JP2005209206A

JP2005209206A - マルチプロセッサシステムにおけるデータ転送方法、マルチプロセッサシステム、及び、この方法を実施するプロセッサ

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Publication number: JP2005209206A
Application number: JP2005013610A
Authority: JP
Inventors: Benoit De Lescure; ドレスキュールベノア; Frederic Plissonneau; プリソノーフレデリック; Marie-Jean Colaitis; コレティマリー−ジャン
Original assignee: Thomson Licensing SAS
Current assignee: Thomson Licensing SAS
Priority date: 2004-01-21
Filing date: 2005-01-21
Publication date: 2005-08-04
Also published as: MXPA05000788A; CN1645351A; US20050172104A1; EP1557755A1; KR20050076702A; FR2865291A1

Abstract

【課題】委託先プロセッサにより命令された関数の実行に必要なデータに委託先プロセッサがアクセスする時間を減少させる。
【解決手段】関数の実行を要求する委託側プロセッサから、関数識別子と該関数に関連した実行パラメータとに基づいて前記関数を実行する委託先プロセッサにデータを転送する方法であって、前記識別子及び前記パラメータは前記委託側プロセッサにより供給されるものである形の方法において、前記委託側プロセッサが前記委託先プロセッサの内部レジスタバンクにアクセスし、前記レジスタに前記委託先プロセッサによる別の関数の実行と同時に、実行すべき関数に関連したパラメータを格納する。
【選択図】図２

Description

本発明は、マルチプロセッサシステムにおけるデータ転送方法、マルチプロセッサシステム、及び、特にマルチメディアデータの処理のためにこの方法を実施するプロセッサに関する。

マルチプロセッサシステムは複数のプロセッサとこれらのプロセッサ間のデータ転送手段とを有している。マルチプロセッサシステムの公知の例によれば、添付した図１に示されているように、委託側プロセッサとして知られるプロセッサ１００が、例えばプログラム全体の実行を加速するために、委託先プロセッサとして知られる第２のプロセッサ１０２により実行される関数を用いてプログラムを実行する。

この種のマルチプロセッサシステムでは、各プロセッサは、それぞれの関数を形成している命令の実行に必要な内部レジスタを含んでいる。一般的には、このレジスタセットはプログラムカウンタ、スタックポインタ、状態レジスタ、及びデータ処理のためのワークレジスタを含んでいる。

さらに、委託側プロセッサ１００は、委託先プロセッサ１０２による関数実行のためのプロシージャをこの実行に必要なデータベース１１０を構築することにより実施する。このベース１１０は委託側プロセッサ１００と委託先プロセッサ１０２との間に配置されており、ベースは通信バス１０４を介して委託先プロセッサ１０２に接続されている。

他の変更形態によれば、バス１０４は委託側プロセッサ１００の内部にあり及び／又は複数の委託側プロセッサ（図示せず）をベース１１０と委託先プロセッサ１０２とに接続する。

さらに、ベース１１０は、
−委託側プロセッサ１００と委託先プロセッサ１０２とにより共用される、スタティックランダムアクセスメモリ、すなわち、ＳＲＡＭタイプのバッファメモリ、ディスク、又はフラッシュメモリ、
−到着順に、すなわち、ＦＩＦＯ（‘First In First Out’）でデータを処理する通信装置、
−シリアル通信装置のような他の通信手段
などのような異なる電子部品を用いて形成することができる。

委託先プロセッサ１０２はデータベース１１０にアクセスして、実行すべき関数を識別するための例えばアドレス又は記号を取り出す。このアドレス又は記号は委託先プロセッサ１０２の内部関数デコーダ１０６により処理される。内部関数デコーダ１０６は、委託先プロセッサ１０２が実行することのできるすべての関数を格納している外部メモリ１０８により呼び出された関数を識別することができる。

続いて、委託先プロセッサ１０２はベース１１０を調べて、呼び出された関数の実行に必要なパラメータを取得する。そして、これらのパラメータは内部メモリ１１２に保存される。

最後に、呼び出された関数がこのメモリ内で実行され、結果が提供される。

従来技術によるマルチプロセッサシステムが、標準的な電子部品−プロセッサ、バス、データベース−つまり、マルチプロセッサシステムでの使用のために変更を必要としない電子部品を使用するという利点を有していることは明らかである。言い換えれば、マルチプロセッサシステムはシステムに含まれているプロセッサに固有の処理能力を組み合わせることができる。

