JP4309508B2 - Dma制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、直接メモリアクセス制御(以下、「DMA制御」ともいう)に関する。さらに詳細には、共有バスに接続された複数のデバイスとメモリとの間におけるDMA転送を、効率よく行えるようにしたDMA制御装置に関するものである。例えば、複写機のように、リアルタイム処理が必要なデバイス(スキャナ、プリンタ等)と必要でないデバイス(ハードディスク等)とでバスを共用する機器に用いて好適なものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のDMA制御装置では、複数のデバイスからバスアクセスのリクエストがあった場合に、バスアクセスを調停するためのバス調停部を備えるものが知られている。そのシステムの一例を図6に示す。図6に示すシステムは、基本的に、メモリ107と、各DMA制御部101,102,103、およびアクセス制御部104とを有し、DMA制御部101〜103、およびアクセス制御部104が共用のバス105を介してメモリ107にアクセスしてデータ転送を行うものである。そして、各DMA制御部101〜103、およびアクセス制御部104からバス105へのアクセスを調停するバス調停部106が設けられている。また、DMA制御部101にはプリンタ装置111が接続され、DMA制御部102にはスキャナ装置112が接続され、DMA制御部103にはハードディスク113が接続され、アクセス制御部104にはCPU114が接続されている。
【0003】
このシステムは次のように動作する。この動作について図7を参照して説明する。例えば、DMA制御部101においてバス105へのアクセスが必要になると、DMA制御部101はバス調停部106に対しリクエスト信号req1を出力する。このリクエスト信号req1に対してバス調停部106は、可能ならばバス使用許可信号ack1を返信する。この許可信号ack1がアクティブである期間中、DMA制御部101を介してプリンタ装置111がバス105にアクセスできるのである。他の制御部(デバイス)でも同様である。
【0004】
ここで、複数の制御部からリクエストが同時にあった場合には、バス調停部106は所定の優先順位にしたがってバス使用許可信号を返信するようになっている。優先順位の一例を図8に示す。この優先順位の場合、バス調停部106に対してリクエスト信号req1,req2,req3,req4が同時に出力されたときには、バス調停部106は、最も優先順位が高いバス使用許可信号ack1のみを返信する。これにより、DMA制御部101が他の制御部102〜104よりも優先してバス105にアクセスする。同様に、リクエスト信号req2,req3,req4が同時に出力されたときには、バス調停部106はその中で最も優先順位の高いバス使用許可信号ack2のみを返信する。このため、DMA制御部102が他の制御部103,104よりも優先してバス105にアクセスする。
【0005】
そして、各DMA制御部101〜103がバス105にアクセスすると各種データがCPU114を介さずに、各DMA制御部101〜103とメモリ107との間でデータ転送、すなわちDMA転送が行われる。このDMA転送は、プリンタ装置やスキャナ装置はリアルタイム処理を行う必要があり、大容量単位のデータ転送では1回の処理に長い期間を要しリアルタイム処理が間に合わなくなる可能性があるため、1バイト等の小容量単位で繰り返し行うことにより行われている。
【0006】
また、大容量単位のデータ転送を行うための方法としては、第2536415号特許公報に記載されているように、DMA転送時に高優先処理(リアルタイム処理)の要求があった場合には、DMA転送を一時停止してその途中経過を保持し、高優先処理を行った後にDMA転送を継続するものもある。しかし、このような転送方法を実現するのは煩雑であり実用的な方法とはいえない。このため、小容量単位のデータ転送を繰り返し行う転送方法が一般的に採用されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来のDMA制御装置100では、常に小容量単位の転送が行われるため、転送効率が悪いという問題があった。ところで、転送効率を良くするためには、数キロバイト単位の大容量単位でまとめてデータを転送すればよいが、一度に大量のデータを転送するとその処理に長い時間を要する。このため、大容量単位の転送を行うと、リアルタイム処理が必要なDMA転送が間に合わなくなったり、CPU114での処理が間に合わなくなってしまうおそれがあった。
