JP2000029823A - バスアクセス制御回路 - Google Patents

バスアクセス制御回路

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JP2000029823A
JP2000029823A JP10193278A JP19327898A JP2000029823A JP 2000029823 A JP2000029823 A JP 2000029823A JP 10193278 A JP10193278 A JP 10193278A JP 19327898 A JP19327898 A JP 19327898A JP 2000029823 A JP2000029823 A JP 2000029823A
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memory
bus
mpu
write
control circuit
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JP10193278A
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Shigeru Shinohara
茂 篠原
Hidetoshi Nakahara
英利 中原
Kenji Fujizono
賢治 藤園
Yasuhiro Ishikawa
康博 石川
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】MPUバス、メモリバス、I/Oバス等の終端
に設けたバスアクセス制御回路において、メモリの書込
み・読出し性能の向上、MPUの処理能力の向上、バス
の占有時間の短縮を図ることを目的とする。 【解決手段】メモリアクセス制御回路11は、MPU
1、I/O3及び予備系のメモリ9からの、メモリバス
の使用要求を受け、衝突しないように、それらに使用許
可を与える。その結果、各装置は、整然とメモリバスC
の使用許可を得て、MPU1、I/O3及び予備系のメ
モリ9は、メモリを共有使用することができることとな
る。また、メモリアクセス制御回路10は、MPUバス
A、I/OバスB及びメモリバスCを共通のプロトコル
に変換する機能を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、バスアクセス制御
回路に関し、特に、MPUバス、メモリバス、I/Oバ
ス等の終端に設けたバスアクセス制御回路に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、交換機の分野では、従来から、
交換機の回線制御等にプロセッサが使用されている。プ
ロセッサ装置は、図1に示すように、MPU(Micro
Processing Unit )1、メモリ2及びI/O(Input
/Output )3で基本的に構成される。MPU1、メモ
リ2及びI/O3は、共通バスライン4を介して、相互
に通信が行われる。
【0003】しかし、MPU1、メモリ2及びI/O3
が、それぞれ、最高に機能を発揮するための伝送方式の
条件は、各々異なるから、図1の様に単に共通バスライ
ン4を介在させるだけでは、十分に機能を発揮し得な
い。そこで、特に、各々の性能を最大限発揮させるため
に、伝送方式の大きく異なるMPU1とI/O3間にバ
スブリッジと呼ばれるインタフェース装置(MPUバス
とI/Oバスの間の転送方式の変換を行う装置)を介在
させる。この場合は、図2及び図3に示すように、次の
二つの構成がある。 1.メモリ2をI/Oバス4上に搭載し、MPU1はバ
スブリッジ6を介してI/Oバスへ4接続する(図
2)。 2.メモリ2をMPUバス8上に搭載し、MPUバス8
とI/Oバス5との間にバスブリッジ7を設けるもの
(図3)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のもの
は、次の問題点を有する。 1.I/Oバス4上にメモリ2を設ける方式(図2) 一般にI/O3の動作周波数(転送速度)は、MPU1
に比べて低速である。そこで、この方式では、MPU1
を低速なI/O3から分離し、独立させて高速動作をさ
せるものである。しかし、MPU動作の多くを占めるメ
モリ2との読み書きの都度、転送方式変換による遅延を
伴うバスブリッジ6を介するために、メモリの読み書き
の性能が低くくなるという問題を有する。 2.MPUバス8上にメモり2を設ける方式(図3) 図2の方式の問題を解決するために、メモリ2の配置を
MPUバス上8に移動したものである。I/O3の動作
速度は低速であるが、I/Oバス5を介さないMPU1
とメモリ2間のアクセスに関しては、図2の方式より優
れている。しかし、I/O3とメモリ2間の処理速度
は、I/O3の動作速度に依存し低下する。また、I/
O3がメモリ2へのアクセスを行う際は、MPUバス8
をも占有することになる。つまり、高速性なMPUバス
8が、低速なI/O3に占有され、非効率なMPUバス
8の使用となり、その結果、MPU1によるMPUバス
8の使用が制限され、MPU1のトータルな処理能力が
低下することとなる。
【0005】本発明は、上記問題に鑑みなされたもので
あり、メモリの書込み・読出し性能の向上、MPUの処
理能力の向上、バスの占有時間の短縮を図ることを目的
とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載された発
明は、MPU1が接続されたMPUバスA、メモリ2が
接続されたメモリバスC及びI/O3が接続されたI/
OバスBの終端に一のバスアクセス制御回路10を接続
