JP2503847B2 - デ―タ交換方式 - Google Patents

デ―タ交換方式

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JP2503847B2
JP2503847B2 JP4281435A JP28143592A JP2503847B2 JP 2503847 B2 JP2503847 B2 JP 2503847B2 JP 4281435 A JP4281435 A JP 4281435A JP 28143592 A JP28143592 A JP 28143592A JP 2503847 B2 JP2503847 B2 JP 2503847B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高い演算性能を発揮さ
せることを狙ったマルチコンピュータシステムに関し、
特に極めて高いデータ転送能力を有し、装置間のデータ
の伝搬遅延時間が小さく、さらに、各装置で必要とする
バッファの量を削減することができるデータ交換方式に
関する。
【0002】
【従来の技術】高い演算性能を発揮させることを狙った
マルチコンピュータシステムでは、演算を行なう複数の
プロセッサと、データを格納する複数のメモリが結合網
を介して接続されている。この結合網の最も単純なもの
にはバスがある。しかし、バスでは、データ転送パスが
1つのプロセッサに占有される、即ち、同時には1つの
メモリアクセスしか行なうことができないため、高いデ
ータ転送能力は望めない。なお、これには装置間結合網
が物理的な大きさを持ち、伝搬遅延が大きく、データ転
送周期を短くできないと言った実装上の問題も大きくか
かわっている。例えば、次世代の高性能システムバスと
して企画化の進んでいるFuturebus+(IEEE S
TD P896.1 Futurebus+ Logical Layer Specifications
Draft8.2,IEEE Computer Society,1990.)でも、たかだ
か50Mtransfer/s程度のデータ転送周期の採用が検討
されているにすぎない。
【0003】プロセッサに高い演算性能を発揮させるた
めには演算能力に見合ったデータをメモリから供給する
必要がある。この課題を解決する、即ち、高いデータ転
送能力を発揮させるためには、同時に複数のメモリアク
セスを扱うことができるようにするか、あるいは、デー
タ転送パスのパイプライン化を図れば良い。前者の例と
してはベクトルスーパコンピュータで採用されるクロス
バーや多段ネットワークような装置間結合網があり、後
者ではパイプラインデータ転送方式を公知の技術として
挙げることができる。該パイプラインデータ転送方式の
システムへの応用例は、例えば、特許公開番号:P362-
208158に見ることができる。
【0004】該パイプラインデータ転送方式では、デー
タ転送パスはレジスタに挿入することによって物理的に
分割される。プロセッサやメモリは該レジスタに接続さ
れていて、データを転送する必要が生じると該レジスタ
に有効なデータが保持されていないことを確認した上で
該レジスタにデータを書き込む。書き込まれたデータは
クロック毎にレジスタ列を転がって行き、データを受け
とるユニットは、レジスタに保持されたデータに付加さ
れるタグを監視していて、データ転送先として自分が指
定されていれば該データを取り込む。かかるデータを送
出するユニットとデータを受けとるユニットの独立した
動作によってデータ転送が行なわれ、データ転送パスに
挿入したレジスタと同じ数だけのデータ転送を同時に行
なうことができ、データ転送能力を高めることができ
る。
【0005】このパイプラインデータ転送方式ではリン
グの分割数と同じ数のプロセッサを接続することができ
るが、多数の装置を接続するためには、分割数を多くす
るよりも、リングを複数用意し、リングの交点に交換手
段を設け、弾力的なデータ転送を行なう方が効率が良
い。このようなマルチリングシステムも特許:平3-6758
に例を見ることができる。なお、例えば、メモリアクセ
スにおけるアドレス転送のようにデータが伝搬する方向
が限定されている場合には、データ転送経路は必ずしも
リングを成す必要はない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】多数の装置を接続する
マルチリングシステムにおいて、さらにデータ転送能力
を高めるためには、転送データ幅を大きくとるか、ある
いは、データ転送周期を短くすれば良い。しかし、デー
タ幅を大きくとることにはハードウェア量の問題から強
い制限がある。したがって、一般的に、データ転送周期
ができるだけ短くされる。ところが、パイプラインのよ
うな同期回路では、パイプラインレジスタにデータが安
定して保持されるようにするため、データ転送周期の全
てをデータ転送に当てることができない。即ち、データ
転送周期を短くするためにデータ転送の分割を進める
と、データの遅延が、例えば、数10%程度長くなって
しまう。プロセッサメモリ間結合網ではデータの伝搬遅
延の延びはそのままアクセス時間が長くなることを意味
しており、システム性能、特に、スカラ性能が低下す
る。このパイプラインロスによるデータの伝搬遅延の延
びが本特許が解決しようとする第1の課題である。
【0007】また、多数の装置を接続するマルチリング
システムにおいて、極めてデータ転送周期を短くしよう
とすると、データを受けとれなくなってから、前段のデ
ータの送出を止めようとしても、制御信号にも伝搬遅延
があるため、いくつかのデータが送り込まれてしまう。
したがって、これらのデータを吸収するためにパイプラ
インの各段に多段のバッファが必要となりハードウェア
量が増大する。このパイプラインの滑りを吸収するため
のバッファ量の増大が本特許が解決しようとする第2の
課題である。
【0008】
【課題を解決しようとする手段】第1の発明は、第一の
方向と第二の方向に配列された2つ以上のデータ蓄積リ
ングであって前記第一の方向の1つのデータ蓄積リング
と前記第二の方向の1つのデータ蓄積リングが少なくと
も1個所で交点を有するデータ蓄積リングから構成され
る装置間結合網におけるデータ交換方式において、デー
タ転送を行うための予め決められた時間幅を有するスロ
ットを予め定められた周期で前記データ転送リング上に
循環させる前記データ蓄積リング上のスロットリピータ
、前記データ転送の必要が生じた場合には前記データ
蓄積リング上の空きスロットである第一のスロットに前
記データと転送先の装置アドレスを示すタグと前記第一
のスロットが占有されたことを示す第一のスロット占有
情報とを載せて出力する前記第一の方向のデータ蓄積リ
ング上のデータ送出手段と、前記交点にあって前記第一
の方向のデータ蓄積リングから前記第一のスロット占有
情報により前記第一のスロットを捕捉すると前記第一の
スロットにおける前記タグによって指定する前記装置が
