JP2004078998A - Bus control method and computer system - Google Patents
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本発明は、パーソナルコンピュータ、ワークステーション等の情報処理装置に係わり、特に、システムバスとしてアドレスとデータが多重化され、リードアクセス動作の起動サイクルと応答サイクルが、間に別の転送を挿入することで分離が可能であるスプリット転送プロトコルをサポートしたバス制御方式、および、これを用いたコンピュータシステムに関する。 The present invention relates to an information processing apparatus such as a personal computer and a workstation, and in particular, an address and data are multiplexed as a system bus, and another transfer is inserted between a start cycle and a response cycle of a read access operation. The present invention relates to a bus control method that supports a split transfer protocol that can be separated by a computer, and a computer system using the same.
上記技術分野においては従来、システムバスとして、例えば、「Futurebus+ P896.1 Logical Layer Specifications」(1990,IEEE)などのように、リードアクセス動作の起動サイクルと応答サイクルが、間に別の転送を挿入することで分離が可能であるスプリット転送プロトコルをサポートしたバスが多く用いられている。その理由としては、リードアクセス動作の起動サイクルと応答サイクルの間に他のモジュールの転送の挿入を可能とすることで、バスの使用効率および応答性を向上させることが挙げられる。スプリット転送の典型的なタイミング例を図13に示す。図13は従来のスプリットリードアクセスタイミング例で、ADDT[0:63]は8バイト幅の多重化されたアドレス/データバス、ADRVはアドレス/データバスADDT[0:63]上に有効なアドレスが出力されていることを示すアドレスバリッド信号、DATAVはアドレス/データバスADDT[0:63]上に有効なデータが出力されていることを示すデータバリッド信号である。Futurebus+などの従来のバスでスプリットリードアクセスを行う場合には、まず起動元のモジュールがバス使用権を獲得した後、アドレスバリッド信号ADRVを有効にし、アクセス先のアドレスをADDT[0:63]で指定する。そのとき同時に、モード指定制御信号線により現在起動中のアクセスがスプリットリードアクセスであることをアクセス先モジュールに伝える(1301のタイミング)。この後、バス使用権を放棄し、起動サイクルを終了する。一方、この起動を受け取ったアクセス先のモジュールはリードデータが準備できた時点で、バス使用権を獲得し、アドレスバリッド信号ADRVを有効にし、アクセス先のアドレスをADDT[0:63]で指定する。そのとき同時に、モード指定制御信号線により現在起動中の転送がスプリットリードアクセスの応答であることを起動元モジュールに伝える(1302のタイミング)。次に、データバリッド信号DATAVを有効にし、ADDT[0:63]上に有効なリードデータを出力する。この後、アクセス先のモジュールはバス使用権を放棄し、応答サイクルを終了する。起動元のモジュールは、アクセス先のモジュールが出力するモード指定制御信号線およびアクセス先のアドレスにより、自分の起動したアクセスに対する応答であることを判断し、その応答データを取り込むという一連の制御を行っていた。 In the above technical field, conventionally, as a system bus, another transfer is inserted between a start cycle and a response cycle of a read access operation, such as “Futurebus + P896.1 Logical Layer Specifications” (1990, IEEE). In many cases, a bus that supports a split transfer protocol that can be separated by performing the operation is used. The reason is that it is possible to improve the bus use efficiency and the responsiveness by enabling transfer of another module to be inserted between the activation cycle and the response cycle of the read access operation. FIG. 13 shows a typical timing example of the split transfer. FIG. 13 shows an example of a conventional split read access timing. ADDT [0:63] is an 8-byte multiplexed address / data bus, and ADRV is a valid address on an address / data bus ADDT [0:63]. The address valid signal DATAV indicating that the data is output is a data valid signal indicating that valid data is being output on the address / data bus ADDT [0:63]. When performing split read access on a conventional bus such as Futurebus +, first, the activation source module acquires the right to use the bus, then validates the address valid signal ADRV, and sets the address of the access destination by ADDT [0:63]. specify. At the same time, the mode designation control signal line is used to notify the access destination module that the currently activated access is a split read access (timing of 1301). Thereafter, the right to use the bus is abandoned, and the start cycle is terminated. On the other hand, the module of the access destination that has received this activation acquires the bus use right when the read data is ready, makes the address valid signal ADRV valid, and specifies the address of the access destination by ADDT [0:63]. . At the same time, the start-source module is notified by the mode designation control signal line that the transfer currently being started is a response to the split read access (timing of 1302). Next, the data valid signal DATAV is made valid, and valid read data is output on ADDT [0:63]. Thereafter, the access destination module relinquishes the right to use the bus and ends the response cycle. The activation source module determines a response to the access initiated by itself based on the mode designation control signal line output from the access destination module and the address of the access destination, and performs a series of controls of capturing the response data. I was
近年、小型化、低価格化のため、バスの信号線を削減を図り、アドレスとデータを多重化したバスが多くなってきている。この場合、図13の従来例のように、スプリットリードアクセスの応答転送時に、アクセス先のアドレスを出力するサイクルを設けると、アドレスとデータの多重化により、アドレスサイクル分だけ余計にバスを占有することになり、バスの使用効率低下や応答時間の増大を招くという問題が生じる。 In recent years, in order to reduce the size and cost, the number of buses in which address and data are multiplexed by reducing the number of bus signal lines has been increasing. In this case, if a cycle for outputting the address of the access destination is provided at the time of the response transfer of the split read access as in the conventional example of FIG. 13, the bus is occupied extra by the address cycle due to the multiplexing of the address and the data. As a result, there arises a problem that the bus use efficiency is reduced and the response time is increased.
