JP2604022B2

JP2604022B2 - 通信制御装置および分散処理システム

Info

Publication number: JP2604022B2
Application number: JP63297262A
Authority: JP
Inventors: 聡伊藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-11-25
Filing date: 1988-11-25
Publication date: 1997-04-23
Anticipated expiration: 2012-04-23
Also published as: JPH02143356A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、通信線路とデータ処理装置との間の通信制
御を行う通信制御装置に係り、例えばローカル・エリア
・ネットワーク（以下、LANと略称する）のように複数
の局が相互にデータを通信しデータ処理を分散的に行な
う、分散処理システムに適用されるものである。

（従来の技術）現在、CAD/CAM用の分野では、高性能EWSを用いた分散
処理システムが広く使用されている。この種の分散処理
システムでは、ファイルシステムをネットワーク全体で
共有することが多い。そのためのプロトコルとしてNFS
（Network File System）やRFS（Renote File Sharin
g）等が提案され，実施されている。これらのシステム
では、ネットワーク上のどこにファイルがあっても、そ
れがその分散処理システムの固有のファイル資源である
かのように使用できるのが特徴である。このために、こ
れらの分散処理システムでは、レスポンスタイムの短い
データ通信が要求されている。

計算機間の通信には、現在、LANで標準化されているC
SMA/CD,トークンリング及びトークンバス等の方式が一
般に用いられている。これらの方式は、全て、パケット
交換方式がとられ、通信規約（プロトコル）が極めて厳
重に規定されているので、高信頼通信を可能としてい
る。LANでは通常、不特定多数局と不特定多数局との通
信を前提としているので、送信される全てのパケット
（フレーム）には、発信局のアドレスと受信すべき局の
アドレスが付加されており、また同時に全ての局は常に
ネットワーク上を監視して自分宛てに送られてきたデー
タであるか否かを常時判断し続ける必要がある。このよ
うな処理は、各局に設けられた汎用プロセッサによって
行なうことは可能であるが、その場合、汎用プロセッサ
の負担がかなり大きくなるので、最近では、こうした用
途に通信専用のプロセッサを設けることも行なわれてい
る。

一方、EWS（エンジニアリング・ワーク・ステーショ
ン）が取扱うデータの中で、その量の圧倒的に大きいも
のは、図形データ、すなわち、ラスタファイルである。
例えば、一画面を1280×760の画素に分解した場合、夫
々の画素に16ビットの輝度を許すとすれば、データ量は
16メガビット／画面である。高品位の画質を得るために
一画面内の画素数を多くすると、更に情報量は増大す
る。従って、例えば三次元的な物体の陰影付けして立体
観を表現する等の画像処理を各局の汎用プロセッサで行
なわせると、やはり汎用プロセッサの負担が増すので、
専用の画像処理プロセッサを設けることも行なわれてい
る。

上述したような通信用プロセッサ及び画像処理用プロ
セッサを用いた分散処理システムを第４図に示す。この
図はシステムを構成する一つのEWSを示している。

EWSは、EWSの制御及びデータ処理の中核をなすホスト
プロセッサ31と、通信制御線路32との間で通信データの
やりとりを行なう通信用プロセッサ33と、受信データを
記憶するフレームバッファメモリ34と、受信された画像
データをホストプロセッサ31の制御の下で画像処理する
画像処理用プロセッサ35と、画像処理されたデータを記
憶する画像用メモリ36と、入出力インターフェース（I/
O）37とを内部バス38を介して相互に接続すると共に、
画像用メモリ36内の画像データを表示するVDT39を備え
たものとなっている。

このシステムにおいて、いまEWSが画像データを必要
としているとき、ホストプロセッサ31は上記データを記
憶している記録媒体（不図示）に向けて要求命令を出力
する。この命令は、当該システムが稼働しているネット
ワークプロトコルに基づいて送信データに組立てられ、
内部バス38,通信用プロセッサ33を経て、通信経路32に
送出される。

