JP2000187640A - バス調停制御装置及びそれに用いるバス調停制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 デバイスの負荷の高さの変化に応じて適切な
バス調停を行うことが可能なバス調停制御装置を提供す
る。 【解決手段】 セレクト信号生成器２０はデバイス＃０
〜３バスアクセスカウンタ回路１６〜１９のカウンタ値
を基にセレクト信号を生成する。デバイス番号セレクタ
２１〜２４はセレクト信号で指示されるデバイス番号を
プライオリティレジスタ２５〜２８に出力する。プライ
オリティレジスタ２５〜２８は比較器１２，１４の一方
が一致した時に、デバイス番号セレクタ２１〜２４から
のデバイス番号を格納する。プライオリティポインタ２
９はバス調停回路３０で用いられるプライオリティリン
グにおけるリングの始点を格納する。バス調停回路３０
はプライオリティレジスタ２５〜２８及びプライオリテ
ィポインタ２９の内容を基にバスの優先度を決定し、各
デバイス３〜６へバス使用許可信号を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はバス調停制御装置及
びそれに用いるバス調停制御方式に関し、特にバス接続
された複数のデバイスにバス使用の使用権を割振るバス
調停制御方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のバス調停制御方式として
は、特開平６−２７４４５２号公報に開示された方法が
ある。この公報に開示されたデータ処理装置は、図４に
示すように、ＣＰＵ４１，４２と、バス調停回路４３
と、Ｉ／Ｏ（入出力）オプション制御部４４と、主記憶
４７と、Ｉ／Ｏデバイス４８とから構成され、ＣＰＵ４
１，４２とバス調停回路４３とＩ／Ｏオプション制御部
４４とは夫々バス２００に接続されている。また、Ｉ／
Ｏオプション制御部４４はＤＭＡ（ＤｉｒｅｃｔＭｅｍ
ｏｒｙ Ａｃｃｅｓｓ）制御部４５と、Ｉ／Ｏ制御部４
６とを備えている。

【０００３】上記の構成においてはバス２００にアクセ
ス要求を行う手段として、ＣＰＵ４１，４２及びＩ／Ｏ
オプション制御部４４のＤＭＡ制御部４５の３つがあ
る。これらがバスアクセス要求を行う場合、ＣＰＵ４１
はＢＲ−０、ＣＰＵ４２はＢＲ−１、ＤＭＡ制御部４５
はＢＲ−Ａ信号によってバス要求を行う。

【０００４】バス調停回路４３はこれら３つのバスアク
セス要求手段からのバス要求を調停し、ラウンドロビン
方式によって均等にバス調停を行っている。バス調停回
路４３によってバス使用が許可されたバスアクセス手段
に対しては夫々ＢＧ−０，ＢＧ−１，ＢＧ−ＡＢによっ
て通知する。

【０００５】ここで、ラウンドロビン方式とは最後にバ
スを使用したマスタによって優先度を決定する方式であ
る。例えば、０，１，Ａ，Ｂの４つのマスタがある場
合、最後にバスを使用したマスタと次のバス獲得の優先
度との関係は図５に示すような関係となる。

【０００６】つまり、最後にバスを使用したマスタが０
である場合には優先度がＢ＞１＞Ａ＞０となり、Ａであ
る場合には優先度が０＞Ｂ＞１＞Ａとなり、１である場
合には優先度がＡ＞０＞Ｂ＞１となり、Ｂである場合に
は優先度が１＞Ａ＞０＞Ｂとなる。ここで、ＤＭＡ制御
部４５にＩ／Ｏ制御部４６を介して接続されるＩ／Ｏデ
バイス４８がバス要求からアクセス終了までの時間規定
が存在するとする。

【０００７】このラウンドロビン方式に対し、上記の公
報記載の技術ではＤＭＡ制御部４５にバス使用要求線Ｂ
Ｒ−Ｂを新設し、複数のバス要求線ＢＲ−Ａ，ＢＲ−Ｂ
の２本をアクティブにしてバス要求を行うことによっ
て、バス獲得の確率を高める方式が提案されている。

