した宛先表示ビット５₅₄〜５₅₁へシ
フトする。

【００１２】次に出力線２₁ 〜２₄ へのデータの読み出
しについて説明する。図２５には、タイムスロット４で
データをまとめて出力する例を示している。タイムスロ
ット４でデータを出力するために、タイムスロット４の
はじめで、検索回路６₁ 〜６₄ が、出力すべきデータの
検索を行う。もし、対応する宛先指示ビット５₁₁〜５₆₄
のなかにそれぞれ有意ビットがあれば、それを対応する
セレクタ７₁ 〜７₄ に通知する。セレクタ７₁ 〜７₄
は、通知のあったシフトメモリ４ ₁ 〜４₆ から１つを選
択し、データをそれぞれ出力線２₁ 〜２₄ に出力する。

【００１３】例えば、出力線２₁ に出力するデータを検
索するのは、検索回路６₁ であり、宛先指示ビット
５₁₁，５₂₁，５₃₁，５₄₁，５₅₁，５₆₁をこの順番で読み
取り、この中から有意ビット”１”を探す。もし、この
中に有意ビットがあれば、これをセレクタ７₁ に通知す
る。セレクタ７₁ は、図では６個のものから１つを選択
するセレクタであり、検索回路６₁ の指示に従って、６
個のシフトメモリ４₁ 〜４₆ から１つを選択し、該当デ
ータを出力線２₁ に出力する。

【００１４】上記出力線２₁ にデータを出力させるため
の動作は、他の出力線２₂ 〜２₄ の出力動作とは独立で
あるので、同時にかつ別々に動作が可能である。

【００１５】検索回路６₁ 〜６₄ によって検索された宛
先表示ビット５₁₁〜５₆₄は、検索の結果、選択されると
有意ビットが消される。また、データが読み出されたシ
フトメモリ４₁ 〜４₆ からは、そのデータが消去され
る。もし、そのシフトメモリ４₁ 〜４₆ の後段にデータ
があれば、データが読み出されたシフトメモリに対して
後ろからデータがシフトされる。

【００１６】次に、図２５〜図２７を用いて具体的な動
作について、説明する。図２５のタイムスロット１〜タ
イムスロット４においては、データａ，ｂ，ｃ，ｄがそ
れぞれ入力され、入力されたデータａ，ｂ，ｃ，ｄは、
入力された順にシフトメモリに記憶され、シフトされ
る。タイムスロット４においては、前述したように出力
線２₁ 〜２₄ へのデータの読み出しが行われる。

【００１７】以下、図２５の例で、タイムスロット４に
おいて、出力線２₁ に出力するデータについて具体的に
説明する。タイムスロット４において、検索回路６₁
は、宛先指示ビット５₁₁，５₂₁，５₃₁，５₄₁，５₅₁，５
₆₁をこの順番で読み取る。この値は、それぞれ０，０，
０，０，１，１である。この中から有意ビット”１”を
この順番で探すと宛先指示ビット５₅₁が該当するので、
これをセレクタ７₁ に通知する。セレクタ７₁ は、検索
回路６₁ の指示に従って、６個のシフトメモリ４₁ 〜４
₆ から４₅ を選択し、データｂを出力線２₁ に出力す
る。

【００１８】データｂが出力線２₁ に出力されると、タ
イムスロット４でデータｂが存在していたシフトメモリ
４₅ が空き、図２６に示すタイムスロット５で後段にあ
ったデータｃがシフトメモリ４₅ にシフトしてくる。ま
た、データｃに付随して、宛先表示ビット５₆₄，５₆₃，
５₆₂，５₆₁の情報も、宛先表示ビット５₅₄，５₅₃，
５₅₂，５₅₁にシフトしてくる。

【００１９】同様に、出力線２₄ にはデータａが出力さ
れる。

【００２０】また、出力線２₂ に該当する宛先指示ビッ
ト５₁₂，５₂₂，５₃₂，５₄₂，５₅₂，５₆₂は０，０，０，
０，０，０と有意ビットがないため、検索回路６₂ は出
力するデータが無いことをセレクタ７₂ に通知する。そ
のため、出力線２₂ からは、データは出力されない。同
様に出力線２₃ からも出力されるデータは無い。

【００２１】タイムスロット５においては、入力線１か
らデータが入力されないため、タイムスロット５におけ
るデータが空きのまま順にシフトされる。更に、タイム
スロット６〜タイムスロット８においては、データｅ，
ｆ，ｇが順に入力される。入力されたデータはシフトメ
モリに記憶されシフトされる。タイムスロット８におい
ては、前述したように出力線へのデータの読み出しが行
われる。この場合には、出力線２₁ に出力するデータと
して、検索回路６₁ がデータｃを検索する。また、出力
線２₂ 出力するデータとして検索回路６₂ がデータｅを
検索する。これら検索されたデータｃとデータｅは、そ
れぞれの出力線に出力される。出力線２₃ 及び出力線２
₄ に関しては、宛先指示ビットに有意ビットがないた
め、検索回路６₃ 及び検索回路６₄ は、出力データがな
いことを判断する。従って、出力線２₃ 及び出力線２₄
には、データは出力されない。

【００２２】次に、タイムスロット９〜タイムスロット
１１においては、入力線からデータが入力されない。こ
の場合には既にシフトメモリに記憶されているデータが
順次シフトされる。

