JP3793062B2 - メモリ内蔵データ処理装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、内蔵メモリを用いて所望の画像処理などのデータ処理を行うメモリ内蔵データ処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
LSIの大規模化に伴い、DRAMに代表される半導体メモリとロジック回路を一つの集積回路チップ内に混在させて高速のデータ処理を実現する半導体集積回路、いわゆるメモリ混載ロジックLSIが開発されている。このようなメモリ混載ロジックLSIは、例えば特開平11−185467、特開2000−67573等に記載されている。
【0003】
メモリ混載ロジックLSIの特徴は、内蔵メモリとロジック回路を広バンド幅のバスで結び、外部メモリよりはるかに高速のメモリアクセスを可能とし、それにより高速のデータ処理を実現できることにある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
LSIにおける動作クロックの高速化が進むにつれ、LSI全体を高速クロックで同期動作させることが難しくなってきている。単純な仮定では、同じ大きさのLSIでクロック周波数が2倍になれば、LSIの安定して同期動作させることができる領域の面積は1/4になってしまう。この問題を解決するためには、LSI内部を複数のブロックに分割し、各ブロック内部で閉じた処理だけを行うようにすればよい。
【0005】
このようにブロック内部で閉じた処理を行うように構成したメモリ混載ロジックLSIでは、クロックを高速化できる反面、各ブロックの狭い領域に配置可能な小容量のメモリに対してしか同時にアクセスすることができなくなる。このため、小さなメモリに格納できる量のデータを扱う処理量の比較的小さいデータ処理のみしか行うことができず、データ処理の内容が限定されてしまうというという問題がある。
【0006】
本発明は、内蔵メモリによる広バンド幅を有効に活用しつつ、処理内容の多様なデータ処理を可能としたメモリ内蔵データ処理装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明に係る第1の態様のメモリ内蔵データ処理装置は、データを記憶するためのメモリと、第1のバスを介して外部装置と接続され、第2のバスを介してメモリと接続されたコントローラと、第3のバスを介してコントローラに接続され、第3のバス、コントローラ及び第2のバスを介してメモリに対してデータのリード/ライトを行いつつ所望のデータ処理を行うデータ処理部とが同一集積回路内に集積され、コントローラは、メモリに対するリード/ライトのために第1のバスを経由して入力される第1のアクセス要求と第3のバスを経由してデータ処理部から入力される第2のアクセス要求の調停処理を行ってメモリに対してアクセスを行うように構成される。
【0008】
本発明に係る第2の態様のメモリ内蔵データ処理装置は、上述した基本構成のメモリ内蔵データ処理装置を一つの単位とする複数の第1データ処理ユニットと、各第1データ処理ユニット内のメモリ全体を一つのメモリ空間と見なしてアクセス可能に構成され、メモリに対してデータのリード/ライトを行いつつ所望のデータ処理を行う少なくとも一つの第2データ処理ユニットと、第2データ処理ユニットと外部装置とを接続するインタフェースとを有する。
【0009】
また、各第1データ処理ユニットと第2データ処理ユニットとの間に接続され、第2データ処理ユニットからのアクセス要求に応じて一つの第1データ処理ユニットを選択し、かつ該アクセス要求により示されるアドレスをアドレス空間における該選択した第1データ処理ユニットに割り当てられたアドレスに変換して該選択した第1データ処理ユニットに分配する分配部をさらに有してもよい。
【0010】
本発明に係る第3の態様のメモリ内蔵データ処理装置は、基本構成のメモリ内蔵データ処理装置を一つの単位とする複数のデータ処理ユニットと、各データ処理ユニットと外部装置とを接続し、外部装置からのアクセス要求に対して、複数のデータ処理ユニット内のメモリ全体を一つのアドレス空間と見なしてアクセス可能に構成されたインタフェースとを有する。
【0011】
各データ処理ユニットとインタフェースとの間に接続され、外部装置からのアクセス要求に応じて一つのデータ処理ユニットを選択し、かつ該アクセス要求により示されるアドレスをアドレス空間における該選択したデータ処理ユニットに割り当てられたアドレスに変換して該選択したデータ処理ユニットに分配する分配部をさらに有していもよい。
【0012】
本発明に係る第4の態様のメモリ内蔵データ処理装置は、第1データ処理ユニットと第2データ処理ユニットをそれぞれ複数個有し、かつ各第1データ処理ユニットと各第2データ処理ユニットとを交換接続する交換部を有する。
【0013】
本発明に係る第4の態様のメモリ内蔵データ処理装置は、複数の第1データ処理ユニット相互間の交換接続、及び複数の第1データ処理ユニットと少なくとも一つの第2のデータ処理ユニット間の交換接続を行うクロスバ部を有する。
【0014】
本発明に係る第5の態様のメモリ内蔵データ処理装置は、第1データ処理ユニットと第2データ処理ユニットをそれぞれ複数個有し、かつ各第1データ処理ユニットと各第2データ処理ユニット間の交換接続、各第1データ処理ユニット相互間の交換接続、及び各第2データ処理ユニット相互間の交換接続を行うクロスバ部を有する。
