JP2006331452A - Bus control system and computer system - Google Patents
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Description
本発明は、パーソナルコンピュータ、ワークステーション等の情報処理装置に係わり、特に、システムバスとしてアドレスとデータが多重化され、リードアクセス動作の起動サイクルと応答サイクルが、間に別の転送を挿入することで分離が可能であるスプリット転送プロトコルをサポートしたバス制御方式、及び、これを用いたコンピュータシステムに関する。 The present invention relates to an information processing apparatus such as a personal computer or a workstation. In particular, an address and data are multiplexed as a system bus, and another transfer is inserted between a start cycle and a response cycle of a read access operation. The present invention relates to a bus control system that supports a split transfer protocol that can be separated by a computer system, and a computer system using the bus control system.
上記技術分野においては従来、システムバスとして、リードアクセス動作の起動サイクルと応答サイクルが、間に別の転送を挿入することで分離が可能であるスプリット転送プロトコルをサポートしたバスが多く用いられている(非特許文献1参照)。その理由としては、リードアクセス動作の起動サイクルと応答サイクルの間に他のモジュールの転送の挿入を可能とすることで、バスの使用効率及び応答性を向上させることが挙げられる。スプリット転送の典型的なタイミング例を図13に示す。図13は従来のスプリットリードアクセスタイミング例で、ADDT[0:63]は8バイト幅の多重化されたアドレス/データバス、ADRVはアドレス/データバスADDT[0:63]上に有効なアドレスが出力されていることを示すアドレスバリッド信号、DATAVはアドレス/データバスADDT[0:63]上に有効なデータが出力されていることを示すデータバリッド信号である。Futurebus+などの従来のバスでスプリットリードアクセスを行う場合には、まず起動元のモジュールがバス使用権を獲得した後、アドレスバリッド信号ADRVを有効にし、アクセス先のアドレスをADDT[0:63]で指定する。そのとき同時に、モード指定制御信号線により現在起動中のアクセスがスプリットリードアクセスであることをアクセス先モジュールに伝える(1301のタイミング)。この後、バス使用権を放棄し、起動サイクルを終了する。一方、この起動を受け取ったアクセス先のモジュールはリードデータが準備できた時点で、バス使用権を獲得し、アドレスバリッド信号ADRVを有効にし、アクセス先のアドレスをADDT[0:63]で指定する。そのとき同時に、モード指定制御信号線により現在起動中の転送がスプリットリードアクセスの応答であることを起動元モジュールに伝える(1302のタイミング)。次に、データバリッド信号DATAVを有効にし、ADDT[0:63]上に有効なリードデータを出力する。この後、アクセス先のモジュールはバス使用権を放棄し、応答サイクルを終了する。起動元のモジュールは、アクセス先のモジュールが出力するモード指定制御信号線及びアクセス先のアドレスにより、自分の起動したアクセスに対する応答であることを判断し、その応答データを取り込むという一連の制御を行っていた。 Conventionally, in the above technical field, as a system bus, a bus that supports a split transfer protocol in which a start cycle and a response cycle of a read access operation can be separated by inserting another transfer in between is often used. (Refer nonpatent literature 1). The reason for this is that the use efficiency and responsiveness of the bus are improved by enabling the transfer of another module to be inserted between the start cycle and the response cycle of the read access operation. A typical timing example of split transfer is shown in FIG. FIG. 13 shows a conventional split read access timing example. ADDT [0:63] is an 8-byte wide multiplexed address / data bus, and ADRV is a valid address on the address / data bus ADDT [0:63]. An address valid signal indicating that data is being output, DATAV is a data valid signal indicating that valid data is being output on the address / data bus ADDT [0:63]. When performing split read access using a conventional bus such as Futurebus +, first, after the activation source module acquires the right to use the bus, the address valid signal ADRV is validated, and the access destination address is set to ADDT [0:63]. specify. At the same time, the mode designation control signal line notifies the access destination module that the currently activated access is split read access (timing 1301). Thereafter, the right to use the bus is abandoned, and the start cycle ends. On the other hand, the access destination module that has received this activation acquires the right to use the bus when read data is ready, enables the address valid signal ADRV, and designates the access destination address with ADDT [0:63]. . At the same time, the mode designation control signal line informs the activation source module that the currently activated transfer is a split read access response (timing 1302). Next, the data valid signal DATAV is validated, and valid read data is output on ADDT [0:63]. Thereafter, the access destination module abandons the right to use the bus and ends the response cycle. The start-up module performs a series of controls to determine that it is a response to the access started by the mode designation control signal line output from the access-destination module and the access-destination address, and to fetch the response data. It was.