【０００８】ＤＭＡ制御部４５からバス要求が行われる
時、２本のバス要求線ＢＲ−Ａ，ＢＲ−Ｂに同時にバス
要求信号が出力されるので、バス調停回路４３における
調停は１本よりも２本の方が使用権を得る確率が大とな
る。したがって、ＤＭＡ制御部４５が使用権を得る確率
が従来のラウンドロビン方式よりも大となり、当該方式
よりも少ない時間でバス要求からアクセス終了すること
ができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のバス調
停制御方式では、ラウンドロビン方式のような均等なバ
ス調停の場合、転送速度を考慮した調停を行うことがで
きないため、転送速度差のあるデバイス間の調停を最適
に行うことができない。

【００１０】すなわち、上記のラウンドロビン方式では
バスの使用権を各デバイスに均一に割振るため、転送速
度の速いデバイス（アクセス頻度の高いデバイス）が続
けてバスを使用することができずに待たされるので、転
送性能が低下してしまう。

【００１１】これに対して、上記の公報記載のバス調停
制御方式では優先的にバスを使用するバス要求手段に２
本のバス要求線を持たせ、バス要求時に２本のバス使用
線を使用することによって、優先度を上げることができ
るようにしている。これによって、バスアクセスに時間
的な制限のあるバス要求手段に対するバス使用効率を改
善させている。

【００１２】しかしながら、バス自体の効率的な使用法
という意味では問題が残る。例えば、優先権を与えられ
ているバス要求手段以外のバス要求手段が大きなデータ
を連続的に転送していた場合、この優先的なバス要求手
段の割込み確率が大きいため、転送が中断されて効率の
良い転送を行うことができなくなってしまう。また、こ
の方法ではどの時点でどのバス要求手段がバスを集中的
に使用したいかまでは知ることができず、各バス要求手
段のバス要求量に応じた合理的なバス調停が不可能であ
る。

【００１３】そこで、本発明の目的は上記の問題点を解
消し、デバイスの負荷の高さの変化に応じて適切なバス
調停を行うことができるバス調停制御装置及びそれに用
いるバス調停制御方式を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明によるバス調停制
御装置は、複数のバス要求手段に対するバス調停を行う
バス調停制御装置であって、予め設定された所定期間内
にバスを使用した回数の多い順に前記バス要求手段の順
位を決定する決定手段と、前記決定手段で決定された前
記バス要求手段の順位に応じて優先度を与えるバス調停
手段とを備えている。

【００１５】本発明によるバス調停制御方式は、複数の
バス要求手段に対するバス調停を行うバス調停制御方式
であって、予め設定された所定期間内にバスを使用した
回数の多い順に前記バス要求手段の順位を決定するステ
ップと、その決定された前記バス要求手段の順位に応じ
て優先度を与えるステップとを備えている。

【００１６】すなわち、本発明のバス調停制御装置は、
一定期間（一定時間またはバス調停回数の合計値）内
に、バスを使用した回数の多い順にバス要求手段の順位
を決定／記憶する手段と、バス要求手段の順位に応じた
優先度を与える手段とを持っている。

【００１７】上記の構成においては、各バス要求手段毎
のバス使用回数を一定時間または全てのバス要求手段の
バス使用回数の合計が一定値になるまでカウントし、カ
ウント終了条件成立後、各バス要求手段のバス使用回数
を比較し、使用頻度の多いものから順にバス使用の優先
度を高く設定する。この設定が終了した後、各バス要求
手段毎のバス使用回数値を０にクリアし、カウント終了
条件が成立するまで再度カウントを行う。この動作を繰
返し行い、バスの使用状況に応じて優先度を変化させる
ことによって、最適なバス調停が可能となる。

