JP2006178553A - データ転送装置 - Google Patents

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【課題】 PCIバスインタフェースを具備するチャネルハードウェアをメインフレームに搭載する際、ブリッジ機能を介してデータ転送を実施してもスループットの低下を防止でき、チャネルがデータ転送の結果を把握可能とするブリッジ機能を有するデータ転送装置を提供する。
【解決手段】
データ転送を実施する際の主記憶アドレスは、データ転送を開始するアドレスとページ境界をまたぐ場合は次ページの先頭アドレスをPCIインタフェース経由でチャネルから受け取るが、ページ内のアドレスはデータ転送装置内部で生成しデータ転送を実施する。
【選択図】図1

Description

本発明は、電子計算機システムにおけるチャネル装置に関するものであり、特にPCIインタフェースを有するチャネル装置と専用インタフェースを有する主記憶装置との間のデータ転送装置に関する。
メインフレームコンピュータシステムのチャネル装置は、複数の銅線上で並列にデータ転送を行うパラレル入出力インタフェースをサポートするパラレルチャネル、200メガビット/秒のデータ転送容量を持つ光ファイバを媒体としたシリアル入出力インタフェースをサポートするACONARCチャネルと呼ばれる技術が知られていおり、これらのチャネル装置はメインフレーム独自の入出力インタフェース規格に従がって動作する。
メインフレームに搭載する前記チャネルのハードウェアは専用に設計開発し、専用LSIとしてチャネルカードに搭載され、メインフレ−ム独自の内部インタフェースを介して上位装置である主記憶装置に接続する。
一方、オープン系サーバでは、SCSI、ファイバチャネルなどのオープン系の入出力インタフェースをサポートするチャネルアダプタをサーバのスロットに挿入し、ホスト・プロセッサとは業界標準規格の手段としてPCI−SIGにて策定されたPCIバスを介して接続する構成が用いられている。
近年、メインフレームコンピュータシステムではACONARCチャネルより高速なデータ転送が可能なFIBARCチャネルが製品化されたが、FIBARCチャネルは、メインフレーム独自の入出力インタフェースではなく、ANSIのFC−SB−2(Fibre Channel Single Byte command code sets-2 mapping protocol)にて規格化された入出力インタフェースに準拠しており、オープン系インタフェースを取り入れた入出力インタフェースである。このようにメインフレームコンピュータシステムにオープン系インタフェースをサポートするチャネル装置を搭載することに対する要求は、今後高まっていくと予想される。
オープン系サーバに搭載するためのチャネルアダプタはPCIバスインタフェースを具備するのは必須であるが、該チャネルアダプタをメインフレームに搭載するためには、更に、メインフレ−ム独自の内部インタフェースに対応する必要がある。
チャネルアダプタをメインフレ−ム独自の内部インタフェースに対応させるためには、チャネルアダプタのチャネルハードウェアに、メインフレ−ムの内部インタフェースで動作可能となるような論理部分を追加する施策(施策1)、あるいは、チャネルハードウェアのPCIインタフェースの制御論理部分をメインフレ−ムの内部インタフェースの制御論理に作り変えるといった施策(施策2)をとれば可能である。
しかしながら、施策1はチャネルハードウェアを構成するLSIのピン、ゲートの増加、検証期間の増加を招き開発コストが大きくなる。また、チャネルハードウェアを新規に開発する場合に限定された施策となる。
施策2は、チャネルハードウェアを構成するLSIが2種類となる。近年の光ファイバを伝送媒体とする入出力インタフェースは数Gbpsという高速となっており、今後更に高速化される傾向にある。高速化される入出力インタフェースに対応するため、チャネルハードウェアでは入出力インタフェース論理部分の高速化、データ転送用のバッファの多重化、マイクロプログラムが動作するプロセッサ部分の高速化などの要求があり、この要求を実現するためにチャネルハードウェアは高速、大規模なASICで構成する必要がある。高速、大規模なASICは、LSI化する場合の初期費用が高く、2種類のLSIを開発するとコストを大きく増加させてしまう。
