JP2003281082A - 二バス間のトランザクションを制御する再試行方法 - Google Patents

二バス間のトランザクションを制御する再試行方法

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JP2003281082A
JP2003281082A JP2003043882A JP2003043882A JP2003281082A JP 2003281082 A JP2003281082 A JP 2003281082A JP 2003043882 A JP2003043882 A JP 2003043882A JP 2003043882 A JP2003043882 A JP 2003043882A JP 2003281082 A JP2003281082 A JP 2003281082A
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busy
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Thomas F Heil
エフ.ハイル トーマス
Edward A Mcdonald
エイ.マクドナルド エドワード
Gene F Young
エフ.ヤング ジーン
Craig A Walrath
エイ.ウォールラス クレイグ
James M Ottinger
エム.オティンガー ジェイムズ
Marti D Miller
ディー.ミラー マーティー
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    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F13/00Interconnection of, or transfer of information or other signals between, memories, input/output devices or central processing units
    • G06F13/14Handling requests for interconnection or transfer
    • G06F13/36Handling requests for interconnection or transfer for access to common bus or bus system
    • G06F13/362Handling requests for interconnection or transfer for access to common bus or bus system with centralised access control

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンピュータシステムが、第1のバスにつな
がるインターフェース回路および第2のバスに接続され
た複数のバスマスタを含むときの、該第1のバスの使用
を最適化する再試行方法を与える。 【構成】 このインターフェース回路は第2のバスがビ
ジー状態にあるとビジー信号を発生する論理回路と、第
2のバスがビジー状態にあるときにバスマスタによりイ
ンターフェース回路がアドレス指定されると再試行信号
を発生する論理回路とを含む。各バスマスタは論理回路
を含み、該再試行信号を受信すると共通バスの制御を開
放する。バス調停器も論理回路を含み、該ビジー信号を
受信すると、ビジー信号が否定されるまでは第2のバス
へのアクセスを求めているいかなるバスマスタも共通第
1のバスの制御を求める調停に参加することを防止す
る。第1のバスはこのようにしてビジー信号期間中、共
有リソースへのアクセスをリクエストしていない任意の
バスマスタにより制御される。ビジー信号の否定が起き
るとすべてのバスマスタがバス所有権を求めて競うこと
が許される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は多重バスを含むコンピュ
ータシステムに関し、特に利用不可能な第2のバスに指
向されたトランザクションを含んだ第1のバス上のデッ
ドロックを除去するための再試行方法に関する。
【0002】
【従来の技術】NCRコーポレーションは、スケーラブ
ル(scalable)コンピュータシステムアーキテクチャを
開発した。これは在来のシステムアーキテクチャよりも