しかしながら、公知のマルチプロセッサシステムは膨大な数のデータアクセス動作を要するという不都合を有していることが知られている。例えば、委託側プロセッサ１００と委託先プロセッサ１０２との間のデータ転送は特に以下のステップを含んでいる：
−委託先プロセッサ１０２による関数の実行に必要なパラメータを委託側プロセッサ１００によりベース１１０に転送するステップ、
−委託先プロセッサ１０２による関数実行に対する要求を委託側プロセッサ１００によりベース１１０に転送するステップ、
−実施すべき関数実行の要求の有無を決定するために委託先プロセッサ１０２によりベース１１０にアクセスするステップ。

続いて、委託先プロセッサ１０２がベース１１０内に、例えば、この関数に固有の記号又はメモリ１０８に保存されている関数のうちの１つのアドレスの形でそのような実行要求を発見した場合、委託先プロセッサ１０２はこの関数を実行する。

この目的のために、この関数の実行が開始されるときに、委託先プロセッサ１０２は再びベース１１０を調べて、委託側プロセッサ１００により以前に送信されたパラメータにアクセスしなければならない。

この不利点が示唆することは、委託側プロセッサ１００と委託先プロセッサ１０２との間で転送されるデータへの膨大な数のアクセス命令（書込み又は読出し）が含まれているため、実行プログラムが複雑で長いということである。

例えば、マルチプロセッサシステムによるマルチメディアデータ（画像、オーディオ、ビデオ）の処理は、しばしばリアルタイムで実施されるため、非常に高速の実行を必要とするアプリケーションである。

このケースでは、委託側プロセッサ１００は、委託先プロセッサ１０２による関数の実行を可能にするために、他の要素の中でも特に、処理すべきピクセル及びこのピクセルに関連した値の処理パラメータ（例えば、明るさ及び色）に対応するメモリアドレスを含んだデータベース１１０を構築する。

したがって、ビデオ用途では、関数実行時間の推定１０％〜１５％がデータ検索のために要求される。この検索時間は以下では計算の観点から「非効率時間」又は「オーバーヘッド」と呼ばれる。

本発明の課題は、委託先プロセッサにより命令された関数の実行に必要なデータに委託先プロセッサがアクセスする時間を減少させることにより、上記の不利点のうちの少なくとも１つを克服することである。

上記課題は、関数の実行を要求する委託側プロセッサから、関数識別子と該関数に関連した実行パラメータとに基づいて前記関数を実行する委託先プロセッサにデータを転送する方法であって、前記識別子及び前記パラメータは前記委託側プロセッサにより供給されるものである形の方法において、前記委託側プロセッサが前記委託先プロセッサの内部レジスタバンクにアクセスし、前記委託先プロセッサによる別の関数の実行と同時に、前記レジスタに実行すべき関数に関連したパラメータを格納するようにすることで解決される。

本発明は、関数の実行を要求する委託側プロセッサから、関数識別子と該関数に関連した実行パラメータとに基づいて関数を実行する委託先プロセッサにデータを転送する方法に関する。本方法では、識別子及びパラメータは委託側プロセッサにより供給され、委託側プロセッサは委託先プロセッサの内部レジスタバンクにアクセスし、委託先プロセッサによる別の関数の実行と同時に、レジスタに実行すべき関数に関連したパラメータを格納する。

したがって、本発明により、マルチプロセッサシステムによるプログラム実行速度が上がる。実際、委託先プロセッサが委託側プロセッサにより要求された関数の実行を開始するとき、委託先プロセッサは、すでに内部レジスタバンクに置かれているこの関数に関連したパラメータへの直接アクセスを有している。

言い換えると、関数実行のために読み出される外部パラメータに関連した「オーバーヘッド」がもはや存在しない。

それゆえ、委託側プロセッサと委託先プロセッサを呼び出す関数及びプログラムは、委託先プロセッサにより実行される関数に関連したパラメータの参照に関する命令が存在しないため、より短く、より速く構築されうる。

