JP2000099454A - バス変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】バス接続部におけるバス変換オーバヘッド等に
よるアクセス速度の低下を防止し、ソース同期転送方式
の優位性を十分活かしきれるバス制御方式およびそのバ
スシステムを提供すること。 【構成】情報処理装置用バスであって、データ転送をデ
ータ出力元が供給するクロック信号に同期したタイミン
グで行うソース同期転送方式の複数バスを、バス変換装
置（バスアダプタ）を介して階層的に接続したバスシス
テムにおいて、バス変換装置に、転送データ出力元のモ
ジュールが接続される第一のバスから取り込んだ転送デ
ータおよびクロック信号を、転送先モジュールが接続さ
れる第二のバス上に直接送出する手段を備えた階層接続
バスのバス変換装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パーソナルコンピュー
タ、ワークステーション、オフィスコンピュータ等の情
報処理装置に用いられるバスに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、情報処理装置用バスであって、ア
ドレスとデータとを多重化する方式であり、リード動作
を各々独立に完結するアドレス転送トランザクション及
びデータ転送トランザクションに分割して行なう、いわ
ゆるスプリット転送の手段と、データ転送時に、出力元
が供給するソースクロックに同期したタイミングで転送
を行う、いわゆるソース同期転送の手段を有するバスと
しては、例えばアイ・イー・イー・イー、ドラフトスタ
ンダード Ｐ８９６．１Ｒ／Ｄ８．５：フューチャーバ
スプラス ロジカル レイヤ スペシフィケーションズ
（１９９１年）第６３頁から第１０４頁（ＩＥＥＥ Ｄ
ｒａｆｔ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｐ８９６．１Ｒ／Ｄ８．
５：Ｆｕｔｕｒｅｂｕｓ＋ Ｌｏｇｉｃａｌ Ｌａｙｅ
ｒ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ、ＩＥＥＥ Ｃｏｍ
ｐｕｔｅｒ Ｓｏｃｉｅｔｙ Ｐｒｅｓｓ（１９９１）
ＰＰ６３−１０４）に記載されているフューチャーバス
プラスが知られている。

【０００３】近年、バスはシステム性能を向上させるた
めの重要な技術になっており、より高い性能が要求され
ている。このバス高速化の課題に応えるための有効な手
法の一つとしてソース同期転送方式が採用されつつあ
る。ソース同期転送方式には、クロック分配スキューが
小さく転送周波数を上げやすい等の利点がある。

【０００４】一方、ＣＰＵ性能への追従と既存ＩＯの互
換性という相反する要求、多回線かつ多様なＩＯ接続要
求等から、ＣＰＵバス、システムバス、ＩＯバス等がバ
スアダプタを介して分離される、いわゆるバスの階層化
が進んできている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】これらの上記従来技術
を組み合わせたシステム、すなわちソース同期方式のバ
ス（一対一のパスやチャネルも含む）を階層化接続した
バスシステムにおいては、同一バス上のモジュール同志
の転送は、ソース同期転送方式により高速に行われる
が、バス階層渡りの転送は、バスの接続部におけるバス
変換のオーバヘッド等により、ソース同期転送方式本来
の優位性が活かしきれないという問題があった。 本発
明の目的は、ソース同期型バスを階層化接続して用いた
情報処理システムにおいて、バス接続部におけるバス変
換オーバヘッド等によるアクセス速度の低下を防止し、
ソース同期転送方式本来の優位性を十分活かしきれる高
速なバス制御方式、およびそのバスシステムを提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
達成するため、ソース同期転送方式を採用したバス（一
対一のパスやチャネルも含む）同志を階層化接続したバ
スシステムにおいて、以下の（１）から（３）の手段を
設ける。

【０００７】（１）データ転送元モジュールにおいて、
アクセスアドレスをデコードすることにより、転送先モ
ジュールおよびそれが接続されているバスを認識し、そ
のバスの転送速度に速度変換して、データおよびクロッ
クを送出できる手段を設ける。

【０００８】（２）データ転送元モジュールにおいて、
自モジュールの接続されているバスに加えて、転送経路
として必要な他階層のバス使用権も同時に獲得できる手
段を設ける。