【0008】
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、共有バスの使用状況に応じた転送方法で転送を行うことにより、効率よくDMA転送を行うことができるDMA制御装置を提供することを課題とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため本発明に係るDMA制御装置によれば、メモリと、前記メモリに接続された共有バスと、前記共有バスに接続されるとともに前記メモリにアクセスする、スキャナ装置またはプリンタ装置と、前記共有バスに接続されるとともに前記メモリにアクセスするハードディスク装置と、前記スキャナ装置またはプリンタ装置および前記ハードディスク装置による前記共有バスの使用状況を検出するとともに、前記スキャナ装置またはプリンタ装置の動作状況を検出するバスモニタ手段と、前記バスモニタ手段による、前記スキャナ装置またはプリンタ装置の動作状況の検出結果に基づいて、前記ハードディスク装置と前記メモリとの間におけるDMA転送の転送方法を変更する転送方法変更手段と、を有する。
【0010】
このDMA制御装置では、バスモニタ手段により、共有バスの使用状況が検出される。そして、転送方法変更手段により、バスモニタ手段の検出結果に基づいてハードディスク装置とメモリとの間におけるDMA転送の転送方法が変更される。これにより、共有バスの使用状況に応じた最適な転送方法でハードディスク装置とメモリとの間でデータ転送が行われる。従って、効率よくDMA転送が実行される。また、リアルタイム処理が間に合わなくなったり、CPUでの処理が間に合わなくなったりする事態が確実に回避される。
【0011】
本発明に係るDMA制御装置におけるデバイスには、スキャナ装置またはプリンタ装置とハードディスク装置とが含まれている。そして、バスモニタ手段により、スキャナ装置またはプリンタ装置の動作状況が検出される。これは、バスモニタ手段は共有バスの使用状況を検出しているため、スキャナ装置またはプリンタ装置が共有バスにアクセス(デバイスが作動)しているか否かを、バスモニタ手段により検出することができるのである。なお、スキャナ装置またはプリンタ装置はリアルタイム処理を必要とするデバイスであり、ハードディスク装置はリアルタイム処理を必要としないデバイスである。
【0012】
このDMA制御装置では、スキャナ装置またはプリンタ装置の動作状況の検出結果に基づいて、転送方法変更手段により、ハードディスク装置とメモリとの間におけるDMA転送の転送方法が変更される。これにより、スキャナ装置またはプリンタ装置の動作状況に応じた最適な転送方法によって、ハードディスク装置とメモリとの間でデータ転送が行われる。従って、効率よくDMA転送が実行される。また、リアルタイム処理が間に合わなくなったり、CPUでの処理が間に合わなくなったりする事態が確実に回避される。
【0013】
さらに、本発明に係るDMA制御装置では、前記転送方法変更手段は、前記ハードディスク装置と前記メモリとの間におけるDMA転送の転送ワード単位を、スキャナ装置またはプリンタ装置が動作している場合には小容量単位とし、スキャナ装置またはプリンタ装置が動作していない場合には大容量単位とする。
【0014】
