JP2000276440A - 調停回路および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 使用権を授与する確率を均等にすると共に、
共有資源の使用権を短期間で得られるようにする。 【解決手段】 優先要求情報を優先要求情報保持回路１
２で保持し、要求信号および使用権を得たかどうかの使
用権情報とで前記優先要求情報を更新する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、共有資源、たとえ
ば、メモリを複数のＣＰＵや他の使用デバイスからの使
用要求を調停する調停回路および方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、バス接続されたメモリに対して複
数のデバイスが同時にアクセスしようとした場合に、使
用を許可するデバイスを調停回路により決定する。

【０００３】このような調停回路は特許登録第２６９４
８１２号公報において、提案されている。この提案では
同時に発生し、優先順位が同じ複数の使用要求について
は減算レジスタや乱数器を使用して、複数の使用要求の
中の１つに対して共有資源の使用を許可している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記提案
では共有資源が許可される使用要求が許可信号を得られ
るまでなされる場合にはあまり問題がないものの、要求
信号を途中で放棄する場合には公平性が極端に低下す
る。また乱数器を使用する場合でも使用要求がランダム
であるので、長期的に見れば共有資源の使用許可を受け
ることができる確率は複数のデバイスでは均一になる。
しかしながら短期的にみると、ある特定のデバイスの確
率が高くなってしまう。

【０００５】そこで、本発明の目的は、要求を放棄する
場合であっても調停時に共有資源の使用権を得ることが
できなかったデバイスが優先的に使用権を得ることがで
きる調停回路および方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、請求項１の発明は、資源を共有し、他の調停
回路からの使用要求を受けると共に、使用要求を決定し
て出力する調停回路であって、優先要求情報を保持する
手段と、要求信号および使用権を得たかどうかの使用権
情報とで前記優先要求情報を更新する手段とを備えたこ
とを特徴とする。

【０００７】請求項２の発明は、前記使用権情報は、自
己の調停回路が使用権を得たという情報、他の調停回路
が使用権を得たという情報、いずれの調停回路も使用権
を得られなかったという情報であることを特徴とする。

【０００８】請求項３の発明は、優先要求情報と、他の
調停回路の優先要求信号から、予め定められた優先順に
従って、要求信号および優先要求信号を生成する手段を
備えたことを特徴とする。

【０００９】請求項４の発明は、優先要求情報保持手段
は、資源を共有する調停回路の数に相当するレジスタか
らなり、いずれの調停回路も使用権が得られない場合に
は保持された情報がシフトされ、他の調停回路が使用権
を得た場合には、自己の要求信号に基づいて情報を更新
し、自己の調停回路が使用権を得た場合には、他の調停
回路の要求信号に基づいて、優先要求情報を削除するこ
とを特徴とする。

【００１０】請求項５の発明は、資源を共有し、他の調
停回路からの使用要求を受けると共に、使用要求を決定
して出力する調停方法であって、優先要求情報を保持
し、要求信号および使用権を得たかどうかの使用権情報
とで前記優先要求情報を更新することを特徴とする。

【００１１】請求項６の発明は、前記使用権情報は、自
己の調停回路が使用権を得たという情報、他の調停回路
が使用権を得たという情報、いずれの調停回路も使用権
を得られなかったという情報であることを特徴とする。

【００１２】請求項７の発明は、優先要求情報と、他の
調停回路の優先要求信号から、予め定められた優先順に
従って、要求信号および優先要求信号を生成することを
特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を詳細に説明する。図１は本発明を適用した調停
装置（回路）の回路構成を示す。

【００１４】図１において、０Ａ，０Ｂ，０Ｃ，０Ｄは
共有資源１に対する使用を要求する使用要求信号をそれ
ぞれ転送する信号線である。２−１〜２−４は上記４つ
の信号線に対応する個数だけ設けられるアービタであ
る。たとえばアービタＡは信号線０Ａから転送される使
用要求信号と対応付けられ、この信号線の使用要求信号
に対して共有資源の使用許可が与えられたときに、信号
線００Ａを介して、調停結果を示す信号を共有資源１に
出力する。他のアービタＢ〜ＤもアービタＡと同様の機
能を有する。

【００１５】調停要求回路５は調停装置２に対して調停
の実行を指示する。調停要求回路５の構成の一例を図２
に示す。この回路例では、不図示のタイマーによりバー
ストサイクル等の最大アクセス時間の終了が検知された
とき、アクセス権のある信号線（チャンネル）の使用要
求解除があったとき、共有資源１のアクセス状態に応じ
て、上記各状態を示す信号を調停要求信号０Ｓとしてア
ービタＡ〜Ｄに出力する。