近年、小型化、低価格化のため、バスの信号線の削減を図り、アドレスとデータを多重化したバスが多くなってきている。この場合、図13の従来例のように、スプリットリードアクセスの応答転送時に、アクセス先のアドレスを出力するサイクルを設けると、アドレスとデータの多重化により、アドレスサイクル分だけ余計にバスを占有することになり、バスの使用効率低下や応答時間の増大を招くという問題が生じる。 In recent years, in order to reduce the size and price, there are an increasing number of buses in which the signal lines of the bus are reduced and addresses and data are multiplexed. In this case, as in the conventional example of FIG. 13, if a cycle for outputting the address of the access destination is provided at the time of split read access response transfer, an extra bus is occupied for the address cycle due to multiplexing of the address and data. As a result, there arises a problem that the use efficiency of the bus is lowered and the response time is increased.
本発明の目的は、このような問題を解決し、バスの使用効率を向上、応答時間を減少させることにより、高性能なバス制御方式を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a high-performance bus control system by solving such problems, improving the bus use efficiency, and reducing the response time.
上記目的を達成するため本発明は、バスに接続できる各モジュールにモジュールIDを指定する手段を設ける。更に、少なくとも2つ以上階層的に接続した複数バス構造のシステムにおいては、モジュールIDを他の階層のバス上に存在する個々のモジュールに対しても割り付ける。そして、他の階層のバス上に存在するモジュールからのアクセスをシステムバス上に流す場合、インタフェースをとるアダプタに、そのモジュールに対して割り付けられたシステムバス上のモジュールIDを付加してリードアクセスの起動をかける手段を設ける。一方、起動をかけたモジュールが応答を受け取る場合、付加されたモジュールIDに従い、他の階層のバス上に存在するモジュールにさかのぼって応答を返す手段を設ける。 In order to achieve the above object, the present invention provides means for designating a module ID for each module that can be connected to the bus. Further, in a system having a multi-bus structure in which at least two or more hierarchies are connected, module IDs are assigned to individual modules existing on buses of other hierarchies. When an access from a module existing on a bus of another hierarchy is made to flow on the system bus, a module ID on the system bus assigned to the module is added to an adapter that takes an interface, and read access is performed. A means for starting is provided. On the other hand, when the activated module receives a response, there is provided means for returning the response retroactively to the module existing on the bus of another hierarchy according to the added module ID.
他の階層のバス上に存在する個々のモジュールに対して割り付けられたモジュールIDをシステムバス上に流すことにより、たとえシステムバスのインタフェースとしては同一のアダプタであっても、システムバスに対して異なるモジュールIDでリード要求を発行することで、リード応答の入れ替わりも、応答サイクルのモジュールIDによりアダプタが見分けることができる。すなわち、マルチプロセッサシステム等において、それぞれのプロセッサが行うI/Oアクセスを1つずつまでなら並行してシステムバス上に発行することができるので、システムバスのアクセスの応答時間が低減される。 Even if the same adapter is used as the system bus interface, it is different from the system bus by flowing the module ID assigned to each module existing on the bus of another hierarchy on the system bus. By issuing a read request with a module ID, it is possible for the adapter to recognize the change of the read response based on the module ID of the response cycle. That is, in a multiprocessor system or the like, since up to one I / O access performed by each processor can be issued on the system bus in parallel, the response time for accessing the system bus is reduced.