施策1、施策2はいずれもチャネルハードウェアを変更することが前提であるため、異なるチャネルアダプタをメインフレームに搭載する場合には、チャネルハードウェア毎に変更を実施する必要が有り、更なる開発コストの増加を招いてしまう。
施策1、施策2に対して、PCIバスインタフェースをメインフレ−ム独自の内部インタフェースに変換するブリッジ機能を用いる施策(施策3)で対応することも可能である。
施策3は、チャネルハードウェアの変更は不要で、ブリッジハードウェアの開発が必要となるが、ブリッジハードウェアはデータ転送に特化したハードウェアであり、チャネルハードウェアのように高速性を要求される入出力インタフェース論理部、マイクロプログラムが動作するプロセッサ部が不要であるため、チャネルに比べ低速、小規模な構成で実現できる。このため開発コストでは有利である。
しかし、PCIバスインタフェースでは、主記憶に対するフェッチのデータ転送を実行する場合、チャネルはPCIバスにリードコマンドとアドレス情報を出し、ターゲットとするデータを受け取った後、更にデータが必要な場合は、再度PCIバスにリードコマンドとアドレス情報を出してターゲットとなるデータを受け取るといった動作を繰り返す。
このようなデータ転送形態ではPCIバスにリードコマンドとアドレスを出してからターゲットデータを受け取るまでのターンアラウンド時間がスループットを決める大きな要因となるが、ブリッジハードウェアを介してデータ転送を実行するとターンアラウンド時間が延びることになりスループットを確保することが難しくなる。
また、メインフレームにおけるチャネルと主記憶装置との間のデータ転送では、主記憶装置をアクセスする都度、アクセスの正常性がチェックされ、正常な場合のみ主記憶へのアクセスが許可され、異常の場合、主記憶へのアクセスは抑止され、異常となった要因、異常を検出した時点のデータ転送の残カウントなどをオペレーティングシステム(OS)へ報告するが、PCIバスインタフェースではこのような主記憶装置へのアクセスの正常性のチェック機能を備えていないといった問題がある。
特開2002-99437号公報
上記背景技術では、オープン系サーバに搭載するチャネルアダプタをメインフレームに搭載するために、開発コストがかかるチャネルハードウェアの変更ではなく、PCIバスインタフェースをメインフレ−ム独自の内部インタフェースに変換するブリッジ機能を用いることで対応する場合に、ブリッジ機能を介してデータ転送を実行するとターンアラウンド時間が延びることになりスループットを確保することが難しくなるといった問題や、データ転送実行中に主記憶装置上で発生した異常に対し、異常となった要因と異常終了した時点のデータ転送の残カウントなどをチャネルが認識できずOSへ報告することができないといった問題が発生する。
本発明の目的は、PCIバスインタフェースを具備するチャネルハードウェアをメインフレームに搭載する際、ブリッジ機能を介してデータ転送を実施してもスループットの低下を防止でき、チャネルがデータ転送の結果を把握可能とするブリッジ機能を有するデータ転送装置を提供することにある。
本発明のデータ転送装置は、データ転送を実施する際の主記憶アドレスは、データ転送を開始するアドレスとページ境界をまたぐ場合は次ページの先頭アドレスをPCIインタフェース経由でチャネルから受け取るが、ページ内のアドレスはデータ転送装置内部で生成しデータ転送を実施する。
以上説明したように本発明によれば、PCIバスインタフェースを具備するチャネルハードウェアをメインフレームに搭載する際、データ転送を実施してもスループットの低下を防止しでき、チャネルがデータ転送の結果を把握可能なデータ転送装置を提供することができる。
以下、本発明によるデータ転送装置の一実施例を図面により説明する。
図1は本発明の一実施例によるデータ転送装置を搭載したチャネルカードのブロック図、図2はデータ転送装置内の主記憶要求制御部のブロック図、図3はデータ転送装置内の主記憶応答制御部のブロック図、図4はPCIアドレスによるアドレス空間の割当ての一例を示した図である。
