JP2001167049A - バス調停装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バス調停装置を用いたシステムのデバッグ効
率を高めるとともに、バス調停装置単体で過去の調停履
歴を考慮した比較的複雑なバス調停を行う。 【解決手段】 共通のバスの使用権を与えるバス要求主
体を優先順位情報に基づいて選択し、選択結果を出力す
る優先順位判別手段１１と、選択結果を調停履歴として
記憶する調停履歴記憶手段１５とを備える。また、優先
順位判別手段１１は、バス調停中ではない場合には、調
停履歴に応じて優先順位情報を変更して出力し、バス調
停中である場合には、すべてのバス要求信号を無視する
ように優先順位情報を変更して出力する優先順位変更回
路７２を備え、バス調停の優先順位を動的に変化させる
ようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータ等に
関し、特にＣＰＵ（central processing unit）やＤＭ
Ａ（direct memory access）回路等の複数の装置が接続
されたバスの調停を行うバス調停装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＰＵ、ＤＭＡ回路、メモリリフレッシ
ュ回路等の複数のバス要求主体（以下、コアと称する）
が、ある共通の資源に対してアクセスする場合、一般に
共通のバスを経由してアクセスを行う。例えば、コア
は、共通の半導体メモリに対して共通のアドレスバス及
び共通のデータバスを経由してアクセスを行う。この場
合、共通のバスの使用権を得たコアのみが共通の資源に
アクセスすることができる。

【０００３】バス調停装置は、このような共通のバスの
使用権をどのコアに与えるかを決定する。ここで、図３
を用いて従来のバス調停装置の説明を行う。

【０００４】図３は従来のバス調停装置を備えたバスシ
ステムのブロック図である。図３のシステムでは、４つ
のコア２１〜２４が１つの共通のバス３０を共有する。
コア２１〜２４はバス３１〜３４にそれぞれ接続し、バ
ス３１〜３４はバススイッチ３５を経由して、共通のバ
ス３０に接続している。

【０００５】例えばコア２１は、バス調停装置９０に対
してバス使用要求を示すリクエスト信号ｒｑ１を出力
し、バス調停装置９０は、バス使用許可を示すグラント
信号ｇｒ１をコア２１に出力する。グラント信号ｇｒ１
によってバスの使用許可を与えられたコア２１は、バス
３１及びバススイッチ３５を経由して共通のバス３０を
使用することができる。このときバススイッチ３５は、
バス調停装置９０が出力するコア選択信号ｃｓによっ
て、バス３１が共通のバス３０に接続されるようにスイ
ッチする。コア２１は、共通のバス３０へのアクセス終
了後に、バス調停装置９０に対してバス開放を指示する
エンド信号ｅｎ１を出力し、１回のバス使用サイクルが
終了する。

【０００６】優先順位判別手段９１は、優先順位設定手
段４１に設定されている優先順位情報を受け取り、複数
のコアからバス使用要求が来た場合には、この優先順位
情報に従って共通のバス３０の使用権を与えるコアを選
択し、優先順位判別結果ｐｒとして出力する。優先順位
情報は、例えばシステム起動時に設定される。優先順位
判別結果ｐｒは、コア選択手段１２を経由して、グラン
トスイッチ１４及びバススイッチ３５の切り替えのため
に用いられる。

【０００７】また、優先順位判別手段９１は、グラント
信号生成回路１３にグラント信号発生のトリガ信号を与
え、それをもとにグラント信号生成回路１３はグラント
信号ｇｒを生成する。グラントスイッチ１４は、グラン
ト信号ｇｒを選択されたコアへ出力する。

【０００８】特開平６−１１０８２９号公報に開示され
たバス使用要求調停装置や、同号公報中で従来例として
示されるバス使用要求調停装置についても、原理は以上
で説明した例と同じである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のバス調
停装置では、システム全体の動作の解析を行うことが困
難であった。すなわち、システムが何らかの原因で予期
しない動作をした場合に、その動作が予期しないバス調
停が行われた結果であるか否かを解析しようとしても、
過去の調停履歴を記憶する手段が無かったため、その解
析は困難であった。代替手段として、例えば外部のコン
トローラが調停状況を常にポーリングする解決法も考え
られるが、この場合、外部コントローラの負荷が大きく
なる。