【００１８】従来の技術では予めバスを優先的に使用さ
せたいバス要求手段に対して固定的に優先度を上げるよ
うにしているが、本発明ではバスの使用状況に応じてバ
ス使用の優先度を動的に設定しているので、その時々で
バスを必要とするバス要求手段に対して適切なバスの優
先度を設定することが可能となる。よって、優先度をそ
の時のバス使用状況によって変化させることで、デバイ
スの負荷の高さの変化に応じて適切なバス調停を行うこ
とが可能となる。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施例について
図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施例によ
るバス調停制御装置を示す構成図である。図において、
バス調停制御装置１はタイマ回路１１と、比較器１２，
１４と、バスアクセスカウンタ回路１３と、オア（Ｏ
Ｒ）回路１５，３１と、デバイス＃０〜３バスアクセス
カウンタ回路１６〜１９と、セレクト信号生成器２０
と、デバイス番号セレクタ２１〜２４と、プライオリテ
ィレジスタ２５〜２８と、プライオリティポインタ２９
と、バス調停回路３０とから構成されている。また、バ
ス調停制御装置１はバス転送制御部２と、デバイス（＃
０〜＃３）３〜６とに夫々接続されている。

【００２０】タイマ回路１１はオア回路１５からリセッ
ト信号によってリセットされる毎に新規に時間を計測す
る。比較器１２はタイマ回路１１の計測時間と予め設定
された比較値Ａとを比較し、その比較結果をオア回路１
５に出力する。

【００２１】バスアクセスカウンタ回路１３はオア回路
３１の出力を基にデバイス３〜６がバス（図示せず）に
アクセスした回数をカウントする。比較器１４はバスア
クセスカウンカウンタ回路１３のカウンタ値と予め設定
された比較値Ｂとを比較し、その比較結果をオア回路１
５に出力する。

【００２２】オア回路１５は比較器１２，１４の比較結
果のオアをとり、その演算結果をプライオリティレジス
タ２５〜２８にストローブ信号として出力するととも
に、タイマ回路１１とバスアクセスカウンタ回路１３と
デバイス＃０〜３バスアクセスカウンタ回路１６〜１９
とに夫々リセット信号として出力する。

【００２３】デバイス＃０〜３バスアクセスカウンタ回
路１６〜１９各々はバス調停回路３０の出力を基に各デ
バイス３〜６がバスアクセスした回数をカウントする。
すなわち、デバイス＃０バスアクセスカウンタ回路１６
はデバイス（＃０）３がバスアクセスした回数をカウン
トし、デバイス＃１バスアクセスカウンタ回路１７はデ
バイス（＃１）４がバスアクセスした回数をカウント
し、デバイス＃２バスアクセスカウンタ回路１８はデバ
イス（＃２）５がバスアクセスした回数をカウントし、
デバイス＃３バスアクセスカウンタ回路１９はデバイス
（＃３）がバスアクセスした回数をカウントする。

【００２４】セレクト信号生成器２０はデバイス＃０〜
３バスアクセスカウンタ回路１６〜１９のカウンタ値を
基にデバイス番号セレクタ２１〜２４各々へのセレクト
信号を生成する。デバイス番号セレクタ２１〜２４は夫
々デバイス３〜６各々のデバイス番号＃０〜＃３のうち
のセレクト信号生成器２０からのセレクト信号で指示さ
れるものを対応するプライオリティレジスタ２５〜２８
に出力する。

【００２５】プライオリティレジスタ２５〜２８はデバ
イス番号セレクタ２１〜２４からのデバイス番号＃０〜
＃３を格納する。ここで、プライオリティレジスタ２５
〜２８にはＡ〜Ｄの符号が付されており、バスを使用す
る優先度が異なるように予め設定されている。

【００２６】プライオリティポインタ２９はバス調停回
路３０で用いられるプライオリティリングにおけるリン
グの始点を格納する。バス調停回路３０はプライオリテ
ィレジスタ２５〜２８に格納されているデバイス番号及
びプライオリティポインタ２９が指示するプライオリテ
ィリングの始点を基にバスの優先度を決定する。オア回
路３１はバス調停回路３０から各デバイス３〜６へのバ
ス使用許可信号のオアをとり、その演算結果をバスアク
セスカウンタ回路１３に出力する。