【００２３】また、図２７に示すタイムスロット１０で
は、データｄがシフトメモリ４₁ 中に存在しているが、
シフトメモリ４₁ は最終段であるので、データｄはこれ
以上シフトされずに、タイムスロット１１でもシフトメ
モリ４₁ 中に存在している。

【００２４】このデータｄは、タイムスロット１２にお
いて、検索回路６₁ により出力線２₁ に出力するデータ
であると検索され、セレクタ７₁ により出力線２₁ に出
力される。

【００２５】上記の例では、入力したデータをすべてシ
フトメモリ４₆ に書き込むことが出来たが、すべてのシ
フトメモリ４₁ 〜４₆ にデータが存在する場合にはデー
タを書き込むことができないので、このデータは廃棄さ
れる。データが廃棄される確率を下げるためにもシフト
メモリ４₁ 〜４_k の個数ｋは大きい方がよい。

【００２６】次に、図２８を用いて前述した動作のフロ
ーについて説明する。Ｓ１において、入力線１及び宛先
指示入力３₁〜３_mからデータ及び宛先指示を入力す
る。次に、Ｓ２において、入力したデータを最初に記憶
する最後段のシフトメモリに既にデータが存在するかど
うかをチェックする。既に最後段のシフトメモリにデー
タが存在している場合には、Ｓ１において入力したデー
タ及び宛先指示は、Ｓ３において廃棄される。Ｓ２にお
いてシフトメモリが空いていることが判明した場合に
は、Ｓ５においてＳ１において入力したデータ及び宛先
指示を最後段のシフトメモリに記憶する。次に、Ｓ６に
おいて、４回目の入力であるかどうかをチェックする。
４回目の入力でない場合には、再びＳ１〜Ｓ５の動作を
繰り返す。尚、Ｓ１〜Ｓ６の動作が繰り返されている
間、シフトメモリは入力したデータを前詰めしていく。
この前詰め作業により、データを入力する最後段のシフ
トメモリはシフトメモリ全体がフルでない限り、空きの
状態になる。Ｓ６において、入力が４回目であることが
判定された場合には、Ｓ７において検索回路６₁〜６₄
が出線毎に宛先指示を検索して、出線毎の出力があるか
どうかを検索する。Ｓ８においては、検索結果出線対応
のデータが見つかったかどうかを判定し、見つからない
場合には、再びＳ１の入力工程に戻る。Ｓ８において出
線に出力データが見つかった場合には、Ｓ９においてセ
レクタが対応するデータをシフトメモリから選択する。
Ｓ１０においては、セレクタが選択したデータを対応す
る出線に出力する。Ｓ１１においては、Ｓ１０において
出力されたデータは既に不要となるため、対応する宛先
指示をクリアし、そのデータをシフトメモリから削除す
る。このデータの削除後は再びＳ１のデータ及び宛先指
示入力に戻る。また、このデータ削除により、後段のシ
フトメモリに対してデータの前詰め作業を促すことにな
り、宛先指示がクリアされたものは後段のシフトメモリ
の内容で上書きされる。

【００２７】以上のようにこの例は、入力線１に入力さ
れた有限長のデータを、その宛先に関係なく、順次隣接
間でシフトしていくことが可能なシフトメモリ４に書き
込み、シフトメモリに対応してそのデータの宛先をしめ
す宛先表示ビット５を設け、宛先出力線対応に宛先表示
ビットの中の有意ビットを検索する検索回路６により出
線対応に到着先着順で出力データをみつけ、セレクタ７
により抽出し、抽出の後に、シフトメモリの後段をシフ
トさせ、セレクタよりデータを所望の出力線２に出力さ
せるようにしたものである。

【００２８】この例によれば、入力線から入力したデー
タを、シフトメモリに書き込み、その宛先を宛先表示ビ
ットに記憶させ、宛先表示ビットを出力線対応に検索
し、先に入力したデータから先に読み出しを行うので、
入力したデータを所定の宛先出力線に到着順に導くこと
が可能であり、シフトメモリを全出力線で共有化してい
るため、データの書き込み数がバッファメモリの容量を
超えることで生じるデータの廃棄率を下げることが可能
なデータ待ち行列装置が得られる。

【００２９】

【発明が解決しようとする課題】データ待ち行列装置
は、以上のように構成されているので、データがシフト
メモリから出力されるたびにデータをシフトメモリ上で
シフトさせなければならないという問題点があった。こ
のようなシフト動作を伴うとシフトのための遅延時間が
生じたりあるいはシフトのための電力を消費するという
問題点が発生する。特に前述したデータ待ち行列装置
が、集積化された半導体チップにより構成される場合に
は、シフト動作をできるだけ減らして消費電力を少なく
することが望ましい。

【００３０】また、シフトメモリのサイズが固定的であ
る場合には、データ量が増えた場合にシフトメモリのオ
ーバーフローを生じてしまい到着したデータを廃棄して
しまわなければならないという問題点があった。

【００３１】この発明は、以上のような問題点を解決す
るためになされたものであり、シフトメモリのシフト動
作をできるだけ減らしたデータ待ち行列装置を得ること
を目的とする。また、この発明はできるだけ消費電力の
少ない回路で構成されたデータ待ち行列装置を得ること
を目的とする。また、この発明はシフトメモリが柔軟に
拡張できるデータ待ち行列装置を得ることを目的とす
る。また、この発明はシフトメモリを拡張した場合にお
いても高速にデータが検索できるデータ待ち行列装置を
得ることを目的とする。