本発明によれば、それぞれのモジュールが行うアクセスを、アクセスの順序を保証しながら、連続してシステムバス上に発行し、並列処理することができ、システムバスのアクセスの応答時間の低減が図れるという効果がある。更に、マルチプロセッサシステム等においても、それぞれのプロセッサが行うI/Oアクセスを少ないピン数で同様に処理できる。また、本発明によれば、転送時に指定するモジュールIDは、物理的なアダプタと全く切り離して設定することができるため、必要度の高いモジュールに集中的にモジュールIDを割り当てることができ、システムに対応できる柔軟性を高めるという効果がある。 According to the present invention, the access performed by each module can be continuously issued on the system bus and processed in parallel while guaranteeing the order of access, and the response time of access to the system bus can be reduced. There is an effect. Furthermore, in a multiprocessor system or the like, I / O access performed by each processor can be similarly processed with a small number of pins. In addition, according to the present invention, the module ID specified at the time of transfer can be set completely separated from the physical adapter, so that the module ID can be assigned intensively to the modules with high necessity, and the system can be assigned to the system. There is an effect of increasing the flexibility to deal with.
図1は、本発明の第1の実施例におけるスプリットリードアクセスタイミングを示す図である。本実施例においては、アクセス先のアドレスを出力するサイクルを削除し、それをリードデータを受け取る識別子(モジュールID)で代用している。起動サイクルは図13の従来例と同様、まず起動元のモジュールがバス使用権を獲得した後、アドレスバリッド信号ADRVを有効にし、アクセス先のアドレスをADDT[0:63]で指定する。そのとき同時に、モード指定制御信号線により現在起動中のアクセスがスプリットリードアクセスであることをアクセス先モジュールに伝える(105のタイミング)。この後、バス使用権を放棄し、起動サイクルを終了する。一方、この起動を受け取ったアクセス先のモジュールはリードデータが準備できた時点で、バス使用権を獲得した後、いきなりデータバリッド信号DATAVを有効にし、ADDT[0:63]上に有効なリードデータを出力する。そのとき同時に、モード指定制御信号線により現在起動中の転送がスプリットリードアクセスの応答であることを起動元モジュールに伝える(106のタイミング)。この後、アクセス先のモジュールはバス使用権を放棄し、応答サイクルを終了する。起動元のモジュールは、アクセス先のモジュールが出力するモード指定制御信号線及びアクセス元のモジュールを表すモジュールID(SINKMOD:スプリットリードの応答先モジュールの識別子)により、自分の起動したアクセスに対する応答であることを判断し、その応答データを取り込むという一連の制御を行う。本実施例のように、SINKMODが4ビットあれば16モジュールを指定できる。具体的には、図2に示すように、バスに接続されるバスアダプタ毎に1つずつモジュールIDが割り当てられる。図2は、階層バス構造をとったシステム構成例で、201、202は高速プロセッサバス、203、204は高速プロセッサバスとのインタフェースを行うバスアダプタ、205はシステムバス、206、207、208はIOバスとのインタフェースを行うバスアダプタ、209、210、211はIOバスである。本実施例ではバスアダプタ203、204、206、207、208にそれぞれ”0”、”1”、”2”、”3”、”4”のようにバスアダプタ毎に1つずつモジュールIDが割り当てられている。
FIG. 1 is a diagram showing the split read access timing in the first embodiment of the present invention. In this embodiment, the cycle for outputting the address of the access destination is deleted, and it is replaced with an identifier (module ID) for receiving read data. In the activation cycle, as in the conventional example of FIG. 13, first, after the activation source module acquires the right to use the bus, the address valid signal ADRV is validated and the access destination address is designated by ADDT [0:63]. At the same time, the access to the access destination module is notified by the mode designation control signal line that the currently activated access is the split read access (timing 105). Thereafter, the right to use the bus is abandoned, and the start cycle ends. On the other hand, when the access destination module that has received this activation has prepared the read data, after acquiring the right to use the bus, the data valid signal DATAV is suddenly enabled and the valid read data on ADDT [0:63]. Is output. At the same time, the mode designation control signal line informs the activation source module that the currently activated transfer is a split read access response (timing 106). Thereafter, the access destination module abandons the right to use the bus and ends the response cycle. The activation source module is a response to the activated access by the mode designation control signal line output by the access destination module and the module ID (SINKMOD: identifier of the split read response destination module) indicating the access source module. A series of control is performed so that the response data is taken in. As in this embodiment, if SINKMOD is 4 bits, 16 modules can be specified. Specifically, as shown in FIG. 2, one module ID is assigned to each bus adapter connected to the bus. FIG. 2 shows an example of a system configuration having a hierarchical bus structure. 201 and 202 are high-speed processor buses, 203 and 204 are bus adapters that interface with the high-speed processor bus, 205 is a system bus, and 206, 207, and 208 are IO buses.