本発明が適用されたチャネルカードは、図1に示すように、入出力装置と主記憶装置104との間でデータ転送を実施するチャネル102、主記憶装置104、データ転送装置101で構成される。チャネル102はマイクロプログラムを内蔵し、該マイクロプログラムにより制御され、入出力命令で指定されたチャネルコマンドワード(CCW)にしたがいデータ転送を実施する。
データ転送装置101は、PCIインタフェース制御部105、主記憶インタフェース制御部108、データ転送制御部107、チャネルから受け取るアドレス情報を格納するアドレス情報格納バッファ(ADRBUF)108、チャネルから主記憶装置へのストアデータを格納するストアデータバッファ(SDB)109、主記憶装置からチャネルへのフェッチデータを格納するフェッチデータバッファ(FDB)110から構成され、データ転送制御部107はPCIバスに接続するチャネルの数とチャネル内で同時に実行可能なデータ転送の数に対応し多重化される。
データ転送装置101は、チャネル102とはPCIバスを介して接続し、主記憶装置104とは独自の内部インタフェースを介して接続する。データ転送装置101の機能について以下に説明する。
PCIインタフェース制御部105は、PCIインタフェースのプロトコルにしたがい複数のチャネル102からのPCIバスの使用要求を調停し、バス使用権を獲得したチャネルとの間でアドレス情報およびデータの送受信を行う。チャネルから受け取ったアドレス情報をデコードし、データ転送制御部107または、主記憶装置104へのアクセスなのかを判断する。
PCIアドレスによるアドレス空間の割当ての一例を図4に示す。図4では、PCIアドレス空間は主記憶装置、データ転送装置、チャネルに区分され、データ転送装置に割当てられているアドレス空間は、更に共通部とチャネルに対応して設置されるデータ転送制御部に区分される。
PCIインタフェース制御部105はチャネルからのアドレスがデータ転送装置を示している場合は、PCIバスコマンドにしたがいデータ転送制御部内のレジスタのリードまたはレジスタへのライトを実行する。また、チャネルからのアドレスが主記憶装置を示している場合は、アドレス情報をアドレス情報格納バッファ(ADRBUF)108へ格納し、更に、チャネルが指示するPCIバスコマンドがライト系の場合はデータをストアデータバッファ(SDB)109へ格納する。チャネルが指示するPCIバスコマンドがリード系の場合は、フェッチデータバッファ(FDB)を参照し、データをチャネル102へ返送する。
主記憶インタフェース制御部106は、データ転送制御部107から主記憶装置104に対するアクセス要求の受付け処理、処理順序の決定処理を実施後、主記憶装置104へアクセス要求を送信する。主記憶装置へのアクセス要求がフェッチの場合は、コマンド情報とアドレスを送信し、アクセス要求がストアの場合は、コマンド情報とアドレスに加えストアデータバッファ(SDB)109に格納されているストアデータを転送する。また、主記憶装置104は、アクセス要求に対し、アクセス要求が異常終了した場合の要因を示す結果情報およびアクセス要求がフェッチの場合はフェッチデータを返送する。主記憶インタフェース制御部106は、主記憶装置104からの結果情報およびフェッチデータを受け、結果情報をデータ転送制御部107へ転送し、フェッチデータをフェッチデータバッファ(FDB)110へ格納する。
データ転送制御部107は、チャネルからあらかじめ指定された総データ転送長を保持しておき 、主記憶装置へのアクセス要求毎にアクセス要求が完了したデータ長を減算し保持しておく主記憶要求長保持レジスタ(RQBC)113とアドレス情報格納バッファ(ADRBUF)108から読み出したアドレス情報を保持しておくアドレス情報レジスタ(ADRINF)114を主な構成要素とする主記憶要求制御部111、チャネル装置からあらかじめ指定された総データ転送長を保持しておき、主記憶装置104とのデータ転送が完了する毎にデータ転送が完了したデータ長を減算し、転送残カウントを保持しておく転送残カウント保持レジスタ(AVBC)115と主記憶装置104とのデータ転送が完了する毎にデータ転送の結果を蓄積しておく主記憶結果保持レジスタ(MFI)116を主な構成要素とする主記憶応答制御部112から構成される。
