JPH07504054A - コンピュータシステムにおけるコプロセッサのプログラミングモデル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本ＲＩＩは、コンピュータオペレーティングシステム及びアプリケージ、ン開発 の分野に関し、特に、コプロセッサを有するコンピュータシステムにおいてホス トコンピュータアプリケ−シーンを開発するためのプログラミングモデルに関す る。

２、関連技術の説明 特殊化機能を実行するため又はプロセッサの性能と機能性を向上させるために、 コプロセッサを利用するコンピュータシステムは、当該技術では良く知られて埴 る。コプロセッサは拡張グラフィック画像を生成し且つ演算機能を実行するため に使用される。コンピュータシステム用としてマルチメディアアプリケージ１ン が開発されてゆくにつれて、デジタル信号処理（ＤＳＰ）コプロセッサに対する 要望と必要性が生じた。マルチメディアアプリケージ曽ンとは、より有効な情報 の提示、たとえば、テキスト部分と、映像部分と、音声部分とを育する「文書」 を生成するために形態の異なる通信を統合するアプリケージＩンである。

デジタル信号処理はデジタル化信号の処理である。デジタル化信号はアナログ信 号のデジタル表現である。アナログ信号は音響９画像、音声、あるいは１つ又は 複数のシリーズと従属変数（たとえば、時間又は空間）との何らかの１つ又は複 数のアンサンプルであっても良い。そのようなデジタル化信号を正確に処理する ためには、信号をデジタル化したときのサンプル速度と、アナログ信号を表現す るために使用されたデジタルビットの形式とを知ることが必要である。この情報 をもって、デジタル化信号をアプリケ−シーンソフトウェアプログラムにより操 作できる。その結果得られたデータを続いて記憶するか、又はアナログ信号に戻 し変換することができるＤＳＰコプロセッサを利用するアプリケ−シーンプログ ラムを以下ではホストＤＳＰアプリケージＶンと呼び、ＤＳＰで実際に実行され ているコードをＤＳＰプログラムという。たとえば、ホストＤＳＰアプリケーシ ーンは音楽を生成し且つ編集するためのプログラムであっても良（、一方、ＤＳ Ｐプログラムは再生に際して記憶されている音声データを圧縮し、伸張し且つ混 合するために使用されても良い。

場合によっては、ホストＤＳＰアプリケージ１ンは専用ハードウェアコンポーネ ント、たとえば、モデム又はオーディオインタフェース又は図形表示インタフェ ースを介して支援される０本来の経済性、たとえば、システムハードウェアコス トの削減を得るために、単一のＤＳＰコプロセッサで複数のアプリケ−シーンを 支援することが望ましい。マルチメディアアプリケ−シロンの成長に伴って、そ のようなデジタル信号処理の必要条件もそれに従って大きくなる。

コプロセッサをコンピュータシステムに統合するときには、典型的には、共用指 令ストリーム、多重処理及びサテライトという３つの形態のうち１つの形態をと る。共用指令ストリームによる統合では、ホストプロセッサによって処理される 入力ストリームの中にコプロセッサタスク要求を直接に導入する。コプロセッサ がタスクを受ける方法は２つの方式の一方であれば良い、第１の方式では、ホス トプロセッサによりコプロセッサタスクの実行のためにコプロセッサへ送り出す 。第２の方式では、コプロセッサはコプロセッサ命令をめてパスアクティビティ を監視する。コプロセッサ命令を検出すると、コプロセッサは、たとえば、ハー ドウェアハンドシェークを経てホストプロセッサと通信し、その命令を処理する 。浮動小数点プロセッサなどの、数式を実行するコプロセッサは典型的には共用 指令ストリーム統合を有する。

多重処理統合においては、コプロセッサが独自のオペレーティングシステムを有 する。ホストプロセッサオペレーティングシステムとの通信は共用メモリ、ハー ドウェアメールボックス又は他の資源を介する。サテライト統合では、コプロセ ッサはタスクを実行するためにホストプロセッサから指令、プログラム及びデー タを受信するであろう。典型的には、コプロセッサは共通バスを介してメモリを 共用するのではなく、入出力チャネル又は他の限定された相互接続手段を共用す る。

先に挙げた統合技法のそれぞれについて、ホストプロセッサとコプロセッサ資源 の利用を最適化するという問題が起こる。共用指令ストリーム又は指令駆動によ る統合では、コプロセッサは、そのコプロセッサにタスクが誘導されていない期 間中はアイドル状態のままであるが、苛酷な利用をしている期間には処理ボトル ネックの原因となりうるであろう。多重プロセッサ統合においては、ホストプロ セッサにより最も良く実行しつる機能をコプロセッサによって実行することもあ り、それがシステム全体の性能に悪影響を与える。ホストプロセッサはコプロセ ッサと相互作用動作するのが望ましい。

知られているＤＳＰの実現形態は、ＤＳＰコプロセッサをサテライトコプロセッ サを主プロセツサに統合している。そのような実現形態はＤＳＰの機能性とＤＳ Ｐ自体の終端値を限定することが顧客にはわかっている。ＤＳＰコプロセッサは 典型的には専用オペレーティングシステムを育する。この結果、ホストＤＳＰア プリケーシーン又はＤＳＰプログラムを開発するプログラマはホストコンピュー タシステムの動作環境と、ＤＳＰの動作環境と、操作すべきデータの型（たとえ ば、デジタル化音声データ）に特有のプログラミング技法又はアルゴリズムとを 熟知していることが要求された。多くの場合、１人のプログラマがそのような技 能をもつことはなく、技能を習得しなければならないと考えられるので、これは 能率の面で不利である。たとえば、ホストＤＳＰアプリケーン１ンを開発するプ ログラマはＤＳＰの動作環境、又は特定の型のデータを操作するために使用され るアルゴリズムについて技能をもっていないであろう。逆に、ＤＳＰプログラム を開発するプログラマはホスト動作環境に関する技能を全くもたないであろう提 供されるシステム資源を利用してホストアプリケ−シーン開発を簡略化する技法 として知られているのは、アプリケージ蒙ンプログラミングインタフェース（Ａ ＰＩ）を介するというものである。ＡＰＩは、典型的には、資源を事前定義され た方式でアクセスし且つ利用するために使用できる所定の１組の機能（たとえば 、マクロ）呼出しである。ところが、そのようなＡＰＩは、ホスドアプリケージ １ン開発者が資源を利用する方式に融通性を要求するような状況には対処しない 、ホスドアプリケージ１ン開発者が資源を代替方式で使用することを望む場合に は、通常、ＡＰＩをバイパスするので、資源のプログラミングについての技能が 要求されるであろう。

