JP4436367B2 - 低バンド幅で局所集中アクセスを保証する調停装置、調停方法、及び調停装置を含む動画処理装置 - Google Patents
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Description
マスタ装置に割り当てるバンド幅=動作周波数f × カウンタ上限値U / サイクル数C
なお、先行技術としては特許文献1、特許文献2に記載されたものがある。
局所集中アクセスマスタとは、通常バンド幅を必要としないが、ある一定の期間において局所的にバンド幅を必要とするマスタ装置である。かかるマスタ装置には、CPUのキャッシュに、データをまとめて読み込むような、キャッシュコントローラが該当する。
(第一実施形態)
<構成>
図1は、本発明の第一実施形態におけるアクセス調停部の機能ブロック図である。ここで、マスタ11、マスタ12、局所集中アクセスマスタ13、及び固定レートアクセスマスタ14は、それぞれ共有メモリに対するアクセスを行う制御ユニットである。
固定レートアクセスマスタ14は、アクセス保証期間内に一定のアクセスを保証する必要がある制御ユニットである。ここで、アクセス保証期間とは、例えばビデオのエンコード・デコード処理における1マクロブロック処理期間、1マクロブロックスライス処理期間、1フレーム処理期間、オーディオのエンコード・デコード処理における1フレーム処理期間、ビデオ出力における1フィールド表示期間、1ライン表示期間、等の特定の処理周期となり得る期間を指す。
同様にマスタ12は、リクエスト制限部16を経由して、調停部18と接続される。マスタ12は、必要に応じて、アクセス要求信号をリクエスト制限部16に発行する。
リクエスト制限部15、リクエスト制限部16、及び統括リクエスト制限部17は、過去のアクセス履歴と、予め設定された許容アクセス頻度を元に、受け取ったアクセス要求信号をそのまま出力するか、マスクして出力するかの判断を行う。そして、判断結果に応じて調停部18にアクセス要求信号、又はマスク処理後のアクセス要求信号を出力する。
リクエスト制限部15は、パラメータ保持部21と、アクセス頻度管理部22と、リクエストマスク部23とを含む。
ここで、許容アクセス頻度を示す制御パラメータは、マスタ11のサイクル数と、サイクル数に示される期間内に保証すべきアクセスサイズ情報、もしくはアクセス回数の情報とを含む。
また、アクセス頻度管理部22は、アクセス頻度の管理を、アクセス回数で管理しても、アクセスサイズで管理してもよい。アクセス回数で管理する場合は、例えば、マスタ11からのアクセス回数が1の場合には、調停部18からのアクセス許可信号を受け取った際に、アクセスカウンタを1つインクリメントする。そして、マスタ11のサイクル数に示される期間の経過毎に、アクセスカウンタを、サイクル数に示される期間内に保証すべきアクセス回数分、デクリメントする制御により、アクセス頻度の管理を実現できる。一方、アクセスサイズで管理する場合は、調停部18からのアクセス許可信号を受け取った際に、アクセスサイズカウンタを、マスタ11からの転送サイズ情報が示すサイズ分、インクリメントする。そして、マスタ11のサイクル数に示される期間の経過毎に、アクセスサイズカウンタを、サイクル数に示される期間内に保証すべきアクセスサイズ情報が示すサイズ分、デクリメントする制御により、アクセス頻度の管理を実現できる。
統括リクエスト制限部17は、1つの局所集中アクセスマスタ13と、1つの固定レートアクセスマスタ14に接続され、それぞれからアクセス要求信号と、転送サイズ情報もしくはアクセス回数とを受け取る。統括リクエスト制限部17は、借入パラメータ保持部33と、アクセス権制御部34とを含む。
ここで、マスタ間のアクセス権の貸し借りを行うための借入パラメータ信号は、アクセス権の借入を行うことができる最大期間情報(レベル1の期間情報)と、一度借入を行ってから再び借入可能になるまでの周期時間情報(レベル1の開始からレベル3の終了までの期間)と、アクセス権の借入ができる最大借入回数とを含む。なお、最大借入回数でなく、最大借入サイズでも良い。
続いて、借入パラメータ保持部33及びアクセス権制御部34の詳細な構成について図4を用いて説明する。
アクセス権制御部34は、局所集中アクセスマスタ13用のアクセスカウンタ41及びサイクルカウンタ42と、固定レートアクセスマスタ14用のアクセスカウンタ43及びサイクルカウンタ44と、状態カウンタ45と、周期カウンタ46と、履歴キュー47と、制御部48とを含む。
