JP2012221373A - Computer system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、CPU(Central Processing Unit)と、複数のI/O装置(入出力装置)とを備えるコンピュータシステムに関する。 The present invention relates to a computer system including a CPU (Central Processing Unit) and a plurality of I / O devices (input / output devices).
従来のコンピュータシステムでは、I/O装置からCPUへの割り込み要求通知を次に示す二つの方式(第1の割り込み要求通知方式、第2の割り込み要求通知方式)のいずれかで行うことが一般的であった。 In a conventional computer system, an interrupt request notification from the I / O device to the CPU is generally performed by one of the following two methods (first interrupt request notification method and second interrupt request notification method). Met.
まず、第1の割り込み要求通知方式について説明する。図11は、第1の割り込み要求通知方式を行う従来のコンピュータシステムの概略構成例を示す図である。図11では、コンピュータシステムが15個のI/O装置を備える場合の構成を図示している。図11に示す従来のコンピュータシステムでは、割り込み要求信号を受け取る入力ポート(割り込み要求信号用入力ポート)I_#1〜I_#15をCPU11がI/O装置12_#1〜12_#15の個数分すなわち15個備え、割り込み要求信号伝送ラインがI/O装置12_#1〜12_#15の個数分すなわち15本設けられ、各割り込み要求信号伝送ラインによってCPU1の各割り込み要求信号用入力ポートI_#1〜I_#15と各I/O装置12_#1〜12_#15の割り込み要求信号用出力ポートOとが接続されている。ただし、CPU11内のプライオリティエンコーダ(不図示)を外付けにすれば、CPU11の割り込み要求信号用入力ポートを15個から4個に減らすことは可能である。
First, the first interrupt request notification method will be described. FIG. 11 is a diagram illustrating a schematic configuration example of a conventional computer system that performs the first interrupt request notification method. FIG. 11 illustrates a configuration in the case where the computer system includes 15 I / O devices. In the conventional computer system shown in FIG. 11, the
図11に示す従来のコンピュータシステムでは、どのI/O装置から割り込み要求があったかを、CPU11がハードウェアで判別することができる。そして、その判別結果に従って、CPU11は、割り込み要求をしたI/O装置用の割り込みベクターをメインメモリ13から読み出し、その読み出したベクター(サービスルーチンの先頭アドレス)に基づいて、割り込み要求をしたI/O装置用の割り込みサービスルーチンにアクセスし、割り込み要求をしたI/O装置用の割り込みサービス処理を実行する。例えば、割り込み要求をしたI/O装置がI/O装置12_#2である場合、上記の割り込み要求をしたI/O装置用の割り込みベクターは「マスカブル割り込み#2ベクター」となり、上記の割り込み要求をしたI/O装置用の割り込みサービスルーチンは「割り込み#2のサービスルーチン」となる。なお、割り込みサービス処理の実行前にスタックポインタSPを用いてプログラムカウンタPCの値等をメモリスタック内に待避させておき、割り込みサービス処理の完了後に復帰させる。
In the conventional computer system shown in FIG. 11, the
次に、第2の割り込み要求通知方式について説明する。図12は、第2の割り込み要求通知方式を行う従来のコンピュータシステムの概略構成例を示す図である。図12では、図11と同様に、コンピュータシステムが15個のI/O装置を備える場合の構成を図示している。図12に示す従来のコンピュータシステムでは、CPU21が割り込み要求信号用入力ポートIを1つ備え、各I/O装置22_#1〜22_#15のオープンドレイン出力又はオープンコレクタ出力の割り込み要求信号用出力ポートOがCPU21の割り込み要求信号用入力ポートIにワイヤードOR接続され、さらにCPU21の割り込み要求信号用入力ポートIがプルアップ抵抗24に接続されている。図12に示す従来のコンピュータシステムでは、どれか1つ以上のI/O装置から割り込み要求信号が出力されると、CPU1の割り込み要求信号用入力ポートIが静的にLowになる。したがって、図12に示す従来のコンピュータシステムでは、どのI/O装置から割り込み要求があったかを、CPU21がハードウェアで判別することができない。このため、割り込み要求信号用入力ポートIがLowになると、CPU21は、マスカブル割り込みベクターをメインメモリ23から読み出し、その読み出したベクター(サービスルーチンの先頭アドレス)に基づいて、割り込み共通のサービスルーチンにアクセスし、割り込み共通のサービスルーチン(ソフトウェア)によってどのI/O装置が割り込み要求をしているかをポーリングで判別してから割り込みサービス処理を実行する。なお、割り込みサービス処理の実行前にスタックポインタSPを用いてプログラムカウンタPCの値等をメモリスタック内に待避させておき、割り込みサービス処理の完了後に復帰させる。
Next, the second interrupt request notification method will be described. FIG. 12 is a diagram illustrating a schematic configuration example of a conventional computer system that performs the second interrupt request notification method. FIG. 12 illustrates the configuration in the case where the computer system includes 15 I / O devices, as in FIG. In the conventional computer system shown in FIG. 12, the
上述した第1の割り込み要求通知方式は、どのI/O装置から割り込み要求があったかを判別するためにポーリングを必要としないという長所、及び、割り込みサービスルーチンをI/O装置毎で独立させることができるという長所を有している反面、割り込みを実現するために必要なCPUのピン数が多くなるという短所を有している。 The first interrupt request notification method described above has the advantage that polling is not required to determine which I / O device has received an interrupt request, and the interrupt service routine can be made independent for each I / O device. While having the advantage of being able to do so, it has the disadvantage of increasing the number of CPU pins required to implement interrupts.