【００３２】

【課題を解決するための手段】この発明に係るデータ待
ち行列装置は以下の要素を有する。（ａ）データを出力する複数の出力線、（ｂ）上記複数
の出力線に対して共通に設けられ、入力されたデータを
順にシフトして記憶するシフト記憶部、（ｃ）上記複数
の出力線の少なくともいずれか１つの出力線を宛先とし
て保持したデータを上記シフト記憶部の任意の位置に入
力して記憶させる入力部、（ｄ）上記出力線それぞれに
対して、上記シフト記憶部に記憶されたデータの中から
その出力線を宛先として保持しているデータを検索し
て、検索されたデータをその出力線に対して出力すべき
データとして選択する検索選択手段。

【００３３】上記シフト記憶部はデータを記憶してシフ
トする複数のレジスタを有し、上記入力部は、レジスタ
の間に他のレジスタからのデータと外部から入力された
データのいずれかを選択してレジスタに出力するセレク
タを備えたことを特徴とする。

【００３４】上記選択手段は、上記シフト記憶部に記憶
されたデータの中で未出力のデータの先頭位置を記憶し
ておき、その先頭位置からデータを検索することを特徴
とする。

【００３５】上記シフト記憶部は、記憶したデータを所
定の方向に循環シフトさせ、上記検索選択手段は、上記
シフト記憶部に循環記憶されたデータの中で未出力のデ
ータの先頭位置を記憶しておき、その先頭位置からデー
タを検索することを特徴とする。

【００３６】上記入力部は、さらに、シフト記憶部のデ
ータが記憶されていないレジスタの中から、外部から入
力されたデータが記憶されるべきレジスタを選択して、
外部から入力したデータを上記セレクタにより検出した
レジスタに記憶させるレジスタ選択部を備えたことを特
徴とする。

【００３７】上記シフト記憶部は、複数のシフト記憶部
を連結したシフト記憶部であることを特徴とする。

【００３８】上記検索選択手段は、連結された複数のシ
フト記憶部のデータを独立に検索することを特徴とす
る。

【００３９】上記シフト記憶部は、記憶したデータを未
出力データの多い方向にシフトさせ、上記検索選択手段
は、上記シフト記憶部に記憶されたデータの中で未出力
のデータの先頭位置を記憶しておき、その先頭位置から
データを検索することを特徴とする。

【００４０】

【作用】この発明におけるデータ待ち行列装置は、シフ
ト記憶部に対して任意の位置にデータを入力するように
したので、データをシフト記憶部の入り口から入力する
必要が無くなり、データのシフト動作が少なくなる。

【００４１】また、この発明においてはセレクタを設け
ることにより、レジスタに対して簡単な構成で外部から
入力されたデータか前段のレジスタからくるデータかの
いずれかを容易に選択することができる。

【００４２】また、この発明においては検索選択手段
が、検索の先頭位置を記憶しておきその位置からデータ
を検索するようにしたので未出力のデータをシフト記憶
部の先頭にシフトするというシフト動作を省略すること
ができる。

【００４３】また、前述したように検索する先頭の位置
がずれていく場合でも、シフト記憶部がデータを循環さ
せて記憶して行くことにより、更にシフト動作の回数を
減らすことができる。

【００４４】また、この発明においては、入力部がデー
タを記憶する最適なレジスタを検出するので、シフト動
作が伴わないあるいはシフト動作が最小限ですむレジス
タにデータが記憶される。

【００４５】また、この発明においては、複数のシフト
記憶部を連結することができるので、データ量あるい
は、システムの規模に応じてシフト記憶部のサイズを柔
軟に変更することができる。

【００４６】また、複数のシフト記憶部が連結された場
合でも、検索選択手段がそれぞれのシフト記憶部に対し
て独立にかつ同時にデータの検索を実行するのでシフト
記憶部のサイズが増加した場合でも効率良くデータの検
索を行うことができる。

【００４７】また、この発明においては、シフトがどち
らの方向にもできるので、より少ないデータをシフトし
て詰めることで更にシフト動作の回数を減らすことがで
きる。

【００４８】

【実施例】

実施例１．図１は、この発明の一実施例による基本アイ
ディアを示す図である。この実施例の具体的構成例は、
前述した従来の技術に示したものと同様のものである。
ここではその中から特にシフトメモリと、宛先表示ビッ
トの部分を抜き出して図示している。以下、この明細書
においては各シフトメモリと各シフトメモリに対応する
宛先表示ビットの組合せをレジスタと呼ぶことにする。
図１においてはレジスタをＲ１、Ｒ２、Ｒ３・・・とし
て示している。また、この明細書で、外部入力というと
きには入力線及び、宛先指示入力によるデータの入力を
意味するものとする。

【００４９】図１はいずれのレジスタに対しても書き込
みが可能な検索機能付待ち行列を示している。検索機能
付キューをＡＴＭスイッチに適用した場合一定時間に入
力されるセルの数と出力されるセルの数は、ほぼ等しい
ことが多い。その場合はキューの前の一部分のしか使用
されないのでキューの一番後ろからデータを入力して先
頭近くまでシフトすることは、無駄である。そこでキュ
ーイングされているデータの最後尾の後ろにデータを入
力すれば、データのシフトが少なくなる。