【０００９】（３）バス変換装置において、データ転送
元モジュールが供給するデータおよび転送クロック信号
を、バス変換装置内部をスルーで通過させ、別階層のバ
ス上にそのまま流せる手段を設ける。

【００１０】

【作用】上記手段によれば、アクセス先が別階層バス上
にあっても、データ転送元モジュールが供給するデータ
および転送クロック信号をスレーブ側のモジュールがそ
のまま受け取ることができるため、バス階層を渡ってソ
ース同期転送方式を適用できることになる。すなわち、
従来、バス変換装置でデータを一旦ラッチし、その後、
次の階層にデータ転送を開始していた処理を、バス変換
装置の内部遅延の分の時間のみ遅れるだけで、同一階層
内バスと同様のソース同期転送として実現することがで
き、転送速度を向上させることができる。

【００１１】

【実施例】以下本発明の一実施例を図１から図８によっ
て説明する。図１は本発明によるバスシステムのソース
同期型バス同志を接続するバス変換装置および各々のソ
ース同期型バスに接続されるバスマスタモジュールの内
部構成を示すブロック図、図２は本発明をソース同期バ
ス同志を階層化接続したバスシステムに応用した適用例
を示すシステム構成図、図３、図４は本発明をソース同
期バスとソース同期型チャネル（一対一）を階層化接続
したシステムに応用した適用例を示すシステム構成図、
図５は本発明をソース同期チャネル同志を階層化接続し
たシステムに応用した適用例を示すシステム構成図、図
６は本発明によるバスシステムのアクセスタイミングチ
ャート図、図７は本発明によるバスシステムの動作の一
例のフローチャート、図８は転送先モジュール別アクセ
スタイムチャート図である。

