JP4175404B2 - Dma制御方法及びdmaコントローラ - Google Patents
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Description
このため、DMA転送においては、各チャネルに優先順位が設定され、複数のチャネルに係るDMA転送が同時的に要求された場合には、より高い優先順位が設定されているチャネルにバスの占有が許可される。
また、各チャネルに優先順位を適宜に設定し、DMA転送が実行されたチャネルの優先順位を最下位に設定するラウンドロビン方式、最上位に設定するLRU(Least Recently Used )方式も知られている。
更に、各チャネルの優先順位を格納するプライオリティレジスタを用いる方式が知られている。プライオリティレジスタを用いる場合、プライオリティレジスタに設定する値を書き換えることによって、各チャネルの優先順位が変更される。
互いの長所を生かし短所を補うため、従来、ラウンドロビン方式とLRU方式とを切り換えてデータを転送するバスアービタ回路が提案されている(特許文献1参照)。
また、プライオリティレジスタと、固定優先順位方式又はラウンドロビン方式によって、データ転送が要求される都度、各チャネルの優先順位を判断する判断部とを併用する記録装置が提案されている(特許文献2参照)。
一方、特許文献2に開示されている記録装置は、転送要求信号を受け付ける都度、転送要求信号を受け付けたチャネルの優先順位を判断してプライオリティレジスタを書き換えるための複雑な回路と繁雑な制御用ソフトウエアとが必要になる。
また、DMAコントローラは、初期化手段、受付手段、第1読出手段、転送手段、第2読出手段、及び書換手段を備える。
第2発明に係るDMAコントローラは、例えば、第1発明に係るDMA制御方法に基づく制御用ソフトウエアによって制御される。このDMA制御方法は、受付ステップと、実行ステップと、第1設定ステップと、第2設定ステップと、調整ステップとを有する。
ただし、この設定値も、各チャネルの優先度に応じた値であることが望ましい。即ち、優先度が低いチャネルに対しては最下位の値が与えられ、優先度が高いチャネルに対しては、最下位を除く所定の順位の値が与えられる。
設定順位レジスタに関しては、複数のチャネルに同一の値が与えられることもある。
このために、DMAコントローラの初期化手段は、例えばDMAコントローラの起動直後、又は前回の一連のDMA転送作業の終了時に、初期順位レジスタに格納されている優先順位の初期値を、優先順位の現在値として優先順位レジスタに格納する。
転送要求信号を受け付けたチャネルに係るDMA転送の内、最も優先順位が高いチャネルに係るDMA転送を実行する実行ステップの前段階として、第1読出手段は、受付手段が転送要求信号を受け付けたチャネルの優先順位の現在値を優先順位レジスタから読み出す。
次に、転送手段が、実行ステップの後段階として、第1読出手段が読み出した優先順位の現在値に応じた順番で、転送要求信号を受け付けたチャネルに係るDMA転送を実行する。
一方、第2読出手段が設定順位レジスタから読み出した設定値が、最下位を除く所定の順位の値である場合、DMA転送が実行されたチャネル(他のチャネル)の優先順位は、最下位を除く所定の順位に設定される(第2設定ステップ)。この順位は、DMA転送が実行されたときの順位か、又はDMA転送が実行されたときの順位とは異なる順位である。
この場合、書換手段は、第1設定ステップ又は第2設定ステップで優先順位が設定されたチャネル以外のチャネルの優先順位を繰り上げ(又は繰り下げ)ることによって、優先順位レジスタに関し、複数のチャネルに同一の優先順位が設定されることがないよう調整する(調整ステップ)。
しかも、優先順位レジスタに格納される値は、各チャネルに固定的な不変の値ではなく、また、DMA転送が実行されたチャネルを必ず最下位又は最上位に回すような値でもないため、チャネルの優先度に応じた適切な優先順位が各チャネルに設定されることになる。
本実施の形態におけるDMAコントローラ1は、9個のチャネルに係るDMA転送を制御すべく、デジタル複合機に組み込まれている。図1は、このデジタル複合機の要部の構成を示すブロック図でもある。