本発明の目的は、アプリケージ１ンプログラマとコプロセッサプログラマの技能 が最も良（利用されるような環境を提供することである。この目的のためには、 ホストＤＳＰアプリケージ替ン開発者がＤＳＰをプログラミングすることに配慮 する必要がなく且つＤＳＰプログラム開発者はホスト環境をプログラミングする ことに配慮する必要がないような環境が望ましい。

本発明の別の目的は、作業をホストプロセッサとコプロセッサとに分割すること によってシステムの総スループットを最適化することである。

最後に、本発明の目的は、１つ又は複数のコプロセッサを介して複数のホスドア ブリケージ醪ンの同時実行を提供することである。

見−！ コプロセッサ、たとえば、デジタル信号処理装置においてタスクを開発し且つ実 行する方法及び装置を開示する。コプロセッサに関わるオペレーティングシステ ムはチームワーク概念を利用する。このチームワーク概念はコプロセッサのオペ レーティングシステム機能をホストプロセッサと、コプロセッサとに分割する。

すなわち、コプロセッサのオペレーティングシステムの第１の部分をホストプロ セッサにより実行し、第２の部分をコプロセッサにより実行する。このようなチ ームワークオペレーティングシステムはシステムとコプロセッサの作業のスルー ブツトを最適化する。

さらに、コプロセッサを利用するホストアプリケ−シーンプログラムの開発を容 易にするために、アプリケージ置ンプログラミングインタフェース（ＡＰＩ）が 設けられている。ＡＰＩは、コプロセッサタスクを生成し且つ制御するために使 用される１組の機能呼出しから構成されている。コプロセッサで実行するための コプロセッサコードの開発を容易にするために、タスクプログラミングインタフ ェース（ＴＰＩ）とタスク単位定義言！！（ＴＵＤＬ）が設けられている。ＴＰ Ｉ及びＴＵＤＬは、コプロセッサプログラムに関わる動作環境の構成を容易にす るために使用される１組の機能呼出しとマクロから構成されている。ホスドアプ リケージ１ン開発者と、コプロセッサプログラム開発者との通信は、タスク単位 仕様文書を通して行われる。タスク単位仕様文書は、ホスドアブリケージ蒙ンが 特定のコプロセッサプログラムを利用するために必要な情報を含む。

図面の簡単な説明 図１は、本発明の好ましい実施例により利用できるようなコンピュータシステム を示す。

図２は、本発明の好ましい実施例により利用されるようなチームワーク処理動作 環境を示す。

図３は、本発明の実現される実施例において実行されるようなコプロセッサを利 用するコプロセッサタスクを構成するために要求されるステップを示すフローチ ャートである。

図４は、本発明の実現される実施例において実行されるように、コプロセッサタ スクをコプロセッサでの実行から除外するために要求されるステップを示すフロ ーチャートである。

図５は、本発明の実行される実施例において利用されるように、コプロセッサで 実行するためのコプロセッサタスク単位を生成するために要求されるステップを 示すフローチャートである。

図６は、本発明の実現される実施例により実行されるようにＤＳＰコプロセッサ を利用するホスドアプリケージＷンの１例の概要を示す。

好ましい実施例の詳細な説明 コンピュータシステムにおけるコプロセッサ、すなわち、デジタル信号処理装置 を制御する方法及び装置を説明する。以下の説明中、本発明を完全に理解させる ために、オペレーティングシステムの機能性などの特定の詳細を数多く挙ｋｆる 。しかしながら、そのような詳細が当業者には知られて（すること及びそれらの 特定の詳細がなくとも本発明を実施しうることは当業者に＆書明白であろう。他 の場合には、本発明を無用にわかりに４くしな〜）ために、周知の機能、たとえ ＋（、デジタルシステム処理アルゴリズム及び機能を詳細に番よ説明しなカーっ た。

１蛙と割り１４が１乙に久本二とすＬ 本発明の好ましい実施例は代り構成をもつコンピュータシステムで実施されて良 い。図１はそのようなコンピュータシステムの基本構成要素の一亀くつ力瓢を示 す通信するバス又は他の通信手段１０１とミバス１０１と結合し、情報を処理す る処理手段１０２（一般にはホストプロセッサという）と、バス１０１と結合し 、プロセッサ１０２に関わる情報と命令を記憶するランダムアクセスメモリ（Ｒ ＡＭ）又は他の記憶装置１１０３（一般には主メモリという）と、バス１０１と 結合し、プロセッサ１０２に関わる静的情報と命令を記憶する読取り専用メモリ （ＲＯＭ）又は他の静的記憶ｖｔ１１１０４とを含む。

前記バスｌｏｔに結合する他の装置は、情報と命令を記憶する磁気ディスク及び ディスクドライブなどのデータ記憶装置１０５と、情報と指令選択をプロセッサ １０２に通信する英数字キー及びその他のキーを含む英数字入力装置１０６と、 カーソルを制御し且つ情報及び指令選択をプロセッサ１０２に通信するマウス、 トラックボール、カーソル制御キーなどのカーソル制御装置１０７と、データの 入出力を表示する表示装置１１０８と、ＤＳＰ資源要求を処理するデジタル信号 処理装置（ＤＳＰ）１０９と、音声信号の入出力のためのオーディオボート１１ Ｏと、遠隔通信信号の入出力のための遠隔通信ボート１１１とを含む。このよう なコンピュータシステム構成では、デジタル信号処理装置ｌＯ８はホストプロセ ッサ１０２に対するコプロセッサであると考えられる。