【００１２】図１において、１は本実施例のソース同期
型バス同志を接続するバス変換装置、２は階層化された
一方のソース同期型バス（Ａバス）に接続されるバスマ
スタモジュール、３は階層化されたもう一方のソース同
期型バス（Ｂバス）に接続されるバスマスタモジュー
ル、４から８はバスマスタモジュール２の構成要素で、
４は入力データバッファ、５は出力データバッファ、６
は送信クロック制御部、７は送信制御部、８はＡバスの
バス調停を行うバスアービタ、９および１０は双方向入
出力ドライバ、１１から２４はバス変換装置１内部の構
成要素で、１１は入力データバッファ、１２は入力デー
タバッファ、１３は送信クロック制御部、１４はＡバス
のバス権制御部、１５は送・受信制御部、１６はＢバス
のバス調停を行うバスアービタ、１７，１８，１９、お
よび２０は双方向入出力ドライバ、２１，２２，２３お
よび２４はセレクタ、２５から３１はバスマスタモジュ
ール３の構成要素で、２５は入力データバッファ、２６
は出力データバッファ、２７は送信クロック制御部、２
８は送信制御部、２９はＢバスのバス権制御部、３０お
よび３１は双方向入出力ドライバ、３２はソース同期型
バスであるＡバスのクロック線、３３はＡバスのデータ
線（アドレスも含む）、３４はソース同期型バスである
Ｂバスのクロック線、３５はＢバスのデータ線（アドレ
スも含む）、３６はＡバスのアービトレーション制御信
号、３７はＢバスのアービトレーション制御信号、３８
はバスマスタモジュール２がマスタとなる階層渡りソー
ス同期転送要求信号、３７はＢバスのアービトレーショ
ン制御信号、３９はバスマスタモジュール３がマスタと
なる階層渡りソース同期転送要求信号、４０はバス変換
装置１内部のコントロールレジスタ、４１はバスマスタ
モジュール２がマスタとなる階層渡りソース同期転許可
信号、４２はバスマスタモジュール３がマスタとなる階
層渡りソース同期転送許可信号、４３はアクセスアドレ
スデコーダ、４４はアクセス先モジュールに対応したク
ロック速度の変換器、４５はアクセスアドレスとアクセ
ス先モジュールを対応付けるアドレス別モジュールテー
ブル、４６はアクセスアドレスデコーダ、４７はアクセ
ス先モジュールに対応したクロック速度の変換器、４８
はアクセスアドレスとアクセス先モジュールを対応付け
るアドレス別モジュールテーブルである。図２におい
て、１０１はプロセッサ、１０２はプロセッサおよび主
記憶装置インタフェース装置、１０３は主記憶装置、１
０４はソース同期型バスであるシステムバス、１０５お
よび１０６はソース同期型バスであるＩＯバス、１１１
はシステムバス１０４およびＩＯバス１０５を接続する
ためのバス変換装置、１１２はシステムバス１０４およ
びＩＯバス１０６を接続するためのバス変換装置、１０
７，１０８，１０９および１１０はＩＯアダプタ装置で
ある。図３において、１１３はプロセッサおよび主記憶
装置インタフェース装置１０２とＩＯバス１０５の間で
転送を行うチャネル、１１４はプロセッサおよび主記憶
装置インタフェース装置１０２とＩＯバス１０６の間で
転送を行うチャネル、１１５はチャネル１１３とＩＯバ
ス１０５を接続するためのバス変換装置、１１６はチャ
ネル１１４とＩＯバス１０６を接続するためのバス変換
装置である。図４において、１１７はシステムバス１０
４とＩＯアダプタ１０７間の転送を行うチャネル、１１