接続された前記第二の方向のデータ蓄積リングにおける
装置の場合は前記第二の方向のデータ蓄積リング上の空
きスロットである第二のスロットに前記データと前記タ
グと前記第二のスロットが占有されたことを示す第二の
スロット占有情報とを載せて出力するデータ交換手段
と、前記第二のスロット占有情報により前記第二のスロ
ットを捕捉すると前記第二のスロットにおける前記タグ
によって指定する前記装置が自装置を示す場合は前記デ
ータを取込む前記第二の方向のデータ蓄積リング上のデ
ータ受理手段とを備えたことを特徴とする。
【0009】第2の発明は、前記第一の方向と前記第二
の方向を各々第二の方向、第一の方向とすることを特徴
とする。
【0010】また、第3の発明は、第1の発明におい
て、前記データ送出手段がCPU、前記データ受理手段
がメモリであることを特徴とする。
【0011】また、第4の発明は、第1の発明におい
て、前記データ送出手段がメモリ、前記データ受理手段
がCPUであることを特徴とする。
【0012】また、第5の発明は、第2の発明におい
て、前記データ送出手段がCPU、前記データ受理手段
がメモリであることを特徴とする。
【0013】また、第6の発明は、第2の発明におい
て、前記データ送出手段がメモリ、前記データ受理手段
がCPUであることを特徴とする。
【0014】また、第7の発明は、第1の発明におい
て、前記データ交換手段が前記第二の方向のデータ蓄積
リング上の空きスロットを検出できなかった場合は前記
第一のスロットにおける前記データと前記装置アドレス
を示すタグと前記第一のスロット占有情報とを前記第一
の方向のデータ蓄積リング上を循環させることを特徴と
する。
【0015】さらに、第8の発明は、第2の発明におい
て、前記データ交換手段が前記第一の方向のデータ蓄積
リング上の空きスロットを検出できなかった場合は前記
第一のスロットにおける前記データと前記装置アドレス
を示すタグと前記第一のスロット占有情報とを前記第二
の方向のデータ蓄積リング上を循環させることを特徴と
する。
【0016】
【作用】本発明の作用について図面を参照して説明す
る。図1は本発明のデータ交換方式を採用したパイプラ
イン化されたクロスバースイッチを有するシステムの構
成を示す図である。図2はシステムの構成要素であるデ
ータ送出ユニット80の構成を示す図である。図3はシ
ステムの構成要素であるデータ受理ユニット90の構成
を示す図である。図4はシステムの構成要素であるデー
タ交換手段130の構成を示す図である。図1におい
て、100は本発明のデータ交換方式を採用したパイプ
ライン化されたクロスバースイッチである。80はデー
タ送出ユニットで、図2に示すようにスロット占有情報
参照送出手段103、タグ参照送出手段102、データ
参照送出手段101が付加されている。90はデータ受
信ユニットで、図3に示すようにスロット占有情報参照
送出手段103、タグ参照送出手段102、データ参照
送出手段101、デバイス番号比較手段105が付加さ
れている。110はデータ蓄積リングで、図2に示すよ
うにデータ線111、タグ線112、スロット占有情報
線113、ストッロデファイナ線116から構成され
る。データ蓄積リング110は図1に示すようにスロッ
ト解放手段119を有する。次に、120はデータパイ
プで、図3に示すようにデータ線111、タグ線11
2、スロット占有情報線113、スロットデファイナ線
116から構成される。このデータ蓄積リング110と
データパイプ120が成す格子状の交点にはデータ交換
手段130を有する。データ交換手段130は図4に示
すようにデータ蓄積リング110とデータパイプ120
に対して、それぞれスロット占有情報参照送出手段10
3、タグ参照送出手段102、データ参照送出手段10
1を有する。さらに、データ交換手段130は、デバイ
ス番号比較手段105、タグ保持手段106、データ保
持手段107を有する。
【0017】データ転送を管理するための単位となるス
ロットは、スロットの占有状態を示すスロット占有情
報、データの転送先を示すタグ、転送するデータ、およ
び、スロットの始まりを示すスロットデファイナの組み
である。スロット占有情報、タグ、データ、スロットデ
ファイナは、それぞれ、データ蓄積リング110あるい
はデータパイプ120を構成するスロット占有情報線1
13、タグ線112、データ線111、スロットデファ
イナ線116上を一方向に伝搬する。
【0018】図13はスロットを説明するタイムチャー
トである。任意の時間、任意の場所における、スロット
占有情報、タグ、データ、スロットデファイナの時間関
係を示す。スロット占有情報、タグ、データはデータ転
送周期だけ継続する。タグはスロット占有情報からスロ
ット占有確認時間だけう遅れ、データはダグからさらに
タグ確認時間だけ遅れる。
【0019】スロットは占有あるいは非占有の状態をと
る。スロットの状態はスロット占有情報によって示す。
スロットの状態に対応して、スロット占有情報は占有あ
るいは非占有の値をとる。スロットが占有状態にある場
合には、該スロットは既に使用されていてデータ線11
1上にデータが送り出されている、即ち、データが該ス
ロットに載っていることを示す。
【0020】クロスバースイッチ100は、データ送出
ユニット80から任意のデータ受理ユニット90へのデ
ータ転送を可能にする。このデータ転送においてデータ
を転送する先のデータ受理ユニット90を識別するため
に、すべてのデータ受理ユニット90に対し一意のデバ
イス番号を与える。データ送出ユニット80はデータを
転送する先のデータ受理ユニット90のデバイス番号を
タグとして指定する。データ受理ユニット90を挿入し
たデータパイプ120におけるすべての交点のデータ交
換手段130が有するデバイス番号比較手段105には
該データ受理ユニット90に与えたデバイス番号を保持
しておく。
【0021】次に、データ送出ユニット80からタグで
指定するデータ受理ユニット90へのデータ転送を説明
する。このデータ転送は、第1の動作、すなわち、デー
タ送出ユニット80から該データ送出ユニット80を挿
入したデータ蓄積リング110へのデータの送り出し
と、第2の動作、すなわち、データ蓄積リング110と
タグで指定するデータ受理ユニット90を挿入したデー
タパイプ120との交点のデータ交換手段130による
データ蓄積リング110からのデータの取り込みと、第
3の動作、すなわち、データ交換手段130によるデー
タパイプ120へのデータの送り出しと、第4の動作、
すなわち、データ受理ユニット90によるデータパイプ
120からのデータの取り込みから成り、以下にその詳
細を示す。
【0022】(1)第1の動作;データ蓄積リング11
0上にはスロットが循環しており、データを転送する必
要が生じると、図2に示すデータ送出ユニット80は、
まず、スロットデファイナの立ち上がりにおいて、スロ
ッロ占有情報参照送出手段103を起動し、スロット占
有情報線113上に元のスロット占有情報の状態に係わ