アーキテクチャの上では、ＤＳＰは浮動小数点装置を含む超高速整数ＲＩＳＣ（ 圧縮命令セットコンピュータ）利用汎用マイクロプロセッサである。真の汎用プ ロセッサとの基本的な相違点は、ＤＳＰが乗算及び累算（ＭＡ　Ｃ）演算を非常 に急速に実行するように設計されているということである。ＤＳＰプログラムで は、ＭＡＣ演算は非常に大量に使用される。従って、実行に際してＤＳＰコプロ セッサを要求しな１１１が、利用可能であれば、それらを活用するであろうよう なりＳＰホストアプリケ−シロンを書込んでも良いことに注意すべきである。

本発明の一実施例は、カリフォルニア州Ｃｕｐｅｒｔ　ｉ　ｎｏのＡｐｐｌｅ（ １Ｅ録商標）ＣＯｍｐｕｔｅｒ＋　ＩｎｅＯｒｌ）Ｏｒａｔ８ｄから入手可能で あるＭａｃｉｎｔｏｓｈ（登録商標）コンピュータのファミリに属するい（つか のコンピュータで使用するために実現されている。利用して良いコプロセッサは 、ペンシルバニア州ＡｌｌｅｎｔｏｗｎのＡｍｅｒｉｃａｎ　Ｔｅ１ｅｐｈｏｎ ｅ　＆Ｔｅｌｅｇｒａｐｈ（ＡＴ　＆　Ｔ）Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ から入手可能であるＤＳＰ３２１０　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃ ｅｓｓＯ「で見られる動作特性及び機能に類似する動作特性と機能を有する任意 のデジタル信号処理プロセッサである。

説明の残る部分は実現した実施例に関連するものである。実現した実施例におけ るＤＳＰコプロセッサは汎用マイクロプロセッサの特性を有して〜するので、月 嗜の様々な機能を実行するコプロセッサに本発明を適用すること番よ当業者にＣ よ明白であろう。

さらに、以上の説明の中で明らかになるであろうｈ＋、特定ノ１−ドウエア要件 ｉ！コンパートメント化されているので、本発明の好ましｂ１実施例＆よ使用す るＤＳＰとは無関係である。従って、代替ＤＳＰの使用は単にＤＳＰドライノ（ の開発を要求するだけであろう。ＤＳＰコブロセブサで実行されるＤＳＰカーネ ｌしの不可欠の構成要素は相対的に小型で、良（知られて０るため、これ＆よ周 知のアクティビティを表わす。言うまでもなく、特定のＤＳＰ装置を拳１用する ために書込まれるＤＳＰプログラムコードをいずれも再書込み又Ｃｔ再コンノｆ イルしな１すれ＋２ならないであろう。

先に説明した通り、ＤＳＰコプロセッサは汎用プロセッサの特性を有する。これ は、時によってはシステムメモリに類似する局所メモＩＪＩこ対するアクセスを 含み、オペレーティングシステムにより制御されることになる。たとえ＋ｆ、Ｄ ＳＰ３２１０　ＤＳＰコプロセッサは８キロノイイト内部キャッシュメモＩ〕と 、システムメモリをアクセスするための汎用外部ノ（スとを有する。ＤＳＰプロ グラマの視点からいえば、ＤＳＰはホストプロセッサ及びホストオペレーティン グシステムと協調して動作している自立言語型システムである。しｈ＝Ｌなめζ ら、ホスドアプリケージ、ンブログラマの視点からいえば、ＤＳＰｊよ、単に、 ホストコンビ、Ｓ−タシステムと関連する従来のプログラミング技法を使用して 呼出しうる資源である。

システムアーキテクチャ 実現される実施例は、ホストプロセッサ及びＤＳＰＩこシステム資源をアクセス させることができる共用メモリアーキテクチャを駒１用する。共用メモｒ」アー キテクチャは、インプリメンテ−シーン及び／１−ドウエアに要するコストを低 減させ、プロセッサ間通信及びデータ共用又はデータストリーミングを簡略化し 且つスピードアップし、システムのスループブトを最適化すると共に、ＤＳＰが 提供できる適用可能機能の範囲を広げるという利点を有することがわかっている 。

実現される実施例の中のメモリモデルは、局所メモリと、主メモリとに分割され ている。局所メモリは、ＤＳＰオペレーティングソフトウェアによって頻繁にア クセスされるデータ（たとえば、プログラムデータ）を記憶する。主メモリはさ ほど頻繁にアクセスされないデータ（たとえば、ＦＩＦＯデータ）を記憶する。

尚、局所メモリと主メそりは共に同じ物理メモリの中にあっても良（、あるいは 、バスによって分離されてｔｌても良いことに注意する。それら２つのメモリは 共通アドレススペースを共用する。

システムは、それぞれが複数のＤＳＰクライアントにより同時にアクセス可能で あるような複数の並行ＤＳＰコプロセッサ動作を可能にするという点で、ＤＳＰ の堅牢性を与える（ＤＳＰクライアントについては、以下にさらに詳細に説明す る）。そのようなりＳＰの堅牢性は以上の説明の中で明白になるであろう。

実現される実施例のＤＳＰ、すなわち、コプロセッサオペレーティングシステム は、チーム処理を基本として動作する。特に、作業をホストプロセッサとＤＳＰ とに分割することに入念な注意を払う。その目的は、全てのコンビ、−タシステ ム資源を最大限適切に利用することである。ＤＳＰオペレーティングシステム全 体のアーキテクチャを図２に示す。図２は、システムアーキテクチャの機能を示 す図であり、機能構成要素内部の実際の編成又はインタフェースを表現しようと するものではない。