本発明の目的は、このような問題を解決し、バスの使用効率を向上、応答時間を減少させることにより、高性能なバス制御方式を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a high-performance bus control system that solves such problems, improves bus use efficiency, and reduces response time.
上記目的を達成するため本発明は、バスに接続できる各モジュールにモジュールIDを指定する手段を設ける。さらに、少なくとも2つ以上階層的に接続した複数バス構造のシステムにおいては、モジュールIDを他の階層のバス上に存在する個々のモジュールに対しても割り付ける。そして、他の階層のバス上に存在するモジュールからのアクセスをシステムバス上に流す場合、インタフェースをとるアダプタに、そのモジュールに対して割り付けられたシステムバス上のモジュールIDを付加してリードアクセスの起動をかける手段を設ける。一方、起動をかけたモジュールが応答を受け取る場合、付加されたモジュールIDに従い、他の階層のバス上に存在するモジュールにさかのぼって応答を返す手段を設ける。 (4) In order to achieve the above object, the present invention provides means for designating a module ID for each module connectable to a bus. Further, in a system having a multi-bus structure in which at least two or more layers are hierarchically connected, a module ID is assigned to each module existing on a bus of another layer. When an access from a module existing on a bus of another hierarchy is sent to the system bus, a module ID on the system bus allocated to the module is added to an adapter that takes an interface to perform read access. Provide a means for starting. On the other hand, when the activated module receives a response, there is provided a means for returning a response to a module existing on a bus of another hierarchy according to the added module ID.
他の階層のバス上に存在する個々のモジュールに対して割り付けられたモジュールIDをシステムバス上に流すことにより、たとえシステムバスのインタフェースとしては同一のアダプタであっても、システムバスに対して異なるモジュールIDでリード要求を発行することで、リード応答の入れ替わりも、応答サイクルのモジュールIDによりアダプタが見分けることができる。すなわち、マルチプロセッサシステム等において、それぞれのプロセッサが行うI/Oアクセスを1つずつまでなら並行してシステムバス上に発行することができるので、システムバスのアクセスの応答時間が低減される。 By flowing module IDs assigned to individual modules existing on buses of other layers on the system bus, even if the same adapter is used as the interface of the system bus, the module ID differs for the system bus. By issuing a read request with the module ID, the switching of the read response can be identified by the adapter by the module ID in the response cycle. That is, in a multiprocessor system or the like, since up to one I / O access performed by each processor can be issued on the system bus in parallel, the response time of the system bus access is reduced.
本発明によれば、それぞれのモジュールが行うアクセスを、アクセスの順序が保証をしながら、連続してシステムバス上に発行し、並列処理することができ、システムバスのアクセスの応答時間の低減が図れるという効果がある。さらに、マルチプロセッサシステム等においても、それぞれのプロセッサが行うI/Oアクセスを少ないピン数で同様に処理できる。また、本発明によれば、転送時に指定するモジュールIDは、物理的なアダプタと全く切り離して設定することができるため、必要度の高いモジュールに集中的にモジュールIDを割り当てることができ、システムに対応できる柔軟性を高めるという効果がある。 According to the present invention, the accesses performed by the respective modules can be continuously issued on the system bus and the parallel processing can be performed while guaranteeing the access order, thereby reducing the response time of the system bus access. There is an effect that can be achieved. Further, even in a multiprocessor system or the like, I / O access performed by each processor can be similarly processed with a small number of pins. Further, according to the present invention, the module ID specified at the time of transfer can be set completely separately from the physical adapter, so that the module ID can be centrally assigned to modules with high necessity, and This has the effect of increasing the flexibility that can be handled.
