JP2538874B2 - 共通バス調停方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は複数のバスマスタからのシステムバスに対す
るアクセス（バスの使用要求）を効果的に調停し得る共
通バス調停方式に関する。

（従来の技術） システムバスを共用した複数の計算機（プロセッサ）
間で、上記システムバスを介してデータ伝送を行うシス
テムにあたっては、上記システムバム上でデータ伝送の
衝突が生じることがある。そこで従来より上記システム
バスを主体的に使用する各計算機をそれぞれバスマスタ
とし、これらのバスマスタからバスの使用要求信号をそ
れぞれ発生させ、これに対してバスの使用許可信号を上
記バスマスタに選択的に与えることが行われている。こ
の際、複数のバス要求信号が同時に発生することがあ
る。この為、これを調停して或る１つのバスマスタに対
してのみバスの使用許可信号を与えるべく調停回路（ア
ービタ）が用いられる。

ところでこのようなバスの調停方式には次の３つの方
式がある。

その１つは直列優先度決定方式（ディージーチェー
ン）と称されるものであり、複数のバスマスタ1a,1b,〜
1nを第４図に示す如く直列に接続して構成される。

そして各バスマスタは、その上位側のバスマスタがバ
ス要求を発生していないうときに限りバス要求を発生し
得るようになっている。換言すれば、バス要求を発生し
たバスマスタは、その下位側のバスマスタに対してバス
要求の発生を禁止するものとなっている。

ところがこのバス調停方式は、その調停処理が非常に
簡単である反面、チェーンを構成するバスマスタの数に
比例して調停処理の為の遅延時間が長くなり、またその
優先度が固定的に定められてしまうと云う問題がある。

一方、第５図に示すような並列優先度決定方式は、マ
ルチバスシステムにおいて複数のバスマスタ1a,1b,〜1n
から、相互に同期して出力されるバス要求を、プライオ
リティ・エンコーダおよびプライオリティ・デコーダか
らなる調停回路２に並列的に入力し、所定の優先度で上
記バス要求を受付てそのバスマスタに対してバスの使用
許可を与えるものである。

この方式によれば、前述した遅延時間の問題が解消さ
れる。しかし、バス要求に対する優先度が固定的に決定
されると云う問題を解消することはできない。

これに対して調停回路側から各バスマスタに対して巡
回的にバス要求が或るか否かを問合せ、バス要求を発生
しているバスマスタが検出された時点でそのバスマスタ
に対してバスの使用許可を与えるラウンドロビン方式が
ある。

この方式によれば、各バスマスタのバス要求が順に巡
回的にサーチされる為、そのバス要求を平等に受付るこ
とが可能となる。しかしバスマスタの数が増大するに従
って、それらのバスマスタを巡回的にサーチする為の時
間（バス調停時間）が長くなると云う問題がある。

（発明が解決しようとする問題点） このように上述した各調停方式にあっては、その調停
処理時間が長くなったり、またバス要求に対する優先度
が固定的に定められてしまう等の問題がある。

例えばラウンドロビン方式によりバス要求を平等に扱
い、且つその調停処理時間を短くしようとすると、極め
て高速なサーチ回路が必要となり、その実現が著しく困
難となる等の問題があった。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもの
で、その目的とするところは、複数のバスマスタからの
バス要求を平等に扱うとともに高速度にバス調停を行な
うことができ、しかもバスマスタから出力されたバス要
求のすべてが同時に阻止されないようにして、バスの使
用効率の向上を図ることができる共通バス調停方式を提
供することにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、例えばマルチバスシステムにおいて複数の
バスマスタから相互に同期して出力されるバス要求信号
を所定の優先度で選択する第１のプライオリティ・エン
コーダと、この第１のプライオリティ・エンコーダへの
上記バス要求信号の入力をマスク・パターンに従って選
択的に阻止するためのマスク回路と、所定の制御信号、
例えば外部から与えられる信号、または前回の調停結果
に従って内部的に発生される信号に従って上記マスク・
パターンを変化させる手段と、前記第１のプライオリテ
ィ・エンコーダが作動しないときに前記バスマスタから
のバス要求信号を所定の優先度で選択する第２のプライ
オリティ・エンコーダとを備えたことを特徴とするもの
である。