上記要求命令を送出した後、ある程度のタイムラグの
後、要求したデータが通信線路32を経て送られてくる。
通信プロセッサ33は、このデータの全てを通信線路32か
ら吸込み、プロトコルに従ってデータパケットをフレー
ム分解し、このデータを内部バス38を介して一旦フレー
ムバッファメモリ34に格納する。要求したデータの受信
が全て完了した後、ホストプロセッサ31は、そのデータ
が画像処理を伴うものかどうかを調べ、もし画像処理を
伴うものである場合には、処理用プロセッサ35に対し、
画像処理を開始するよう命令を出力する。この命令に応
じて画像処理用プロセッサ35はフレームバッファメモリ
34に記憶されているデータに基づいて例えば陰影付け等
の所定の画像処理を行なう。その結果を内部バス38を介
してバッファ機能を有する画像用メモリ36に格納し、こ
の後、VDT39等によりデータ処理の表示を行なう。

以上のように通信制御，画像処理にそれぞれ専用プロ
セッサを設けることにより、ホストプロセッサ31の負担
が軽減され、処理効率が向上すると共に処理の高速化を
図ることができる。しかしながら、システム側において
行なう画像処理は、本来、多大な時間を要するものであ
り、特にデータ量の多い高品質画像や動画処理等では処
理の高速化を更に図るため少しでも速く当該処理を開始
して最終的な表示画像を得るような工夫が必要である。
しかるに、上述の如くホストプロセッサ31が通信用プロ
セッサ33と画像処理用プロセッサ35とに適宜、動作命令
を送出し、画像処理，通信制御を行なっていたのでは、
プロセッサ間のハンドシェークに余計な時間がかかり、
最終的な表示画面を得るまでに多くの時間が費やされる
という問題があった。更にホストプロセッサ31は、各プ
ロセッサ間の調停を行ない、この調停のためにもある程
度、ハンドシェークを必要とした。このため、リアルタ
イム処理ができないという問題があった。

（発明が解決しようとする課題）上記の如く、従来の画像通信制御システムにおいて
は、独立動作する通信用プロセッサおよび画像処理プロ
セッサをホストプロセッサが制御する構成であったた
め、情報量の多いデータに所定の処理を行なうようなと
き、当該データに対してリアルタイム処理を行なうこと
ができないという問題があった。

本発明は、分散処理システム内において、大量のデー
タ転送と画像処理とを伴うような処理を高速に実行し得
る通信制御装置およびこれを用いた分散処理システムを
提供することを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）第１の発明に係る通信制御装置は、通信手段，記憶手
段及び画像処理手段を備え、これらを次のように構成し
たことを特徴としている。即ち、通信手段は通信線路を
介して到達するデータを受信すると共に、受信データが
画像データであるか否かを判定し、受信データが画像デ
ータである場合にはそのデータを記憶手段に格納すると
共に画像処理手段を起動する。また、受信データが画像
データでない場合にはそのデータを外部のデータ処理装
置に出力する。また、画像処理手段は、それが起動され
た場合には前記データ処理装置を介することなく前記記
憶手段からデータを読出して所定の処理を行なう。

また、第２の発明に係る分散処理システムは、上記通
信制御装置を備えた複数の端末装置を通信線路を介して
相互に接続したことを特徴としている。

なお、これらの装置及びシステムにおいて、通信手
段，記憶手段及び画像処理手段は、単一集積回路上に実
現することが好ましい。

（作用）本発明によれば、通信線路を介して到来するデータを
通信手段が受信すると、通信手段は、例えばフレーム分
解等の受信動作に伴い、データが画像データであるか否
かを判定する。そして、この時点で受信データが画像デ
ータであることを識別すると、通信手段は、汎用プロセ
ッサ等のデータ処理装置をなんら煩わせることなくその
データを記憶手段に格納し、同時に画像処理装置を起動
する。これによって、受信された画像データは直ちに所
定の処理を施される。このように、本発明によれば、デ
ータ処理装置の介在なしに受信された画像データの画像
処理を開始させるようにしているので、プロセッサ間の
ハンドシェイクに費やす時間が短縮され、大量の画像デ
ータの転送を伴うファイルアクセスの応答性能を向上さ
せることができる。