CPU21は、ROM22、RAM23、及びDMAコントローラ1に、システムバス51を介して接続されている。
また、DMAコントローラ1には、システムバス51を介して直接的に、データの転送を要求する9個の転送要求デバイスとして、データ入出力装置(I/O)31,32,…,39が接続されている。つまり、I/O31,32,…,39とデータ記憶装置4とは直接的に接続されておらず、DMAコントローラ1を介して接続されている。
ここで、データの転送とは、データ記憶装置4に対するデータの書き込み又は読み出しである。
ここで、I/O31に関するデータの転送経路をチャネル(ch)1とする。I/O31は、信号線を介して、DMAコントローラ1へ、ch1に関するデータの転送を要求する転送要求信号dreq1を出力し、dreq1によるDMA転送に応答する転送応答信号ack1をDMAコントローラ1から入力される。ただし、I/O31は、ack1が入力されるまで、dreq1の出力を継続する。
データ記憶装置4からデータを読み出す場合、dreq1を入力されたDMAコントローラ1は、読み出すべきデータをデータ記憶装置4から読み出してシステムバス51へ出力する。ack1を入力されたI/O31は、システムバス51へ出力されたデータを受け取る。
DMAコントローラ1は、各ch1,2,…,9の優先順位の初期値を格納する初期順位レジスタ11と、DMA転送が実行された場合の各ch1,2,…,9の優先順位の設定値を格納する設定順位レジスタ12と、各ch1,2,…,9の優先順位の現在値を格納する優先順位レジスタ13と、優先順位レジスタ13を内蔵する制御部14と、セレクタ15とを備える。
以下に、DMAコントローラ1によるDMA転送について説明する。
このタイミングは、例えば、優先順位レジスタ13の初期化を指示する指示信号がCPU21から入力された場合である。具体的には、CPU21は、デジタル複合機の電源がオフからオンになった場合、I/O31,32,…,39全部に関するデータ転送が実行されていない場合、所定時刻に達した場合等に制御部14へ指示信号を出力する。
受付手段は、各チャネルに関するデータの転送を要求する転送要求信号を受け付ける受付ステップを実行する。
優先順位レジスタ13の書き換え後、1又は複数のdreqが制御部14に入力されている場合、制御部14は、入力されているdreqに対応するチャネルの優先順位の現在値を再び優先順位レジスタ13から読み出し、読み出した優先順位の現在値が最も小さいチャネルへ、このチャネルに対応するackを出力し、そして、このチャネルに係るDMA転送を行なう。
優先順位レジスタ13の書き換え後、dreqが制御部14に入力されていない場合、制御部14はdreqが入力されるまで待機する。
以上のように、第1読出手段及び転送手段は、転送要求信号を受け付けたチャネルに係るDMA転送の内、最も優先順位が高いチャネルに係るDMA転送を実行する実行ステップを実行する。
セレクタ15は、システムバス51及びデータバス52両方に直接的に接続されている。
デジタル複合機のユーザは、この操作パネルを用いてデジタル複合機にデータ(例えば優先順位の初期値及び/又は設定値)を入力する。CPU21は、操作パネルを介して入力されたデータをRAM23に書き込み、また、RAM23から読み出す。
即ちユーザは、I/O31,32,…,39に関するデータ転送の優先度に応じて、適切な優先順位の初期値及び設定値を設定することが可能である。
図2は、初期順位レジスタ11に格納される優先順位の初期値の一例を示す模式図であり、図3は、設定順位レジスタ12に格納される優先順位の設定値の一例を示す模式図である。
本実施の形態においては9個のチャネルが存在するため、優先順位は最上位の“1”から最下位の“9”までの9個の自然数で示される。
各ch1,2,…,9に関連付けられる優先順位の初期値は、各ch1,2,…,9の優先度に応じて適切に設定される。つまり、帯域確保のため優先的にDMA転送を実行する必要があるチャネル、使用頻度が高いチャネル等、優先度が高いチャネルには高い優先順位(小さい初期値)が設定される。