（作用） 本発明によれば、マスク・パターンに従って第１のプ
ライオリティ・エンコーダに対するバス要求信号の入力
が阻止されるので、この第１のプライオリティ・エンコ
ーダにおけるバス要求に対する優先度を上記マスク・パ
ターンに応じて変化させて、その調停を行わせることが
できる。そしてマスク回路にて第１のプライオリティ・
エンコーダへの入力が阻止されたバス要求だけが与えら
れた場合には、第２のプライオリティ・エンコーダが上
記第１のプライオリティ・エンコーダをバックアップし
てバス要求に対する調停を行うことになる。

この結果、複数のバスマスタからのバス要求が平等に
扱われ、またその調停が並列処理により高速に行われる
ことになる。さらに、バスマスタから出力されたバス要
求のすべてが同時に入力阻止される不具合は防止され、
必ずいずれかのバス要求が受け付けられるので、バスの
使用効率を高めて、システムのスループットを向上させ
ることができる。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例方式につき説明
する。

第１図は第１の実施例方式を適用して構成されるマル
チバスシステムにおける調停回路の概略構成図である。

この調停回路は、そのイネーブル制御端子をカスケー
ドに接続して複数のバスマスタからのバス要求信号をそ
れぞれ並列的に入力する第１および第２のプライオリテ
ィ・エンコーダ11,12、これらの第１および第２のプラ
イオリティ・エンコーダ11,12の出力をワイヤード・オ
アして入力し、前記バスマスタに対して択一的にバス使
用許可信号を出力するプライオリティ・デコーダ13、制
御信号に従ってマスクパターンを発生するシフトレジス
タ14、およびこのシフトレジスタ14が発生するマスクパ
ターンに従って前記第１のプライオリティ・エンコーダ
11に対する前記バスマスタからのバス要求信号を選択的
に阻止するマスク回路15とによって構成される。

第１および第２のプライオリティ・エンコーダ11,12
は、例えばTI社製（型名;LS348）の半導体回路（チッ
プ）であり、バスマスタからのバス要求信号を並列入力
し、予め設定された優先順位でそのバス要求信号を受付
けて、そのバス要求信号に対応した出力を生成するもの
である。ここでは０番から７番までのバス要求信号に対
して、番号値の大きいバス要求信号を優先的に受付ける
ものとなっている。

尚、第１のプライオリティ・エンコーダ11のイネーブ
ル制御端子は接地されており、バス要求信号が入力され
たとき、それらのバス要求信号に対する優先選択動作を
常時行うものとなっている。また第２のプライオリティ
・エンコーダ12のイネーブル制御端子は上記第１のプラ
イオリティ・エンコーダ11のイネーブル制御出力に接続
されており、該第１のプライオリティ・エンコーダ11が
動作しないときにのみ、その入力バス要求信号に対する
優先選択動作を行うものとなっている。

ここでマスク回路15は、１番から７番までのバス要求
信号の入力をそれぞれ選択的に阻止する７つのゲート回
路によって構成されており、０番のバス要求信号につい
てはそのまま第１のプライオリティ・エンコーダ11に入
力するようになっている。

またシフトレジスタ14は外部入力される制御信号をク
ロックとし、優先順位の最も高い側のバス要求信号が順
にマスクするマスクパターンを巡回的に発生している。
つまり最初のクロック・タイミングで７番のバス要求信
号だけをマスクするマスクパターンを発生し、次のクロ
ック・タイミングでは７番と６番のバス要求信号をマス
クするマスクパターンを発生している。そして次々とマ
スクするバス要求信号の数を増やしながら、７番から１
番までのバス要求信号をそれぞれマスクするマスクパタ
ーンを発生した後、次のタイミングでその全てをリセッ
ト（マスクパターンの出力停止）している。

以後、このように変化するマスクパターンを前記クロ
ックに同期して巡回的に発生している。

前記マスク回路15は、このようにしてシフトレジスタ
14が発生するマスクパターンに従って前記第１のプライ
オリティ・エンコーダ11に対する１番から７番までのバ
ス要求信号の入力をそれぞれ選択的に阻止している。

