JP4522808B2 - バス制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、バス制御装置に関する。

１つのバスを複数のデータ処理部で共有する場合に、バスとデータ処理部との接続を調停するバスアービタが用いられている。図７に示すバスアービタ１０１は、バスアービタ１０１に接続されたバスインターフェース１０２ａ〜１０２ｃからのバス権要求信号に従って、バスとデータ処理部１０３ａ〜１０３ｃとの間でのバス優先権の切り換えを行う。

ここで、複数のデータ処理部から同時にバス権要求信号が入力された場合に、バスアービタ１０１は、予め定められた優先順位に従ってバス優先権の切り換えを行う。ここで、優先順位はＣＰＵが任意に設定可能なようにレジスタ１０４に格納されていることが多い。

しかしながら、図７の構成においては、ＣＰＵがデータ処理部のそれぞれのデータ転送状況を把握することができない。したがって、図７の構成ではそれぞれのデータ処理部のデータ転送状況に応じて動的にバス優先権を切り換えることはできない。

そこで、特許文献１に示す手法では、各データ処理部のデータ蓄積量に応じてバス優先権を動的に切り換えるようにしている。図８を参照して特許文献１の手法について説明する。図８の構成においてはバスインターフェース１０２ａ〜１０２ｃ内にそれぞれ、バス側若しくはデータ処理部側から転送されてきたデータを一時的に格納しておくための蓄積バッファ１０５ａ〜１０５ｃが設けられている。このような構成において、蓄積バッファ１０５ａ〜１０５ｃ内のデータ使用量がある閾値を超えた場合にはその旨を通知するバッファフル信号がバスインターフェース１０２ａ〜１０２ｃからバスアービタ１０１に出力される。バスアービタ１０１はバスインターフェース１０２ａ〜１０２ｃからのバッファフル信号を受けてバス優先権の切り換えを行う。例えば、閾値を超えているバスインターフェースにおけるデータの転送方向がバス側からデータ処理部側である場合には、優先順位を上げるようにする。一方、閾値を超えているバスインターフェースにおけるデータの転送方向がデータ処理部側からバス側である場合には、優先順位を下げるようにする。
特開平５−２８１０３号公報

しかしながら、特許文献１の手法では、蓄積バッファのデータ蓄積量が閾値に達するまではバッファフル信号がバスアービタ１０１に出力されないので、バス優先権の切り換えが行われない。このため、データ蓄積量が閾値に達するまでに長い時間がかかるデータ処理部の優先順位が高く設定されている場合には、そのデータ処理部の蓄積バッファのデータ使用量が閾値に達するまでの間、その他のデータ処理部のデータ転送が遅れてしまう。これにより、データの欠損が生じてしまうおそれがある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、複数のデータ処理部のデータ転送状況に応じてより適切にバス優先権の切り換えを行うことにより、データの欠損を防止できるバス制御装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様によるバス制御装置は、バスと、一時的にデータを格納する格納メモリを備えた複数のデータ処理部との間のバス優先権を制御するバス制御装置であって、上記格納メモリの蓄積データ量若しくは空きデータ量としてデータ使用量を示す情報を算出するデータ量算出部と、上記複数のデータ処理部のそれぞれで必要とするデータの転送速度を算出する転送速度算出部と、上記データ量算出部で算出されたデータ使用量を示す情報と上記転送速度算出部で算出された転送速度とに基づいて、上記格納メモリのデータが空状態になるまでの時間若しくは満状態になるまでの時間を時間値として算出する時間値算出部と、上記時間値算出部において算出された上記時間値に基づいて上記複数のデータ処理部の上記バスに対する優先権を切り換える切り換え部とを具備することを特徴とする。

この第１の態様によれば、格納メモリのデータ使用量とデータの転送速度とによってバス優先権の切り換えを行うことにより、より適切なバス優先権の切り換えを行うことができる。

本発明によれば、複数のデータ処理部のデータ転送状況に応じてより適切にバス優先権の切り換えを行うことにより、データの欠損を防止できるバス制御装置を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るバス制御装置の主要な構成について示す図である。ここで図１のバス制御装置は、データ処理部１個分に対するものである。複数のデータ処理部がバスに接続されている場合にはそのデータ処理部の個数分だけ図１の構成が必要である。また、図１の構成はバスアービタ、バスインターフェース、データ処理部の何れに設けるようにしても良い。更に、図１の構成を上記バスアービタ、バスインターフェース、データ処理部に振り分けて設けるようにしても良い。