図3には、ch3に関連付けて“4”が格納され、ch3以外のチャネル夫々に関連付けて“9”が格納されている場合が例示してある。つまり、ch3の優先度が高く、ch3以外のチャネルの優先度が低い場合が例示してある。
図4〜図5は、図2及び図3に示すような値が初期順位レジスタ11及び設定順位レジスタ12夫々に格納されている場合に優先順位レジスタ13に格納される優先順位の現在値の遷移の一例を示す模式図であり、図6〜図7は、DMAコントローラ1による優先順位の遷移の一例を示す説明図である。
制御部14は、入力されているdreq1,2,3,4に対応するチャネルの優先順位の現在値を図4(a)に示す優先順位レジスタ13から読み出す。この場合、ch1の優先順位の現在値が最も小さい“1”であるため、ch1へack1を出力し、そして、ch1に係るDMA転送を行なう。ack1の出力によって、制御部14に対するdreq1の入力は停止する。
更に制御部14は、設定順位レジスタ12から読み出した優先順位の設定値“9”に基づいて、優先順位レジスタ13に格納されている優先順位の現在値を書き換える。
このとき、制御部14が優先順位レジスタ13に格納される優先順位の現在値を書き換えた結果が図4(b)に示されている。
ch1に優先順位“9”が付与された時点で、ch1及びch9夫々に同一の優先順位“9”が設定される(優先順位のバッティングが生じる)ため、本実施の形態においては、この時点で優先順位“9”が付与されたch1を優先順位“9”に設定しておき、ch9の優先順位を繰り上げて“8”とする。
即ち、ch1に係るDMA転送の終了後、ch1〜ch9夫々の優先順位がラウンドロビン方式で設定される。
更に制御部14は、設定順位レジスタ12から読み出した優先順位の設定値“9”に基づいて、優先順位レジスタ13に格納されている優先順位の現在値を書き換える。
このとき、制御部14が優先順位レジスタ13に格納される優先順位の現在値を書き換えた結果が図4(c)に示されている。
この場合も、ch1〜ch9夫々の優先順位がラウンドロビン方式で設定され、この結果、図4(c)に示すように、優先順位レジスタ13には、ch1に関連付けて“8”、ch2に関連付けて“9”、ch3に関連付けて“1”、ch4に関連付けて“2”、…、ch9に関連付けて“7”が格納される。
更に制御部14は、設定順位レジスタ12から読み出した優先順位の設定値“4”に基づいて、優先順位レジスタ13に格納されている優先順位の現在値を書き換える。
このとき、制御部14が優先順位レジスタ13に格納されている優先順位の現在値を書き換えた結果が図5(a)に示されている。
ch3に優先順位“4”が付与された時点で、ch3及びch6夫々に同一の優先順位“4”が設定されるため、本実施の形態においては、この時点で優先順位“4”が付与されたch3を優先順位“4”に設定しておき、ch6の優先順位を繰り上げて“3”とする。
即ち、ch1に係るDMA転送の終了後、ch3〜ch6夫々の優先順位がラウンドロビン方式状に設定される。
また、ch7〜ch9及びch1,2夫々は、優先順位のバッティングが生じないため、優先順位の書き換えは行なわれない。
更に制御部14は、設定順位レジスタ12から読み出した優先順位の設定値“9”に基づいて、優先順位レジスタ13に格納されている優先順位の現在値を書き換える。
このとき、制御部14が優先順位レジスタ13に格納される優先順位の現在値を書き換えた結果が図5(b)に示されている。
この場合も、ch1〜ch9夫々の優先順位がラウンドロビン方式で設定され、この結果、図5(b)に示すように、優先順位レジスタ13には、ch1に関連付けて“7”、ch2に関連付けて“8”、ch3に関連付けて“3”、ch4に関連付けて“9”、…、ch9に関連付けて“6”が格納される。
この場合も、ch1〜ch9夫々の優先順位がラウンドロビン方式で設定される。
なお、例えば第2設定ステップで優先順位が設定されたチャネルの優先順位が最上位である場合、調整ステップにおいて、第2設定ステップで優先順位が設定されたチャネル以外のチャネルの優先順位を繰り下げてもよい。