固定レートアクセスマスタ14用のアクセスカウンタ43は、固定レートアクセスマスタ14のコマンド受付時にインクリメントされ、固定レートアクセスマスタ14のサイクル数に示される期間を経過すると、サイクル数に示される期間内に保証すべきアクセス回数分だけデクリメントされる。また、局所集中アクセスマスタ13が固定レートアクセスマスタ14のアクセス権を借入した場合にもインクリメントされ、借入があった場合には、局所集中アクセスマスタ13のサイクル数に示される期間を経過するとデクリメントされる。
固定レートアクセスマスタ14用のサイクルカウンタ44は、インクリメンターであり、パラメータ保持部35に保持されている固定レートアクセスマスタ14のサイクル数を計るカウンタである。
周期カウンタ46は、一度借入を行ってから、再び借入可能になるまでの期間を計るカウンタである。
履歴キュー47は、局所集中アクセスマスタ13が固定レートアクセスマスタ14のバンド幅を使用した場合に、固定レートアクセスマスタ14のIDを保持する。
<状態遷移>
続いて、アクセス権制御部34の状態遷移について説明する。本実施形態において、アクセス権制御部34は図5に示すような状態遷移を持つ。各状態の意味は以下のとおりである。
レベル1は、局所集中アクセスマスタ13のアクセスが、固定レートアクセスマスタ14からアクセス権を借入して、設定された自己のアクセス頻度以上のレートでアクセスを行っている状態である。一方、固定レートアクセスマスタ14のアクセスは行われない。
レベル3は、局所集中アクセスマスタ13が借入したアクセス権をすべて返却済みの状態でかつ、局所集中アクセスマスタ13のアクセスが、固定レートアクセスマスタ14からアクセス権を借入できない状態である。
レベル2の期間={(局所集中アクセスマスタ13のサイクル数で示される期間に保証すべきアクセス回数+アクセス権の借入ができる最大借入回数)÷局所集中アクセスマスタ13のサイクル数で示される期間に保証すべきアクセス回数}×局所集中アクセスマスタ13のサイクル数
なお、保証すべきアクセス回数が2以上の場合には、{(局所集中アクセスマスタ13のサイクル数で示される期間に保証すべきアクセス回数+アクセス権の借入ができる最大借入回数)÷局所集中アクセスマスタ13のサイクル数で示される期間に保証すべきアクセス回数}で求まる解において、端数が存在する場合は端数を切り上げる。
また、局所集中アクセスマスタ13のピークバンド幅は、以下の式より求めることができる。
ピークバンド幅=動作周波数f×(局所集中アクセスマスタ13のサイクル数で示される期間に保証すべきアクセス回数+アクセス権の借入ができる最大借入回数)/局所集中アクセスマスタ13のサイクル数
設計者は、レベル1、レベル2、及びレベル3の区間を合計すると、アクセス保証期間になるように設定しておく。
条件1は、局所集中アクセスマスタ13が、予め設定されたアクセス頻度以上のアクセスを行うことである。
条件2は、局所集中アクセスマスタ13が、アクセス権の借入を行ってから、アクセス権の借入を行うことができる最大期間が経過することである。
条件4は、局所集中アクセスマスタ13が、アクセス権の借入を行ってから、再び借入可能になるまでの周期時間が経過することである。
<動作>
続いて、調停部18が、局所集中アクセスマスタ13のアクセス許可信号を発行したときのカウンタ制御について図6に示すフローチャートを用いて説明する。
固定レートアクセスマスタ14のアクセス許可信号が発行されると、固定レートアクセスマスタ用アクセスカウンタ43を1インクリメントし(ステップS701)、処理を終了する。
局所集中アクセスマスタ13のサイクル数に示される期間を経過すると、局所集中アクセスマスタ用アクセスカウンタ41を1デクリメントする(ステップS801)。次に、履歴キュー47に固定レートアクセスマスタのIDがあるか否かを判断する(ステップS802)。固定レートアクセスマスタ14のIDがある場合は、固定レートアクセスマスタ用アクセスカウンタ43を1デクリメントし(ステップS803)、履歴キュー47にある固定レートアクセスマスタ14のIDを削除する(ステップS804)。固定レートアクセスマスタのIDがない場合は処理を終了する。
固定レートアクセスマスタ14のサイクル数に示される期間を経過すると、固定レートアクセスマスタ用アクセスカウンタ43を1デクリメントし(ステップS901)、処理を終了する。
