JP2002175270A - バスの排他制御方式 - Google Patents

バスの排他制御方式

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JP2002175270A
JP2002175270A JP2000371902A JP2000371902A JP2002175270A JP 2002175270 A JP2002175270 A JP 2002175270A JP 2000371902 A JP2000371902 A JP 2000371902A JP 2000371902 A JP2000371902 A JP 2000371902A JP 2002175270 A JP2002175270 A JP 2002175270A
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JP
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bus
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Minoru Saeki
稔 佐伯
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 排他制御機構を備えていないバスを備える計
算機システムにおいて、排他制御を実現する。 【解決手段】 複数のデバイスを接続するバスの排他制
御方式において、上記バスに接続し、バスを排他的に使
用することを要求するバス使用要求を出力するマスタ2
1〜23と、共有資源であるスレーブ31〜33と、バ
スの使用状況を管理する調停回路11とを備え、調停回
路11は、任意のマスタがバスを排他的に使用している
ことを示すON状態と、排他的に使用していないOFF
状態とを示すフラグ値を格納するロックレジスタ13
と、例えば、マスタ21から上記バス使用要求を入力
し、ロックレジスタ13に格納されたフラグ値がOFF
状態のときは、バスの排他的に使用することを許可する
使用権をマスタ21へを出力し、上記フラグ値がON状
態の時は、使用権を許可しない使用付加をマスタ21へ
出力する制御部14とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、複数のマスタと
複数のスレーブが、排他制御機構を持たないシステムバ
スで結合された計算機システムにおいてシステムとして
排他制御を実現するための手段を提供するものである。
【0002】
【従来の技術】図4は、システムバス50を介して複数
のデバイス(または基板)が接続される一般的な計算機
システムのモデル図である。各デバイス(または基板)
は、システムバス50上の通信のマスタ(21〜23の
いずれか)またはスレーブ(31〜33のいずれか)ま
たは両方の機能を持つ。マスタ/スレーブとは別にバス
上の転送の調停を行なう調停回路(アービタ)10が存
在する。調停回路10は、独立のデバイスの場合もある
し、マスタ/スレーブデバイスに内蔵される場合もあ
る。
【0003】図4で示す計算機システムにおいて、シス
テムバスがプロトコルとして排他制御機構(例えば、リ
ードモディファイライト転送やロック信号など)を提供
していないものであれば、複数のマスタ間で共有資源
(スレーブ)への排他的なアクセスは行なえない。
【0004】次に、動作について説明する。あるマスタ
(21〜23のいずれか)がシステムバス50を使用し
て転送などを行なう場合、当該マスタは、まず、調停回
路10に対してバスの使用権要求信号(図4のreq)
を出す。調停回路10は、バスが使用中でないサイクル
で要求を出したマスタに対してバスの使用権獲得信号
(図4のgnt)を与える。要求のあったサイクルにバ
スが既に別のマスタによって使用中であれば、その転送
が終わるまでgntを与えない。また、複数のマスタか
ら同時に要求があった場合は、各マスタに静的または動
的に割り付けられた優先度に従って、最も優先度の高い
マスタにバスの使用権を与え、他のマスタを待たせる。
調停回路10によってバスの使用権を与えられたマスタ
は、転送を開始する。一般に、この時、当該マスタは、
要求信号の出力をやめる。以上の動作が断続的に繰り返
される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】システムバスが排他制
御機構を持たず、上記のように優先度のみによって調停