図1は、本発明の第1の実施例におけるスプリットリードアクセスタイミングを示す図である。本実施例においては、アクセス先のアドレスを出力するサイクルを削除し、それをリードデータを受取る識別子(モジュールID)で代用している。起動サイクルは図13の従来例と同様、まず起動元のモジュールがバス使用権を獲得した後、アドレスバリッド信号ADRVを有効にし、アクセス先のアドレスをADDT[0:63]で指定する。そのとき同時に、モード指定制御信号線により現在起動中のアクセスがスプリットリードアクセスであることをアクセス先モジュールに伝える(105のタイミング)。この後、バス使用権を放棄し、起動サイクルを終了する。一方、この起動を受け取ったアクセス先のモジュールはリードデータが準備できた時点で、バス使用権を獲得した後、いきなりデータバリッド信号DATAVを有効にし、ADDT[0:63]上に有効なリードデータを出力する。そのとき同時に、モード指定制御信号線により現在起動中の転送がスプリットリードアクセスの応答であることを起動元モジュールに伝える(106のタイミング)。この後、アクセス先のモジュールはバス使用権を放棄し、応答サイクルを終了する。起動元のモジュールは、アクセス先のモジュールが出力するモード指定制御信号線およびアクセス元のモジュールを表すモジュールID(SINKMOD:スプリットリードの応答先モジュールの識別子)により、自分の起動したアクセスに対する応答であることを判断し、その応答データを取り込むという一連の制御を行う。本実施例のように、SINKMODが4ビットあれば16モジュールを指定できる。具体的には、図2に示すように、バスに接続されるバスアダプタ毎に1つずつモジュールIDが割り当てられる。図2は、階層バス構造をとったシステム構成例で、201、202は高速プロセッサバス、203、204は高速プロセッサバスとのインタフェースを行うバスアダプタ、205はシステムバス、206、207、208はIOバスとのインタフェースを行うバスアダプタ、209、210、211はIOバスである。本実施例ではバスアダプタ203、204、206、207、208にそれぞれ”0”、”1”、”2”、”3”、”4”のようにバスアダプタ毎に1つずつモジュールIDが割り当てられている。
FIG. 1 is a diagram showing split read access timing in the first embodiment of the present invention. In this embodiment, the cycle for outputting the address of the access destination is deleted, and the cycle is replaced with an identifier (module ID) for receiving the read data. In the start cycle, as in the conventional example of FIG. 13, the start source module first acquires the bus use right, then enables the address valid signal ADRV, and specifies the address of the access destination by ADDT [0:63]. At the same time, the mode designation control signal line notifies the access destination module that the currently activated access is the split read access (timing at 105). Thereafter, the right to use the bus is abandoned, and the start cycle is terminated. On the other hand, upon receiving the activation, the module at the access destination acquires the right to use the bus at the time when the read data is ready, then immediately makes the data valid signal DATAV valid, and puts the valid read data on ADDT [0:63]. Is output. At the same time, the start-source module is notified by the mode designation control signal line that the transfer currently being started is a response to the split read access (timing of 106). Thereafter, the access destination module relinquishes the right to use the bus and ends the response cycle. The activation source module responds to the access initiated by itself using the mode designation control signal line output by the access destination module and the module ID (SINKMOD: identifier of the split read response destination module) representing the access source module. Is determined, and a series of control of taking in the response data is performed. As in the present embodiment, if the SINKMOD has 4 bits, 16 modules can be designated. Specifically, as shown in FIG. 2, one module ID is assigned to each bus adapter connected to the bus. FIG. 2 shows an example of a system configuration having a hierarchical bus structure, wherein 201 and 202 are high-speed processor buses, 203 and 204 are bus adapters for interfacing with the high-speed processor bus, 205 is a system bus, and 206, 207 and 208 are IOs.