し、該バスアクセス制御回路は、前記各バスとの接続部
に各々プロトコル変換部41、42、52、53、6
1、62、82、83を設け、該プロトコル変換部は、
前記各バスとの間のプロトコル変換を行うことを特徴と
するバスアクセス制御回路である。
【0007】請求項1記載の発明によれば、MPUバス
A、メモリバスC及びI/OバスBの終端に一つのバス
アクセス制御回路10を接続し、該バスアクセス制御回
路は、前記各バスとの接続部にプロトコル変換部41、
42、52、53、61、62、82、83を設け、メ
モリ2専用にメモリバスCを独立して設け、バスアクセ
ス制御回路10内でのメモリ書込み・読出しプロトコル
を統一することにより、メモリの書込み・読出し性能の
向上、MPUの処理能力の向上を図る。
【0008】請求項2に記載された発明は、請求項1記
載のバスアクセス制御回路10において、前記MPUバ
スAとの接続部又は前記I/OバスBとの接続部に設け
た前記プロトコル変換部41、42、52、53は、M
PUバスプロトコル又はI/Oバスプロトコルを一のメ
モリバスプロトコルへの変換を行うことを特徴とする。
【0009】請求項2記載の発明によれば、MPUバス
Aとの接続部又は前記I/OバスBとの接続部に設けた
プロトコル変換部41、42、52、53により、スア
クセス制御回路10内でのメモリ書込み・読出しプロト
コルが統一され、その結果、スアクセス制御回路10内
での処理が統一され、メモリの書込み・読出し処理の向
上を図る。
【0010】請求項3に記載された発明は、請求項1又
は2記載のバスアクセス制御回路10において、前記M
PUバスAとの接続部又は前記I/OバスBとの接続部
にMPU書込みバッファ43又はI/O書き込みバッフ
ァ63を設けたことを特徴とする。請求項3記載の発明
によれば、MPUバスAとの接続部又はI/OバスBと
の接続部に、書き込みバッファ43、63を設けたこと
により、MPU又はI/O書込み時、MPU又はI/O
のバス占有時間を短縮することができる。
【0011】請求項4に記載された発明は、請求項1な
いし3いずれか一項記載のバスアクセス制御回路10に
おいて、前記メモリバスAとの接続部にメモリ読出しバ
ッファ54を設けたことを特徴とする。請求項4記載の
発明によれば、メモリバスAとの接続部にメモリ読出し
バッファ54を設けたことにより、MPU書込みバッフ
ァ43又はI/O書込みバッファ63と共同して、キャ
ッシュ一致制御又はI/Oデータのメモリへの部分書込
みを行うことができる。
【0012】請求項5に記載された発明は、請求項1な
いし4いずれか一項記載のバスアクセス制御回路10に
おいて、前記I/OバスBとの接続部に設けたプロトコ
ル変換部61、62は、前記I/O3からメモリへのア
クセス時に、前記MPU1へのキャッシュ一致制御要求
と前記メモリ2への読出しアクセスを並行して行うこと
を特徴とする。
【0013】請求項5記載の発明によれば、プロトコル
変換部61、62により、I/Oからメモリへのアクセ
ス時に、MPUへのキャッシュ一致制御要求とメモリ読
出しアクセスを並行して行うことができるので、メモリ
アクセスの迅速な処理が可能となる。請求項6に記載さ
れた発明は、請求項1ないし5いずれか一項記載のバス
アクセス制御回路10において、前記メモリバスCとの
接続部に設けたプロトコル変換部52、53は、前記メ
モリ2にデータを書き込む場合、前記I/O3からの書
込みデータが前記I/O書込みバッファ63に書き込ま
れた後、メモリ書込みを行うことを特徴とする。
【0014】請求項6記載の発明によれば、メモリバス
Cとの接続部に設けたプロトコル変換部52、53は、
I/Oアクセスの書込みデータの到着を待って、メモリ
書込みを行うことにより、メモリバーストライトアクセ
スが可能となり、迅速なメモリ書込みが可能となる。請
求項7に記載された発明は、請求項6記載のバスアクセ
ス制御回路10において、前記メモリ書込みをメモリバ
ーストライトアクセスにより行う場合、前記I/O書込
みバッファ63の書込み順を、バーストライトアクセス
の開始アドレスの下位ビットに依存させることを特徴と
する。
【0015】請求項7記載の発明によれば、I/Oバス
Bとの接続部に設けたI/O書込みバッファ63の書込
み順を、メモリバーストライトアクセス開始アドレスの
下位ビットに依存させることにより、メモリ書込みをメ
モリバーストライトアクセスにより行う場合であって
も、ブロックアドレスの境界を避けてアドレスすること
ができ、メモリアクセスを高速化することができる。
【0016】請求項8に記載された発明は、請求項1な
いし7いずれか一項記載のバスアクセス制御回路10に
おいて、前記MPUバスA、前記メモリバスC及び前記
I/OバスBに加えて、二重化構成の他系のメモリバス
D(交差バスD)を接続したことを特徴とする。請求項
8記載の発明によれば、二重化構成の他系のメモリバス
Dを接続したことにより、二重化構成のメモリ装置を含
めた統一したメモリアクセス制御を行うことができる。
【0017】請求項9に記載された発明は、二重化構成
の他系のメモリバスの接続部にDMA制御部を設け、D
MA制御部7は、自律的に一方のメモリバスのメモリか
ら他方のメモリバスのメモリ又は他方のメモリバスのメ
モリから一方のメモリバスのメモリへ書込み又は読出し
を行うことを特徴とする請求項8記載のバスアクセス制
御回路。
【0018】請求項9記載の発明によれば、二重化構成
の他系のメモリバスの接続部にDMA制御部を設け、D
MA制御部7により、自律的に一方のメモリから他方の
メモリ又は他方のメモリから一方のメモリへ書込み又は
