JP4633290B2 - データ処理装置及びその装置におけるアクセス調停方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、バスに対する優先順位の高いイニシエータのバンド幅を確保しながら優先順位の低いイニシエータの共用メモリへのアクセスタイムを短縮できるようにしたデータ処理装置及びその装置におけるアクセス調停方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
最近のバスアーキテクチャ構造においては、バスにCPUの他に多数の回路ブロック(CPUを含め、これらはイニシエータと呼ばれている)、並びにメモリが接続されていて、それらでバスを共有していて、それぞれバスに接続されている回路ブロックが、独立して個別にデータの入出力等の要求を出せるようになっている。これにより、それぞれの回路ブロックを同様に構成してバスに接続することにより、容易にシステムを作成できるという利点が得られている。
【0003】
このような構成のバスアーキテクチャ構造において問題になるのは、各回路ブロックが独立して個別にアクセス要求を出せるようになっているので、そのままでは混乱が生じることである。そのため、アービタ(調停回路)を設けて、いずれの回路ブロックに対して優先してデータの入出力のアクセスを許可するかを調停しなければならない。
【0004】
その場合の調停方式としては、CPU並びに回路ブロックに対してアクセスの優先度の順位をつけ、アービタがその優先順位にしたがって調停を行う方式と、CPU並びに回路ブロックには何も優先度の順位をつけずに、要求の順番にアクセスを許可するというラウンドロビン方式がある。また、上記優先度の順位を付して調停を行わせる方式では、優先度の低い回路ブロックは長時間に亘ってバスへのアクセスが与えられないという事態が発生するため、これを防止する手法として、優先度の順位と共に最大待ち時間を設定してやる手法が知られている。この調停方式によれば、優先度の低いイニシエータであっても、最大待ち時間を経過すると優先度の最高のものに変換されるので、それにより優先度の低いものに対して長時間に亘ってアクセス権が付与されないという事態の発生は回避される。
【0005】
また、このような調停方法に関連する先行技術として、特開平11−191075号公報には、複数の装置によりメモリのような共有資源へのアクセスを制御する共有資源アクセス・システムであって、記憶した基準優先順位の数値、待ち時間の数値、帯域幅の数値及び処理能力の数値の中の一つを含む変数に基づいて、資源アクセス要求への優先順位の数値をコード化する優先順位エンコーダと、待ち状態の資源アクセス要求の優先順位の数値を解読して比較し選出要求を決定する優先順位デコーダと、待機中の資源アクセス要求に対する共有資源の少なくとも一つのアドレスを解読するアドレス・デコーダと、現在アクティブな資源アクセス要求と優先順位デコーダからの選出要求との間で調停し出力を供給する調停装置と、該調停装置からの出力に基づいて共有資源へのアクセスを制御する資源コントローラとを備えたものについて開示がなされている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のように共有メモリへのアクセスの優先度と共に最大待ち時間を設定した場合には、主にCPUの共有メモリへのデータアクセスに問題が生じる。この点について詳述すると、まずCPUは一つの処理を終了しなければ、基本的に次の処理へ進めない構造となっている。これに対し、その他の回路ブロック(イニシエータ)はバッファを設けることにより、バスへのアクセスの“待ち”を吸収することができる。
【0007】
すなわち、カメラシステム等においては、CPUに最高の優先度をもたせると、常にCPUばかりバスにアクセスするという事態が生じるので、他のCCDI/Fなどの一定のレートで出力するイニシエータが、その出力を止められてしまい問題となる。そこで、CPU以外のCCDI/Fなどのイニシエータのそれぞれに対し、最大待ち時間を設定してやらなければならなくなる。しかしながら、これらのイニシエータに対する最大待ち時間の設定は非常に複雑になり、その設定は困難である。この問題を回避するため、非常にデータが混み一定のデータレートを確保しなければならないCCDI/Fなどのイニシエータに対して優先度を高く設定し、そうではないCPUに対して優先度をそれより下位に設定している。