図２を参照すると、ホストアプリケ−シーン又はクライアント２０１はＤＳＰマ ネージャ２０２とインタフェースする。概念上、ＤＳＰマネージャ２０２はアプ リケージ、ンプログラマによりアクセス可能な一次レベルツールボックスである と考えて良い。ＤＳＰマネージャ２０２はホストプロセッサで実行される。ホス ドアブリケージ替ン又はクライアント２０１は特定のアプリケ−シーン又はホス トアプリケ−シーンによりアクセスされているより高次のレベルのツールボック スを表わす。クライアントという用語は一般に資源と、資源要求側との関係を記 述するために使用される。この場合、要求されている資源はＤＳＰコブロセブサ である。ツールボックスは、一般に使用される機能を実行する事前定義済の１組 の呼出し可能ルーチンを指す。典型的には、そのようなツールボックスは特定の １つの機能、たとえば、図形出力を生成する機能と関連している。ツールボック スの使用はＡｐｐｌｅオペレーティングシステムにおけるプログラミングを熟知 する人んは良く知られており、ＡＤＤＩＳＯＳ−ＷＥＬＳＬＥＹ　Ｐｕｂｌｉｓ ｈｉｎｇ　Ｃｏｍｐａｎｙが刊行した刊行物ｒｌｎｓｉｄｅ　Ｍａｃｉｎｔ。

ｓｈＪの中に詳細に説明されている。これは、ホスドアブリケージ冒ンがＤＳＰ の機能性をＤＳＰマネージャ２０２を介して直接に利用しても良く、あるいは、 より高次のレベルのツールボックスを介して利用しても良いことをさらに示唆し ている。

ＤＳＰマネージャ２０２は、小ストＤＳＰアブリケーンーンとより高次のレベル のツールボックスがＤＳＰ機能をアクセスするときに経過するホスト機能性を提 供する。ＤＳＰマネージャ２０２はＤＳＰホストドライバ２０４とさらにインタ フェースする。ＤＳＰホストドライバ２０４はホストプロセッサで実行されて、 特定のＤＳＰコプロセッサハードウェアインブリメンテ−シーンとインタフェー スするために要求される特定の機能性を提供する。ＤＳＰマネージャ２０２とＤ ＳＰホストドライバは共用メモリ２１８とさらにインタフェースする。共用メモ リ２１８は局所メモリ又は局所メモリ、主メモリ双方の組合わせのりずれかとし て定義されれば良い。局所メモリはシステムＤＲＡＭにあるか、あるいは、オブ シ、ンのカード又は主論理ボードメモリにある。ＤＳＰマネージャ２０２とＤＳ Ｐカーネル２１１が通信するときは、この共用メモリ２１８を介する。

ＤＳＰマネージャ２０２はアプリケージ１ンプログラミングインタフエース（Ａ ＰＩ）２０５と、クライアント及び装置マネージャ２０６と、入出カサ−ビス２ ０７と、データ構造マネージャ２０８と、割当てマネージャ２０９とからさらに 構成されている。ＤＳＰマネージャ２０２は、ツールボックス呼出しを実行する ために使用される標準インタフェースを利用しても良い。たとえば、Ａｐｐｌｅ 　Ｍａｃｉｎｔｏｓｈ環境においては、ツールボックス呼出しを実行するために ４２１準トラツプインタフエースを使用する。ところが、手続き呼出しメカニズ ムも機能するであろう。ＤＳＰにインタフェースするための１組のマクロはクラ イアントに対してアクセス可能であり、アプリケージジンプログラミングインタ フェース（ＡＰＩ）２０５の中で定義され且つ解決される。尚、この意味でのマ クロは所定の機能を実行するコードの呼出し可能部分を指すことに注意する。マ クロとその利用法は当業者には知られて埴る。

ＤＳＰマネージャの３つの主要なサービスは入出カサ−ビス２０７と、クライア ント及び装置管理２０Ｂと、データ構造管理２０８とに関連している。それらの サービスは、ＤＳＰマネージャ２０２の最下位レベルである割当てマネージャに 対して呼出しを実行する。割当てマネージャ２０９はＤＳＰキャパシタ及び局所 メモリの割当てと、入出力資源の割当てに責任も負う。入出カサ−ビス２０７は 、ＤＳＰへリアルタイムで送信されている又はＤＳＰからリアルタイムで受信さ れているデータストリームを処理するためのものである。クライアント及び装置 マネージャ２０６は、利用可能な装置（すなわち、逃理責源と入出力資源の双方 ）とクライアントを追跡し続ける。クライアント管理によって、複数のクライア ントが利用可能な資源を競合なく共用できる。

以上説明した構成要素２０１〜２０９は全てホストプロセッサと関連している。

上記の項目は主にＤＳＰコプロセブサで実行されている。図２に戻ると、タスク 単位定義言！ｉ！　（ＴＵＤＬ）２２０はＤＳＰタスク単位２１０を構成するた めに使用される。ＴＵＤＬ２２０は、ＤＳＰタスクの構成を容易にするためにさ らに使用される。ＤＳＰタスク単位を構成する１組のマクロを提供する。ＴＵＤ Ｌ２２０は、様々な構成でＤＳＰタスク単位を利用するための乳化情報をさらに 提供する。この乳化情報はＤＳＰマネージャ２０２により所望のＤＳＰタスクを 生成するために使用される。ＴＵＤＬマクロはホストプロセッサで実行されるが 、ルーチンをＤＳＰコブロセブサで実行させても良い。

ＴＵＤＬマクロは、ＤＳＰプログラマがそのプログラムの中に低レベルの、たと えば、メモリ管理のＤＳＰ動作命令を含める必要をなくす。ＴＵＤＬマクロをさ らにセットとして記憶し、ＴＵＤＬスクリプトとして呼出しても良いことに注意 すべきである。そのようなスクリプトは頻繁に使用されるＴＵＤＬ機能性を実行 するために使用されても良い。

ＤＳＰタスク２２１はＤＳＰカーネル２１１とインタフェースする。ＤＳＰタス ク２２１は、ＤＳＰコブロセブサに関して書込まれている特定の機能又はプログ ラムを表わす。ＤＳＰタスク２２１については以下にさらに詳細に説明する。

ＤＳＰカーネル２１１は、ＤＳＰコブロセフサにより直接にアクセス可能な記憶 場所（たとえば、局所メモリ）に常駐している。実現された実施例では、そのよ うな記憶場所は局所メモリと、ＤＳＰ３２１０　ＤＳＰコプロセッサのキャッシ ュ及び／又は読取り専用メモリ（ＲＯＭ）とにある。