読出しを行うことにより、効率的な、二重化構成とする
ことができる。請求項10に記載された発明は、請求項
8又は9記載のバスアクセス制御回路において、前記M
PUバスAと前記I/OバスBを介して前記MPU1と
前記I/O3とが双方向通信を行い、更に前記メモリバ
スCと前記二重化構成の他系のメモリバスDを介して二
重化構成のメモリ同士が相互に書込み又は読出しを行う
ことを可能とすることを特徴とする。
【0019】請求項10記載の発明によれば、MPU1
とI/O3とが双方向通信を行い、更に二重化構成のメ
モリ同士が相互に書込み又は読出しを行うことができる
ので、効率の良いバスの使用ができる。請求項11に記
載された発明は、請求項1ないし10いずれか一項記載
のバスアクセス制御回路10において、前記プロトコル
変換部41、42、52、53、61、62、82、8
3は、プロトコル変換とメモリアドレス変換とを同時に
行うことを特徴とする請求項1ないし7いずれか一項記
載のバスアクセス制御回路。
【0020】請求項11記載の発明によれば、前記プロ
トコル変換部41、42、52、53、61、62、8
2、83は、プロトコル変換とメモリアドレス変換とを
同時に行うので、高速なメモリアドレッシングを行うこ
とができる。
【0021】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面と共に説明する。図4は、本発明の基本構成を説
明するための図である。MPU1、メモリ2、I/O
3、MPUバスA、I/OバスB、メモリバスC及びメ
モリアクセス制御回路11で基本的に構成される。この
構成は、 1.処理の集中するメモリバスCをMPUバスA及びI
/OバスB双方から独立させ、メモリ専用バスとして、
メモリの最高の性能を実現し、 2.各バスにメモリアクセス制御回路11を介在させ、
MPU、I/O各々のバスを終端し、かつそのプロトコ
ルを変換し、その結果、メモリアクセス制御回路11か
ら統一形式でメモリアクセスを行い得るようにし、 3.メモリアクセス制御回路11におけるプロトコルの
変換に当たっては、メモリの性能限界での動作を可能に
するため、十分な転送性能を持つ形式を用いるようにし
たものである。
【0022】また、メモリ装置を二重化(例えば、現用
・予備システム等)して、メモリ装置等の信頼性を高め
る構成とする場合に、予備系のメモリ9は、図5のよう
に、交差バスDを介してメモリアクセス制御回路11に
接続される。図5において、MPU1がメモリ2に書込
み又は読出しを行う場合、又は、MPU1が、I/O3
とデータのやりとりを行うには、全て、メモリアクセス
制御回路11を介して行う。メモリ2、I/O3及び予
備系のメモリ9も同様である。メモリアクセス制御回路
11は、次の機能・役割を有している。
【0023】1.MPUバスAとI/OバスBに関する
バスアービタの役割 MPUバスA及びI/OバスBは、物理的に異なる形式
を有しているが、バスの使用権調停(アービトレーショ
ン)に着目した場合、単一のバスであるかのように、使
用権調停が行われる。つまり、図6に示すように、メモ
リバスC上で衝突が起こるような場合は、メモリアクセ
ス制御回路11が、バスの使用権を調停して、衝突を回
避する。図6(A)は、MPUバスA上のMMWrite
(主メモリ書込み)が優先し、I/OバスB上のMMR
ead (主メモリ読出し)がメモリバスCの使用権を得る
まで待機し、図6(B)は、MPUバスA上のMMWri
teが、メモリバスCの使用権を得るまで待機している。
【0024】2.メモリバスCの調停 メモリバスCの使用権調停を行うメモリアービタの役割
を図7、図8に示す。メモリアクセス制御回路11は、
MPU1、I/O3及び予備系のメモリ9からの、メモ
リバスの使用要求を受け、衝突しないように、それらに
使用許可を与える。その結果、図8に示すように、各装
置は、整然とメモリバスCの使用許可を得て、MPU
1、I/O3及び予備系のメモリ9は、メモリ2を共有
使用することができる。
【0025】3.プロトコル変換の役割 各バス(MPUバスA、I/OバスB、メモリバスC、
交差バスD)は、その性能を最大限発揮されるように、
独自のバスプロトコルを使用している。そのために、二
つのバスを経由して、信号を伝送するには、プロトコル
変換をする必要がある。図5の構成では、メモリアクセ
ス制御回路11がこれらのバスのプロトコル変換を行っ
ている。
【0026】4.並列動作制御 MPUバスAとI/OバスBとが相互に接続されている
とき、更に交差バスDとメモリバスCとを相互に接続し
て動作を行うことができる。つまり、MPU1が、I/
O3とデータの送受信を行っているとき、同時に、予備
系のメモリ9は、メモリ2にアクセスすることができ
る。これは、メモリアクセス制御回路11により、MP
UバスAとI/OバスBを接続し、更に空いている交差
バスDとメモリバスCとを接続し、これらの間で相互通
信を可能としている。
【0027】図9にこの様子を示す。T1時間は、MP
UバスAとI/OバスBが接続され、かつ交差バスDと
メモリバスCが接続されて並列動作が行われている。そ
の後、T2でI/OバスBのMMWriteがメモリバスC
を占有し、T3でMPUバスAのMMWriteがメモリバ
スCを占有し、T4でT1と同じく並列動作が行われて
いる。
【0028】5.MPU書込みのバッファリング メモリアクセス制御回路11は、MPUバスとの接続部
に、MPUからのメモリ書込みに対しMPUメモリ書込
みバッファ(実施例において後述するMPU書込みバッ
ファ43)を有する。該MPU書込みバッファは、MP
U書込みデータ、書き込み先のアドレス等を記憶する。