【0015】
さらに、各第2データ処理ユニットにそれぞれ接続され、基本構成のメモリ内蔵データ処理装置を一つの単位とする複数の第3データ処理ユニットを有し、各第2データ処理ユニットはそれぞれに接続された第3データ処理ユニット内のメモリに対してデータのリード/ライトを行いつつ所望のデータ処理を行うようにしてもよい。
【0016】
本発明によると、メモリとコントローラ及びデータ処理部からなる基本構成のメモリ内蔵データ処理装置の内部では、高速のデータ転送による高速処理を実現でき、基本構成の複数のメモリ内蔵データ処理装置の内蔵メモリ全体を一つのアドレス空間を持つ大容量メモリと見なしてアクセスするようにすると、処理速度は遅くてよいが、大量のデータを扱うような処理を実現することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明のメモリ内蔵データ処理装置が適用可能なシステムの例としての画像処理システムを示している。メインのバス10にユーザ入力機器としてのコントローラ11、DVDドライブ12、ハードディスクドライブ13、画像入力装置14及び通信ユニット15が接続されている。DVDドライブ12は、ゲームのようなアプリケーションソフトウェアまたは映画・音楽データなどを格納したDVD(ディジタルバーサタイルディスク)からの再生、あるいは書き込み可能なDVDへの再生を行う。ハードディスクドライブ13は大容量の外部記憶装置として用いられ、例えば画像データの蓄積を行う。画像入力装置14は、ディジタルスチルカメラ、ディジタルビデオカメラあるいはスキャナであり、画像処理対象の静止画または動画の画像信号を出力する。通信ユニット15は、インターネットなどのネットワークを介して外部と通信を行うためのものである。
【0018】
バス10には、さらにバスブリッジ16を介してCPU17及び画像処理装置20が接続される。CPU16にはメインメモリ17が接続され、画像処理装置20には必要に応じて外部メモリ19が接続される。画像処理装置20には、さらにD/Aコンバータ21が接続される。
【0019】
画像処理システムが例えばコンピュータゲーム機などに用いられるリアルタイム3次元グラフィックスシステムの場合を例にとると、画像処理装置20は描画演算処理に用いられる。DVDに格納されたゲームソフトウェアは、DVDドライブ12により読み取られてCPU16によってメインメモリ17を用いて実行され、コントローラ11から入力されるユーザの操作に応じて様々の処理が行われる。これによって3次元空間データが更新され、CPU16から画像処理装置20に形状プリミティブデータが送られ、レンダリングと呼ばれる描画演算処理が実行される。
【0020】
レンダリングとは、狭い意味ではポリゴンと呼ばれる平面多角形をオブジェクトの形状プリミティブとして用い、これに描画(塗り潰し)を行うことで3次元空間を表現する処理である。より一般的には、3次元CGの分野で良く知られている、テクスチュアマッピング、隠面消去、ライティング(照明の輝度計算)、シェーディング(影付け)、アンチエイリアシング、透視変換及びクリッピングなどの処理をレンダリングと称し、さらには頂点処理を含める場合もある。頂点処理とは、ポリゴンメッシュの頂点毎にポリゴンに対するピクセル単位の描画に必要なパラメータを算出する処理である。この頂点処理については、画像処理装置20で行ってもよいが、CPU16により行ってもよい。
【0021】
一方、画像入力装置14から入力される静止画または動画の画像信号に対しては、画像処理装置20は各種フィルタ処理などの加工処理を行うことができる。画像処理装置20から出力される画像データは、D/Aコンバータ21を通してビデオ信号出力となり、図示しないディスプレイに送られて表示されたり、必要に応じてハードコピーとして出力される。
【0022】
本発明によるメモリ内蔵データ処理装置は、例えば図1のような画像処理システムにおける画像処理装置20に適用される。以下、メモリ内蔵データ処理装置の具体的な実施形態について説明する。
【0023】
(第1の実施形態)
図2は、本発明の最も基本的な第1の実施形態に係るメモリ内蔵データ処理装置の構成を示している。図2のメモリ内蔵データ処理装置30は、DRAMのような内蔵メモリ31とデータ処理部32及びコントローラ33が一つのLSI(大規模半導体集積回路)に集積された、いわゆるメモリ混載ロジックLSIによって実現される。データ処理部32は、例えば前述のようにポリゴンに描画処理を行うレンダリング部や、画像処理などを行うSIMD(単一命令多重処理)型並列プロセッサであり、コントローラ33を介して内蔵メモリ31に対してアクセス、すなわちデータのリード/ライト(読み出し及び書き込み)を行いつつ、これらの処理を実行する。
【0024】
内蔵メモリ31とコントローラ33とはメモリバス34により接続され、データ処理部32とコントローラ33とはローカルバス35により接続されている。コントローラ33と外部装置とはグローバルバス36により接続される。これらのバス34〜36のうち、バス34,35及びバス36の一部は、いずれもメモリ混載ロジックLSIの内部配線として実現される。メモリ内蔵データ処理装置30が例えば図1の画像処理システムにおける画像処理装置20である場合を例にとると、ここでいう外部装置とは図1におけるバスブリッジ16を介して接続されるCPU17、及び外部メモリ19等である。
【0025】