このDMA制御装置では、転送方法変更手段により、バスモニタ手段の検出結果に応じて、ハードディスク装置とメモリとの間におけるDMA転送の転送ワード単位が変更される。例えば、DMA転送の転送ワード単位が、小容量単位から大容量単位、あるいはその逆に変更される。すなわち、リアルタイム処理が必要な場合には、小容量単位の転送方法によりDMA転送を行い、リアルタイム処理が必要でない場合には、大容量単位の転送方法によりDMA転送を行うように転送方法を変更する。これにより、リアルタイム処理に影響を与えない範囲で、非常に効率の良いDMA転送が行われる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のDMA制御装置を具体化した実施の形態について図面に基づいて詳細に説明する。本実施の形態は、複写機における各デバイスのバスへのアクセスを制御するDMA制御装置である。このDMA制御装置10は、図1に示すように、メモリ7と、各DMA制御部1,2,3、およびアクセス制御部4と、バスモニタ部8とを有し、DMA制御部1〜3、およびアクセス制御部4が共用のバス5を介してメモリ7にアクセスするものである。そして、各DMA制御部1〜3、およびアクセス制御部4からバス5へのアクセスを調停するバス調停部6と、バス5の使用状況を検出するバスモニタ部8とが設けられている。また、DMA制御部1にはプリンタ装置11が接続され、DMA制御部2にはスキャナ装置12が接続され、DMA制御部3にはハードディスク13が接続され、アクセス制御部4にはCPU14が接続されている。CPU14は、このシステムを含めた複写機全体の制御を統括するものである。なお、プリンタ装置11、スキャナ装置12、およびハードディスク13はそれぞれDMA制御部1,2、および3によりCPU14を介さずメモリ7に直接アクセスしてデータ転送が行えるようになっている。
【0016】
バス調停部6は、図2に示すように、各DMA制御部1〜3、およびアクセス制御部4からそれぞれリクエスト信号req1,req2,req3,req4が出力されると、各DMA制御部1〜3、およびアクセス制御部4に対して適宜バス使用許可信号ack1,ack2,ack3,ack4を返信するものである。ここで、各DMA制御部1〜3、およびアクセス制御部4が同時にリクエスト信号req1,req2,req3,req4を出力した場合には、従来のものと同様に優先順位テーブル(図8参照)に基づいて、バス使用許可信号ack1〜ack4のいずれかが発信されるようになっている。
【0017】
また、バスモニタ部8は、リアルタイム処理が必要なプリンタ装置11とスキャナ装置12の動作状況を検出するものである。すなわち図2に示すように、バス調停部6から出力されるバス使用許可信号ack1,ack2のアクティブ期間をカウントするものである。そして、そのカウント結果に基づいてデータの転送方法を変更させる転送方法変更信号CHTを、DMA制御部3に対して出力するようになっている。このバスモニタ部8は、図3に示すように、カウンタ21,22と、遅延形フリップフロップ(Delay Flip-Flop、以下「DFF」ともいう)31,32と、加算器25と、比較器26とを有する。カウンタ21の端子ENにはバス使用許可信号ack1が入力され、端子CLKにはクロック信号CSが入力され、端子CLRにはカウンタクリア信号CCSが入力されている。一方、端子Qからはカウンタ21におけるカウント値C1が出力され、これがDFF31の端子INに入力されている。また、DFF31の端子CLKには占有率セット信号SSSが入力され、端子OUTからは占有率S1が出力され、これが加算器25に入力されている。
【0018】
カウンタ21は、端子CLKに入力されているクロック信号CSの立ち上がりで、端子ENに入力されているバス使用許可信号ack1がアクティブであればカウントアップを行うとともに、そのカウント値C1を端子Qから出力してDFF31の端子INに入力するものである。そして所定周期ごとに発信されるカウンタクリア信号CCSが端子CLKに入力されると、カウント値C1をリセットするようになっている。なお、カウンタ22も同様の作用をするものである。
【0019】
DFF31は、所定周期ごとに発信される占有率セット信号SSSが端子CLKに入力されると、カウンタ21から入力されているカウント値C1を端子OUTから出力するものである。すなわち、DFF31は占有率セット信号SSSの入力周期におけるバス使用許可信号ack1の発生割合、つまりDMA制御部1のバス使用割合を算出しているのである。なお、DFF32も同様の作用をするものであり、DFF32がDMA制御部2のバス使用割合を算出するようになっている。また、クロック信号CS、カウンタクリア信号CCS、および占有率セット信号SSSは、すべてバスモニタ8の内部で生成されるものである。
