CN1584861A

CN1584861A - 总线接口扩充装置及方法

Info

Publication number: CN1584861A
Application number: CN 03154822
Authority: CN
Inventors: 蔡志铭
Original assignee: WEIDA ELECTRIC CO Ltd
Current assignee: WEIDA ELECTRIC CO Ltd
Priority date: 2003-08-20
Filing date: 2003-08-20
Publication date: 2005-02-23

Abstract

一种总线接口扩充装置及方法，适用于总线判决器(如PCI总线判决器)与至少一个以上的总线装置之间，由此可在不更换原总线判决器的情况下，额外增加可耦接的总线装置的数量。所述扩充装置包括：优先权决定模块，其决定每一总线装置使用总线的优先级；许可决定模块，其用于判断所述总线装置的优先级及请求状态，以决定适当的总线装置可以优先使用总线；以及总线信号处理模块，依据所述许可决定模块的判断结果，处理每一总线装置与总线判决器之间的请求/许可信号的传输。

Description

总线接口扩充装置及方法

技术领域

本发明涉及一种总线接口扩充装置及方法，特别是涉及一种适用于PCI总线判决器的扩充装置及方法。

背景技术

外围组件连接(peripheral component interconnect，PCI)总线架构为已知的总线标准，由Intel于1993年所发表。与PCI总线耦接的PCI总线装置中，常见的有网络卡、声卡和视频卡等。而在此PCI总线架构中，通常会运用一种PCI总线判决器(PCI bus arbiter)有限度的衔接几个PCI总线装置。由此，当该多个PCI总线装置同时要使用系统总线传输其信号时，该PCI总线判决器即扮演判决的角色，以决定哪个PCI总线装置能取得总线的使用权。这些传输的信号包括初始组件选择信号(Initialization Device Select，IDSEL)、请求信号(request，REQ)，及许可信号(grant，GNT)等PCI控制信号。

然而，已知PCI总线判决器的接脚所能支持的PCI总线装置的数目皆有限制，以及所提供的功能皆已固定，所以无法实时调整或更改。因此，当计算机系统需要使用到超过预先设定数目的PCI总线装置时，便可能需要更换另一个具有较多接脚的PCI总线判决器，并且需要在电路板上重新进行电路布线设计，以适应原先不相同的接脚位置，但这些都会增加成本。据上所述，如能在不改变原本总线判决器及电路的情况下，设计出能弹性扩充可耦接的总线装置数目的装置，将是一件非常具有产业价值的工作。

发明内容

因此，本发明目的即在于提供一种总线接口扩充装置及方法，可搭配现有的总线判决器(如PCI总线判决器)，即能达成支持更多总线装置的效果。

根据本发明其中一个实施例的总线接口扩充装置，其用以扩充总线判决器所能控制的总线装置数量，该总线判决器具有多个第一接脚，且每一个第一接脚都可与其对应的第一总线装置电耦接，以判决该第一总线装置所发出的要求使用总线信道的请求信号，其中，该扩充装置具有多个第二接脚和至少一个第三接脚，该第三接脚与该总线判决器对应的第一接脚电耦接，且该每一个第二接脚都可与相对应的第二总线装置电耦接，该扩充装置依据其经由第三接脚接收该总线裁器判决产生的准许使用总线信道的第一许可信号，判决该第二总线装置经第二接脚传来的每一个要求使用总线信道的请求信号。该总线接口扩充装置进一步包括：

优先权决定模块，其依据优先权决定规则，对每一个第二总线装置设定其使用总线信道的优先级；

许可决定模块，其依据该优先权决定规则，判断优先权最高的该第二总线装置，且确认该第二总线装置是否处于请求状态；以及

总线信号处理模块，其依据该总线判决器传来的第一许可信号与该许可决定模块的前述判断结果，对应产生第二许可信号予适当的第二总线装置，以建立该第二总线装置与系统总线之间的信号传输。

根据本发明另一实施例的一种总线接口扩充装置，其电连接于总线判决器，以扩增该总线判决器所能控制的总线装置数量，其中，该总线装置包括：至少一个第一总线装置，其直接电连接于该总线判决器，以及至少一个第二总线装置，其电连接于该扩充装置，该总线判决器可判决每一个第一总线装置与每一个第二总线装置经由该扩充装置传来的任一请求信号，该扩充装置包括：