多重プロセッサの能力を一層効果的に縮小拡大できる
(scalable)ものである。このスケーラブルシステムア
ーキテクチャは従来のシステムアーキテクチャのもって
いた多数の限界であるメモリおよびメモリバスを共有す
る多重プロセッサにより引き起こされる能力劣化(degr
adation)ならびにメモリ/キャッシュコヒーレンシー
に関連するオーバーヘッドペナルティー等を認識して克
服する。
【0003】この新規アーキテクチャの重要な特性は、
(イ)メモリバスの利用性および物理的負荷を低減する
ための多重メモリバスの使用、(ロ)多重バスを援助す
ると共に異なるメモリデバイスの同時使用を可能にする
多重ポート付きメモリの使用、(ハ)コヒーレンシーオ
ーバーヘッドを顕著に低減するメモリベースコヒーレン
シー方法の使用、(ニ)すべてのプロセッサに対称的に
見えるシステムリソースの構成である。
【0004】二重システムバス12、14、前記二つの
システムバス間に接続された二つの二重ポート付きシス
テムメモリモジュール16、18、バス12に接続され
た二つのプロセッサモジュール20、22、およびシス
テムバス14に接続された二つのプロセッサモジュール
24、26を採用するこのアーキテクチャの構成が図1
に示してある。図1にはまた、二つのマイクロチャンネ
ル入出力バス32、42およびそれぞれの入出力バス3
2、42をシステムバスに接続するインターフェースモ
ジュール28、30が含まれる。
【0005】各インターフェースモジュールはシステム
バス上に駐在するバスマスタ(busmasters)(すなわち
メモリモジュール16、18およびプロセッサモジュー
ル20、22、24および26)と、一つの入出力バス
上に駐在する番号34、36、38、40、44、4
6、48のマイクロチャンネルバスユニットとの間の通
信路を与える。例えばプロセッサ22等のシステムバス
マスタが入出力バス32上のマイクロチャンネルバスユ
ニット36への書き込みアクセスを求めるとき、それは
最初にシステムバス12の使用を求める調停を求めなけ
ればならない。インターフェースモジュール28はシス
テムバス12の制御を取得すると、次に入出力バス32
の使用するための調停を求める。もしも入出力バス32
が利用可能であればプロセッサ22のリクエストは直ち
に実現される。
【0006】しかしながら、通常のオペレーション期間
中は、入出力バス32が利用不可能である、言い換える
と「ビジー(busy)」であるときがある。例えば入出力
バス32は、(1)バスがバスユニット34、36、3
8、40の一つにより所有されているとき、(2)入出
力バス32上に駐在するあるバスユニットにシステムバ
ス14上のプロセッサによるアクセスが行われていると
き、(3)システムバス14上のあるプロセッサが入出
力バス32のバスユニットへのロックされたサイクルシ
ーケンス(セマフォア オペレーション、semaphore op
eration)を実行しているとき、または(4)インター
フェースモジュール28が、システムバス12または1
4上のプロセッサにより以前にポスト(post)された
(バッファされた)入出力バス32のバスユニットへの
書き込みサービスをしているとき、が例に挙げられる。
【0007】伝統的なシステムではビジー入出力バスへ
のアクセスが一旦開始されると、目標リソースはそのリ
ソースが利用可能となるまでそのアクセスを無期限に待
機状態に保持する。従って上記の例ではプロセッサ2
2、システムバス12およびインターフェースモジュー
ル28は、入出力バス32が利用可能となるまで待機状
態に置かれ、他のトランザクションを行うことができな
いことになろう。プロセッサ20もまたメモリモジュー
ル16、18およびインターフェースモジュール30へ
のアドレス指定をすることが禁止されるであろう。さら
にプロセッサモジュール20または22の一つがマイク
ロチャンネルバスマスタによるシステムバス12へのリ
クエストと同時に入出力バス32へのアクセスをリクエ
ストする場合にはシステムデッドロックが起きるであろ
う。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】それゆえ、本発明は多
重バスを含むコンピュータシステム内の性能を増大する
新規かつ有用な方法を与えることを課題とする。
【0009】本発明の別の課題は利用不可能な第2のバ
スに指向されたトランザクションを含んだ第1のバス上
のデッドロックを除去する方法を与えることである。