続いて具体的な動作について、図10を用いて説明する。図10は、マスタCとマスタDのカウンタの変化を時系列に表した図である。ここで、マスタCは局所集中アクセスマスタ13を示し、マスタCコマンドとは、マスタCが共有メモリにアクセスする際に発行されるコマンドである。また、マスタDは固定レートアクセスマスタ14を示し、マスタDコマンドとは、マスタDが共有メモリにアクセスする際に発行されるコマンドである。第一段は、マスタCのカウント値の変移を示す。縦軸は、マスタCカウンタのカウント値であり、横軸は時間である。第二段は、アクセス権制御部34の状態遷移を示す。第三段は、履歴キューを示す。第四段は、マスタDのカウント値の変移を示す。縦軸は、マスタDカウンタのカウント値であり、横軸は時間である。また、マスタCのサイクル数は307clkであり、サイクル数に示される期間内に保証すべきアクセス回数は1回とする。マスタDのサイクル数は949clkであり、サイクル数に示される期間内に保証すべきアクセス回数は3回とする。つまり、レベル1の区間においてマスタCは、自身の許容アクセス回数である1回を超え、最大でカウント値が4になるまでアクセスすることができる。
アクセス権制御部34は、初期状態では、前述したレベル0の状態にある。この状態では、局所集中アクセスマスタ13のリクエストマスク部32に対するマスク信号は常にLowが出力される。一方、固定レートアクセスマスタ14のリクエストマスク部36に対するマスク信号は次の通りである。固定レートアクセスマスタ14からの転送サイズ情報もしくはアクセス回数と、パラメータ保持部35から出力されるパラメータ信号の一つである固定レートアクセスマスタ14の許容アクセス頻度と、固定レートアクセスマスタ14用のアクセスカウンタ43の値とを比較、考量する。転送サイズ情報もしくはアクセス回数と、固定レートアクセスマスタ14用のアクセスカウンタ43の値との和が許容アクセス頻度を超える場合には、Hiが出力される。超えない場合は、Lowが出力される。
レベル1の状態では、固定レートアクセスマスタ14のリクエストマスク部36に対するマスク信号は、常にHiが出力される。一方、局所集中アクセスマスタ13のリクエストマスク部32に対するマスク信号は次の通りである。局所集中アクセスマスタ13からの転送サイズ情報もしくはアクセス回数と、パラメータ保持部31から出力されるパラメータ信号である局所集中アクセスマスタ13の許容アクセス頻度と借入パラメータ保持部33から出力される借入パラメータ信号の一つであるアクセス権の借入ができる最大借入回数もしくは最大借入サイズとの総和と、局所集中アクセスマスタ13用のアクセスカウンタ41の値とを比較、考量する。転送サイズ情報もしくはアクセス回数と、局所集中アクセスマスタ13用のアクセスカウンタ41の値との和が、前記総和を超える場合には、Hiが出力される。超えない場合は、Lowが出力される。
(第二実施形態)
第一実施形態では、統括リクエスト制限部17のアクセス権制御部34がレベル1の状態のときは、固定レートアクセスマスタ14は常にマスクされていた。本実施形態は、第一実施形態の統括リクエスト制限部17のアクセス権制御部34がレベル1の状態であっても、固定レートアクセスマスタ14のアクセスを特定の頻度で許可する実施の形態である。
(第三実施形態)
第一実施形態では、統括リクエスト制限部17は、1つの局所集中アクセスマスタ13と、一つの固定レートアクセスマスタ14に接続されていた。本実施形態は、第一実施形態の統括リクエスト制限部17が、1つの局所集中アクセスマスタ13と、複数の固定レートアクセスマスタに接続され、それぞれからアクセス要求信号と、アクセス回数もしくは転送サイズ情報とを受け取る実施の形態である。
第一は、局所集中アクセスマスタ13からアクセス権借入が必要となった時点で、各固定レートアクセスマスタに対応するアクセスカウンタにおいて、最もアクセス頻度が低いマスタからアクセス権を借入する制御を行う。
なお、本実施形態において、統括リクエスト制限部17は、1つの局所集中アクセスマスタと複数の固定レートアクセスマスタに接続された構成を例に説明したが、各々複数の局所集中アクセスマスタ、固定レートアクセスマスタに接続された構成としても良い。
(補足)
以上、本発明に係る調停装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限られないことは勿論である。
上記の実施形態では、レベル2の後にレベル3の期間を設けたが、図5の点線で示すように、アクセス権制御部34は、レベル3の状態をもたず、レベル2から条件3により、レベル0に移行する制御を行ってもよい。
上記の実施形態では、パラメータ保持部21、パラメータ保持部31、パラメータ保持部35、及び借入パラメータ保持部33は、リクエスト制限部15及び統括リクエスト制限部17内に存在する構成であったが、これらは、リクエスト制限部15及び統括リクエスト制限部17の外に存在する構成としてもよい。
上記の実施形態では、調停装置を用いたが、本発明は上記フローチャートで示したステップを含む方法、システムLSI等の集積回路であっても良い。
12 マスタ
13 局所集中アクセスマスタ