図2により主記憶要求制御部111の詳細を説明する。主記憶要求長保持レジスタ(RQBC)113には、データ転送を開始する前に、チャネルマイクロプログラムがPCIインタフェースを介してCCWで指定された総転送長をセットしておく。総転送長をセットすると同時にADRBUF読み出し要求フラグ(FF−B)202がセットされADRBUF108に対しADRBUF読み出し要求を送出する。ADRBUF118は読み出し要求に対し、アドレス情報が格納されていれば、アドレス情報を読み出し主記憶111へ転送し、ADRBUF読み出し応答信号を返送する。読み出し主記憶要求制御部111はADRBUF読み出し応答信号をトリガにアドレス情報をアドレス情報レジスタ(ADRINF)114へセットし、ADRBUF読み出し要求フラグ(FF−B)202のリセット、アドレス情報有効フラグ(FF−C)203をセットする。アドレス情報有効フラグ(FF−C)203がセットされており、かつ、RQBC113が0より大きく、かつ、主記憶アクセスで異常を検出し以降の主記憶アクセスを抑止するたの主記憶アクセス抑止信号が0であると主記憶アクセス要求フラグ(FF−A)201がセットされ主記憶インタフェース制御部へ主記憶アクセス要求と主記憶アドレス情報を送出する。主記憶インタフェース制御部で主記憶アクセス要求が受付けられると主記憶アクセス要求受付信号が返送される。主記憶アクセス要求受付信号によりRQBC113から主記憶アクセスで処理したデータ長であるREQLが減算され、ADRINF114のアドレスにREQLが加算され次に処理すべき主記憶アドレスを指し示す。主記憶アクセス要求受付信号で主記憶へのアクセス要求フラグであるFF−A 201はりセットされるが、RQBC113が0またはADRINF114の主記憶アドレスがページ境界の先頭アドレスを指し示すまでは再度セットされ、主記憶へのアクセス要求を送出しつづける。RQBC113が0になった場合は、チャネルマイクロプログラムが設定した総転送長のデータに対する主記憶アクセス要求をすべて完了した状態であり、主記憶アクセスは終了する。ADRINF114の主記憶アドレスがページ境界を指し示す場合は、現在実行中のカレントページに対する主記憶アクセスが正常終了し、次ページのデータ転送の実行許可を示す次ページ許可信号を受ける迄、主記憶アクセスを抑止する。次ページ許可信号を受けるとFF−B 202がセットされADRBUF108に対しADRBUF読み出し要求を送出し、新たにアドレス情報を読み出した後にデータ転送を再開する。
上記のような手順により、データ転送を実施する際の主記憶アドレスは、データ転送を開始するアドレスとページ境界をまたぐ場合は次ページの先頭アドレスをPCIインタフェース経由でチャネルから取り込むが、ページ内のアドレスはデータ転送装置内部で生成しデータ転送を実施する。
図3により主記憶応答制御部112の詳細を説明する。転送残カウント保持レジスタ(AVBC)115には、データ転送を開始する前に、チャネルマイクロプログラムがPCIインタフェースを介して総転送長をセットしておく。AVBC115への総転送長セットと同時に主記憶アクセスの結果を保持する主記憶結果保持レジスタ(MFI)116が0クリアされる。
主記憶要求制御部111から送出された主記憶アクセス要求は、主記憶インタフェース制御部106を経由して主記憶装置へ送信され、主記憶装置はアクセス要求に対し、アクセス要求が異常終了した場合の要因を示す結果情報およびアクセス要求がフェッチの場合はフェッチデータを返送する。結果情報は主記憶インタフェース制御部106を経由し、データ転送制御部107内の主記憶応答制御部112へ主記憶アクセス応答信号とともに転送される。主記憶応答制御部112では主記憶アクセス応答信号により主記憶アクセスで処理したデータ長であるREQLがAVBC115から減算され、主記憶アクセスの結果情報が主記憶結果保持レジスタ(MFI)116にセットされ、主記憶アクセス完了フラグ(AVFLG)301がインクリメントされる。
