JP2002091607A - システムバスクロック供給方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】バックプレーン上のスロット数が多くなり、バ
ックプレーン上のシステムスロットから各スロットへの
クロック信号供給線のトレース長の差が大きくなった場
合、クロックの位相差を規定値内におさめられるように
する。 【解決手段】システムスロットからバックプレーン上の
他のスロットへのクロック信号供給線と同じ配線長を持
ち、当該スロットへ供給されたクロック信号をシステム
スロットに戻す、クロック信号戻り線、システムスロッ
トからバックプレーン上の各スロットへ供給されたクロ
ックの戻り信号とシステムスロット上のクロックジェネ
レータから供給されるクロック信号の位相差を比較し、
クロックジェネレータから供給されるクロック信号に対
して上記位相差の半分の位相を進ませたクロックをバッ
クプレーン上の各スロットへ供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンパクトＰＣＩ
（Peripheral Components Interconnect）バスに代表さ
れるバックプレーン上の端に実装されたシステムスロッ
トからバックプレーン上の各スロットへクロックが供給
されるクロック同期システムバスに関する技術分野に属
する。

【０００２】

【従来の技術】コンパクトＰＣＩバスに代表されるクロ
ック同期のシステムバスでは、クロックの立ち上りまた
は立ち下がりのエッジでデータをフリップフロップに取
りこむため、データの授受を行う場合は、クロックのエ
ッジの前のデータの確定時間（セットアップ時間）、ク
ロックのエッジの後のデータの確定時間（ホールド時
間）が規定されている。しかし、各スロットのシステム
バスインタフェース回路が上記セットアップ時間、ホー
ルド時間を守るように設計されても、各スロットのシス
テムバスインタフェース回路に供給されるクロックの間
に位相差（クロックスキュー）がある場合、データを受
取る側のシステムバスインタフェース回路では、セット
アップ、ホールド時間が守られない場合がある。このた
め、クロック同期システムバスでは、各スロットで観測
されるクロック信号の間の位相差に制限が設けられてお
り、例えばコンパクトＰＣＩバスでは±2ns内に入るよ
うに規定されている。

【０００３】従来の方式では、システムスロット上に出
力間のクロックスキューが無い、クロックドライバーを
実装し、クロックドライバーの出力をバックプレーン上
の各スロットに供給し、システムスロット上でのクロッ
クのスキューを無くしていた。

【０００４】また、バックプレーン上のシステムスロッ
トから各スロットへのクロック信号供給線のトレース長
を固定とし、システムスロット上の位相調整機能付クロ
ックドライバにより、システムスロットから各スロット
にクロックを供給する際に伝搬遅延時間分だけ位相を進
ませたクロック信号をバックプレーン上の各スロットへ
供給することにより、バックプレーン上で観測されるク
ロック信号のスキューを無くしていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、位相調
整機能無しのクロックドライバを用いた従来の方式で
は、バックプレーン上のスロット数が多くなり、バック
プレーン上のシステムスロットから各スロットへのクロ
ック信号供給線のトレース長の差が大きくなった場合、
信号の伝搬遅延時間の差が大きくなりクロックスキュー
の規定値を守れなくなる。

【０００６】また、位相調整機能付のクロックドライバ
を用いた従来の方式では、コンパクトＰＣＩバスのよう
に、バックプレーン上のクロック信号供給線のトレース
長が規格で厳密に固定長に規定されていない場合、シス
テムスロットに実装されているボードを、クロックのト
レース長が当初想定していた値と異なる他のバックプレ
ーンに実装した場合、クロックスキューの規定値を守れ
なくなる。