ＤＳＰマネーツヤ２０２に類似する方式で、ＤＳＰカーネル２１１はＤＳＰカー ネルドライバ２１２及び共用メモリ２１８とインタフェースする。ＤＳＰカーネ ルドライバ２＋２はハードウェア依存ルーチンを含み、局所メモリ又はキヤ／寸 ツタメモリに常駐している。ＤＳＰカーネルドライノ（２１２は共用メモリ２１ ８を介し、直接割込み２１９を経てＤＳＰホストドライ）＜２０４と通信する。

ＤＳＰマネージャ２０２とＤＳＰカーネル２１１との通信は、共用メモリ２１８ のフラグ、データ及びセマフォと、割込み２１９とによって実行される。ＤＳＰ カーネル２＋１はさらにタスクプログラミングインタフェース（ＴＰＩ）２１３ と、入出カサ−ビス２１４と、制御サービス２！５と、キャッシングサービス２ １６と、エグゼクティブ２１７とから構成されている。

ＤＳＰ７不−ジヤ２０２と同様に、ＤＳＰカーネル２１１もインタフェース層、 すなわち、タスクプログラミングインタフェース（ＴＰＩ）２１３を有する。

ＴＰ　Ｉ　２１３は、ＤＳＰタスクに関わるランタイム環境を構成するために、 ＤＳＰカーネル２１１に指示語を提供する。ＴＰ　Ｉ　２１３はＤＳＰマネージ ャと同様の方式で動作しても良いニドラップ又は手続き呼出しメカニズムを使用 して、ＤＳＰタスク単位からのＤＳＰカーネルに対する呼出しを実行する。ＴＰ Ｉ２１３はＤＳＰコプロセッサで実行されるが、ルーチンをホストプロセッサで 実行させても良い。

ＤＳＰカーネル２１１はＤＳＰタスクに対するサービス、すなわち、他のタスク 又はプロセッサに対するデータストリーム及びＦＩＦＯの管理と、制御サービス ２１５と、ＤＳＰキャッシュメモリに関わるキャッシング動作２１Ｂとを含む入 出カサ−ビスをも提供する。ＤＳＰカーネルの基礎を成す機能はエグゼクティブ 層２１７であり、これはＤＳＰタスク順序付は及び他の制御機能を管理する必要 がある。

先に指示した通り、ＤＳＰマネージャ２０２とＤＳＰカーネル２１１との通信は 共用メモリ２１８を介して伝送されるのであるが、これは割込み２１９により、 あるいはフラグ又はセマフォにより開始されれば良い。ＤＳＰホストドライバ２ ０４はホストプロセッサで実行するが、ＤＳＰカーネルドライバ２１２はＤＳＰ コプロセッサで実行する。

ＤＳＰマネージャ２０２とＤＳＰカーネル２１＋との間で要求される通信は、た とえば、ＤＳＰで実行中であるタスクの異常な終了の結果として起こることもあ る。そのような状況においては、ホスドアプリケージ１ン／クライアントとオペ レーティングンステムにその終了を報知しなければならない。従って、ＤＳＰカ ーネル２１１はＤＳＰドライバ２１２にＤＳＰホストドライバ２０４に対する割 込みを生成させるであろう。さらに、ＤＳＰカーネル２１２は状ｆｉ／誤り情報 を共用メモリ２１８の所定の記憶場所又はバブツＴに導入するであろう。その割 込みを受信すると、ホストドライバ２０４は、所望の応答アクシランを実行する ために、共用メモリのその所定の記憶場所又はバッファを問い合わせるであろう 。これは、ＤＳＰマネージャ２０２及び／又はホストアプリケ−ノーン／クライ アント２０１に対するコールバックを含んでいても良い。

実現される実施例では、ＤＳＰカーネルドライバ２１２とＤＳＰホストドライバ ２０４を一体に１つのドライバとして記憶している。ＤＳＰホストドライノ＜２ ０４はホストオペレーティングシステムと関連する標準装置ドライバ必要条件に 準拠するであろう。ＤＳＰカーネルドライバ２１２はＤＳＰコプロセッサについ て類似のドライバ機能を実行する。さらに、ＤＳＰカーネルドライバはノ１−ド ウエアのインプリメンテーシ四ンに従属する何らかのＤＳＰコードと、ブーティ ング、再始動及び誤り処理コードとを含むであろう。

図２は、実現される実施例のデュアルプログラミングインタフェース：ＤＳＰマ ネージャのアプリケージ「ンプログラミングインタフェース（ＡＰＩ）２０５、 ＤＳＰカーネル２１１のタスクプログラミングインタフェース（ＴＰＩ）２１３ 及びタスク単位定義言Ｍ　（ＴＵＤＬ）２２０をさらに示す。それらのインタフ ェースは完全に分離しており、異なるプログラマによ、５で使用されるような構 成となっている、特定していえば、プログラマはホストアプリケ−シーンとＤＳ Ｐプログラミングの双方に熟達している必要はないのである。プログラマはＤＳ Ｐタスク単位仕様文書を通して互いに通信しても良い。この文書は、ホストクラ イアントとＤＳＰタスク単位との間の正しいインタフェースを確定するために必 要な全ての情報を転送するビークルを形成する。ＤＳＰタスク単位仕様文書の内 容については、以下にさらに詳細に論じる。

ホストＤＳＰアプリケージ替ン開発 ホストアプリケ−シロンプログラムがＤＳＰコプロセッサを利用するとき、ＤＳ Ｐタスクが構成される。ＤＳＰタスクは、ＤＳＰを利用しているアプリケ−シー ンの文脈の中でホストアプリケ−シーンプログラマによって作成されても良い。

また、ＤＳＰタスクはツールボックス内のツールによって作成されても良い。

いずれの場合にも、タスクはアプリケ−シーンプログラミングインタフェース（ ＡＰＥ）を介してＤＳＰマネージャに対しマクロ呼出しを実行することにより作 成される。それらのマクロ呼出しを使用して、タスク構造を生成し、そのタスク 構造に所望のＤＳＰタスク単位を挿入する。他のマクロ呼出しを使用して、ＤＳ Ｐタスクを活動させ、状態照会し、また、非活動化する。