らずスロットが占有状態にあることを示すスロット占有
情報を送りだしスロットの占有を試みる。もし、スロッ
トが占有されていた場合には占有情報が重ね書きされる
だけである。次に、スロットの状態が確定するスロット
占有確認時間後、スロット占有情報線113上の元のス
ロット占有情報を確認し、該スロットが占有されていな
かった場合には、タグ参照送出手段102を起動し、デ
ータを送るべきデータ受理ユニット90を指定するタグ
をタグ線112上に送り出す。続いて、タグ確認時間
後、データ参照送出手段101を起動し、転送するデー
タをデータ線111上に送り出す。
【0023】(2)第2の動作;図4に示すデータ交換
手段130は、常に、データ蓄積リング110上のスロ
ットを検出している。該スロットが占有されている場合
には、スロットの状態が確定するスロット占有確認時間
後、デバイス番号比較手段105を起動し、タグ線11
2上を送られてくるタグとデバイス番号との比較を開始
する。該比較の結果はタグ確認時間後までに確定する。
タグと同じデバイス番号を保持している場合には、タグ
確認時間後、取り込んだデータをデータ保持手段107
に保持できる場合に限り、比較に用いたタグをタグ保持
手段106に保持し、データ線111上を送られてくる
データをデータ保持手段107に取り込む。
【0024】(3)記第3の動作;スロットがデータパ
イプ120上を始点から終点に向けて流れている。デー
タ保持手段107上にデータを保持している場合には、
データ交換手段130は、スロットの立ち上がりにおい
て、スロット占有情報参照送出手段103−1を起動
し、スロット占有情報線113−1上に該スロットが占
有状態にあることを示すスロット占有情報を送りだし該
スロットの占有を試みる。該スロットが占有されていな
かった場合には、スロットの占有状態が確定するスロッ
ト占有確認時間後、タグ参照送出手段102−1を起動
し、タグ保持手段106に保持しれいるタグをタグ線1
12−1上に送り出す。続いて、タグ確認時間後、デー
タ参照送出手段101−1を起動し、データ保持手段1
07に保持しているデータをデータ線111−1上に送
り出す。
【0025】(4)第4の動作;図3に示すデータ受理
ユニット90は、常に、データパイプ120上のスロッ
トを検出している。該スロットが占有されている場合に
は、スロットの占有状態が確定する占有確認時間後、デ
バイス番号比較手段105を起動し、タグ線112上の
タグと該データ受理ユニット90に与えたデバイス番号
との比較を開始する。該比較の結果はタグ確認時間後に
は確定する。このタグとデバイス番号が一致する場合、
タグ確認時間後、データ参照送出手段101を起動し、
データ線111上を送られてくるデータ取り込む。な
お、データパイプ110上のスロットに載せたデータ
を、データパイプ120から受理ユニットが都合によっ
て取り込めない可能性がある場合には、データパイプ1
20を用いずに代りにデータ蓄積リング110を用いる
ことによって、取り込めなかったデータを載せたスロッ
トを再度巡回させるようにすればよい。
【0026】データ蓄積リング110が有するスロット
解放手段119は、該データ蓄積リング110上を循環
するスロットを監視していて、スロットが占有状態にあ
りかつデータが載っていない場合、即ち、該データが既
に該データ蓄積リング110に挿入したいずれかのデー
タ交換手段130に取り込まれた場合には、該スロット
の占有状態を非占有とすることによって該スロットを解
放する。
【0027】上述のようなデータ転送を行なうことによ
って、出力データパイプ120のデータ線111に関す
る調停を、該データパイプ120上を、現在、伝搬して
きたスロットの占有制御の形で行なうため、前述の第1
の問題点であるデータ伝達時間の延びを小さく抑えるこ
とができる。また、データパイプ120上のスロットが
すべて占有されている場合には、データは、結果的に、
データ蓄積リング110上を循環することによって保持
されるため、データ交換手段130が有するデータ保持
手段107が保持すべきデータの数を削減できる。これ
によって、前記第2の問題点であるハードウェア量の問
題を回避することができる。
【0028】さらに、図13からも明らかなように、デ
ータを送り出す、あるいは、取り込むタイミングが、ス
ロットデファイナによって規定されたため、クロックス
キューを小さくすることができる。これによって、第1
の問題点であるパイプラインロスを極めて小さくでき
る。
【0029】
【実施例】本発明の実施例について図面を参照して説明
する。図5は本発明のデータ交換方式の一実施例を示す
システム構成図である。
【0030】図5において、200は本発明のデータ交
換方式を採用したプロセッサメモリ間結合網である。2
10はデータ蓄積リングで、前述のデータ蓄積リング1
10あるいはデータパイプ120に対応する。尚、図中
210−1,210−2のようなダッシュ(−1,−
2)は説明の都合上の符号であり、機能、構造は(−)
が付かなくても同じである。280はプロセッサ、29
0はメモリで各々前述のデータ送出ユニット80及びデ
ータ受理ユニット90に対応する。プロセッサ280、
メモリ290はデータ蓄積リング210の任意の場所に
挿入できる。230は双方向データ交換手段であり、デ
ータ蓄積リング210の任意の交点にこの双方向データ
交換器230を設けることができる。本実施例では、縦
方向のデータ蓄積リング210と横方向のデータ蓄積リ
ング210が成す格子状の交点に双方向データ交換器2
30を設けている。
【0031】データ蓄積リング210は図2で示したデ
ータ線111、タグ線112、スロット占有情報線11
3、スロットデファイナ線116から構成され、スロッ
トリピータ219を有する。スロットリピータ219は
図1で示したスロット解放手段119の機能を有する。
【0032】図10はスロットリピータ219の構成を
示す図である。スロットリピータ219はスロットデフ
ァイナ位相差検出器231、遅延要素232、スロット
デファイナ遅延手段104、スロット占有情報参照送出
手段103、タグ参照送出手段102、データ参照送出
手段101、第1占有ビットレジスタ2021、第2占
有ビットレジスタ2022、第3占有ビットレジスタ2
023、第4占有ビットレジスタ2024、第5占有ビ
ットレジスタ2025、第1送出要求ビットレジスタ2
011、第2送出要求ビットレジスタ2012、第3送
出要求ビットレジスタ2013、第1タグレジスタ20
61、第2タグレジスタ2062、第3タグレジスタ2
063、第4タグレジスタ2064、第5タグレジスタ
2065、タグレジスタ206、第1データレジスタ2
071、第2データレジスタ2027、第3データレジ
スタ2073、第4データレジスタ2074、第5デー
タレジスタ2075、データレジスタ207を有する。
【0033】図6はプロセッサ280の構成を示す図で
ある。プロセッサ280はスロットデファイナ遅延手段