【００５０】図２は、キューのいずれのレジスタに対し
てもデータを書き込める検索機能付キューの構成の一部
分を示す図である。セレクタＳ１、Ｓ２、Ｓ３・・・
は、通常１つ前のレジスタからのデータを選択するが外
部からデータを書き込む場合には外部入力を選択する。
キューイングされているデータの最後尾を見つけるため
にレジスタ選択部１００が存在している。

【００５１】図３は、図２に示したキューの詳細を示す
図である。前述したようにレジスタは、シフトメモリと
宛先表示ビットにより構成されている。シフトメモリに
対しては入力線１からデータが入力される。宛先表示ビ
ットに対しては、宛先指示入力から宛先が入力される。
これらの外部入力がセレクタに入力される。またセレク
タが１つ前にあるレジスタからのデータと宛先を入力す
る。セレクタは各信号をレジスタ選択部１００からの切
替指示により切替る。セレクタは通常は、直前にあるレ
ジスタからのデータを選択して次のレジスタに出力する
がレジスタ選択部１００からの切替指示があった時、外
部入力２００のデータを対応するレジスタに入力する。

【００５２】次にレジスタ選択部が、キューイングされ
ているデータの最後尾を見つける場合の一例について説
明する。図４は、レジスタ選択部がライトポインタを持
っている例を示している。このライトポインタは、キュ
ーイングされているデータの位置をカウントするポイン
タであり、このポインタの値を参照することによりどこ
までデータがキューイングされているかを知ることがで
きる。

【００５３】図５は、レジスタ選択部が図４に示すよう
なライトポインタを持つ場合の動作を示すフローチャー
トである。まずＳＴ１において、この装置の電源がＯＮ
にされた場合、ライトポインタは、１に初期化される。
この状態は図６（ａ）に示すようにキューの中にまだデ
ータが１つも存在しない場合を示している。次にＳＴ２
において、実際にデータがレジスタＲ１に入力されたか
をチェックする。レジスタＲ１にデータが入力された場
合には、ＳＴ３においてライトポインタの値を増加させ
る。キューの状態は図６（ｂ）に示す状態となる。

【００５４】次に、ＳＴ４においてライトポインタの値
がレジスタの個数を越えているかどうかをチェックす
る。例えば図６に示す場合は、レジスタは最大６個しか
ないためライトポインタの値が７になると、ＳＴ５にお
いてオーバーフローの状態が発生したことを通知する。

【００５５】次に、ＳＴ６において若番のレジスタがシ
フト動作より空きになったかどうかをチェックする。す
でにキューイングされているデータが検索されて出力さ
れて場合にはシフト動作が行われる。従ってそのような
シフト動作により、ライトポインタが指しているレジス
タの１つ前のレジスタが空いているかどうかをチェック
する。もし１つ前のレジスタが空いていない場合には再
びＳＴ２からＳＴ６の動作を繰り返す。図６（ｃ）は、
ＳＴ２からＳＴ６の動作が繰り返され、２番目のデータ
がレジスタＲ２に入力された状態を示している。

【００５６】図６（ｃ）の状態において、データＡが出
力された場合には、図６（ｄ）のような状態になる。即
ち、データＡが出力されたことによりデータ（ｂ）がレ
ジスタＲ２からレジスタＲ１にシフトされる。図６
（ｄ）のような状態になった場合にはＳＴ６においてラ
イトポインタが示すレジスタＲ３の１つまえのレジスタ
Ｒ２が空いたことになり、ＳＴ７において、ライトポイ
ンタの値を減少させる。このようにしてライトポインタ
の値は、データの入力とともに増加する。一方、若番の
レジスタの空きにより減少させられる。このようなライ
トポインタを用いることにより、キューイングされてい
るデータの最後尾を常に示すことができ、この最後尾に
データを入力させることにより、入力したデータのシフ
ト動作を最小限にすることができる。

【００５７】図７は、レジスタ選択手段１００が、レジ
スタにデータが記憶されているか、あるいは空いている
かを検査する場合の回路図である。シフトメモリに記憶
されているデータがすでに出力されてしまったものかど
うかは、宛先表示ビットがＯＮかＯＦＦになっているか
をチェックすることにより検査できる。図７において
は、１つのシフトメモリに対して４ビットの宛先表示ビ
ットが存在している。従ってこの４ビットの宛先表示ビ
ットの値のＯＲをとることによりレジスタが空いている
かどうかを検査することができる。図７に示す例におい
ては、ライトポインタの値が３を示している状態でレジ
スタＲ２が空いていればライトポインタの値を２に変更
し、レジスタＲ２が空いていなければ３のままとするこ
とを示している。

【００５８】図８は、レジスタ選択部１００がキューイ
ングされているデータの最後尾を見つける他の例を示す
図である。図８に示す例は、キューの後ろから全ての宛
先表示ビットをサーチして最後尾を見つける方法を示し
ている。図９は、その具体例を示す図である。キューが
３つのレジスタを有している場合を例にして説明する。
レジスタ選択部１００は、宛先表示ビットを順に後ろか
ら検査することにより、キューイングされているデータ
の最後尾を見つけることができる。もし、レジスタＲ３
がデータにより占有されている場合には、オーバーフロ
ーが通知される。もし、レジスタＲ３が空いており、レ
ジスタＲ２が使用されている場合には、ライトポインタ
に３がセットされる。もし、レジスタＲ３とＲ２が空い
ており、レジスタＲ１が使用されている場合は、ライト
ポインタとして２がセットされる。もし、レジスタＲ
３、Ｒ２、Ｒ１が空いている場合には、ライトポインタ
として１がセットされる。