【０００７】本発明は、バックプレーン上のスロット数
が多くなり、バックプレーン上システムスロットから各
スロットへのクロック信号供給線のトレース長の差が大
きくなった場合や、バックプレーン上のクロック信号供
給線のトレース長が厳密に固定長となるように規格で定
められていない場合、各スロット上で観測されるクロッ
クの位相差を規定値内におさめられるようにすることを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の実施形態は、シ
ステムスロットからバックプレーン上の他のスロットへ
のクロック信号供給線と同じ配線長を持ち、当該スロッ
トへ供給されたクロック信号をシステムスロットに戻
す、クロック信号戻り線を設け、システムスロットから
バックプレーン上の各スロットへ供給されたクロックの
戻り信号とシステムスロット上のクロックジェネレータ
から供給されるクロック信号の位相差を比較し、クロッ
クジェネレータから供給されるクロック信号に対して上
記位相差の半分の位相を進ませたクロックをバックプレ
ーン上の各スロットへ供給する構成を備える。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
形態を説明する。図１は、本発明の構成例を示す図であ
る。図１において、２００はクロック同期システムバス
のバックプレーンである。バックプレーン２００には、
システムスロットであるスロット１からスロットｎまで
のｎ個のスロットがある。また、バックプレーン２００
にはクロック信号を除くクロック同期システムバス信号
線２０１とスロット１からスロット２，・・・，スロット
ｎへシステムバスのクロックを供給するクロック信号供
給線２ｓ，・・・，ｎｓ、クロック信号供給線２ｓ，・・・，
ｎｓによりスロット２，・・・，スロットｎへ供給された
クロック信号をシステムスロットへ戻すクロック信号戻
り線２ｒ，・・・，ｎｒが設けられている。スロット２か
らスロットｎの各スロットにおけるクロック信号供給線
とクロック信号戻り線の配線長は同じである。すなわ
ち、クロック信号供給線２ｓの配線長とクロック信号戻
り線２ｒの配線長は等しく、クロック信号供給線ｎｓの
配線長とクロック信号戻り線ｎｒの配線長は等しい。

【００１０】１はシステムスロットに実装されるＣＰＵ
ボードである。ＣＰＵボード１内ではＣＰＵボード内ク
ロックジェネレータ１１により生成されたクロックがク
ロックドライバクロック信号供給線１３を介して位相調
整機能付クロックドライバ１０に供給される。位相調整
機能付クロックドライバ１０はクロック信号供給線１ｓ
を介してＣＰＵボード１上のクロック同期システムバス
Ｉ／Ｆ（インタフェース）デバイス１２にシステムバス
のクロックを供給すると共に、同デバイスに供給したク
ロックと同じ位相のクロックをクロック信号戻り線１ｒ
に供給する。クロック信号戻り線１ｒは位相調整機能付
クロックドライバ１０にフィードバックさせる。クロッ
ク信号供給線１ｓとクロック信号戻り線１ｒは配線長は
等しく、クロック同期システムバスＩ／Ｆデバイス１２
がクロック信号供給線１ｓを介して受取るシステムバス
のクロックと、位相調整機能付クロックドライバ１０が
クロック信号戻り線１ｒによりサンプリングするクロッ
クの位相は等しい。

【００１１】スロット２からスロットｎに実装されるボ
ードのクロック同期システムバスＩ／Ｆデバイス２２，
・・・，ｎ２は、クロック信号供給線２ｓ，・・・，ｎｓによ
りシステムバスのクロックが供給される。

【００１２】図２は位相調整機能付クロックドライバ１
０の内部構造を表わす。クロックドライバクロック信号
供給線１３により供給された基準クロックは遅れ時間tp
dの遅延素子１０３を複数段に直列に接続した回路に入
力される。各段の遅延素子１０３の出力は位相比較制御
器１０１、セレクタ１０２に接続される。位相比較制御
器１０１にはクロックドライバクロック信号供給線１３
により供給された基準クロック、クロック信号戻り線１
ｒ，２ｒ，・・・，ｎｒも入力され、各信号の位相差を比
較し、各段の遅延素子１０３の出力の中からクロック信
号供給線１ｓ，２ｓ，・・・，ｎｓに供給するクロック信
号を選定し、クロック信号選定線１０４に出力する。セ
レクタ１０２はクロック信号選定線１０４の内容をもと
に、各段の遅延素子１０３の出力の中から、クロック信
号供給線１ｓ，２ｓ，・・・，ｎｓに供給するクロック信
号を切り分ける。