14 固定レートアクセスマスタ
15 リクエスト制限部
16 リクエスト制限部
17 統括リクエスト制限部
18 調停部
21 パラメータ保持部
22 アクセス頻度管理部
23 リクエストマスク部
31 パラメータ保持部
32 リクエストマスク部
33 借入パラメータ保持部
34 アクセス権制御部
35 パラメータ保持部
36 リクエストマスク部
41 局所集中サクセスマスタ用アクセスカウンタ
42 局所集中サクセスマスタ用サイクルカウンタ
43 固定レートアクセスマスタ用アクセスカウンタ
44 固定レートアクセスマスタ用サイクルカウンタ
45 状態カウンタ
46 周期カウンタ
47 履歴キュー
Claims (6)
- 共有メモリに対するアクセスを所定のバンド幅で各マスタ装置に行わせるよう、マスタ装置間の調停を行う調停装置であって、
特定のマスタ装置から前記共有メモリに対するアクセス要求を受け付ける受付手段と、
前記受付手段が予め割り当てられているバンド幅以上のアクセス要求を前記特定のマスタ装置から受け付けた時点から、予め設定した第1期間を計測する計測手段と、
前記第1期間中において前記特定のマスタ装置からのアクセス要求を許可し、第1期間が終了すれば、当該第1期間に続く第2期間において前記特定のマスタ装置からのアクセス要求をマスクするアクセス制御手段と
を備えることを特徴とする調停装置。 - 前記調停装置は、
各マスタ装置に対応したカウンタを備え、
当該カウンタは、対応するマスタ装置によって発行されるアクセス要求コマンドが、前記調停装置に受理される度にインクリメント動作を行い、
所定の単位時間が経過する度にデクリメント動作を行うものであり、
前記バンド幅以上のアクセス要求とは、
前記特定のマスタ装置に対応するカウンタのカウンタ値が、バンド幅に相当する上限値に達した後、更なるアクセスを前記特定のマスタ装置が要求することである
請求項1記載の調停装置。 - 前記上限値とは、平均バンド幅を意味する上限値であり、
前記特定のマスタ装置に対応するカウンタには、更に、拡張された上限値が設定されており、
拡張された上限値は、前記上限値以上の値であって、局所的なバンド幅に相当する値であり、
前記調停装置は、
第1期間において、前記特定のマスタ装置に対応するカウンタのカウンタ値が拡張された上限値に達するまで、特定のマスタ装置による要求を許可し、
前記第2期間とは、
拡張された上限値に達したカウンタのカウンタ値を所定の単位時間置きにデクリメントしてゆく場合に、当該カウンタ値をカウンタの初期値に戻すまでに要する期間である
請求項2記載の調停装置。 - 前記特定のマスタ装置とは、動画処理装置におけるCPUにデータを供給する供給部であり、
特定のマスタ装置以外のマスタ装置とは、前記動画処理装置におけるデコーダ部にデータを供給する供給部であり、
前記第1期間及び第2期間は、
AV信号の一処理周期内に規定される
請求項1記載の調停装置。 - 共有メモリに対するアクセスを所定のバンド幅で各マスタ装置に行わせるよう、マスタ装置間の調停を行う調停方法であって、
特定のマスタ装置から前記共有メモリに対するアクセス要求を受け付ける受付ステップと、
予め割り当てられているバンド幅以上のアクセス要求を前記特定のマスタ装置から受け付けた時点から、予め設定した第1期間を計測する計測ステップと、
前記第1期間中において前記特定のマスタ装置からのアクセス要求を許可し、第1期間が終了すれば、当該第1期間に続く第2期間において前記特定のマスタ装置からのアクセス要求をマスクするアクセス制御ステップと
を含むことを特徴とする調停方法。 - 複数のマスタ装置と、共有メモリに対するアクセスを所定のバンド幅で各マスタ装置に行わせるよう、マスタ装置間の調停を行う調停装置とを含む動画処理装置であって、
調停装置は、
特定のマスタ装置から前記共有メモリに対するアクセス要求を受け付ける受付手段と、
前記受付手段が予め割り当てられているバンド幅以上のアクセス要求を前記特定のマスタ装置から受け付けた時点から、予め設定した第1期間を計測する計測手段と、
前記第1期間中において前記特定のマスタ装置からのアクセス要求を許可し、第1期間が終了すれば、当該第1期間に続く第2期間において前記特定のマスタ装置からのアクセス要求をマスクするアクセス制御手段とを備え、
前記特定のマスタ装置とは、前記動画処理装置におけるCPUにデータを供給する供給部であり、
特定のマスタ装置以外のマスタ装置とは、前記動画処理装置におけるデコーダ部にデータを供給する供給部であり、
前記第1期間及び第2期間は、
AV信号の一処理周期内に規定される
ことを特徴とする動画処理装置。
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