【００５９】なお、図７および図９に示したとおり、宛
先表示ビットをチェックすることによりそのレジスタが
空いているか、あるいは使用されているかというＯＲ回
路は、そのレジスタに記憶されたデータを削除してもよ
いかどうかを判断する為に、以前から存在している回路
を利用することができる。即ち、シフトメモリがシフト
動作をする場合には、シフトメモリ内に存在しているデ
ータを消してしまってもよいかどうかという判断を予め
行わなければならなかった。その判断に用いられている
回路をそのままこのレジスタ選択部に利用することによ
り、特別な回路を付加することなく、空いているレジス
タであるかあるいは使用されているレジスタであるかを
判定することができる。

【００６０】実施例２．上記実施例では、全てのレジス
タに対応してセレクタを設け、いずれのレジスタに対し
てもデータを書き込めるようにした。図１０に示すよう
に幾つかのレジスタをブロック化し、ブロック毎に外部
から書き込めるようにしてもかまわない。図１０に示す
例においては、３つのレジスタを１つのブロックとし、
各ブロックに対して外部入力が行えるようにしたもので
ある。図１１は、図１０に示した概念の構成を示す図で
ある。セレクタは、３つのレジスタおきに配置されてい
る。このようにセレクタをとびとびに配置することによ
り、データのシフトの数は若干増えるがセレクタの数を
減少させることができ、ハードウェア量の削減ができ
る。なお、この例においては、３つおきにセレクタを配
置する場合を示しているが、４つおき、５つおきであっ
てもかまわない。あるいは、この例においては、１つの
ブロックに対して３つのレジスタを割り当てているが、
１つのブロックに対してランダムな数のレジスタを配置
するようにしてもかまわない。あるいは、レジスタの位
置によってブロック化されるレジスタの数を変化させて
もよい。たとえば、以下のように若番のレジスタほどブ
ロック化されるレジスタの数を小さくすることにより、
頻繁に用いられる若番のレジスタのシフト回数を少なく
できる。第１ブロックレジスタＲ１第２ブロックレジスタＲ２第３ブロックレジスタＲ３第４ブロックレジスタＲ４、Ｒ５第５ブロックレジスタＲ６、Ｒ７第６ブロックレジスタＲ８、Ｒ９第７ブロックレジスタＲ１０、Ｒ１１、Ｒ１２第８ブロックレジスタＲ１３、Ｒ１４、Ｒ１５

【００６１】実施例３．図１２は、検索の開始位置を替
えられる検索機能付待ち行列の概念図である。図１２
は、任意のレジスタに書き込みが可能な検索機能付キュ
ーに検索の開始位置を替えることができ、シフト動作を
この検索の開始位置でやめる機能を持たせたキューを示
している。このように、検索の開始位置を変更すること
によりレジスタに記憶されたデータを先頭までシフトす
る必要が無くなり、シフト動作を減少させることができ
る。図１２に示す場合示す例は、リードポインタが４の
値を持っている。従って検索は、レジスタＲ４以降に対
して行われる。従ってレジスタＲ４に記憶されているデ
ータは、レジスタＲ３、Ｒ２、Ｒ１にはシフトされずデ
ータがレジスタＲ４までシフトしてきた時点で、シフト
動作が停止する。検索はこのリードポインタに示される
検索開始位置からキューが持っているレジスタの数だけ
行われる。キューが合計２０個のレジスタを持っている
とすれば検索は、レジスタＲ４からＲ２０まで行われ再
び先頭から、検索されＲ１からＲ３まで検索される。

【００６２】図１３は、前述したように検索開始位置を
リードポインタに保持する場合のいくつかの動作を示す
図である。図１３（ａ）に示すようにレジスタＲ８のデ
ータが読み出された場合には、シフト動作が開始する。
この場合には、キューイングされているデータの先頭は
シフトせずに途中空いたところだけシフトする。即ち、
レジスタＲ４のデータは、Ｒ３にシフトせずレジスタＲ
９のデータがレジスタＲ８にシフトする。また、レジス
タＲ１０以降のデータも順に前ずめされる。

【００６３】図１３（ｂ）は、リードポインタが次第に
値を増加させ１７の値まで増加した場合を示している。
この様な時点で既にデータがレジスタＲ２０まで記憶さ
れており、更に新たなデータが入力された場合には、図
１３（ｃ）のように先頭のレジスタＲ１以降に記憶す
る。即ち、図１３（ｂ）のようにデータがキューの一番
後ろまで詰まった後は、図１３（ｃ）のように再びデー
タをキューの前から入力する。このようにデータの検索
開始位置を増加させ、レジスタに記憶されたデータをシ
フトさせずにおくことによりシフト動作の回数が減少す
る。なお、この例では、動作は常に若番のレジスタに向
って行われる。レジスタＲ１からレジＲ２０にデータが
シフトすることはない。