【００１０】また、優先順位判別手段９１が参照する優
先順位情報は、バス調停装置９０の外部から与えられた
もののみであり、過去の調停履歴を参照することはでき
なかった。このため、例えばコア２１には最高の優先順
位を与えるが、連続して３回以上コア２１が共通のバス
３０を占有することは避ける、といった比較的複雑なバ
ス調停を行うことがバス調停装置単体ではできなかっ
た。

【００１１】このような問題に鑑み、本発明は、バス調
停装置を用いたシステムのデバッグ効率を高めること、
及びバス調停装置単体で過去の調停履歴を利用した比較
的複雑なバス調停を行うことを課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
め、請求項１の発明が講じた手段は、共通のバスに接続
されたバス要求主体の間の当該バスの使用に関する調停
を優先順位情報に基づいて行うバス調停装置であって、
前記優先順位情報、並びに各バス要求主体が出力する、
当該バスの使用権を要求するバス要求信号及び当該バス
の使用の終了を通知するバス開放信号を入力とし、調停
履歴に応じて前記優先順位情報を変更し、バス要求信号
を出力した後まだバス開放信号を出力していないバス要
求主体の中から当該バスの使用権を与えるものを変更後
の優先順位情報に基づいて選択し、その選択結果である
優先順位判別結果及び選択を終えたことを示すトリガ信
号を出力する優先順位判別手段と、前記優先順位判別結
果を入力とし、選択されたバス要求主体を当該バスに接
続するためのコア選択信号を出力するコア選択手段と、
前記トリガ信号を入力とし、当該バスの使用権が与えら
れたことを通知するバス使用許可信号を出力するグラン
ト信号生成回路と、前記コア選択信号に従って、選択さ
れたバス要求主体に前記バス使用許可信号を出力するス
イッチ回路と、前記優先順位判別結果を記憶し、過去の
優先順位判別結果を前記調停履歴として出力する調停履
歴記憶手段とを備えたものである。

【００１３】請求項２の発明では、請求項１に記載のバ
ス調停装置において、前記優先順位判別手段は、前記優
先順位情報を保持し、出力する優先順位保持手段と、前
記優先順位情報、前記調停履歴及びバス調停中であるこ
とを示す信号を入力とし、前記バス調停中であることを
示す信号が入力されていない場合は、前記調停履歴に応
じて前記優先順位情報を変更して出力し、前記バス調停
中であることを示す信号が入力されている場合は、すべ
てのバス要求信号を無視するように前記優先順位情報を
変更して出力する優先順位変更回路と、各バス要求信号
が入力されてから各バス開放信号が入力されるまで、出
力信号をアクティブにするバス要求記憶手段と、前記優
先順位変更回路の出力に基づき、前記バス要求記憶手段
の出力信号のうちアクティブなものを１つ選択し、この
出力信号に対応したバス要求主体を選択した結果である
優先順位判別結果及びバス要求主体の選択を終えたこと
を示すトリガ信号を出力するプライオリティエンコーダ
と、前記バス開放信号のいずれかが入力された場合に出
力信号をアクティブにする論理和回路と、前記トリガ信
号が出力されてから前記論理和回路の出力信号がアクテ
ィブになるまで、前記バス調停中であることを示す信号
を前記優先順位変更回路に出力する調停中情報記憶手段
とを備えたものである。

【００１４】請求項１又は２の発明によると、共通のバ
スに関する過去の調停履歴を参照することができる。こ
のため、このバスに対して比較的複雑なバス調停を行う
ことができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て、図面を参照して説明する。