また、上述した第2の割り込み要求通知方式は、割り込みを実現するために必要なCPUのピン数が少ないという長所を有している反面、どのI/O装置から割り込み要求があったかを判別するためにポーリングが必要であるという短所、及び、割り込みサービスルーチンが全てのI/O装置で共通であって割り込みサービスルーチンをI/O装置毎で独立させることができないという短所を有している。 The second interrupt request notification method described above has the advantage that the number of CPU pins required for realizing the interrupt is small, but in order to determine which I / O device has received the interrupt request. However, the interrupt service routine is common to all I / O devices, and the interrupt service routine cannot be made independent for each I / O device.
本発明は、上記の状況に鑑み、割り込みを実現するために必要なCPUのピン数が少なく、且つ、どのI/O装置から割り込み要求があったかを判別するためにポーリングを必要としないコンピュータシステムを提供することを目的とする。 In view of the above situation, the present invention provides a computer system that requires a small number of CPU pins for realizing an interrupt and that does not require polling to determine which I / O device has made an interrupt request. The purpose is to provide.
上記目的を達成するために本発明に係るコンピュータシステムは、CPUと、複数のI/O装置とを備えるコンピュータシステムであって、前記CPUは割り込み要求信号用入力ポート及びタイミング参照信号用出力ポートを備え、前記I/O装置はタイミング参照信号用入力ポート及び割り込み要求信号用出力ポートを備え、複数の前記割り込み要求信号用出力ポートが前記割り込み要求信号用入力ポートにワイヤードOR接続され、前記CPUは、一定周期のパルス信号であってパルス幅が前記一定周期の1/3より小さいタイミング参照信号を生成して前記タイミング参照信号用出力ポートから出力し、前記I/O装置は、前記CPUに対して割り込み要求を行う場合、前記タイミング参照信号用入力ポートに入力される前記タイミング参照信号を利用して、前記タイミング参照信号の一周期を3つ以上に分割して得られる3つ以上のタイミング区間のうち前記I/O装置各々個別に事前に割り当てられるタイミング区間において、前記割り込み要求信号用出力ポートから出力する割り込み要求信号をアクティブ状態にし、前記CPUは、前記割り込み要求信号用入力ポートに入力される前記割り込み要求信号がアクティブ状態であるか否かを各タイミング区間単位で判定する構成(第1の構成)としている。 In order to achieve the above object, a computer system according to the present invention is a computer system including a CPU and a plurality of I / O devices, and the CPU includes an interrupt request signal input port and a timing reference signal output port. The I / O device includes a timing reference signal input port and an interrupt request signal output port, wherein a plurality of the interrupt request signal output ports are wired-ORed to the interrupt request signal input port, and the CPU Generating a timing reference signal having a constant period and a pulse width smaller than 1/3 of the predetermined period, and outputting the timing reference signal from the timing reference signal output port. When the interrupt request is made, the timing input to the timing reference signal input port In the timing interval that is individually assigned in advance to each of the I / O devices among three or more timing intervals obtained by dividing one period of the timing reference signal into three or more using a reference signal, the interrupt The interrupt request signal output from the request signal output port is activated, and the CPU determines whether or not the interrupt request signal input to the interrupt request signal input port is in the active state for each timing interval. To be configured (first configuration).
上記第1の構成によると、割り込みを実現するために必要なCPUのピン数が割り込み要求信号用入力ポート及びタイミング参照信号用出力ポートの2個で済む。また、上記第1の構成によると、どのI/O装置から割り込み要求があったかを割り込み要求信号がアクティブ状態になっているタイミング区間によって判別することができるので、どのI/O装置から割り込み要求があったかを判別するためにポーリングを必要としない。 According to the above first configuration, the number of CPU pins required to realize an interrupt is only two, ie, an interrupt request signal input port and a timing reference signal output port. In addition, according to the first configuration, it is possible to determine which I / O device has received the interrupt request based on the timing section in which the interrupt request signal is in the active state. Does not require polling to determine if it was.