MPU1が、メモリの書込みを行う場合を想定すると、
MPU1は、メモリアクセス制御回路11のMPU書込
みバッファに書込みデータを入れ、更に、記録先のアド
レス等の情報を記録しておけば、その後、メモリバスC
の使用許可を受けた時点で、メモリアクセス制御回路1
1が、MPUに代わって、メモリにデータを書込みこと
ができる。
【0029】図10にこの様子を示す。MPU1がMP
UバスAを確保して、メモリアクセス制御回路11にア
クセスし、MPU書込みバッファに書込みの要求を行い
(REQ)、確認(ACK)を得て、書込みデータ(W
D)をバッファに書き込む。MPU1は、書き込みを終
了するとMPUバスAを開放する。その後、メモリアー
ビタ10が、メモリバスCが空いたとき、メモリバスC
の使用権を得て、メモリアクセス制御回路11のメモリ
制御部(実施例で後述するがプロトコル変換部がメモリ
制御部の機能を有している)が、メモリに前記データを
書き込む(WD)。従って、MPU1は、書込みデータ
をバッファに書き込むだけで済み、MPUバスAの占有
時間を短縮することができる。
【0030】6.I/O書込みのバッファリング メモリの読み書きデータ幅が64ビットであり、これに
対して、I/OバスBのバス幅が32ビットの場合は、
I/OバスBからの書込みデータは、メモリ2の1アド
レス分のデータのうち、一部だけを書き換えることにな
る(部分書込み動作)。この動作を実現するために、I
/O側のバッファを用意している。
【0031】図11にこの様子を示す。I/O3がI/
OバスBを確保して、メモリアクセス制御回路11にア
クセスし、I/O書込みバッファ(実施例において後述
するI/O書込みバッファ63)に書込みの要求を行い
(REQ)、確認(ACK)を得て、I/O書込みデー
タをバッファに書き込む。その後、メモリバスCが空い
たとき、メモリバスCの使用権を確保する。メモリアク
セス制御回路11のメモリ制御部(実施例で後述するが
プロトコル変換部がメモリ制御部の機能を有している)
は、メモリから読み出したデータとI/Oバッファ上の
データを結合した上で、メモリ2にデータを書き込む。
I/O3は、データを書き込むとI/OバスBを開放す
る。
【0032】図12は、本発明の実施例である。MPU
1、メモリ2、I/O3、予備系のメモリ9、MPUバ
スA、I/OバスB、メモリバスC、交差バスD及びメ
モリアクセス制御回路11で構成される。MPU1に
は、フラッシュメモリ12を備えている。メモリアクセ
ス制御回路11は、MPU読出しプロトコル変換部4
1、MPU書込みプロトコル変換部42、MPU書込み
バッファ43、メモリ書込み調停部51、メモリ書込み
プロトコル変換部52、メモリ読出しプロトコル変換部
53、メモリ読出しバッファ54、I/O読出しプロト
コル変換部61、I/O書込みプロトコル変換部62、
I/O書込みバッファ63、DMA処理制御回路7、交
差バス受信データバッファ81、交差バス受信プロトコ
ル変換部82、交差バス送信プロトコル変換部83、メ
モリアービタ10及びバス調停部11で構成される。
【0033】また、MPU読出しプロトコル変換部41
は、メモリアクセス制御回路11の内部形式から、MP
U1の読出しプロトコルへ変換するものである。MPU
書込みプロトコル変換部42は、MPU1の書込みプロ
トコルから、メモリアクセス制御回路11の内部形式へ
プロトコル変換するものである。MPU書込みバッファ
43は、MPU1からの書込みデータをバッファリング
するものである。メモリ書込み調停部51は、メモリへ
の書込み要求を調停するものである。メモリ書込みプロ
トコル変換部52は、メモリバスCの書込みプロトコル
へ変換するものである。メモリ読出しプロトコル変換部
53は、メモリバスCの読みとりプロトコルからメモリ
アクセス制御回路11の内部形式へプロトコル変換する
ものである。メモリ読出しバッファ54は、メモリ2か
らの読出しデータを一時保管し、メモリの部分書込み時
のデータとしても使用するものである。I/O読出しプ
ロトコル変換部61は、メモリアクセス制御回路11の
内部形式からI/OバスBのプロトコルへ変換するもの
である。I/O書込みプロトコル変換部62は、I/O
バスBの書込みプロトコルをメモリアクセス制御回路1
1の内部形式に変換するものである。I/O書込みバッ
ファ63は、I/OバスBの書込みデータを一時保管
し、メモリアクセス制御回路11の内部処理形式に合わ
せるためのデータを蓄積するものである。DMA処理制
御回路7は、二重化されるメモリアクセス制御回路11
の予備系とのメモリ間で、メモリ内容の相互転送を行う
制御回路である。交差バス受信データバッファ81は、
交差バスDからの受信データを一時保管するデータバッ
ファである。交差バス受信プロトコル変換部82は、交
差バスDからの受信プロトコルをメモリアクセス制御回
路11の内部形式へプロトコル変換するものである。交
差バス送信プロトコル変換部83は、メモリアクセス制
御回路11からの送信データを交差バスDのプロトコル
へ変換するものである。メモリアービタ10は、メモリ
アクセス権の調停を行うものである。バス調停部11
は、MPUバスA及びI/OバスBの調停を行うもので
ある。なお、上記の各プロトコル変換部41、42、5
2、53、61、62、82、83において、制御内容
の情報は保持しつつ、必要に応じメモリアドレスの変換
等も行う。
【0034】次に、動作を説明する。 (1)MPU1のメモリ書込み動作 図13を用いて説明する(アルファベット(A、B、・
・・)の順に、動作し、説明中の動作の後の数字は、図
の制御の流れ又はデータの流れの番号を示す)。
【0035】MPU1には、キャッシュメモリ12を設
