JP2000187639A

JP2000187639A - バス調停装置

Info

Publication number: JP2000187639A
Application number: JP10364807A
Authority: JP
Inventors: Teruya Kobayashi; 輝也小林
Original assignee: NEC Engineering Ltd
Current assignee: NEC Engineering Ltd
Priority date: 1998-12-22
Filing date: 1998-12-22
Publication date: 2000-07-04

Abstract

(57)【要約】【課題】階層構造の複数のバス調停ユニットを有し、複
数のバス要求者を公平に調停するバス調停装置を提供す
ること。【解決手段】階層構造に接続された複数の調停ユニット
１０〜１６の各調停ユニット３００は、調停をロックす
る手段と、ロックする数をカウントするカウント手段２
３と、外部設定手段５００で設定された最大数をレジス
タ２４に移し両者を比較する比較器２５とを有し、カウ
ント手段２３が最大値に達するとロックを解除する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はバス調停装置、特に
複数のバス使用者が１つのバスを共有し、そのバス要求
を調停（アービトレーション）する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータをはじめ、多くのデジタル
機器にはＣＰＵ（中央演算装置）又はＭＰＵ（マイクロ
プロセッサ）の付属デバイスがアドレスバス及びデータ
バスを介して相互接続され、これらデバイスは共通バス
を、アクセス順又は優先度順に使用する使用権が与えら
れる。この使用権はバス調停装置により調停される。

【０００３】従来のバス調停装置の一例は特開平５―１
９７６７４号公報の「マルチプロセッサシステム用アー
ビトレーション装置及び同方法」に開示されている。こ
の従来のバス調停装置を図７に示す。このバス調停装置
は、バスに接続された１６個のエージェント００〜０
ｆ、これらエージェントを４個のグループに分け、各グ
ループに接続された４個の調停ユニット１０〜１３及び
これら４個の調停ユニット１０〜１３に接続された１個
の調停ユニット１４より構成される。

【０００４】この従来のバス調停装置は、ラウンドロビ
ンアービタ同士を階層構造状に接続することによって、
システム構成の柔軟性の向上、公平なバス調停の実現を
目ざしている。ラウンドロビンアービタとは、複数のバ
ス要求者よりバス要求が発行されると、直前に処理され
た要求者を最低優先順位にして次要求を調停する方式で
ある。

【０００５】図８は、図７に示したバス調停装置の各構
成素子の動作を説明するタイミングチャートである。
尚、クロック（ＣＬＯＣＫ）の立上がりで動作するもの
とする。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のバス調
停装置では、階層構造のラウンドロビンであって必ずし
も公平な調停ができないという問題があった。その理由
を図７及び図８を参照して説明する。

【０００７】先ず、図７の構成のバス調停装置におい
て、ある時間にバス要求がエージェント００、０１、０
２、０３で同時に発生したと仮定する。この場合の動作
概要を図８にタイムチャートで示す。クロック（ＣＬＯ
ＣＫ）１において同時にＲＥＱ００、ＲＥＱ０１、ＲＥ
Ｑ０２、ＲＥＱ２０が同時にアサートされると、調停ユ
ニット（以下アービタという）１０、１１、１２、１
３、１４は、初期値として全て最若番を優先する状態で
あった場合、ＲＥＱ４０、ＲＥＱ４２がセットされ、ア
ービタ１４は優先順位に従ってクロック２でＧＮＴ４０
をアサートし、アービタ１０に対してバス要求を受付け
たことを示す。これを受けたアービタ１０も、内部に保
持する優先順位に従ってエージェント００に対してＧＮ
Ｔ００をセットし、エージェント００に対してバス要求
を受付けたことを示すと、エージェント００はＲＥＱ０
０をセットしてバス要求を終了する。

【０００８】次の調停タイミングであるクロック６で
は、アービタ１４は、前回の調停者（エージェント０
０）を最低優先とする為に、今度はアービタ１２側のバ
ス要求、即ちＲＥＱ４２を受付けてＧＮＴ４２をアサー
トする。これを検出したアービタ１２は、ＧＮＴ２０を
アサートする。更に次の調停タイミングであるクロック
１０では、再びアービタ１０が優先されてＧＮＴ４０が
アサートされ、これを検出したアービタ１０はＧＮＴ０
１をアサートする。

【０００９】従って、この従来のバス調停装置により調
停される順番は、エージェント００→０３→０１→０２
となる。しかし、エージェント０３のバス要求を処理
後、エージェント０１がバス使用中に再びエージェント
０３がバス要求を発行すると（図８のＲＥＱ２０）、ア
ービタ１４はクロック１４の調停時には前回アービタ１
０を選択したことにより、今度はアービタ１２を優先す
る。この結果、再びエージェント０３のバス要求が選択
され、エージェント０３は、２度目のバス使用権を獲得
した（クロック１４でのＧＮＴ２０）にも拘らず、エー
ジェント０２は１度もバス使用権が得られないことにな
る。つまり、調停される確率は、隣接するエージェント
がバス要求を発行しているか否かに依存し、隣接エージ
ェントの範囲はバスアービタのハードウェア構成に依存
する。それ故に、この方式は、ラウンドロビンによるバ
ス調停を行っているにも拘らず必ずしも公平な調停はで
きていないこととなる。