【００１６】このような機能を持つアービタ２の構成を
アービタＡを例にして説明する。図３はアービタＡ（他
も同様）を回路構成を示す。

【００１７】図３において、優先要求情報生成回路１１
は表１の生成条件に従って信号線Ａについての優先要求
情報を生成する。

【００１８】

【表１】

【００１９】優先権要求情報には、＄Ａ［０］〜＄
［３］の３種類がある。信号線０Ａ〜０Ｄに使用要求信
号が発生し、信号線０Ａに対して共有資源の使用権が与
えられたときに、使用要求信号の発生個数に応じて、＄
Ａ［０］〜＄Ａ［３］の値が定められる。他の信号線
（０Ｂ〜０Ｄ）上に１以上使用要求があるとき＄Ａ
［０］の値が“０”（優先権要求放棄）の値に設定され
る。

【００２０】２以上の使用要求があるときは＄Ａ［１］
の値が“０”に設定される。３以上の使用要求があると
きは＄Ａ［２］の値が“０”に設けられる。＄Ａ［３］
は優先権要求を示す“１”を設定する。

【００２１】優先要求情報保持回路１２はシフトレジス
タで構成され、上述の値を図３に示す位置のレジスタに
保持する。また調停要求信号０Ｓが発生する毎に保持す
る値をシフトする。この値のシフトによって、自己の信
号線（この場合、０Ａ）では１度使用権を得た後、同時
発生の使用要求信号の個数に応じた調停回数だけ優先要
求情報（ビット“１”）の発生が停止される（優先権を
放棄）。

【００２２】調停判定回路１３は信号線０Ａ，０ＢＢ，
０ＣＣ，０ＤＤからの信号と、優先要求情報保持回路１
２からの信号を入力し、信号線Ａについての使用権の授
与／不授与を表２および表３の判定条件に従って決定す
る。その決定結果に応じて、アクセス信号保持回路１４
が００Ａ信号により共有資源１をアクセス可能とする。

【００２３】

【表２】

【００２４】

【表３】

【００２５】表２は信号線Ａについて優先要求および使
用要求の信号に基き、アービタＡから他のアービタＢ〜
Ｄに出力する優先要求信号０ＡＡのビット値を決定する
ための条件を示す。

【００２６】表３は各アービタ間で転送される優先要求
信号のビット値と、共有資源１の使用許可を与える信号
線との関係を示す。

【００２７】以下、図４および図５を参照して図１の調
停装置の調停動作を説明する。図４および図５は信号線
０Ａ〜０Ｄ上の使用要求信号の時間的な変化の状態と、
各アービタの優先要求情報保持回路１２で保持される値
との対応関係を示す。

【００２８】時刻Ｔ１で信号線０Ａ〜０Ｄ上に使用要求
が出力されていない場合、これらの信号線上のビット値
は全て“０”となる。また、各アービタの優先要求情報
保持回路１２で保持される＄Ａ（３）〜＄Ａ（０），＄
Ｂ（３）〜＄Ｂ（０）・・・の値はデフォルト値“１”
が設定される。

【００２９】調停要求回路５からの調停要求信号０Ｓが
タイミングＴ２で発生すると、各アービタは信号線０Ａ
〜０Ｄ上の使用要求信号を優先要求情報生成回路１１に
入力する。

【００３０】また、アービタＡの調停判定回路１３は信
号線０Ａ上の使用要求信号を入力し、アービタＢの調停
判定回路１３は信号線０Ｂ上の使用要求信号というよう
に各調停判定回路１３は自己に割当てられた使用要求信
号を入力する。

【００３１】時刻Ｔ２では図４に示すように、保持され
ている＄Ａ（０）の値が“１”であるので、アービタＡ
の調停判定回路１３は表２の調停判定条件に従って、優
先要求信号０ＡＡをビットをビット“１”に設定する。

【００３２】アービタＢ，Ｃ，Ｄでは優先要求信号０Ｂ
Ｂ〜０ＤＤをビット“１”に設定する。これらの優先要
求信号の値が設定されると、各アービタの調停判定回路
１３では表３のアクセス決定条件に従って共有資源１に
使用権を与えるアービタを決定する。

【００３３】表３の条件ではアービタＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの
順位で優先順位が定められている。このため、アービタ
Ａについての０ＡＡの優先要求信号が“１”の場合には
他のアービタの優先要求信号の値にかかわらず、アービ
タＡに共有資源１に対する使用権が与えられ、アービタ
Ａのアクセス信号００Ａがビット“１”となり、信号線
０Ａの使用要求信号を発生したデバイスが共有資源１を
使用することが可能となる。