【0008】
したがって、このように優先順位を割り当てた態様のバスアーキテクチャ構造において、優先順位の低いCPUに最大待ち時間を設定してやると、CPUがバス要求をした時点で直ちにバスにアクセスすることができ、バス権が渡されることができる状態になっているにも拘わらず、バス要求アクセスをした時点から設定された最大待ち時間を経過しないとアクセス許可が得られないという事態が発生し、CPUの処理性能を上げられないという問題が生じる。
【0009】
本発明は、バスアーキテクチャ構造に対して従来の優先順位と共に最大待ち時間を設定するという方式を適用した場合における上記問題点を解消するためになされたもので、優先順位の高いイニシエータには一定のバンド幅を確保させながら、優先順位の低いイニシエータにはアクセスタイムを短縮して高速に処理させることができるようにしたデータ処理装置及びその装置におけるアクセス調停方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため、請求項1に係る発明は、バスに接続され、画像データに係る処理を行う第1のイニシエータと、該第1のイニシエータよりも前記バスに対する優先順位の低い第2のイニシエータと、前記第1のイニシエータ及び第2のイニシエータによるデータアクセスが可能になされた共有メモリと、前記第2のイニシエータから前記共有メモリへアクセスを行ったときを基準として、所定時間が経過する前は、前記第2のイニシエータの優先度は前記第1のイニシエータよりも低い優先順位に設定され、前記所定時間が経過した後に、前記第2のイニシエータの優先度が高い優先順位に設定されることを、前記第2のイニシエータから前記共有メモリへアクセス毎に行うことによって、前記第2のイニシエータによる前記共有メモリへの次のアクセスが優先的に行われるように調停される調停手段とでデータ処理装置を構成するものであり、更に、請求項4に係る発明は、バスに接続された第1のイニシエータ及び該第1のイニシエータよりも前記バスに対するアクセス優先順位の低い第2のイニシエータと、前記第1及び第2のイニシエータによるデータアクセスが可能にされた共有メモリと、前記第1及び第2のイニシエータの前記共有メモリへのアクセスを調停する手段とを有するデータ処理装置におけるアクセス調停方法において、前記第2のイニシエータから前記共有メモリへアクセスを行ったときを基準として、所定時間が経過する前は、前記第2のイニシエータの優先度は前記第1のイニシエータよりも低い優先順位に設定され、前記所定時間が経過した後に、前記第2のイニシエータの優先度が高い優先順位に設定されることを、前記第2のイニシエータから前記共有メモリへアクセス毎に行うことによって、該第2のイニシエータによる前記共有メモリへの次のアクセスを優先的に行われるように調停することを特徴とするものである。
【0011】
このように構成されたデータ処理装置及びそれにおけるアクセス調停方法においては、優先順位の低い第2のイニシエータから共有メモリへのアクセスを行ったときを基準として、所定時間が経過する前は、前記第2のイニシエータの優先度は前記第1のイニシエータよりも低い優先順位に設定され、前記所定時間が経過した後に、前記第2のイニシエータの優先度が高い優先順位に設定されることを、前記第2のイニシエータから前記共有メモリへアクセス毎に行うことによって、該第2のイニシエータによる共有メモリへの次のアクセスが優先的に行われるように調停される、つまり優先順位の低い第2のイニシエータに対しては、前回のアクセスからの所定の待ち時間を経過した後に次のアクセスが行われるように調停がなされるので、第2のイニシエータがバス要求した瞬間にバス権が渡される確率が高くなり、これにより優先順位の高い第1のイニシエータのバンド幅を確保しながら、且つCPUなどの優先順位の低い第2のイニシエータが不要な待ち時間を要することのない高速アクセスの可能な、データ処理装置及びその装置におけるアクセス調停方法を実現することができる。