【００１６】図１は本実施形態に係るバス調停装置を備
えたバスシステムのブロック図である。図１のバスシス
テムは、バス調停装置１０と、ＣＰＵ，ＤＭＡ回路，メ
モリリフレッシュ回路等のバス要求主体であるコア２１
〜２４と、共通のバス３０と、バス３１〜３４と、バス
スイッチ３５と、優先順位設定手段４１とを備えてい
る。また、バス調停装置１０は、優先順位判別手段１１
と、コア選択手段１２と、グラント信号生成回路１３
と、スイッチ回路としてのグラントスイッチ１４と、調
停履歴記憶手段１５とを備えている。ここで説明するバ
スは、アドレスバス、データバス等のいずれであっても
よい。

【００１７】優先順位設定手段４１には、例えばシステ
ム起動時に、コア２１〜２４の共通のバス３０の使用に
関する優先順位情報が予め設定されている。優先順位設
定手段４１は、優先順位情報を優先順位判別手段１１に
出力する。

【００１８】コア２１〜２４は、優先順位判別手段１１
に対して、バス要求信号としてのリクエスト信号ｒｑ１
〜ｒｑ４をそれぞれ出力し、また、バス開放信号として
のエンド信号ｅｎ１〜ｅｎ４をそれぞれ出力する。

【００１９】優先順位判別手段１１は、共通のバス３０
の使用を要求するコア２１〜２４のいずれかに対して、
共通のバス３０の使用権（以下ではバス使用権と称す
る）を与える決定をする。優先順位判別手段１１は、複
数のコアから共通のバス３０の使用要求が来た場合に
は、優先順位設定手段４１が出力する優先順位情報及び
調停履歴記憶手段１５が出力する調停履歴を考慮して、
バス使用権を与えるコアを選択し、この選択結果を２ビ
ットのデータである優先順位判別結果ｐｒとしてコア選
択手段１２及び調停履歴記憶手段１５に出力する。ま
た、優先順位判別手段１１は、選択を終えたことを示す
トリガ信号ｔｒをグラント信号生成回路１３に出力す
る。

【００２０】調停履歴記憶手段１５は、優先順位判別手
段１１が出力した優先順位判別結果ｐｒを例えば１回の
バス使用サイクル毎に調停履歴として記憶し、これを必
要に応じて優先順位判別手段１１及び外部へ出力する。
また、調停履歴記憶手段１５は、例えばバス使用サイク
ル１０００回分の優先順位判別結果ｐｒを記憶すること
ができる。

【００２１】コア選択手段１２は、４出力のデコーダで
あって、優先順位判別手段１１が出力する優先順位判別
結果ｐｒに従って、４出力のうちの１出力のみをアクテ
ィブに（信号レベルを例えば高電位に）する。コア選択
手段１２は、これらの４出力を、選択されたコアを共通
のバス３０に接続するためのコア選択信号ｃｓとしてグ
ラントスイッチ１４及びバススイッチ３５に出力する。
グラント信号生成回路１３は、優先順位判別手段１１が
出力するトリガ信号ｔｒが入力されると、バス使用権が
与えられたことを通知するバス使用許可信号としてのグ
ラント信号ｇｒをアクティブにしてグラントスイッチ１
４に出力する。

【００２２】グラントスイッチ１４は、グラント信号ｇ
ｒがアクティブにされている間、コア選択信号ｃｓに従
って、バス使用権を与えるコア２１〜２４のいずれかに
対して対応するグラント信号ｇｒ１〜ｇｒ４のいずれか
をアクティブにする。

【００２３】バススイッチ３５は、コア選択信号ｃｓに
従って、バス使用権を与えるコア２１〜２４にそれぞれ
接続されたバス３１〜３４のいずれかを共通のバス３０
に接続するようにスイッチする。

【００２４】例えば、コア２１に対してバス使用権が与
えられたとする。このとき、グラントスイッチ１４は、
コア選択信号ｃｓに従って、グラント信号ｇｒ１をアク
ティブにしてコア２１に出力する。また、バススイッチ
３５は、コア選択信号ｃｓに従って、バス３１を共通の
バス３０に接続する。すると、コア２１は、バス３１と
バススイッチ３５とを介して共通のバス３０を使用する
ことができるようになる。