104、スロット占有情報参照送出手段103、タグ参
照送出手段102、データ参照送出手段101、内部動
作クロック発振器281、内部動作クロック位相制御部
282、スロットカウンタ283、大小比較器284を
有する。プロセッサ280は、また、タグレジスタ20
6、アドレスレジスタ208、タグ状態ビットレジスタ
286、アドレス状態ビットレジスタ288、第1転送
要求レジスタ2011、第2転送要求レジスタ201
2、第3転送要求レジスタ2013を有する。プロセッ
サ280は、さらに、第1占有ビットレジスタ202
1、第2占有ビットレジスタ2022、第3占有ビット
レジスタ2023、第4占有ビットレジスタ2024、
4つのテンポラリタグレジスタ209、デバイス番号比
較手段105、データセレクタ289、インデックスカ
ウンタ2030、第1インデックスレジスタ2031、
第2インデックスレジスタ2032、第3インデックス
レジスタ2033、第4インデックスレジスタ203
4、同期化データレジスタ2047、データレジスタ2
07を有する。
【0034】図7はメモリ290の構成を示す図であ
る。メモリ290はスロットデファイナ遅延手段10
4、スロット占有情報参照送出手段103、タグ参照送
出手段102、データ参照送出手段101、スロットカ
ウンタ283、大小比較器284を有する。メモリ28
0は、さらに、第1占有ビットレジスタ2021、第2
占有ビットレジスタ2022、第3占有ビットレジスタ
2023、第4占有ビットレジスタ2024、4つのテ
ンポラリタグレジスタ209、デバイス番号比較手段1
05、データセクタ289、インデックスカウンタ20
30、第1インデックスレジスタ2031、第2インデ
ックスレジスタ2032、第3インデックスレジスタ2
033、第4インデックスレジスタ2034、タグレジ
スタ206、アドレスレジスタ208を有する。メモリ
290は、また、第1転送要求レジスタ2011、第2
転送要求レジスタ2012、第3転送要求レジスタ20
13、タグ状態ビットレジスタ286を有する。
【0035】双方向データ交換手段230は2つのデー
タ蓄積リング210間でデータの交換を行なう。図8,
図9は両方で双方向データ交換手段230の構成を示す
図である。以下、必要のない限り、図中のダッシュ番号
は文章中では省略する。双方向データ交換手段230
は、スロットデファイナ位相差検出器282を有する。
また、2つのデータ蓄積リング210に対して、それぞ
れ、スロットデファイナ遅延手段104、スロット占有
情報参照送出手段103、タグ参照送出手段102、デ
ータ参照送出手段101、第1占有ビットレジスタ20
21、第2占有ビットレジスタ2022、第3占有ビッ
トレジスタ2023、第4占有ビットレジスタ202
4、4つのテンポラリタグレジスタ209、4つのデバ
イス番号比較手段105、インデックスカウンタ203
0、第1インデックスレジスタ2031、第2インデッ
クスレジスタ2032、第3インデックスレジスタ20
33、第4インデックスレジスタ2034、データセレ
クタ289、2つの同期化タグレジスタ2046、2つ
の同期化データレジスタ2047、書き込みインデック
スカウンタ2041、読み出しインデックスカウンタ2
042、第1転送要求レジスタ2011、第2転送要求
レジスタ2012、第3転送要求レジスタ2013を有
する。
【0036】全体の動作を説明するまえに、本特許を実
現するために用いる手段を説明する。図11はデータ参
照送出手段101の構成を示す図である。図11におい
て、1010はデータ入力部、1011はデータ出力
部、1012は送出データ入力部、1013は参照デー
タ出力部、1014は送出要求入力部、1015は送出
要求ビットレジスタ出力部、1016は動作クロック入
力部、1017はバッファ、1018はセレクタ、10
19は送出要求ビットレジスタである。動作クロック入
力部1016を介して入力されたクロックの立ち上がり
において、送出要求入力部1014を介して入力された
送出要求を送出要求ビットレジスタ1019に保持す
る。送出要求が0である、即ち、データの送出が要求さ
れていない場合には、データ入力部1010を介して入
力したデータをデータ出力部1011を介して出力す
る。送出要求が1である、即ち、データの送出が要求さ
れている場合には、送出データ入力部1012を介して
入力したデータをデータ出力部1011を介して出力す
る。このデータの出力とは独立して、参照データ出力部
1013を介してデータ蓄積リング上のデータを参照す
ることができる。
【0037】スロットデファイナ遅延手段104、スロ
ット占有情報参照送出手段103、タグ参照送出手段1
02の構成はデータ参照送出手段101と同じ構成であ
り、プロセッサ280、メモリ290および双方向デー
タ交換手段230における、スロットデファイナ、スロ
ット占有情報、タグおよびデータの時間関係は等しい。
【0038】図12は、デバイス番号比較手段105の
構成を示す図である。デバイス番号比較手段105は、
4つのデバイス番号比較器1051と4つのデバイス番
号レジスタ1052を有する。
【0039】データは、基本的に、有効あるいは無効の
状態をとり、この状態はデータに付加すデータ状態情報
によって示す。データ転送は、基本的に、データのコピ
ーによって行なう。転送先のデータを有効とし転送元の
データを無効とすることによって、データは同一時刻に
は、ただ、1ケ所にのみ存在する。
【0040】図5に示す本実施例のプロセッサメモリ間
結合網200は特定のデータ蓄積リング210に挿入し
た特定のプロセッサ280から任意のデータ蓄積リング
210に挿入した任意のメモリ290へのメモリアクセ
スを可能にする。メモリへの読み出しアクセスの場合、
プロセッサ280からメモリ290へのアドレスの転送
と、アドレス転送によって起動されるメモリ290から
プロセッサ280への読み出しデータの転送が行われ
る。メモリ290はアドレスを受け取ると内部メモリア
クセスを開始し、内部メモリアクセスが完了し読み出し
データが得られることが確定した時点で読み出しデータ
の転送を行なう。
【0041】このデータ転送において、プロセッサ28
0およびメモリ290を識別するために、プロセッサ2
80およびメモリ290にプロセッサメモリ間結合網2
00で一意なデバイス番号を与える。プロセッサ290
は、データ転送先を指定するデバイス番号とデータ転送
元を指定するデバイス番号の組みであるタグによって、
転送するべきアドレスを指定する。また、メモリ290
は、アドレス転送に用いたタグのデータ転送元を指定す
るデバイス識別番号から、読み出したデータを送るべき
プロセッサ280を知る。即ち、メモリ290は、アド
レスの転送に用いたタグのデータ転送先を指定するデバ
イス番号とデータ転送元を指定するデバイス番号を入れ
替えて読み出しデータの転送に用いる。
【0042】なお、メモリ空間を複数のメモリ290か
ら構成する場合には、メモリ空間におけるデータの位置