図8には、最も優先度が高いch1,2に関連付けて“2”が格納され、次に優先度が高いch5,6に関連付けて“6”が格納され、優先度が低いch3,4に関連付けて“8”が格納され、更に優先度が低いch7,8,9に関連付けて“9”が格納されている場合が例示してある。
図9〜図10は、図2及び図8に示すような値が初期順位レジスタ11及び設定順位レジスタ12夫々に格納されている場合に優先順位レジスタ13に格納される優先順位の現在値の遷移の他の一例を示す模式図である。
制御部14は、入力されているdreq1,3,5,9に対応するチャネルの優先順位の現在値を図9(a)に示す優先順位レジスタ13から読み出す。この場合、ch1の優先順位の現在値が最も小さい“1”であるため、ch1へack1を出力し、そして、ch1に係るDMA転送を行なう。ack1の出力によって、制御部14に対するdreq1の入力は停止する。
更に制御部14は、設定順位レジスタ12から読み出した優先順位の設定値“2”に基づいて、優先順位レジスタ13に格納されている優先順位の現在値を書き換える。
即ち、ch1に係るDMA転送の終了後、ch1及びch2夫々の優先順位がラウンドロビン方式状に設定される。ここで、ch3〜ch9夫々は、優先順位のバッティングが生じないため、優先順位の書き換えは行なわれない。
このとき、制御部14が優先順位レジスタ13に格納される優先順位の現在値を書き換えた結果が図9(b)に示されている。
更に制御部14は、設定順位レジスタ12から読み出した優先順位の設定値“8”に基づいて、優先順位レジスタ13に格納されている優先順位の現在値を書き換える。
このとき、制御部14が優先順位レジスタ13に格納される優先順位の現在値を書き換えた結果が図9(c)に示されている。
更に制御部14は、設定順位レジスタ12から読み出した優先順位の設定値“6”に基づいて、優先順位レジスタ13に格納されている優先順位の現在値を書き換える。
このとき、制御部14が優先順位レジスタ13に格納される優先順位の現在値を書き換えた結果が図10(a)に示されている。
更に制御部14は、設定順位レジスタ12から読み出した優先順位の設定値“9”に基づいて、優先順位レジスタ13に格納されている優先順位の現在値を書き換える。
このとき、制御部14が優先順位レジスタ13に格納される優先順位の現在値を書き換えた結果が図10(b)に示されている。
図11には、ch1,2,3夫々に関連付けて“3”が格納され、更に、ch4に関連付けて“4”、ch5に関連付けて“5”、…、ch9に関連付けて“9”が格納されている場合が例示してある。
図12には、ch1に関連付けて“1”、ch2に関連付けて“2”、ch3に関連付けて“3”が格納され、更に、ch4,5,…,9夫々に関連付けて“9”が格納されている場合が例示してある。
一方、図2及び図12に示すような値が初期順位レジスタ11及び設定順位レジスタ12夫々に格納されている場合、優先順位レジスタ13に格納されるch1,2,3の優先順位の現在値は固定優先順位方式状に設定され、ch4,5,…,9の優先順位の現在値は、ラウンドロビン方式状に設定される。
つまり、本発明のDMAコントローラは多様なDMA制御方法に柔軟に対応可能な構成である。
即ち、本発明のDMAコントローラは、各チャネルにラウンドロビン方式的に所定の優先順位を設定する本発明のDMA制御方法にて使用する場合に最も効率よく作動する。
11 初期順位レジスタ
12 設定順位レジスタ
13 優先順位レジスタ
14 制御部
15 セレクタ
21 CPU
31,32,39 I/O
4 データ記憶装置
Claims (3)
- 夫々に優先順位が設定されている複数のチャネルに係るDMA転送を制御すべく、
各チャネルの優先度に応じて、各チャネルの優先順位の互いに異なる初期値を格納する初期順位レジスタと、
DMA転送が実行された場合の各チャネルの優先順位の設定値を格納すべく、優先度が低いチャネルに対しては最下位の値を、優先度が高いチャネルに対しては最下位を除く所定の順位の値を夫々格納する設定順位レジスタと、
各チャネルの優先順位の互いに異なる現在値を格納する優先順位レジスタと
を備えるDMAコントローラが、