８はシステムバス１０４とＩＯアダプタ１０８間の転送
を行うチャネル、１１９はシステムバス１０４とＩＯア
ダプタ１０９間の転送を行うチャネル、１２０はシステ
ムバス１０４とＩＯアダプタ１１０間の転送を行うチャ
ネル、１２１はシステムバス１０４とチャネル１１７お
よび１１８を接続する変換装置、１２２はシステムバス
１０４とチャネル１１９および１２０を接続する変換装
置である。図５において、１２３，１２４はチャネル、
１２５はチャネル１２３とＩＯアダプタ１０７間の転送
を行うチャネル、１２６はチャネル１２３とＩＯアダプ
タ１０８間の転送を行うチャネル、１２７はチャネル１
２４とＩＯアダプタ１０９間の転送を行うチャネル、１
２８はチャネル１２４とＩＯアダプタ１１０間の転送を
行うチャネル、１２９はチャネル１２３とチャネル１２
５および１２６を接続する変換装置、１３０はチャネル
１２４とチャネル１２７および１２８を接続する変換装
置である。図６において、６０１から６０８はバスマス
タモジュール２からバスマスタモジュール３へのデータ
転送時のタイムチャートで、６０１はマスタモジュール
２の端子で観測したＡバスのデータ、６０２はマスタモ
ジュール２の端子で観測したＡバスのクロック、６０３
はバス変換装置１の端子で観測したＡバスのデータ、６
０４はバス変換装置１の端子で観測したＡバスのクロッ
ク、６０５はバス変換装置１の端子で観測したＢバスの
データ、６０６はバス変換装置１の端子で観測したＢバ
スのクロック、６０７ははマスタモジュール３の端子で
観測したＢバスのデータ、６０８はマスタモジュール３
の端子で観測したＢバスのクロックである。図８におい
て、８０１，８０２，８０３および８０４はプロセッサ
・主記憶インタフェース１０２からＩＯバス１０５上の
モジュールであるＩＯアダプタ１０７への転送タイムチ
ャートであり、８０１はプロセッサ・主記憶インタフェ
ース１０２の端子で観測したデータの波形、８０２はプ
ロセッサ・主記憶インタフェース１０２の端子で観測し
たクロックの波形、８０３はＩＯアダプタ１０７の端子
で観測したデータの波形、８０４はＩＯアダプタ１０７
の端子で観測したクロックの波形、８０５，８０６，８
０７および８０８はプロセッサ・主記憶インタフェース
１０２からＩＯバス１０６上のモジュールであるＩＯア
ダプタ１０９への転送タイムチャートであり、８０５は
プロセッサ・主記憶インタフェース１０２の端子で観測
したデータの波形、８０６はプロセッサ・主記憶インタ
フェース１０２の端子で観測したクロックの波形、８０
７はＩＯアダプタ１０９の端子で観測したデータの波
形、８０８はＩＯアダプタ１０９の端子で観測したクロ
ックの波形である。まず、図２のソース同期型のバス同
志が階層接続されたをシステム構成を考える。プロセッ
サ１０１がプロセッサ・ＩＯアクセス（ＰＩＯ）および
ダイレクトメモリアクセス（ＤＭＡ）を行う場合、どち
らもソース同期型バスが階層接続された経路を通る。こ
こで、図２の構成要素であるプロセッサおよび主記憶装
置インタフェース装置１０２、ソース同期型バスである
システムバス１０４、システムバス１０４およびＩＯバ
ス１０５を接続するためのバス変換装置１１１、ソース
同期型ＩＯバス１０５、ＩＯアダプタ１０７をそれぞ
れ、図１のバスマスタモジュール２、ソース同期型バス
（Ａバス）、バス変換装置１、ソース同期型バス（Ｂバ
ス）、バスマスタモジュール３のような構造とする。