を示すアドレスの一部をメモリ290のデバイス番号の
一部として与える。また、データ蓄積リング210に接
続する複数のメモリ290によって、複数のメモリ空間
を構成することもできる。即ち、異なるシステムが該プ
ロセッサメモリ間結合網200を共有しても良い。この
場合には、メモリ空間、すなわち、システムを識別する
ための番号をデバイス番号の一部として与える。
【0043】図5において、アクセスを行なうプロセッ
サは第1のデータ蓄積リング210−1に挿入されてい
るプロセッサ280−1とし、また、アクセスするデー
タを格納したメモリは第2のデータ蓄積リング210−
2に挿入されているメモリ290−2とする。まずアド
レスの転送を、第1の動作、すなわち、プロセッサ28
0−1から第1のデータ蓄積リング210−1へのアド
レスの送り出しと、第2の動作、すなわち、第1のデー
タ蓄積リング210−1と第2のデータ蓄積リング21
0−2が成す交点における双方向データ交換手段230
−1による、第1のデータ蓄積リング210−1からの
アドレスの取り込みと、第3の動作、すなわち、双方向
データ交換手段230−1による第2のデータ蓄積リン
グ210−2へのアドレスの送り出しと、第4の動作、
すなわち、タグで指定するメモリ290−2による第2
のデータ蓄積リング210−2からのアドレスの取り込
みによって行なう。また、読み出しデータの転送を、第
5の動作、すなわち、メモリ290−2による第2のデ
ータ蓄積リング210−2への読み出しデータの送り出
しと、第6の動作、すなわち、第1のデータ蓄積リング
210−1と第2のデータ蓄積リング210−2が成す
交点における双方向データ交換手段230−1による第
2のデータ蓄積リング210−2からの読み出しデータ
の取り込みと、第7の動作、すなわち、双方向データ交
換手段230−1による第1のデータ蓄積リング210
−1への読み出しデータの送り出しと、第8の動作、す
なわち、メモリアクセスを起動したプロセッサ280−
1による第1のデータ蓄積リング210−1からのデー
タの取り込みによって行なう。なお、タグで指定するメ
モリ290がメモリアクセスを行なうプロセッサと同じ
データ蓄積リング210に挿入されている場合には、前
述の第2の動作、第3の動作、第6の動作、第7の動作
は行なわれない。
【0044】まず、第1の動作であるプロセッサ280
−1による第1のデータ蓄積リング210−1へのアド
レスの送り出しを説明する。図6において、プロセッサ
280は内部動作クロック発振器281を用いてデータ
転送周期の1/20の即ち、スロットデファイナの周期
の1/20の周期を持つ内部動作クロックを生成する。
さらに、プロセッサ280は内部動作クロックの位相
を、内部動作クロック位相制御部282によって、スロ
ットデファイナに揃える。かかる位相制御技術はPLL
として周知の技術である。
【0045】メモリアクセスを行なう必要が生じると、
前記内部動作クロックの立ち上がりにおいて、タグをタ
グレジスタ206に、アドレスをアドレスレジスタ20
8に保持する。また、タグが有効であることを示す1を
タグ状態ビットレジスタ286に、データが有効である
ことを示す1をアドレス状態ビットレジスタ288に保
持する。この内部動作とは独立して、プロセッサ280
は、スロットデファイナの立ち上がりにおいて、タグ状
態ビットレジスタ286の出力をスロット占有情報参照
送出手段103の送出要求レジスタ1019(図11参
照)に保持する。かかる動作によって、タグ状態ビット
レジスタ286の出力が1である、即ち、タグをまだ送
り出していない場合には、スロットが占有状態にあるこ
とを示す1をスロット占有線113に送り出しタグの送
り出しを試みる。次に、スロットデファイナの立ち下が
りにおいて、スロット占有情報参照送出手段103が有
する送出要求レジスタ1019の出力とスロット占有情
報線113上のスロット占有情報の否定との論理積をタ
グ参照送出手段102が有する送出要求レジスタ101
9(図11)に保持する。また、この論理積が1の場合
には、タグが無効であることを示す0をタグ状態ビット
レジスタ286に保持する。かかる動作によって、アド
レスをアドレスレジスタ208に保持してから最初の空
きスロットを占有し、スロット占有確認時間後、タグレ
ジスタ206に保持したタグをタグ線112に送り出
す。さらに、スロットデファイナの立ち上がりにおい
て、タグ参照送出手段102が有する送出要求レジスタ
1019の出力を第1転送要求レジスタ2011に、第
1転送要求レジスタの出力を第2転送要求レジスタ20
12に、第2転送要求レジスタの出力を第3転送要求レ
ジスタ2013に、第3転送要求レジスタ2013の出
力をデータ参照送出手段101が有する送出要求レジス
タ1019に保持する。また、データ参照送出手段10
1が有する送出要求レジスタ1019の出力の否定とア
ドレス状態ビットレジスタ288との論理積をアドレス
状態ビットレジスタ288に保持する。かかる動作によ
って、タグを送り出した場合、タグ確認時間後、アドレ
スレジスタ208に保持したアドレスをデータ線111
に送り出す。プロセッサ280は、また、スロットカウ
ンタ283を内部動作クロックの立ち上がりにおいてク
リアし、スロットデファイナの立ち上がりにおいてイン
クリメントしている。該スロットカウンタ283の値と
設定値との大小関係を求めることによって、内部動作ク
ロックの立ち上がりから経過した時間が所定時間内であ
るか否かを判定することができる。スロットデファイナ
の立ち上がりにおいて、大小関係を求める大小比較器2
84の出力の否定とアドレス状態ビットレジスタの出力
との論理積をアドレスレジスタ207の有効ビットに保
持する。かかる動作によって、大小比較器の出力が0で
ある、即ち、スロットカウンタの出力が設定値より小さ
く内部動作クロックの立ち上がりから経過した時間が所
定時間内である場合には、アドレス状態ビットレジスタ
286の内容をアドレスレジスタ208の有効ビットに
コピーする。プロセッサ280は、アドレスレジスタ2
07の有効ビットが1である、即ち、有効なアドレスを
まだ保持している場合には、後続するメモリアクセスを
起動しない。
【0046】次に、第2の動作である第1のデータ蓄積
リング210−1と第2のデータ蓄積リング210−2
が成す交点における双方向データ交換手段230−1に
よる第1のデータ蓄積リング210−1からのアドレス
の取り込みを説明する。特に説明の無い限り、手段は第
1のデータ蓄積リング210−1に対し用意した手段で
ある。図8において、双方向データ交換手段230は、
スロットデファイナの立ち下がりにおいて、スロット占
有情報線113上のスロット占がりにを第1占有ビット
レジスタ2021−1に、インデックスカウンタ203
0−1の出力を第1インデックスレジスタ2031−1
に保持するとともに、図8の左側のスロット占有情報線
113上のスロット占有情報はスルーで図8にける右