け、通常、データを記録する場合は、メモリ2と同じア
ドレスを有するキャッシュメモリ12に記録する。MP
U1は、キャッシュメモリ12がオーバフローしたよう
な場合、MPUバスAへ書込み動作を発生する101。 A.MPUバスAへの書込み動作が発生する101とM
PUバスA上のメモリ書込み命令は、MPU書込みプロ
トコル変換部42が受信し、MPU1への応答処理を行
う。MPU書込みプロトコルへ変換部42は、メモリ書
込み命令を認識した時点で、メモリアービタ10に対し
てメモリ書込み要求を発生する102。メモリアービタ
10は、メモリ書込み調停を行う。
【0036】B.MPU1からの書込みデータは、一
旦、MPU書込みバッファ43に蓄えられる105、1
06。MPU書込みバッファ43が、データを保存する
ことで、MPUの書込みプロトコルは終了し、MPU1
は、MPUバスAを開放する。 C.メモリアービタ10の調停が完了し103、メモリ
アービタ10が、メモリ読出しバッファ54にメモリバ
スの使用を許可した時点から、MPU書込みバッファ4
3の内容をメモリ3へ転送する107、108。この処
理は、MPU書込みのプロトコル処理と並行して行う。 (2)MPUのメモリ読出し動作 図14を用いて、MPU1が、MPUバスAへ、メモリ
読出し要求を送出した201場合を説明する。
【0037】A.MPU読出しプロトコル変換部41に
より、変換された要求は、メモリアービタ10へ送られ
る202。 B.メモリアービタ10での調停により、メモリ1がメ
モリ使用権を確保できたとき203、メモリ読出しプロ
トコル変換部53がメモリ読出し動作を行う204。
【0038】C、メモリ2からの読出しデータは、メモ
リ読出しバッファ54を介さずに、直接MPU読出しプ
ロトコル変換部41へ送られる205、206。 D.メモリ2からのデータ読出し速度に合わせて、MP
U読出しプロトコル変換部41とMPU1間でデータ転
送を行う207。 (3)MPU1のI/Oの書込み動作 図15を用いて、MPU1が、MPUバスAへI/O書
込み要求を送出した301場合を説明する。
【0039】A.MPU書込みプロトコルへ変換部42
は、I/O3への書込みを認識し、I/O読出しプロト
コル変換部61へ要求を送る302。このとき、メモリ
へのアクセスは生じないのでモリアービタ10には要求
を出さない。 B.MPU1からの書込みデータは、メモリ書込みと同
様にMPU書込みバッファ43へ転送される。このMP
U書込みバッファ43への蓄積は、MPU1とMPU書
込みプロトコルへ変換部42だけの条件で行われる30
4、305。ただし、メモリ書込み時と異なり、MPU
1側の書込みデータが全てMPU書込みバッファ43蓄
積されても、MPU1のプロトコルは完了させない。M
PU1は、応答待ちとなる。
【0040】C.MPU書込みプロトコルへ変換部42
によって、起動されたI/O読出しプロトコル変換部6
1は、MPU書込みバッファ43への蓄積と、該当する
I/O3の呼出を並行して行っている303。MPU書
込みプロトコルへ変換部42は、書込み先のI/O3を
発見し後、該当する装置への書込み動作を開始する30
6、307。書込みデータは、MPU書込みバッファ4
3に蓄積されたものを使用する。
【0041】D.MPU書込みバッファ43に蓄積され
たデータのI/O3への書込みが終了すれば、MPU書
込みプロトコルへ変換部42は、MPU1を開放する。
この動作において、書込みデータバッファ43を使用す
ることで、バースト転送を可能とし、書込みデータの転
送における、I/O3待ちが起こることを防止してい
る。また、MPU1はMPUバスAの最高速度でデータ
を送付し、I/O3もまた、自装置の最も良好な転送速
度での処理が可能である。 (4)MPU1のI/Oの読出し動作 図16を用いて、MPU1が、MPUバスAへ、I/O
読出し要求を送付した401場合を説明する。
【0042】A.MPU読出しプロトコル変換部41
は、MPU1によるI/O読出しを認識し、I/O書込
みプロトコル変換部62へ要求を送る402。「(3)
MPU1のI/Oの書込み動作」と同様に、メモリアー
ビタ10には要求を出さない。 B.I/O書込みプロトコル変換部62は、MPU1が
指定したI/O3が発見した後、該当する装置からの読
み込み動作を開始する403。
【0043】C.I/O書込みプロトコル変換部62を
通して、該当するI/O3が読み出したデータ送出を開
始する404。データは、I/O書込みプロトコル変換
部62からI/O書込みバッファ63を素通りし、MP
U読出しプロトコル変換部41からMPU1に送られる
405、406。I/O3からのデータ送出タイミング
に合わせて、MPU1にデータ転送が行われる。I/O
3側からのデータ転送速度は、MP1の転送速度に比べ
低速であるが、MPU読出しプロトコル変換部41とM
PU1は、I/O3に合わせてデータ毎にハンドシェー
クを行う。 (5)I/O3のメモリ書込み動作 図17を用いて、I/O3が、メモリ2へ直接書込みを
行う501場合を説明する。
【0044】A.I/O書込みプロトコル変換部62
が、I/O3からメモリ2へのアクセスを認識し、メモ
リアービタ10へメモリ要求を送付する502。メモリ
2が使用されていない場合、アクセス権が与えられる5
03。この間、I/O3からの書込みデータは、I/O
書込みバッファ63に蓄積される505、506。 B.I/O3から送付されるデータは、メモリ2の読み
書きビット幅より狭い場合がある。この場合は、メモリ
2アドレス中の一部のデータだけを書き換える必要があ
る。このとき、メモリ書込みプロトコル変換部52は、