优先权决定模块，其依据优先权决定规则，决定每一个第二总线装置使用总线信道的优先级；

许可决定模块，其依据该优先权决定规则判断出具有较高优先权的已传送请求信号的第二总线装置；以及

总线信号处理模块，其依据该总线判决器经判决后传来的第一许可信号与该许可决定模块的前述判断结果，对应产生第二许可信号予所述第二总线装置，以建立该第二总线装置与系统总线之间的信号传输。

根据本发明其中一个实施例的一种总线接口扩充方法，其利用扩充装置增加总线判决器所能控制的总线装置数量，其中，该总线装置包括至少一个第一总线装置，其直接电连接于该总线判决器，以及至少一个第二总线装置，其电连接于该扩充装置，该总线判决器可判决每一个第一总线装置与每一个第二总线装置经由该扩充装置所传来的任一请求信号，该扩充方法至少包括下列步骤：

经由该扩充装置接收该总线判决器经判决传回的第一许可信号；

依据优先权决定规则中所决定的每一个第二总线装置的优先级，寻找出具有较高优先权的已产生请求信号的第二总线装置；以及

当找到适当的第二总线装置时，扩充装置传送第二许可信号予所述第二总线装置，以建立该第二总线装置与系统总线之间的控制信号传输的信道。

本发明还提供一种总线系统，用以电耦接多个第一总线装置及多个第二总线装置，该总线系统至少包括：

总线判决器和扩充装置，其中，该总线判决器电耦接至所述第一总线装置与扩充装置，且以判决所述第一总线装置及扩充装置之中的任一装置所发出的请求信号；该扩充装置电耦接于该总线判决器与所述第二总线装置之间，并将任一第二总线装置所发出的请求信号传送给该总线判决器判决，其中，当该扩充装置接收到该总线判决器经判决产生的许可信号时，依据所述第二总线装置的优先级及请求状态，将该许可信号传送给适当的所述第二总线装置，以建立该第二总线装置与系统总线之间的信号传输信道。

此外，为了避免同一具较高优先权的总线装置持续地取得许可信号，而造成其它总线装置等待时间过长，依据本发明的总线接口扩充装置的优先级规则，除了使用固定循环优先权判决模式，还可使用如循环优先权判决模式(Round-Robin)，即随着每一总线装置取得许可信号而调整其优先级。

综上所述可知，本发明具有下列优点：即可在不改变总线判决器的情况下，达成增加耦接总线装置数目的目的，使总线架构设计上更具有弹性，且降低了不必要的制作成本。

为使对本发明的目的、构造特征及其功能有进一步的了解，现结合附图对本发明作详细说明。

附图说明

图1为本发明的总线接口扩充装置与PCI总线判决器的系统结构图；

图2为本发明扩充装置的示意图；

图3为依据本发明第一实施例所采用的一种固定优先权判决模式的优先权列表的示意图；

图4A～图4B为依据本发明第二实施例所采用的一种循环优先权判决模式的优先权列表的示意图；

图5为本发明的总线接口扩充方法的流程图。

具体实施方式

如图1所示，该图为显示依据本发明较佳实施例的总线接口扩充装置20与PCI总线判决器10搭配使用的系统结构图。其中，该PCI总线判决器10如同一种PCI信号收发装置，用于判决控制其耦接的哪个PCI装置可以使用总线信道，其上具有多个第一接脚102～104及132～134，可通过传输电路108～110及148～150分别与多个相对应的第一PCI装置105～107作电耦接。但是，当需要在原有PCI总线判决器10上扩增可耦接的PCI装置数量时，即可利用本发明的扩充装置20电连接更多额外的PCI装置。该扩充装置20至少具有多个成对的第二接脚201～203及351～353，和一对第三接脚211及311，其中这些第三接脚211及311用于通过两条传输线210及250与该PCI总线判决器10的两个第一接脚104及134耦接，以分别传输请求(Request)信号或许可(Grant)信号。此外，这些第二接脚201～203及351～353可通过传输线207～209及247～249分别与多个额外的第二PCI装置204～206作电耦接。

由图1可清楚的观察出，虽然PCI总线判决器10为了耦接该扩充装置20而占用掉一对第一接脚104及134，减少耦接的PCI装置，但通过本发明的扩充装置20却可额外耦接3个第二PCI装置204～206，使得PCI总线判决器10实际能控制的PCI装置由原先的4个增加成为6个，且无需重新设计电路或换置另一种具有较多脚位的总线判决器即可达成。