【0010】さらに本発明の別の課題はコンピュータシ
ステム内のバス間の新規有用なインターフェースを与え
ることである。
【0011】本発明のさらに別の課題は、バス上のデッ
ドロック状態を除去すべくコンピュータシステム内のバ
ス間のトランザクションを組織化する「ビジー」信号お
よび「再試行」信号を発生する論理回路を与えることで
ある。
【0012】本発明のさらに別の課題はコンピュータシ
ステム間のトランザクションを組織化するための新規有
用な再試行方法を与えることである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題に鑑
みて、第1のバスに接続された複数のバスマスタと、前
記第1のバスに接続され利用可能又は利用不能の状態を
示す第2のバスと、前記第1のバスにアクセスするバス
マスタを制御するバス調停器とを含むコンピュータシス
テムにおいて、前記第2のバスの前記状態を読み取るス
テップと、前記第1のバスを制御する複数のバスマスタ
のうち第1のバスマスタが前記第2のバスを利用できな
い状態にあるとき、前記第2のバスをアドレスする際に
再試行信号を発生するステップと、前記再試行信号を受
け、前記第1のバスの制御を放棄する前記第1のバスマ
スタに対して前記再試行信号を供給するステップと、前
記第1のバスマスタを前記調停器に対し識別するステッ
プと、前記第2のバスが利用不能の状態にあるときビジ
ー信号を発生し、該ビジー信号を前記調停器に供給し、
該調停器は前記ビジー信号を受信している間、前記第1
のバスマスタを前記第1のバスの制御のための調停から
妨げるステップと、の各ステップを有することを特徴と
するコンピュータシステムにおけるバスの利用方法を提
供するものである。
【0014】ここで、本発明は、前記ビジー信号の終了
後に、前記第1のバスの制御を前記第1のバスマスタに
与えるステップをさらに有するものである。
【0015】本発明の上記したその他の課題、特徴、お
よび利点は以下の説明および添付した図面から明らかに
なろう。
【0016】
【実施例】コンピュータシステムに供するスケーラブル
システムアーキテクチャの一実施例が図1に簡単なブロ
ック線図で示されている。図示したようにこのアーキテ
クチャは二重システムバス12、14、二つのシステム
バス間に接続された二つの二重ポート付きシステムメモ
リモジュール16、18、システムバス12に接続され
た二つのプロセッサモジュール20、22、およびシス
テムバス14に接続された二つのプロセッサモジュール
24、26を含む。これらシステムバス間にはさらにマ
イクロチャンネルインターフェースモジュール28、3
0が接続されている。
【0017】インターフェースモジュール28はシステ
ムバス12、14と一次マイクロチャンネル入出力バス
32との間の接続を与える。バス32にはいろいろのマ
イクロチャンネルバスマスタバスユニット34、36、
38、40が接続されている。インターフェースモジュ
ール30はシステムバス12、14と二次マイクロチャ
ンネル入出力バス42上に駐在するバスユニット44、
46、48との間の接続を与える。
【0018】以下の議論はマクロチャンネルインターフ
ェースモジュール28およびマイクロチャンネル入出力
バス32の構造およびオペレーションに関する。マイク
ロチャンネルモジュール30およびマクロチャンネル入
出力バス42の構造およびオペレーションはモジュール
28およびバス32にそれぞれ同じである。
【0019】マイクロチャンネルインターフェースモジ
ュール28内にあるアドレス指定および調停論理回路は
図2に示す。このインターフェースモジュールは図2に
示すものに加えて追加の論理回路を含むが、それはここ
の議論を簡単にするため、省略する。省略した論理回路
は本発明の理解に必要ではない。
【0020】図2に示す論理回路ブロックは調停器52
(マイクロチャンネルインターフェース調停器)を含
む。これはマイクロチャンネル入出力バス32調停信号
ARB(3:0)を感知し、駆動すると共に、調停/賦
与インジケーター信号ARBGNT_Lを感知する。こ
のマイクロチャンネルインターフェース調停器は、入出
力バスへのアクセスを求めるシステムバスマスタのため
に、そのリクエスト期間中、入出力バス32の制御を求
める調停を行わなければならない。マイクロチャンネル
調停器52もまたシステムリソースへのアクセスを要求
するマイクロチャンネルバスマスタのためにシステムバ
ス調停およびサイクル発生を行う。