１つの実施形態では、委託側プロセッサは、データ格納のためにこの委託側プロセッサのみに割り当てられた内部レジスタにアクセスする。

ある実施形態によれば、委託先プロセッサの内部コントローラが、レジスタバンクのレジスタ、すなわちメモリスペースの、委託側プロセッサへの割り当てを指令する。

１つの実施形態では、メモリスペースの割り当てに先行して、委託側プロセッサは、関数実行に必要なパラメータを格納するためのメモリスペースの割り当てを委託先プロセッサコントローラに要求する。

１つの実施形態によれば、コントローラがメモリスペースを委託側プロセッサに割り当てる際に、このコントローラは委託側プロセッサに割り当てられたメモリスペース識別子を送り、続いてこのプロセッサが関数の実行に必要なパラメータを割り当てられたメモリスペースに転送する。

１つの実施形態では、委託側プロセッサは要求された関数を識別するデータを、ＦＩＦＯランダムアクセスメモリのような、委託側プロセッサと委託先プロセッサとの間にある中間手段に転送する。

１つの実施形態によれば、委託先プロセッサの内部レジスタバンクは以下の特性のうちの少なくとも１つを備えたレジスタサブセットを有している。

−各レジスタサブセットは独自の書込み及び読出しポートを有する、
−各レジスタサブセットは同数のレジスタを有し、また委託先プロセッサにより実行されうるすべての関数を実行するために委託先プロセッサの動作に必要なすべてのレジスタを含んでいる、
−各サブセットは委託側プロセッサ又は委託先プロセッサと通信することができる。

１つの実施形態では、パラメータは、委託先プロセッサ又は委託側プロセッサにより実行される異なるデータ処理動作に必要なワークレジスタを含んだレジスタに格納される。

本発明はまた委託先プロセッサによる関数の実行を要求することのできる少なくとも１つの委託側プロセッサを含んだマルチプロセッサシステムにも関する。このマルチプロセッサシステムでは、委託先プロセッサは関数を関数識別子と該関数に関連した実行パラメータとに基づいて実行し、識別子及びパラメータは委託側プロセッサにより供給され、このマルチプロセッサシステムは、上記実施形態のうちの少なくともに１つによる方法に従って、委託側プロセッサが委託先プロセッサの内部レジスタにアクセスし、委託先プロセッサによる別の関数の実行と同時に、前記内部レジスタ内に実行すべき関数に関連したパラメータを格納することができるようにする手段を含んでいる。

１つの実施形態では、マルチプロセッサシステムは、同一の委託先プロセッサに接続された複数の委託側マイクロプロセッサを有している。

本発明はまた関数識別子と該関数に関連した実行パラメータとに基づいて関数を実行することのできる委託先プロセッサにも関する。この委託先プロセッサでは、識別子及びパラメータは委託側プロセッサにより供給され、委託先プロセッサは、上記実施形態のうちの少なくとも１つによる方法に従って、委託側プロセッサが委託先プロセッサの内部レジスタバンクにアクセスし、委託先プロセッサによる別の関数の実行と同時に、実行すべき関数に関連したパラメータを格納することができるようにする手段を含んでいる。

本発明の他の特徴及び利点は、図面の参照とともに、記述的ではあるが非限定的な以下の記述から明らかになる。

本発明の有利な実施形態において、委託先プロセッサ２０２（図２）は内部レジスタバンク２１６を有しており、この内部レジスタバンク２１６には、この委託先プロセッサ（２０２）の命令により、書込みモードにおいては書込みポート２２０を介して、読出しモードにおいては読出しポート２１８を介してアクセスすることができる。

このレジスタバンク２１６はまた、
−委託側プロセッサ２００の内部又は外部にあり、かつ他のプロセッサ（図示せず）とも接続しうる通信バス２０４、
−委託先プロセッサ２０２の内部にあり、バス２０４上でデータを受信及び送信するインタフェース２１０
を使用して、委託側プロセッサ２００により書込みモードにおいて書込みポート２１２を介して、読出しモードにおいては読出しポート２１４を介してアクセスすることもできる。

バンク２１６は委託先プロセッサ２０２の内部にあるコントローラ２２２により制御される。このコントローラ２２２は、委託先プロセッサ２０２と委託側プロセッサ２００がバンク２１６内で並列に動作することができるように、明確に識別されたバンク２１６内のメモリスペースをこれら２つのプロセッサに割り当てる。