在图1中的每一个第一及第二PCI装置105～107及204～206装置均分别被系统指定一连续但不重复的PCI装置序号。例如第一PCI装置105、106、107的PCI装置序号分别被命名为11、12、13，而第二PCI装置204、205、206的PCI装置序号如图3所示的列表，分别被命名为21、22、23。在该系统总线中，这些第一及第二PCI装置可能分别处于请求或非请求两种状态其中之一，其中所谓请求状态是指该任一第一及第二PCI装置目前如有总线信号需要传输，会发出请求信号以请求建立总线信道。

请进一步参阅图2，该图为依据本发明较佳实施例的扩充装置20的示意图，其主要包括：优先权决定模块301、许可决定模块302和PCI信号处理模块303。其中该优先权决定模块301依据优先权决定规则304对每一个第二PCI装置204～206设定优先级(请见图3的优先权列表)。所述优先权决定规则304用以决定第二PCI装置204～206可取得系统总线控制权的优先级。该许可决定模块302依据所述优先权决定规则304，在系统初始化(Initial)时判断出这些第二PCI装置204～206中具有最高优先权的第二PCI装置，且确认该最高优先权的第二PCI装置是否处于请求状态。该PCI信号处理模块303用于处理该PCI总线判决器10与这些第二PCI装置204～206之间有关请求/许可信号的传输。

因此，当任一第二PCI装置204～206经由其传输线发出第二请求信号(Request)至该扩充装置20以要求使用总线信道时，该PCI信号处理模块303会经由第三接脚211相对发出第一请求信号予该PCI总线判决器10，以连同这些第一PCI装置105～107的请求信号一起被判决。

之后，当该扩充装置20的另一第三接脚311接收到该PCI总线判决器10传来的经过判决的第一许可(Grant)信号时，该PCI信号处理模块303会依据所述许可决定模块302对各第二PCI装置204～206的优先级与请求状态的判断(后面会有详述)，对其中适当的第二PCI装置对应发出第二许可信号，以允许该第二PCI装置取得系统总线控制权，即建立该第二PCI装置与系统总线之间的总线信号传输。

必须指出的是，此处所述的优先权决定模块301、许可决定模块302和PCI信号处理模块303可通过逻辑电路实际操作，或通过控制器搭配软件或硬件实现，并且，图3的优先权列表可记录于内存等存储介质中如FlashMemory。

如图3所示，该图为显示依据本发明第一实施例的扩充装置20的优先权决定规则304采用一种固定优先权判决模式(Fix-Priority Arbitration)的优先权列表。所述优先权列表除记载了每一个第二PCI装置204～206所相对应的PCI装置序号，并记载其对应的优先权编号如1，2，及3，其中PCI装置序号越大，则被设定的优先权编号就越高，意谓其优先使用顺序就越低，而且，这种固定优先权判决模式的优先级并不会改变，永远保持如图3所示以PCI装置序号为21的PCI装置的使用优先权最高，其次为PCI装置序号22的第二PCI装置，最后为PCI装置序号23的PCI装置。

在本发明第一实施例中，当图1和图2所示的扩充装置20的PCI信号处理模块303接收到来自该PCI总线判决器10所传来的第一许可(Grant)信号时，会使该许可决定模块302依据该优先权决定规则304所设定的优先级，自这些第二PCI装置204～206中找寻优先权最高的第二PCI装置，例如在图3的优先权列表中优先权编号为1的第二PCI装置204，但同时若该PCI信号处理模块303判断出该第二PCI装置204并非处于请求(Request)状态，亦即该第二PCI装置204在此之前并未发出请求信号予该扩充装置20以要求总线信道时，该许可决定模块302会接着依据该优先权列表找寻到的次高优先权(优先权编号为2)的第二PCI装置205，同时若发现该第二PCI装置205处于请求状态，代表该第二PCI装置205在此之前已经由该扩充装置20发出请求信号予该PCI总线判决器10，则该许可决定模块302经由该PCI信号处理模块303对第二PCI装置205发出拥有总线控制权的第二许可信号，即同意第二PCI装置205与系统总线接通，以进行PCI总线信号的传输(BusTransaction)。反之，若未发现第二PCI装置205有任何请求状态，该许可决定模块302会继续找优先权编号为3的第二PCI装置206加以判断，依此类推，即能完成判决操作。

然而，当该优先权决定规则304采用固定优先权判决模式时，很可能会造成优先权较高者经常占用的情况。也就是说，若拥有最高优先权的第二PCI装置204持续处于请求状态时，其总线控制权会皆为第二PCI装置204所占用。