【００３４】一方、他のアービタＢ〜Ｄでは表３の条件
に従って、アクセス信号を“０”に設定するので、信号
線０Ｂ〜０Ｄ上の使用要求信号を発生したデバイスは共
有資源１を使用することができない。

【００３５】この時点（時刻Ｔ１）でアービタＡが共有
資源１の使用権を取得しする。使用権が与えられなかっ
た他のアービタが受け持つ使用要求信号の個数は“３”
であるので、アービタＡの優先要求情報保持回路１２が
保持する値は、表１に従って決定され、＄Ａ［３］＝
１、＄Ａ［２］＝０、＄Ａ［１］＝０、＄Ａ［０］＝０
（図４の時刻Ｔ１のアービタＡ、次回データを参照）と
なる。

【００３６】アービタＢ〜Ｄでは時刻Ｔ１で使用要求信
号が発生したにもかかわらず、共有資源１の使用権が与
えられなかったので、表１の「アクセス権を得られぬア
ービタＢ等、」の条件に従って、たとえばアービタＢで
は＄Ｂ［３］の値を＄Ｂ［２］にシフトし、＄Ｂ［２］
の値を＄Ｂ［１］にシフトする。また、＄Ｂ［０］に
は、＄Ｂ［１］と信号ＯＢの論理値が保持される。

【００３７】このようにして、アービタＢ〜Ｄでは＄
［３］〜＄［０］が決定される。この例ではアービタＢ
〜Ｄの＄［０］の値は“１”となる（図４参照）。

【００３８】次の調停時刻Ｔ３において、図４に示すよ
うな使用要求信号が発生したとする。この例では、信号
線０Ａ，０Ｂ，０Ｄが使用要求発生、信号線０Ｃが使用
放棄となっている。

【００３９】この時刻Ｔ３で各アービタの調停判定回路
１３は、自己の＄［０］の値と、自己の担当する今回の
使用要求信号の値に基き、表２の条件に従って、優先要
求信号０ＡＡ〜０ＤＤの値を決定する。前回、共有資源
１の使用権を取得したアービタＡでは＄Ａ［０］の値が
“０”であるので、優先要求信号の値は“０”（優先要
求無し）となる。

【００４０】アービタＢでは＄Ｂ［０］の値が“１”
（図４参照）であり、前回に引き続き、今回も使用要求
が発生しているので、優先要求信号０ＢＢの値は“１”
となる。アービタＣでは今回の使用要求が発生していな
いので、表２の条件に従って優先要求信号０ＣＣの値は
“０”となる。

【００４１】アービタＤはアービタＢと同じ条件が適用
され、優先要求信号０ＤＤの値は“１”となる。

【００４２】この結果、アービタＡは前回共有資源１の
使用権を得たので、今回は使用権放棄となり、アービタ
ＢとＤが優先要求権を持つことになる。

【００４３】複数の優先要求権が同時に発生した場合、
表３に従って調停が行なわれる。この例ではアービタＢ
が優先順位が高いので、アービタＢに対して共有資源１
の使用権が与えられる。

【００４４】なお、本形態では所定回数は同時発生の使
用要求信号の個数に応じて定まるがこの点は後述する。

【００４５】連続して同一信号線上の使用要求信号を受
付け、共有資源１の使用権が得られなかったアービタ
Ｂ，Ｄは次回に調停時には、使用要求を入力し、優先権
のない他のアービタＡよりも共有資源１の使用要求に対
して優先権を持つ。さらに、優先要求権を持つ複数のア
ービタＡ〜Ｄが発生した場合は、予め定めたアービタの
優先順位に従って、優先要求権を与えるアービタを決定
する。

【００４６】次に、時刻Ｔ２で共有資源１の使用権を取
得したアービタＡの以後の動作を説明する。時刻Ｔ２で
共有資源１の使用権を取得したときに、アービタＡ内の
優先要求信号の＄Ａ［２］〜＄Ａ［０］はビット“０”
に設定される（図４参照）。

【００４７】この時点で使用要求が発生した個数は自己
を入れて４つであったので、他３つのアービタに優先要
求権を譲るために＄Ａ［２］〜＄Ａ［０］の３つのデー
タが選択される。たとえば使用要求が発生した個数が自
己を入れて２の場合には＄Ａ［０］にビット“０”が設
定される。