前記初期順位レジスタに格納されている優先順位の初期値を、優先順位の現在値として前記優先順位レジスタに格納する初期化ステップと、
各チャネルに関するデータの転送を要求する転送要求信号を受け付ける受付ステップと、
転送要求信号を受け付けたチャネルに係るDMA転送の内、最も優先順位が高いチャネルに係るDMA転送を実行すべく、前記受付ステップで転送要求信号を受け付けたチャネルの優先順位の現在値を前記優先順位レジスタから読み出し、読み出した優先順位の現在値に応じた順番で前記チャネルに係るDMA転送を実行する実行ステップと
を実行するDMA制御方法であって、
前記DMAコントローラが、
前記実行ステップで前記チャネルに係るDMA転送を実行した場合、DMA転送が実行されたチャネルの優先順位の設定値を前記設定順位レジスタから読み出す読出ステップと、
該読出ステップで読み出した設定値が最下位の値である場合、前記チャネルの優先順位を最下位に設定する第1設定ステップと、
前記読出ステップで読み出した設定値が最下位を除く所定の順位の値である場合、前記チャネルの優先順位を前記所定の順位に設定する第2設定ステップと、
前記第1設定ステップ又は前記第2設定ステップで優先順位を設定することによって複数のチャネルに対して同一の優先順位が設定される場合に、前記第1設定ステップ又は前記第2設定ステップで優先順位を設定したチャネル以外の少なくとも1個のチャネルに設定されている優先順位を該優先順位から所定値ずつ繰り上げ(又は繰り下げ)る調整ステップと、
前記第1設定ステップ、前記第2設定ステップ、及び/又は前記調整ステップで設定された優先順位に応じて、前記優先順位レジスタに格納される優先順位の現在値を書き換える書換ステップと
を実行することを特徴とするDMA制御方法。 - 複数のチャネルに係るDMA転送を制御するDMAコントローラにおいて、
各チャネルの優先度に応じて、各チャネルの優先順位の互いに異なる初期値を格納する初期順位レジスタと、
DMA転送が実行された場合の各チャネルの優先順位の設定値を格納すべく、優先度が低いチャネルに対しては最下位の値を、優先度が高いチャネルに対しては最下位を除く所定の順位の値を夫々格納する設定順位レジスタと、
各チャネルの優先順位の互いに異なる現在値を格納する優先順位レジスタと、
前記初期順位レジスタに格納されている優先順位の初期値を、優先順位の現在値として前記優先順位レジスタに格納する初期化手段と、
各チャネルに関するデータの転送を要求する転送要求信号を受け付ける受付手段と、
該受付手段が転送要求信号を受け付けたチャネルの優先順位の現在値を前記優先順位レジスタから読み出す第1読出手段と、
該第1読出手段が読み出した優先順位の現在値に応じた順番で前記チャネルに係るDMA転送を実行する転送手段と、
該転送手段が前記チャネルに係るDMA転送を実行した場合、DMA転送が実行されたチャネルの優先順位の設定値を前記設定順位レジスタから読み出す第2読出手段と、
該第2読出手段が読み出した設定値が最下位の値である場合、前記チャネルの優先順位を最下位に設定する第1設定手段と、
前記第2読出手段が読み出した設定値が最下位を除く所定の順位の値である場合、前記チャネルの優先順位を前記所定の順位に設定する第2設定手段と、
前記第1設定手段又は前記第2設定手段が優先順位を設定することによって複数のチャネルに対して同一の優先順位が設定される場合に、前記第1設定手段又は前記第2設定手段が優先順位を設定したチャネル以外の少なくとも1個のチャネルに設定されている優先順位を該優先順位から所定値ずつ繰り上げ(又は繰り下げ)る調整手段と、
前記第1設定手段、前記第2設定手段、及び/又は前記調整手段が設定した優先順位に応じて、前記優先順位レジスタに格納される優先順位の現在値を書き換える書換手段と
を備えることを特徴とするDMAコントローラ。 - 前記初期順位レジスタ及び/又は設定順位レジスタに格納すべき各チャネルの優先順位の値が夫々外部から設定可能であることを特徴とする請求項2に記載のDMAコントローラ。
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