【００１０】従って、本発明の目的は、細分化／階層化
されたアービタにおいても公平にバス調停を行うことが
可能なバス調停装置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、本発明によるバス調停装置は、次のような特徴的な
構成を採用している。

【００１２】（１）共通バスに接続される複数のバス要
求者に対して階層構造に接続された複数のバス調停ユニ
ットを有する情報処理装置のバス調停装置において、上
位層と下位層のバス調停ユニット間のインタフェースと
して、下位層からのバス要求を示す信号と上位層からバ
ス要求を受けたことを示す２本の信号に加え、下位層バ
ス調停ユニットの管理下にあるバス要求が２以上保留中
であることを示す信号を設け、上記バス要求が２以上保
留中であることを示す信号がアクティブである場合、調
停動作をロックして前回調停した要求者を再び最高優先
とするバス調停装置。

【００１３】（２）共通バスに接続される複数のエージ
ェントと、夫々該エージェントを対として接続される複
数のバス調停ユニットと、該バス調停ユニットを対とし
て接続する次の階層のバス調停ユニットとを順次階層構
造に接続し、前記各バス調停ユニットは、バス要求が２
以上保留中である場合には調停をロックする手段と、該
ロック手段でロックするよう制御した回数を計数するカ
ウント手段と、該カウント手段の計数値が所定値に達す
ると前記ロックを解除する手段とを具えるバス調停装
置。

【００１４】（３）前記所定値は、外部設定手段により
任意に設定可能にした上記（２）のバス調停装置。

【００１５】（４）前記カウント手段と前記外部設定手
段との両出力を比較する比較手段を有する上記（３）の
バス調停装置。

【００１６】（５）前記バス調停ユニットは、前回調停
したエージェントを記憶する記憶手段を有し、前回調停
したエージェントを次回調停では最低優先とする上記
（２）、（３）又は（４）のバス調停装置。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明のバス調停装置の好
適実施形態例の構成及び動作を添付した図１乃至図６を
参照して詳細に説明する。

【００１８】先ず、図１は本発明のバス調停装置の好適
実施形態例のブロック図であって、バスにて相互接続さ
れた８個のエージェント００〜０７からの複数の同時発
生するバス要求を階層構造の７個の調停ユニット１０〜
１６により調停する場合を示す。調停ユニット１０、１
１、１２、１３は、夫々隣接するエージェント００〜０
１、０２〜０３、０４〜０５、０６〜０７間に接続され
る。調停ユニット１４、１５は、夫々調停ユニット１０
〜１１、１２〜１３に接続される。また、調停ユニット
１６は、調停ユニット１４、１５に接続される。この調
停ユニット１６には、Ｄ形フリップフロップ（Ｄ−Ｆ／
Ｆ）１７及び２入力ＡＮＤ（論理積）ゲート１８が接続
されている。

【００１９】図１において、ＲＥＱＡ００〜ＲＥＱＡ１
４の各信号はバス要求を１つ以上保留しており調停が必
要であることを示す。ＲＥＱＭ００〜ＲＥＱＭ１３は本
発明の特徴でありバス要求を２つ以上保留していること
を示す。そしてＧＮＴＡ００〜ＧＮＴＡ１４は調停の結
果バス要求を受付けバスの使用を許可することを示す。
エージェント００、０１、０２、０３、０４、０５、０
６、０７は、バスを使用しデータ転送を行うためにバス
要求を発行するユニットである。

【００２０】バス調停ユニット１０、１１、１２、１
３、１４、１５、１６は、２つのバス要求者よりバス要
求信号を入力しバス要求を調停する機能ユニットであ
る。１７は遅延回路として機能するＤ−Ｆ／Ｆであり、
本実施例ではＲＥＱＡ００〜ＲＥＱＡ１４のいずれかが
アサートされると、次のクロックで調停結果を返却する
ように仮定しているので、タイミングを合わせる為に設
けられている。１８はＤ−Ｆ／Ｆ１７の出力と、バス調
停タイミングを示すＡＲＢＣＹＣＬＥとの論理積（ＡＮ
Ｄゲート）であり、ＡＲＢＣＹＣＬＥ信号が”０”のと
き（調停タイミングではないとき）、ＧＮＴＡ１４信号
を抑止する。ＧＮＴＡ１４信号が抑止されると、他の全
てのＧＮＴＡ信号（ＧＮＴＡ００〜ＧＮＴＡ１３)もア
クティブにならない為に調停動作が行われない。