図１のバス制御装置は、蓄積バッファ１と、データ量算出部２と、転送速度算出部３と、時間測定部４と、切り換え部５とから構成されている。

格納メモリとしての蓄積バッファ１は、バス側若しくはデータ処理部側から転送されてきたデータが一時的に蓄積されるバッファメモリである。

データ量算出部２は、蓄積バッファ１のデータ量を、蓄積データ量若しくは空きデータ量として算出する。ここで、蓄積バッファ１のデータ量とは蓄積バッファ１の使用量を示す情報であり、データの転送方向がバス側からデータ処理部側である場合には、蓄積バッファ１の蓄積データ量となる。一方、データの転送方向がデータ処理部側からバス側である場合には、蓄積バッファ１の空きデータ量となる。

転送速度算出部３は、データの転送速度を算出する。ここでの転送速度は、単位時間あたり（本一実施形態では、１クロックあたり）に必要なデータ数であり、（転送速度）＝（データ処理部のバスのビット幅）×（データ個数÷クロック数）によって算出される。例えば、バスのビット幅が８ビットのデータ処理部において４クロックで１個のデータが必要とされる場合、転送速度は８［bit］×（１［データ］÷４［clk］）＝２となる。なお、上記バスのビット幅、データ個数、クロック数といった転送速度を算出するために用いられるパラメータは、例えば予め与えられるものである。また、これらのパラメータをレジスタ等に格納することでＣＰＵ等により設定変更可能にしても良い。

時間測定部４は、データ量算出部２で算出されたバッファ使用量と転送速度算出部３で算出された転送速度とに基づいて時間値を算出する。即ち、（時間値）＝（バッファ使用量）÷（転送速度）である。ここで、データの転送方向がバス側からデータ処理部側の場合に算出される時間値は、蓄積バッファ１が空状態になるまでの時間を示す。一方、データの転送方向がデータ処理部側からバス側の場合に算出される時間値は、蓄積バッファ１が満状態になるまでの時間を示す。

切り換え部５は、時間測定部４で算出された時間に基づいてバス優先権を切り換える。ここで、本一実施形態では時間値が小さいデータ処理部の優先度が高くなるようにバス優先権の切り換えを行う。例えば、データの転送方向がバス側からデータ処理部側の場合には、時間値が小さいと蓄積バッファ１が空状態になるまでの時間が短くなるので、優先度を高くしてバスからのデータ転送量を多くする。また、データの転送方向がデータ処理部側からバス側の場合には、時間値が小さいと蓄積バッファ１が満状態になるまでの時間が短くなるので、優先度を高くしてバスへのデータ転送量を多くする。

以下、本発明の一実施形態の具体例について説明する。図２は、図１の構成を、画像再生装置の画像出力制御回路に適用した場合の回路構成を示す図である。

図２に示す画像出力制御回路は、バスを介して入力された映像データ（Ｙ／Ｃｂ／Ｃｒデータ）に基づいてＬＣＤなどで構成された表示部に画像表示を行う回路である。更に、図２の回路では、バスを介して入力されたＯＳＤ（On Screen Display）データに基づいて、表示部に文字情報などを挿入表示することもできるようになっている。

図２に示す画像出力制御回路は、バスアービタ１１と、重み付け係数設定部１１ａと、データ処理部１２ａ〜１２ｅと、表示処理部１３と、表示部１４とから構成されている。

バスアービタ１１は、バスとデータ処理部１２ａ〜１２ｅとの間のバス優先権制御を行う。なお、バスアービタ１１の詳細な構成については後で詳しく説明するが、図２のバスアービタ１１の内部には図１の時間測定部４と切り換え部５の機能を有するバス選択決定部１１ｂが設けられている。バス選択決定部１１ｂは、データ処理部１２ａ〜１２ｅから入力されたバッファ使用量（図２の例では蓄積データ量）と転送速度とに基づいて時間値を算出し、算出した時間値に基づいてバス優先権の切り換えを行う。ここで、時間値の算出は、データ処理部１２ａ〜１２ｅ側で行うようにしても良い。

データ処理部１２ａ〜１２ｅは、バスインターフェースの機能を兼ねており、バスを介して転送されてきたデータを一時的に蓄積した後、表示処理部１３に転送する。ここで、図２のデータ処理部１２ａ〜１２ｃは映像データ（Ｙデータ、Ｃｂデータ、Ｃｒデータ）を表示処理部１３に転送するためのデータ処理部である。また、データ処理部１２ｄ及び１２ｅは２種類のＯＳＤデータ（ＯＳＤ１データ、ＯＳＤ２データ）を表示処理部１３に転送するためのデータ処理部である。これらのデータ処理部１２ａ〜１２ｅには、それぞれ蓄積バッファ（図２において参照符号１ａ〜１ｅで示す）と、データ量算出部（図２において参照符号２ａ〜２ｅで示す）と、転送速度算出部（図２において参照符号３ａ〜３ｅで示す）とが設けられている。