【００２７】バス転送制御部２はバスの使用状態を監視
し、その監視結果をバス調停回路３０に出力する。デバ
イス３〜６はバス配下のデバイスであり、各々デバイス
番号＃０〜＃３が付与されている。

【００２８】図２は本発明の一実施例によるバス調停動
作を示すフローチャートである。これら図１及び図２を
参照して本発明の一実施例によるバス調停動作について
説明する。まず、新規のバス調停動作について説明す
る。

【００２９】新規のバス調停動作におけるバスの調停及
びそのタイミングは以下のとおりである。デバイス（＃
０〜３）３〜６はバスを使用したい時、バス使用要求信
号にてバス調停回路３０にバス使用要求を行う。

【００３０】バス調停回路３０は自回路内の調停論理に
よって選択したデバイス３〜６にバス使用許可信号にて
バスの使用許可を与える（図２ステップＳ５，Ｓ７）。
バス調停回路３０はバス使用要求を常時受付けている
が、バス調停及びバス使用許可をバス転送制御部２から
のバス解放信号によってバスが解放されたタイミングに
行う（図２ステップＳ３，Ｓ４）。

【００３１】バス調停回路３０はプライオリティレジス
タ２５〜２８の格納内容及びプライオリティポインタ２
９の保持内容によってバスの優先度を決定する。プライ
オリティレジスタ２５〜２８にはデバイス番号が格納さ
れており、バス使用の優先度はプライオリティレジスタ
（Ａ）２５に格納されている番号のデバイスが一番高
く、順次プライオリティレジスタ（Ｂ）２６、プライオ
リティレジスタ（Ｃ）２７、プライオリティレジスタ
（Ｄ）２８という順番に優先度が低くなっている。優先
度の高いレジスタほど、バス使用権を決定する際に使用
するプライオリティリングに出現する頻度が多くなって
いる。

【００３２】ここで、プライオリティリングとは次のよ
うに０〜９の番号があり、それにプライオリティレジス
タ２５〜２８を対応させたものである。すなわち、 ０ １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ Ａ Ｂ Ａ Ｃ Ｂ Ａ Ｄ Ａ Ｂ Ｃ となっている。

【００３３】バス調停回路３０によるバスの調停はプラ
イオリティポインタ２９が示すプライオリティリングの
番号を始点として、番号の大きい方に見ていった時に出
現するプライオリティレジスタ順（つまり、デバイス番
号）を優先順位として調停する。

【００３４】例えば、プライオリティポインタ２９の値
が「３」の時、プライオリティレジスタ２６とプライオ
リティレジスタ２８とに夫々格納されているデバイスか
らバス使用要求があったとする。この場合、Ｃ，Ｂ，
Ａ，Ｄの順番に優先度が高いので、Ｂ（プライオリティ
レジスタ２６）が選択される。ここで、プライオリティ
ポインタ２９の値が「８」等の時には８，９，０，１，
・・・のように、リング状につないで優先度を決定す
る。

【００３５】バス調停回路３０は上記の調停終了後、選
択されたプライオリティリングの番号＋１の値を次のリ
ングの始点として、プライオリティポインタ２９に格納
する（図２ステップＳ６）。選択されたプライオリティ
リングの番号に＋１するのは次の調停時に今選択した番
号の次の番号の優先度が一番高くなるようにするためで
ある。

【００３６】上記の例では選択されたプライオリティリ
ングの番号「４」に＋１され、プライオリティポインタ
２９に「５」が格納される。この後、バス調停回路３０
はバス使用を許可するデバイス（プライオリティレジス
タ２６に格納されているデバイス）にバス使用許可信号
を出力し、バス使用の許可を通知する（図２ステップＳ
７）。

【００３７】バス調停回路３０からバス使用許可信号が
出力されると、選択されたデバイスに対応するデバイス
＃０〜３バスアクセスカウンタ回路１６〜１９のカウン
タ値が＋１され（図２ステップＳ８）、バスアクセスカ
ウンタ１３のカウンタ値が−１される（図２ステップＳ
９）。