【００２１】次に、図２は図１に示す調停ユニット１０
〜１６の詳細ブロック図である。図２において、１００
及び２００は、バス調停ユニット（アービタ）３００の
調停対象となる要求者であり、図１においてエージェン
ト又はバス調停ユニットがこの要求者に該当する。アー
ビタ３００の入力信号ＲＥＱＡ_１００とＲＥＱＡ_２０
０は図１におけるＲＥＱＡ００〜ＲＥＱＡ１４と同じ機
能であり、各々要求者１００及び２００から１つ以上バ
ス要求を保留中であることを示す信号である。ＲＥＱＭ
_１００とＲＥＱＭ_２００も同様に図１のＲＥＱＭ００
〜ＲＥＱＭ１３と同機能の信号で、各々要求者１００及
び２００から２つ以上バス要求を保留していることを示
す。

【００２２】ＡＮＤゲート００は、ＲＥＱＡ_１００と
ＲＥＱＡ_２００の論理積で双方からのバス要求がアク
ティブである場合（ここでは００の出力が"１"である場
合とする）には、アービタ３００はＲＥＱＭ_１００と
ＲＥＱＭ_２００のいずれも"１"でない場合においても
２つ以上のバス要求を保留していることを示すために設
ける。ＯＲゲート０１はＲＥＱＭ_１００とＲＥＱＭ_２
００の論理和で、この出力が"１"の場合、要求者１００
又は２００のいずれかがバス要求を２つ以上保留してい
ることを示す。

【００２３】ＯＲゲート０２は、ＡＮＤゲート００の出
力とＡＮＤゲート２７の出力の論理和であり、次段アー
ビタ４００に対しバス要求を２つ以上保留していること
を示すＲＥＱＭ_３００を生成している。ＯＲゲート０
３はＲＥＱＡ_１００とＲＥＱＡ_２００の論理和で、次
段のアービタ４００に対しバス要求を１つ以上保留して
いることを示す信号ＲＥＱＡ_３００を生成している。
ＮＯＴゲート０４は、ＲＥＱＡ_１００の論理反転であ
る。選択器０５は、ＮＯＴゲート０４の出力とＲＥＱＡ
_２００を遅延回路１１の出力に従って選択する選択器
であり、遅延回路１１の出力が"０”ならばＮＯＴゲー
ト０４の出力を選択し、遅延回路１１の出力が“１”な
らばＲＥＱＡ_２００を選択する。

【００２４】遅延回路１２は、ＧＮＴ_３００がアクテ
ィブになった際に、ＧＮＴ_１００とＧＮＴ_２００のど
ちらへ出力するかを決定する。ＮＯＴゲート０６はＡＮ
Ｄゲート２７の出力を論理反転する。遅延回路１０は、
要求者１００又は２００のいずれも２つ以上要求を保留
していないことを意味する。ＸＯＲゲート０７は、Ｄ−
Ｆ／Ｆ１０の出力とＤ−Ｆ／Ｆ１２の出力の排他的論理
和で、Ｄ−Ｆ／Ｆ１０の出力が”０”ならば現在調停さ
れた要求者を保持し、次の調停でも再び優先させてい
る。Ｄ−Ｆ／Ｆ１０の出力が”０”ならば、現在調停さ
れた要求者ではない側の要求者を優先させる機能を実現
している。

【００２５】このように２つ以上のバス要求を保留して
いる要求者が存在する場合、この要求者を次回の調停に
おいても再び優先させる機能をここでは「アービトレー
ションロック機能」という。選択器０８は、Ｄ−Ｆ／Ｆ
１１の出力とＯＲゲート０７の出力をＧＮＴ_３００に
従って選択する選択器であり、ＧＮＴ_３００がアクテ
ィブでない間（”０”の間）はＤ−Ｆ／Ｆ１１に対し直
前の値を保持する目的で設けられている。遅延回路（Ｄ
−Ｆ／Ｆ）１１は、現在優先する要求者の記憶手段であ
り、”０”のときは要求者１００を優先する。遅延回路
１２は、調停の結果ＧＮＴ_３００がアクティブになっ
た場合、ＧＮＴ_１００とＧＮＴ_２００のどちらへ中継
するか選択する方向を記憶する。ＡＮＤゲート０９及び
０a、ＮＯＴゲート０bは前述したＧＮＴ_３００信号の
中継を行う機能を実現する。

【００２６】また、「アービトレーションロック機能」
によって調停を行った回数をカウントするための計数手
段（カウンタ）２３と、「アービトレーションロック」
回数の最大値を設定するための手段（外部設定手段）５
００及び最大値を格納する記憶手段(レジスタ)２４を設
ける。