【0020】
加算器25は、DFF31,32が算出したバス占有率S1,S2の和を算出するものである。また比較器26は、加算器25が算出した結果と比較値(本実施の形態における比較値は「0」である)とを比較し、その算出結果が比較値に等しい場合に、DMA制御部3に入力されている転送方変更信号CHTをアクティブにするものである。
【0021】
続いて、転送方変更信号CHTの状態の切り替わり(アクティブ/インアクティブ)について、図4を用いて説明する。図4は各種信号の状態を示したタイミングチャート図である。なお、本実施の形態では、占有率セット信号SSS、カウンタクリア信号CCSともに100μsごとに発信され、占有率セット信号SSSの発信直後(125ns後)にカウンタクリア信号CCSが発信されるようになっている。また、クロック信号CSは1μs周期の信号であり、(クロック信号CS)×100=(占有率セット信号SSS)の関係が成り立っている。
【0022】
時刻t0 以前においては、カウント値C1,C2はともに「0」となっている。また、DMA制御部1,2のバス占有率S1,S2として、前回の占有率セット信号SSSの発信時に読み込まれた値「15」「8」が加算器25に入力されている。よって、加算器25は、算出結果として「23」を出力している。そして、この出力は比較器26に入力される。しかし、比較値「0」と等しくないので、リアルタイム処理が必要なデバイスが作動していると判断される。このため、転送方法変更信号CHTはインアクティブ(Lo)となっている。従って、DMA制御部3におけるデータ転送方法は変更されず、小容量単位での転送が行われる。なお、バス占有率とは、所定時間ごとのバスの使用割合を表したものである。
【0023】
そして、時刻t0 においてクロック信号CSが立ち上がる。しかし、このときバス使用許可信号ack1,ack2ともにインアクティブ(Lo)であるから、カウンタ21,22ともにカウントアップを行わない。このため、それぞれのカウント値C1,C2は、ともに「0」のままである。また、時刻t0 から1μs経過した時刻t1 にも再びクロック信号CSが立ち上がる。しかし、バス使用許可信号ack1,ack2はともにインアクティブ(Lo)であるから、カウンタ21,22はカウントアップを行わない。このため、それぞれのカウント値C1,C2は「0」のままである。さらに、時刻t1 から1μs経過した時刻t2 でもクロック信号CSが再び立ち上がる。しかし、バス使用許可信号ack1,ack2はともにインアクティブ(Lo)であるから、カウンタ21,22はともにカウントアップを行わない。このため、それぞれのカウント値C1,C2はともに「0」のままである。
【0024】
時刻t2 から375ns経過した時刻t3 において、占有率セット信号SSSがDFF31,32にそれぞれ入力される。すると、DFF31と32は、時刻t3 時点におけるカウント値C1,C2をバス占有率S1,S2として出力する。すなわち、DFF31からバス占有率S1として「0」が出力され、DFF32からバス占有率S2として「0」が出力される。このように、カウント値C1,C2をバス占有率S1,S2として出力できるのは、本実施の形態では占有率セット信号SSSおよびカウンタクリア信号CCSを100μs周期でDFF31,32および各カウンタ21,22にそれぞれ入力しているからである。
【0025】
そして、このようにして算出されたバス占有率S1,S2は、加算器25に入力される。すると加算器25は、算出結果として「0」を出力し、それを比較器26に入力する。比較器26では、比較値「0」と等しいと判断されるため、バスモニタ部8からDMA制御部3に対して発せられる転送方法変更信号CHTがアクティブ(Hi)となる。この転送方法変更信号CHTがアクティブ(Hi)である期間中は、DMA制御部3におけるDMA転送の転送方法が変更される。
【0026】
さらに、時刻t3 から125ns経過後の時刻t4 (時刻t2 から500ns経過)において、カウンタクリア信号CCSがカウンタ21,22に入力される。これにより、カウンタ21,22のカウント値C1,C2は、ともにクリアされて「0」になる。
【0027】