が行われるシステムでは、任意のマスタがバス上の共有
資源に対して排他的にアクセスすることはできない。す
なわち、他のマスタによる転送を途中に挿むことなく、
共有資源に対する複数回の転送を行なうことが保証でき
ない。例えば、調停がラウンドロビン方式で行われる場
合は、最後に転送を行ったマスタの優先度が最低になる
ので、次にそのマスタが転送するまでに他のマスタが共
有資源にアクセスすることがあり得る。また、調停が固
定優先度に基づいて行われる場合は、低い優先度が与え
られたマスタの転送の間により高い優先度を持つマスタ
から共有資源へのアクセスが発生し得る。
【0006】以上のように、排他制御機構を持たないシ
ステムバス上に構築された計算機システムでは、任意の
マスタによる共有資源への排他的アクセスが実現できな
いため、セマフォによる複数マスタ間の同期など高度な
システム機能を実現することが不可能であるという問題
があった。
【0007】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたもので、排他制御機構を持たないシス
テムバス上の複数のマスタと複数のスレーブで構成され
る計算機システムにおいて、排他制御を実現する手段を
提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明に係るバスの排
他制御方式は、複数のデバイスを接続するバスの排他制
御方式において、上記バスに接続し、バスを排他的に使
用することを要求するバス使用要求を出力する第一のデ
バイスと、バスの使用状況を管理する調停部とを備え、
上記調停部は、任意のデバイスがバスを排他的に使用し
ていることを示すON状態と、任意のデバイスがバスを
排他的に使用していないOFF状態とを示すフラグ値を
格納するロックレジスタと、上記第一のデバイスから上
記バス使用要求を入力し、上記ロックレジスタに格納さ
れたフラグ値がOFF状態のときは、バスを排他的に使
用することを許可する使用権を上記第一のデバイスへを
出力し、上記フラグ値がON状態の時は、バスを排他的
に使用することを許可しない使用不可を上記第一のデバ
イスへ出力する制御部とを備えることを特徴とする。
【0009】上記第一のデバイスは、上記制御部が出力
した使用権を入力し、入力した使用権に基づいて、ON
状態を示すフラグ値を上記ロックレジスタへ書きこみ、
バスを排他的に使用することを終了するときに、OFF
状態を示すフラグ値を上記ロックレジスタへ書きこむこ
とを特徴とする。
【0010】上記制御部は、複数のデバイスから複数の
バス使用要求を入力したときは、所定の基準に基づい
て、一のデバイスへ使用権を出力することを特徴とす
る。
【0011】上記バスは、バスに接続する複数のデバイ
スそれぞれがアクセスする第二のデバイスを接続し、上
記第一のデバイスは、上記第二のデバイスを排他的にア
クセスするときに、上記バス使用要求を上記制御部へ出
力することを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】実施の形態1.以下に、この発明
の実施の形態を図に基づいて説明する。図1は、この発
明の実施の形態を示す概略構成図である。図1のバスの
構成の一例では、調停回路(調停部)11、マスタ21
〜23、スレーブ31〜33、システムバス51とを備
える。調停回路11は、計算機システムに備える共有資
源(例えば、記憶領域等)を排他的に使用する場合の調
停を実施する。調停回路11は、バス使用要求を受け付
け、受け付けたバス使用要求に対して、排他的に使用権
を付与することによって実施する。バス使用要求は、共
有資源を排他的(独占的)に使用したいデバイス(マス
タ)から出力される信号である。
【0013】調停回路11は、ロックレジスタ13と、
制御部(制御回路)14とを備える。ロックレジスタ1
3は、任意のマスタがバスを排他的に使用していること
を示すON状態と、任意のマスタがバスを排他的に使用
していないOFF状態とを示すフラグ値を格納する。こ
の実施の形態では、ON状態を示すフラグ値を1、OF
F状態を示すフラグ値を0として説明する。また、ロッ
クレジスタ13は、上記フラグ値を書きこんだマスタを
識別する識別子を格納する。制御部14は、ロックレジ
スタ13のセット/リセットを制御する。
【0014】マスタ21〜23は、調停回路11へ上記
バス使用要求を出力するデバイスである。また、上記フ
ラグ値を書きかえる。スレーブ31〜33は、上記マス
タ21〜23によってアクセスされるデバイスである。