タスク構造は典型的にはタスク識別子と、関連フラグと、ＤＳＰタスク単位のリ ンクされたリストに対するポインタとから構成されている。ＤＳＰタスク単位は ＤＳＰコード、変数、入カバッフア、出力バッフＴ又はＤＳＰコプロセッサで実 行されるＤＳＰタスクを生成するための他の情報を含む。

先に説明した通り、ホストアプリケ−シーンは典型的にはツールボックスからの ツールを使用して良い。実現される実施例におけるツールボックスの使用及びツ ールボックスの生成又は拡張のためのホスドアブリケージ厘ンの書込みは、先に 挙げた刊行物ｒｌｎｓｉｄｓ　ＭａｃｉｎｔｏｓｈＪの中に説明されている。

従って、ツールボックスの使用についてこれ以上論じることは不必要であると思 われる。

実現される実施例においては、ホストＤＳＰアプリケージ―ン又はクライアント を、ｌ）特定アプリケージシン向は機能の性能向上のために、ＤＳＰが存在して いれば、そのＤＳＰを認識し且つ使用するか、２）ＤＳＰを要求し、ＤＳＰが利 用可能でないならば、全く実行しないか、又は３）より高次のレベルのツールボ ックスに対して呼出しを実行することによりＤＳＰを利用するという３つの異な る方式で動作するように設計することができる。

図３は、ＤＳＰタスクを構成するために要求されるステップを示すフローチャー トである。まず、ステップ３０１で、ＤＳＰクライアント（たとえば、ホスドア プリケージ曹ン）はＤＳＰの存在をＤＳＰ問い合わせ状態を経て確定しなければ ならない。次に、ステップ３０２では、ＤＳＰ資源が利用可能であるか否かを判 定する。この試験は、アプリケージ１ンのプラットホーム独立性があるために実 行されるのである。そこで、アプリケ−シーンはＤＳＰ資源が存在していればＤ ＳＰコプロセッサを活用しても良く、存在していなければ、処理を継続すべきか 否かを決定することができるであろう。ＤＳＰ資源が利用可能でない場合、ステ ップ３０３で、アプリケージ１ンを継続すべきか否かについて決定を実行する。

ＤＳＰなしでアプリケ−シーンが実行されないのであれば、ステップ３０４でア プリケージ１ンを終了する。そうでない場合には、ステップ３０５でアプリケー ジロンは継続し、ＤＳＰ機能性はホストプロセッサにより、おそらくはより下位 のレベルで実行されることになる。

ＤＳＰ資源が利用可能である場合には、ステップ３０Ｂで、クライアントはＤＳ Ｐ装置とサインイン（ｓｉｇｎ−ｉｎ）する。この手続きによって、与えられた タスクを特定のクライアントと関連づけることができる。これはクライアント管 理、誤り処理及びＤＳＰタスクアクセスの制御のために実行される。

次に、ステップ３０７では、新たな（空の）ＤＳＰタスク構造を生成する。これ はタスクデータ構造を記憶するためのメモリの割当てを含む。次のステップ３０ ８では、ＤＳＰタスク単位からの資源を割当て、記憶装置からのＤＳＰタスク構 造の中に挿入する。ＴＵＤＬからのタスク単位に記憶されている情報をＡＰＩを 介してアプリケ−シロン指示語と関連させて使用して、ＤＳＰタスクを構成する ＋、ＤＳＰタスク単位に関する情報はＤＳＰタスク単位仕様文書からホストプロ グラマに提供される。ＤＳＰタスク単位挿入が完了したならば、次に、ステップ ３０９で、ＤＳＰコプロセッサによる実行のためにＤＳＰタスクをＤＳＰタスク ランリストに導入する。ＤＳＰタスクをＤＳＰタスクランリストに導入したとき 、そのＤＳＰタスクは非活動状態である。すなわち、実行のためのタスクをもた ない。ステップ３１０では、次にＤＳＰタスクを実行のために活動化する。これ はそのタスクと関連する活動／非活動制御フラグを設定することを含む。

タスクの状態を問い合わせるか、タスクを制御するか、タスクを変更するか又は タスクを終了させるために、好ましい実施例の中では、さらに別のマクロが提供 される。図４は、タスクを終了させるために要求されるステップの概要を示すフ ローチャートである。タスクの実行中に使用される様々なバッファや他の記憶媒 体を記憶するために記憶装置割当てが実行されているために、タスクを終了さ（ るには特別のステップが必要である。まず、ステップ４０１で、タスクを非活動 化する。これは典型的にはＤＳＰタスクに関わる活動／非活動制御フラグをクリ アすることを含む。次に、ステップ４０２では、非活動化肯定応答を照会する。

ホストプロセッサは、現在実行中である可能性のあるタスクの完了の検証を待機 しなければならない。これは、また実行中であるＤＳＰタスクの排除（システム 全体を異常に終了させてしまうという結果をもたらすであろう）を防止する。

次に、ステップ４０３では、ＤＳＰタスクをＤＳＰタスクランリストから除去す る。次に、ステップ４０４で、全てのタスク割当て資源の割当てを解除する。こ れはタスク構造それ自体について割当てられたメモリと、ＤＳＰタスク及びデー タ又は入出力バッファについて割当てられた局所メモリ及びシステムメモリとを 含むであろう。最後に、ステップ４０５で、クライアントはＤＳＰコプロセッサ からサインアウト（ｓｉｇｎｏｕｔ）Ｌなければならない。

ＤＳＰアプリケージぽン開発 ＤＳＰタスク単位はＤＳＰプログラミングをホスドアブリケージ寥ンプログラミ ングから隔離する。ところが、先に説明したように、ＤＳＰタスク単位はホスト アプリケーンーンによって導入される。従って、ＤＳＰプログラマは各プログラ ム単位に関する何らかの基本情報を文書化しなければならない。そのような情報 はＤＳＰタスク単位仕様文書の中に含まれているであろう。そのようなりＳＰタ スク単位仕様文書を使用して、ホスドアプリケージ１ンプログラマはホストアプ リケーンーンを書込むために必要な情報を得るであろう。基本情報はタスク単位 識別子情報と、入出力バッフ１定義情報と、ＩＩ御及びパラメータ形式と機能と 、ＤＳＰタスク単位により提供される機能の簡単な記述とを含むであろう。