【００２７】更に、最大値記憶手段２４と計数手段２３
の出力を比較し一致したことを検出する比較器２５を追
加する。比較器２５が一致したことを検出したら、ＲＥ
ＱＭ_３００をノンアクティブにし、Ｄ−Ｆ／Ｆ１０の
値を"１"にすることによって強制的に「アービトレーシ
ョンロック」状態を解除する機能を実現する為に、論理
反転を行うＮＯＴゲート２６、更にＤ−Ｆ／Ｆ１１の出
力を論理反転するＮＯＴゲート２１、この出力とＧＮＴ
_３００信号の論理積を出力するＡＮＤゲート２０、Ｄ
−Ｆ／Ｆ１０の出力とＧＮＴ_３００信号の論理積を出
力するＡＮＤゲート２２、そしてＯＲゲート０１とＮＯ
Ｔゲート０６の間に両出力の論理積を出力するＡＮＤゲ
ート２７を設ける。

【００２８】次に図３によって図１の基本的動作の一例
をタイムチャートで示す。図３の中でクロックＣＬＯ
ＣＫ信号に関して動作説明中ではｎ番目のクロックの立
ち上がりエッジをクロックｎと記述する。これはタイム
チャート中のＣＬＯＣＫ信号内に書かれた番号と対応
し、この実施例で記述されるＦ／Ｆは全てこのクロック
信号の立ち上がりで入力を取込むものとする。

【００２９】先ず、図３の例では、クロック１でエージ
ェント００がＲＥＱＡ００をアクティブにすることによ
りバス要求を行う。このとき、この例ではエージェント
００はバス要求を１つしか保留していないものとし、Ｒ
ＥＱＭ００はアクティブにしない。次にＲＥＱＡ００が
アクティブになったことをバス調停ユニット（以下アー
ビタと略す）１０が検出すると、ＲＥＱＡ０８をアクテ
ィブにしてバス要求が保留中であることを次段のアービ
タ１４へ通知する。

【００３０】同様にして、アービタ１４がＲＥＱＡ０８
のアクティブを検出すると、ＲＥＱＡ１２をアクティブ
にする。そしてアービタ１６は、ＲＥＱＡ１４をアクテ
ィブにし、Ｄ−Ｆ／Ｆ１７に入力する。そしてクロック
２のタイミングでＤ−Ｆ／Ｆの出力がアクティブになる
と、ＡＮＤゲート１８によってバス調停タイミング信号
ＡＲＢＣＹＣＬＥと論理積をとり、この出力をＧＮＴＡ
１４としてアービタ１６へ返却する。

【００３１】そしてアービタ１６は直前に調停した要求
者（ここではアービタ１４）を記憶しておき、この要求
者に対してＧＮＴＡ１２をアクティブにすることによっ
て、バス要求受付を表示する。同様に、ＧＮＴＡ１２が
アクティブになったことを検出したアービタ１０は、Ｇ
ＮＴＡ０８をアクティブにする。そしてアービタ１０は
ＧＮＴＡ００をアクティブにすることによってエージェ
ント００のバス要求が受付けられたことを表示して、エ
ージェント００がＢＵＳ信号を使用してデータ転送を行
う。また、ここでＧＮＴＡ００を検出したエージェン
ト００は、ＲＥＱＡ００信号をリセットしバス要求を終
了させる。

【００３２】以上が基本的な調停動作であり、次に本発
明の特徴である２つ以上のバス要求を保留中である信号
を用いた調停動作を図４のタイミングチャートに示す。

【００３３】この例は図１のエージェント００、０１、
０４の３つが同時にバス要求を発行した場合を例にして
いる。従って、ＲＥＱＡ００、ＲＥＱＡ０１、ＲＥＱＡ
０４がクロック１で同時にアクティブになる。次に、ア
ービタ１０ではＲＥＱＡ００とＲＥＱＡ０１がアクティ
ブになったことを検出し、ＲＥＱＡ０８をアクティブに
すると同時に、アービタ１０ではバス要求を２つ保留し
ていることになるため、ＲＥＱＭ０８もアクティブにす
る。

【００３４】そしてアービタ１４はＲＥＱＡ０８、ＲＥ
ＱＭ０８のアクティブを検出すると、ＲＥＱＡ１２、Ｒ
ＥＱＭ１２をアクティブにする。一方エージェント０４
側のバス要求はアービタ１２、１５を経由しＲＥＱＡ０
４→ＲＥＱＡ１０→ＲＥＱＡ１３の順に伝達される。そ
してアービタ１６でＲＥＱＡ１２とＲＥＱＡ１３がアク
ティブになったことを検出し、ＲＥＱＡ１４をアクティ
ブにする。そしてクロック２のタイミングでＤ−Ｆ／Ｆ
１７の出力がアクティブになる。このとき、この動作例
ではクロック２のタイミングでバス調停タイミング信号
ＡＲＢＣＹＣＬＥがアクティブになったと仮定してい
る。このタイミングでバス要求を受付けたことを示すＧ
ＮＴＡ１４をアービタ１６に返却する。