一方、第２のプライオリティ・エンコーダ12には、上
記マスク回路15によって選択的に入力阻止される１番か
ら７番までのバス要求信号が、上記第１のプライオリテ
ィ・エンコーダ11と同じ優先順位で入力されている。そ
して０番目のバス要求信号は第１のプライオリティ・エ
ンコーダ11に無条件に入力さることから、この第２のプ
ライオリティ・エンコーダ11には入力されないようにな
っている。

前記プライオリティ・エンコーダ13は、例えばTI社製
（型名;LS138）の半導体回路（チップ）であり、このよ
うにしてマスク制御されて動作する第１のプライオリテ
ィ・エンコーダ11の出力、或いはこの第１のプライオリ
ティ・エンコーダ11が動作しないときに第２のプライオ
リティ・エンコーダ12から得られる出力に従って、優先
的に受付けられたバス要求信号を発生したバスマスタに
対してバスの使用許可信号を択一的に出力している。

このように構成された調停回路によれば、複数のバス
マスタからのバス要求信号に対するバスの使用許可信号
の発生は次のようになる。

今、或る１つのバスマスタからのみバス要求信号が与
えられ、そのバス要求信号の第１のプライオリティ・エ
ンコーダ11への入力がマスク回路15によって阻止されて
いない場合には、第１のプライオリティ・エンコーダ11
による受付けられる。この結果、第１のプライオリティ
・エンコーダ11はそのバス要求信号の受付け番号に応じ
た出力をプライオリティ・デコーダ13に与え、上記バス
要求を発生したバスマスタに対してバスの使用許可信号
が与えられることになる。また前記マスク回路15によっ
て上記バス要求信号の第１のプライオリティ・エンコー
ダ11への入力が阻止されている場合には、該第１のプラ
イオリティ・エンコーダ11は動作しないことになる。こ
の結果、第２のプライオリティ・エンコーダ12が上記バ
ス要求信号を受付け、該第２のプライオリティ・エンコ
ーダ12の出力を受けるプライオリティ・デコーダ13は、
上記バス要求を発生したバスマスタに対してバスの使用
許可信号を与えることになる。

一方、複数のバスマスタから同時にバス要求信号が与
えられ、それが第１のプライオリティ・エンコーダ11に
入力されると、該プライオリティ・エンコーダ11は前述
した優先順位で１つのバス要求信号だけを受付けること
になる。この際、上述したマスクパターンに従って、そ
の優先度が上側のバス要求信号がマスクされていると、
第１のプライオリティ・エンコーダ11は、マスクされる
ことなく入力されたバス要求信号の中で優先的に定まる
バス要求信号を選択することになる。従って複数のバス
要求信号に対する優先度が変更されることになる。

また複数のバス要求信号の全てがマスク回路15によっ
て入力阻止されている場合には第１のプライオリティ・
エンコーダ11が動作しないことになり、これに代って第
２のプライオリティ・エンコーダ12が動作する。従って
第１のプライオリティ・エンコーダ11のマスク処理によ
る機能停止が第２のプライオリティ・エンコーダ12によ
ってバックアップされ、所定の優先順位でバス要求信号
が受付けられることになる。

このように本調停回路によれば、プライオリティ・エ
ンコーダ11,12による並列的なバス要求の受付け選択動
作によって高速にバス調停が行われる。同時に、マスク
パターンに従うマスク回路15の動作によって、上記プラ
イオリティ・エンコーダにおいて優先順位の高い方のバ
ス要求信号から順にマスクされるので、その優先順位を
変更することが可能となる。この結果、複数のバス要求
信号に対する受付けの平等化を図ることが可能となる。

ところで上述した実施例では外部から与えられる制御
信号によってマスクパターンを順に変化させるようにし
たが、これを内部的に制御することも可能である。

第２図はその実施例を示す調停回路の概略構成図であ
る。尚、第１図に示すものと同じ部分に同一符号を付し
て示してある。

この調停回路が先の実施例と異にするところは、マス
クパターンの発生回路として前述したシフトレジスタ14
に変えて前記プライオリティ・エンコーダ11,12の出力
を受けて動作するデコーダ16を用いた点にある。このデ
コーダ16は、第３図にその動作モードを示すように或る
タイミングでバス要求信号に対する調停が行われたとき
に第１または第２のプライオリティ・エンコーダ11,12
の出力をラッチし、そのラッチデータに応じたマスクパ
ターンを次のタイミングで発生するようにしたものであ
る。

