JP2000307561A - バスシステム装置 - Google Patents

バスシステム装置

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JP2000307561A
JP2000307561A JP11113198A JP11319899A JP2000307561A JP 2000307561 A JP2000307561 A JP 2000307561A JP 11113198 A JP11113198 A JP 11113198A JP 11319899 A JP11319899 A JP 11319899A JP 2000307561 A JP2000307561 A JP 2000307561A
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JP
Japan
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data
bus system
bus
signal
circuit
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JP11113198A
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Toyohiko Komatsu
豊彦 小松
Hideki Osaka
英樹 大坂
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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  • Small-Scale Networks (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】配線間スキューのあるバスシステム装置を高速
化するための受信モジュールを提供する。 【解決手段】判定回路112は、各ビットで検出された
エッジのうち、一番早く検出されたエッジに同期して、
内部クロック信号iCLKを生成する。 Dフリップフ
ロップ103は、内部クロック信号iCLKに同期して
データを取り込む。これにより、配線間スキューが生じ
るバスシステムにおいて、動作周波数を上げてた場合で
も、本受信モジュールを用いて、データを確実に取り込
むことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、バスシステム装
置、およびそれを備えた情報処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、バスシステムを備えた、コンピュ
ータをはじめとする情報処理装置において、更なる高速
化が要求されており、その転送レートは、数百メガbp
sからギガbps台になっている。転送レートの向上に
は、バスの動作周波数を数百メガHzからギガHz台に
上げることが考えられる。
【0003】一般のバスシステムでは、バスシステムに
接続される2つ以上のモジュール間でデータ転送を行
う。バスシステムを構成するバス配線は一般に、アドレ
ス信号用配線、データ信号用配線、制御信号用配線、ク
ロック信号用配線等で構成される。数百メガHzまでの
動作周波数でモジュール間のデータ転送を行う場合に
は、クロック信号に同期しての入出力を行うクロック同
期方式がよく用いられる。
【0004】従来技術の構成例を図5に示す。図5は、
バスシステムにおいて、バス配線上に接続された2つの
モジュール間でデータ転送を行う場合の構成図である。
【0005】501,511はそれぞれ送信用モジュー
ル、受信用モジュールである。501,511は、例え
ばLSI等の回路素子で構成したものでも良い。
【0006】送信側モジュール501の構成について説
明する。
【0007】送信モジュール501には、出力バッファ
として、Dフリップフロップ(以下、D−FF)502
が設けられている。D−FF502は、入力端子D、出
力端子Q、およびクロック入力端子を備えている。クロ
ック入力端子の信号レベルがLレベルからHレベルに変
化する瞬間(立ち上がり時)、もしくはLレベルからH
レベルに変化する瞬間(立ち下がり時)のどちらかの状
態に、入力端子Dの信号レベルを出力端子Qに反映す
る。クロック入力端子の信号レベルが変化しない間は、
入力端子Dの信号レベルにかかわらず、出力端子Qの信
号レベルは不変である。これにより、クロック信号に同
期してデータを出力することが可能である。
【0008】クロック信号は、送信側モジュール内のD
−FF502や、他の回路に供給される。
【0009】送信側モジュール501の内部回路から
は、他の受信モジュールに出力するためのデータが送ら
れてくる。このデータはD−FF502によってクロッ
ク信号に同期して、受信側モジュールに向けて出力され
る。
【0010】クロック信号は、送信側モジュール501
に設けられた、D−FF502に供給される。また、こ
のクロック信号は、受信側モジュール511に設けられ
たD−FF512にも供給される。
【0011】受信側モジュール511について説明す
る。
【0012】受信側モジュール511には、入力バッフ
ァとして、D−FF512が設けられている。送信側モ
ジュール501から送られてきたデータは、D−FF5
12のデータ入力端子Dに入力される。D−FF512
は、前述のクロック信号に同期して、データを取り込
む。
【0013】本説明では、送信側モジュール501から
受信側モジュール511までの一連のデータの転送回路
について、D−FF502、512による1組分のみ図