ところで、第1の実施例のような制御を行うバスがシステムに応用されるとき、多くの場合は、階層バス構造をとったシステム構成になる。図3は、このときのスプリットリードアクセスのデータの流れ図を示した図で、301、302、303はプロセッサ(P1、P2、P3)、304はマルチプロセッサ対応のプロセッサバス、305はプロセッサバス304とシステムバス307のインタフェースを行うバスアダプタ、306はメインメモリ、307はシステムバス、308はシステムバス307とIOバス311のインタフェースを行うバスアダプタ、309はシステムバス307とIOバス312のインタフェースを行うバスアダプタ、310はシステムバス307とIOバス313のインタフェースを行うバスアダプタ、311、312、313はIOバス、314、315はIOバス311上のIO、316、317は3IOバス312上のIO、318、319はIOバス313上のIOである。ここで、バスアダプタ毎に1つずつモジュールIDが割り当てられると、例えば、バスアダプタ305には”0”、バスアダプタ308には”1”、バスアダプタ309には”2、”バスアダプタ310には”3”のようになる。このとき、プロセッサ1、プロセッサ2、プロセッサ3は独立にシステムバスにつながっているIOに対して独立にリード要求を発行する。このとき、図3のようなバスシステムにおいては、モジュールIDを無制限にシステムバス307上に発行していくと、もしアクセスしようとしているIOバス311がスプリット転送をサポートしているとアクセス時間の早いIOからの応答が先に返ってくる可能性があり、モジュールIDを参照しただけでは、アクセスの順序が保証できないという問題がある(本例では応答サイクルのSINKMODはすべて”0”で返ってくる)。すなわち、他の階層のバスが上記従来のバスと同様にスプリット転送プロトコルをサポートしていると、応答データの順序を保証するために、1つのバスアダプタから1つのリード要求しか発行できなくなる。これは特にマルチプロセッサシステムの場合などに生じる。
By the way, when a bus that performs control as in the first embodiment is applied to a system, in many cases, the system configuration has a hierarchical bus structure. FIG. 3 is a flow chart of split read access data at this time. 301, 302, 303 are processors (P1, P2, P3), 304 is a processor bus corresponding to a multiprocessor, 305 is a processor bus 304 A bus adapter that interfaces the
本発明の第2の実施例は、マルチプロセッサシステムにおいて、それぞれのプロセッサが行うI/Oアクセスを連続してシステムバス上に発行し、並列化することで、このような問題を更に解決するものである。以下、本発明の第2の実施例について説明する。 In the second embodiment of the present invention, in a multiprocessor system, I / O access performed by each processor is continuously issued on the system bus and parallelized, thereby further solving such a problem. It is. The second embodiment of the present invention will be described below.