具体的には、或る優先順位のバス要求信号が受付けら
れたとき、次のタイミングでは上記バス要求信号を受付
けた優先順位、およびそれよりも高い優先順位のバス要
求信号の全てを入力阻止するマスクパターンを発生させ
るようにしたものである。

このようにして前回の調停結果に従って、内部的にそ
のバス要求に対する優先度を最低とするようなマスクパ
ターンを発生させることによって、複数のバス要求信号
に対する平等化を更に図ることが可能となる。従って前
述した実施例と同様な効果が奏せられる。

尚、本発明は上述した各実施例に限定されるものでは
ない。例えば調停対象とするバス要求の数や、それに対
するプライオリティ・エンコーダにおける優先順位は任
意に設定可能なものである。またマスクパターンの発生
法、およびマスクパターンの変更制御の形態も適宜変形
可能である。要するに本発明はその要旨を逸脱しない範
囲で種々変形して実施することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、複数のバス要求
を平等に扱うことが可能となり、またその調停処理を高
速に、つまり短時間に実行することが可能となる。

さらに、バックアップ用の第２のプライオリティ・エ
ンコーダを設けたことによって、バスマスタから出力さ
れたバス要求のすべてが同時に入力阻止されることがな
くなり、必ずいずれかのバス要求が受け付けられること
になる。このため、バスの使用効率を向上させることが
でき、延いてはシステムのスループットを高めることが
可能となる。

従ってシステムバスの効率の良い使用が可能となり、
全システムのスループットの向上を図り、更にはシステ
ムバスを共用する複数のプロセッサの処理能力をそれぞ
れ、向上させることができる等の実用上多大なる効果が
奏せられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す調停回路の概略構
成図、第２図は本発明の第２の実施例を示す調停回路の
概略構成図、第３図は第２の実施例におけるデコーダの
動作モードを示す図、第４図および第５図はそれぞれ従
来のマルチバスシステムにおける調停方式を説明する為
の図である。 11……第１のプライオリティ・エンコーダ、12……第２
のプライオリティ・エンコーダ、13……プライオリティ
・デコーダ、14……シフトレジスタ（マスクパターン発
生回路）、15……マスク回路、16……デコーダ（マスク
パターン発生回路）。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のバスマスタからのシステムバスに対
   するアクセスを調停する調停回路を備えたシステムにお
   いて、 調停回路は、 前記バスマスタからのバス要求信号を所定の優先度で選
   択出力するための第１のプライオリティ・エンコーダ
   と、 この第１のプライオリティ・エンコーダへの上記バス要
   求信号の入力をマスク・パターンに従って選択的に阻止
   するためのマスク回路と、 上記マスク・パターンを所定の制御信号に従って変化さ
   せる手段と、 前記バスマスタからのバス要求信号のすべてが前記マス
   ク回路により同時に阻止されて前記第１のプライオリテ
   ィ・エンコーダが作動しないときに、前記バス要求信号
   を所定の優先度で選択出力するための第２のプライオリ
   ティ・エンコーダと、 上記第１および第２のプライオリティ・エンコーダの出
   力に従って前記バスマスタに対するバス使用許可信号を
   択一的に発生するデコーダとを具備したことを特徴とす
   る共通バス調停方式。
2. 【請求項２】第２のプライオリティ・エンコーダは、第
   １のプライオリティ・エンコーダからのイネーブル信号
   を受けて作動するものである特許請求の範囲第１項記載
   の共通バス調停方式。
3. 【請求項３】マスク・パターンを変化させる所定の制御
   信号は、調停の終了時点で内部的に発生され、あるいは
   外部から与えられるものである特許請求の範囲第１項記
   載の共通バス調停方式。
4. 【請求項４】マスク・パターンの変化は、前回選択され
   たバスマスタに対する選択優先度を最低とするものであ
   る特許請求の範囲第１項記載の共通バス調停方式。