時刻t4 から500ns経過した時刻t5 で再びクロック信号CSが立ち上がる。しかし、バス使用許可信号ack1,ack2はインアクティブ(Lo)である。このため、カウンタ21,22はともにカウントアップを行わない。よって、それぞれのカウント値C1,C2は、ともに「0」のままである。
【0028】
次いで、時刻t5 から500ns経過した時刻t6 において、バス使用許可信号ack1がアクティブ(Hi)になったとする。すると時刻t5 から1μs経過した時刻t7 で再びクロック信号CSが立ち上がる。このため、カウンタ21がカウントアップを行う。よって、そのカウント値C1が更新されて「1」になる。一方、バス使用許可信号ack2はインアクティブ(Lo)である。このため、カウンタ22はカウントアップを行わない。よって、カウント値C2は「0」のままである。
【0029】
以後、同様にしてカウンタ21,22においてカウントアップが行われ、占有率セット信号SSSがDFF31,32にそれぞれ入力されると、DMA制御部1,2の占有率S1,S2が算出される。そして、その算出結果に応じてバスモニタ部8からDMA制御部3に対して発せられている転送方法変更信号CHTがアクティブ(Hi)またはインアクティブ(Lo)のいずれかにされる。
【0030】
次に、この転送方法変更信号CHTのアクティブ(Hi)/インアクティブ(Lo)の切り替わりに伴うデータの転送方法の変更について、図5を用いて説明する。図5は、DMA制御部3のリクエスト信号req3とバス使用許可信号ack3、メモリ7内のDRAMへデータを書き込むための信号RASとCAS、およびデータ長を示したタイミングチャートである。
【0031】
まず、転送方法変更信号CHTがインアクティブ(Lo)である状態、すなわち時刻t3 以前の状態について説明する。時刻t3 以前は、リアルタイム処理を行うDMA制御部1あるいは2の少なくともいずれかが、バス5にアクセスしている状態である。このような状態で、DMA制御部3からリクエスト信号req3(a)が発せられ、バス調停部6によりバス使用許可信号ack3(a)が返信されたとする。すると、ハードディスク13とメモリ7との間におけるDMA転送は、1バイト単位での転送によって行われる。また、DMA制御部3からリクエスト信号req3(b)が発せられ、バス調停部6によりバス使用許可信号ack3(b)が返信された場合も、同様である。なお、DMA制御部1,2とメモリ7との間でも同様の転送方法でDMA転送が行われる。
【0032】
つまり、転送方法変更信号CHTがインアクティブ(Lo)である期間中は、各DMA制御部1〜3とメモリ7との間におけるDMA転送が1バイト単位で行われ、その転送には5クロック(625ns)の時間を要している。なお、1バイト単位でDMA転送を行うので、リアルタイム処理が必要なDMA制御部1,2における処理には何ら悪影響は与えない。
【0033】
一方、転送方法変更信号CHTがアクティブ(Hi)である状態、すなわち時刻t3 以後の状態について説明する。時刻t3 以後は、リアルタイム処理を行うDMA制御部1,2が、ともにバス5にアクセスしていない状態である。時刻t3 前後にかけてDMA制御部3からリクエスト信号req3(c)が発せられ、時刻t3 以後にバス調停部6によりバス使用許可信号ack3(c)が返信されたとする。すると、ハードディスク13とメモリ7との間におけるDMA転送は、8バイト単位の転送によって行われる。このように、リアルタイム処理を行うDMA制御部1,2が、ともにバス5にアクセスしていない状態では、バス5にアクセスしている場合と比べて8倍のデータ長で一括してDMA転送が実行できる。また、その転送に要する時間は19クロック(2375ns)となっている。1バイト単位でのDMA転送を行って同様の転送(8バイト分のデータ転送)を実行するためには、5×8=40クロック(5000ns)の時間を要するから、転送時間が半減し転送効率が非常に良くなっていることがわかる。
【0034】
以上、詳細に説明したように実施の形態に係るDMA制御装置10によれば、バスモニタ部8において、リアルタイム処理が必要なDMA制御部1,2のバス5へのアクセス状況が検出される。そして、この検出結果に基づき各DMA制御部1〜3とメモリ7との間におけるDMA転送の転送方法が変更される。これにより、リアルタイム処理に悪影響を与えず非常に効率よくDMA転送が実行される。