また、上記第1の構成のコンピュータシステムにおいて、前記I/O装置毎の割り込みサービスルーチンを格納するメモリを備え、前記CPUは、前記割り込み要求信号がアクティブ状態であるか否かの判定結果に基づいて、割り込み要求をした前記I/O装置の前記割り込みサービスルーチンにアクセスし、割り込み要求をした前記I/O装置用の割り込みサービス処理を実行する構成(第2の構成)であることが好ましい。 The computer system of the first configuration further includes a memory for storing an interrupt service routine for each I / O device, and the CPU is based on a determination result of whether or not the interrupt request signal is in an active state. It is preferable that the configuration is such that the interrupt service routine of the I / O device that requested the interrupt is accessed and the interrupt service processing for the I / O device that requested the interrupt is executed (second configuration).
上記第2の構成によると、割り込みサービスルーチンをI/O装置毎で独立させることができる。 According to the second configuration, the interrupt service routine can be made independent for each I / O device.
また、上記第1の構成又は上記第2の構成のコンピュータシステムにおいて、前記タイミング参照信号のパルス幅が前記タイミング参照信号の一定周期の1/N(Nは3以上の自然数)であり、前記タイミング区間は、前記タイミング参照信号の立ち上がりを基準として前記タイミング参照信号の一定周期をN分割して得られる区間であり、前記I/O装置は、前記CPUに対して割り込み要求を行う場合、前記タイミング参照信号用入力ポートに入力される前記タイミング参照信号を利用して、前記タイミング参照信号を前記タイミング参照信号のパルス幅の整数倍の時間遅らせた複数種の遅延信号に近似する複数種のタイミング信号を生成し、複数種の前記タイミング信号の中から前記I/O装置各々個別に事前に割り当てられるタイミング区間に対応するタイミング信号を選択することによって、前記I/O装置各々個別に事前に割り当てられるタイミング区間において、前記割り込み要求信号用出力ポートから出力する割り込み要求信号をアクティブ状態にする構成(第3の構成)であることが好ましい。 In the computer system of the first configuration or the second configuration, the pulse width of the timing reference signal is 1 / N (N is a natural number of 3 or more) of a fixed period of the timing reference signal, and the timing The section is a section obtained by dividing a predetermined period of the timing reference signal by N with reference to the rising edge of the timing reference signal. When the I / O device makes an interrupt request to the CPU, the timing is A plurality of types of timing signals that approximate the plurality of types of delayed signals obtained by delaying the timing reference signal by an integral multiple of the pulse width of the timing reference signal using the timing reference signal input to the reference signal input port A timing that is assigned in advance to each of the I / O devices from among the plurality of types of timing signals. By selecting the timing signal corresponding to the interrupt interval, the interrupt request signal output from the interrupt request signal output port is activated in the timing interval assigned in advance to each of the I / O devices. 3).
上記第3の構成によると、I/O装置は、CPU側でタイミング参照信号を生成する際に用いた割り込み処理用クロック信号と位相及び周期の少なくとも一つが異なるクロック信号を利用して、タイミング信号を生成することができる。したがって、CPU側でタイミング参照信号を生成する際に用いた割り込み処理用クロック信号と位相も周期も同じクロック信号をI/O装置側で用意する必要がなくなる。 According to the third configuration, the I / O device uses the clock signal having at least one of a phase and a period different from the interrupt processing clock signal used when the timing reference signal is generated on the CPU side. Can be generated. Therefore, it is not necessary for the I / O device to prepare a clock signal having the same phase and cycle as the interrupt processing clock signal used when generating the timing reference signal on the CPU side.
また、上記第3の構成のコンピュータシステムにおいて、前記CPUは、前記タイミング区間のほぼ中央で前記割り込み要求信号がアクティブ状態であるか否かを判定する構成(第4の構成)であることが好ましい。 In the computer system having the third configuration, the CPU preferably has a configuration (fourth configuration) for determining whether or not the interrupt request signal is in an active state substantially at the center of the timing interval. .
上記第4の構成によると、近似によるタイミング信号のずれによって問題が生ずることを確実に防止することができる。 According to the fourth configuration, it is possible to reliably prevent a problem from occurring due to a timing signal shift caused by approximation.
本発明によると、割り込みを実現するために必要なCPUのピン数が少なく、且つ、どのI/O装置から割り込み要求があったかを判別するためにポーリングを必要としないコンピュータシステムを実現することができる。 According to the present invention, it is possible to realize a computer system in which the number of CPU pins required for realizing an interrupt is small and no polling is required to determine which I / O device has made an interrupt request. .