実際のＤＳＰプログラムコードの開発はＤＳＰタスク単位の構成とは明確に異な っていても良い。ＤＳＰプログラムコードはＤＳＰに特有の命令から構成されて いる。本発明の実現される実施例は、ＤｓＰプログラムをコード化するための開 発機能、たとえば、コンパイラ、アセンブラ及びデバッガを提供する。そのよう なプログラム開発機能は当該技術では良く知られている。

図５は、ＤＳＰタスク単位生成のために要求されるステップを例示するフローチ ャートである。個別のプログラミング型、プログラミング方法又は特定の開発ツ ールセットの動作に応じて、別のステップ又は興なるステップを取っても良い。

いずれにしても、ＤＳＰタスク単位の生成は、ステップ５０１で、所望のＤＳＰ プログラムの開発（すなわち、書込みとデバッキング）と共に始まる。ＤＳＰプ ログラムはＤＳＰタスク単位の基礎属性と、ＴＰＩ及びＴＵＤＬで提供されるマ クロとに関して設計されるであろうと（１うことか理解される。残るステップは タスク単位構造の実際の構成に関するものであり、ＴＰＩ及びＴｔｌＤＬの呼出 しとマクロを使用して実現される。まず、ステップ５０２では、新たなタスク単 位構造を生成する。この結果、プログラム単位構造に対してメモリが割当てられ ると共に、ヘッダフィールドに情報が挿入される。ステップ５０３では、ＤＳＰ プログラムコード、データ、変数などをＤＳＰタスク単位構造に挿入する６次に 、ステップ５０４で、コンバイリング及び／又はアセンブリング及びリンキング によって、ＤＳＰホスドアブリケージ１ン又はクライアントが使用するために、 ＤＳＰタスク単位を準備する。最後に、ステップ５０５では、構成したタスク単 位を記憶装置、たとえば、ディスクに導入する。ホストアプリケ−シーンプログ ラマによりタスク単位をアクセス可能であるのは、ディスクの記憶場所からであ る図６は、ホストＤＳＰアプリケーシロンを示す。ＤＳＰアプリケージ１ンは先 に記憶されていた音声データを取り出し、それを再生する。圧縮音声データはデ ィスク６０１に記憶されている。音声データそれ自体のそのような圧縮は１つの ＤＳＰタスクから構成されているであろう。いずれにしても、圧縮音声データ６ ｏｌは入力ＦＩＦＯバッフ１６０２に提供されるであろう。音声データを伸張す るために、入力ＦＩＦＯ６０２はＤＳＰ８０３にさらに結合しているであろう。

出力、すなわち、伸張後の音声データは、その後、第２のＦＩＦＯバブフ１６０ ４へと送り出されるであろう。Ｐ　ＩＦＯ６０４は、次に、音声データの再生の ために、スピーカ６０５に結合しているであろう。

この例では、伸張音声データＤＳＰタスク単位６０３はタスク単位生成に関して 説明した方法を使用して生成されるであろう。ＤＳＰタスク単位６０３を取り囲 んでいる要素、すなわち、圧縮音声データ６０１と、ＦＩＦＯ６０２及び６０４ とは、ＤＳＰマネージャと他のホストオペレーティングシステムのツールボック スの双方に対する一連のＡＰＩ呼出しを使用して、ホスドアブリケージ、ン又は クライアントにより定義され旦つＤＳＰタスク６０３に関連づけられるであろう 。従って、伸張アルゴリズムプログラムコードは音声再生タスク単位コードとは 別個に開発されるのである。

以上、チームワーク動作環境を利用し且つホストアプリケ−シロン開発者と、コ プロセブサプログラム開発者とに対して別個のプログラミングインタフェースを 形成する方法及び装置を開発する。

ィ← フロントページの続き （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＥ、ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、ＰＴ、ＳＥ） 、ＧＡ（ＢＦ、ＢＪ、ＣＦ、ＣＧ、ＣＩ、ＣＭ、ＧＡ、ＧＮ、ＭＬ、ＭＲ，ＳＮ 、ＴＤ。

ＴＧ）、　ＡＴ、　ＡＵ、　ＢＢ、　ＢＧ、　ＢＲ，ＣＡ、　ＣＨ。

ＣＺ、ＤＥ、ＤＫ、ＥＳ、ＦＩ、ＧＢ、ＨＵ、ＪＰ、ＫＰ、　ＫＲ，ＬＫ、　Ｌ Ｕ、　ＭＧ、　ＭＮ、　ＭＷ、　ＮＬ、　Ｎ。

、　ＮＺ、ＰＬ、ＰＴ、　ＲＱ、　ＲＵ、　ＳＤ、ＳＥ、　ＳＫ。

Ａ （７２）発明者　スヴエンセン、ヒユー・ビイアメリカ合衆国　３０３１９　ジ ョーシア州・アトランタ・ジョンソン−フェリー　ロード・１９３０−エイ （７２）発明者　ソーン、エイ・フィリップアメリカ合衆国　９５００８　カリ フォルニア州・キャンベル・ウェスト　パー　アヴエニュ・６６８