【００２５】また、コア２１は、共通のバス３０へのア
クセス終了後に、優先順位判別手段１１に対してエンド
信号ｅｎ１をアクティブにして出力する。すると、優先
順位判別手段１１は、次にバス使用権を与えるコアを選
択することができるようになり、１回のバス使用サイク
ルが終了する。コア２２〜２４にバス使用権が与えられ
た場合も同様である。

【００２６】このようなバス調停装置１０によると、過
去の調停記録がバス調停装置内部に記録され、それを外
部から参照することが可能となるため、システムが予期
しない動作を行った場合に、それが予期しないバス調停
が行われた結果であるのか否かを知り、原因を切り分け
て分析することが容易となる。

【００２７】図２は、図１の優先順位判別手段１１のブ
ロック図である。優先順位判別手段１１について図１，
２を参照して説明する。

【００２８】優先順位判別手段１１は、優先順位保持手
段７１と、優先順位変更回路７２と、プライオリティエ
ンコーダ７３と、バス要求記憶手段としてのリセット付
きレジスタ７４〜７７と、調停中情報記憶手段としての
ＳＲフリップフロップ７８と、論理和回路７９とを備え
ている。

【００２９】優先順位保持手段７１は、優先順位設定手
段４１が出力した優先順位情報を保持し、優先順位変更
回路７２に出力する。優先順位変更回路７２は、優先順
位保持手段７１が出力する優先順位情報と、調停履歴記
憶手段１５が出力する調停履歴と、ＳＲフリップフロッ
プ７８が出力するバス調停中であるか否かを示す信号と
を入力とする。

【００３０】優先順位変更回路７２は、ＳＲフリップフ
ロップ７８が出力する信号がバス調停中であることを示
していない場合には、調停履歴に応じて、例えば同一の
コアが連続してバス使用権を得ないように、優先順位情
報を変更してプライオリティエンコーダ７３に出力す
る。また、優先順位変更回路７２は、ＳＲフリップフロ
ップ７８が出力する信号がバス調停中であることを示し
ている場合には、コアのバス使用要求に応えることがで
きないため、すべてのリクエスト信号を無視するように
優先順位情報を変更してプライオリティエンコーダ７３
に出力する。

【００３１】リセット付きレジスタ７４〜７７は、それ
ぞれリクエスト信号ｒｑ１〜ｒｑ４を入力とし、それぞ
れエンド信号ｅｎ１〜ｅｎ４をリセット入力とする。リ
セット付きレジスタ７４は、コア２１が出力するリクエ
スト信号ｒｑ１を記憶してプライオリティエンコーダ７
３に出力し、コア２１が出力するエンド信号ｅｎ１がア
クティブになると、記憶内容をリセットする。リセット
付きレジスタ７５〜７７についても同様である。

【００３２】論理和回路７９は、エンド信号ｅｎ１〜ｅ
ｎ４のいずれかがアクティブのとき、出力信号をアクテ
ィブにしてＳＲフリップフロップ７８にリセット信号と
して出力する。

【００３３】プライオリティエンコーダ７３は、優先順
位変更回路７２が出力する優先順位情報がすべてのリク
エスト信号を無視するように指示する場合を除き、この
優先順位情報に基づき、リセット付きレジスタ７４〜７
７が出力する信号のうちアクティブな信号を１つ選択
し、共通のバス３０を使用できるようにこの信号に対応
したコア２１〜２４のうちの１つを選択する。プライオ
リティエンコーダ７３は、その選択の結果である優先順
位判別結果ｐｒをコア選択手段１２及び調停履歴記憶手
段１５に出力し、コアの選択を終えたことを示すトリガ
信号ｔｒをＳＲフリップフロップ７８及びグラント信号
生成回路１３に出力する。

【００３４】ＳＲフリップフロップ７８は、プライオリ
ティエンコーダ７３がトリガ信号ｔｒを出力してから、
エンド信号ｅｎ１〜ｅｎ４のいずれかがアクティブにな
って論理和回路７９の出力がアクティブになるまでの期
間のみ、バス調停中であることを示す信号を優先順位変
更回路７２に出力する。