メモリバス34及びローカルバス35は、上述のようにLSI内部の配線で実現されるため、外部装置との接続のためのグローバルバス36に比較して配線長が短く、広いデータバス幅と高いバスクロックを持つ。従って、メモリバス34及びローカルバス35は、グローバルバス36に比較して広バンド幅での高速データ転送ができ、データ処理部32はローカルバス35、コントローラ33及びメモリバス34を経由して広バンド幅で内蔵メモリ31に高速アクセスできる。
【0026】
コントローラ33は、内蔵メモリ31に対するデータのリード/ライトのために複数経路でなされるアクセス要求の調停処理、すなわちローカルバス35経由のアクセス要求とグローバルバス36経由のアクセス要求との調停処理を行いつつ、メモリバス34を経由して内蔵メモリ31に対しアクセスしてリード/ライトを行う。アクセス要求の調停方法としては、以下の4種類が挙げられる。
【0027】
[グローバル優先アクセス]
グローバルバス36経由で外部からのアクセス要求を受けると、データ処理部32からのローカルバス35経由のアクセス要求を止め、グローバルバス36経由のアクセス要求に対してアクセスを行い、一連の処理が終了すると、ローカルバス35経由のアクセス要求を受け付ける。
【0028】
[ローカル優先アクセス]
データ処理部32からのローカルバス35経由のアクセス要求を受けると、外部からのグローバルバス36経由のアクセス要求を止め、ローカルバス35経由のアクセス要求に対してアクセスを行い、一連の処理が終了すると、グローバルバス36経由のアクセス要求を受け付ける。
【0029】
[混合アクセス]
データアクセス単位毎に、グローバルバス36経由のアクセス要求とローカルバス35経由のアクセス要求のいずれかを逐次受け付ける。
【0030】
[同時アクセス]
ローカルバス35経由のアクセス要求とグローバルバス36経由のアクセス要求を同時に受けた場合、すなわち同時アクセス要求を受けた場合、それらのアクセス先アドレスが内蔵メモリ31の異なるバンクの場合には、この同時アクセスを受け付けて処理を行い、アクセス先アドレスが異なるバンクの場合には、いずれか一方のアクセス要求を優先し、他方のアクセス要求を待たせる。
【0031】
図3を用いて、本実施形態における内蔵メモリ31に対するアクセス要求の調停処理の好ましい例を説明する。図3では調停処理をフローチャートで示しているが、メモリ内蔵データ処理装置30全体の処理の高速化を図るため、この調停処理は実際にはコントローラ33内でのハードウェアによって行われる。
【0032】
コントローラ33では、まずローカルバス35からのアクセス要求の有無を調べる(ステップS101)。ここで、ローカルバス35からのアクセス要求が無ければ、引き続きグローバスバス36からのアクセス要求の有無を調べ(ステップS102)、グローバルバス36からのアクセス要求があれば、グローバルバス36からのアクセス要求に対する処理(グローバルアクセス処理)を行う(ステップS103)。
【0033】
一方、ステップS101でローカルバス35からのアクセス要求があれば、引き続きグローバルバス36からのアクセス要求の有無を調べ(ステップS104)、グローバルバス36からのアクセス要求がなければ、ローカルバス35からのアクセス要求に対する処理(ローカルアクセス処理)を行う(ステップS105)。
【0034】
ステップS104でグローバルバス36からのアクセス要求があれば、すなわちローカルバス35からのアクセス要求とグローバルバス36からのアクセス要求を同時に受けた場合には、これらのアクセス要求のアクセス先(アドレス)が同一エリア(バンク)かどうかを調べる。ここで、ローカルバス35からのアクセス要求とグローバルバス36からのアクセス要求のアクセス先が異なるアリアであれば、これらのエリアに対する同時アクセスを行う(ステップS107)。
【0035】
ステップS106において、ローカルバス35からのアクセス要求とグローバルバス36からのアクセス要求のアクセス先が同一エリアの場合には、さらに前述のローカルバスアクセスが設定されているかどうかを調べ(ステップS108)、ローカル優先アクセスが設定されていれば、ローカルアクセス処理を行い(ステップS109)、ローカル優先アクセスが設定されていなければ、グローバルアクセス処理を行う(ステップS110)。
【0036】
なお、図3ではステップS106においてローカルバス35からのアクセス要求とグローバルバス36からのアクセス要求のアクセス先が同一エリアの場合、ステップS108でローカル優先アクセスが設定されているかどうかを調べ、それに応じてローカルアクセス処理及びグローバルアクセス処理のいずれかを行うものとしたが、ステップS108でグローバル優先アクセスが設定されているかどうかを調べるようにしてもよい。その場合、グローバル優先アクセスが設定されていれば、グローバルアクセス処理を行い、グローバル優先アクセスが設定されていなければ、ローカルアクセス処理を行うようにすればよい。
【0037】
コントローラ33は、内蔵メモリ31に対するローカルバス35及びグローバルバス36からのアクセス要求に関して上述したような調停処理を行う。また、コントローラ33は図3のステップS107による同時アクセスを可能とするため、図2中に破線で示すように、内蔵メモリ31を複数の領域(エリア)に分けて管理する機能、すなわち各エリアをローカルバス35経由でアクセスできるエリアと、グローバルバス36経由でアクセスできるエリアとに選択的に管理する機能を有する。
【0038】