【0021】システムバスが開始したサイクルがマイク
ロチャンネル入出力バスへ伝播する間に利用される論理
回路素子にはラッチ54が含まれるが、このラッチ回路
54はアドレス、アドレスパリティおよびシステムバス
12から受信されるバスオペレーション信号すなわちS
B_A(32:0)、またはシステム14から受信する
信号SB_B(31:0)をラッチ留めするのに使用さ
れる。ラッチ54の出力は、現在のサイクルがマイクロ
チャンネルバスに指向されているか否かを検出する復号
器56に与えられ、またシステムバススレーブ(system
bus slave module)モジュール58のための開始信号
および復号されたアドレス信号を発生する。
【0022】システムバススレーブモジュール58は入
出力バス32に与えられるシステムバスアドレス情報の
多重化を制御し、システムバスデータ転送アクティビテ
ィーを組織化し、マイクロチャンネルバスマスタモジュ
ール60の開始を制御する。モジュール58からから開
始信号を受信すると、マイクロチャンネルバスマスタモ
ジュール60は、マイクロチャンネルアーキテクチャの
仕様に基づいてマイクロチャンネル入出力バス32上に
サイクルを発生し、マイクロチャンネル入出力バスデー
タ転送アクティビティーを組織化する。
【0023】マイクロチャンネル入出力バスにより開始
されたサイクルがシステムバスへ伝播する期間に利用さ
れる論理回路素子には、ラッチ64、復号器66、マイ
クロチャンネルスレーブモジュール68、SBマスタモ
ジュール70、およびアドレスFIFO74が含まれ
る。マイクロチャンネルインターフェースモジュール2
8がマイクロチャンネル入出力バス32上のスレーブで
あるときは、マイクロチャンネルアドレスMC_A(3
1:0)はラッチ64内に保持されて復号器66への伝
播を阻止される。復号器66はシステムバスに指向され
たマイクロチャンネルサイクルを復号することと、シス
テムバスが指向したサイクルが分離されて書き込みポス
ティングならびにFIFO74中へのアドレス情報の先
取り読み取りを許可するか否かを決定することとに責任
がある。
【0024】システムバスマスタモジュールはマイクロ
チャンネルバスマスタのためにシステムバスをリクエス
トし、マイクロチャンネルインターフェースモジュール
28がシステムバス12または14のいずれか一方の上
のシステムバスマスタであるときはシステム信号を制御
する。システムバスマスタモジュール70はアドレスF
IFO74と通信し、システムバス転送アクティビティ
ーを組織化する。
【0025】インターフェースモジュール28は、シス
テムバスおよび入出力バス32の間のバッファリングお
よび復号を与える。インターフェースモジュールにおけ
るバッファは、システムバスおよび入出力バス32の両
方の上のバスマスタがそれらのピーク速度で動作するこ
とができるようにすることにより、全システム帯域を稼
働化する。
【0026】システムバスをマイクロチャンネル入出力
バスから分離することによって、すべてのバス上での性
能をより高くし、複数バスの同時作動を可能にする。各
バスはバス上に駐在するバスユニット間のトランザクシ
ョンを行うのに独立に動作する。バス間の接続は、たと
えばプロセッサ22がマイクロチャンネルバスユニット
36へのアクセスを要求するとき、あるいはあるバスユ
ニット入出力バス32上に駐在するあるバスユニットが
システムメモリへのアクセスを要求するとき等、一つの
バス上のあるバスマスタが別のバス上に駐在するリソー
スへのアクセスを要求するときのみ、構築される。
【0027】システムバス上のあるバスマスタがビジー
入出力バス32上のバスユニットへのアクセスを要求す
るときにいずれかのシステムバス上でのデッドロックを
防止するため、インターフェースモジュール28は再試
行信号を発生する論理回路を含む。この再試行信号はリ
クエスト中のバスマスタにシステムバスを開放させ、入
出力バス32が利用可能となったときに再びシステムバ
スおよび入出力バスの制御のための調停を行う。
【0028】システムバスについての調停はシステムバ
ス調停器(図示して無し)により制御される。以下に掲
げるのは、システムバスの仕様を組織化するためシステ
ムバス調停器、マイクロチャンネルインターフェース、
およびシステムバス上に駐在する他のバスユニットによ
り駆動される信号の例である。 信号 説明 ADS_L アドレスストローブ:バスサイク
ルの開始を示す。 BRDY_L バーストレディー:読み取りサイ