【００３５】例えば、優先順位保持手段７１は、コア２
１、２２、２３及び２４の順でバス使用権が与えられる
こと示す優先順位情報を保持し、優先順位変更回路７２
には、「２回連続してバス使用権を与えられたコアの優
先順位を最低に下げる」という論理の回路がインプリメ
ントしてあったとする。調停履歴記憶手段１５は、調停
履歴を記憶していない初期状態であるとする。

【００３６】いま、コア２１及びコア２４が同時にリク
エスト信号ｒｑ１及びｒｑ４をそれぞれ出力したとす
る。このとき、優先順位変更回路７２は、優先順位保持
手段７１が保持し、出力する優先順位情報を入力とし、
その優先順位情報をそのまま出力する。プライオリティ
エンコーダ７３は、優先順位情報に基づいてコア２１を
選択し、コア２１にバス使用権が与えられる。プライオ
リティエンコーダ７３は、その選択結果を優先順位判別
結果ｐｒとして出力し、調停履歴記憶手段１５は、優先
順位判別結果ｐｒを記憶する。

【００３７】次のバス使用サイクルで、再びコア２１及
びコア２４がリクエスト信号ｒｑ１及びｒｑ４をそれぞ
れ出力したとする。このとき、優先順位変更回路７２
は、入力された優先順位情報をそのまま出力する。プラ
イオリティエンコーダ７３は、優先順位情報に基づいて
コア２１を選択し、再びコア２１にバス使用権が与えら
れる。プライオリティエンコーダ７３は、その選択結果
を優先順位判別結果ｐｒとして出力し、調停履歴記憶手
段１５は、優先順位判別結果ｐｒを記憶する。

【００３８】次のバス使用サイクルで、さらにコア２１
及びコア２４がリクエスト信号ｒｑ１及びｒｑ４をそれ
ぞれ出力したとする。従来のバス調停装置の場合は、再
びコア２１にバス使用権が与えられる。本実施形態のバ
ス調停装置１０では、優先順位変更回路７２は、調停履
歴記憶手段１５が出力する過去２回の調停履歴を参照
し、既にコア２１に対して２回連続でバス使用権が与え
られたことを検知する。そして、優先順位変更回路７２
は、コア２１の優先順位を最低の順位に変更した優先順
位情報を出力する。この結果、コア２４の優先順位はコ
ア２１よりも高くなり、このバス使用サイクルでは、コ
ア２４にバス使用権が与えられる。このように、３回に
つき１回は異なったコアのバス使用要求を受け付けるバ
ス調停装置を構成することができる。

【００３９】以上のように、優先順位判別手段１１は、
調停履歴情報利用することにより、優先順位情報を動的
に変更可能となる。このため、例えばある優先順位の高
いコアにばかりグラントが返され、バス使用権が与えら
れるような状況を調停履歴から検知し、そのコアの優先
順位を下げるなど、より複雑なバス調停を行うことが可
能となる。

【００４０】なお、優先順位変更回路７２にインプリメ
ントする回路の論理は以上の例には限られず、どのよう
なものであってもよい。

【００４１】また、本実施形態ではバス調停装置１０に
接続されるコアの数は４個としたが、これは２個以上の
別の数であってもよい。

【００４２】また、調停履歴記憶手段１５は、調停履歴
だけではなく、それに付随する他の情報をも記憶するよ
うにしてもよい。

【００４３】

【発明の効果】以上のように、本発明のバス調停装置に
よると、調停履歴記憶手段を備えたため、過去の調停履
歴を外部から読み取ることが可能となり、システムデバ
ッグの際にバス調停がどのように行われたかを知ること
ができる。また、調停履歴の情報を利用して、優先順位
情報をバス使用サイクル毎に動的に変更することがで
き、より複雑なバス調停を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るバス調停装置を備えた
バスシステムのブロック図である。

