JP2006059303A - コンピュータシステム - Google Patents

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Abstract

【課題】 メモリ内のデータの受け渡しにおいて、転送速度の制御が可能なDMACを備えたコンピュータシステムを提供する。
【解決手段】 システムバス4に接続されて、CPU1から指示された周期とパルス幅を有するパルス信号PWMを生成する可変パルス生成部5を設ける。一方、DMAC10Aは、メモリ2の第1領域と第2領域との間のデータ転送を制御する場合、セレクタ17によって可変パルス生成部5で生成されたパルス信号PWMを選択し、このパルス信号PWMのタイミングに従ってメモリ2内のデータ転送を制御する。パルス信号PWMの周期を適切に設定することにより、メモリ2内でのデータ転送によってシステムバス4が長時間占有されることがなくなり、並行動作する別タスクへの悪影響が減少する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、中央処理装置(以下、「CPU」という)を介さずに、周辺装置とメモリ、またはメモリ間で、直接データの受け渡しを行うためのダイレクトメモリアクセス制御回路(以下、「DMAC」という)を備えたコンピュータシステムに関するものである。
図2は、従来のコンピュータシステムの概略の構成図である。
このコンピュータシステムは、CPU1、メモリ2、周辺装置3等がシステムバス4を介して接続されると共に、このメモリ2と周辺装置3の間、またはメモリ2内の異なる記憶領域間でデータの受け渡しを行うためのDMAC10を備えている。
DMAC10は、システムバス4に接続してCPU1からの制御指示を受けると共に、このシステムバス4を介してデータの受け渡しを行う制御部11を有している。制御部11には、データ読み出し元のアドレスを保持する読出アドレスレジスタ12、データ書き込み先のアドレスを保持する書込アドレスレジスタ13、受け渡し毎にデータ数をカウントダウンするカウンタ14、及び受け渡しデータを一時保持するバッファ15が接続されている。
また、このDMAC10は、メモリ2内の異なる記憶領域間でデータの受け渡しを行う場合に、データの受け渡しのタイミングを示す要求信号ARQを生成する要求信号生成部16を有している。要求信号生成部16から出力される要求信号ARQは、セレクタ17の端子Aに与えられ、このセレクタ17の端子Bには、周辺装置3からの要求信号REQが与えられるようになっている。セレクタ17は、制御部11から与えられる選択信号SELでメモリ間のデータ受け渡しが指定されたときに端子A側を選択し、メモリと周辺装置間のデータ受け渡しが指定されたときに端子B側を選択して、対応する要求信号をこの制御部11に与えるものである。
また、制御部11では、要求信号REQ,ARQに基づいてデータを受け取った後、周辺装置3に対して要求信号REQを解除するためのクリア信号CLRを出力するようになっている。
次に動作の一例を説明する。
このDMAC10で、例えばCPU1からの制御指示に基づいて周辺装置3から出力されるデータをメモリ2に書き込む場合、制御部11は、読出アドレスレジスタ12に周辺装置3のアドレスをセットし、書込アドレスレジスタ13にメモリ2の所定の記憶領域の先頭アドレスをセットする。更に、制御部11は、カウンタ14に受け渡しするデータ数をセットした後、選択信号SELによってセレクタ17の端子B側を選択する。
周辺装置3において出力データの準備ができて、要求信号REQが出力されると、DMAC10の制御部11は、システムバス4に周辺装置3のアドレスを出力すると共に、この周辺装置3に対してデータの出力を許可する。更に、制御部11は、システムバス4に出力されたデータを読み取ってバッファ15に格納する。
次に、制御部11は、書込アドレスレジスタ13に格納されたアドレスとバッファ15に格納されたデータを、システムバス4に出力すると共に、メモリ2に対して書き込み許可信号を出力する。これと同時に、制御部11から周辺装置3に対して、クリア信号CLRを出力する。これにより、メモリ2の所定の記憶領域の先頭アドレスに、周辺装置3から出力された出力データが書き込まれる。その後、制御部11は、書込アドレスレジスタ13のアドレスを1だけ増加させると共に、カウンタ14の値を1だけ減少させる。このような動作は、カウンタ14の値が0になるまで繰り返される。
一方、メモリ2内の第1領域から第2領域へデータのコピーが指示された場合、制御部11は、読出アドレスレジスタ12に第1領域の先頭アドレスをセットし、書込アドレスレジスタ13に第2領域の先頭アドレスをセットし、更にカウンタ14に受け渡しするデータ数をセットする。そして、選択信号SELによって、セレクタ17の端子A側を選択する。これにより、要求信号生成部16から予め定められた一定周期で要求信号ARQが出力される。