表示処理部１３は、データ処理部１２ａ〜１２ｃから転送されてきたＹ、Ｃｂ、ＣｒデータをＲＧＢデータに変換して表示部１４上に画像表示を行ったり、ＯＳＤ１データやＯＳＤ２データに基づいて表示部１４に文字情報などを挿入表示したりする際の表示制御を行う。

次に、バスアービタ１１のバス選択決定部１１ｂにおいて行われるバス優先権の切り換えについて説明する。ここでは、例として上記映像データ及びＯＳＤデータが図３（ａ）に示すようなバスのビット幅と図３（ｂ）に示すようなデータレートを必要とするものとする。これらバスのビット幅及びデータレートは、パラメータとして各データ処理部の転送速度算出部に与えられる。

図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、Ｙデータに関しては、バスのビット幅が８ビットであり、４クロックで２個のデータが必要である。したがって、転送速度算出部３ａにおいて算出される転送速度（以下、Ｙ転送速度と称する）は、８［bit］×（２［データ］／４［CLK］）＝４となる。

以下、同様に転送速度算出部３ｂにおいて算出される転送速度（以下、Ｃｂ転送速度と称する）は８［bit］×（１［データ］／４［CLK］）＝２となり、転送速度算出部３ｃにおいて算出される転送速度（以下、Ｃｒ転送速度と称する）は８［bit］×（１［データ］／４［CLK］）＝２となり、転送速度算出部３ｄにおいて算出される転送速度（以下、ＯＳＤ１転送速度と称する）は４［bit］×（１［データ］／４［CLK］）＝１となり、転送速度算出部３ｅにおいて算出される転送速度（以下、ＯＳＤ２転送速度と称する）は＝８［bit］×（２［データ］／４［CLK］）＝４となる。

バス選択決定部１１ｂでは、各転送速度算出部で算出された転送速度と各データ処理部内の蓄積バッファにおける蓄積データ量とに基づいて時間値が算出される。

例えば、時間値を算出するタイミングにおいて、Ｙデータの蓄積データ量が４０ビット、Ｃｂデータの蓄積データ量が２４ビット、Ｃｒデータの蓄積データ量が３２ビット、ＯＳＤ１データの蓄積データ量が１６ビット、ＯＳＤ２データの蓄積データ量が５６ビット（図４（ａ）参照）の場合には、Ｙデータに関する時間値が４０÷４＝１０となり、Ｃｂデータに関する時間値が２４÷２＝１２となり、Ｃｒデータに関する時間値が３２÷２＝１６となり、ＯＳＤ１データに関する時間値が１６÷１＝１６となり、ＯＳＤ２データに関する時間値が５６÷４＝１６となる。

バス選択決定部１１ｂでは、上記のようにして算出された時間値に基づいて優先順位が決定される。したがって、図４（ａ）の例では、データ処理部１２ａの優先順位が１番、データ処理部１２ｂの優先順位が２番、データ処理部１２ｃ、データ処理部１２ｄ、データ処理部１２ｅの優先順位が３番となる。

また、図４（ａ）の状態から図４（ｂ）の状態に各蓄積バッファの蓄積データ量が変化したときには、バス優先権の切り換えが行われる。図４（ｂ）の例では、Ｙデータの蓄積データ量が６０ビット、Ｃｂデータの蓄積データ量が１２ビット、Ｃｒデータの蓄積データ量が３２ビット、ＯＳＤ１データの蓄積データ量が４０ビット、ＯＳＤ２データの蓄積データ量が２０ビットであるので、Ｙデータに関する時間値が６０÷４＝１５となり、Ｃｂデータに関する時間値が１２÷２＝６となり、Ｃｒデータに関する時間値が３２÷２＝１６となり、ＯＳＤ１データに関する時間値が４０÷１＝４０となり、ＯＳＤ２データに関する時間値が２０÷５＝４となる。これにより、データ処理部１２ａの優先順位が３番、データ処理部１２ｂの優先順位が２番、データ処理部１２ｃの優先順位が４番、データ処理部１２ｄの優先順位が５番、データ処理部１２ｅの優先順位が１番に切り換えられる。