【0012】
また、このように調停手段を構成することにより、CCDI/Fなどの第2のイニシエータの出力に余計なバッファを要することなく効率的に、第1及び第2のイニシエータのメモリアクセスが可能となる。
【0013】
請求項3に係る発明は、請求項1に係るデータ処理装置において、撮像により画像データを得る撮像手段を更に有し、前記第1のイニシエータは、前記撮像手段により得られた画像データに対してデータ処理を行い、前記第2のイニシエータは、システムコントローラを含んでなることを特徴とするものである。このように構成することにより、CCDなどの撮像手段で得られた画像データを処理する第1のイニシエータが共有メモリへアクセスする場合でも、CPUなどの優先順位の低い第2のイニシエータが無駄な待ち時間を要することなくアクセス可能となる。
【0014】
【発明の実施の形態】
次に、実施の形態について説明する。図1は、本発明に係るデータ処理装置及びその装置におけるアクセス調停方法の実施の形態を、デジタルカメラシステムに適用した場合の構成例を示すブロック構成図である。図1において、1は共有バス、2はCPU、3は図示しないCCD撮像素子からの画像データを出力するためのFIFOなどのバッファ等からなるCCDI/F、4はCCD画像データを記憶するSDRAMなどからなる共有メモリ、5,6は共有メモリに記憶された画像データを読み出して画像処理する第1及び第2の画像処理部、7は画像処理され再度共有メモリ4に記憶されている画像データを読み出して、ビデオ信号として出力するためのFIFOなどのバッファ等からなるビデオI/F、8は共有バス1にそれぞれ接続されているCPU2,CCDI/F3,第1及び第2の画像処理部5,6,ビデオI/F7からなる各イニシエータからの個別のメモリアクセス要求への優先順位、並びに前回のアクセスからの待ち時間を設定して、各イニシエータからのアクセスを調停し出力するアービタ(調停回路)、9はアービタ8の出力に基づいて共有メモリ4へのアクセスを制御するメモリコントローラである。
【0015】
ここで、CPU2のバス要求に対する優先順位は、CPU2以外のCCDI/F3やビデオI/F7などの他のイニシエータの優先順位より低く設定されており、このCPU2は請求項1に係る発明における第2のイニシエータに対応するものであり、CPU以外の他のイニシエータは優先順位がCPU2より高い第1のイニシエータに対応するものである。
【0016】
次に、上記のように構成されている実施の形態の動作について説明する。まず説明の都合上、本発明に係る実施の形態の説明に先立ち、従来の優先度と最大待ち時間を設定する方式を適用した場合における動作を、図2の(A)に基づいて説明する。優先順位がCCDI/F3やビデオI/F7より低く設定されているCPU2が、該CPU2のプログラムに従ってデータリードのために時点t11においてバス要求を行った場合、バス要求時点t11から最大待ち時間TM 経過した時点t12において、アービタ8からCPU2に対して第1の優先順位が与えられバス1にアクセス可能となり、データリード動作を開始する。CPU2によるデータリード動作が終了後、再びCPU2以外の本来優先順位の高いCCDI/F3やビデオI/F7などの第1のイニシエータがバス権を取得する。同様にして、時点t13において再びCPU2がバス要求を行うと、バス要求時点の時点t13から最大待ち時間TM 経過する時点t14で、CPU2が第1の優先順位に切り替わり、バス権が与えられてデータライト動作を実行する。
【0017】
この場合、CPU2に対して設定される最大待ち時間TM は、他の優先順位の高いイニシエータの処理との関係上、かなり余裕をもって設定されている。したがって、例えば、CPU2からバス要求が行われた時点t11において、優先順位の高いCCDI/F3やビデオI/F7におけるバッファに空きがあって処理に余裕がある場合には、直ちにCPU2にバス権を渡すことが可能である。しかしながら、この方式では、CPU2に対しては最大待ち時間TM が設定されているため、その時間TM の間CPU2は待たされることになり、CPU2の処理が遅れてしまうという問題点があった。
【0018】