【００１３】図３は、位相調整機能の無いクロックドラ
イバを用いた従来のクロック同期システムバスのクロッ
ク供給方式である。図１において位相調整機能付クロッ
クドライバ１０が位相調整機能無しのクロックドライバ
１４に代わり、クロック信号戻り線１ｒ，２ｒ，・・・，
ｎｒが無くなった構成である。

【００１４】図４は図３の従来のクロック供給方式の問
題点を示す図である。

【００１５】出力間のクロックスキューが無いクロック
ドライバー１４により、クロック信号供給線１ｓ，２
ｓ，・・・，ｎｓにクロック信号が供給されるため、スロ
ット１上のクロックドライバー１４では、クロック信号
供給線１ｓ，２ｓ，・・・，ｎｓ上のクロック信号は位相
が同じになりスキューは０となる。しかし、スロットｎ
上でクロック信号供給線ｎｓ上のクロック信号を観測し
た場合、クロック供給線ｎｓ上をクロック信号が伝搬す
る遅延時間tdnが加わり、スロット１上のクロックドラ
イバ１４上のクロック信号供給線１ｓとスロットｎ上の
クロック信号供給線ｎｓでクロック信号を比較した場
合、tdnだけのスキューが生じる。

【００１６】スロットｎのボードが出力したデータをス
ロット１のＣＰＵボードが読み取る場合を考え、スロッ
トｎ上でクロック供給線ｎｓのクロック信号立ち上りか
ら出力データが確定するまでの時間をtco、スロットｎ
からスロット１までのスロットｎ出力データの伝搬遅延
時間とtdnとする。スロット１上でクロック供給線１ｓ
のクロック信号立ち上りからスロットｎの出力データが
確定するまでの時間はtdn+tco+tdnとなる。次のクロッ
ク信号の立ち上り前のデータの確定時間（セットアップ
時間）、立ち上り後のデータの確定時間（ホールド時
間）をそれぞれtsu、thdとする。図４の場合、tsuの規
定を守る場合に影響が出る。システムバスのクロック信
号の周期をtckとすると、tck−(tdn+tco+tdn)≧tsuでな
ければならない。バックプレーン上のスロット数が多く
なると、スロット１とスロットｎ間の信号の伝搬遅延時
間tdnが大きくなりセットアップ時間の規定が守れなく
なる。

【００１７】従来の位相調整機能付クロックドライバを
用いたシステムバスのクロック供給方式でも、図４に示
したものと同様の問題がある。

【００１８】上記方式では、バックプレーン上のシステ
ムスロットから各スロットへのクロック信号供給線のト
レース長を固定とし、システムスロット上の位相調整機
能付クロックドライバにより、システムスロットから各
スロットへクロックを供給する際に伝搬遅延時間分だけ
位相を進ませたクロック信号をバックプレーン上の各ス
ロットへ供給することにより、バックプレーン上で観測
されるクロック信号のスキューを無くしている。しか
し、コンパクトＰＣＩのように、バックプレーン上のク
ロック信号供給線のトレース長が規格で厳密に固定長に
規定されていない場合、システムスロットに実装されて
いるボードを、クロックのトレース長が当初想定してい
た値と異なる他のバックプレーンに実装した場合、クロ
ックの位相差が大きくなり、スキューの規定値を守れな
くなる。この結果、図４に示したのと同様に、セットア
ップ時間とホールド時間の既定値が守れなくなる。