本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
<コンピュータシステムの全体構成>
本発明の一実施形態に係るコンピュータシステムの概略構成を図1に示す。図1に示す本発明の一実施形態に係るコンピュータシステムは、CPU1と、15個のI/O装置2_#1〜2_#15と、メインメモリ3と、プルアップ抵抗4とを備えている。本発明に係るコンピュータシステムが備えるI/O装置の個数は2個以上であれば良く特に限定されないが、図1に示す本発明の一実施形態に係るコンピュータシステムでは、一例として15個のI/O装置を備える構成としている。
<Overall configuration of computer system>
FIG. 1 shows a schematic configuration of a computer system according to an embodiment of the present invention. The computer system according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1 includes a
図1に示す本発明の一実施形態に係るコンピュータシステムでは、CPU1が割り込み要求信号用入力ポートIを1つ備え、各I/O装置2_#1〜2_#15のオープンドレイン出力又はオープンコレクタ出力の割り込み要求信号用出力ポートOがCPU1の割り込み要求信号用入力ポートIにワイヤードOR接続され、さらにCPU1の割り込み要求信号用入力ポートIがプルアップ抵抗4に接続されている。
In the computer system according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1, the
さらに、図1に示す本発明の一実施形態に係るコンピュータシステムでは、CPU1がタイミング参照信号用出力ポートOを1つ備え、タイミング参照信号IREFがCPU1のタイミング参照信号用出力ポートOから各I/O装置2_#1〜2_#15のタイミング参照信号用入力ポートIに供給される。
Furthermore, in the computer system according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1, the
CPU1は、一定周期のパルス信号であってパルス幅が前記一定周期の1/Nであるタイミング参照信号IREFを生成する。なお、Nは3以上の自然数であり、本実施形態ではN=16としている。
The
I/O装置2_#i(iは1以上15以下の自然数)は、CPU1に対して割り込み要求を行う場合、タイミング参照信号用入力ポートIに入力されるタイミング参照信号IREFを利用して、タイミング参照信号IREFの一周期をタイミング参照信号IREFの立ち上がりを基準としてN分割したタイミング区間T0〜T15(図2A及び図2B参照)のうちI/O装置2_#iに事前に割り当てられるタイミング区間Tiにおいて、割り込み要求信号用出力ポートOから出力する割り込み要求信号をLow状態すなわちアクティブ状態にする。
The I / O device 2_ # i (i is a natural number between 1 and 15) uses the timing reference signal IREF input to the timing reference signal input port I when making an interrupt request to the
したがって、CPU1の割り込み要求信号用入力ポートIに入力される割り込み要求信号ITRQ_Lの理想的なタイミングチャートは、例えばI/O装置2_#2から割り込み要求があった場合には図2Aに示すようになり、また、例えばI/O装置2_#4及びI/O装置2_#12から割り込み要求があった場合には図2Bに示すようになる。
Therefore, an ideal timing chart of the interrupt request signal ITRQ_L input to the interrupt request signal input port I of the
CPU1は、割り込み要求信号用入力ポートIに入力される割り込み要求信号ITRQ_LがLow状態すなわちアクティブ状態であるか否かを各タイミング区間単位で判定することによって、どのI/O装置から割り込み要求があったか、及びその要求が割り込みのプリオリティを満たしているかを、CPU1がハードウェアで判別することができる。そして、その判別結果に従って、CPU1は、割り込み要求をしたI/O装置用の割り込みベクターをメインメモリ3から読み出し、その読み出したベクター(サービスルーチンの先頭アドレス)に基づいて、割り込み要求をしたI/O装置用の割り込みサービスルーチンにアクセスし、割り込み要求をしたI/O装置用の割り込みサービス処理を実行する。例えば、割り込み要求をしたI/O装置がI/O装置2_#2である場合、上記の割り込み要求をしたI/O装置用の割り込みベクターは「マスカブル割り込み#2ベクター」となり、上記の割り込み要求をしたI/O装置用の割り込みサービスルーチンは「割り込み#2のサービスルーチン」となる。なお、割り込みサービス処理の実行前にスタックポインタSPを用いてプログラムカウンタPCの値等をメモリスタック内に待避させておき、割り込みサービス処理の完了後に復帰させる。
The
図1に示す本発明の一実施形態に係るコンピュータシステムは、割り込みを実現するために必要なCPUのピン数が2個で済むという長所、どのI/O装置から割り込み要求があったかを判別するためにポーリングを必要としないという長所、及び、割り込みサービスルーチンをI/O装置毎で独立させることができるという長所を有している。 The computer system according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 has the advantage that only two CPU pins are required to realize an interrupt, and to determine which I / O device has made an interrupt request. There is an advantage that no polling is required, and an interrupt service routine can be made independent for each I / O device.