【図２】図１の優先順位判別手段のブロック図である。

【図３】従来のバス調停装置を備えたバスシステムのブ
ロック図である。

【符号の説明】

１０ バス調停装置 １１ 優先順位判別手段 １２ コア選択手段 １３ グラント信号生成回路 １４ グラントスイッチ（スイッチ回路） １５ 調停履歴記憶手段 ２１〜２４ コア（バス要求主体） ３０ 共通のバス ３１〜３４ バス ３５ バススイッチ ４１ 優先順位設定手段 ７１ 優先順位保持手段 ７２ 優先順位変更回路 ７３ プライオリティエンコーダ ７４〜７７ リセット付きレジスタ（バス要求記憶手
段） ７８ ＳＲフリップフロップ（調停中情報記憶手段） ７９ 論理和回路 ９０ バス調停装置 ９１ 優先順位判別手段 ｐｒ 優先順位判別結果 ｃｓ コア選択信号 ｔｒ グラント信号生成トリガ ｇｒ グラント信号（バス使用許可信号） ｒｑ１〜ｒｑ４ リクエスト信号（バス要求信号） ｇｒ１〜ｇｒ４ グラント信号（バス使用許可信号） ｅｎ１〜ｅｎ４ エンド信号（バス開放信号）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 共通のバスに接続されたバス要求主体の
   間の当該バスの使用に関する調停を優先順位情報に基づ
   いて行うバス調停装置であって、 前記優先順位情報、並びに各バス要求主体が出力する、
   当該バスの使用権を要求するバス要求信号及び当該バス
   の使用の終了を通知するバス開放信号を入力とし、調停
   履歴に応じて前記優先順位情報を変更し、バス要求信号
   を出力した後まだバス開放信号を出力していないバス要
   求主体の中から当該バスの使用権を与えるものを変更後
   の優先順位情報に基づいて選択し、その選択結果である
   優先順位判別結果及び選択を終えたことを示すトリガ信
   号を出力する優先順位判別手段と、 前記優先順位判別結果を入力とし、選択されたバス要求
   主体を当該バスに接続するためのコア選択信号を出力す
   るコア選択手段と、 前記トリガ信号を入力とし、当該バスの使用権が与えら
   れたことを通知するバス使用許可信号を出力するグラン
   ト信号生成回路と、 前記コア選択信号に従って、選択されたバス要求主体に
   前記バス使用許可信号を出力するスイッチ回路と、 前記優先順位判別結果を記憶し、過去の優先順位判別結
   果を前記調停履歴として出力する調停履歴記憶手段とを
   備えたバス調停装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のバス調停装置におい
   て、 前記優先順位判別手段は、 前記優先順位情報を保持し、出力する優先順位保持手段
   と、 前記優先順位情報、前記調停履歴及びバス調停中である
   ことを示す信号を入力とし、前記バス調停中であること
   を示す信号が入力されていない場合は、前記調停履歴に
   応じて前記優先順位情報を変更して出力し、前記バス調
   停中であることを示す信号が入力されている場合は、す
   べてのバス要求信号を無視するように前記優先順位情報
   を変更して出力する優先順位変更回路と、 各バス要求信号が入力されてから各バス開放信号が入力
   されるまで、出力信号をアクティブにするバス要求記憶
   手段と、 前記優先順位変更回路の出力に基づき、前記バス要求記
   憶手段の出力信号のうちアクティブなものを１つ選択
   し、この出力信号に対応したバス要求主体を選択した結
   果である優先順位判別結果及びバス要求主体の選択を終
   えたことを示すトリガ信号を出力するプライオリティエ
   ンコーダと、 前記バス開放信号のいずれかが入力された場合に出力信
   号をアクティブにする論理和回路と、 前記トリガ信号が出力されてから前記論理和回路の出力
   信号がアクティブになるまで、前記バス調停中であるこ
   とを示す信号を前記優先順位変更回路に出力する調停中
   情報記憶手段とを備えたものであることを特徴とするバ
   ス調停装置。