側のスロット占有情報線113から出力される。このス
ロット占有情報が1ならば、インデックスカウンタ20
30−1をインクリメントするとともに、図8の左側か
ら入力されたタグ線112−1上の情報は、そのままス
ルーで右側のタグ線112−1に出力される。スロット
デファイナの立ち上がりにおいて、第1インデックスレ
ジスタ2031−1が指定するテンポラリタグレジスタ
209−1にタグを保持し、該タグレジスタ209−1
に接続したデバイス番号比較手段105におけるデバイ
ス番号比較器1051(図12参照)において、タグの
データ転送先を示すデバイス番号とデバイス番号レジス
タ1052に保持したデバイス番号との比較を開始す
る。この比較の結果であるデバイス番号比較器1051
の出力は3スロットデファイナ周期後のスロットデファ
イナの立ち上がりまでには確定する。次に、スロットデ
ファイナの立ち下がりにおいて、第1占有ビットレジス
タ2021−1の出力を第2占有ビットレジスタ202
2−1に、第2占有ビットレジスタ2022−1の出力
を第3占有ビットレジスタ2023−1に、第3ビット
レジスタ2023−1の出力を第4占有ビットレジスタ
2024−1に、第1インデックスレジスタ2031−
1の出力を第2インデックスレジスタ2032−1に、
第2インデックスレジスタ2032−1の出力を第3イ
ンデックスレジスタ2033−1に、第3インデックス
レジスタ2033−1の出力を第4インデックスレジス
タ2034−1に保持する。スロットデファイナの立ち
下がりにおいて、第4占有ビットレジスタ2024−1
の出力とデバイス番号比較手段105−1の出力と書き
込みインデックスカウンタ2041−1が指定する同期
化データレジスタ2047−1の状態ビットの否定との
論理積をデータ参照送出手段101−1が有する送出要
求レジスタ1019(図11参照)に保持し、先行して
受信したデータが有効であることを示す同期化データレ
ジスタ2047−1の状態ビットが“1”となっている
場合には、データ参照送出手段101−1が有する送出
要求レジスタ1019に“0”をセットすることで、デ
ータ参照送出手段101−1が有するセレクタの向き
を、図8の左側のデータ線111−1を介して送られて
くる後続データをスルーで右側データ線111−1に通
す方向に制御し、先行して受信したデータがデータ交換
手段から第2のデータ蓄積リングに出力されない間は、
第1のデータ蓄積リングからの後続データをそのまま第
1のデータ蓄積リング上で循環させる。第4占有ビット
レジスタ2024−1の出力が1ならば、データセレク
タ289−1によって、送出データ入力1014(図1
1)を介して、無効なデータをデータ参照送出手段10
1−1に与えておく。スロットデファイナの立ち下がり
において、データ参照送出手段101−1が有する送出
要求レジスタ1019の出力が1ならば、データ線11
1−1上のデータを書き込みインデックスカウンタ20
41−1が指定する同期化データレジスタ2047−1
に、第4インデックスレジスタ2034−1が指定する
テンポラリイタグレジスタ209−1の出力を書き込み
インデックスカウンタ2041−1が指定する同期化タ
グレジスタ2046−1に保持する。データの状態ビッ
トが1ならば、書き込みインデックスカウンタ2041
−1をインクリメントする。かかる動作によって、転送
先として図5における第2のデータ蓄積リング210−
2に挿入したメモリ280−2を指定するアドレスがス
ロット上に載っていて、かつ、該アドレスを同期化デー
タレジスタ2047−1に取り込むことができるなら
ば、該アドレスを同期化データレジスタ2047−1に
取り込む。
【0047】次に、第3の動作である第1のデータ蓄積
リング210−1と第2のデータ蓄積リング210−2
が成す交点における双方向データ交換手段230−1に
よる第2のデータ蓄積リング210−2へのアドレスの
送り出しを図8,図9を用いて説明する。特に説明の無
い限り、手段は第2のデータ蓄積リング210−2に対
し用意した手段である。スロットデファイナの立ち上が
りにおいて、読み出しインデックスカウンタ2042−
1が指定する同期化データレジスタ2047−1の状態
ビットをスロット占有情報参照送出手段103−2が有
する送出要求レジスタ1019に保持する。かかる動作
によって、同期化データレジスタ2047−1に有効な
データを保持している場合には、スロットが占有状態に
あることを示す1をスロット占有線113に送り出しタ
グの送り出しを試みる。次に、スロットデファイナの立
ち下がりにおいて、スロット占有情報参照送出手段10
3−2が有する送出要求レジスタ1019の出力とスロ
ット占有情報線113−2上のスロット占有情報の否定
との論理積をタグ参照送出手段102−2が有する送出
要求レジスタ1019に保持する。この論理積が1の場
合には、読み出しインデックスカウンタ2042−1が
指定する同期化タグレジスタ2046−1の出力をタグ
レジスタ206−2に、読み出しインデックスカウンタ
2042−1が指定する同期化データレジスタ2047
−1の出力を第1データレジスタ2071−2に保持
し、データが無効であることを示す0を読み出しインデ
ックスカウンタ2042−1が指定する同期化データレ
ジスタ2047−1の状態ビットに保持するとともに、
読み出しインデックスカウンタ2042−1をインクリ
メントする。かかる動作によって、最初の空きスロット
を占有し、スロット占有確認時間後、同期化タグレジス
タに2046−1に保持したタグをタグ線112−2上
に送り出す。さらに、スロットデファイナの立ち上がり
において、タグ参照送出手段102−2が有する送出要
求レジスタ1019の出力を第1転送要求レジスタ20
11−2に、第1転送要求レジスタの出力を第2転送要
求レジスタ2012−2に、第2転送要求レジスタの出
力を第3転送要求レジスタ2013−2に、第3転送要
求レジスタ2013−2の出力をデータ参照送出手段1
01−2が有する送出要求レジスタ1019に保持す
る。また、第1データレジスタ2071−2の出力を第
2データレジスタ2072−2に、第2データレジツア
2072−2の出力を第3データレジスタ2073−2
に、第3データレジスタ2073−2の出力を第4デー
タレジスタ2074−2に、第4データレジスタ207
4−2の出力をデータレジスタ207−2に保持する。
かかる動作によって、タグを送り出した場合、タグ確認
時間後、同期化データレジスタ2047−1に保持した
アドレスをデータ線111−2に送り出す。
【0048】なお、双方向データ交換手段230−1は
第1のデータ蓄積リング210−1上のスロットデファ
イナと第2のデータ蓄積リング210−2上のスロット
デファイナの位相差をスロットデファイナ位相差検出器
を用いて検出している。スロットデファイナ位相差検出
器の位相差に対応する出力が一定値より小さくなる場
合、即ち、第2のデータ蓄積リング210−2上のスロ