<CPUのI/O部分の構成>
次に、CPU1のI/O部分について説明する。CPU1のI/O部分の一回路構成例を図3に示す。また、CPU1のI/O部分の各種信号の一例を図4のタイムチャートに示す。図4に示すタイムチャートは、I/O装置2_#1、I/O装置2_#2、I/O装置2_#7、及びI/O装置2_#15それぞれから割り込み要求があった場合の例を示している。
<Configuration of CPU I / O Portion>
Next, the I / O portion of the
分周器101は、CPU1のクロック信号CPU_CLKを分周して割り込み処理用クロック信号INTERRUPT_CLK(図4参照)を生成する。4bitバイナリカウンタ102は、割り込み処理用クロック信号INTERRUPT_CLKに同期してカウント動作を行う。なお、4bitバイナリカウンタ102のカウンタ値(10進数)0〜15は図2A及び図2Bに示したタイミング区間T0〜T15に対応している。ANDゲート103は、4bitバイナリカウンタ102の全ビットの論理積IREF0(図4参照)をDフリップフロップ104のD端子に送出する。Dフリップフロップ104は、割り込み処理用クロック信号INTERRUPT_CLKの立ち上がりタイミングで、ANDゲート103の出力信号IREF0の状態を保持して、タイミング参照信号IREF(図4参照)としてQ端子から出力する。Dフリップフロップ104のQ端子から出力されるタイミング参照信号IREFは、CPU1のタイミング参照信号用出力ポートO(図1参照)から出力される。また、Dフリップフロップ104のQ端子から出力されるタイミング参照信号IREFによって4bitバイナリカウンタ102がリセットされる。なお、本実施形態では、図4に示す通りタイミング参照信号IREFのパルス幅を一例として880nSとしている。
The
ノイズフィルタ105は、CPU1の割り込み要求信号用入力ポートI(図1参照)に入力される割り込み要求信号ITRQ_L(図4参照)の反転信号からノイズを除去し、ノイズを除去した割り込み要求信号ITRQ_Lの反転信号を、Dフリップフロップ106_#15〜106_#1によって構成され割り込み処理用クロック信号INTERRUPT_CLKの立ち下がりタイミングでシフトを行うシフトレジスタに供給する。
The
データセレクタ107_#i(iは1以上15以下の自然数)は、タイミング参照信号IREFが“1(High)”のとき、シフトレジスタの(16−i)段目出力すなわちDフリップフロップ106_#iのQ端子から出力されるデータをDフリップフロップ108_#iのD端子に送出し、タイミング参照信号IREFが“0(Low)”のとき、Dフリップフロップ108_#iのQ端子から出力されるデータRQjをDフリップフロップ108_#iのD端子に戻す。このようにしてシリアルデータである割り込み要求信号ITRQ_LはパラレルデータRQ15〜RQ1に変換される。CPU1は、そのパラレルデータRQ15〜RQ1を用いて、どのI/O装置から割り込み要求があったかを、CPU11内のプライオリティエンコーダ(不図示)等のハードウェアで判別する。
The data selector 107_ # i (i is a natural number between 1 and 15) is the (16-i) stage output of the shift register, that is, the D flip-flop 106_ # i when the timing reference signal IREF is “1 (High)”. Data output from the Q terminal is sent to the D terminal of the D flip-flop 108_ # i. When the timing reference signal IREF is “0 (Low)”, the data RQj output from the Q terminal of the D flip-flop 108_ # i To the D terminal of the D flip-flop 108_ # i. In this way, the interrupt request signal ITRQ_L, which is serial data, is converted into parallel data RQ15 to RQ1. The
<I/O装置のI/O部分の構成>
次に、I/O装置2_#iのI/O部分について説明する。上述した通り、I/O装置2_#iは、CPU1に対して割り込み要求を行う場合、タイミング参照信号用入力ポートIに入力されるタイミング参照信号IREFを利用して、タイミング参照信号IREFの一周期をN分割したタイミング区間T0〜T15(図2A及び図2B参照)のうちI/O装置2_#iに事前に割り当てられるタイミング区間Tiにおいて、割り込み要求信号用出力ポートOから出力する割り込み要求信号をLow状態すなわちアクティブ状態にする。このような動作を実現するために、例えば、I/O装置2_#iが、タイミング参照信号IREFをタイミング参照信号IREFのパルス幅の1〜15倍の時間遅らせた15種の遅延信号(図5に示すタイミング信号TIM1〜TIM15)を生成し、タイミング信号TIM1〜TIM15の中のタイミング信号TIMiを利用して、タイミング区間Tiにおいて割り込み要求信号をLow状態にすればよい。
<Configuration of I / O part of I / O device>
Next, the I / O portion of the I / O device 2_ # i will be described. As described above, when making an interrupt request to the
しかしながら、通常、CPU1側でタイミング参照信号IREFを生成する際に用いた割り込み処理用クロック信号INTERRUPT_CLKと位相も周期も同じクロック信号をI/O装置2_#i側で用意することができないので、タイミング信号TIM1〜TIM15を生成する回路を、タイミング参照信号IREFが入力されるシフトレジスタの様な簡単な回路によって実現することができない。
However, normally, the I / O device 2_ # i cannot prepare a clock signal having the same phase and cycle as the interrupt processing clock signal INTERRUPT_CLK used when generating the timing reference signal IREF on the