なお、通信手段，記憶手段及び画像処理手段を単一集
積回路上に構成すると、クロックスキュー排除のための
ハンドシェイクを伴う同期確立操作が不要になる。又、
これら各手段の間のデータ転送は全てチップ内で行なわ
れることになるので、これら手段の間のデータ転送速度
も当然高めることができる。これらのことから更に高速
動作を図ることができる。

（実施例）以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説
明する。

第１図は本発明の一実施例に係る分散処理システムの
一端末装置の構成を示すブロック図である。この端末装
置は、例えばLANにおけるEWSに相当するものである。従
って、ここでは、LANの通信方式として最も一般的なIEE
E802.3で標準化されているCSMA/CD方式を例として説明
する。

端末装置は、通信制御装置11、ホストプロセッサ12、
フレームバッファメモリ13、システムメモリ14、入出力
装置（I/O）15を内部バス16を記して相互に接続し、更
にVDT17を通信制御装置11に直接接続することによって
構成されている。

本実施例における改良された通信制御装置11は、従来
と同様通信線路18との間の通信制御を行なう他、受信デ
ータが画像処理を伴うものであるかどうかの識別機能
と、受信された画像データを直ちに画像処理するための
画像処理機能とを備えている。この通信制御装置11は、
例えば通信用プロセッサ20と、ローカルメモリ21と、画
像処理用プロセッサ22とを単一チップ内に構成してなる
ものである。通信用プロセッサ20は、送信データをCSMA
/CDのMACフレームに組立てて通信線路18に送出したり、
衝突検出，再送処理，受信データのフレーム分解等、従
来の通信専用プロセッサの機能に加え、フレーム分解し
た受信データの例えば先頭部分をデコードしてそのデー
タが画像データであるかどうかの判定を行ない、その判
定結果に応じて異なる処理を行なう機能をも備えてい
る。ローカルメモリ21は、受信データが画像データであ
る場合、通信用プロセッサ20から与えられる受信データ
を順次格納する。このローカルメモリ21は、例えばデュ
アルポートメモリにて構成され、通信用プロセッサ20と
画像処理用プロセッサ22の双方からのアクセスを受付け
る。画像処理用プロセッサ22は、通信用プロセッサ20に
より起動されローカルメモリ21に格納された画像データ
を順次読出して所定の画像処理を行ない、処理されたデ
ータを表示の為に順次VDT17へ供給する。

また、この端末装置におけるホストプロセッサ12は、
システムメモリ14に格納されたプログラムに基づき各部
を制御すると共に、通信用プロセッサ20を介してフレー
ムバッファ13に格納された画像処理を伴わないデータに
対し、例えば演算処理などを施す。なお、ホストプロセ
ッサ12は、演算速度の向上を図るため複数設けられた
り、数値計算専用のコプロセッサと併用されるものでも
よい。

第２図に本実施例に用いられているCSMA/CD方式のMAC
フレームを示す。この実施例ではMACフレームの構成自
体は従来と全く変えていない。但し、本来のデータが配
置されるLLCデータ部は、それが画像データである場合
には、その先頭部分に必ず画像処理命令が配置されるよ
うに取決められている。