【００４８】このように＄Ａ［０］〜＄Ａ［２］にビッ
ト“０”を設定すると、次の時刻Ｔ３では、表２の判定
条件によりアービタＡには優先要求権が与えられない。

【００４９】以下、＄Ａの値は図４，図５に示すように
順次に［３］から［０］に向ってシフトされるので、時
刻Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５の３回はアービタＡは優先要求権を
得ることはできず、時刻Ｔ６で優先要求権を得ることが
できる。

【００５０】以上、説明したように、一度、共有資源１
の使用権を取得したアービタＡは、その時点で発生した
他の使用要求（３つ）のために調停回数において３回優
先要求権を放棄するので、他のアービタでは、以後、連
続的に使用要求を受けつけている限りは、３回以内に必
ず共有資源１の使用権を得ることができる。

【００５１】上述の実施形態の他に次の形態を実施でき
る。

【００５２】１）上述の実施形態では４つのチャンネル
（信号線）についての調停装置を説明したがこの個数に
限定する必要はない。

【００５３】２）共通資源１はメモリを例としたがメモ
リに限らず、共有バス等他のデバイスにも本発明を適用
できる。

【００５４】

【発明の効果】以上、説明したように、請求項１，５の
発明によれば、共有資源の使用権を、取得したかどうか
で動的に優先要求情報を更新するので、その間に、使用
権が得られなかった使用要求で、優先権を持つ使用要求
が必ず共有資源の使用権を得ることができ、使用権を得
る確率が均等となり、かつ、使用権が得られない場合に
も一定期間内に必ず使用権を取得することが可能とな
る。

【００５５】請求項２，６の発明によれば、使用権を得
たかの情報がより細やかになり、さらに公平性が向上す
る。

【００５６】請求項３，７の発明では、優先権を持つ使
用要求が複数存在する場合には予め定めた優先順により
使用権が与えられる。この場合でも、使用権が与えられ
ると、その使用要求に対しては以後、優先権が放棄され
るので、使用権が得られず、優先権を持つ使用要求が優
先される。

【００５７】請求項４の発明では、上記の制御が小規模
の回路構成で達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施形態の回路構成を示す回路図であ
る。

【図２】本発明実施形態の調停要求回路５の回路構成を
示す回路図である。

【図３】本発明実施形態のアービタの構成を示す回路図
である。

【図４】本発明実施形態の調停内容を示す説明図であ
る。

【図５】本発明実施形態の調停内容を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 共有資源 ２ アービタ ５ 調停要求回路 １１ 優先要求情報発生回路 １２ 優先要求情報保持回路 １３ 調停判定回路 １４ アクセス信号保持回路

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 資源を共有し、他の調停回路からの使用
   要求を受けると共に、使用要求を決定して出力する調停
   回路であって、 優先要求情報を保持する手段と、要求信号および使用権
   を得たかどうかの使用権情報とで前記優先要求情報を更
   新する手段とを備えたことを特徴とする調停回路。
2. 【請求項２】 前記使用権情報は、自己の調停回路が使
   用権を得たという情報、他の調停回路が使用権を得たと
   いう情報、いずれの調停回路も使用権を得られなかった
   という情報であることを特徴とする請求項１に記載の調
   停回路。
3. 【請求項３】 優先要求情報と、他の調停回路の優先要
   求信号から、予め定められた優先順に従って、要求信号
   および優先要求信号を生成する手段を備えたことを特徴
   とする請求項１または２に記載の調停回路。
4. 【請求項４】 優先要求情報保持手段は、資源を共有す
   る調停回路の数に相当するレジスタからなり、いずれの
   調停回路も使用権が得られない場合には保持された情報
   がシフトされ、他の調停回路が使用権を得た場合には、
   自己の要求信号に基づいて情報を更新し、自己の調停回
   路が使用権を得た場合には、他の調停回路の要求信号に
   基づいて、優先要求情報を削除することを特徴とする請
   求項１ないし３のいずれかに記載の調停回路。
5. 【請求項５】 資源を共有し、他の調停回路からの使用
   要求を受けると共に、使用要求を決定して出力する調停
   方法であって、 優先要求情報を保持し、要求信号および使用権を得たか
   どうかの使用権情報とで前記優先要求情報を更新するこ
   とを特徴とする調停方法。
6. 【請求項６】 前記使用権情報は、自己の調停回路が使
   用権を得たという情報、他の調停回路が使用権を得たと
   いう情報、いずれの調停回路も使用権を得られなかった
   という情報であることを特徴とする請求項５に記載の調
   停方法。
7. 【請求項７】 優先要求情報と、他の調停回路の優先要
   求信号から、予め定められた優先順に従って、要求信号
   および優先要求信号を生成することを特徴とする請求項
   ５または６に記載の調停方法。