このような機能をコントローラ33が有することにより、同時アクセス効率を上げると共に、内蔵メモリ31に対して、ローカルバス35経由でアクセスできるエリアをグローバルバス36経由でアクセスしてしまったり、逆にグローバルバス36経由でアクセスできるエリアをローカルバス35経由でアクセスしてしまったりすることによるデータの破壊を防止でき、内蔵メモリ31に記憶されているデータ保護の観点から好ましい。
【0039】
(第2の実施形態)
図4に、本発明の第2の実施形態に係るメモリ内蔵データ処理装置の構成を示す。図4に示すメモリ内蔵データ処理装置40Aは、図2に示した第1の実施形態に係るメモリ内蔵データ処理装置30を一つのデータ処理ユニット(第1データ処理ユニット、以後これをローカル部と呼ぶ)として複数個用い、さらに別のデータ処理ユニット(第2データ処理ユニット、以後これをグローバル部と呼ぶ)を組み合わせて構成されている。すなわち、メモリ内蔵処理装置40には、図2に示したメモリ内蔵データ処理装置30と同一構成の複数のローカル部41A〜41Nが設けられている。
【0040】
グローバル部42は、例えば汎用プロセッサまたはレンダリング部のようなデータ処理ユニットであり、分配部43、及びローカル部41A〜41Nから引き出されたグローバルバス44A〜44Nを介してローカル部41A〜41Nに接続されている。グローバル部42は分配部43及びグローバル44A〜44Nを経由して、ローカル部41A〜41Nの内蔵メモリ(図2中の内蔵メモリ31)全体を一つのアドレス空間と見なしてアクセス(リード/ライト)できるように構成されている。
【0041】
グローバル部42は、外部インタフェース45を介して外部装置との間でデータを授受することが可能である。メモリ内蔵データ処理装置40Aが図1のような画像処理システムにおける画像処理装置20の場合を例にとると、外部インタフェース45に接続される外部装置とは、例えば図1中のバスブリッジ16を介して接続されるCPU17、及び外部メモリ19等である。
【0042】
分配部43は、グローバル部42からのアクセス要求に応じてローカル部41A〜41Nの選択と内蔵メモリのアドレッシングを行う機能を有する。具体的には、分配部43はグローバル部42からアクセス要求を受け取ると、ローカル部41A〜41Nのうちの適切なローカル部を選択すると共に、グローバル部42からのアクセス要求により示されるアドレスを、ローカル部41A〜41Nの内蔵メモリ全体のアドレス空間内における選択したローカル部に割り当てられたアドレスに変換して、選択したローカル部に分配することにより、その内蔵メモリにアクセスする。
【0043】
図5は、グローバル部42からの制御に従って分配部43がローカル部41A〜41Nに対してアドレッシング(メモリマッピング)を行う方法の具体例を示した図であり、(a)は1次元ストライプ型、(b)は1次元ブロック型と呼ばれる方式である。図5(a)(b)では、ローカル部41A〜41Nをローカル部1〜Nと表記している。1次元ストライプ型アドレッシングでは、図5(a)に示すように同じローカル部の各アドレスをストライプ状に、つまり異なるローカル部のアドレスの間に位置するように並べ、異なるローカル部のアドレスi(i=1,2,…,N)を連続的に配置している。1次元ブロック型アドレッシングでは、図5(b)に示すように同じローカル部のアドレスi(i=1,2,…,N)を連続的に配置してブロック化している。
【0044】
アドレッシングの方式としては、他にグラフィクス処理に向く2次元でのストライプ型とブロック型のアドレッシングも知られており、これら方式も本実施形態では用いることができる。分配部43は、これら複数のアドレッシング方式のうち任意の一つの方式をメモリ内蔵データ処理装置の用途や処理内容等に応じて選択的に用いてもよいし、一つの方式を固定して用いてもよい。
【0045】
本実施形態によると、各ローカル部41A〜41Nのそれぞれの内部では、第1の実施形態で説明したように広バンド幅のメモリバス及びローカルバスを経由した高速のデータ転送による高速処理を実現できる。一方、メモリ内蔵データ処理装置40A全体としては、グローバル部42から分配部43を介してローカル部41A〜41Nを見たとき、各ローカル部41A〜41Nの内蔵メモリを全体として一つのアドレス空間を持つ大容量メモリと見なしてアクセスできるため、例えば処理速度は遅くてよいが、大量のデータを扱うような処理を実現することが可能となる。すなわち、処理内容に応じてメモリ内蔵データ処理装置40Aにおける動作形態を選択することが可能となり、融通性の富んだデータ処理装置とすることができる。
【0046】
本実施形態のより具体的な応用として、ローカル部41A〜41N及びグローバル部42の両方にレンダリング部の機能を持たせることにより、メモリ内蔵処理装置40Aを3次元グラフィックスシステムにおける描画装置として機能させることができる。この場合、外部装置から外部インタフェース45を介してポリゴンデータがグローバル部42に入力される。グローバル部42は大きなポリゴンについては自身で描画を行い、ローカル部41A〜41Nには小さなポリゴンのみを描画させる。これによって、ローカル部41A〜41N内のレンダリング部の回路をグローバル部42のそれより小さくすることが可能となる。
【0047】