この有利な実施形態では、レジスタバンク２１６はメモリスペースＥＭ０３１０，ＥＭ１３１１，…ＥＭｊ３００，ＥＭ（ｊ＋１）３０１，…，ＥＭｉ３０２，…ＥＭｎ３０４を有しており、各メモリスペースは、委託先プロセッサが各メモリスペース内のすべての関数を実行することができるようにする独立したレジスタセットである。

特に画像処理分野において使用されるプロセッサの現在の転送速度の容量に合わせた実際的な実施例では、バンク２１６は、それぞれ１６のレジスタを有する４つの部分から成っており、したがって６４のレジスタから構成されている。

したがって、委託先プロセッサと委託側プロセッサはつねにコントローラ２２２を用いて異なるメモリスペースで動作する。コントローラ２２２はメモリスペースをトークンリングバッファ順に割り当てることにより割り当ての衝突を防ぐ。

図３のダイヤグラムが示しているように、委託先プロセッサ２０２は、委託側プロセッサ２００が別の関数の実行に必要なパラメータを読出し及び書込みポート３０８を介してメモリスペース３０２ＥＭｉに書き込んでいる間に、書込み及び読出しポート３０６を介してメモリスペース３００ＥＭｊで関数を実行している。

このように本発明の利点の１つは、関数の実行に必要なパラメータがすでに委託側プロセッサ２００によりレジスタバンク２６１に格納されているので、委託先プロセッサ２０２はこれらのパラメータに直接アクセスを有するということである。

言い換えると、委託先プロセッサ２０２は外部ベース内のこれらのパラメータにアクセスする必要がなく、データ参照時間が著しく減少する。

ＦＩＦＯベース２１７は、実行すべき関数を表すデータを委託先プロセッサ２０２に転送するために委託側プロセッサ２００により使用される。

実際、委託側プロセッサ２００と委託先プロセッサ２０２は、例えば、実行すべき関数の記号的表現によって、又は委託先プロセッサ２０２の外部にあるメモリ２０８内の関数の明示アドレスによって、実行すべき関数を表すデータを解釈することができる。この場合、これらのデータは委託先プロセッサ２０２の復号化手段２０６を用いて復号される。

したがって、委託先プロセッサ２０２は新たな関数を引き受けるときに関数を実行する。この場合、プロセッサ２０２はＦＩＦＯベース２１７にアクセスする。ＦＩＦＯベース２１７は、実行すべき関数を決定し、それと同時に、この関数に割り当てられる新しいメモリスペースが新たな関数の実行に必要なパラメータが格納されているメモリスペースに相当するように、レジスタバンク２６１内のメモリスペース割り当てを変更する。

本発明のこの有利な実施形態では、委託側プロセッサ２００が委託先プロセッサ２０２による関数の実行を要求すると、データ転送方法が以下の２つのステップで実施される（図２及び３）：
−第１のステップに従い、委託側プロセッサ２００は、委託先プロセッサ２０２に実行してもらいたい関数の実施に必要なパラメータを送信し、委託先プロセッサ２０２における計算動作にまったく割り込むことなくこの関数が実行されるように要求する。

そうするために、委託側プロセッサ２００は、委託先プロセッサ２０２のインタフェース２１０から委託先プロセッサ２０２のレジスタバンク２１６内のメモリスペースの割り当てを要求し、データバス２０４からの応答を待つ。

インタフェース２１０はバンク２１６内のメモリスペースの割り当てを要求するメッセージ２２４をコントローラ２２２に転送する。

そのような割り当てが可能である場合には、コントローラは委託側プロセッサ２００に割り当てられたメモリスペース識別子、例えばＥＭｉ３０２を転送する。

この識別子を用いて、委託側プロセッサ２００はこの関数の実行に必要なパラメータをインタフェース２１０と書込み及び読出しポート２１２／２１４とを介して割り当てられたメモリスペースＥＭｉ３０２に書き込む。

つぎに、プロセッサ２００はＦＩＦＯベース２１７に実行すべき関数を表すデータを転送する。このデータは、例えば、前記関数の記号的表現であるか又はメモリ２０８からのアドレスである。