この実施の形態では、上記共有資源である場合を前提と
して説明する。さらに、上記デバイス(マスタ21〜2
3、あるいは、スレーブ31〜33)は、基板である場
合を含む。
【0015】この発明に係る計算機システムは、システ
ムバス50上の調停回路11を含むデバイスにロックレ
ジスタ13を備える。調停回路11を含むデバイスは、
特定のアドレスをロックレジスタ13に割り付け、マス
タ(21〜23のいずれか)からこのロックレジスタ1
3への書き込みをすることを用いて排他制御を行う。ロ
ックレジスタ13の機能は、次の通りである。すなわ
ち、調停回路11は、ロックレジスタ13がセット(例
えば、1が書き込まれた状態)されている間は、ロック
レジスタ13をセットしたマスタ以外には一切バスの使
用権を与えないよう動作する。これにより、当該マスタ
がロックレジスタをクリア(リセット、例えば、0が書
き込まれた状態)するまでの間、バス全体がロックされ
て排他制御を実現する。以下の説明では、ロックレジス
タ13がセットされている状態をON、ロックレジスタ
13がセットされていない状態(リセットされた状態)
をOFFとして説明する。
【0016】従来技術を適用した一般的な計算機システ
ムの概略構成を示した図4と比べると、(1)調停回路
11が上記ロックレジスタ13を備える点、(2)調停
回路11にシステムバス51のアドレスやデータも接続
される点、が異なっている。ただし、調停回路11がシ
ステムバス51のマスタ/スレーブである場合は、上記
(2)の差異はなくなる。
【0017】調停回路11は、上記ロックレジスタ13
及びロックレジスタ13へのデータ書き込み制御回路
(制御部14)が追加される。また、調停回路11に
は、ロックレジスタ13がセットされている間、ロック
レジスタ13をセットしたマスタ以外にはバスの使用権
を与えないという論理が追加される。また、図1では、
調停回路11を一例として示しているが、調停回路11
を含むブロック(デバイス)であってもかまわない。図
2に、マスタ24に調停回路15を備える構成の一例を
示した。図2の調停回路15は、図1に示した調停回路
11と同様の機能を備える。
【0018】次に、本発明の動作について図3を用いて
説明する。図1のマスタが排他的にアクセスしたい場合
を一例として説明する。共有資源に対して排他的にアク
セスしたいマスタ21は、従来技術の動作で示したのと
同様にバス使用要求を調停回路11へ出力し(S1)、
使用権が与えられるまで待つ(S2)。調停回路11の
制御部14は、ロックレジスタ13がOFF状態である
ことを確認し、マスタ21へ使用権が付与されたことを
通知する。
【0019】使用権が与えられると、ロックレジスタ1
3をセットするための転送を発行する(S3)。上記転
送は、例えば、ロックレジスタ13に1を書き込む信号
を出力することである。この転送に対して、ロックレジ
スタ13を備えた調停回路11または調停回路11を含
むブロックは、スレーブとして動作することになる。
【0020】前述のように、調停回路11は、ロックレ
ジスタ13に1を書き込んだマスタ(図1では、21〜
23のいずれか)以外には、バスの使用権を与えなくな
るので、ロックレジスタ13に1を書き込んだマスタ
は、それ以降バスの使用権を独占して共有資源へのアク
セス排他的処理の実行を続ける(S4)。必要な転送
(信号の出力)が全て終了すると、ロックレジスタ13
に1を書き込んだマスタは、ロックレジスタ13に0を
書き込む転送を発行する。この操作によって、ロックレ
ジスタ13はOFF状態となり、調停回路11は、通常
通りの調停を行うようになり、バスのロックが解除され
る。
【0021】ロックレジスタ13がクリアされている状
態(OFF状態)で、同時に複数のマスタがロックレジ
スタ13をセットしようとした場合には、調停回路11
は、通常通りの調停により、ただ1つのマスタを選択す
る。この場合、調停回路11は、所定の優先順位に基づ
いてバスの使用権を付与することが可能である。
【0022】各マスタ21〜23から上記ロックレジス
タ13へのアクセスは、書き込みのみである。ロックレ
ジスタ13の値が1の時に、別のマスタが1を書き込も
うとすると、最初に1をセットしたマスタがロックレジ
スタ13をクリアするまで、後から1を書き込もうとす
るマスタは、システムバス51上でリトライを繰り返す
ことになる(図3、S2でNoの場合)。あるいは、マ
スタは、タスクを切り替えて別の処理を行なう。
【0023】ロックレジスタ相当の資源を設けることで