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. １．プロセッサと、システムメモリと、バスと、コプロセッサとを具備し、前記 システムメモリに記憶されるオペレーティングシステムと、コプロセッサ制御手 段とをきらに具備するコンピユータジステムにおいて、前記コプロセッサ制御手 段は、 ａ）コプロセッサ命令の実行を制御するコプロセッサ部分と；ｂ）コプロセッサ タスク単位からコプロセッサタスクを構成し、さらに、前記コプロセッサタスク の実行を制御するホスト部分と；ｃ）的記コプロセッサ部分及び前記ホスト部分 に結合し、前記コプロセッサ部分を前記ホスト部分に結合する共用メモリ手段と を具備するコンピュータシステム。
2. ２．前記コプロセッサタスク単位は、 ８）前記タスク単位を識別するヘッダ部分と；ｂ）コプロセッサデータ及び命令 と； ｃ）人出力情報と； ｄ）前記コプロセッサタスクに関わる実行環境を構成する要件情報とからさらに 構成されている請求項１記載のコンピュータシステム。
3. ３．前記コプロセッサタスクは、 ａ）前記タスクを識別するヘッダ部分と；ｂ）コプロセッサデータ及び命令と； ｃ）前記コプロセッサタスク単位の前記要件情報から生成きれる入出力情報、状 態情報及び制御情報とから構成されている請求項２記載のコンピユータジステム 。
4. ４．前記コプロセッサ部分は、 ８）記憶手段に記憶された複数のコプロセッサ指示マクロから構成されるタスク プログラミングインタフェース手段と；ｂ）前記記憶手段に記憶きれた複数のタ スク単位構成マクロから構成されるタスク単位定義手段と； ｃ）前記ホスト部分を前記コプロセッサにインタフェースするコプロセッサドラ イバ部分とからさらに構成されている請求項３記載のコンピュータシステム。
5. ５．前記ホスト部分は、 ａ）前記記憶手段に記憶された複数のコプロセッサタスク作成及び制御マクロか ら構成きれるホストアプリケーションインタフェース手段と；ｂ）前記ホスト部 分を前記コプロセッサにインタフェースするホストドライバ部分とからさらに構 成されている請求項４記載のコンピュータシステム。
6. ６．前記ホストドライバ部分及び前記コプロセッサドライバ部分に結合し、前記 ホスト部分と前記コプロセッサ部分との間でメッセージ信号を発生する割込み手 段をさらに具備する請求項５記載のコンピュータシステム。
7. ７．前記コプロセッサは圧縮命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）プロセッサで ある請求項８記載のコンピュータシステム。
8. ８．前記コプロセッサはデジタル信号処理（ＤＳＰ）プロセッサである請求項６ 記載のコンピュータシステム。
9. ９．プロセッサと、システムメモリと、バスと、コプロセッサとを具備し、前記 コプロセッサは命令の実行を制御するオペレーティングシステムを有するような コンピュータシステムにおける前記コプロセッサを利用する方法において、ａ） １組のコプロセッサ命令及びデータと、コプロセッサタスク構成情報と、コプロ セッサ指示語とを含むコプロセッサタスク単位を前記コプロセッサオペレーティ ングシステムに提供する過程と；ｂ）前記コプロセッサタスク単位からコプロセ ッサタスクを構成する過程と；ｃ）前記コプロセッサタスクを実行のために前記 コプロセッサに提供する過程と； ｄ）前記コプロセッサで前記コプロセッサタスクを実行する過程とから成る方法 。
10. １０．前記コプロセッサタスク単位からコプロセッサタスクを構成する前記過程 は、 ａ）コプロセッサ構造を生成する過程と；ｂ）前記コプロセッサタスク単位の前 記コプロセッサタスク構成情報から、入出力情報、状態情報及び制御情報を生成 する過程と；ｃ）前記入出力情報、状態情報及び制御情報を前記コプロセッサタ スク構造に挿入する過程と； ｄ）前記１組のコプロセッサ命令及びデータを前記コプロセッサタスク構造に挿 入する過程とからさらに構成されている請求項９記載の方法。
11. １１．前記コプロセッサタスクを実行のために前記コプロセッサに提供する前記 過程は、 ａ）前記コプロセッサタスクをコプロセッサランリストに挿入する過程と；ｂ） 前記コプロセッサタスクを起動する過程とからさらに構成されている請求項１０ 記載の方法。
12. １２．前記コプロセッサタスクを実行する前記過程は、ａ）前記コプロセッサタ スクを前記コプロセッサオペレーテイングシステムに提供する過程と； ｂ）前記コプロセッサタスク単位の前記コプロセッサ指示語から前記コプロセッ サコードに関わるランタイム環境を構成する過程と；ｃ）前記１組のコプロセッ サ命令を実行する過程とからさらに構成されている請求項１１記載の方法。
13. １３．前記コプロセッサは圧縮命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）プロセッサ である請求項１２記載の方法。
14. １４．前記コプロセッサはデジタル信号処理（ＤＳＰ）プロセッサである請求項 １２記載の方法。
15. １５．プロセッサと、システムメモリと、パスと、コプロセッサとを具備し、オ ペレーティングシステムにより動作が制御され、前記コプロセッサの動作はコプ ロセッサオペレーティングシステムにより制御されるコンピュータシステムにお ける前記コプロセッサを利用する方法においてａ）前記コプロセッサで実行可能 である１つ又は複数のコプロセッサ命令を有するコプロセッサタスク単位を生成 する過程と；ｂ）コプロセッサタスク単位を実行するためのコプロセッサタスク を構成する過程と； ｃ）前記コプロセッサタスクをコプロセッサタスクランリストに挿入する過程と ； ｄ）前記コプロセッサタスクランリスト中の前記コプロセッサタスクを実行のた めに起動する過程とから成る方法。
16. １６．コプロセッサタスク単位を生成する前記過程は、ａ）所望の機能を実行す るための１組のコプロセッサ命令を生成する過程と；ｂ）タスク単位構造を生成 する過程と；ｃ）前記１組のコプロセッサ命令に関わる入出力情報、変数情報及 びデータ情報を挿入する過程とからさらに構成されている請求項１５記載の方法 。
17. １７．コプロセッサタスクを構成する前記過程は、ａ）コプロセッサタスク構造 を生成する過程と；ｂ）コプロセッサタスク単位を前記コプロセッサタスク構造 に挿入する過程とからきらに構成されている請求項１６記載の方法。
18. １８．前記コプロセッサは圧縮命令セットコンピュータ（Ｒ１ＳＣ）プロセッサ である請求項１７記載の方法。
19. １９．前記コプロセッサはデジタル信号処理（ＤＳＰ）プロセッサである請求項 １７記載の方法。