次に、このシステムの通信手順を第３図のフローチャ
ートに基づいて説明する。

まず、フレームの送信を行なう場合、同図（ａ）に示
すように、通信用プロセッサ20は、ホストプロセッサ12
から与えられたデータに対し、必要なヘッダー情報を付
加して第２図に示す如きフレームを組立てる（St.1）。
そして、通信線路18上に他のシステムが送出するフレー
ムが伝送されているか否か、すなわち画像通信制御シス
テムからフレーム送出が可能な状態かを判断し（St.
2）、当該フレームが送出可能でないときには、送信可
能となるまで待機する。通信線路18にフレームを伝送可
能な状態な場合、当該フレームの送信を開始する（St.
3）。当該端末装置がフレームを送信開始してから送信
終了するまでの間に他の端末装置からフレームが送出さ
れたような場合に生じる通信線路18上のフレーム同士の
衝突の有無を監視する（St.4およびSt.5）。フレームの
衝突がなかった場合、フレームの伝送は終了する（St.
6）。当該端末装置が送出したフレームが通信線路18上
にて衝突したような場合は、妨害送信となってしまった
ので（St.7）、試行回数をカウントアップし（St.8）、
その試行回数を最大許容回数と比較する（St.9）。試行
回数が所定の回数を越えた場合には衝突回数が過剰発生
したとしてフレーム伝送を中止する（St.10）。そうで
ない場合には、当該フレームについて算出したバックオ
フ時間だけ待機した後（St.11およびSt.12）、データの
再送を行なう（St.2）。

一方、フレームの受信の際には、同図（ｂ），（ｃ）
に示すような手順が実行される。例えば、いま、この端
末装置がファイルアクセスを行なうことを想定すると、
ホストプロセッサ12は、まず通信用プロセッサ20を介し
て当該通信線路18に接続されている記憶媒体（不図示）
に向けて上述した手順に基づき必要な画像データの要求
命令を送出する。これに応じて、ある程度のタイムラグ
の後、記録媒体を備えた端末からフレーム化された画像
データが当該端末装置に向けて送出される。通信用プロ
セッサ20はプレアンプル信号で同期を確立して当該デー
タの受信を開始する（St.20）。そして、当該フレーム
の全てを受信する（St.21）。当該フレームが最小フレ
ーム長より大きくない場合には次の受信を待つ（St.22
およびSt.23）。当該フレームの長さが最小フレーム長
より大きく、かつ当該フレームが自局に向けて送信され
たデータである場合、当該フレームのフレーム・チェッ
ク・シーケンスに基づき、当該データが有効か否かを判
断する（St.24）。当該データが無効の場合、入力した
フレームが過剰ビットであるか否かを判断する（St.2
5）。過剰ビットと判断された場合、当該フレームを過
剰ビットエラーとし（St.26）、過剰ビットでないと判
断された場合には、フレーム・チェック・シーケンス・
エラーとし、フレームの受信動作を中止する（St.2
7）。入力したフレーム・チェック・シーケンスが有効
な場合、フレームの長さ指定部が有効か否かを判断する
（St.28）。このとき有効でないと判断された場合、フ
レームを長さエラーとして、フレームの受信動作を中止
する（St.29）。また、フレームの長さ指定部が有効な
場合、フレームの分解が行なわれた後（St.30）、第３
図（ｃ）に示す処理が続けて行なわれる。即ち、受信し
たフレームの情報部の最初の命令をデコードし、このデ
コード内容から当該データが画像処理を必要とするデー
タか否かを判断する（St.31）。もし、画像処理を必要
としていないデータの場合には、内部バス16を介してそ
のデータをフレームバッファメモリ４に転送する（St.3
2）。一方、当該データが画像処理を必要としている画
像データである場合、通信用プロセッサ20は画像処理用
プロセッサ22に対して起動命令を送出する（St.33）と
同時に、フレーム分解された画像データをローカルメモ
リ21に転送する（St.34）。これにより、画像データの
受信から直ちに画像データに対する画像処理動作が開始
される（St.35）。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものでは
ない。例えば、上記実施例では、通信用プロセッサがCS
MA/CD方式に基づいてMACフレームを送受信する場合につ
いて説明したが、CSMA/CD方式以外の例えばトークンリ
ング，トークンバス等の他のプロトコルであってもよ
い。