書込みに先立って、メモリ2から該当アドレスの全部の
データを読み出し、メモリ読出しバッファ54へ蓄積す
る510、511。
【0045】C.I/O書込みバッファ63内のデータ
とメモリ読出しバッファ54内データを結合処理(例え
ば、メモリ書込み調停部51において、メモリ読出しバ
ッファ54のデータの一部をI/O書込みバッファ63
内のデータで置き換え)したのち、初めてメモリ書込み
動作を開始する508、509、512。 D.I/O3からのメモリ書込み時、このメモリ書込み
と同一のアドレスのデータが、MPUキャッシュメモリ
12に存在する場合がある。この場合は、MPUキャッ
シュメモリ12内のデータを破棄する操作を行う。I/
O書込みプロトコル変換部62は、メモリ書込み時、M
PU読出しプロトコル変換部41を介して、MPU1に
対してこの操作を行う513、514。
【0046】E.メモリ書込みをメモリバーストライト
アクセスにより行う場合、I/OバスBとの接続部に設
けたI/O書込みバッファ63の書込み順を、メモリバ
ーストライトアクセスの開始アドレスの下位ビットに依
存させることにより、ブロックアドレスの境界を避けて
アドレスすることができ、メモリアクセスを高速化する
ことができる。 (6)I/O3のメモリ読出し動作 図18、図19を用いて、I/O3がI/OバスBにメ
モリ読出し要求を送付した601場合について説明す
る。
【0047】A.I/O読出しプロトコル変換部61
が、I/O3からメモリ2へのアクセス601を認識
し、メモリアービタ10へメモリ要求をする。このと
き、同時に、I/O読出しプロトコル変換部61は、M
PU読出しプロトコル変換部41を通じて、MPUキャ
ッシュメモリ12へも通知する602、603。読出し
データがメモリ2とMPUキャッシュメモリ12のどち
らが最新であるかをMPUに要求する(これを「一致制
御要求」という。)。
【0048】B.MPUキャッシュメモリ12が最新の
データを保持している場合、I/O読出しプロトコル変
換部61は、メモリ2からのメモリ読出し動作を中断
し、MPU書込みプロトコルへ変換部42及びMPU書
込みバッファ43経由で、MPUキャッシュメモリ12
の最新のデータを得る705、706、707(図1
9)。
【0049】C.MPUキャッシュメモリ12が最新の
データを保持していない場合、メモリアービタ10での
調停によりメモリ使用権を確保できたとき605、メモ
リ読出しプロトコル変換部53は、メモリ2に対して、
メモリ読出しを行う606。読出しデータは、メモリ読
出しプロトコル変換部53によって、メモリ2の速度で
メモリ読出しバッファ54へ蓄積される607、60
8。メモリ読出しプロトコル変換部53は蓄積が終了す
ると、メモリバスCを開放する(図18)。
【0050】D.I/O読出しプロトコル変換部61
は、このデータをI/O3のタイミングで送出する60
9、610。 (7)書き込みDMA転送 図20を用いて説明する。プロセッサが二重の構成を有
している場合である(下記の(8)も同様である)。二
重化構成においては、現在稼働中にある装置(アクティ
ブ側)と、待機状態にある装置(スタンバイ側)間で、
二重にデータを記憶し、それらのメモリ内容の同一性を
保証するように動作する。メモリ内容の同一性を保証す
るために、メモリ内容を双方向に転送する必要があり、
交差バスDを使用する。交差バスDを使用して、アクテ
ィブ側のメモリに書き込まれた全てのデータを、スタン
バイ側へ複写する。また、指定アドレス範囲にあるメモ
リ内容を一括して、一方の装置から他方の装置へ転送す
る。以下これを書き込みDMAと称する。
【0051】A.書き込みDMA(スタンバイ側へのデ
ータ送信)の要求は、アクティブ側装置のDMA制御回
路7により発生される801。DMA制御回路7は、メ
モリアクセス制御回路11の内部処理形式に従い、メモ
リ2からのデータ読出し要求をメモリアービタ10に送
付する802。メモリアービタ10は、MPU1、I/
O3等他のメモリ要求との調停を行い、メモリ読出し権
を与える804。
【0052】B.DMA制御回路7は、読出し権を得た
後、メモリ読出しプロトコル変換部53を使用して、メ
モリ読出しを行う805。メモリ2からの読出しデータ
は、交差バス送信データバッファ84へ蓄積される80
6、807。メモリ読出しバッファ54を使用しないの
は、交差バスDへの送信と、メモリ読出しデータでは、
生存期間が異なるため、メモリ読出しバッファ54を他
の処理のために開放しておくためである。
【0053】C.交差バス送信プロトコル変換部83
は、交差バス送信データバッファ84に蓄積されたデー
タにアドレス情報を付加して、交差バスDへ送信する8
08、809。バス上でのデータ誤り等による再送信
も、交差バス送信プロトコル変換部83で制御する。 (8)読出しDMA転送 図21を用いて説明する。二重化構成時のスタンバイ側
にあるメモリアクセス制御回路11は、交差バスDから
到達したデータを、自系のメモリへ反映させなければな
らない。また、アクティブ側でも、何らかの理由によ
り、スタンバイ側メモリ内にあるデータを複製する必要
がある。このとき、交差バスDを経由して、予備系デー
タの読出しを行い、自系のメモリに書込みを行う。これ
を以下読出しDMAと称する。
【0054】A.読出しDMAの要求は、アクティブ側
のDMA制御回路7が発する。交差バス送信プロトコル
変換部83を駆動し、読み出したいアドレスをスタンバ
イ側に通知し、応答901を待つ。 B.スタンバイ側に到達したデータは、まず交差バス受
信データバッファ81に蓄積される906。受信データ
は、アドレスとデータとが組み合わせられいる(例え