【００６４】図１４は、前述したようにリードポインタ
を有してリードポインタが示す位置から検索を開始する
場合のライトポインタの動作を示す図である。図１４に
示すＳＴ１〜ＳＴ７の各ステップは、図５に示したライ
トポインタの動作と同様である。図１４において図５と
異なる点は、Ｓ１０とＳ１１である。ＳＴ４においてラ
イトポインタの値が、レジスタの最大個数を越えた場
合、ＳＴ１０においてライトポインタの値を１に設定し
なおす。また、ＳＴ１１において増加されたライトポイ
ンタが有効なデータを保持しているリードポインタと重
なったかどうかをチェックすることによりオーバーフロ
ーを検出している。図１３（ｂ）（ｃ）に示したように
キューがサイクリックに用いられるため、キューのオー
バーフローの判断はＳＴ１１に示すようにライトポイン
タとリードポインタが重なったことにより判定する。

【００６５】なお、この実施例においても実施例２に示
したとおり、レジスタをブロック化して外部からデータ
を書き込めるレジスタを飛び飛びに配置するようにして
も構わない。

【００６６】実施例４．図１５は、リング状検索機能付
待ち行列を示す概念図である。実施例３においてデータ
がキューの一番後ろまで詰まった後は、キューの先頭か
らデータを記憶するようにしたが、データはレジスタＲ
１からレジスタＲ２０へシフトしなかった。この実施例
は、前述した実施例３の方式を改良して、シフト動作自
身がキューの先頭のレジスタＲ１から最後尾のレジスタ
Ｒ２０にシフトできるようにしたものである。従って、
キューは、図１５に示すようにリング状（ドーナツ状）
の形態となる。検索のスタート位置は、リードポインタ
で示されるデータを記憶するレジスタは、ライトポイン
タで示される。これらリードポインタとライトポインタ
の動作は、前述した実施例３と同様であり、この実施例
では、特にシフト動作がキューの先頭からキューの最後
尾にできる点に特徴がある。

【００６７】図１６は、リング状検索機能付待ち行列の
構成を示す図である。特徴となる点はセレクタＳ２０が
追加されている点である。セレクタＳ２０には、レジス
タＲ１からの出力と外部入力が入力される。セレクタＳ
２０は、通常はレジスタＲ１からのデータを選択しレジ
スタＲ２０にシフトする。このような構成とすることに
よりシフト動作がキューの先頭から最後尾にできるよう
になる。

【００６８】このようにキューがリング状の構成を取る
場合、データのシフト条件として二つの方法が考えられ
る。まず第１のシフト条件は、前述した実施例３と同様
にデータが出力され途中に空きができた場合、その空き
を詰めるためにシフトする方式である。この場合リード
ポインタより前にはデータはシフトされない。また、第
２のシフト条件としては、途中でシフトせずキューに書
き込むスペースが少なくなってきたときにシフトを開始
する方式が考えられる。キューにデータを書き込むレジ
スタの数が少なくなってきたかどうかは、リードポイン
タとライトポインタの差を求めることにより判定するこ
とができる。例えば空いているレジスタの数が３になる
までシフトせず、空いているレジスタの数が３になった
場合にシフト動作を行う。ライトポインタの値−リード
ポインタの値＝３になった場合あるいは３以下となった
場合にシフト動作を開始してレジスタのガーベイジコレ
クションを行う。

【００６９】実施例５．この実施例においては、キュー
のサイズを拡張する場合について説明する。図１７
（ａ）は、実施例１、２、又は３に示したキューを示し
ている。また、（ｂ）は実施例４に示したようなリング
状のキューを示している。いずれの場合においても待ち
行列のサイズを決定してしまうとそのサイズを拡張する
ことはできない。しかし、図１７（ｃ）のようにキュー
を連結することによりキューのサイズを拡張することが
できる。また、図１７（ｄ）のようにキューを連結する
ことによりキューのサイズを拡張すると共に連結された
キュー全体をリング状の構成とすることができる。

【００７０】図１８は図１７（ｃ）に示すように２つの
キューを連結する場合を示している。各キューには全て
のレジスタに対応してセレクタが設けられている。特に
セレクタＳ２０とセレクタＳ４０が存在することによ
り、各キューの最後のレジスタに対して入力するデータ
の選択を行うことができる。セレクタＳ２０は、外部入
力とレジスタＲ２１からの入力のいずれかを選択するこ
とができる。セレクタＳ２０が、通常は、レジスタＲ２
１からの入力を受け付けることにより、２つのキューを
連結することができる。一方セレクタＳ４０は、外部入
力のみを行い他方の入力を行わないようにする。このよ
うにして２つのキューを連結することができる。

【００７１】図１９は、図１７（ｄ）に示す拡張された
リング状の待ち行列を示す図である。図１９において特
徴となる点は、セレクタＳ１００とセレクタＳ２００が
設けられている点である。セレクタＳ１００の一方の入
力には、レジスタＲ２１からのデータを入力する。セレ
クタＳ１００とセレクタＳ２０は、レジスタＲ２１から
のデータをレジスタＲ２０に伝える。従って、２つのキ
ューの連結が達成できる。一方セレクタＳ２００は、レ
ジスタＲ１からのデータを入力する。セレクタＳ２００
とセレクタＳ４０は、レジスタＲ１からのデータをレジ
スタＲ４０に伝える。このようにして連結された２つの
キューがリング状の構成となる。