【００３８】このようにして、バス調停回路３０では優
先度の高いものほどバス獲得をし易い作りにすると同時
に、優先度の低いデバイスの沈み込みも防いでいる。そ
して、このプライオリティレジスタ２５〜２８に格納す
るデバイス番号を変化させることによって、最適なプラ
イオリティを動的に決定することができる。

【００３９】次に、プライオリティレジスタ２５〜２８
の更新方法について説明する。バスアクセスカウンタ１
３はバス調停回路３０がバス調停後に出力するバス使用
許可信号をオア回路３１を介して入力し、そのバス使用
許可信号をカウントし、バスの全調停回数を計数する。

【００４０】タイマ回路１１はクロック毎に歩進して時
間を計数する。各デバイス３〜６に対応するデバイス＃
０〜３バスアクセスカウンタ回路１６〜１９は各デバイ
ス３〜６毎にバス使用許可信号を受信した回数をカウン
トする。

【００４１】プライオリティレジスタ２５〜２８の更新
はタイマ回路１１の値またはバスアクセスカウンタ１３
の値が一定値に達した時に行われる（図２ステップＳ
１，Ｓ２）。この一定値とはタイマ回路１１の場合に比
較値Ａであり、バスアクセスカウンタ１３の場合に比較
値Ｂである。

【００４２】タイマ回路１１の値またはバスアクセスカ
ウンタ１３の値が一定値に達すると、オア回路１５から
ストローブ信号が出力されるので、プライオリティレジ
スタ２５〜２８の値が更新される。

【００４３】プライオリティレジスタ２５〜２８に入力
されるデバイス番号はセレクト信号生成器２０によって
決定される。セレクト信号生成器２０は各デバイス３〜
６に対応するデバイス＃０〜３バスアクセスカウンタ回
路１６〜１９の値を比較し（図２ステップＳ１０）、バ
スの使用許可が一番多く与えられたデバイス番号をデバ
イス番号セレクタ２１に出力させるようセレクト信号を
生成する。

【００４４】セレクト信号生成器２０は同様に、バスの
使用許可が２番目に多く与えられたデバイス番号をデバ
イス番号セレクタ２２に、バスの使用許可が３番目に多
く与えられたデバイス番号をデバイス番号セレクタ２３
に、バスの使用許可が４番目に多く与えられたデバイス
番号をデバイス番号セレクタ２４に夫々出力させるよう
セレクト信号を生成し、プライオリティレジスタ２５〜
２８の値を決定する（図２ステップＳ１１）。

【００４５】プライオリティレジスタ２５〜２８の値を
更新すると同時に、タイマ回路１１、バスアクセスカウ
ンタ１３、デバイス＃０〜３バスアクセスカウンタ回路
１６〜１９はオア回路１５からのリセット信号によって
夫々リセットされ（図２ステップＳ１２）、次のプライ
オリティの決定動作を開始する。

【００４６】上述したように動作することで、タイマ回
路１１とバスアクセスカウンタ１３とで決められる期間
内で、アクセスの多い順にプライオリティを高いものと
してプライオリティレジスタ２５〜２８の値を変化させ
ることによって、使用頻度の高いものほどバスを獲得し
やすいようにし、効率を高める。

【００４７】図３は本発明の一実施例及び従来のバス調
停方式のバスの使用割合の違いを示す図である。この図
３を参照して本発明の一実施例の効果について説明す
る。本発明の一実施例では上記のようにバス調停を行う
ことで、優先度をその時のバス使用状況によって変化さ
せることによって、デバイスの負荷の高さの変化に応じ
て適切なバス調停を行うことができる。

【００４８】例えば、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４つのデバイス
があり、ある時点でＡ＞Ｂ＞Ｃ＞Ｄの順にバス使用の要
求があるとする。本発明の一実施例ではＡ＞Ｂ＞Ｃ＞Ｄ
の順に優先度を設定する。