示しているが、実際のシステムでは、データ信号の本数
(データのビット長)分設けられている。
【0014】なお、図5において、2つのモジュールに
は、それぞれ、D−FF502をはじめとする送信用回
路と、D−FF512をはじめとする受信用回路だけを
図示しているが、1つのモジュールに送信用回路と受信
用回路を設けている場合もある。また、図5はデータ信
号だけを図示しているが、アドレス信号や制御信号等を
クロック信号に同期して転送する場合には、データ信号
と同様に接続する場合がある。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】従来技術において、送
信側モジュール501と受信側モジュール511との間
を結ぶバス配線を構成するデータ信号配線は、データの
ビット数分設けられているが、これらの配線長は全て等
しいことが望ましい。しかし、実際にプリント配線基板
上にバス配線を構成する場合には、配線の制限等のため
に、各データ信号間の配線長にばらつきが生じる。これ
らは、データ信号間における伝搬遅延差(ピン間スキュ
ー、配線間スキュー)となる。また、動作環境、外来ノ
イズの影響や、データパターン等によっても、この遅延
時間差が生じる。
【0016】図5は、クロック信号と、受信モジュール
におけるデータ信号との関係を示すタイミングチャート
である。図5では、データ信号D1、D2およびD3の
3つである場合であり、さらに、データを3個続けて送
信する場合を示している。この3個のデータをA,B,
Cと呼ぶことにする。
【0017】送信側モジュール501からは、データD
1,D2およびD3はクロック信号CLKに同期して同
時に出力される。データと同時にクロック信号CLKも
受信側モジュールに送られる。しかし、図5に示すよう
に、前述のピン間スキューにより、受信側モジュール5
11で受け取るデータD1,D2およびD3のタイミン
グには、ばらつきがある。
【0018】ここで、Bのデータを受信する場合、クロ
ック信号CLKのB点に同期してデータを取り込むとす
る。前述のピン間スキューによって、D1,D2および
D3のデータが揃う区間(Window)は、データの
パルス幅(送信周期)よりも短くなる。システムを設計
する場合、クロック信号CLKの立ち下がり点が、この
区間内に入るように設計する必要がある。
【0019】従来技術では、動作周波数を上げること
で、前述のデータが揃う区間が短くなるため、動作周波
数の向上による高速化が難しい。
【0020】本発明の目的は、ピン間スキューのあるデ
ータバスにおいて、信号伝送の高速化の可能なバスシス
テム装置を提供することにある。
【0021】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の一態様によれば、データ幅が2ビット以上の
データバスを有するバスシステム装置であって、前記バ
スシステム装置は、データ信号を受信するデータ受信回
路を有し、前記データ受信回路は送られてきたデータの
変化点を検出する検出回路と、前記検出回路からの検出
結果を判定する判定回路、を有し、前記判定回路は前記
検出回路によって検出したデータの変化点からクロック
信号を生成することを特徴とするデータ受信回路が提供
される。
【0022】上記目的を達成するための本発明のさらに
別の態様によれば、データ幅が1ビット以上のデータバ
スを有するバスシステム装置であって、前記バスシステ
ム装置は、データ信号を送信するデータ送信回路を有
し、さらに前記バスシステム装置にダミーデータ信号を
設け、データバス上のデータが変化しない場合にダミー
データ信号が変化することを特徴とするデータ送信回路
が提供される。
【0023】
【発明の実施の形態】本発明の第1の実施の形態を、図
1を用いて説明する。
【0024】図1は、本発明による受信側モジュールの
構成図である。
【0025】101は受信側モジュールである。送信側
モジュールから出力されたデータは、バス配線を通り、
本受信側モジュール101で受信される。
【0026】111はエッジ検出回路である。エッジ検
出回路111は、受信側モジュールに送られてきたデー
タ信号のレベル変化に同期してレベルが変化する。これ
により、データ信号のエッジを検出する。
【0027】本実施形態では、受信側モジュール101
の一連のデータの転送回路である、D−FF103およ
びエッジ検出回路111について、1組分だけ図示して
いる。実際のシステムでは、これらの回路は、データバ
スを構成する信号の本数(データバスのビット長)分だ
け設けられている。各データ信号の変化は、各々に設け
られたエッジ検出回路によって検出する。
【0028】各データ毎に検出されたエッジは、全て判
定回路112に入力される。判定回路112は、各デー
タで検出されたエッジの中で、一番先に検出されたエッ
ジに合わせて、出力レベルを反転する。この出力は、デ
ータ信号を基に生成された、内部クロック信号iCLK
となる。
【0029】他方、受信モジュール101に送られたデ
ータは、バッファ104を通り、内部クロック信号iC
LKに同期して、D−FF103によって取り込まれ
る。
【0030】バッファ104は、受信側モジュールに入
力されたデータを遅延してD−FF103に送るために
設けられている。バッファ104の遅延時間は、エッジ
検出回路111と、判定回路112の遅延時間に、D−
FF103の持つホールド時間を合わせた時間と同じに
すると良い。
【0031】内部クロックiCLKは、D−FF103
の他に、エッジ検出回路111にもフィードバックされ
ている。これは、データが変化しないビット(検出する
エッジが無いビット)のエッジ検出回路に対して、エッ