ここで、各蓄積バッファのバッファサイズが異なっている場合には、バッファサイズの違いを考慮するようにしてバス優先権を切り換えることがより好ましい。そこで、本一実施形態では、バッファサイズの違いを考慮するために、各蓄積バッファのバッファサイズに対応した重み付けを時間値に対して行ってからバス優先権を切り換えるようにする。具体的には、バス選択決定部１１ｂで時間値を算出する際に、算出された時間値に重み付け係数設定部１１ａに保持されている重み付け係数（０＜重み付け係数≦１）を乗算してからバス優先権を切り換えるようにする。ここで、重み付け係数は、各蓄積バッファのバッファサイズの比を示す係数であり、例えば最大のバッファサイズに対する比として表される。図４（ａ）の例では全ての蓄積バッファのバッファサイズが等しいので、重み付け係数は全て１となる。

図５は、バスアービタ１１内部のバス選択決定部１１ｂの回路構成例について示した図である。このバス選択決定部１１ｂでは更新パルスが入力される度にバス優先権の切り換えが行われる。

図５に示すように、バス選択決定部１１ｂは時間測定部４ａ〜４ｅと、比較器２１と、セレクタ２２ａ〜２２ｅと、フリップフロップ回路２３ａ〜２３ｅと、セレクタ２４ａ〜２４ｅと、固定優先順位のバスアービタ２５とから構成されている。

時間測定部４ａ〜４ｅには、それぞれ対応するデータ処理部から蓄積データ量と転送速度とが入力されるとともに、重み付け係数設定部１１ａにおいて設定されている重み付け係数が入力される。時間測定部４ａ〜４ｅにおいては、それぞれ入力された蓄積データ量と転送速度とから時間値が算出され、算出された時間値に重み付け係数設定部１１ａにおいて設定された重み付け係数が乗算される。時間測定部４ａ〜４ｅにおいて重み付けされた時間値は比較器２１に出力される。

比較器２１では、時間測定部４ａ〜４ｅから入力された時間値の比較が行われる。この比較の結果、最も小さい時間値がセレクタ２２ａに出力され、２番目に小さい時間値がセレクタ２２ｂに出力され、３番目に小さい時間値がセレクタ２２ｃに出力され、４番目に小さい時間値がセレクタ２２ｄに出力され、５番目に小さい時間値がセレクタ２２ｅに出力される。

セレクタ２２ａ〜２２ｅでは、外部から更新パルスが入力されたときのみ比較器２１からの入力が選択される。一方、更新パルスが入力されていない場合にはフリップフロップ回路２３ａ〜２３ｅの出力が選択されてフリップフロップ回路２３ａ〜２３ｅの値が保持される。セレクタ２４ａ〜２４ｅではフリップフロップ回路２３ａ〜２３ｅに保持された値に基づいて固定順位のバスアービタ２５への入力値を選択する。これにより優先順位の切り換えが行われる。

図６は、図５の回路におけるバス優先権の切り換え動作について示すタイミングチャートである。図５の回路では、更新パルスが入力されるたびにバス優先権の切り換えが行われる。この更新パルスはデータ転送のタイミングに合わせて入力するようにすれば良い。例えば、映像データやＯＳＤデータがＳＤＲＡＭに格納されているとすると、バースト転送の際の転送サイクル数が決定されるので、この転送サイクル数に応じて更新パルスを入力するようにすれば良い。

図６に示す更新直前の時間グラフは更新パルスが入力された直後の時間値を示し、グラフが短いデータほど、次のバス優先権の切り換えの際の優先順位が高くなる。例えば、図６において最初のサイクルにおける時間グラフは、ＯＳＤ１が最も短く、以下、ＯＳＤ２、Ｙ、Ｃｂ、Ｃｒの順であるので、２サイクル目における優先順位はＯＳＤ１が１位、ＯＳＤ２が２位、以下、Ｙ、Ｃｂ、Ｃｒの順になる。これ以後のサイクルにおいても同様の考え方で順位の切り換えが行われる。

以上説明したように、本一実施形態によれば、蓄積バッファには時間換算された量のデータが均等な割合で格納される。したがって、データの欠損などをより効率良く防止することができる。

以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。例えば、上記した一実施形態では、画像データの再生が可能な画像再生装置にバス制御装置を適用した例についてのみ説明しているが、本一実施形態で説明した技術は、音声データが再生可能なデータ再生装置にも適用することもできる。また、本一実施形態で説明した技術は、動画などのデータ記録装置にも適用可能である。