図6は、入力されたポリゴンデータのポリゴンサイズに応じてローカル部41A〜41N及びグローバル部42のいずれのレンダリング部で描画するかを選択する処理を示している。この選択処理は、外部インタフェース45を介して入力されたポリゴンデータ(形状プリミティブデータ)の大きさ(ポリゴンサイズ)に従って、グローバル部42において行われる。
【0048】
まず、入力されたポリゴンデータのポリゴンサイズがローカル部41A〜41Nで処理できるサイズか否かを判断する(ステップS201)。入力されたポリゴンデータがローカル部41A〜41Nで処理できるサイズであるとステップS201で判断したならば、そのポリゴンの位置に基づいてローカル部41A〜41Nのうちの適切な一つを選択して、そのローカル部にポリゴンデータを送り、描画を行わせる(ステップS202〜S203)。一方、ステップS201において入力されたポリゴンデータがローカル部41A〜41Nで処理できないサイズであると判断したならば、グローバル部42自身が描画を行う。
【0049】
図6では、入力されたポリゴンデータのポリゴンサイズに応じて、ローカル部41A〜41N及びグローバル部42のいずれのレンダリング部で描画するかの選択処理をフローチャートで示したが、メモリ内蔵データ処理装置40A全体の処理の高速化を図るために、この選択処理はグローバル部42のハードウェアによって実現されることが望ましい。
【0050】
(第3の実施形態)
図7は、本発明の第3の実施形態に係るメモリ内蔵データ処理装置40Bの構成を示す図であり、図5に示した第2の実施形態に係るメモリ内蔵データ処理装置40Aからグローバル部42を除去し、外部インタフェース45と分配部42を直結している。本実施形態の構成は、外部インタフェース45がレンダリングのようなデータ処理機能を持たないグローバル部であると見なすことができる。
【0051】
本実施形態によると、各ローカル部41A〜41Nのそれぞれの内部では、第2の実施形態と同様に広バンド幅のメモリバス及びローカルバスを経由した高速のデータ転送による高速処理を実現できる。メモリ内蔵データ処理装置40B全体としては、外部装置から外部インタフェース45及び分配部43を介してローカル部41A〜41Nを見たとき、各ローカル部41A〜41Nの内蔵メモリを全体として一つのアドレス空間を持つ大容量メモリと見なしてアクセスできる。従って、入力されたポリゴンデータに応じてローカル部及びグローバル部で選択的に描画を行う点を除いて、第2の実施形態と同様の効果が基本的に得られる。
【0052】
(第4の実施形態)
図8は、本発明の第4の実施形態に係るメモリ内蔵データ処理装置40Cの構成を示す図である。本実施形態のメモリ内蔵データ処理装置40Cは、複数のローカル部41A〜41Nと複数のグローバル部42A〜42Mを有し、ローカル部41A〜41Nとグローバル部42A〜42Mとは、交換部46によって任意に接続される。
【0053】
交換部46はローカル部41A〜41Nとグローバル部42A〜42Mとの交換接続、すなわちローカル部41A〜41Nの各々をグローバル部42A〜42Mの任意の一つ(または複数)に接続する操作を行うためのものであり、公知のクロスバ型または共有バス型のいずれを用いてもよい。
【0054】
交換部46は、外部からの制御信号に従って上記の交換接続を行う。図1に示した画像処理システムを例にとると、この外部からの制御信号は例えば図1中のコントローラ11を介して入力されるユーザからの指示に従ってCPU17で発生され、本実施形態のメモリ内蔵データ処理装置40Cである画像処理装置20に入力される。
【0055】
一方、外部インタフェース45は、本実施形態では分配・合成機能を有し、外部装置からのデータや信号をグローバル部42A〜42Mに分配したり、あるいはグローバル部42A〜42Mからのデータや信号を共通のバス上に合成して外部装置へ送出する。
【0056】
本実施形態によると、複数のローカル部41A〜41Nに加えて、グローバル部42A〜42Mも複数設けられていることにより、両者を交換部46により交換接続することによって、図4に示した第2の実施形態に係るメモリ内蔵データ処理装置40Bに比較してさらにデータ処理能力を拡張でき、データ処理のトータルパフォーマンスを高めることができる。
【0057】
(第5の実施形態)
図9には、本発明の第5の実施形態に係るメモリ内蔵データ処理装置40Dの構成を示す。本実施形態のメモリ内蔵データ処理装置40Dは、図8に示した第4の実施形態に係るメモリ内蔵データ処理装置40Cに、グローバル部42A〜42Mと一対一で対応するさらに別のデータ処理ユニット(第3のデータ処理ユニット)であるローカル部47A〜47Mが追加された構成となっている。グローバル部42A〜42Mとローカル部47A〜47Mとは、グローバルバス48A〜48Mによりそれぞれ接続される。追加されたローカル部47A〜47Mは、ローカル部41A〜41Nと同様に、図2に示したメモリ内蔵データ処理装置と同一の構成を有する。
【0058】
第2の実施形態では、図6に示したメモリ内蔵データ処理装置40Bにおいてローカル部41A〜41N及びグローバル部42A〜42Mの両方にレンダリング部の機能を持たせる態様について説明した。これに対し、本実施形態ではグローバル部42A〜42Mからレンダリング機能を切り離し、この機能を新たに追加したローカル部47A〜47Mに持たせている。
【0059】
言い換えれば、グローバル部42A〜42Mに交換部46を介して接続されるローカル部41A〜41Nは、グローバル部42A〜42Mに対して共通に使用される共用ローカル部であるのに対して、追加されたローカル部47A〜47Mは、それぞれに接続されたグローバル部42A〜42Mによってのみ使用される専用ローカル部となっている。