このため、I/O装置2_#iのI/O部分を例えば図6に示す回路構成とし、I/O装置2_#iが、タイミング信号TIM1〜TIM15に近似するタイミング信号TIM1A〜TIM15Aを生成するようにする。また、I/O装置2_#iのI/O部分の各種信号の一例を図7に示す。なお、図7には、I/O装置2_#iのI/O部分の各種信号以外に、理想的なタイミング信号TIM1及びTIM2も参考のために図示している。 Therefore, for example, the I / O portion of the I / O device 2_ # i has the circuit configuration shown in FIG. 6, and the I / O device 2_ # i generates timing signals TIM1A to TIM15A that approximate the timing signals TIM1 to TIM15. Like that. FIG. 7 shows an example of various signals in the I / O portion of the I / O device 2_ # i. FIG. 7 also shows ideal timing signals TIM1 and TIM2 for reference in addition to various signals of the I / O portion of the I / O device 2_ # i.
I/O装置2_#iは、タイミング参照信号IREFのパルス幅の1/6以下の周期を持つクロック信号を持っているものとし、このクロック信号をサンプリングクロック信号SMP_CLKと呼ぶ。本実施形態では、タイミング参照信号IREFのパルス幅を880nSとしているので、サンプリングクロック信号SMP_CLKの周波数は約6.8MHz以上になる。本実施形態では、サンプリングクロック信号SMP_CLKの周波数を10MHzとする。 The I / O device 2_ # i has a clock signal having a period equal to or less than 1/6 of the pulse width of the timing reference signal IREF, and this clock signal is referred to as a sampling clock signal SMP_CLK. In this embodiment, since the pulse width of the timing reference signal IREF is 880 nS, the frequency of the sampling clock signal SMP_CLK is about 6.8 MHz or more. In the present embodiment, the frequency of the sampling clock signal SMP_CLK is 10 MHz.
Dフリップフロップ201は、タイミング参照信号IREFをサンプリングクロック信号SMP_CLKに同期させてQ端子から出力する。Dフリップフロップ202、Dフリップフロップ203、及びANDゲート204は、サンプリングクロック信号SMP_CLKに同期していないタイミング参照信号IREF(図7参照)を同期させた後、タイミング参照信号IREFの立ち上がり検出信号IREF_RISE(図7参照)を生成する。
The D flip-
8bitカウンタ205は、RES端子に入力された立ち上がり検出信号IREF_RISEによって同期リセットされ、サンプリングクロック信号SMP_CLKに同期してカウント動作を行う(図7参照)。
The 8-
タイミングデコーダ206は、8bitカウンタ205のカウンタ値に基づいて、デコード信号TMS1〜TMS15及びTMS15Dを生成する。デコード信号TMSi(iは1以上15以下の自然数)は、割り込みが発生する場合(サンプリングクロック信号SMP_CLKの立ち上がりタイミングでINT_PENの状態を保持するDフリップフロップ207のQ端子から出力されるINT_REQが“1(High)”の場合)におけるタイミング信号TIMiA(iは1以上15以下の自然数)の立ち上がりを決定するための信号である。デコード信号TMS15Dは、割り込みが発生する場合(サンプリングクロック信号SMP_CLKの立ち上がりタイミングでINT_PENの状態を保持するDフリップフロップ207のQ端子から出力されるINT_REQが“1(High)”の場合)におけるタイミング信号TIM15Aの立ち下がりを決定するための信号である。
The
タイミング参照信号IREFの立ち上がりからタイミング信号TIMi(iは1以上15以下の自然数)の立ち上がりまでの遅延時間及びタイミング参照信号IREFの立ち上がりからタイミング信号TIM15の立ち下がりまでの遅延時間は図8に示す通りである。「I/O装置側において、入力信号IREFに同期した信号がある」と一般的には想定できないので、サンプリングクロック信号SMP_CLKを使って入力信号IREFに続くタイミングに近い信号を作ると、各デコード信号の立ち上がりタイミング範囲は図8に示すようになる。そして、タイミング信号TIMiAのパルス幅がサンプリングクロック信号SMP_CLKのクロック数8個分または9個分になるように、図8に示す通りに各デコード信号の立ち上がりタイミングを決定する。この決定したタイミング(8bitカウンタ205のカウンタ値)を図6では、各デコード信号横に記載している。 The delay time from the rise of the timing reference signal IREF to the rise of the timing signal TIMi (i is a natural number of 1 to 15) and the delay time from the rise of the timing reference signal IREF to the fall of the timing signal TIM15 are as shown in FIG. It is. Since it is generally not possible to assume that “there is a signal synchronized with the input signal IREF on the I / O device side”, if a signal close to the timing following the input signal IREF is created using the sampling clock signal SMP_CLK, each decode signal The rising timing range is as shown in FIG. Then, the rising timing of each decode signal is determined as shown in FIG. 8 so that the pulse width of the timing signal TIMiA is 8 or 9 clocks of the sampling clock signal SMP_CLK. The determined timing (count value of the 8-bit counter 205) is shown beside each decode signal in FIG.