因此，依据本发明第二实施例的扩充装置20的优先权决定规则304则采用另外一种循环(Round-Robin)优先权判决模式。如图4A～4B所示，其显示依据本发明第二实施例的优先权决定规则304采用的一种循环优先权判决模式的优先权列表。所述循环优先权判决模式的优先权列表在初始化(Inital)时类似于所述第一实施例，即仍依据每一个第二PCI装置的PCI装置序号越大者，其优先使用的顺序就越低，但不同之处在于：当其中一个具有较高优先级的第二PCI装置已获得该PCI总线判决器10经由扩充装置20所发出的第一许可(Grant)信号后，该具有最高优先级的第二PCI装置在下一次判决时的优先权将会变为最低；换言之，每一个第二PCI装置204～206在每一次的判决时被给予的优先使用顺序将会是变动的，而非固定的。举例而言，在图3所示的第一次(或初始化)判决中，PCI装置序号为21的第二PCI装置204的优先权原本具有最高优先权。但是，一旦该第二PCI装置204已获得许可(GRANT)信号后，在第二次判决时其优先权将变成如图4A所示的最低优先权3，而原先在图3中具有次高优先权的PCI装置序号22的第二PCI装置205，也依序变成如图4A所示的最高优先权编号1。接着，由于此时优先权最高的PCI装置序号22的PCI装置205并未请求，但PCI装置序号23的PCI装置206有请求，则该第二PCI装置206会获得该PCI总线判决器10经由扩充装置20所发出的第二许可(GRANT)信号。一旦当第二PCI装置206已使用过总线信道后，其PCI装置序号23的优先权编号又会如图4B所示变成最低的3，而原本PCI装置序号22的第二PCI装置205因为未曾传输过PCI信号，所以其优先权编号仍为1。

请进一步参阅图5，该图为依据本发明的PCI总线判决的扩充方法的流程图，其步骤归纳如下：首先在步骤30中，系统从初始状态开始；接着步骤31，即有任一第二PCI装置204～206发出第二请求信号予扩充装置20；接着步骤S32，使该扩充装置20依据接收到的第二请求信号，对应发出第一请求信号予该PCI总线判决器10；步骤S33，使该PCI总线判决器10判决该第一请求信号及这些第一PCI装置105～107所发出的其它请求信号，以决定是否准予该第一请求信号；如为“否”，即代表判决结果是准予这些第一PCI装置105～107中所发出的其它请求信号，故接下来前进至步骤S34，该PCI总线判决器10所发出的第一许可(Grant)信号予被准予的第一PCI装置；反之，如为“是”，即代表准予扩充装置20所发出的该第一请求信号，故接下来前进至步骤S41，使扩充装置20接收来自该PCI总线判决器10所发出的第一许可(Grant)信号，接着步骤S42，依据特定的优先权决定规则判断每一个第二PCI装置204～206的设定优先级；接着，进行步骤S43，找出其中一个具最高优先权的第二PCI装置；接着，在步骤S44中，确认该被找到的第二PCI装置是否处于请求(Request)使用总线的状态。

如果步骤44中的判断结果为“是”时，则进行至步骤45，即对应产生第二许可信号予该被找到的第二PCI装置，以继续前进至步骤S47；反之，如果判断结果为“否”，则前进至步骤46，即依特定的优先权决定规则找寻下一个具有次高优先权的第二PCI装置，并回到步骤44，再度判断该具有次高优先权的第二PCI装置是否处于请求(Request)使用总线的状态，如结果仍然为“否”，则再判断具有更低优先权的第二PCI装置，依此类推。当最后找到其中一个第二PCI装置处于请求(Request)使用总线的状态，且其它优先权较高的第二PCI装置皆未请求时，则执行步骤S45，即产生第二许可信号予该被找到的第二PCI装置，以允许该被找到的第二PCI装置拥有系统总线信道的控制权，接着前进至步骤S47，即建立该第二PCI装置与系统总线之间的总线信号传输信道。之后，如果还有任一第二PCI装置再度请求，则又回到步骤S31。

本发明的扩充装置所采用的优先权算法，并不限于上述所提的固定优先权判决模式和循环优先权判决模式的算法，所以本发明的扩充装置能与已知PCI总线判决器作耦接，因此不需重新进行电路设计或置换成另一具有更多脚位的PCI总线判决器，即能对该已知PCI总线判决器扩充可控制的PCI装置的数量。