【0060】
すなわち、本実施形態では例えば第2の実施形態の応用例で説明したようなレンダリング処理を行う場合、共用ローカル部41A〜41Nによってポリゴンサイズの小さなポリゴンの描画を行い、グローバル部42A〜42Mの各々とこれらのそれぞれ対応する専用ローカル部47A〜47Mの各々とのペアによってポリゴンサイズの大きなポリゴンの描画を行う、といった処理態様をとることができる。
【0061】
本実施形態によると、図8に示した第4の実施形態に係るメモリ内蔵データ処理装置40Cと同様のパフォーマンスを発揮しつつ、共用ローカル部41A〜41Nと専用ローカル部47A〜47Mを同一アーキテクチャとすることによって、装置の開発効率を上げることができるという効果が期待できる。
【0062】
(第6の実施形態)
図10は、本発明の第6の実施形態に係るメモリ内蔵データ処理装置40Eの構成を示す図であり、グローバル部42とローカル部41A〜41Nがクロスバ部49を介して接続されている。これは第2の実施形態に係る図4に示したメモリ内蔵データ処理装置40Bにおける分配部43をクロスバ部49に置き換えた構成である。
【0063】
クロスバ部49は、外部からの制御信号に従ってグローバル部42とローカル部41A〜41N間の交換接続及びローカル部41A〜41N相互間の交換接続を行う。図1に示した画像処理システムを例にとると、この外部からの制御信号は例えば図1中のコントローラ11を介して入力されるユーザからの指示に従ってCPU17で発生され、本実施形態のメモリ内蔵データ処理装置40Eである画像処理装置20に入力される。
【0064】
本実施形態によると、図4に示したようにグローバル部42とローカル部41A〜41Nを分配部43を介して接続した構成に比較して、より多様な処理態様をとることができる。例えば、メモリ内蔵データ処理装置40Eの処理内容に応じてクロスバ部49によりグローバル部42とローカル部41A〜41Nとの間の接続関係を変更することが可能となる。
【0065】
また、クロスバ部49によってローカル部41A〜41N相互間を任意に接続し、ローカル部41A〜41N間の通信も可能となる。これによりローカル部41A〜41N間で相互にデータコピーを行うことができ、例えば図1の画像入力装置14によって入力された画像データに対して画像処理装置20でフィルタリングなどの処理を行う場合に有利である。
【0066】
フィルタリングに際しては、例えば、あるローカル部の内蔵メモリに、あるフレームの画像データを蓄積し、次のフレームの画像データを別のローカル部の内蔵メモリに蓄積した状態で、一つのローカル部の内蔵メモリに別のローカル部の内蔵メモリに蓄積されている画像データをコピーして足し合わせることにより、両フレームの画像データの平均をとるなどの処理が可能となる。
【0067】
(第7の実施形態)
図11は、本発明の第7の実施形態に係るメモリ内蔵データ処理装置40Fの構成を示す図であり、第6の実施形態の図10に示した構成を拡張し、複数のグローバル部42A〜42M及びローカル部41A〜41Nをクロスバ部49を介して接続した構成となっている。
【0068】
クロスバ部49は、外部からの制御信号に従ってグローバル部42とローカル部41A〜41N間の交換接続及びローカル部41A〜41N相互間の交換接続を行う。図1に示した画像処理システムを例にとると、この外部からの制御信号は例えば図1中のコントローラ11を介して入力されるユーザからの指示に従ってCPU17で発生され、本実施形態のメモリ内蔵データ処理装置40Eである画像処理装置20に入力される。すなわち、クロスバ部49によってメモリ内蔵データ処理装置40Fの処理内容に応じてグローバル部42〜42Mとローカル部41A〜41Nとの間の接続関係を変更したり、ローカル部41A〜41N相互間を任意に接続してローカル部41A〜41N間の通信も可能とする。
【0069】
本実施形態によると、第6の実施形態と同様の効果が得られることに加えて、図9に示した第5の実施形態と同様の処理態様をとることもできる。すなわち、ローカル部41A〜41Nの一部(41A〜41Mとする)をグローバル部42A〜42Mと一対一で対応させ、ローカル部41A〜41Mにグローバル部42A〜42Mから切り離したレンダリング機能を持たせて、ローカル部41A〜41Mをグローバル部42A〜42Mによってのみ使用される専用ローカル部ローカル部とする。一方、ローカル部41A〜41Nの他の一部をグローバル部42A〜42Mに対して共通に使用される共用ローカル部とする。
【0070】
このようにすることにより、図8に示した第4の実施形態に係るメモリ内蔵データ処理装置40Cと同様のパフォーマンスを発揮しつつ、共用ローカル部41A〜41Nと専用ローカル部47A〜47Mを同一アーキテクチャとすることで、開発効率を上げることができるという効果も期待することができる。
【0071】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば内蔵メモリによる広バンド幅を有効に活用しつつ、処理内容の多様なデータ処理を可能としたメモリ内蔵データ処理装置を提供することができる。
【0072】