SRフリップフロップ208_i(iは1以上15以下の自然数)は、サンプリングクロック信号SMP_CLKの立ち上がりに同期して、立ち上がり検出信号IREF_RISEによってリセットされ、INT_REQとデコード信号TMSiとが共に“1(High)”であればセットされ、デコード信号TMS(i+1)(ただしi=15のときはデコード信号TMS15D)が“1(High)”であればリセットされ、Q端子からタイミング信号TIMiAを出力する。 The SR flip-flop 208_i (i is a natural number between 1 and 15) is reset by the rising detection signal IREF_RISE in synchronization with the rising of the sampling clock signal SMP_CLK, and both INT_REQ and the decoding signal TMSi are “1 (High)”. If it is set, the decode signal TMS (i + 1) (where the decode signal TMS15D when i = 15) is “1 (High)” is reset, and the timing signal TIMiA is output from the Q terminal.
タイミング選択レジスタ209には、I/O装置毎に個別に設定される設定値が予め設定されている。本実施形態では、I/O装置2_#i(iは1以上15以下の自然数)に対してiとなる4bitデータを設定値として設定している。なお、割り込みが不要なI/O装置であれば、本実施形態の構成のI/O装置においてタイミング選択レジスタ209に設定される設定値を0にすればよい。
In the
セレクタ210は、タイミング選択レジスタ209に保持されている設定値に基づいて、設定値がiであればタイミング信号TIMiAを選択して出力する。そして、セレクタ210から出力されるタイミング信号はオープンドレイン出力で各I/O装置の割り込み要求信号用出力ポートOから出力される。
Based on the set value held in the
図6に示す構成例では、割り込みが発生する場合(サンプリングクロック信号SMP_CLKの立ち上がりタイミングでINT_PENの状態を保持するDフリップフロップ207のQ端子から出力されるINT_REQが“1(High)”の場合)におけるタイミング信号TIMiA(iは1以上15以下の自然数)が、理想的なタイミング信号TIMi(図5参照)に対して若干ずれるが、CPU1が各タイミング区間のほぼ中央で割り込み要求信号ITRQ_Lを検知するようにすれば、当該ずれによって問題が生ずることはない。
In the configuration example shown in FIG. 6, when an interrupt occurs (when INT_REQ output from the Q terminal of the D flip-
<その他>
以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実行することができる。
<Others>
As mentioned above, although embodiment which concerns on this invention was described, the range of this invention is not limited to this, A various change can be added and implemented in the range which does not deviate from the main point of invention.
例えば、I/O装置のI/O部分の回路構成において、図6のようにSRフリップフロップ208_iの前段にANDゲートを設けるのではなく、図9のようにSRフリップフロップとセレクタ210との間にANDゲートを設けてもよく、また、図10に示すようにセレクタ210の後段にANDゲートを設けるようにしてもよい。
For example, in the circuit configuration of the I / O portion of the I / O device, an AND gate is not provided before the SR flip-flop 208_i as shown in FIG. 6, but between the SR flip-flop and the
また例えば、I/O装置のI/O部分の回路構成において、図6のようにオープンドレイン出力にするのではなく、オープンコレクタ出力にしてもよい。 Further, for example, in the circuit configuration of the I / O portion of the I / O device, an open collector output may be used instead of an open drain output as shown in FIG.