ところで、第1の実施例のような制御を行うバスがシステムに応用されるとき、多くの場合は、階層バス構造をとったシステム構成になる。図3は、このときのスプリットリードアクセスのデータの流れ図を示した図で、301、302、303はプロセッサ(P1、P2、P3)、304はマルチプロセッサ対応のプロセッサバス、305はプロセッサバス304とシステムバス307のインタフェースを行うバスアダプタ、306はメインメモリ、307はシステムバス、308はシステムバス307とIOバス311のインタフェースを行うバスアダプタ、309はシステムバス307とIOバス312のインタフェースを行うバスアダプタ、310はシステムバス307とIOバス313のインタフェースを行うバスアダプタ、311、312、313はIOバス、314、315はIOバス311上のIO、316、317は3IOバス312上のIO、318、319はIOバス313上のIOである。ここで、バスアダプタ毎に1つずつモジュールIDが割り当てると、例えば、バスアダプタ305には”0”、バスアダプタ308には”1”、バスアダプタ309には”2、”バスアダプタ310には”3”のようになる。このとき、プロセッサ1、プロセッサ2、プロセッサ3は独立にシステムバスにつながっているIOに対して独立にリード要求を発行する。このとき、図3のようなバスシステムにおいては、モジュールIDを無制限にシステムバス307上に発行していくと、もしアクセスしようとしているIOバス311がスプリット転送をサポートしているとアクセス時間の早いIOからの応答が先に返ってくる可能性があり、モジュールIDを参照しただけでは、アクセスの順序が保証できないという問題がある(本例では応答サイクルのSINKMODはすべて”0”で返ってくる)。すなわち、他の階層のバスが上記従来のバスと同様にスプリット転送プロトコルをサポートしていると、応答データの順序を保証するために、1つのバスアダプタから1つのリード要求しか発行できなくなる。これは特にマルチプロセッサシステムの場合などに生じる。
By the way, when the bus for controlling as in the first embodiment is applied to the system, the system configuration often has a hierarchical bus structure. FIG. 3 is a diagram showing a data flow diagram of the split read access at this time, where 301, 302, and 303 are processors (P1, P2, and P3), 304 is a multiprocessor-compatible processor bus, and 305 is a
本発明の第2の実施例は、マルチプロセッサシステムにおいて、それぞれのプロセッサが行うI/Oアクセスを連続してシステムバス上に発行し、並列化することで、このような問題をさらに解決するものである。以下、本発明の第2の実施例について説明する。 The second embodiment of the present invention further solves such a problem in a multiprocessor system by continuously issuing I / O accesses performed by respective processors on a system bus and parallelizing them. It is. Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described.
図4は本実施例のシステム構成のブロック図で、401、402、403はプロセッサ(P1、P2、P3)、404はマルチプロセッサ対応のプロセッサバス、405はプロセッサバス404とシステムバス407のインタフェースを行うバスアダプタ、406はメインメモリ、407はシステムバス、408はシステムバス407とIOバス411のインタフェースを行うバスアダプタ、409はシステムバス407とIOバス412のインタフェースを行うバスアダプタ、410はシステムバス407とIOバス413のインタフェースを行うバスアダプタ、411、412、413はIOバス、414、415はIOバス411上のIO、416、417はIOバス412上のIO、418、419はIOバス413上のIOである。ここで、本実施例のシステムバス接続可能なバスアダプタ数を4とする。ただし、本発明では、モジュール識別子として、4ビット割り付けるとする。これにより、論理的には、16のモジュールを識別できることになる。本発明では、プロセッサ401には”0”、プロセッサ402には”1”、プロセッサ403には”2”、メインメモリ406には”3”、バスアダプタ408には”4”、バスアダプタ409には”5”、バスアダプタ410には”6”のようにモジュールIDを割り振る。アダプタ405は、プロセッサ401から403からのIOアクセス要求を、各プロセッサ1つ以内なら並列してシステムバス407上に発行する。
FIG. 4 is a block diagram of the system configuration of the present embodiment.