【００３５】ここで、アービタ１６では、優先順位の状
態がアービタ１４側、即ちＲＥＱＡ１２側を優先する状
態であったと仮定し、これによってアービタ１４側への
ＧＮＴＡ１２をアクティブにし、ＧＮＴＡ１３はノンア
クティブのままにする。同時に、ここでＲＥＱＭ１２が
アクティブであることにより本発明の特徴である「アー
ビトレーションロック」動作が行なわれる。これは通常
ならばラウンドロビンのアルゴリズムに従い現在調停し
たアービタ１４側の優先順位を下げ次回の調停ではアー
ビタ１５側を優先させるが、ＲＥＱＭ１２がアクティブ
になっている為に、次回の調停においてもアービタ１４
側を優先させてアービタ１４配下に保留になっているも
う一つのバス要求を受け付けるように設定する。

【００３６】次に、アービタ１４はＧＮＴＡ１２のアク
ティブを検出したら、ＧＮＴＡ０８をアクティブにす
る。ここでは、もう一方のアービタ１１側にはバス要求
はないので、調停は行わずに無条件で中継するだけであ
るが、ＲＥＱＭ０８がアクティブであることにより優先
順位のロックは行う。これは、次回の調停までにアービ
タ１１側より新規にバス要求が行われてもこれを優先さ
せずにアービタ１０側で保留になっているバス要求を優
先させる機能を実現している。

【００３７】次に、アービタ１０がＧＮＴＡ０８のアク
ティブを検出すると、アービタ内部に記憶している優先
順位に従い調停を行う。図４の例では、先ずエージェン
ト００側を優先させてＧＮＴＡ００をアクティブにして
いる。これによって、エージェント００はバス使用の許
可を与えられクロック３でバス要求信号ＲＥＱＡ００を
リセットし、クロック３とクロック４で共有バスとなっ
ているＢＵＳ信号を用いてデータ転送を行う。（この例
では説明を簡潔にする為にデータ転送は１回の調停につ
き２クロック間のみ行われるものと仮定している。）

【００３８】ＲＥＱＡ００がリセットされると、アービ
タ１０で保留中のバス要求は１つだけとなる為にＲＥＱ
Ｍ０８もリセットされる。ＲＥＱＭ０８がリセットされ
ると、アービタ１４のＲＥＱＭ１２もリセットされる。
エージェント００がデータ転送を行っている間もまだバ
ス要求が受付けられていないエージェント０１及びエー
ジェント０４は、バス要求信号をアクティブにしている
為にＲＥＱＡ０１、ＲＥＱＡ０４はアクティブの状態
のままでいる。この為、これに連動しＲＥＱＡ０８、
ＲＥＱＡ１２、ＲＥＱＡ１０、ＲＥＱＡ１３、ＲＥ
ＱＡ１４はアクティブになったままである。

【００３９】この２クロックの転送終了後、クロック５
で再び調停タイミングであるＡＲＢＣＹＣＬＥがアクテ
ィブになると、ＧＮＴＡ１４が再びアクティブになる。
これを検出したアービタ１６はクロック１における前回
の調停時に「アービトレーションロック」機能によって
再びアービタ１４側が優先されるように設定されてい
る。この為、この優先順位に従ってＧＮＴＡ１２をアク
ティブにする。ここでは、既にＲＥＱＭ１２はリセット
されてノンアクティブとなっている為に、「アービトレ
ーションロック」は行われず、次回調停時の優先順位は
今回と逆側、即ちアービタ１５側へ切り替える。アービ
タ１４がＧＮＴＡ１２のアクティブを検出すると、アー
ビタ１０側のＧＮＴＡ０８をアクティブにする。ここで
も、「アービトレーションロック」状態は解除されてい
る為に、優先順位を入替えて次回の調停時にはアービタ
１１側を優先するように設定する。

【００４０】次に、アービタ１０は、ＧＮＴＡ０８がア
クティブになったことを検出すると、既にＲＥＱＡ００
はリセットされており、アクティブなのはＲＥＱＡ０１
のみであるので、ＧＮＴＡ０１をアクティブにし、エー
ジェント０１に対してバス使用権を与える。これによ
り、エージェント０１はクロック６でＲＥＱＡ０１をリ
セットし、クロック６とクロック７の間バス信号ＢＵＳ
を用いてデータ転送を実行する。