【００７２】図２０は、図１６に示したリング状検索機
能付キューと同様の構成を持つキューを２つ連結したも
のである。図２０に示す場合は、図１９に示す場合に比
べてより簡単な構成により連結されたリング状のキュー
を構築することができる。

【００７３】以上のように複数のキューを連結してキュ
ーのサイズを拡張した場合には複数のキューへのデータ
の入力と復数のキューからの読みだしを一元的に管理し
なければならない。この連結したキューへのデータの読
み書きを制御する方式としては以下の２つの方式が考え
られる。まず第１の方式として、前述した実施例と同様
にリードポインタとライトポインタを用いいずれか１つ
のキューのリードポインタとライトポインタをマスタと
し、他のキューのリードポインタとライトポインタを使
用せず、マスタとなったリードポインタとライトポイン
タにより連結されたキューへのデータの読み書きを行う
制御方式が考えられる。また、第２の方式として、連結
されたキューそれぞれに存在するリードポインタとライ
トポインタを用いる方式が考えられる。連結されたキュ
ーそれぞれのリードポインタ及びライトポインタを用い
る場合は、現在アクティブになっているリードポインタ
を示すためのトークンをリードポインタ間で受け渡す。
同様に現在アクティブとなっているライトポインタを示
すためにライトポインタ間でトークンを受け渡す。この
ようにしてトークンを持っているリードポインタあるい
はトークンを持っているライトポインタが連結されたキ
ューへのデータのアクセスを管理することにより複数の
キューを連結した場合でもあたかも１つのキューで動作
しているのと同様にデータの入力及び出力を行うことが
できる。

【００７４】図２１は、３個のキューを連結した場合を
示している。複数のキューを連結した場合、最悪の場
合、データの検索は連結されたキューの先頭から最後ま
で行わなければならなくなり、検索時間が増大してしま
う。そこでキューを連結した場合それぞれのキューに対
して検索が独立にしかも同時に行われるようにする。図
２１に示す場合には、３個のキューに対して検索動作を
３箇所並列に実行している場合を示している。３箇所か
ら検索されたデータの中からセレクタ３００により最終
的にひとつがセレクトされる。このようにしてキューの
サイズが増大した場合でもキューが１つある場合とほほ
同じ時間でデータの検索を行うことができる。

【００７５】実施例６．図２２は、シフトが両方向に可
能な検索機能付待ち行列の概念図である。図２２（ａ）
はデータが詰まっている間からデータが読み出され、後
ろ側のデータ数が少ない場合を示している。この例のよ
うな場合、シフトは通常のように前にシフトする。逆に
図２２（ｂ）のように前側のデータ数が少ない場合、後
ろにデータをシフトすることで、通常の前にシフトする
場合よりシフト回数を少なくできる。なお、データがシ
フトできるのはリードポインタと、ライトポインタの間
である。

【００７６】図２３は、シフトが両方向に可能な検索機
能付待ち行列の構成を示す図である。特徴は各レジスタ
の出力を１段前のセレクタにループバックしている点で
ある。たとえば、レジスタＲ１の出力が１段前のセレク
タＳ２にループバックして入力されている。このループ
バック入力のために、セレクタが２：１でなく、３：１
のセレクタになっていることにも特徴がある。このよう
にループバックの経路を設けたことにより、データを後
ろにシフトすることができる。

【００７７】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、入力部
がシフト記憶部の任意の位置にデータを記憶できるの
で、データのシフト動作を最小限に抑えたデータ待ち行
列装置を得ることができる。このようにシフト動作を最
小限に抑えることにより消費電力の少ない装置を得るこ
とができる。

【００７８】また、シフト記憶部への任意の位置へのデ
ータの入力はセレクタにより行われ簡単な構成によりシ
フト記憶部の任意の位置にデータを入力することができ
る。

【００７９】また、検索すべき先頭位置を記憶している
ためデータをシフトメモリの先頭位置までシフトする必
要が無くなる。

【００８０】また、シフト記憶部へのデータの入力を循
環させるようにしたので更にシフト動作を減らすことが
できる。

【００８１】また、入力部はシフト動作が最も少ない位
置へデータを入力するので入力されたデータのシフト動
作を少なくすることができる。

【００８２】また、この発明によれば、シフト記憶部を
連結して増設することができるのでデータの量に応じた
柔軟性のあるデータ待ち行列装置を得ることができる。

【００８３】また、連結されたシフト記憶部を独立に検
索することができるので、シフト記憶部の容量が増加し
た場合でも効率のよい検索が行える。

【００８４】また、シフトがどちらの方向にもできるの
で、より少ないデータをシフトして詰めることで更にシ
フト動作の回数を減らすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の検索機能付キューの概念図であ
る。