−第２のステップに従い、委託先プロセッサ２０２が委託側プロセッサ２００により要求された新しい関数を実行できる状態になると、委託先プロセッサ２０２は、委託側プロセッサ２００が関数の実行を即座に開始することができるように、この新しい関数に割り当てられたメモリスペース、すなわちＥＭｉ３０２に書き込まれたパラメータを用いて、委託側プロセッサ２００により要求された関数を形成する命令列の開始点に定位する。

本発明のこの有利な実施形態においては、メモリスペースはコントローラ２２２により以下のようにして割り当てられることに指摘しておきたい。

委託先プロセッサ２０２がイネーブルされている場合、委託側プロセッサ２００にも委託先プロセッサ２０２にもメモリスペースは割り当てられない。

委託側プロセッサ２００がメモリスペースの初めての割り当てを要求すると、第１のメモリスペースＥＭ０３１０が割り当てられる。そして、ＥＭｉ３０２メモリスペースが割り当てられた後に、委託側プロセッサ２００が新たなメモリスペース割り当てを要求した場合、コントローラはそれにメモリスペース３０３｛ＥＭ（ｉ＋１）ｍｏｄｕｌｏｎ｝を割り当てる。ここで、ｎは整数である。ただし、この新たなメモリスペース｛ＥＭ（ｉ＋１）又はＥＭ０｝が既に委託先プロセッサ２０２により使用されている場合は除く。