クルで、現システムバススレーブが有効な読み取りデー
タをシステムバス上に駆動したことを示すため、そのス
レーブにより駆動される。書き込みサイクルでは現行サ
イクルを終了するため当該スレーブにより駆動される。 BLAST_L バーストラスト:バーストバスシ
ーケンスの終了をスレーブに示すため、マスタによりア
クティブ化される。 BUSBUSY_L バスビジー:システムバスが使用
中であることを示すため、システムバス調停器により駆
動される。 PRQ_L システムバスの所有権をリクエス
トするため、バスマスタまたはマイクロチャンネルイン
ターフェースにより低に駆動される。 PACK_L システムバスを求めるそのリクエ
ストが賦与されたことを当該バスマスタに示すため、シ
ステムバス調停器により低に駆動される。
【0029】図2は上述のアクティブ低信号が各々頭に
SA_またはSB_を付けて二重になっていることを示
す。SA_が付く信号はシステムバス12に関連し、S
Bが付く信号はシステムバス14に関連する。システム
バス上のデッドロックを防止するため、インターフェー
スモジュール28は、以下に説明する再試行信号SA_
MCRETRY_LとSB_MCRETRY_L、およ
びマイクロチャンネルバスビジー信号MC_BUSY_
Lを発生する。 信号 説明 SA_MCRETRY_L マイクロチャンネルインタ
ーフェース再試行:ビジーマイクロチャンネル入出力バ
スへ試みられたサイクルを終了するため、マイクロチャ
ンネルインターフェースにより駆動される。 SB_MCRETRY_L マイクロチャンネルインタ
ーフェース再試行:ビジーマイクロチャンネル入出力バ
スへ試みられたサイクルを終了するため、マイクロチャ
ンネルインターフェースにより駆動される。 MC_BUSY_L マイクロチャンネルバスビ
ジー:マイクロチャンネルバスは新たなバスマスタにと
って所有可能でないことを示すため、マイクロチャンネ
ルインターフェースにより駆動される。
【0030】適用可能なMCRETRY_L信号がマイ
クロチャンネルインターフェースにより低に駆動される
のは、ビジー状態時にシステムバスマスタがマイクロチ
ャンネル入出力バスへのアクセスをリクエストする場合
である。この信号に応答して、リクエストをしているシ
ステムバスマスタはそのシステムバスを開放し、システ
ムバス調停器によりアクセスが賦与されるまで、システ
ムバスを求める再調停を求める。アクティブMCRET
RY_L信号を感知すると、システムバス調停器は、マ
イクロチャンネル入出力バスの所有をリクエストしてい
るシステムバスマスタにシステムバスの制御を与えるこ
とを許さないが、これはMCRETRY_L信号を高に
駆動することによりマイクロチャンネル入出力バスが利
用可能となったとの信号をマイクロチャンネルインター
フェースがシステムバス調停器に送るまで続く。MC_
BUSY_Lは、マイクロチャンネル入出力バスが新た
なバスマスタにとって所有できないとき、マイクロチャ
ンネルインターフェースにより低に駆動される。
【0031】図3はプロセッサ22が利用不可能な入出
力バス32へのアクセスを求めているときに起きる事象
のシーケンスを例示するタイミング図である。MC_B
USY_Lの開始状態は低で、マイクロチャンネル入出
力バス32が新たなバスマスタにとっては利用可能でな
いことを示す。図3に示す再試行シーケンスに対するタ
イミングは以下のように定めた。 クロック2−3 プロセッサ22がシステムバス1
2を得るための調停を求める。PRQ_Lはシステムバ
スをリクエストするためプロセッサ22により低に駆動
される。PACK_Lはプロセッサ22にバス所有権を
賦与するバス調停器により低に駆動される。 クロック4 プロセッサ22がマイクロチャン
ネルインターフェース28 をアドレス指定する。 クロック6 マイクロチャンネル28がBRD
Y_Lの代わりにSA_MCRETRY_Lを主張す
る。 クロック7 プロセッサ22がSA_MCRE
TRY_Lを検出し、バス12を開放する。 クロック8 プロセッサ22が再びバス12の
制御をリクエストする。 クロック9−13 システムバス調停器はプロセッサ
22によるバス12のリクエストを無視する。調停器は
信号SA_MCRETRY_Lを受信することにより、
もしもバス12の制御を与えるとプロセッサ22がイン
ターフェース28をアドレス指定することを知る。プロ
セッサ20およびインターフェースモジュール28、3