これに対して、本発明においては、“最大待ち時間”ではなく、“前回アクセスからの待ち時間”を設定するものである。そして、CPU2の前回アクセスした時点からその設定時間が経過すれば、CPU2を第1の優先順位とするものであり、次にその動作を図2の(B)に基づいて説明する。時点t0 において、前回のCPU2のバスへのアクセスが開始されたものとし、それ以降時点t1 において、予め設定されている“前回アクセスからの待ち時間”TO が経過し、アービタ8からCPU2に対して第1の優先順位が与えられる。しかし、この動作例においては、この時点t1 では未だCPU2からバス要求が出されておらず、引き続き本来優先順位の高いCCDI/F3又はビデオI/F7がバス権を保持している。
【0019】
次いで、時点t2 (従来方式の時点t11に対応する)において、CPU2からバス要求がなされた場合は、CPU2は既に第1の優先順位に切り替えられているため、瞬時にバス権が与えられデータ転送が実行される。CPU2によるデータ転送動作の終了後、再びCPU2以外の本来優先順位の高いCCDI/F3やビデオI/F7などのイニシエータがバス権を取得し、処理を実行する。
【0020】
続いて、時点t3 において、CPU2の前回アクセス開始から所定の待ち時間TO が経過し、同様にCPU2に対して第1の優先順位が与えられる。この時点t3 においては、この動作例では未だCPU2からバス要求が出されておらず、引き続きCCDI/F3又はビデオI/F7がバス権を保持している。次いで、時点t4 (従来方式の時点t13に対応する)において、CPU2からバス要求がなされた場合は、CPU2は既に第1の優先順位に切り替えられているため、瞬時にバス権が与えられデータ転送が実行される。
【0021】
このように、前回のバスアクセス開始から所定の待ち時間TO が経過している場合は、バス要求と同時にCPU2には第1の優先順位が与えられ、バス権を取得することになり、CPU2は待たされることなく、バスにアクセスすることが可能となる。なお、当然のことながら、前回アクセス開始から所定の待ち時間TO 経過前、図示例では時点t1 又はt3 以前にCPU2からバス要求がなされた場合は、待ち時間TO が経過するまで、すなわち図示例では時点t1 又はt3 まで、CPUのバスアクセスは待たされる。
【0022】
次に、アービタ8において予め設定される“前回アクセスからの待ち時間”TO の設定について説明する。この待ち時間TO の期間内に、CPU2のアクセス処理の他に、CPU2より優先順位の高いCCDI/FやビデオI/Fなどのイニシエータにおけるオーバーフローの発生しないデータのバス転送処理を完了させることが必要である。したがって、この待ち時間TO は少なくとも、CPU2の処理の他に、上記CCDI/FやビデオI/Fなどの他のイニシエータの処理をオーバーフローさせずに完了させる時間に設定しなければならない。そして、このような待ち時間TO を設定することにより、CPU2以外の他のイニシエータに対してオーバーフローさせずにデータのバス転送処理の可能な一定のバンド幅を確保させることができ、余分のバッファを設けることなく効果的にメモリアクセスが可能となる。
【0023】
なお、上記実施の形態では、前回アクセスからの待ち時間の設定においては、前回アクセスの開始時点からの待ち時間を設定したものを示したが、この前回アクセスからの待ち時間は、前回アクセスの終了時点からの時間として設定してもよい。このように待ち時間を設定した場合は、この待ち時間内にCCDI/FやビデオI/Fなどの他のイニシエータの処理をオーバーフローさせずに完了させる時間に設定すればよい。
【0024】
また、上記実施の形態では、CPU2からアクセスする場合について説明をしたが、これに限らず、データキャッシュを介してアクセスする場合にも同様な効果が得られる。更に、データとしては、上記実施の形態の画像データに限らず、一定のデータレートを保証することを要する処理を行う場合にも利用できるものである。
【0025】
【発明の効果】