後者のケースでは、委託側プロセッサ２００はこの新しいメモリスペース｛ＥＭ（ｉ＋１）又はｉ＝ｎ＋１の場合にはＥＭ０｝が使用可能になるまで待つ。

本発明は多くの変更形態を許容する。特に、ある変更形態では、複数の委託側プロセッサ２００が同時に例えばプロセッサ２０２の内部レジスタにアクセスする。

従来技術によるマルチプロセッサシステムにおけるデータ転送を概略的に示す。

本発明によるマルチプロセッサシステムにおけるデータ転送を概略的に示す。

本発明による委託先プロセッサ内のレジスタバンク構造を示す。

Claims

関数の実行を要求する委託側プロセッサ（２００）から、関数識別子と該関数に関連した実行パラメータとに基づいて関数を実行する委託先プロセッサ（２０２）にデータを転送する方法であって、前記識別子及び前記パラメータは前記委託側プロセッサにより供給されるものである形の方法において、
前記委託側プロセッサ（２００）は前記委託先プロセッサ（２０２）の内部レジスタバンク（２１６）（ＥＭ０３１０，ＥＭ１３１１，…ＥＭｊ３００，ＥＭ（ｊ＋１）３０１，…，ＥＭｉ３０２，…ＥＭｎ３０４）にアクセスし、前記委託先プロセッサによる別の関数の実行と同時に、前記レジスタ（ＥＭ０３１０，ＥＭ１３１１，…ＥＭｊ３００，ＥＭ（ｊ＋１）３０１，…，ＥＭｉ３０２，…ＥＭｎ３０４）に実行すべき関数に関連したパラメータを格納する、ことを特徴とする方法。
前記委託側プロセッサ（２００）はデータ格納のために専ら該委託側プロセッサに割り当てられた内部レジスタ（ＥＭ０３１０，ＥＭ１３１１，…ＥＭｊ３００，ＥＭ（ｊ＋１）３０１，…，ＥＭｉ３０２，…ＥＭｎ３０４）にアクセスする、請求項１に記載の方法。
前記委託側プロセッサ（２０２）の内部コントローラ（２２２）は前記レジスタバンクのレジスタ（ＥＭ０３１０，ＥＭ１３１１，…ＥＭｊ３００，ＥＭ（ｊ＋１）３０１，…，ＥＭｉ３０２，…ＥＭｎ３０４）の前記委託側プロセッサ（２００）への割り当てを命令する、請求項１又は２に記載の方法。
メモリスペースの割り当てに先行して、前記委託側プロセッサ（２００）は、関数の実行に必要なパラメータを格納するために、前記委託先プロセッサ（２０２）のコントローラ（２２２）にメモリスペース（ＥＭ０３１０，ＥＭ１３１１，…ＥＭｊ３００，ＥＭ（ｊ＋１）３０１，…，ＥＭｉ３０２，…ＥＭｎ３０４）の割り当てを要求する、請求項３に記載の方法。
前記コントローラ（２２２）がメモリスペース（ＥＭ０３１０，ＥＭ１３１１，…ＥＭｊ３００，ＥＭ（ｊ＋１）３０１，…，ＥＭｉ３０２，…ＥＭｎ３０４）を前記委託側プロセッサ（２００）に割り当てる際、前記コントローラ（２２２）は割り当てられたメモリスペース識別子（２２６）を前記委託側プロセッサ（２００）に送り、前記委託側プロセッサは関数実行のためのパラメータを割り当てられたメモリスペースに転送する、請求項４に記載の方法。
前記委託側プロセッサ（２００）は、例えばＦＩＦＯランダムアクセスメモリのような、前記委託先プロセッサ（２０２）と前記委託側プロセッサ（２００）との間に配置された手段（２１７）の中にある要求された関数を識別するデータを転送する、請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
前記委託先プロセッサ（２０２）の内部レジスタバンク（ＥＭ０３１０，ＥＭ１３１１，…ＥＭｊ３００，ＥＭ（ｊ＋１）３０１，…，ＥＭｉ３０２，…ＥＭｎ３０４）はレジスタサブセットを包んだメモリであり、前記レジスタサブセットは以下の特性、すなわち、
−各レジスタサブセットは独自の書込み及び読出しポートを有する、
−各レジスタサブセットは同数のレジスタを有し、また前記委託先プロセッサにより実行されうるすべての関数の実行のために前記委託先プロセッサの動作に必要なすべてのレジスタを含んでいる、
−各サブセットは前記委託側プロセッサ又は前記委託先プロセッサと通信することができる、のうちの少なくとも１つを備えている、請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
前記委託先プロセッサ又は前記委託側プロセッサにより実行される種々のデータ処理動作に必要なワークレジスタを含んだレジスタ（ＥＭ０３１０，ＥＭ１３１１，…ＥＭｊ３００，ＥＭ（ｊ＋１）３０１，…，ＥＭｉ３０２，…ＥＭｎ３０４）に前記パラメータを格納する、請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
委託先プロセッサ（２０２）による関数実行を要求することのできる少なくとも１つの委託側プロセッサ（２００）を含んだマルチプロセッサシステムであって、前記委託先プロセッサは前記関数を関数識別子と該関数に関連した実行パラメータとに基づいて実行し、前記識別子及び前記パラメータは前記委託側プロセッサ（２００）により供給されるものである形式のマルチプロセッサシステムにおいて、
前記マルチプロセッサシステムは、請求項１から８のうちの少なくとも１項に記載の方法に従って、前記委託側プロセッサ（２００）が前記委託先プロセッサ（２０２）の内部レジスタ（ＥＭ０３１０，ＥＭ１３１１，…ＥＭｊ３００，ＥＭ（ｊ＋１）３０１，…，ＥＭｉ３０２，…ＥＭｎ３０４）のバンク（２１６）にアクセスし、別の関数の実行と同時に、該内部レジスタ（ＥＭ０３１０，ＥＭ１３１１，…ＥＭｊ３００，ＥＭ（ｊ＋１）３０１，…，ＥＭｉ３０２，…ＥＭｎ３０４）内に実行すべき関数に関連したパラメータを格納するよう前記委託先プロセッサ（２０２）をイネーブルする手段を含んでいる、ことを特徴とするマルチプロセッサシステム。
複数の委託側マイクロプロセッサが同一の委託先マイクロプロセッサと接続されている、請求項９に記載のマルチプロセッサシステム。
関数識別子と該関数に関連した実行パラメータとに基づいて関数を実行することのできる委託先プロセッサ（２０２）であって、前記識別子及び前記パラメータが委託側プロセッサ（２００）により供給されるものである形式の委託先プロセッサ（２００）において、
前記委託先プロセッサは、請求項１から８のいずれか１項に記載の方法に従って、前記委託側プロセッサ（２００）が前記委託先プロセッサの内部レジスタバンク（２１６）にアクセスし、前記委託先プロセッサによる別の関数の実行と同時に、実行すべき関数に関連したパラメータを格納することができるようにする手段を含んでいる、ことを特徴とする委託先プロセッサ。