制御部11は、要求信号ARQに従ってシステムバス4に読出アドレスレジスタ12のアドレスを出力すると共に、メモリ2に対してデータの出力を許可する。更に、制御部11は、システムバス4に出力されたデータを読み取ってバッファ15に格納する。次に、制御部11は、システムバス4に書込アドレスレジスタ13に格納されたアドレスとバッファ15に格納されたデータを出力すると共に、メモリ2に対して書き込み許可信号を出力する。これにより、メモリ2の第1領域の先頭アドレスのデータが、第2記憶領域の先頭アドレスにコピーされる。その後、制御部11は、読出アドレスレジスタ12と書込アドレスレジスタ13のアドレスを1ずつ増加させると共に、カウンタ14の値を1だけ減少させる。この動作は、要求信号ARQのタイミングに従って、カウンタ14の値が0になるまで繰り返される。
なお、下記特許文献1には、メモリと入出力装置等のオプションユニット間のデータ転送を行うダイレクトメモリアクセス制御方式が記載されている。また、特許文献2には、記憶装置と複数の転送装置との間で、DMACを用いてデータ転送レートを制御しながらデータ転送を行うデータ転送装置が記載されている。
特開平5−40727号公報 特開2002−183078号公報
DMAC10では、メモリ2内でデータの受け渡しを行う場合、要求信号生成部16から予め定められた一定周期で出力される要求信号ARQに従って、データの受け渡しが行われる。このため、迅速なデータ転送を優先して要求信号ARQのタイミングが設定されていると、メモリ2内のデータの受け渡しが完了するまでDMAC10によってシステムバス4が占有され、並行動作する別のタスクの動作が事実上停止させられてしまい、スムーズな並行処理ができなくなると共に、場合によっては、タイムアウト等によって誤動作を引き起こすという問題があった。
本発明は、メモリ2内のデータの受け渡しにおいて、転送速度を制御することができるDMACを備えたコンピュータシステムを提供すること目的としている。
本発明は、CPU、メモリ及び周辺装置が共通のシステムバスに接続されると共に、前記CPUから与えられる指示に従って前記システムバスを使用して該CPUを介さずに前記メモリと前記周辺装置との間、または前記メモリ内の第1領域と第2領域との間のデータ転送を制御するDMACを備えたコンピュータシステムにおいて、前記システムバスに接続されて前記CPUから指示された周期とパルス幅を有するパルス信号を生成する可変パルス生成部を設け、前記DMACは、前記可変パルス生成部で生成された前記パルス信号に従って前記メモリ内の第1領域と第2領域との間のデータ転送を制御するように構成したことを特徴としている。
本発明では、CPUから指示された周期とパルス幅を有するパルス信号を生成する可変パルス生成部を設け、この可変パルス生成部で生成されたパルス信号のタイミングに従ってメモリ内の第1領域と第2領域との間のデータ転送を制御するようにしている。従って、パルス信号の周期を適切に設定することにより、メモリ内でのデータ転送によってシステムバスが長時間占有されることがなくなり、並行動作する別のタスクに悪影響を与えるおそれが減少するという効果がある。
システムバスに接続されてCPUから指示された周期でパルス信号を生成する可変パルス生成部と、パルス信号が与えられたときにカウント値を増加させ、クリア信号が与えられたときにはカウント値を減少させ、リセット信号が与えられたときにはカウント値をリセットするアップダウンカウンタと、カウント値が1以上の値のときに転送要求信号を出力する比較器とを設ける。一方、DMACは、メモリ内の第1領域と第2領域との間のデータ転送制御に先立ってリセット信号を出力し、データ転送制御が開始された後は、システムバスがビジー状態でなく、かつ、転送要求信号が与えられている限り、メモリ内の第1領域の1アドレスからデータを読み出して第2領域の対応するアドレスへその読み出したデータを書き込む制御を行うと共に、このデータの転送毎にクリア信号を出力するように構成する。
この発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、次の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかになるであろう。但し、図面は、もっぱら解説のためのものであって、この発明の範囲を限定するものではない。
図1は、本発明の実施例1を示すコンピュータシステムの概略の構成図であり、図2中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