AVFLG301はデータ転送がどこまで完了しているかを示すカウンタであり、フェッチが完了し、フェッチしたデータをFDBへ格納する毎にインクリメントし、フェッチデータをチャネルへ返送する毎にデクリメントする。AVFLG301は、主記憶アクセス完了フラグとしてPCIインタフェース制御部へ送られ、PCIインタフェース制御部は主記憶アクセス完了フラグが0でなければチャネルへフェッチデータを返送する。PCIインタフェース制御部はチャネルへフェッチデータを返送するとPCI送出完了信号を主記憶応答制御部112へ通知し、AVFLG301がデクリメントされる。
主記憶アクセスが正常に処理された場合、主記憶装置から返送される結果情報はオール0であり、主記憶装置へのアクセス完了の都度、主記憶結果保持レジスタ(MFI)116へは0がセットされ、AVBC115は減算される。全てのデータ転送が終了した時点でMFI116、AVBC115はオール0になる。
主記憶アクセスで異常が発生した場合は、主記憶装置から返送される結果情報は異常の要因に対応するビットが1となりMFI116にセットされる。結果情報がオール0で無い場合、AVBC115の減算は抑止され、転送残カウントとして保持される。全てのデータ転送が終了した時点でMFI116には異常となった要因がセットされ、AVBC115は転送残カウントが保持された状態となる。また、MFI116に異常となった要因がセットされると、以降の主記憶装置へのアクセスを抑止するために、主記憶アクセス抑止信号を主記憶要求制御部111へ送出する。
AVBC115とMFI116は、チャネルマイクロプログラムがPCIインタフェースを介してアクセス可能であり、チャネルマイクロプログラムはAVBC115とMFI116の値によりデータ転送の結果を把握することができる。
前述した本発明の一実施例によれば、データ転送を実施する際の主記憶アドレスは、データ転送を開始するアドレスとページ境界をまたぐ場合は次ページの先頭アドレスをPCIインタフェース経由でチャネルから受け取るが、ページ内のアドレスはデータ転送装置内部で生成し、要求長保持手段の値が0またはアドレスがページ境界を示すまで、主記憶装置との間でデータ転送を実施する。主記憶装置からフェッチしたデータはバッファへ格納しておき、チャネルから該ページへの主記憶アクセス要求を受けたときに、バッファからデータをチャネルへ返送することで、チャネルがPCIバスにリードコマンドとアドレスを出してからターゲットデータを受け取るまでのターンアラウンド時間を短縮できスループットの低下を防止できる。
また、本発明の一実施例によれば、主記憶アクセスで異常が発生した場合に、異常の要因と、異常が発生した時点の転送残カウントを保持しておけるレジスタを用意し、該レジスタをチャネルマイクロからアクセス可能とすることで、チャネルマイクロプログラムがデータ転送の結果を把握することができる。
なお、本発明の他の形態は次の通りである。
(1)主記憶装置とチャネル装置との間でデータ転送を行うデータ転送装置において、転送するデ−タを一時的に格納するデ−タバッファを具備し、チャネル装置とはPCIバスインタフェースを介してデータ転送を実施し、主記憶装置とは独自の内部インタフェースを介してデータ転送を実施するデータ転送装置であって、チャネル装置からあらかじめ指定された総データ転送長を保持しておき主記憶装置へのデータ要求毎にデータ要求が完了したデータ長を減算し保持しておく要求長保持手段、前記要求長保持手段に格納されたデータ長にしたがい主記憶装置とデータ転送を実施する手段、チャネル装置からあらかじめ指定された総データ転送長を保持しておき主記憶装置とのデータ転送が完了する毎にデータ転送が完了したデータ長を減算し保持しておく転送残カウント保持手段、主記憶装置とのデータ転送が完了する毎にデータ転送の結果を蓄積しておく結果保持手段を備える。