0はメモリモジュール16、18またはバス上に駐在す
る他のデバイスへのアクセスのため、バス12の制御を
許可される。 クロック14 入出力バス32がもはやビジーで
なくなる。インターフェース28は(高に駆動された)
信号MC_BUSY_Lを否定する。 クロック15 システムバス調停器はMC_BU
SY_Lを検出し、PACK_Lを主張する。 クロック16−20 プロセッサ22が成功裡にインタ
ーフェース28にアクセスする。
【0032】
【効果】以上の説明から、第2の利用不可能なバスに指
向されたトランザクションを含む第1のバス上のデッド
ロックを除去するための簡単な解決法が本発明により与
えられることが理解されよう。そのための新規有用な多
重バス間インターフェースが本発明により与えられた。
それらのインターフェースはビジーバスが別のバス上で
デッドロックを招来することを防止する。
【0033】また論理回路がコンピュータ内多重バス間
のトランザクションを組織化するビジー信号および再試
行信号を発生するため、バス上でデッドロックが防止さ
れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 コンピュータシステムに供するスケーラブル
システムアーキテクチャのブロック線図である。
【図2】 図1のマイクロチャンネルインターフェース
モジュール28内に含まれるアドレス指定および調停論
理回路のブロック線図である。
【図3】 本発明に基づく再試行方法のタイミング図で
ある。
【符号の説明】
12、14 システムバス 20、22、24、26 プロセッサモジュール 28、30 マイクロチャンネルインターフェースモジ
ュール 32 一次マイクロチャンネル 34−40 マイクロバスユニット 42 二次マイクロチャンネル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エドワード エイ.マクドナルド アメリカ合衆国 29072 サウス カロラ イナ、レキシントン、メドウ ウッド ド ライブ 164 (72)発明者 ジーン エフ.ヤング アメリカ合衆国 29073 サウス カロラ イナ、レキシントン、スウィート スプリ ングス ロード 3412 (72)発明者 クレイグ エイ.ウォールラス アメリカ合衆国 29642 サウス カロラ イナ、イーズリ、フェアファックス ロー ド 205 (72)発明者 ジェイムズ エム.オティンガー アメリカ合衆国 29210 サウス カロラ イナ、コロンビア、ズィマールクレスト 716、アパートメント 3803 (72)発明者 マーティー ディー.ミラー アメリカ合衆国 54016 ウイチタ、ハド ウォン、1020 ハイウェイ 35 Fターム(参考) 5B061 BB14 FF04 GG06 GG13 QQ02 RR03

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1のバスに接続された複数のバスマス
    タと、前記第1のバスに接続され利用可能又は利用不能
    の状態を示す第2のバスと、前記第1のバスにアクセス
    するバスマスタを制御するバス調停器とを含むコンピュ
    ータシステムにおいて、 前記第2のバスの前記状態を読み取るステップと、 前記第1のバスを制御する複数のバスマスタのうち第1
    のバスマスタが前記第2のバスを利用できない状態にあ
    るとき、前記第2のバスをアドレスする際に再試行信号
    を発生するステップと、 前記再試行信号を受け、前記第1のバスの制御を放棄す
    る前記第1のバスマスタに対して前記再試行信号を供給
    するステップと、 前記第1のバスマスタを前記調停器に対し識別するステ
    ップと、 前記第2のバスが利用不能の状態にあるときビジー信号
    を発生し、該ビジー信号を前記調停器に供給し、該調停
    器は前記ビジー信号を受信している間、前記第1のバス
    マスタを前記第1のバスの制御のための調停から妨げる
    ステップと、の各ステップを有することを特徴とするコ
    ンピュータシステムにおけるバスの利用方法。
  2. 【請求項2】 前記ビジー信号の終了後、前記第1のバ
    スの制御を前記第1のバスマスタに与えるステップ、を
    さらに有することを特徴とする請求項1に記載のバスの
    利用方法。
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