综上所述，虽然本发明以前述的较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，本发明的保护范围应以权利要求书界定的范围为准，本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内所作的些许变动，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种总线接口扩充装置，用以扩充总线判决器所能控制的总线装置数量，该总线判决器具有多个第一接脚，且每一个第一接脚都可与其对应的第一总线装置电耦接，以判决该第一总线装置所发出的要求使用总线信道的请求信号，其特征在于，该扩充装置具有多个第二接脚和至少一个第三接脚，该第三接脚与该总线判决器对应的第一接脚电耦接，且该每一个第二接脚都可与相对应的第二总线装置电耦接，该扩充装置依据其经由第三接脚接收该总线裁器判决产生的准许使用总线信道的第一许可信号，判决该第二总线装置经第二接脚传来的每一个要求使用总线信道的请求信号。

2.如权利要求1所述的总线接口扩充装置，其特征在于，进一步包括：

3.如权利要求1所述的总线接口扩充装置，其特征在于，该总线判决器及扩充装置设于PCI总线架构上。

4.如权利要求2所述的总线接口扩充装置，其特征在于，该优先权决定规则为固定优先权判决模式。

5.如权利要求2所述的总线接口扩充装置，其特征在于，该优先权决定规则为循环优先权判决模式。

6.如权利要求1所述的总线接口扩充装置，其特征在于，该总线判决器判决该第二总线装置的至少一个经由该扩充装置的第三接脚产生的要求使用总线信道的请求信号。

7.一种总线接口扩充装置，电连接于总线判决器，以扩增该总线判决器所能控制的总线装置数量，其中，该总线装置包括：至少一个第一总线装置，其直接电连接于该总线判决器，以及至少一个第二总线装置，其电连接于该扩充装置，该总线判决器可判决每一个第一总线装置与每一个第二总线装置经由该扩充装置传来的任一请求信号，其特征在于，该扩充装置包括：

8.如权利要求7所述的总线接口扩充装置，其特征在于，该优先权决定规则为固定优先权判决模式。

9.如权利要求7所述的总线接口扩充装置，其特征在于，该优先权决定规则为循环优先权判决模式。

10.一种总线接口扩充方法，其利用扩充装置增加总线判决器所能控制的总线装置数量，其中，该总线装置包括至少一个第一总线装置，其直接电连接于该总线判决器，以及至少一个第二总线装置，其电连接于该扩充装置，该总线判决器可判决每一个第一总线装置与每一个第二总线装置经由该扩充装置所传来的任一请求信号，其特征在于，该扩充方法至少包括下列步骤：

11.如权利要求10所述的总线接口扩充方法，其特征在于，该总线判决器处于PCI总线架构中。

12.如权利要求10所述的总线接口扩充方法，其特征在于，该优先权决定规则为固定优先权判决模式。

13.如权利要求10所述的总线接口扩充方法，其特征在于，该优先权决定规则为循环优先权判决模式。

14.一种总线系统，用以电耦接多个第一总线装置及多个第二总线装置，其特征在于，该总线系统至少包括：

15.如权利要求14所述的总线系统，其特征在于，该总线为PCI总线。

16.如权利要求15所述的总线系统，其特征在于，该扩充装置具有存储介质存储介质及逻辑电路电路，该存储介质用以存放该优先级，该逻辑电路则依据该存储介质决定将该许可信号传送给对应的所述第二总线装置。

17.如权利要求16所述的总线系统，其特征在于，该逻辑电路随着所述第二总线装置取得该许可信号调整该存储介质中的所述优先级。

18.一种总线装置的扩充方法，其特征在于，至少包括：

将多个第一总线装置耦接于总线判决器；

多个第二总线装置耦接于扩充装置；

将该扩充装置耦接于该总线判决器；

当该扩充装置接收所述第二总线装置的第二请求信号时，该扩充装置对应发出第一请求信号至该总线判决器；以及

当该扩充装置接收来自该总线判决器的第一许可信号时，该扩充装置依据所述第二总线装置的优先级，对应产生第二许可信号予适当的第二总线装置。

19.如权利要求18所述的总线装置的扩充方法，其特征在于，该每一个第二总线装置的优先级固定不变。

20.如权利要求18所述的总线装置的扩充方法，其特征在于，该优先级随着所述第二总线装置取得第二许可信号的顺序而变动调整。

21.如权利要求18所述的总线装置的扩充方法，其特征在于，该总线判决器为PCI总线判决器。