【００４９】したがって、ある一定時間内でのバスの使
用割合は図３（ａ）に示すようになる。これに対し、単
にラウンドロビン方式を用いた場合には図３（ｂ）に示
すように均等となり、特開平６−２７４４５２号公報に
記載の技術ではＢに２本のバス要求線を設けたとする
と、図３（ｃ）に示すようになる。これら３つの方法を
比較すると、転送量に応じて本発明の一実施例ではバス
の使用を割振ることができる。

【００５０】このように、バスの使用状況に応じてバス
使用の優先度を動的に設定することによって、その時々
でバスを必要とするバス要求を行うデバイス３〜６に対
して適切なバスの優先度を設定することができる。よっ
て、優先度をその時のバス使用状況によって変化させる
ことで、デバイス３〜６の負荷の高さの変化に応じて適
切なバス調停を行うことができる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、複
数のバス要求手段に対するバス調停を行う際に、予め設
定された所定期間内にバスを使用した回数の多い順にバ
ス要求手段の順位を決定し、その決定されたバス要求手
段の順位に応じて優先度を与えることによって、デバイ
スの負荷の高さの変化に応じて適切なバス調停を行うこ
とができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるバス調停制御装置を示
す構成図である。

【図２】本発明の一実施例によるバス調停動作を示すフ
ローチャートである。

【図３】本発明の一実施例及び従来のバス調停方式のバ
スの使用割合の違いを示す図である。

【図４】従来例によるバス調停制御装置を示す構成図で
ある。

【図５】従来例によるラウンドロビン方式による最後に
バスを使用したマスタと次のバス獲得の優先度との関係
を示す図である。

【符号の説明】

１ バス調停制御装置 ２ バス転送制御部 ３〜６ デバイス（＃０〜＃３） １１ タイマ回路 １２，１４ 比較器 １３ バスアクセスカウンタ回路 １５，３１ オア回路 １６〜１９ デバイス＃０〜３バスアクセスカウンタ回
路 ２０ セレクト信号生成器 ２１〜２４ デバイス番号セレクタ ２５〜２８ プライオリティレジスタ ２９ プライオリティポインタ ３０ バス調停回路

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のバス要求手段に対するバス調停を
   行うバス調停制御装置であって、予め設定された所定期
   間内にバスを使用した回数の多い順に前記バス要求手段
   の順位を決定する決定手段と、前記決定手段で決定され
   た前記バス要求手段の順位に応じて優先度を与えるバス
   調停手段とを有することを特徴とするバス調停制御装
   置。
2. 【請求項２】 前記複数のバス要求手段各々に対応して
   設けられかつ前記所定期間内のバス使用回数を計数する
   計数手段を含むことを特徴とする請求項１記載のバス調
   停制御装置。
3. 【請求項３】 前記所定期間を計数する手段と、前記所
   定期間が計数された時に前記計数手段を全てリセットす
   る手段とを含むことを特徴とする請求項２記載のバス調
   停制御装置。
4. 【請求項４】 前記バス調停手段は、前記バス使用回数
   の多いバス要求手段から順にバス使用の優先度を高く設
   定するよう構成したことを特徴とする請求項２または請
   求項３記載のバス調停制御装置。
5. 【請求項５】 複数のバス要求手段に対するバス調停を
   行うバス調停制御方式であって、予め設定された所定期
   間内にバスを使用した回数の多い順に前記バス要求手段
   の順位を決定するステップと、その決定された前記バス
   要求手段の順位に応じて優先度を与えるステップとを有
   することを特徴とするバス調停制御方式。
6. 【請求項６】 前記複数のバス要求手段各々の前記所定
   期間内のバス使用回数を計数するステップを含むことを
   特徴とする請求項５記載のバス調停制御方式。
7. 【請求項７】 前記所定期間を計数するステップと、前
   記所定期間が計数された時に前記複数のバス要求手段各
   々のバス使用回数を全てリセットするステップとを含む
   ことを特徴とする請求項６記載のバス調停制御方式。
8. 【請求項８】 前記優先度を与えるステップは、前記バ
   ス使用回数の多いバス要求手段から順にバス使用の優先
   度を高く設定するようにしたことを特徴とする請求項６
   または請求項７記載のバス調停制御方式。