ジ検出を完了したことを通知するためである。
【0032】受信側モジュール101の動作を図2を用
いて説明する。
【0033】図2は、エッジ検出回路の出力DE1,D
E2,DE3,内部クロック信号iCLK、バッファ1
04の出力点におけるデータ信号D1の、タイミングチ
ャートである。本説明では、データバス上のビット数を
3個としている。また、3つのデータA,B,Cが連続
で送られている。
【0034】受信モジュール101にデータが送られ、
データA,B,Cの変化点ごとに、エッジ検出回路の出
力DE1,DE2およびDE3が変化している。配線間
スキューにより、検出エッジのタイミングには、ばらつ
きがある。
【0035】判定回路112は、検出エッジDE1,D
E2,DE3の中で、一番早く検出されたエッジに合わ
せて、内部クロック信号iCLKを生成する。
【0036】図2のデータD1は、バッファ104によ
り、前述した時間だけ遅延されたデータを示している。
D−FF103は、内部クロック信号iCLKに同期し
て、この遅延されたデータを取り込む。
【0037】Aのデータを取り込む場合は、データ信号
がAからBに切り替わる時のエッジを用いる。また、B
のデータを取り込む場合は、データ信号がBからCに切
り替わるときに検出されたエッジを用いる。
【0038】D−FF103で取り込むデータは、バッ
ファ104により遅延されており、D−FF103での
データの取り込みを完了する前に、データが途切れない
ようにしている。また、一番先に切り替わるデータの変
化点を基準に内部クロックiCLKを生成するため、基
準以外のデータが、基準になったデータよりも早く途切
れることは無い。そのため、生成された内部クロック信
号iCLKを用いて、全てのデータをD−FFにより取
り込むことが可能となる。
【0039】本発明を用いることで、配線間スキューが
生じるようなバスシステムにおいて、動作周波数を上げ
てた場合でも、データ信号だけを用いて、確実に受信側
モジュールでデータを取り込むことができる。また、ク
ロック信号とデータ信号との間で位相を調節する必要が
無いため、バスシステムの設計が容易である。さらに、
クロック信号から常に高速なパルスが出力されないた
め、モジュールおよび装置からの放射ノイズを低減する
ことができる。
【0040】本発明の第2の実施の形態を、図3を用い
て説明する。
【0041】図3は、本発明による送信側モジュールの
構成図である。
【0042】301は送信側モジュールである。送信側
モジュールからは、データ信号の他に、1本のダミーデ
ータ信号が出力される。本実施形態では、送信側モジュ
ール301の一連のデータの転送回路である、 D−F
F302およびEX−OR311について、1組分だけ
図示しているが、実際のシステムでは、これらの回路
は、データバスを構成する信号の本数(データバスのビ
ット長)分だけ設けられている。
【0043】302はD−FFであり、内部回路から送
られてくるデータを、クロック信号CLKに同期して出
力する。
【0044】311はEX−ORゲート(EXclus
ive−OR、排他的論理和ゲート)である。EX−O
Rは、2本の入力端子のデータが等しい場合にはLレベ
ル、等しくない場合にはHレベルを、出力端子から出力
する。
【0045】EX−OR311は、D−FF302によ
り出力中のデータと、次のクロック信号により出力され
るであろうデータとを比較する。D−FF302に次の
クロック信号が入力されても、データが変化しない場
合、EX−OR311の出力はLレベルとなる。逆に、
D−FF302に次のクロック信号が入力されたとき、
データが変化する場合は、EX−OR311の出力はH
レベルとなる。
【0046】312は多入力NORゲートである。デー
タバスの各ビット毎に設けられたEX−ORゲートの出
力が、多入力NORゲート312に入力されている。各
ビットのEX−ORゲートの出力が全てLレベルの場
合、多入力NORゲート312の出力はHレベルとな
り、それ以外の場合はLレベルとなる。すなわち、転送
すべきデータバス上のデータが、次のクロック信号が入
力されても変化しないような場合に、多入力NORゲー
ト312の出力がHレベルとなる。
【0047】313はEX−ORゲートであり、314
はD−FFである。EX−ORゲート313とD−FF
314により、ダミーデータ信号を生成する。 このダ
ミーデータ信号は、他のデータと同様、クロック信号に
同期した信号である。
【0048】EX−ORゲート313の2本の入力端子
のうち、1本は多入力NORゲート312の出力と接続
されており、他方はD−FF314の出力端子と接続さ
れている。
【0049】多入力NORゲート312の出力がLレベ
ルの場合、クロック信号がD−FF314に入力されて
も、ダミーデータの信号レベルは不変である。多入力N
ORゲート312の出力がHレベルの場合、クロック信
号がD−FF314に入力される度に、ダミーデータ信
号のレベルが反転する。すなわち、データバス上の信号
レベルが、次のクロック信号が入力されても変化しない
場合にのみ、ダミーデータ信号が変化する。
【0050】本実施形態の送信側モジュール301と、
第1の実施形態による受信側モジュール101とを接続
する場合、受信側モジュール101においては、他のデ
ータ信号と同様にダミーデータ信号のエッジ検出も行う
ようにする。
【0051】本実施形態により、クロック信号が入力さ
れてもデータバスの信号レベルが変化しないような連続
データが転送可能となる。
【0052】本発明の第3の実施の形態を、図4を用い
て説明する。
【0053】図4は、本発明を用いて構成された情報処
理装置の構成図である。
【0054】400は、バックプレーン基板である。バ