ば、アドレスとデータが時分割で送受される場合)。
【0055】C.データが正常であれば(交差バス受信
データバッファ81で判断する)、交差バス受信プロト
コル変換部82は、メモリアービタ10に対して、メモ
リ書込み要求を発する902。この後は、前述の通り
の、メモリ書込み動作を行う。本実施例により、次の効
果が得られる。 1.メモリ2の専用バスを、MPU、I/O双方から独
立させることにより、バス間の相互干渉による性能低下
を防止することができる。 2.MPUバス、I/Oバス双方のプロトコルを同一形
式のプロトコルに変換することで、制御装置内部での調
停動作を統一化する。その結果、回路の簡素化による高
速動作が可能となる。 3.書込みバッファを設けることにより各バスの占有時
間を短縮する。
【0056】
【発明の効果】上述の如く本発明によれば、次に述べ
る、種々の効果を実現することができる。請求項1記載
の発明によれば、MPUバスA、メモリバスC及びI/
OバスBの終端に一つのバスアクセス制御回路10を接
続し、該バスアクセス制御回路は、前記各バスとの接続
部にプロトコル変換部41、42、52、53、61、
62、82、83を設け、メモリ2専用にメモリバスC
を独立して設け、バスアクセス制御回路10内でのメモ
リ書込み・読出しプロトコルを統一することにより、メ
モリの書込み・読出し性能の向上、MPUの処理能力の
向上を図る。
【0057】請求項2記載の発明によれば、MPUバス
Aとの接続部又は前記I/OバスBとの接続部に設けた
プロトコル変換部41、42、52、53により、スア
クセス制御回路10内でのメモリ書込み・読出しプロト
コルが統一され、その結果、スアクセス制御回路10内
での処理が統一され、メモリの書込み・読出し処理の向
上を図る。
【0058】請求項3記載の発明によれば、MPUバス
Aとの接続部又はI/OバスBとの接続部に、書き込み
バッファ43、63を設けたことにより、MPU又はI
/O書込み時、MPU又はI/Oのバス占有時間を短縮
することができる。請求項4記載の発明によれば、メモ
リバスAとの接続部にメモリ読出しバッファ54を設け
たことにより、MPU書込みバッファ43又はI/O書
込みバッファ63と共同して、キャッシュ一致制御又は
I/Oデータのメモリへの部分書込みを行うことができ
る。
【0059】請求項5記載の発明によれば、プロトコル
変換部61、62により、I/Oからメモリへのアクセ
ス時に、MPUへのキャッシュ一致制御要求とメモリ読
出しアクセスを並行して行うことができるので、メモリ
アクセスの迅速な処理が可能となる。請求項6記載の発
明によれば、メモリバスCとの接続部に設けたプロトコ
ル変換部52、53は、I/Oアクセスの書込みデータ
の到着を待って、メモリ書込みを行うことにより、メモ
リバーストライトアクセスが可能となり、迅速なメモリ
書込みが可能となる。
【0060】請求項7記載の発明によれば、I/Oバス
Bとの接続部に設けたI/O書込みバッファ63の書込
み順を、メモリバーストライトアクセス開始アドレスの
下位ビットに依存させることにより、メモリ書込みをメ
モリバーストライトアクセスにより行う場合であって
も、ブロックアドレスの境界を避けてアドレスすること
ができ、メモリアクセスを高速化することができる。
【0061】請求項8記載の発明によれば、二重化構成
の他系のメモリバスDを接続したことにより、二重化構
成のメモリ装置を含めた統一したメモリアクセス制御を
行うことができる。請求項9記載の発明によれば、二重
化構成の他系のメモリバスの接続部にDMA制御部を設
け、DMA制御部7により、自律的に一方のメモリから
他方のメモリ又は他方のメモリから一方のメモリへ書込
み又は読出しを行うことにより、効率的な、二重化構成
とすることができる。
【0062】請求項10記載の発明によれば、MPU1
とI/O3とが双方向通信を行い、更に二重化構成のメ
モリ同士が相互に書込み又は読出しを行うことができる
ので、効率の良いバスの使用ができる。請求項11記載
の発明によれば、前記プロトコル変換部41、42、5
2、53、61、62、82、83は、プロトコル変換
とメモリアドレス変換とを同時に行うので、高速なメモ
リアドレッシングを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来例(その1)を説明するための図である。
【図2】従来例(その2)を説明するための図である。
【図3】従来例(その3)を説明するための図である。
【図4】本発明の基本構成を説明するための図である。
【図5】本発明の構成を説明するための図である。
【図6】本発明のバスアービタの機能を説明するための
図である。
【図7】本発明のメモリアービタによるメモリの調停を
説明するための図である。
【図8】本発明のメモリアービタによるメモリの調停を
説明するための図である。
【図9】本発明のバスの並列動作を説明するための図で
ある。
【図10】MPUの書込みバッファリングを説明するた
めの図である。
【図11】I/O書込みのバッファリングを説明するた
めの図である。
【図12】本発明の実施例の構成を説明するための図で
ある。
【図13】MPU1のメモリ書込み動作を説明するため
の図である。
【図14】MPU1のメモリ読出し動作を説明するため
の図である。
【図15】MPU1のI/O書込み動作を説明するため
の図である。
【図16】MPU1のI/O読出し動作を説明するため
の図である。
【図17】I/O3のメモリ書込み動作を説明するため
の図である。
【図18】I/O3のメモリ読出し動作(MPUに最新
データあり)を説明するための図である。
【図19】I/O3のメモリ読出し動作(MPUに最新