また、画像処理用プロセッサは、シェーディング処理
等の画像処理の他に、図形を回転させるときに必要なア
フィン変換や文字（フォント）の高速展開などの処理を
させることも考えられる。また、アフィン変換には数値
計算を必要とするので、上記数値計算用のコプロセッサ
を集積回路として実現することも可能である。

また、ローカルメモリは基本的に通信用プロセッサと
画像処理用プロセッサとからアクセスされることを前提
として記述したが、ホストプロセッサ12が上記ローカル
メモリ20にアクセスする必要がある場合、通信用プロセ
ッサ20及び画像処理用プロセッサ22からなる複合プロセ
ッサはホストプロセッサ25からの割込みに対して適宜対
応できるようにし、ローカルメモリ21を３ポート以上の
マルチポートRAMにすれば、複合プロセッサのアクセス
を邪魔しないで、ホストプロセッサ12が上記ローカルメ
モリ21にアクセスすることが可能となる。

また、完全なラスタファイルの転送の場合には、ロー
カルメモリ21に記憶されている内容は、画像処理用プロ
セッサ22を素通りしてVDT17に供給される。このとき上
記画像処理用プロセッサ22にDMA機能を持たせるように
すると、メモリアクセスが可能なタイミングでローカル
メモリ21から連続的にデータを転送できる。本発明では
このようなDMA機能も所定の処理に含めて考えるものと
する。

また、ローカルメモリ21の一部にキャッシュメモリを
備えることにより、画像処理用プロセッサ22とローカル
メモリ21との間のアクセスタイムを更に短縮すれば、更
に高速の処理が可能になる。

また、ここでは、複数個の異なる用途の専用プロセッ
サを同一の集積回路上に構成したが、これを別々の集積
回路上に実現することも考えられる。この場合、通信制
御装置全体を単一のシステムクロックで動作させた場
合、クロックスキューの影響を排除する為に、ハンドシ
ェークして同期をとることが望ましい。

その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実
施可能であるのは勿論である。

［発明の効果］本発明によれば、通信用プロセッサと画像処理用プロ
セッサとが有機的に結合されて画像処理すべき受信デー
タは直ちに所定の処理が行なわれるので、プロセッサ間
のハンドシェークに費やされる時間が短縮され、大量の
データ転送と画像処理とを伴うような処理を高速に実行
し得る通信制御装置およびこれを用いた分散処理システ
ムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明の一実施例に係る分散処理システムにお
ける一端末装置の構成を示すブロック図、第２図は同シ
ステムが送受信するフレームの構成を示す図、第３図は
同装置における通信用プロセッサの処理動作を示すフロ
ー図、第４図は従来の分散処理システムの一端末装置の
構成を示す図である。 11……通信制御装置、12,31……ホストプロセッサ、13
……フレームバッファ、14……システムメモリ、15,37
……I/O、16,38……内部バス、17,39……VDT、18,32…
…通信線路、20,33……通信用プロセッサ、21……ロー
カルメモリ、22,35……画像処理用プロセッサ、34……
フレームバッファ、36……画像メモリ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】通信線路とデータ処理装置との間に介挿さ
れて前記通信線路と前記データ処理装置との間の通信制
御を行う通信制御装置において、通信手段と記憶手段と画像処理手段とを備え、前記通信手段は、前記通信線路を介して到来するデータ
を受信すると共に，受信データが画像データであるか否
かを判定し，受信データが画像データである場合にはそ
のデータを前記記憶手段に格納すると共に前記画像処理
手段を起動し，受信データが画像データでない場合には
そのデータを前記データ処理装置に出力し、前記画像処理手段は、それが起動された場合には前記デ
ータ処理装置を介することなく前記記憶手段からデータ
を読出して所定の処理を行なうものであることを特徴と
する通信制御装置。
【請求項２】前記通信手段，記憶手段及び画像処理手段
は、単一集積回路上に構成されていることを特徴とする
請求項１記載の通信制御装置。
【請求項３】請求項１記載の通信制御装置を通信線路に
複数局接続したことを特徴とする分散処理システム。