このコンピュータシステムは、CPU1、メモリ2、周辺装置3等がシステムバス4を介して接続されると共に、このメモリ2と周辺装置3の間、またはメモリ2内の異なる記憶領域間でデータの受け渡しを行うためのDMAC10Aを備えている。更に、このコンピュータシステムは、CPU1からの指定に従って、任意の周期で任意のパルス幅の連続したパルス信号PWMを生成する可変パルス生成部5を有している。
DMAC10Aは、システムバス4に接続してCPU1からの制御指示を受けると共に、このシステムバス4を介してデータの受け渡しを行う制御部11を有している。制御部11には、データ読み出し元のアドレスを保持する読出アドレスレジスタ12、データ書き込み先のアドレスを保持する書込アドレスレジスタ13、受け渡し毎にデータ数をカウントダウンするカウンタ14、及び受け渡しデータを一時保持するバッファ15が接続されている。
また、このDMAC10Aは、メモリ2内の異なる記憶領域間でデータの受け渡しを行う場合に、可変パルス生成部5から出力されるパルス信号PWMを選択し、メモリ2と周辺装置3の間でデータの受け渡しを行う場合には、周辺装置3からの要求信号REQを選択するセレクタ17を有している。セレクタ17は、制御部11から与えられる選択信号SELでメモリ2内のデータ受け渡しが指定されたときに端子A側を選択し、メモリ2と周辺装置3の間でのデータ受け渡しが指定されたときに端子B側を選択して、対応するタイミング信号(パルス信号PWM、または要求信号REQ)をこの制御部11に与えるものである。
また、制御部11では、要求信号REQ或いはパルス信号PWMに基づいてデータを受け取った後、要求信号REQ等を解除するためのクリア信号CLRを出力するようになっている。なお、図示していないが、DMAC10Aは、システムバス4が他のDMAC等によって使用されているビジー状態BUSYの時に、データの受け渡し動作の開始を抑制するバス調停部を有している。
図3は、図1のメモリ2内でのデータのコピー動作を示すタイミングチャートである。以下、この図3を参照しつつ、図1の動作を説明する。
CPU1は、可変パルス生成部5に対して、所定の周期及びパルス幅の連続したパルス信号PWMを生成するように制御する。ここで、所定の周期とは、メモリ2内部のデータ転送でシステムバス4が占有されないように、このメモリ2の最小アクセス時間よりも長い周期であり、所定のパルス幅とは、制御部11がタイミング信号として確実に検出可能なパルス幅である。これにより、可変パルス生成部5からDMAC10Aに、比較的周期の長いパルス信号PWMが連続して与えられる。
次に、CPU1からDMAC10Aに対して、メモリ2内の第1領域から第2領域へデータをコピーする指示が出される。DMAC10Aの制御部11は、読出アドレスレジスタ12に第1領域の先頭アドレスをセットし、書込アドレスレジスタ13に第2領域の先頭アドレスをセットし、更に、カウンタ14に受け渡しするデータ数をセットする。そして、選択信号SELによって、セレクタ17の端子A側を選択する。これにより、パルス信号PWMがデータ受け渡し用のタイミング信号として制御部11に与えられる。
制御部11は、パルス信号PWMに従ってシステムバス4に読出アドレスレジスタ12のアドレスを出力すると共に、メモリ2に対してデータの出力を許可する。更に、制御部11は、システムバス4に出力されたデータを読み取ってバッファ15に格納する。次に、制御部11は、システムバス4に書込アドレスレジスタ13に格納されたアドレスとバッファ15に格納されたデータを出力すると共に、メモリ2に対して書き込み許可信号を出力する。これにより、メモリ2の第1領域の先頭アドレスのデータが、第2領域の先頭アドレスにコピーされる。その後、制御部11は、読出アドレスレジスタ12と書込アドレスレジスタ13のアドレスを1ずつ増加させると共に、カウンタ14の値を1だけ減少させる。この動作は、パルス信号PWMのタイミングに従って、カウンタ14の値が0になるまで繰り返される。
なお、システムバス4が他のDMAC等によって既に使用されていてビジー状態BUSYとなっている場合、パルス信号PWMは無視されてデータの受け渡しは行われない。但し、パルス信号PWMが出力されている間に、他のDMAC等によるシステムバス4の使用が終了してビジー状態BUSYが解除された時には、その時点でデータの受け渡し動作が開始される。
このDMAC10Aによる、メモリ2と周辺装置3間でのデータの受け渡し動作は、従来のDMAC10と全く同様である。
以上のように、この実施例1のコンピュータシステムは、CPU1からの指定に従って、任意の周期で任意のパルス幅の連続したパルス信号PWMを生成する可変パルス生成部5を有し、メモリ2内でのデータ転送の場合に、このパルス信号PWMをDMAC10Aのタイミング信号として与えるようにしている。従って、パルス信号PWMの周期を適切に設定することにより、メモリ2内での転送速度を制御することができるという利点がある。