【００４１】このとき、まだバス要求が受付けられてい
ないエージェント０４によってＲＥＱＡ０４がアクティ
ブになっているため、連動してＲＥＱＡ１０、ＲＥＱ
Ａ１３、ＲＥＱＡ１４がアクティブのままになってい
る。エージェント０１の転送終了後、再びクロック８
で、バス調停タイミングＡＲＢＣＹＣＬＥがアクティブ
になるので、ＧＮＴＡ１４がアクティブになり、アービ
タ１６に伝達される。これにより、アービタ１６はＧＮ
ＴＡ１３をアクティブにしてアービタ１５へ伝達する。

【００４２】同様に、アービタ１５はＧＮＴＡ１０をア
クティブにしてアービタ１２に伝達し、アービタ１２は
ＧＮＴＡ０４をアクティブにしてエージェント０４にバ
ス要求使用許可を通知する。これにより、エージェント
０４はクロック９でＲＥＱＡ０４をリセットし、クロッ
ク９とクロック１０の間にバス信号ＢＵＳを用いてデー
タ転送を行う。

【００４３】次に、図２に示す各アービタ１０〜１６の
具体的回路動作を、図５のタイミングチャートを参照し
て説明する。これは「アービトレーションロック」機構
及び「アービトレーションロック」回数によるロック抑
止機構が動作しない基本動作例である。先ず、クロック
２においてＲＥＱＡ_１００とＲＥＱＡ_２００が同時に
アサートされアクティブになり、ＲＥＱＭ_１００及び
ＲＥＱＭ_２００はノンアクティブのままである。ＲＥ
ＱＡ_１００とＲＥＱＡ_２００が同時にアクティブにな
ると、ＯＲゲート０３の出力が"１"になりＲＥＱＡ_３
００がアクティブになる為に、次段アービタ４００に対
し１つ以上のバス要求を保留していることを通知する。

【００４４】また、ＲＥＱＡ_１００とＲＥＱＡ_２００
が共にアクティブであることにより、ＡＮＤゲート００
及びＯＲゲート０２の出力が”１”になる。これによっ
て、ＲＥＱＭ_３００がアクティブになり、次段アービ
タ４００へバス要求を２つ以上保留していることを通知
する。またＲＥＱＭ_１００及びＲＥＱＭ_２００はノン
アクティブのままなので、ＯＲゲート０１の出力は”
０”のままであり、ＡＮＤゲート２７の出力も”０”で
ある。このＡＮＤゲート２７の出力がＮＯＴゲート０６
により反転されてＤ−Ｆ／Ｆ１０は”１”の状態となっ
ている。

【００４５】Ｄ−Ｆ／Ｆ１０が”１”の場合はアービト
レーションのロックを行わないことを意味する。（逆
に”０”の場合は「アービトレーションロック」を行う
ことを意味する。）また、次調停時での優先順位を記憶
するＤ−Ｆ／Ｆ１１は、このタイミングチャートの例で
は初期値を”０”として最初の調停時には要求者１００
側を優先する。このＤ−Ｆ／Ｆ１１が”０”であること
により、選択器０５はＮＯＴゲート０４の出力が選ばれ
る。

【００４６】ここでは、ＲＥＱＡ_１００がアクティ
ブ(”１”)であることにより、選択器０５は”０”を出
力する。この値は次クロック３でＤ−Ｆ／Ｆ１２に取込
まれ、ＮＯＴゲート０ｂの出力が”１”になる。クロッ
ク３で、次段アービタ４００よりＧＮＴ_３００がアク
ティブになると、ＡＮＤゲート０９を介してＧＮＴ_１
００側へ中継する。ＧＮＴ_３００がアクティブになっ
たことにより、選択器０８はＸＯＲゲート０７の出力を
選択し、ここでは”１”を出力する。これにより、次ク
ロックのクロック４でＤ−Ｆ／Ｆ１１には”１”が格納
され、選択器０５はＲＥＱＡ_２００の値を出力する。
ＲＥＱＡ_２００は依然としてアクティブである為に、
選択器０５は”１”を出力し、次クロックのクロック５
でＤ−Ｆ／Ｆ１２の値が”１”に変わる。

【００４７】また、クロック３でのＧＮＴ_１００のア
クティブにより、バスの使用許可を得た要求者１００
は、クロック４でＲＥＱＡ_１００をリセットする。Ａ
ＮＤゲート００及びＯＲゲート０２の出力が”０”とな
りＲＥＱＭ_３００はノンアクティブとなる。しかし、
ＲＥＱＡ_２００はアクティブである為に、ＲＥＱＡ_３
００もアクティブのままである。また、クロック３にお
ける調停タイミングで、ＲＥＱＭ_３００がアクティブ
であった為に次段アービタ４００で「アービトレーショ
ンロック」機構が働いて、次回の調停時にもアービタ３
００を優先するように設定される。そこで、クロック６
での調停タイミングにおいても、ＧＮＴ_３００がアク
ティブになる。このときに、Ｄ−Ｆ／Ｆ１２の出力が”
１”であることにより、ＡＮＤゲート０aを経由してＧ
ＮＴ_２００がアクティブとなる。ＧＮＴ_２００がアク
ティブになったことを検出した要求者２００は、ＲＥＱ
Ａ_２００をリセットしバスを使用する。