図4は本実施例のシステム構成のブロック図で、401、402、403はプロセッサ(P1、P2、P3)、404はマルチプロセッサ対応のプロセッサバス、405はプロセッサバス404とシステムバス407のインタフェースを行うバスアダプタ、406はメインメモリ、407はシステムバス、408はシステムバス407とIOバス411のインタフェースを行うバスアダプタ、409はシステムバス407とIOバス412のインタフェースを行うバスアダプタ、410はシステムバス407とIOバス413のインタフェースを行うバスアダプタ、411、412、413はIOバス、414、415はIOバス411上のIO、416、417はIOバス412上のIO、418、419はIOバス413上のIOである。ここで、本実施例のシステムバス接続可能なバスアダプタ数を4とする。ただし、本発明では、モジュール識別子として、4ビット割り付けるとする。これにより、論理的には、16のモジュールを識別できることになる。本発明では、プロセッサ401には”0”、プロセッサ402には”1”、プロセッサ403には”2”、メインメモリ406には”3”、バスアダプタ408には”4”、バスアダプタ409には”5”、バスアダプタ410には”6”のようにモジュールIDを割り振る。アダプタ405は、プロセッサ401から403からのIOアクセス要求を、各プロセッサ1つ以内なら並列してシステムバス407上に発行する。
FIG. 4 is a block diagram of the system configuration of this embodiment. 401, 402, 403 are processors (P1, P2, P3), 404 is a processor bus corresponding to a multiprocessor, 405 is an interface between the
図5は、図4のシステム構成でのアクセスタイムチャートを示すもので、プロセッサ401から403からのアクセス先がすべてモジュール408とし、プロセッサ401から403からのアクセス先のIOのアクセスタイムがそれぞれ12、9、6サイクルであると仮定したときのものである。サイクル501はリードの起動サイクルで、バスマスタはバスアダプタ405、リードデータの応答先であるSINKMODは”0”(起動元はプロセッサ401であることを示す)を示している。サイクル502はリードの起動サイクルで、バスマスタはバスアダプタ5、リードデータの応答先であるSINKMODは”1”(起動元はプロセッサ402であることを示す)を示している。
FIG. 5 shows an access time chart in the system configuration shown in FIG. 4. The access destinations from the
サイクル503はリードの起動サイクルで、バスマスタはバスアダプタ405、リードデータの応答先であるSINKMODは”2”(起動元はプロセッサ403であることを示す)を示している。サイクル504はリードの応答サイクルで、バスマスタはバスアダプタ408、リードデータの応答先であるSINKMODは”2”を示している。このとき、バスアダプタ405はSINKMODの”2”をみて、取り込んだデータをプロセッサ403に返すような制御を行う。このときのデータの流れを図8に示す。サイクル505はリードの応答サイクルで、バスマスタはバスアダプタ408、リードデータの応答先であるSINKMODは”1”を示している。このとき、バスアダプタ405はSINKMODの”1”をみて、取り込んだデータをプロセッサ402に返すような制御を行う。このときのデータの流れを図7に示す。サイクル506はリードの応答サイクルで、バスマスタはバスアダプタ408、リードデータの応答先であるSINKMODは”0”を示している。このとき、バスアダプタ405はSINKMODの”0”をみて、取り込んだデータをプロセッサ401に返すような制御を行う。このときのデータの流れを図6に示す。また、メインメモリにモジュールIDを割り振れば、DMA(ダイレクトメモリアクセス)の指定も容易になる(図9)。
A cycle 503 is a read start cycle, in which the bus master is the
ここで本発明の第1、第2の実施例によるスプリットリード競合時のサイクル数を図10に示す。(a)は第1の実施例のプロトコルを用いた場合のサイクル数、(b)は第2の実施例のプロトコルを用いた場合のサイクル数である。1001、1007はプロセッサ1のIOアクセスの起動サイクル、1002、1008はプロセッサ1のIOアクセスの応答サイクル、1003、1009はプロセッサ1のIOアクセスの起動サイクル、1004、1010はプロセッサ1のIOアクセスの応答サイクル、1005、1011はプロセッサ1のIOアクセスの起動サイクル、1006、1012はプロセッサ1のIOアクセスの応答サイクルである。このように、第1の実施例のように、同一アダプタからの複数リードの起動が許さないと、すべてのリードアクセスがシリアライズされ、合計27サイクルかかる。一方、第2の実施例のように、並列起動が行えば、12サイクルとなり、リードアクセスの応答性が更に向上する。
FIG. 10 shows the number of cycles at the time of split read contention according to the first and second embodiments of the present invention. (A) is the number of cycles when the protocol of the first embodiment is used, and (b) is the number of cycles when the protocol of the second embodiment is used. 1001 and 1007 are IO access start cycles of the
ところで、上記第1、第2の実施例の説明においては、スプリットリードアクセスの応答先をSINKMODという識別子で示したが、第3の実施例として、スプリットリードアクセスの応答元の識別子を本発明の応答先と同様に指定できるようにすると、応答先の識別子(SINKMOD)が同一であっても識別子の異なる複数の応答元に対して、同時にスプリットリード要求を発行することも可能となる。その場合の応答元識別子は、図11、図12に示すように、IO414、IO415にそれぞれモジュールID”7”、”8”を割付け、その応答元識別子の情報により、バスアダプタ405が順序保証をする制御を行えば良い。