【００１９】図１、図５、図６を使用し、スロットｎを
例に取り、本発明によりバックプレーン上の各スロット
上で観測されるシステムバスのクロック信号のスキュー
を無くす方法を示す。図５はスロット１とスロットｎ上
で観測されるシステムバスのクロックの位相差を無くす
ために、位相調整機能付クロックドライバ１０内で各段
の遅延素子１０３の出力の中からクロック信号供給線１
ｓ，２ｓ，・・・，ｎｓに供給するクロック信号を選定す
る方法を示している。図６は図５で示した位相調整機能
付クロックドライバ１０上の各信号線の波形を示す図で
ある。

【００２０】クロック信号供給線１ｓとクロック信号戻
り線１ｒは配線長が同じであり、同位相のクロックが供
給されるため、位相調整機能付クロックドライバ１０が
出力したクロックがクロック信号供給線１ｓを伝搬し
て、クロック同期システムバスＩ／Ｆデバイス１２に到
着するまでの遅延時間は、位相調整機能付クロックドラ
イバ１０内の遅延素子１０３の段数を０とした場合の位
相調整機能付クロックドライバ１０上でのクロック信号
戻り線１ｒ上の受信クロックのクロックドライバクロッ
ク信号供給線１３上のクロックに対する遅れ時間と同じ
である。この遅れ時間をtd1とすると、クロックサイク
ル時間tck、遅延素子１０３の遅れ時間tpdから、ｍ１段
の遅延素子を通過したクロックをクロック信号供給線１
ｓに供給した場合に、位相調整機能付クロックドライバ
１０上でのクロック信号戻り線１ｒ上のクロックのクロ
ックドライバクロック信号供給線１３上のクロックとの
位相差が０となるとすると、以下の(1)の関係式が成り
立つ。

【００２１】

【数１】td1+ｍ１×tpd=tck・・・(1) 具体的には、位相調整機能付クロックドライバ１０内
で、クロック信号供給線１ｓに出力するクロック信号が
通過する遅延素子１０３の段数を変え、位相比較制御器
１０１により、クロックドライバクロック信号供給線１
３上のクロックとクロック信号戻り線１ｒ上の受信クロ
ックの位相差を比較し、位相差が０となるように遅延素
子１０３の段数を選択する。この結果、クロック信号供
給線１ｓ上のクロックはクロックドライバクロック信号
供給線１３上のクロックに対してtd1だけ位相が進む。

【００２２】スロットｎに関して、クロック信号供給線
ｎｓとクロック信号戻り線ｎｒはスロット１、スロット
ｎ間で配線長が同じである。クロック信号のクロック信
号供給線ｎｓとクロック信号戻り線ｎｒのクロック信号
の伝搬遅延時間をtdnとすると、位相調整機能付クロッ
クドライバ１０内の遅延素子１０３の段数を０とした場
合のクロックドライバクロック信号供給線１３上のクロ
ックに対する遅れ時間は、スロットｎでのクロック信号
供給線ｎｓ上のクロックがtpn、スロット１でのクロッ
ク信号戻り線ｎｒ上のクロックが2tpnとなる。ｍｎ段の
遅延素子を通過したクロックをクロック信号供給線ｎｓ
に供給した場合に、スロットｎでのクロック信号供給線
ｎｓ上のクロックのクロックドライバクロック信号供給
線１３上のクロックとの位相差が０となるすると、以下
の(1)の関係式が成り立つ。

【００２３】

【数２】tdn+ｍｎ×tpd=tck・・・(2) 具体的には、位相調整機能付クロックドライバ１０内
で、クロック信号供給線ｎｓに出力するクロック信号が
通過する遅延素子１０３の段数を変え、位相比較制御器
１０１により、クロックドライバクロック信号供給線１
３上のクロックとクロック信号戻り線１ｒ上の受信クロ
ックの位相差を比較し、位相差が０となる遅延素子１０
３の段数ｍｎ'を検出する。また、位相比較制御器１０
１により、クロックドライバクロック信号供給線１３上
のクロックの遅延時間がtckとなる遅延素子１０３の段
数ｍｃｋを検出する。以下の(3)の関係式が成り立つこ
とから、(3)式を満たすｍｎを位相比較制御器１０１で
選択する。