【００４８】次に、図６のタイミングチャートを用いて
本発明のバス調停装置の動作の説明を行う。この例がア
ービトレーション機構及び本発明の特徴である「アービ
トレーションロック」回数計測によるロック抑止機構を
用いた場合の動作例である。前提条件として、最大値格
納手段２４に”１”を設定したものと仮定し「アービト
レーションロック」を一度行ったら強制解除を行う。動
作は先ずクロック２で要求者１００よりＲＥＱＡ_１０
０及びＲＥＱＭ_１００がアサートされてアクティブに
なる。ＲＥＱＡ_１００のアクティブにより、ＯＲゲー
ト０３の出力が”１”になり、ＲＥＱＡ_３００がアク
ティブになる。一方、ＲＥＱＭ_１００がアクティブに
なったことにより、ＯＲゲート０１とＡＮＤゲート２７
とＯＲゲート０２の出力が”１”になり、ＲＥＱＭ_３
００がアクティブになる。またこのとき、ＮＯＴゲート
０６の出力が”０”になる為に、クロック３でＤ−Ｆ／
Ｆ１０に”０”が格納される。

【００４９】これによって「アービトレーションロッ
ク」機構が働きＸＯＲゲート０７の出力にはＤ−Ｆ／Ｆ
１２の内容がそのまま選択器０８に入力される。また、
Ｄ−Ｆ／Ｆ１１の初期値は”０”であると仮定している
為に、選択器０５にはＮＯＴゲート０４の出力（ＲＥＱ
Ａ_１００の反転）が選択され、現在ＲＥＱＡ_１００は
アクティブ(”１”)であり、選択器０５はこれを反転し
た内容すなわち”０”が出力される。これがＤ−Ｆ／Ｆ
１２に入力されるので、Ｄ−Ｆ／Ｆ１２はクロック３
で”０”を格納する。この例ではクロック３で調停タイ
ミングＡＲＢＣＹＣＬＥがアクティブになり、次段アー
ビタ４００よりＧＮＴ_３００がアサートされたと想定
する。

【００５０】選択器０８は、ＸＯＲゲート０７の出力を
選択し”０”を出力する。また同時に、Ｄ−Ｆ／Ｆ１２
が”０”であることにより、ＮＯＴゲート０ｂの出力
は”１”である。これとＧＮＴ_３００とによってＡＮ
Ｄゲート０９の出力が”１”になりＧＮＴ_１００がア
クティブになる。更に、このとき、ＡＮＤゲート２０の
出力が”１”になることでＣＯＵＮＴＵＰ信号が”１”
になり、クロック４でカウンタ２３がカウントアップ
し”０”から”１”に変化する。比較器２５は、カウン
タ２３の出力とレジスタ２４の出力が一致したことを検
出して”１”を出力し、これを受けたＮＯＴゲート２６
は”０”になる。これにより、ＡＮＤゲート２７の出力
は”０”となり、ＲＥＱＭ_３００はノンアクティブと
なる。この動作によって、次の調停時には「アービトレ
ーションロック」が働かずに抑止される。この例では、
要求者１００はＧＮＴ_１００を検出しても更にまだ保
留中のバス要求が２つ以上あると仮定し、ＲＥＱＡ_１
００及びＲＥＱＭ_１００もアクティブとなったままと
する。

【００５１】次段アービタ４００では前回の調停時に
「アービトレーションロック」機構が働いた為に、クロ
ック６の次調停タイミングＡＲＢＣＹＣＬＥのタイミン
グで、再びＧＮＴ_３００をアサートする。アービタ３
００においても、前回の調停時に「アービトレーション
ロック」を行いＤ−Ｆ／Ｆ１２の内容が”０”である為
に、再びＧＮＴ_１００がアクティブになる。このとき
同時に選択器０８がＸＯＲゲート０７の出力を選択する
と、Ｄ−Ｆ／Ｆ１２の内容を反転した値、即ち”１”が
出力され、次クロックのクロック７でＤ−Ｆ／Ｆ１１に
格納される。これによって次回の調停時には要求者２０
０側を優先するように設定された。

【００５２】他方、クロック６に戻りＧＮＴ_３００
が”１”で、Ｄ−Ｆ／Ｆ１０の内容が”１”あるので、
ＡＮＤゲート２２の出力が”１”となりＲＥＳＥＴ信号
がアクティブになる。これによりカウンタ２３の内容は
次クロック（クロック７）のタイミングでリセットさ
れ、再び”０”となる。比較器２５の出力は、”０”と
なり、ＮＯＴゲート２６の出力は”１”となるので、Ａ
ＮＤゲート２７の出力が”１”となり、再びＲＥＱＭ_
３００がアクティブになる。