【００１３】バスマスタモジュール２側から起動がかか
るＰＩＯアクセスを行う場合、バスマスタモジュール２
は、デコーダ４３およびアドレス別モジュールテーブル
４５により、転送アドレスがどのモジュールに対するア
クセスかを判定する。ここでアドレス別モジュールテー
ブル４５の内容は、ＰＩＯアクセスにより設定するもの
とする。その結果、階層渡りソース同期転送が可能なＢ
バス上のモジュールに対するものであることが判明した
時点で、制御信号３８を用いて、バス変換装置１に対し
て階層渡りソース同期転送要求を行う。これを受けたバ
ス変換装置１はＢバスのバス権を獲得した後、階層渡り
ソース同期転送許可を制御信号４１を用いてバスマスタ
モジュール２に伝える。階層渡りソース同期転送許可を
受けたマスタモジュール２は、クロック速度変換器４４
により、モジュール３の接続されているＢバスの速度に
合わせた転送動作を開始する。出力データバッファ５か
ら送出される出力データは、送信クロック制御部６で生
成されるソースクロックと共に、双方向入出力バッファ
９および１０からＡバス上に出力される。バス変換装置
１は、双方向入出力バッファ１７および１８から転送デ
ータおよびクロックを取り込む。階層渡りソース同期転
送モードでは、通常のアクセスと異なり、バス変換装置
１は、内部の入力データバッファ１１内にデータを格納
せずに、セレクタ２１、双方向入出力バッファ１９を通
してそのままＢバスに伝える。クロックも同様にセレク
タ２３、双方向入出力バッファ２０を経由してＢバス３
４上に出力される。マスタモジュール３は、階層渡りソ
ース同期転送モードであるか否かによらず、双方向入出
力バッファ３０から取り込んだデータを、双方向入出力
バッファ３１から取り込んだクロックを用いて、入力デ
ータバッファ２５にラッチし、マスタモジュール２から
マスタモジュール３に至る一連の動作を終了する。この
場合、ＩＯバスの性能により、階層渡りソース同期転送
の転送ピッチが異なる。システムバス１０４とＩＯバス
１０５を用いた転送と、システムバス１０４とＩＯバス
１０６を用いた転送との違いを図８に示す。システムバ
ス１０４とＩＯバス１０５を用いた階層渡りソース同期
転送中は、ＩＯバス１０５上のＩＯアダプタ同志の転送
が可能である。一方、システムバス１０４とＩＯバス１
０６を用いた階層渡りソース同期転送中は、ＩＯバス１
０５上のＩＯアダプタ同志の転送が可能である。本動作
をフローチャートで表すと図７のようになる。（開始
後、７０１：モジュール２内でアクセス要求発生、７０
２：バス変換装置１に対して階層渡りソース同期転送を
要求、７０３：バス変換装置１はＢバスアービタに対し
てバス権を要求、７０４：Ｂバスバス権獲得までウェイ
ト、７０５：バス変換装置１からモジュール２に、階層
渡りソース同期転送許可信号送出、７０６：モジュール
２が送信データおよびクロックを送出、７０７：バス変
換装置１はモジュール２が送信したデータおよびクロッ
クをＢバスに単純通りぬけさせる、７０８：モジュール
３はＢバス上のクロックおよびデータを内部に取り込
み、データをラッチ、終了）逆に、バスマスタモジュー
ル３側から起動がかかるＤＭＡアクセスを行う場合、バ
スマスタモジュール３は、バスマスタモジュール３は、
デコーダ４６およびアドレス別モジュールテーブル４８
により、転送アドレスがどのモジュールに対するアクセ
スかを判定する。その結果、階層渡りソース同期転送が
可能なＢバス上のモジュールに対するものであることが
判明した時点で、制御信号３９を用いて、バス変換装置
１に対して階層渡りソース同期転送要求を行う。それを
受けたバス変換装置１は、Ａバスのアービトレーション
制御信号３６を用いてＡバスのバス権を獲得した後、階
層渡りソース同期転送許可を制御信号４２を用いてバス
マスタモジュール３に伝える。階層渡りソース同期転送
許可を受けたマスタモジュール３は、クロック速度変換
器４７により、モジュール２の接続されるＡバスの速度
に合わせた転送動作を開始する。出力データバッファ２
６から送出される出力データは、送信クロック制御部２
８で生成されるソースクロックと共に、双方向入出力バ
ッファ３０および３１からＢバス上に出力される。バス
変換装置１は、双方向入出力バッファ１９および２０か
ら転送データおよびクロックを取り込む。階層渡りソー
ス同期転送モードでは、通常のアクセスと異なり、バス
変換装置１は、内部の入力データバッファ１２内にデー
タを格納せずに、セレクタ２２、双方向入出力バッファ
１７を通してそのままＡバスに伝える。クロックも同様
にセレクタ２４、双方向入出力バッファ１８を経由して
Ａバス３２上に出力される。マスタモジュール２は、階
層渡りソース同期転送モードであるか否かによらず、双
方向入出力バッファ９から取り込んだデータを、双方向
入出力バッファ１０から取り込んだクロックを用いて、
入力データバッファ４にラッチし、マスタモジュール３
からマスタモジュール２に至る一連の動作を終了する。
なお、ＰＩＯおよびＤＭＡ共にリードアクセスはリード
の起動サイクルと応答データサイクルがバスアービトレ
ーションにより分割可能なスプリット転送を前提として
いる。そのため、ＰＩＯリード応答はバスマスタモジュ
ール３から、ＤＭＡリード応答はバスマスタモジュール
２から起動されるアクセスとなる。バスマスタモジュー
ル２からバスマスタモジュール３へのアクセスのタイム
チャートを図６に示す。Ｂバスのバスマスタモジュール
３の端子で観測したデータおよびクロック信号の波形は
共に、Ａバスのマスタモジュール２の端子で観測した波
形から、Ａバス伝搬遅延、バス変換装置内部遅延、Ｂバ
ス伝搬遅延の合計時間だけ遅れて伝えられている。本実
施例では２階層の応用例を示したが、３階層以上の階層
に渡って本発明の階層渡りソース同期方式を適用しても
なんらさしつかえはない。また、システム構成として
は、図３のように上位側がチャネルで下位側がバスにな
る場合、図４のように上位側がバスで下位側がチャネル
になる場合、図４のように上位側、下位側共にチャネル
になる場合が考えられるが、それぞれの動作は、前述の
制御のうち、バス変換装置をはさんで起動バスマスタモ
ジュールの反対側がチャネルの場合、そのバス権を事前
に獲得する処理を省いたものとなる。