バス優先権の切り換えを行う際には、必ずしも全てのデータ処理部に対して優先順位を付ける必要は無い。例えば、時間値が最も小さいもののみを判定するようにし、この時間値が最も小さいデータ処理部において常にデータ転送が行われるようにしても良い。

さらに、上記した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。

本発明の一実施形態に係るバス制御装置の主要な構成について示す図である。 図１のバス制御装置を、画像再生装置の画像出力制御回路に適用した場合の回路構成を示す図である。 図３（ａ）は各データ処理部が必要とするバスのビット幅の例を示す図であり、図３（ｂ）は各データ処理部が必要とするデータレートの例を示す図である。 蓄積バッファの蓄積データ量の例を示す図である。 バスアービタ内部のバス選択決定部の回路構成例について示す図である。 バス優先権切り換えのタイミングチャートである。 従来のバス制御装置の第１の構成例について示す図である。 従来のバス制御装置の第２の構成例について示す図である。

符号の説明

１，１ａ〜１ｅ…蓄積バッファ、２，２ａ〜２ｅ…データ量算出部、３，３ａ〜３ｅ…転送速度算出部、４，４ａ〜４ｅ…時間測定部、５…切り換え部、１１…バスアービタ、１１ａ…重み付け係数設定部、１１ｂ…バス選択決定部、１２ａ〜１２ｅ…データ処理部、１３…表示処理部、１４…表示部、２１…比較器、２２ａ〜２２ｅ，２４ａ〜２４ｅ…セレクタ、２３ａ〜２３ｅ…フリップフロップ回路、２５…固定優先順位のバスアービタ

Claims (11)

1. バスと、一時的にデータを格納する格納メモリを備えた複数のデータ処理部との間のバス優先権を制御するバス制御装置であって、
   上記格納メモリの蓄積データ量若しくは空きデータ量としてデータ使用量を示す情報を算出するデータ量算出部と、
   上記複数のデータ処理部のそれぞれで必要とするデータの転送速度を算出する転送速度算出部と、
   上記データ量算出部で算出されたデータ使用量を示す情報と上記転送速度算出部で算出された転送速度とに基づいて、上記格納メモリのデータが空状態になるまでの時間若しくは満状態になるまでの時間を時間値として算出する時間値算出部と、
   上記時間値算出部において算出された上記時間値に基づいて上記複数のデータ処理部の上記バスに対する優先権を切り換える切り換え部と、
   を具備することを特徴とするバス制御装置。
2. 上記データ使用量を示す情報は、上記バスと上記それぞれのデータ処理部との間のデータの転送方向に基づいて決定される上記格納メモリの使用量であることを特徴とする請求項１に記載のバス制御装置。
3. 上記データの転送方向が上記バス側から上記データ処理部側である場合の上記格納メモリの使用量は、上記格納メモリの蓄積データ量を示すことを特徴とする請求項２に記載のバス制御装置。
4. 上記データの転送方向が上記データ処理部側から上記バス側である場合の上記格納メモリの使用量は、上記格納メモリの空きデータ量を示すことを特徴とする請求項２に記載のバス制御装置。
5. 上記データ使用量を示す情報は、上記バスと上記それぞれのデータ処理部との間のデータの転送方向に基づいて決定される上記格納メモリの使用量であって、
   上記データの転送方向が上記バス側から上記データ処理部側である場合の上記格納メモリの使用量は上記格納メモリの蓄積データ量を示し、
   上記データの転送方向が上記データ処理部側から上記バス側である場合の上記格納メモリの使用量は上記格納メモリの空きデータ量を示すことを特徴とする請求項１に記載のバス制御装置。
6. 上記データは、画像データと音声データの少なくとも何れかを含むことを特徴とする請求項１に記載のバス制御装置。
7. 上記切り換え部における上記優先権の切り換えは、所定時間毎に行われることを特徴とする請求項１に記載のバス制御装置。
8. 上記切り換え部は、上記時間値算出部で算出された時間値が小さいデータ処理部に対する優先権を高くすることで上記優先権の切り換えを行うことを特徴とする請求項１に記載のバス制御装置。
9. 上記時間値算出部において算出された時間値を上記複数のデータ処理部のそれぞれの格納メモリのメモリサイズに応じて重み付けする重み付け部を更に具備することを特徴とする請求項１に記載のバス制御装置。
10. 上記時間値は、上記格納メモリのデータ量を、この格納メモリを有するデータ処理部が必要とするデータ転送速度で除算した値であることを特徴とする請求項１に記載のバス制御装置。
11. 上記データ転送速度を算出するためのパラメータは設定変更可能な値であることを特徴とする請求項１０に記載のバス制御装置。

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