【００５３】このように、上述の実施例では、２つ以上
バス要求を保留している信号を用いた「アービトレーシ
ョンロック」機構と、「アービトレーションロック」機
能を用いて調停した回数をカウントし、予め設定してお
いた最大数と一致したときに、「アービトレーションロ
ック」機能の強制解除を行う機能を追加している。これ
らの手段により、保留中となっているバス要求の数に応
じたアービトレーションを行い、更に同一要求者が「ア
ービトレーションロック」機能を用いてバスの優先権を
独占することを防止している。

【００５４】これによって、調停装置を複数の調停ユニ
ットに分割して相互接続しても調停の公平さが失われる
ことが無くなる。また調停装置を分割しても調停の公
平さが失われることがない為に本実施例のように１つの
調停ユニットを２対１の調停機能にして相互接続すれば
機構の単純化が図れ、調停ユニット間のインタフェース
も統一されているので、バスエージェント数の拡張も容
易に行うことが可能となる。

【００５５】以上、本発明のバス調停装置の好適実施形
態例の構成及び動作を説明した。しかし、本発明は斯る
特定実施形態例のみに限定されるべきではなく、本発明
の要旨を逸脱することなく種々の変形変更が可能である
ことが当業者には容易に理解できよう。

【００５６】

【発明の効果】上述の説明から理解される如く、本発明
のバス調停装置によると、バス要求が２以上保留中であ
ることを予め知っておくことにより、次回の調停時にも
同一要求者に優先権を与え、且つ１つの要求者に集中し
て調停されることを抑止する「アービトレーションロッ
ク機能」を付加することにより、公平なラウンドロビン
制御を可能にする。

【００５７】また、上述した効果により、１つのバス調
停ユニット（アービタ）は、調停対象を極力減らして設
計することにより、多数の要求者にも対応させることが
可能である。そして要求者の数を増やす場合においても
バス調停回路を変更することなく相互接続する台数を増
やすのみで対応可能であり、バス調停装置の構成を簡単
且つ柔軟に構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のバス調停装置の構成例を示すブロック
図である。

【図２】図１に示すバス調停装置の各調停ユニット（ア
ービタ）の具体的回路構成図である。

【図３】本発明のバス調停装置の動作を説明するタイミ
ングチャートである。

【図４】図３と同様のタイミングチャートである。

【図５】図２の調停ユニットの動作を説明するタイミン
グチャートである。

【図６】図５と同様のタイミングチャートである。

【図７】従来のバス調停装置の構成図である。

【図８】図７のバス調停装置の動作を説明するタイミン
グチャートである。

【符号の説明】００〜０７、１００、２００エージェント（バス要
求者）１０〜１６、３００調停ユニット（アービタ）２３カウンタ（計数手段）２４レジスタ２５比較器（比較手段）５００外部設定手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】共通バスに接続される複数のバス要求者に
対して階層構造に接続された複数のバス調停ユニットを
有する情報処理装置のバス調停装置において、上位層と
下位層のバス調停ユニット間のインタフェースとして、
下位層からのバス要求を示す信号と上位層からバス要求
を受けたことを示す２本の信号に加え、下位層バス調停
ユニットの管理下にあるバス要求が２以上保留中である
ことを示す信号を設け、上記バス要求が２以上保留中で
あることを示す信号がアクティブである場合、調停動作
をロックして前回調停した要求者を再び最高優先とする
ことを特徴とするバス調停装置。
【請求項２】共通バスに接続される複数のエージェント
と、夫々該エージェントを対として接続される複数のバ
ス調停ユニットと、該バス調停ユニットを対として接続
する次の階層のバス調停ユニットとを順次階層構造に接
続し、前記各バス調停ユニットは、バス要求が２以上保
留中である場合には調停をロックする手段と、該ロック
手段でロックするよう制御した回数を計数するカウント
手段と、該カウント手段の計数値が所定値に達すると前
記ロックを解除する手段とを具えることを特徴とするバ
ス調停装置。
【請求項３】前記所定値は、外部設定手段により任意に
設定可能にしたことを特徴とする請求項２に記載のバス
調停装置。
【請求項４】前記カウント手段と前記外部設定手段との
両出力を比較する比較手段を有することを特徴とする請
求項３に記載のバス調停装置。
【請求項５】前記バス調停ユニットは、前回調停したエ
ージェントを記憶する記憶手段を有し、前回調停したエ
ージェントを次回調停では最低優先とすることを特徴と
する請求項２、３又は４に記載のバス調停装置。