【0035】
なお、上記実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではない。従って本発明は当然に、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能である。上記した実施の形態として複写機におけるDMA制御装置を例示したが、これに限らずDMA制御を行うものであればいずれのものに本発明を適用することができる。また、DMA制御部1〜3のバス占有率が必要ない場合には、リアルタイム処理が必要なDMA制御部1,2のバス使用許可信号ack1,ack2(あるいはリクエスト信号req1,req2)の有無に基づきDMA転送の転送方法を変更するようにすることもできる。さらに、バスモニタ部8において、バス使用許可信号ack1,ack2の代わりにバス5の情報を検知することにより、リアルタイム処理が必要なDMA制御部1,2の動作状況を検出するようにしても良い。
【0036】
また、上記実施の形態では転送ワード単位の変更例として、大容量と小容量の転送ワード単位の変更を例示したが、これに限られず、大容量と中容量と小容量の転送ワード単位の変更や、さらにそれ以上に細分化した転送ワード単位の変更を行ってもよい。これにより、より効率よくDMA転送を行うことができる。なお、上記実施の形態において例示した具体的な数値は、単なる例示にすぎないことは言うまでもない。
【0037】
【発明の効果】
以上、説明した通り本発明のDMA制御装置によれば、共有バスの使用状況に基づいて各デバイスとメモリとの間におけるDMA転送の転送方法が変更される。これにより、非常に転送効率の良いDMA転送が実行される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係るDMA制御装置の構成を示すブロック図である。
【図2】図1のバス調停部およびバスモニタ部の動作について説明するための説明図である。
【図3】図1のバスモニタ部の構成を示すブロック図である。
【図4】各種信号の状態を示したタイミングチャートである。
【図5】データの転送方法を説明するためのタイミングチャートである。
【図6】従来のDMA制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図7】従来のバス調停部におけるバス調停制御を説明するための説明図である。
【図8】従来のバス調停部におけるバス調停制御の優先順位を説明するための説明図である。
【符号の説明】
1,2,3 DMA制御部
4 アクセス制御部
5 バス
6 バス調停部
7 メモリ
8 バスモニタ部
10 DMA制御装置
req リクエスト信号
ack バス使用許可信号
SSS 占有率セット信号
CCS カウンタクリア信号
CS クロック信号
C カウント値
S 占有率
CHT 転送方法変更信号
Claims (1)
- メモリと、
前記メモリに接続された共有バスと、
前記共有バスに接続されるとともに前記メモリにアクセスするスキャナ装置またはプリンタ装置と、
前記共有バスに接続されるとともに前記メモリにアクセスするハードディスク装置と、
前記スキャナ装置またはプリンタ装置および前記ハードディスク装置による前記共有バスの使用状況を検出するとともに、前記スキャナ装置またはプリンタ装置の動作状況を検出するバスモニタ手段と、
前記バスモニタ手段による、前記スキャナ装置またはプリンタ装置の動作状況の検出結果に基づいて、前記ハードディスク装置と前記メモリとの間におけるDMA転送の転送方法を変更する転送方法変更手段と、を有し、
前記転送方法変更手段は、前記ハードディスク装置と前記メモリとの間におけるDMA転送の転送ワード単位を、前記スキャナ装置またはプリンタ装置が動作している場合には小容量単位とし、前記スキャナ装置またはプリンタ装置が動作していない場合には大容量単位とすることを特徴とするDMA制御装置。
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