1、11、21 CPU
2_#1〜2_#15 I/O装置
12_#1〜12_#15 I/O装置
22_#1〜22_#15 I/O装置
3、13、23 メインメモリ
4、24 プルアップ抵抗
101 分周器
102 4bitバイナリカウンタ
103 ANDゲート
104 Dフリップフロップ
105 ノイズフィルタ
106_#1〜106_#15 Dフリップフロップ
107_#1〜107_#15 データセレクタ
108_#1〜108_#15 Dフリップフロップ
201〜203 Dフリップフロップ
204 ANDゲート
205 8bitカウンタ
206 タイミングデコーダ
207 Dフリップフロップ
208_1〜208_15 SRフリップフロップ
209 タイミング選択レジスタ
210 セレクタ
PC プログラムカウンタ
SP スタックポインタ
1, 11, 21 CPU
2_ # 1 to 2_ # 15 I / O device 12_ # 1 to 12_ # 15 I / O device 22_ # 1 to 22_ # 15 I /
Claims (4)
前記CPUは割り込み要求信号用入力ポート及びタイミング参照信号用出力ポートを備え、前記I/O装置はタイミング参照信号用入力ポート及び割り込み要求信号用出力ポートを備え、複数の前記割り込み要求信号用出力ポートが前記割り込み要求信号用入力ポートにワイヤードOR接続され、
前記CPUは、一定周期のパルス信号であってパルス幅が前記一定周期の1/3より小さいタイミング参照信号を生成して前記タイミング参照信号用出力ポートから出力し、
前記I/O装置は、前記CPUに対して割り込み要求を行う場合、前記タイミング参照信号用入力ポートに入力される前記タイミング参照信号を利用して、前記タイミング参照信号の一周期を3つ以上に分割して得られる3つ以上のタイミング区間のうち前記I/O装置各々個別に事前に割り当てられるタイミング区間において、前記割り込み要求信号用出力ポートから出力する割り込み要求信号をアクティブ状態にし、
前記CPUは、前記割り込み要求信号用入力ポートに入力される前記割り込み要求信号がアクティブ状態であるか否かを各タイミング区間単位で判定することを特徴とするコンピュータシステム。 A computer system comprising a CPU and a plurality of I / O devices,
The CPU includes an interrupt request signal input port and a timing reference signal output port, and the I / O device includes a timing reference signal input port and an interrupt request signal output port, and a plurality of the interrupt request signal output ports. Is wired OR connected to the interrupt request signal input port,
The CPU generates a timing reference signal that is a pulse signal having a constant cycle and a pulse width smaller than 1/3 of the fixed cycle, and outputs the timing reference signal from the timing reference signal output port.
When making an interrupt request to the CPU, the I / O device uses the timing reference signal input to the timing reference signal input port to set one cycle of the timing reference signal to three or more. In a timing interval that is individually assigned in advance to each of the I / O devices among three or more timing intervals obtained by dividing, an interrupt request signal output from the interrupt request signal output port is made active,
The CPU determines whether or not the interrupt request signal input to the interrupt request signal input port is in an active state for each timing section.
前記CPUは、前記割り込み要求信号がアクティブ状態であるか否かの判定結果に基づいて、割り込み要求をした前記I/O装置の前記割り込みサービスルーチンにアクセスし、割り込み要求をした前記I/O装置用の割り込みサービス処理を実行することを特徴とする請求項1に記載のコンピュータシステム。 A memory for storing an interrupt service routine for each I / O device;
The CPU accesses the interrupt service routine of the I / O device that has made an interrupt request based on a determination result of whether or not the interrupt request signal is in an active state, and the I / O device that has issued the interrupt request The computer system according to claim 1, wherein an interrupt service process is executed.
前記タイミング区間は、前記タイミング参照信号の立ち上がりを基準として前記タイミング参照信号の一定周期をN分割して得られる区間であり、
前記I/O装置は、前記CPUに対して割り込み要求を行う場合、前記タイミング参照信号用入力ポートに入力される前記タイミング参照信号を利用して、前記タイミング参照信号を前記タイミング参照信号のパルス幅の整数倍の時間遅らせた複数種の遅延信号に近似する複数種のタイミング信号を生成し、複数種の前記タイミング信号の中から前記I/O装置各々個別に事前に割り当てられるタイミング区間に対応するタイミング信号を選択することによって、前記I/O装置各々個別に事前に割り当てられるタイミング区間において、前記割り込み要求信号用出力ポートから出力する割り込み要求信号をアクティブ状態にすることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のコンピュータシステム。 The pulse width of the timing reference signal is 1 / N (N is a natural number of 3 or more) of a fixed period of the timing reference signal;
The timing section is a section obtained by dividing a predetermined period of the timing reference signal by N on the basis of the rising edge of the timing reference signal.
When making an interrupt request to the CPU, the I / O device uses the timing reference signal input to the timing reference signal input port to convert the timing reference signal to a pulse width of the timing reference signal. A plurality of types of timing signals approximated to a plurality of types of delayed signals delayed by an integral multiple of the time are generated, and each of the I / O devices is associated with a timing interval individually assigned in advance from the plurality of types of timing signals. 2. The interrupt request signal output from the interrupt request signal output port is set in an active state in a timing section in which each of the I / O devices is individually assigned in advance by selecting a timing signal. Or the computer system of Claim 2.
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