図5は、図4のシステム構成でのアクセスタイムチャートを示すもので、プロセッサ401から403からのアクセス先がすべてモジュール408とし、プロセッサ401から403からのアクセス先のIOのアクセスタイムがそれぞれ12、9、6サイクルであると仮定したときのものである。サイクル501はリードの起動サイクルで、バスマスタはバスアダプタ405、リードデータの応答先であるSINKMODは”0”(起動元はプロセッサ401であることを示す)を示している。サイクル502はリードの起動サイクルで、バスマスタはバスアダプタ5、リードデータの応答先であるSINKMODは”1”(起動元はプロセッサ402であることを示す)を示している。
FIG. 5 shows an access time chart in the system configuration of FIG. 4, in which all the access destinations from the
サイクル503はリードの起動サイクルで、バスマスタはバスアダプタ405、リードデータの応答先であるSINKMODは”2”(起動元はプロセッサ403であることを示す)を示している。サイクル504はリードの応答サイクルで、バスマスタはバスアダプタ408、リードデータの応答先であるSINKMODは”2”を示している。このとき、バスアダプタ405はSINKMODの”2”をみて、取り込んだデータをプロセッサ403に返すような制御を行う。このときのデータの流れを図8に示す。サイクル505はリードの応答サイクルで、バスマスタはバスアダプタ408、リードデータの応答先であるSINKMODは”1”を示している。このとき、バスアダプタ405はSINKMODの”1”をみて、取り込んだデータをプロセッサ402に返すような制御を行う。このときのデータの流れを図7に示す。サイクル506はリードの応答サイクルで、バスマスタはバスアダプタ408、リードデータの応答先であるSINKMODは”0”を示している。このとき、バスアダプタ405はSINKMODの”0”をみて、取り込んだデータをプロセッサ401に返すような制御を行う。このときのデータの流れを図6に示す。また、メインメモリにモジュールIDを割り振れば、DMA(ダイレクトメモリアクセス)の指定も容易になる(図9)。
A cycle 503 is a read activation cycle, in which the bus master indicates the
ここで本発明の第1、第2の実施例によるスプリットリード競合時のサイクル数を図10に示す。(a)は第1の実施例のプロトコルを用いた場合のサイクル数、(b)は第2の実施例のプロトコルを用いた場合のサイクル数である。1001、1007はプロセッサ1のIOアクセスの起動サイクル、1002、1008はプロセッサ1のIOアクセスの応答サイクル、1003、1009はプロセッサ1のIOアクセスの起動サイクル、1004、1010はプロセッサ1のIOアクセスの応答サイクル、1005、1011はプロセッサ1のIOアクセスの起動サイクル、1006、1012はプロセッサ1のIOアクセスの応答サイクルである。このように、第1の実施例のように、同一アダプタからの複数リードの起動が許さないと、すべてのリードアクセスがシリアライズされ、合計27サイクルかかる。一方、第2の実施例のように、並列起動が行えば、12サイクルとなり、リードアクセスの応答性がさらに向上する。
FIG. 10 shows the number of cycles at the time of split read competition according to the first and second embodiments of the present invention. (A) is the number of cycles when the protocol of the first embodiment is used, and (b) is the number of cycles when the protocol of the second embodiment is used.
ところで、上記第1、第2の実施例の説明においては、スプリットリードアクセスの応答先をSINKMODという識別子で示したが、第3の実施例として、スプリットリードアクセスの応答元の識別子を本発明の応答先と同様に指定できるようにすると、応答先の識別子(SINKMOD)が同一であっても識別子の異なる複数の応答元に対して、同時にスプリットリード要求を発行することも可能となる。その場合の応答元識別子は、図11、図12に示すように、IO414、IO415にそれぞれモジュールID”7”、”8”を割付け、その応答元識別子の情報により、バスアダプタ405が順序保証をする制御を行えば良い。
By the way, in the description of the first and second embodiments, the response destination of the split read access is indicated by the identifier SINKMOD. However, as a third embodiment, the identifier of the response source of the split read access is defined by the present invention. If the destination can be specified in the same manner as the response destination, the split read request can be simultaneously issued to a plurality of response sources having different identifiers (SINKMOD) even if the identifiers are the same. In this case, as shown in FIGS. 11 and 12, module IDs “7” and “8” are assigned to the
401,402,403…プロセッサ、
404…プロセッサバス、
405…バスアダプタ、
406…メインメモリ
407…システムバス、
408,409,410…バスアダプタ、
411,412,413…IOバス、
414,415…IOバス11上のIO、
416、417…IOバス12上のIO、
418、419…IOバス13上のIO。
401, 402, 403 ... processors,
404 ... Processor bus,
405 bus adapter,
406
408, 409, 410 ... bus adapter,
411, 412, 413 ... IO bus,
414, 415... IO on the IO bus 11,
416, 417... IO on the
418, 419... IO on
Claims (3)
2. The information processing device according to claim 1, further comprising: a third signal line connected to the bus adapter, and a third module connected to the third signal line.
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