より具体的には、例えばローカル部として説明した基本構成のメモリ内蔵データ処理装置では、高速のデータ転送による高速処理を実現できる。一方、複数のローカル部の内蔵メモリ全体を一つのアドレス空間を持つ大容量メモリと見なしてアクセス可能な構成とすると、例えば処理速度は遅くてよいが、大量のデータを扱うような処理を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るメモリ内蔵データ処理装置が適用され得る画像処理システムの構成を示すブロック図
【図2】本発明の第1の実施形態に係るメモリ内蔵データ処理装置の構成を示すブロック図
【図3】同実施形態におけるローカルバス経由及びグローバルバス経由の内蔵メモリへのアクセス要求に対するコントローラによる調停処理を示すフローチャート
【図4】本発明の第2の実施形態に係るメモリ内蔵データ処理装置の構成を示すブロック図
【図5】同実施形態における分配部によるローカル部に対する1次元ストライプ型及び1次元ブロック型のアドレッシング方式について示す図
【図6】同実施形態における入力ポリゴンに応じてローカル部及びグローバル部のいずれのレンダリング部で描画するかを選択する処理を説明するためのフローチャート
【図7】本発明の第3の実施形態に係るメモリ内蔵データ処理装置の構成を示すブロック図
【図8】本発明の第4の実施形態に係るメモリ内蔵データ処理装置の構成を示すブロック図
【図9】本発明の第5の実施形態に係るメモリ内蔵データ処理装置の構成を示すブロック図
【図10】本発明の第6の実施形態に係るメモリ内蔵データ処理装置の構成を示すブロック図
【図11】本発明の第7の実施形態に係るメモリ内蔵データ処理装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
30…メモリ内蔵データ処理装置
31…内蔵メモリ
32…データ処理部
33…コントローラ
34…メモリバス
35…ローカルバス
36…グローバルバス
40A〜40F…メモリ内蔵データ処理装置
41A〜41N…ローカル部(第1のデータ処理ユニット)
42,42A〜42M…グローバル部(第2のデータ処理ユニット)
43…分配部
44A〜44N…グローバルバス
45…外部インタフェース
46…交換部
47A〜47M…ローカル部(第3のデータ処理ユニット)
48A〜48M…グローバルバス
49…クロスバ部
Claims (8)
- データを記憶するためのメモリと、第1のバスを介して外部装置と接続され、第2のバスを介して前記メモリと接続されたコントローラと、第3のバスを介して前記コントローラに接続され、前記第3のバス、前記コントローラ及び前記第2のバスを介して前記メモリに対してデータのリード/ライトを行いつつ所望のデータ処理を行うデータ処理部とが同一集積回路内に集積され、前記コントローラは前記メモリに対するリード/ライトのために前記第1のバスを経由して入力される第1のアクセス要求と前記第3のバスを経由して前記データ処理部から入力される第2のアクセス要求の調停処理を行って前記メモリに対してアクセスを行うメモリ内蔵データ処理部を一つの単位とする複数の第1データ処理ユニットと;
前記複数の第1データ処理ユニット内のメモリ全体を一つのメモリ空間と見なしてアクセス可能に構成され、前記メモリに対してデータのリード/ライトを行いつつ所望のデータ処理を行う少なくとも一つの第2データ処理ユニットと;
前記第2データ処理ユニットと外部装置とを接続するインタフェースと;を具備し、
前記第2データ処理ユニットは、前記外部装置から前記インタフェースを介して入力されるポリゴンデータのポリゴンサイズを判断し、該ポリゴンデータが前記第1データ処理ユニットで描画できるポリゴンサイズである場合は、該ポリゴンデータで示されるポリゴンの位置に応じて選択した第1データ処理ユニットに該ポリゴンの描画を行わせ、該ポリゴンデータが前記第1データ処理ユニットで描画できないポリゴンサイズである場合は、前記第2データ処理ユニット自身が該ポリゴンデータで示されるポリゴンの描画を行うメモリ内蔵データ処理装置。 - データを記憶するためのメモリ、第1のバスを介して外部装置と接続され、第2のバスを介して前記メモリと接続されたコントローラ、第3のバスを介して前記コントローラに接続され、前記第3のバス、前記コントローラ及び前記第2のバスを介して前記メモリに対してデータのリード/ライトを行いつつ所望のデータ処理を行うデータ処理部とが同一集積回路内に集積され、前記コントローラは前記メモリに対するリード/ライトのために前記第1のバスを経由して入力される第1のアクセス要求と前記第3のバスを経由して前記データ処理部から入力される第2のアクセス要求の調停処理を行って前記メモリに対してアクセスを行うメモリ内蔵データ処理部を一つの単位とする複数の第1データ処理ユニットと;
前記複数の第1データ処理ユニット内のメモリ全体を一つのアドレス空間と見なしてアクセス可能に構成され、前記メモリに対してデータのリード/ライトを行いつつ所望のデータ処理を行う複数の第2データ処理ユニットと;
前記複数の第1データ処理ユニットと前記複数の第2データ処理ユニットとを交換接続する交換部と;
前記複数の第2データ処理ユニットと外部装置とを接続するインタフェースと;を具備するメモリ内蔵データ処理装置。 - データを記憶するためのメモリ、第1のバスを介して外部装置と接続され、第2のバスを介して前記メモリと接続されたコントローラ、第3のバスを介して前記コントローラに接続され、前記第3のバス、前記コントローラ及び前記第2のバスを介して前記メモリに対してデータのリード/ライトを行いつつ所望のデータ処理を行うデータ処理部とが同一集積回路内に集積され、前記コントローラは前記メモリに対するリード/ライトのために前記第1のバスを経由して入力される第1のアクセス要求と前記第3のバスを経由して前記データ処理部から入力される第2のアクセス要求の調停処理を行って前記メモリに対してアクセスを行うメモリ内蔵データ処理部を一つの単位とする複数の第1データ処理ユニットと;