排他制御を実現する従来技術として、特開昭63−26
8061があるが、特開昭63−268061ではマス
タの数だけ対応したレジスタを設けるのに対し、本発明
では、調停回路と密に結合した単一のロックレジスタを
設ける点が特徴となっている。
【0024】以上のように、この実施の形態では、複数
のマスタと複数のスレーブが、排他制御機構を持たない
システムバスで結合された計算機システムにおける調停
回路を利用した排他制御方式を説明した。
【0025】実施の形態2.実施の形態1の記述では、
システムバス50が排他制御機構を持たないバスである
ことを前提としたが、システムバスが排他制御機構を提
供しているが、マスタがそのプロトコルに対応していな
い場合も有効である。
【0026】実施の形態3.マスタが使用する共有資源
の内、特定の共有資源について、ロックレジスタ13を
別途設けることも可能である。この場合、特定の共有資
源の数は、回路等の煩雑さとのバランスによって決めら
れる。
【0027】
【発明の効果】本発明によって、排他制御機構を持たな
いシステムバス上の計算機システム、またはシステムバ
スは、排他制御機構を持つがマスタがそれに対応してい
ない計算機システムにおいて、排他制御が実現可能にな
るという効果が得られる。
【0028】また、本発明によって、共有資源への排他
的アクセスが実現できるだけでなく、あるマスタが任意
の期間システムバスを独占して使用できる。従って、上
記任意のマスタに課せられた緊急性の高い処理を高速に
実行することができるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この実施の形態のシステムの構成の一例を表
す図。
【図2】 調停回路11をマスタ24へ備える場合のシ
ステムの構成の一例を表す図。
【図3】 この実施の形態のマスタの動作の一例を表す
フローチャート図。
【図4】 システムバスを介して複数のデバイス(また
は基板)が接続される一般的な計算機システムのモデル
図。
【符号の説明】
10,11 調停回路、13 ロックレジスタ、14
制御部(制御回路)、21〜24 マスタ、31〜33
スレーブ、51 システムバス。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のデバイスを接続するバスの排他制
    御方式において、 上記バスに接続し、バスを排他的に使用することを要求
    するバス使用要求を出力する第一のデバイスと、 バスの使用状況を管理する調停部とを備え、 上記調停部は、 任意のデバイスがバスを排他的に使用していることを示
    すON状態と、任意のデバイスがバスを排他的に使用し
    ていないOFF状態とを示すフラグ値を格納するロック
    レジスタと、 上記第一のデバイスから上記バス使用要求を入力し、上
    記ロックレジスタに格納されたフラグ値がOFF状態の
    ときは、バスを排他的に使用することを許可する使用権
    を上記第一のデバイスへを出力し、上記フラグ値がON
    状態の時は、バスを排他的に使用することを許可しない
    使用不可を上記第一のデバイスへ出力する制御部とを備
    えることを特徴とするバスの排他制御方式。
  2. 【請求項2】 上記第一のデバイスは、上記制御部が出
    力した使用権を入力し、入力した使用権に基づいて、O
    N状態を示すフラグ値を上記ロックレジスタへ書きこ
    み、バスを排他的に使用することを終了するときに、O
    FF状態を示すフラグ値を上記ロックレジスタへ書きこ
    むことを特徴とする請求項1記載のバスの排他制御方
    式。
  3. 【請求項3】 上記制御部は、複数のデバイスから複数
    のバス使用要求を入力したときは、所定の基準に基づい
    て、一のデバイスへ使用権を出力することを特徴とする
    請求項1または2記載のバスの排他制御方式。
  4. 【請求項4】 上記バスは、バスに接続する複数のデバ
    イスそれぞれがアクセスする第二のデバイスを接続し、 上記第一のデバイスは、上記第二のデバイスを排他的に
    アクセスするときに、上記バス使用要求を上記制御部へ
    出力することを特徴とする請求項1から3いずれかに記
    載のバスの排他制御方式。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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