(2)(1)に追加してさらに、ライト系のコマンドを実行するとき、チャネル装置からデータ転送を開始するアドレスまたは、ページ境界をまたぐ場合は次ページの先頭アドレスを受け取ると、チャネルから次の主記憶へのアクセス要求を受ける前に、ページ内のアドレスをデータ転送装置内部で生成し、上記要求長保持手段の値が0またはアドレスがページ境界を示すまで、主記憶装置との間でデータ転送を実施し、主記憶装置からフェッチしたデータをバッファへ格納しておき、チャネルから該ページへの主記憶アクセス要求を受けたときにバッファからデータをチャネルへ返送する。
(3)(1)または(2)に追加して、さらに主記憶装置との間でデータ転送を実施する際、主記憶装置とのデータ転送が完了する毎に前記転送残カウント長保持手段からデータ転送が完了したデータ長を減算し、主記憶装置から返送されたデータ転送の結果を前記結果保持手段に蓄積しておき、チャネルが該転送残カウント長保持手段と該結果保持手段を参照することでデータ転送の結果を確認する。
前記データ転送装置で、ライト系のコマンドを実行するとき、チャネル装置からデータ転送を開始するアドレスまたは、ページ境界をまたぐ場合は次ページの先頭アドレスを受け取ると、チャネルから次の主記憶へのアクセス要求を受ける前に、ページ内のアドレスをデータ転送装置内部で生成し、要求長保持手段の値が0またはアドレスがページ境界を示すまで、主記憶装置との間でデータ転送を実施する。主記憶装置からフェッチしたデータはバッファへ格納しておき、チャネルから該ページへの主記憶アクセス要求を受けたときに、バッファからデータをチャネルへ返送することで、チャネルがPCIバスにリードコマンドとアドレスを出してからターゲットデータを受け取るまでのターンアラウンド時間を短縮できスループットの低下を防止できる。
また、前記データ転送装置で、主記憶装置との間でデータ転送を実施する際、主記憶装置とのデータ転送が完了する毎に転送残カウント保持手段からデータ転送が完了したデータ長を減算すると共に、主記憶装置から返送されたデータ転送の結果を結果保持手段に蓄積しておくことで、チャネルが該転送残カウント保持手段と該結果保持手段を参照しでデータ転送の結果を確認することができるようになる。
本発明の一実施例によるデータ転送装置を搭載したチャネルカードのブロック図を示す。 データ転送装置内の主記憶要求制御部のブロック図を示す。 データ転送装置内の主記憶応答制御部のブロック図を示す。 PCIアドレスによるアドレス空間の割当て図を示す。
符号の説明
100 チャネルカード
101 データ転送装置
102 チャネル
103 PCIバス
104 主記憶装置
105 PCIインタフェース制御部
106 主記憶インタフェース制御部
107 データ転送制御部
108 アドレス情報格納バッファ
109 ストアデータバッファ
110 フェッチデータバッファ
111 主記憶要求制御部
112 主記憶応答制御部
113 主記憶要求長保持レジスタ
114 アドレス情報レジスタ
115 転送残カウント保持レジスタ
116 主記憶結果保持レジスタ
201 主記憶アクセス要求フラグ
202 ARDBUF読み出し要求フラグ
203 アドレス情報有効フラグ
301 主記憶アクセス完了フラグ

Claims (1)

  1. 転送するデ−タを一時的に格納するデ−タバッファを具備し、
    チャネル装置とPCIバスインタフェースを介してデータ転送を実施し、
    主記憶装置と独自の内部インタフェースを介してデータ転送を実施するデータ転送装置であって、
    前記チャネル装置からあらかじめ指定された総データ転送長と前記主記憶装置へのデータ要求毎にデータ要求が完了したデータ長を減算し保持しておく要求長保持手段と、
    前記要求長保持手段に格納されたデータ長に従い前期主記憶装置とデータ転送を実施する手段と、
    前記主記憶装置とのデータ転送が完了する毎に前記要求長保持手段が保持する前記総データ転送長からデータ転送が完了したデータ長を減算する転送残カウント保持手段と、
    前記主記憶装置とのデータ転送が完了する毎にデータ転送の結果を蓄積しておく結果保持手段を備えたことを特徴とするデータ転送装置。
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