【００２４】

【数３】（ｍｃｋ−ｍｎ'）／２＝ｍｃｋ−ｍｎ・・・(3) この結果、クロック信号供給線ｎｓ上のクロックはクロ
ックドライバクロック信号供給線１３上のクロックに対
してtdnだけ位相が進む。

【００２５】上記のスロットｎの場合と同様に、位相調
整機能付クロックドライバ１０がスロット２以降に供給
するシステムバスのクロックの位相を調整することによ
り、バックプレーン上のスロット数が多くなり、バック
プレーン上のシステムスロットから各スロットへのクロ
ック信号供給線のトレース長の差が大きくなった場合
や、バックプレーン上のクロック信号供給線のトレース
長が厳密に固定長となるように規格で定められていない
場合でも、各スロット上で観測されるシステムバスのク
ロックの位相差は無くなり、クロックの位相差を規定値
内におさめることが可能となる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明により、ク
ロック同期のシステムバスにおいて、バックプレーン上
のスロット数が多くなり、バックプレーン上のシステム
スロットから各スロットへのクロック信号供給線のトレ
ース長の差が大きくなった場合や、バックプレーン上の
クロック信号供給線のトレース長が厳密に固定長となる
ように規格で定められていない場合でも、各スロット上
で観測されるシステムバスのクロックの位相差は無くな
り、クロックの位相差を規定値内におさめることが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成例を示す図である。

【図２】位相調整機能付クロックドライバ１０の内部構
造を表わす図である。

【図３】位相調整機能の無いクロックドライバを用いた
従来のクロック同期システムバスのクロック供給方式を
示す図である。

【図４】従来のクロック供給方式の問題点を示す図であ
る。

【図５】クロック信号供給線に供給するクロック信号を
選定する方法を示す図である。

【図６】位相調整機能付クロックドライバ上の各信号線
の波形を示す図である。

【符号の説明】 １…ＣＰＵボード、１ｓ…クロック信号供給線、１ｒ…
クロック信号戻り線、２ｓ…クロック信号供給線、２ｒ
…クロック信号戻り線、ｎｓ…クロック信号供給線、ｎ
ｒ…クロック信号戻り線、１０…位相調整機能付クロッ
クドライバ、１１…ＣＰＵボード内クロックジェネレー
タ、１２…クロック同期システムバスＩ／Ｆデバイス、
１３…クロックドライバクロック信号供給線、１４…位
相調整機能無しクロックドライバ、２２…クロック同期
システムバスＩ／Ｆデバイス、ｎ２…クロック同期シス
テムバスＩ／Ｆデバイス、１０１…位相比較制御器、１
０２…セレクタ、１０３…遅延素子、１０４…クロック
信号選定線、２００…バックプレーン、２０１…クロッ
ク信号を除くクロック同期システムバス信号線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンパクトＰＣＩバスに代表されるバッ
   クプレーンの端のシステムスロットに実装されたボード
   から、バックプレーン上の各スロットにクロックが供給
   されるシステムバスにおいて、システムスロットからバ
   ックプレーン上の他のスロットへのクロック信号供給線
   と同じ配線長を持ち、当該スロットへ供給されたクロッ
   ク信号をシステムスロットに戻すクロック信号戻り線を
   設け、システムスロット上の位相調整機能付クロックド
   ライバにより、位相調整機能付クロックドライバに供給
   されるクロックとシステムスロットからバックプレーン
   上の各スロットへ供給されたクロックの戻り信号の位相
   差を比較し、位相調整機能付クロックドライバに供給さ
   れるクロックに対して上記位相差の半分の位相を進ませ
   たクロックをバックプレーン上の各スロットへ供給する
   ことを特徴とするシステムバスクロック供給方法。