図4は、本発明の実施例2を示すコンピュータシステムの概略の構成図であり、図1中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
このコンピュータシステムは、可変パルス生成部5の出力側とDMAC10Aとの間に、カウンタ6、比較器(CMP)7、及び論理積ゲート(以下、「AND」という)8を挿入したものである。カウンタ6はアップダウン型のもので、端子Uに可変パルス生成部5からパルス信号PWMが与えられたときにカウント値CNTを1だけ増加し、端子DにDMAC10Aからクリア信号CLRが与えられたときにカウント値CNTを1だけ減少するものである。なお、このカウンタ6は、DMAC10Aの動作開始時に、リセット信号RSTによってリセットされるようになっている。
比較器7は、カウンタ6のカウント値CNTを0と比較し、このカウント値CNTが1以上のときにレベル“H”の信号を出力し、カウント値CNTが0以下の時にはレベル“L”の信号を出力するものである。比較器7の出力側は、AND8の一方の入力側に接続され、このAND8の他方の入力側に、DMAC10Aのクリア信号CLRがインバータ9を介して与えられている。そして、AND8の出力側から要求信号MRQが出力され、DMAC10Aに与えられるようになっている。その他の構成は、図1と同様である。
図5は、図4のメモリ2内でのデータのコピー動作を示すタイミングチャートである。以下、この図5を参照しつつ、図4の動作を説明する。
実施例1と同様に、CPU1は、可変パルス生成部5に対して、所定の周期及びパルス幅の連続したパルス信号PWMを生成するように制御する。これにより、可変パルス生成部5からカウンタ6の端子Uに、比較的周期の長いパルス信号PWMが与えられる。
次に、CPU1からDMAC10Aに対して、メモリ2内の第1領域から第2領域へデータをコピーする指示が出される。DMAC10Aの制御部11は、読出アドレスレジスタ12に第1領域の先頭アドレスをセットし、書込アドレスレジスタ13に第2領域の先頭アドレスをセットし、更に、カウンタ14に受け渡しするデータ数をセットする。そして、選択信号SELによって、セレクタ17の端子A側を選択する。これにより、パルス信号PWMがデータ受け渡し用のタイミング信号として制御部11に与えられる。更に、DMAC10Aはリセット信号RSTによってカウンタ6をリセットする。これにより、カウンタ6のカウント値CNTは0となる。
図5の時刻t1において、可変パルス生成部5からパルス信号PWMが出力されると、カウンタ6のカウント値CNTは1となり、比較器7の出力信号は“H”となる。このとき、DMAC10Aのクリア信号CLRは“L”であるので、AND8から出力される要求信号MRQは“H”となる。この時点で、システムバス4のビジー状態BUSYが“L”であれば、DMAC10Aの制御部11は、要求信号MRQに従ってシステムバス4に読出アドレスレジスタ12のアドレスを出力すると共に、メモリ2に対してデータの出力を許可する。更に、制御部11は、システムバス4に出力されたデータを読み取ってバッファ15に格納する。
時刻t2において、制御部11は、クリア信号CLRを“H”にする。これにより、カウント値CNTは0となり、要求信号MRQは“L”となる。制御部11は、更にシステムバス4に書込アドレスレジスタ13に格納されたアドレスとバッファ15に格納されたデータを出力すると共に、メモリ2に対して書き込み許可信号を出力する。これにより、メモリ2の第1領域の先頭アドレスのデータが、第2領域の先頭アドレスに書き込まれる。
時刻t3において、制御部11は、読出アドレスレジスタ12と書込アドレスレジスタ13のアドレスを1ずつ増加させると共に、カウンタ14の値を1だけ減少させる。また、制御部11は、クリア信号CLRを“L”に戻す。これにより、次のデータ転送への準備が完了する。
時刻t4において、次のパルス信号PWMが出力されると、メモリ2の第1領域と第2領域の2番目のアドレスで、時刻t1〜t3と同様の動作が繰り返される。
時刻t5で、システムバス4のビジー状態BUSYが“H”になったとする。
時刻t6において、パルス信号PWMが出力されると、カウント値CNTは1となり、要求信号MRQは“H”となる。しかし、ビジー状態BUSYが“H”となっているので、制御部11によるデータの受け渡し動作は抑制される。
時刻t7において、ビジー状態BUSYが解除されて“L”になると、制御部11によるデータの受け渡し動作が開始され、システムバス4を介してメモリ2の第1領域からデータの読み出し行われる。
データ読み出し中の時刻t8において、パルス信号PWMが出力されると、カウント値CNTは2に増加する。
時刻t9において、データの読み出しが終了して第2領域へのデータの書き込みが開始されると、制御部11から出力される“H”のクリア信号CLRによって、カウント値CNTは減少して1となる。このとき、比較器17の出力信号は“H”であるが、AND8から出力される要求信号MRQは“L”となる。