ックプレーン基板400には、サブ基板401,40
2,403,404が搭載されている。サブ基板40
1,402,403,404、および、バックプレーン
基板400上に設けられたバスブリッジ421は、バス
配線422により相互に接続されている。サブ基板40
1には、中央処理装置(CPU)411、キャッシュメ
モリ412、およびバスブリッジ413が設けられてい
る。バスブリッジ413は、バス配線415とコネクタ
414を通じて、バス配線422と接続されている。サ
ブ基板402,403,404については、図示しない
が、サブ基板401と同様の回路や、あるいはメモリや
バスブリッジ等が設けられている。
【0055】本発明を、バス配線422,415により
接続されているバスブリッジ421,413や、CPU
411またはキャッシュメモリ412に適用すること
で、情報処理装置の高速化を図ることが可能となる。
【0056】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、モジュー
ル間の配線長の差などにより配線間スキューが生じるバ
スシステムにおいて、動作周波数を上げてた場合でも、
受信側モジュールでデータを取り込むことができる。
【0057】また、クロック信号とデータ信号との間で
位相を調節する必要が無いため、バスシステムの設計が
容易である。
【0058】さらに、クロック信号から常に高速なパル
スが出力されないため、モジュールおよび装置からの放
射ノイズを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態であるバスシステム装
置の概略を示す構成図である。
【図2】第1の実施形態における動作を説明するための
タイミングチャートである。
【図3】本発明の第2の実施形態の概略を示す構成図で
ある。
【図4】本発明の第3の実施形態の概略を示す構成図で
ある。
【図5】従来技術の概略を示す構成図である。
【図6】従来技術における動作を説明するためのタイミ
ングチャートである。
【符号の説明】
101,511…受信側モジュール、103,302,
314,502,512…Dフリップフロップ、104
…バッファ、111…エッジ検出回路、112…判定回
路、301,501…送信側モジュール、311,31
3…EX−ORゲート、312…多入力NORゲート、
400…バックプレーン基板、401,402,40
3,404…サブ基板、411…CPU、412…キャ
ッシュメモリ、413,421…バスブリッジ、414
…コネクタ、415,422…バス配線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5K028 AA01 CC05 EE05 NN31 PP15 SS02 SS12 SS23 5K032 AA02 BA11 BA14 DA12 DB16 5K047 AA02 AA07 AA08 BB04 GG06 GG24 KK02 MM23 MM28 MM60

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】データ幅が2ビット以上のデータバスを有
    するバスシステム装置であって、前記バスシステム装置
    は、データ信号を受信するデータ受信回路を有し、前記
    データ受信回路は送られてきたデータの変化点を検出す
    る検出回路と、前記検出回路からの検出結果を判定する
    判定回路を有し、前記判定回路は前記検出回路によって
    検出したデータの変化点からクロック信号を生成するこ
    とを特徴とするバスシステム装置。
  2. 【請求項2】データ幅が1ビット以上のデータバスを有
    するバスシステム装置であって、前記バスシステム装置
    は、データ信号を送信するデータ送信回路を有し、さら
    に前記バスシステム装置にダミーデータ信号を設け、デ
    ータバス上のデータが変化しない場合にのみダミーデー
    タ信号が変化することを特徴とするバスシステム装置。
  3. 【請求項3】請求項1または2記載のデータ受信回路お
    よびデータ送信回路を備えたことを特徴とするバスシス
    テム装置。
  4. 【請求項4】請求項1から3のいずれか1項記載のバス
    システム装置において、情報処理装置であることを特徴
    とするバスシステム装置。
JP11113198A 1999-04-21 1999-04-21 バスシステム装置 Pending JP2000307561A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7020851B2 (en) 2002-04-19 2006-03-28 Oki Electric Industry Co., Ltd. Universal serial bus circuit and data structure
JP2010239471A (ja) * 2009-03-31 2010-10-21 Panasonic Corp 時分割多重化回路、信号伝送装置
JP2016528813A (ja) * 2013-07-22 2016-09-15 クゥアルコム・インコーポレイテッドQualcomm Incorporated 多相クロック生成方法
JP2016538747A (ja) * 2013-10-03 2016-12-08 クアルコム,インコーポレイテッド Phyの変更を最小限に抑えかつプロトコルを変更せずにmipi d−phyリンクレートを向上させるための方法

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