前記複数の第1データ処理ユニット内のメモリ全体を一つのアドレス空間と見なしてアクセス可能に構成され、前記メモリに対してデータのリード/ライトを行いつつ所望のデータ処理を行う複数の第2データ処理ユニットと;
前記複数の第1データ処理ユニットと前記複数の第2データ処理ユニット間の交換接続、前記複数の第1データ処理ユニット相互間の交換接続、及び前記複数の第2データ処理ユニット相互間の交換接続を行うクロスバ部と;
前記第2データ処理ユニットと外部装置とを接続するインタフェースと;を具備するメモリ内蔵データ処理装置。 - データを記憶するためのメモリと、第1のバスを介して外部装置と接続され、第2のバスを介して前記メモリと接続されたコントローラと、第3のバスを介して前記コントローラに接続され、前記第3のバス、前記コントローラ及び前記第2のバスを介して前記メモリに対してデータのリード/ライトを行いつつ所望のデータ処理を行うデータ処理部とが同一集積回路内に集積され、前記コントローラは前記メモリに対するリード/ライトのために前記第1のバスを経由して入力される第1のアクセス要求と前記第3のバスを経由して前記データ処理部から入力される第2のアクセス要求の調停処理を行って前記メモリに対してアクセスを行うメモリ内蔵データ処理部を一つの単位とする複数の第1データ処理ユニットと;
前記複数の第1データ処理ユニット内のメモリ全体を一つのアドレス空間と見なしてアクセス可能に構成され、前記メモリに対してデータのリード/ライトを行いつつ所望のデータ処理を行う少なくとも一つの第2データ処理ユニットと;
前記複数の第1データ処理ユニット相互間の交換接続、及び前記複数の第1データ処理ユニットと前記第2のデータ処理ユニット間の交換接続を行うクロスバ部と;
前記第2データ処理ユニットと外部装置とを接続するインタフェースと;
前記複数の第2データ処理ユニットにそれぞれ接続され、前記メモリ内蔵データ処理部を一つの単位とする複数の第3データ処理ユニットと;を具備し、
前記複数の第2データ処理ユニットはそれぞれに接続された前記第3データ処理ユニット内のメモリに対してデータのリード/ライトを行いつつ所望のデータ処理を行うメモリ内蔵データ処理装置。 - データを記憶するためのメモリ、第1のバスを介して外部装置と接続され、第2のバスを介して前記メモリと接続されたコントローラ、第3のバスを介して前記コントローラに接続され、前記第3のバス、前記コントローラ及び前記第2のバスを介して前記メモリに対してデータのリード/ライトを行いつつ所望のデータ処理を行うデータ処理部とが同一集積回路内に集積され、前記コントローラは前記メモリに対するリード/ライトのために前記第1のバスを経由して入力される第1のアクセス要求と前記第3のバスを経由して前記データ処理部から入力される第2のアクセス要求の調停処理を行って前記メモリに対してアクセスを行うメモリ内蔵データ処理部を一つの単位とする複数の第1データ処理ユニットと;
前記複数の第1データ処理ユニット内のメモリ全体を一つのアドレス空間と見なしてアクセス可能に構成され、前記メモリに対してデータのリード/ライトを行いつつ所望のデータ処理を行う複数の第2データ処理ユニットと;
前記複数の第1データ処理ユニットと前記複数の第2データ処理ユニット間の交換接続、前記複数の第1データ処理ユニット相互間の交換接続、及び前記複数の第2データ処理ユニット相互間の交換接続を行うクロスバ部と;
前記第2データ処理ユニットと外部装置とを接続するインタフェースと;
前記複数の第2データ処理ユニットにそれぞれ接続され、前記メモリ内蔵データ処理部を一つの単位とする複数の第3データ処理ユニットと;を具備し、
前記複数の第2データ処理ユニットはそれぞれに接続された前記第3データ処理ユニット内のメモリに対してデータのリード/ライトを行いつつ所望のデータ処理を行うメモリ内蔵データ処理装置。 - 前記コントローラは、前記第1及び第2のアクセス要求のそれぞれのアクセス先が前記メモリ内の同一エリアの場合には、前記第1及び第2のアクセス要求のいずれかの要求を優先させてアクセスを行い、前記第1及び第2のアクセス要求のそれぞれのアクセス先が前記メモリ内の異なるエリアの場合には、それぞれのエリアに対して同時アクセスを行う請求項1乃至5のいずれか1項記載のメモリ内蔵データ処理装置。
- 前記コントローラは、前記メモリを複数のエリアに分割して管理し、前記第1及び第2のアクセス要求のそれぞれのアクセス先を異なるエリアに設定する請求項1乃至5のいずれか1項記載のメモリ内蔵データ処理装置。
- 前記複数の第1データ処理ユニットと前記第2データ処理ユニットとの間に接続され、前記第2データ処理ユニットからのアクセス要求に応じて一つの第1データ処理ユニットを選択し、かつ該アクセス要求により示されるアドレスを前記アドレス空間における該選択した第1データ処理ユニットに割り当てられたアドレスに変換して該選択した第1データ処理ユニットに分配する分配部をさらに有する請求項1乃至5のいずれか1項記載のメモリ内蔵データ処理装置。
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