以上実施の形態に基づいて説明したように、本発明によれば、アクセス優先順位の低い第2のイニシエータから共有メモリへのアクセスを行ったときを基準として、所定時間が経過する前は、前記第2のイニシエータの優先度は前記第1のイニシエータよりも低い優先順位に設定され、前記所定時間が経過した後に、前記第2のイニシエータの優先度が高い優先順位に設定されることを、前記第2のイニシエータから前記共有メモリへアクセス毎に行うことによって、該第2のイニシエータへの次のアクセスが優先的に行われるように調停される構成とされているので、第2のイニシエータがバス要求した瞬間にバス権が渡される確率が高くなり、優先順位の高い第1のイニシエータのバンド幅を確保しながら、CPUなどのアクセス優先順位の低い第2のイニシエータの高速アクセスを可能にするデータ処理装置及びその装置におけるアクセス調停方法を実現することができる。また、CCDI/Fなどの第2のイニシエータの出力に余分なバッファを要することなく、効率的な第1及び第2のイニシエータのメモリアクセスが可能となる。また、CCDなどの撮像手段で得られた画像データが共有メモリへアクセスする場合でも、CPUなどの優先順位の低い第2のイニシエータが無駄な待ち時間を要することなく、アクセス可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るデータ処理装置及びその装置におけるアクセス調停方法をデジタルカメラシステムに適用した場合の構成例を示すブロック図である。
【図2】図1に示した構成例における本発明の動作及び比較のため従来の方式を適用した場合の動作を説明するためのタイミング図である。
【符号の説明】
1 共有バス
2 CPU
3 CCDI/F
4 共有メモリ
5 第1の画像処理部
6 第2の画像処理部
7 ビデオI/F
8 アービタ(調停回路)
9 メモリコントローラ
Claims (5)
- バスに接続され、画像データに係る処理を行う第1のイニシエータと、
該第1のイニシエータよりも前記バスに対する優先順位の低い第2のイニシエータと、
前記第1のイニシエータ及び第2のイニシエータによるデータアクセスが可能になされた共有メモリと、
前記第2のイニシエータから前記共有メモリへアクセスを行ったときを基準として、所定時間が経過する前は、前記第2のイニシエータの優先度は前記第1のイニシエータよりも低い優先順位に設定され、前記所定時間が経過した後に、前記第2のイニシエータの優先度が高い優先順位に設定されることを、前記第2のイニシエータから前記共有メモリへアクセス毎に行うことによって、前記第2のイニシエータによる前記共有メモリへの次のアクセスが優先的に行われるように調停される調停手段と
を有することを特徴とするデータ処理装置。 - 前記調停手段が、前記所定時間が経過した後に、前記第2のイニシエータに設定される優先度は、第1の優先順位に設定される
ことを特徴とする請求項1に係るデータ処理装置。 - 撮像により画像データを得る撮像手段を更に有し、前記第1のイニシエータは、前記撮像手段により得られた画像データに対してデータ処理を行い、前記第2のイニシエータは、システムコントローラを含んでなることを特徴とする請求項1に係るデータ処理装置。
- バスに接続された第1のイニシエータ及び該第1のイニシエータよりも前記バスに対するアクセス優先順位の低い第2のイニシエータと、前記第1及び第2のイニシエータによるデータアクセスが可能にされた共有メモリと、前記第1及び第2のイニシエータの前記共有メモリへのアクセスを調停する手段とを有するデータ処理装置におけるアクセス調停方法において、
前記第2のイニシエータから前記共有メモリへアクセスを行ったときを基準として、所定時間が経過する前は、前記第2のイニシエータの優先度は前記第1のイニシエータよりも低い優先順位に設定され、前記所定時間が経過した後に、前記第2のイニシエータの優先度が高い優先順位に設定されることを、前記第2のイニシエータから前記共有メモリへアクセス毎に行うことによって、該第2のイニシエータによる前記共有メモリへの次のアクセスを優先的に行われるように調停する
ことを特徴とするアクセス調停方法。 - 前記所定時間が経過した後に、前記第2のイニシエータに設定される優先度は、第1の優先順位に設定される
ことを特徴とする請求項4に係るアクセス調停方法。
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