ットデファイナの立ち下がりにおいて更新した同期化デ
ータレジスタ2047−1の状態ビットの出力を第1の
データ蓄積リング210−1上のスロットデファイナの
立ち上がりにおいて保持手段に保持しようとすると準安
定状態に落ち込んで正常な動作が期待できなくなる場合
には、内部経路に遅延要素を挿入することによりデータ
の状態の更新を一定時間送らせる。
【0049】次に、図5における第4の動作であるメモ
リ290−2による第2の出力データ蓄積リング210
−2からのアドレスの取り込みを説明する。図7に示す
メモリ290は、スロットデファイナの立ち下がりにお
いて、スロット占有情報線113上のスロット占有情報
を第1占有ビットレジスタ2021に、インデックスカ
ウンタ2030の出力を第1インデッスクレジスタ20
31に保持する。このスロット占有情報が1の場合に
は、インデックスカウンタ2030をインクリメントす
る。スロットデファイナの立ち上がりにおいて、第1イ
ンデックスレジスタ2031が指定するテンポラリタグ
レジスタ209にタグ線112上のタグを保持する。か
かる動作によって、スロットが占有されている場合、テ
ンポラリタグレジスタ209にタグを保持し、該タグレ
ジスタ209に接続したデバイス番号比較手段105に
おけるデバイス番号比較器1051において、タグのデ
ータ転送先を示すデバイス番号と該メモリ290に与え
たデバイス番号との比較を開始する。該比較の結果であ
るデバイス番号比較器1051の出力は3スロットデフ
ァイナ周期後のスロットデファイナの立ち上がりまでに
は確定する。次に、スロットデファイナの立ち下がりに
おいて、第1占有ビットレジスタ2021の出力を第2
占有ビットレジスタ2022に、第2占有ビットレジス
タ2022の出力を第3占有ビットレジスタ2023
に、第3占有ビットレジウサ2023の出力を第4占有
ビットレジスタ2024に、第1インデックスレジスタ
2031の出力を第2インデックスレジスタ2032
に、第2インデックスレジスタ2032の出力を第3イ
ンデックスレジスタ2033に、第3インデックスレジ
スタ2033の出力を第4インデックスレジスタ203
4に保持する。スロットデファイナの立ち上がりにおい
て、第4占有ビットレジスタ2024の出力とデバイス
番号比較手段105の出力とアドレスレジスタ208の
状態ビットの否定との論理積をデータ参照送出手段10
1の送出要求レジスタ1019に保持する。なお、第4
占有ビットレジスタ2024の出力が1ならば、データ
セレクタ289によって無効なデータをデータ参照送出
手段101に与えておく。スロットデファイナの立ち下
がりにおいて、データ参照送出手段101が有する送出
要求レジスタ1019の出力が1ならば、データ線11
1上のアドレスをアドレスレジスタ208に保持する。
データ線上のアドレスの状態ビットが1ならば、スロッ
トカウンタ283をクリアする。かかる動作によって、
該スロット上に転送先として該メモリ290を指定する
アドレスが載っていて、かつ、該データをアドレスレジ
スタ208に取り込むことができるならば、該アドレス
をアドレスレジスタ208に取り込み、内部メモリアク
セスを開始する。
【0050】次に、図5における第5の動作であるメモ
リ290−2による第2のデータ蓄積リング210−2
への読み出しデータの送り出しを説明する。図7に示す
メモリ290は、この第4の動作において、アドレスレ
ジスタへのアドレスの取り込みと同時にスロットカウン
タをクリアし、内部メモリアクセスを開始する。メモリ
290は、また、スロットデファイナの立ち下がりにお
いて、該スロットカウンタをインクリメントする。該ス
ロットカウンタの出力と設定値との大小関係を求めるこ
とによって内部メモリアクセスの開始から所定の時間経
過したかどうかを知ることができる。メモリ290は、
スロットデファイナの立ち上がりにおいて、スロットカ
ウンタ283の出力と設定値との大小関係比較の結果で
ある大小比較器284の出力と受理アドレスレジスタの
有効ビットとの論理積をスロット占有情報参照送出手段
103が有する送出要求レジスタ1019(図11)に
保持する。かかる動作によって、内部メモリアクセスを
開始して所定時間後、スロットが占有状態にあることを
示す1をスロット占有情報線113に送り出しスロット
を占有することを試みる。次に、スロットデファイナの
立ち下がりにおいて、スロット占有情報参照送出手段1
03が有する送出要求レジス1019の出力とスロット
占有線113上のスロット占有情報の否定との論理積を
タグ参照送出手段102が有する送出要求レジスタ10
19に保持する。スロットを占有できる場合には、スロ
ット占有確認時間後、受理タグレジスタ209に保持し
たタグのデータ転送先のデバイス番号とデータ送出元の
デバイス番号を入れ替えたタグをタグ線112に送り出
す。次に、スロットデファイナの立ち上がりにおいて、
タグ参照送出手段102が有する送出要求レジスタの出
力を第1転送要求ビットレジスタ2011に、第1転送
要求ビットレジスタの出力を第2転送要求ビットレジス
タ2012に、第2転送要求ビットレジスタの出力を第
3転送要求ビットレジスタ2013に、第3転送要求ビ
ットレジスタの出力と受理アドレスレジスタ208の状
態ビットとの論理積をデータ参照送出手段101が有す
る送出要求レジスタに保持する。また、第3転送要求ビ
ットレジスタの出力の否定と受理アドレスレジスタの状
態ビットの論理積を受理アドレスレジスタの状態ビット
に保持する。かかる動作によって、タグを送り出した場
合、タグ確認時間後、内部メモリの出力である読み出し
データをデータ線111上に送り出す。
【0051】次に、図5における第6の動作である第1
のデータ蓄積リング210−1と第2のデータ蓄積リン
グ210−2が成す交点における双方向データ交換手段
230−1による第2のデータ蓄積リング210−2か
らの読み出しデータの取り込みを説明する。第6の動作
は前述の第2の動作と同じてある。扱うデータがアドレ
スから読み出しデータに替わり、第1のデータ蓄積リン
グ210−1と第2のデータ蓄積リング210−2が入
れ替わる。
【0052】次に、図5における第7の動作である第1
のデータ蓄積リング210−1と第2のデータ蓄積リン
グ210−2が成す交点における双方向データ交換手段
230−1による第1のデータ蓄積リング210−1へ
の読み出しデータの送り出しを説明する。第7の動作は
前述の第3の動作と同じである。扱うデータがアドレス
から読み出しデータに替わり、題1のデータ蓄積リング
210−1と第2データ蓄積リング210−2が入れ替
わる。
【0053】次に、図5における第8の動作であるプロ
セッサ280−1による第1のデータ蓄積リング210
−1からの読み出しデータの取り込みを説明する。図6
に示すプロセッサ280は、第1の動作であるアドレス
の送出によってメモリアクセスを起動すると、メモリモ
290−2から読み出しデータが送られてくるのを待