By the way, in the description of the first and second embodiments, the response destination of the split read access is indicated by the identifier SINKMOD. However, as the third embodiment, the identifier of the response source of the split read access is indicated by the present invention. If it can be specified in the same way as the response destination, even if the response destination identifier (SINKMOD) is the same, split read requests can be issued simultaneously to a plurality of response sources having different identifiers. In this case, as shown in FIGS. 11 and 12, module IDs “7” and “8” are assigned to
401、402、403…プロセッサ、
404…プロセッサバス、
405…バスアダプタ、
406…メインメモリ
407…システムバス、
408、409、410…バスアダプタ、
411、412、413…IOバス、
414、415…IOバス11上のIO、
416、417…IOバス12上のIO、
418、419…IOバス13上のIO。
401, 402, 403 ... processor,
404 ... processor bus,
405 ... bus adapter,
406 ...
408, 409, 410 ... bus adapter,
411, 412, 413 ... IO bus,
414, 415 ... IO on the
416, 417 ... IO on the
418, 419 ... IO on the
Claims (5)
前記プロセッサに接続される第1のバスと、
入出力装置と、
前記入出力装置に接続される第2のバスと、
前記第1及び第2のバスに接続され、前記第1及び第2のバスのインタフェースを行うバスアダプタと備え、
前記バスアダプタは、
前記プロセッサから前記入出力装置への第1のリード要求を前記第1のバスを経由して受信し、前記受信した第1のリード要求を前記第2のバスを介して前記入出力装置へ送信し、前記第1のリード要求に応答して前記入出力装置から前記第2のバスを介して受信した第1のデータを前記第1のリード要求に対する応答データとして前記プロセッサに送信する、情報処理装置。 A processor;
A first bus connected to the processor;
An input / output device;
A second bus connected to the input / output device;
A bus adapter connected to the first and second buses for interfacing with the first and second buses;
The bus adapter is
A first read request from the processor to the input / output device is received via the first bus, and the received first read request is transmitted to the input / output device via the second bus. And transmitting the first data received from the input / output device via the second bus in response to the first read request to the processor as response data for the first read request. apparatus.
該第3のバスに接続された主メモリを備える、請求項1記載の情報処理装置。 A third bus connected to the bus adapter;
The information processing apparatus according to claim 1, further comprising a main memory connected to the third bus.
前記第2のバスは、第2のスプリット転送プロトコルをサポートし、
前記第1及び第2のバスは、それぞれ転送速度が異なる、請求項3記載の情報処理装置。 The first bus supports a first split transfer protocol;
The second bus supports a second split transfer protocol;
The information processing apparatus according to claim 3, wherein the first and second buses have different transfer rates.
The information processing apparatus according to claim 4, wherein the bus adapter includes a first interface that operates according to the first split transfer protocol and a second interface that operates according to the second split transfer protocol.
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