【図２】この発明の検索機能付キューの構成図であ
る。

【図３】この発明のセレクタの構成を示す図である。

【図４】この発明のライトポインタを示す図である。

【図５】この発明のライトポインタの変更動作を示す
フローチャート図である。

【図６】この発明のライトポインタを用いた動作を示
す図である。

【図７】この発明のレジスタ選択手段の動作を説明す
る図である。

【図８】この発明のライトポインタの他の例を示す図
である。

【図９】この発明のレジスタ選択手段の他の例を示す
図である。

【図１０】この発明の検索機能付キューの他の例を示
す図である。

【図１１】この発明の検索機能付キューの他の構成図
である。

【図１２】この発明の検索開始位置が変更可能な機能
付キューを示す図である。

【図１３】この発明の検索開始位置を用いた検索動作
を示す図である。

【図１４】この発明のライトポインタの変更動作を示
すフローチャート図である。

【図１５】この発明のリング状検索機能付キューの概
念図である。

【図１６】この発明のリング状検索機能付キューの構
成図である。

【図１７】この発明の連結されたキューの概念図であ
る。

【図１８】この発明の連結されたキューの一例を示す
図である。

【図１９】この発明の連結されたキューの一例を示す
図である。

【図２０】この発明の連結されたキューの一例を示す
図である。

【図２１】この発明の連結されたキューの並列検索を
示す図である。

【図２２】この発明のシフトが両方向に可能な検索機
能付待ち行列の概念図である。

【図２３】シフトが両方向に可能な検索機能付待ち行
列の構成を示す図である。

【図２４】データ待ち行列装置を示すブロック図であ
る。

【図２５】各部における信号のタイミングを示すタイ
ムチャート図である。

【図２６】各部における信号のタイミングを示すタイ
ムチャート図である。

【図２７】各部における信号のタイミングを示すタイ
ムチャート図である。

【図２８】動作フローチャート図である。

【符号の説明】

１入力線、２₁ 〜２_m 出力線、３₁ 〜３_m 宛先指
示入力、４₁ 〜４_k シフトメモリ、５₁₁〜５_km 宛先表
示ビット、６₁ 〜６_m 検索回路、７₁ 〜７_m セレク
タ、１１₁ 〜１１_n 入線、１２₁ 〜１２_m 出線、１
３パケット多重回路、１４メモリ、１５パケット
分離回路、１６制御回路、１７ヘッダ変換回路、１
００レジスタ選択部、２００外部入力、３００セ
レクタ、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，・・・レジスタ、Ｓ１，
Ｓ２，Ｓ３，・・・セレクタ、Ｓ１００，Ｓ２００
セレクタ、ＷＰライトポインタ、ＲＰリードポイン
タ、９００キュー。

フロントページの続き (72)発明者佐々木康仁鎌倉市大船五丁目１番１号三菱電機株式会社通信システム研究所内 (72)発明者山田浩利鎌倉市大船五丁目１番１号三菱電機株式会社通信システム研究所内 (72)発明者大島一能鎌倉市大船五丁目１番１号三菱電機株式会社通信システム研究所内 (56)参考文献特開平３−159437（ＪＰ，Ａ) 特開平２−139629（ＪＰ，Ａ) 特開平７−235931（ＪＰ，Ａ) 特開平６−296181（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04L 12/28 H04L 12/56

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）データを出力する複数の出力線
と、（ｂ）上記複数の出力線に対して共通に設けられ、入力
されたデータを順にシフトして記憶するシフト記憶部
と、（ｃ）上記複数の出力線の少なくともいずれか１つの出
力線を宛先として保持したデータを上記シフト記憶部の
任意の位置に入力して記憶させる入力部と、（ｄ）上記出力線それぞれに対して、上記シフト記憶部
に記憶されたデータの中からその出力線を宛先として保
持しているデータを検索して、検索されたデータをその
出力線に対して出力すべきデータとして選択する検索選
択手段とを備え、上記検索選択手段は、上記シフト記憶部に記憶されたデ
ータの中で未出力のデータの先頭位置を記憶しておき、
その先頭位置からデータを検索することを特徴とするデ
ータ待ち行列装置。
【請求項２】上記シフト記憶部はデータを記憶してシ
フトする複数のレジスタを有し、上記入力部は、レジス
タの間に他のレジスタからのデータと外部から入力され
たデータのいずれかを選択してレジスタに出力するセレ
クタを備えたことを特徴とする請求項１記載のデータ待
ち行列装置。
【請求項３】上記シフト記憶部は、記憶したデータを
所定の方向に循環シフトさせ、上記検索選択手段は、上
記シフト記憶部に循環記憶されたデータの中で未出力の
データの先頭位置を記憶しておき、その先頭位置からデ
ータを検索することを特徴とする請求項１記載のデータ
待ち行列装置。
【請求項４】上記入力部は、さらに、シフト記憶部の
データが記憶されていないレジスタの中から、外部から
入力されたデータが記憶されるべきレジスタを選択し
て、外部から入力したデータを上記セレクタにより検出
したレジスタに記憶させるレジスタ選択部を備えたこと
を特徴とする請求項２又は３記載のデータ待ち行列装
置。
【請求項５】上記シフト記憶部は、複数のシフト記憶
部を連結したシフト記憶部であることを特徴とする請求
項１、２、３又は４記載のデータ待ち行列装置。
【請求項６】上記検索選択手段は、連結された複数の
シフト記憶部のデータを独立に検索することを特徴とす
る請求項５記載のデータ待ち行列装置。
【請求項７】上記シフト記憶部は、記憶したデータを
未出力データの多い方向にシフトさせ、上記検索選択手
段は、上記シフト記憶部に記憶されたデータの中で未出
力のデータの先頭位置を記憶しておき、その先頭位置か
らデータを検索することを特徴とする請求項１又は３記
載のデータ待ち行列装置。