【００１４】以上のように、本実施例の方式を用いる
と、ソース同期方式を採用したバス、もしくはチャネル
を階層化接続する場合、アクセス先が別階層バス上にあ
っても、データ転送元モジュールが供給するデータおよ
び転送クロック信号を、スレーブ側のモジュールがその
まま受け取ることができるため、バス階層を渡ってソー
ス同期転送方式を適用できる。すなわち、従来、バス変
換装置でデータを一旦ラッチし、その後、次の階層バス
にデータ転送を開始していた処理を、バス変換装置の内
部遅延の分遅れるだけで、同一階層内バスと同様のソー
ス同期転送として実現することができ、転送速度が向上
するという効果がある。

【００１５】

【発明の効果】本発明によれば、アクセス先が別階層バ
ス上にあっても、データ転送元モジュールが供給するデ
ータおよび転送クロック信号を、スレーブ側のモジュー
ルがそのまま受け取ることができるため、バス階層を渡
ってソース同期転送方式を適用できる。すなわち、従
来、バス変換装置でデータを一旦ラッチし、その後、次
の階層バスにデータ転送を開始していた処理を、バス変
換装置の内部遅延の分遅れるだけで、同一階層内バスと
同様のソース同期転送として実現することができ、転送
速度が向上するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるバスシステムのソース同期型バス
同志を接続するバス変換装置および各々のソース同期型
バスに接続されるバスマスタモジュールの内部構成を示
すブロック図である。

【図２】本発明をソース同期バス同志を階層化接続した
バスシステムに応用した構成例を示すシステム構成図で
ある。

【図３】本発明をソース同期バスとソース同期チャネル
を階層化接続したシステムに応用した構成例を示すシス
テム構成図である。

【図４】本発明をソース同期バスとソース同期チャネル
を階層化接続したシステムに応用した構成例を示すシス
テム構成図である。

【図５】本発明をソース同期チャネル同志を階層化接続
したシステムに応用した構成例を示すシステム構成図で
ある。

【図６】本発明によるバスシステムのアクセスタイミン
グチャート図である。

【図７】本発明によるバスシステムの動作の一例のフロ
ーチャートである。

【図８】本発明による転送先モジュール別アクセスタイ
ムチャートである。

【符号の説明】

１…ソース同期型バス同志を接続するバス変換装置、 ２…階層化された一方のソース同期型バス（Ａバス）に
接続されるバスマスタモジュール、 ３…階層化されたもう一方のソース同期型バス（Ｂバ
ス）に接続されるバスマスタモジュール、 ４…入力データバッファ、 ５…出力データバッファ、 ６…送信クロック制御部、 ７…送信制御部、 ８…Ａバスのバス調停を行うバスアービタ、 ９，１０…双方向入出力ドライバ、 １１…入力データバッファ、 １２…入力データバッファ、 １３…送信クロック制御部、 １４…Ａバスのバス権制御部、 １５…送・受信制御部、 １６…Ｂバスのバス調停を行うバスアービタ、 １７，１８，１９，２０…双方向入出力ドライバ、 ２１，２２，２３，２４…セレクタ、 ２５…入力データバッファ、 ２６…出力データバッファ、 ２７…送信クロック制御部、 ２８…送信制御部、 ２９…Ｂバスのバス権制御部、 ３０，３１…双方向入出力ドライバ、 ３２…ソース同期型バスであるＡバスのクロック線、 ３３…Ａバスのデータ線（アドレスも含む）、 ３４…ソース同期型バスであるＢバスのクロック線、 ３５…Ｂバスのデータ線（アドレスも含む）、 ３６…Ａバスのアービトレーション制御信号、 ３７…Ｂバスのアービトレーション制御信号、 ３８…バスマスタモジュール２がマスタとなる階層渡り
ソース同期転送要求および許可信号、 ３７…Ｂバスのアービトレーション制御信号、 ３９…バスマスタモジュール３がマスタとなる階層渡り
ソース同期転送要求および許可信号、 ４０…バス変換装置１内部のコントロール。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】転送元モジュールに接続された第１のバス
   と、転送先モジュールに接続された第２のバスとに接続
   されたバス変換装置であって、前記転送元モジュールが
   出力したデータ及びソースクロックを前記第１のバスを
   介して入力する入力データバッファと、前記転送元モジ
   ュールが出力したデータ及びソースクロックを、前記入
   力データバッファを迂回する経路で前記第２のバスに転
   送するための信号線とを有することを特徴とするバス変
   換装置。
2. 【請求項２】請求項１記載のバス変換装置であって、前
   記転送元モジュールからソース同期転送要求信号を受信
   し、前記転送元モジュールへソース同期転送許可信号を
   送信する手段と、前記ソース同期転送要求信号を受信
   後、前記第２のバスのバス使用権を獲得する手段とを有
   することを特徴とするバス変換装置。