時刻t10において、第2領域へのデータの書き込みが終了すると、クリア信号CLRは“L”となり、要求信号MRQは、再び“H”となる。これにより、制御部11によるデータの受け渡し動作が継続され、システムバス4を介してメモリ2の第1領域からデータの読み出しが行われる。
時刻t11において、第1領域からデータの読み出しが終了すると、クリア信号CLRを“H”されると共に、第2領域へのデータの書き込みが開始される。これにより、カウント値CNTは0となり、要求信号MRQは“L”となる。
時刻t12において、第2領域へのデータの書き込みが終了すると、クリア信号CLRは“L”となる。このとき、カウント値CNTは0であるので、要求信号MRQは“L”となり、制御部11によるデータの受け渡し動作は行われない。
時刻t13において、パルス信号PWMが出力されると、時刻t1と同様の動作が繰り返される。この動作は、DMAC10Aのカウンタ14にセットされたデータ数が0になるまで繰り返される。
以上のように、この実施例2のコンピュータシステムは、実施例1と同様の可変パルス生成部5に加えて、データ転送要求信号であるパルス信号PWMの数と、実際にデータ転送を行った信号であるクリア信号CLRの数の差を計数するカウンタ6を備え、このカウンタ6のカウント値CNTが0になるまで、パルス信号PWMとは無関係に連続してデータ転送を行うようにしている。従って、システムバス4の競合によってデータ転送が抑制された場合に、競合状態が解除された時点で連続したデータ転送が行われる。これにより、実施例2は、実施例1の利点に加えて、バスの競合によるデータ転送の遅延を少なくすることができるという利点がある。
なお、この実施例2の可変パルス生成部5は、実施例1のようにパルス幅を制御する必要はなく、単に任意周期のパルス信号PWMを生成できれば良いので、単純なタイマー等を用いることもできる。
本発明の実施例1を示すコンピュータシステムの概略の構成図である。 従来のコンピュータシステムの概略の構成図である。 図1のメモリ2内でのデータのコピー動作を示すタイミングチャートである。 本発明の実施例2を示すコンピュータシステムの概略の構成図である。 図4のメモリ2内でのデータのコピー動作を示すタイミングチャートである。
符号の説明
1 CPU(中央処理装置)
2 メモリ
3 周辺装置
4 システムバス
5 可変パルス生成部
6 カウンタ
7 比較器
10A DMAC(ダイナミックメモリアクセス制御回路)

Claims (2)

  1. 中央処理装置、メモリ及び周辺装置が共通のシステムバスに接続されると共に、前記中央処理装置から与えられる指示に従って前記システムバスを使用して該中央処理装置を介さずに前記メモリと前記周辺装置との間、または前記メモリ内の第1領域と第2領域との間のデータ転送を制御するダイレクトメモリアクセス制御回路を備えたコンピュータシステムにおいて、
    前記システムバスに接続されて前記中央処理装置から指示された周期とパルス幅を有するパルス信号を生成する可変パルス生成部を設け、
    前記ダイレクトメモリアクセス制御回路は、前記可変パルス生成部で生成された前記パルス信号に従って前記メモリ内の第1領域と第2領域との間のデータ転送を制御するように構成したことを特徴とするコンピュータシステム。
  2. 中央処理装置、メモリ及び周辺装置が共通のシステムバスに接続されると共に、前記中央処理装置から与えられる指示に従って該中央処理装置を介さずに前記システムバスを使用して前記メモリと前記周辺装置との間、または前記メモリ内の第1領域と第2領域との間のデータ転送を制御するダイレクトメモリアクセス制御回路を備えたコンピュータシステムにおいて、
    前記システムバスに接続されて前記中央処理装置から指示された周期でパルス信号を生成する可変パルス生成部と、
    前記パルス信号が与えられたときにカウント値を増加させ、クリア信号が与えられたときには該カウント値を減少させ、リセット信号が与えられたときには該カウント値をリセットするアップダウンカウンタと、
    前記カウント値が1以上の値のときに転送要求信号を出力する比較器とを設け、
    前記ダイレクトメモリアクセス制御回路は、前記メモリ内の第1領域と第2領域との間のデータ転送制御に先立って前記リセット信号を出力し、該データ転送制御が開始された後は、前記システムバスがビジー状態でなく、かつ、前記転送要求信号が与えられている限り、該第1領域の1アドレスからデータを読み出して該第2領域の対応するアドレスへその読み出したデータを書き込む制御を行うと共に、該データの転送毎に前記クリア信号を出力するように構成したことを特徴とするコンピュータシステム。
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