ソフトウェアフロー制御

ソフトウェア フロー制御は、コンピュータデータ リンク、特にRS-232 シリアルで使用されるフロー制御の方法です。この方法では、プライマリ通信チャネルを介して帯域内で送信される特別なコードを使用します。これらのコードは一般にXOFFおよびXON (それぞれ「送信オフ」と「送信オン」から) と呼ばれます。したがって、「ソフトウェア フロー制御」は「XON/XOFF フロー制御」と呼ばれることもあります。これは、 RS-232 RTS/CTSなどの専用の帯域外信号 (「ハードウェア フロー制御」)によるフロー制御とは対照的です。

ASCII文字コードを使用するシステムの場合、XOFF は通常、 10 進数値 19 の文字またはバイトを使用して表され、XON は値 17 で表されます。

ASCII 標準では、XON/XOFF としての使用に特化した制御文字は予約されていません。ただし、4 つの汎用「デバイス制御」文字 (DC1 から DC4) が用意されています。テレタイプ モデル 33 ASR では、これらのうち DC3 と DC1 の 2 つが採用され、それぞれ XOFF と XON として使用されています。この使用法は他のユーザーによってコピーされ、現在では事実上の標準Ctrlとなっています。XOFF の+SやXON の+に相当するキーボード操作も、この使用法に由来しています。 CtrlQ

データ リンクの一方の端がこれ以上データを受け入れることができない場合 (またはその点に近づいている場合)、もう一方の端に XOFF を送信します。もう一方の端は XOFF コードを受信し、送信を一時停止します。最初の端が再びデータを受け入れる準備ができたら、XON を送信し、もう一方の端は送信を再開します。

たとえば、コンピュータが低速のプリンタにデータを送信しているとします。コンピュータのデータ送信速度はプリンタの印刷速度よりも速いため、プリンタは遅れを取り、データに圧倒される状況に近づきます。プリンタはこの状況に反応してコンピュータに XOFF を送信し、一時的にデータの送信を停止します。プリンタが再びデータを受信できる状態になると、コンピュータに XON を送信し、コンピュータは再びデータの送信を開始します。

XOFF/XON は両方向に使用できます。たとえば、2 台のテレプリンターが相互に接続されている場合などです。

ソフトウェア フロー制御の主な利点は、送信側と受信側の間の電気導体の数が少なくなることです。共通のグランドがあれば、送信用と受信用の 2 つの信号だけが必要です。ハードウェア フロー制御では、2 つのデバイス間に追加の配線が必要です。また、特定のハードウェア実装も必要で、コンピューティングの初期 (1960 年代と 70 年代) ではコストがかなりかかりました。

しかし、ソフトウェア フロー制御には問題がないわけではありません。最も重要な欠点は、ソフトウェア フロー制御の信頼性が低いことです。XOFF の送信には少なくとも 1 文字の時間が必要であり、バッファ内にまだ残っている送信済みのデータの後ろにキューイングされる可能性があります。ハードウェア信号はほぼ瞬時に、順序どおりにアサートされない可能性があります。

「ソフトウェアフロー制御」という名前が示すように、この方法を使用するフロー制御は通常ソフトウェア（またはファームウェア）で実装され、XOFF応答のさらなる遅延を引き起こす可能性があります。これらの遅延は、バッファオーバーランによるデータ破損につながる可能性があります。一方、ハードウェアフロー制御は、通常、送信UARTの直接制御下にあり、上位レベルの介入なしにすぐに送信を停止できます。組み込みのFIFOによって発生する遅延を処理するために、16950などのより高度なUARTは、「オンチップ」ソフトウェアフロー制御を提供します。^[1] 16550などのそのようなサポートがないUARTは、ソフトウェアフロー制御を使用するとバッファオーバーランが発生する可能性がありますが、UARTのFIFOを無効にすることである程度軽減できます。^[1]

最後に、XOFF/XON コードは帯域内で送信されるため、フロー制御コマンドと間違われずに転送中のデータに現れることはありません。したがって、XOFF/XON コードを含むデータは、適切な転送のために、対応するオーバーヘッドを伴って何らかの方法でエンコードする必要があります。これは、多くの場合、何らかのエスケープ シーケンスを使用して行われます。ASCII コードを直接解釈する印刷デバイスの場合、XON コードと XOFF コードはASCII の「デバイス制御」コード番号を 使用するため、これは大きな問題にはなりません。

ソフトウェアフロー制御は、低速デバイス、特に古いプリンタやダム端末で広く使用されており、一時的にそれ以上データを受信できないことを示します。通常、これは出力速度の制限とバッファの満杯の組み合わせが原因です。termcapなどの一部の端末制御パッケージでは、 「パディング」（ミリ秒単位の短い遅延^[2] ）を使用して、XOFFをアサートすることなく、要求されたアクションを実行するのに十分な時間を機器に与えます。

XOFF/XON は、ディスプレイからすぐに スクロールされてしまう出力を一時停止して再開するために、コンピューター オペレーターによって手動で使用されることがあります。

端末エミュレータソフトウェアは、通常、XOFF/XON サポートを基本機能として実装しています。これには、通常、最新のUnixおよびLinuxマシンのシステム コンソール、およびxtermやWin32 コンソールなどのGUIエミュレータが含まれます。

堅牢な XON は、誤って受信した XOFF によって通信が停止した場合に通信を再開する技術です。受信ユニットは、データを受信でき、回線がアイドル状態のときに、定期的に XON 文字を送信します。一般的な使用法の 1 つは、シリアル プリンタ ( HP LaserJet II など) がオンラインでデータを受信する準備ができていることを示すことです。XON は、プリンタのファームウェア設計に応じて 1 ～ 30 秒ごとに送信されます。

• イーサネットフロー制御

• 「HP LaserJet IIP および IIP Plus プリンター - コントロール パネルのキーとメニュー」。Hewlett -Packard。2006年 5 月 9 日のオリジナルからアーカイブ。