データなし)を説明するための図である。
【図20】書込みDMA転送を説明するための図であ
る。
【図21】読出しDMA転送を説明するための図であ
る。
【符号の説明】
1 MPU 2 メモリ 3 I/O 41 MPU読出しプロトコル変換部 42 MPU書込みプロトコルへ変換部 43 MPU書込みバッファ 51 メモリ書込み調停部 52 メモリ書込みプロトコル変換部 53 メモリ読出しプロトコル変換部 54 メモリ読出しバッファ 61 I/O読出しプロトコル変換部 62 I/O書込みプロトコル変換部 63 I/O書込みバッファ 81 交差バス受信データバッファ 82 交差バス受信プロトコル変換部 83 交差バス送信プロトコル変換部 9 予備系のメモリ 10 メモリアービタ 11 メモリアクセス制御回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中原 英利 神奈川県横浜市港北区新横浜2丁目3番9 号 富士通ディジタル・テクノロジ株式会 社内 (72)発明者 藤園 賢治 福岡県福岡市早良区百道浜2丁目2番1号 富士通九州通信システム株式会社内 (72)発明者 石川 康博 神奈川県川崎市中原区上小田中4丁目1番 1号 富士通株式会社内 Fターム(参考) 5B060 CD17 KA03 KA04 5B061 FF04 FF06 GG06 PP05 RR03

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 MPUが接続されたMPUバス、メモリ
    が接続されたメモリバス及びI/Oが接続されたI/O
    バスの終端に一のバスアクセス制御回路を接続し、 該バスアクセス制御回路は、前記各バスとの接続部にプ
    ロトコル変換部を設け、該プロトコル変換部は、前記各
    バスとの間のプロトコル変換を行うことを特徴とするバ
    スアクセス制御回路。
  2. 【請求項2】 前記MPUバスとの接続部又は前記I/
    Oバスとの接続部に設けた前記プロトコル変換部は、M
    PUバスプロトコル又はI/Oバスプロトコルを一のメ
    モリバスプロトコルへの変換を行うことを特徴とする請
    求項1記載のバスアクセス制御回路。
  3. 【請求項3】 前記MPUバスとの接続部又は前記I/
    Oバスとの接続部にMPU書込みバッファ又はI/O書
    き込みバッファを設けたことを特徴とする請求項1又は
    2記載のバスアクセス制御回路。
  4. 【請求項4】 前記メモリバスとの接続部にメモリ読出
    しバッファを設けたことを特徴とする請求項1ないし3
    いずれか一項記載のバスアクセス制御回路。
  5. 【請求項5】 前記I/Oバスとの接続部に設けたプロ
    トコル変換部は、前記I/Oから前記メモリへのアクセ
    ス時に、前記MPUへのキャッシュ一致制御要求と前記
    メモリへの読出しアクセスを並行して行うことを特徴と
    する請求項1ないし4いずれか一項記載のバスアクセス
    制御回路。
  6. 【請求項6】 前記メモリバスとの接続部に設けたプロ
    トコル変換部は、前記I/Oが、前記メモリにデータを
    書き込む場合、前記I/Oからの書込みデータが前記I
    /O書込みバッファに書き込まれた後、メモリ書込みを
    行うことを特徴とする請求項1ないし5いずれか一項記
    載のバスアクセス制御回路。
  7. 【請求項7】 前記メモリ書込みをメモリバーストライ
    トアクセスにより行う場合、前記I/O書込みバッファ
    の書込み順を、メモリバーストライトアクセスの開始ア
    ドレスの下位ビットに依存させることを特徴とする請求
    項6記載のバスアクセス制御回路。
  8. 【請求項8】 前記MPUバス、前記メモリバス及び前
    記I/Oバスに加えて、二重化構成の他系のメモリバス
    を接続したことを特徴とする請求項1ないし7いずれか
    一項記載のバスアクセス制御回路。
  9. 【請求項9】 二重化構成の他系のメモリバスの接続部
    にDMA制御部を設け、該DMA制御部は、自律的に一
    方のメモリバスのメモリから他方のメモリバスのメモリ
    又は他方のメモリバスのメモリから一方のメモリバスの
    メモリへ書込み又は読出しを行うことを特徴とする請求
    項8記載のバスアクセス制御回路。
  10. 【請求項10】 前記MPUバスと前記メモリバスを介
    して前記MPUと前記I/Oとが双方向通信を行い、更
    に前記メモリバスと二重化構成の前記他系のメモリバス
    を介して二重化構成のメモリ同士が相互に書込み又は読
    出しを行うことを可能としたことを特徴とする請求項8
    又は9記載のバスアクセス制御回路。
  11. 【請求項11】 前記プロトコル変換部は、プロトコル
    変換とメモリアドレス変換とを同時に行うことを特徴と
    する請求項1ないし10いずれか一項記載のバスアクセ
    ス制御回路。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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GB2411497A (en) * 2004-02-24 2005-08-31 Samsung Electronics Co Ltd Protocol conversion and arbitration circuit
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