つ。プロセッサ280は、内部動作とは独立して、スロ
ットデファイナの立ち下がりにおいて、スロット占有情
報線113上のスロット占有情報を第1占有ビットレジ
スタ2021に、インデックスカウンタ2030の値を
第1インデックスレジスタ2031に保持する。このス
ロット占有情報が1ならば、インデックスカウンタ20
30をインクリメントする。スロットデファイナの立ち
上がりにおいて、第1インデックスレジスタ2031が
指定するテンポラリタグレジスタ209にタグ線112
上のタグを保持する。かかる動作によって、スロットが
占有されている場合、テンポラリタグレジスタ209に
タグを保持し、該タグレジスタ209に接続したデバイ
ス番号比較手段105におけるデバイス番号比較器10
51において、タグのデータ転送先を示すデバイス番号
と該プロセッサに与えたデバイス番号との比較を開始す
る。該比較の結果であるデバイス番号比較器1051の
出力は3スロットデファイナ周期後のスロットデファイ
ナの立ち上がりまでには確定する。次に、スロットデフ
ァイナの立ち下がりにおいて、第1占有ビットレジスタ
2021の出力を第2占有ビットレジスタ2022に、
第2占有ビットレジスタ2022の出力を第3占有ビッ
トレジスタ2023に、第3占有ビットレジスタ202
3の出力を第4占有ビットレジスタ2024に、第1イ
ンデックスレジスタ2031の出力を第2インデックス
レジスタ2032に、第2インデックスレジスタ203
2の出力を第3インデックスレジスタ2033に、第3
インデックスレジスタ2033の出力を第4インデック
スレジスタ2034に保持する。スロットデファイナの
立ち上がりにおいて、第4占有ビットレジスタ2024
の出力とデバイス番号比較手段105の出力と同期化デ
ータレジスタ2047の状態ビットの否定との論理積を
データ参照送出手段101の送出要求レジスタ1019
に保持する。なお、第4占有ビットレジスタ2024の
出力が1ならば、データセレクタ289によって無効な
データをデータ参照送出手段101に与てておく。スロ
ットデファイナの立ち下がりにおいて、データ参照送出
手段101が有する送出要求レジスタ1019の出力が
1なら、データ線111上のデータを同期化データレジ
スタ2047に保持する。かかる動作によって、該スロ
ット上に転送先として該プロセッサ280を指定する読
み出しデータが載っていて、かつ、該データを同期化デ
ータレジスタ2047に取り込むことができるならば、
該データをデータレジスタ2047に取り込む。プロセ
ッサ280は、また、スロットカウンタ283を内部動
作クロックの立ち上がりにおいてクリアし、スロットデ
ファイナの立ち上がりにおいてインクリメントしてい
る。該スロットカウンタ283の値と設定値の大小関係
を求めることによって、内部動作クロックの立ち上がり
から経過した時間が所定時間内であるか否かを判定する
ことができる。スロットデファイナ立ち上がりにおい
て、この大小関係を求める大小比較器284の出力が1
の場合、同期化データレジスタ2047の出力をデータ
レジスタ207に保持し、データが無効であることを示
す0を同期化データレジスタ2047の状態ビットに保
持する。かかる動作によって、大小比較器の出力が0で
ある、即ち、スロットカウンタの出力が設定値より小さ
く内部動作クロックの立ち上がりから経過した時間が所
定時間内である場合には、同期化データレジスタ204
7に保持したデータをデータレジスタに移す。プロセッ
サ280は、データレジスタ207に有効なデータを保
持できたならば、メモリアクセスを完了する。
【0054】双方向データ交換器230は、一方のデー
タ蓄積リング210上のスロットからデータを取り出
し、他方のデータ蓄積リング210上のスロットに該デ
ータを載せ換える。載せ換えるべきデータを識別するた
めに、他方のデータ蓄積リング210に挿入したプロセ
ッサ280およびメモリ290のデバイス番号を一方の
データ蓄積リング210に用意したデバイス番号比較手
段105が有するデバイス番号保持手段1052に保持
する。このデバイス番号を保持するために、システムの
起動後、プロセッサ280およびメモリ290はデータ
転送先を指定しないデータの転送を行ない、必要なデー
タ転送経路の設定を行なう。双方向データ交換器230
は、他方のデータ蓄積リング210上のデータ転送先を
指定しないタグを検出すると、該タグのデータ転送元を
指定するデバイス番号を一方のデータ蓄積リング210
に用意したデバイス番号比較手段105が有するデバイ
ス番号保持手段1052に保持する。
【0055】スロットリピータ219は、データ転送ク
ロックをスロットデファイナ線116に送り出し、常
に、新しいスロットをデータ蓄積リング210に供給し
ている。この新しいスロットの供給とは独立して、スロ
ットリピータ219は、また、データ蓄積リング210
を循環し戻ってきたスロットのスロットデファイナの立
ち下がりにおいて、スロット占有情報線113上のスロ
ット占有情報を第1占有ビットレジスタ2021に、第
1占有ビットレジスタ2021の出力を第2占有ビット
レジスタ2022に、第2占有ビットレジスタ2022
の出力を第3占有ビットレジスタ2023に、第3占有
ビットレジスタ2023の出力を第4占有ビットレジス
タ2024に、第4占有ビットレジスタ2024の出力
を第5占有ビットレジスタ2025に保持し、データ線
111上のデータを第1データレジスタ2071に保持
する。データ蓄積リング210を循環し戻ってきたスロ
ットのスロットデファイナの立ち上がりにおいて、タグ
線112上のタグを第1タグレジスタ2061に、第1
タグレジスタ2061の出力を第2タグレジスタ206
2に、第2タグレジスタ2062の出力を第3タグレジ
スタ3063に、第3タグレジスタ2063の出力を第
4タグレジスタ2064に、第4タグレジスタ2064
の出力を第5タグレジスタ2065に保持する。さら
に、新しいスロットのスロットデファイナの立ち上がり
において、第5占有ビットレジスタ2025の出力と第
1データレジスタ2071に保持したデータの状態ビッ
トとの論理積をスロット占有情報参照送出手段103が
有する要求ビットレジスタ1019に保持する。出力ス
ロットのスロットデファイナの立ち上がりにおいて、ス
ロット占有情報参照送出手段103が有する送出要求ビ
ットレジスタ1019の出力をタグ参照送出手段102
が有する送出要求ビットレジスタ1019に、第5タグ
レジスタ2065の出力をタグレジスタ206に保持す
る。さらに、出力スロットのスロットデファイナの立ち
上がりにおいて、タグ参照送出手段102が有する送出
要求ビットレジスタ1019の出力を第1送出要求ビッ
トレジスタ2011に、第1送出要求ビットレジスタ2
011の出力を第2送出要求ビットレジスタ2012
に、第2送出要求ビットレジスタ2012の出力を第3
送出要求ビットレジスタ2013に、第3送出要求ビッ
トレジスタ2013の出力をデータ参照送出手段101
が有する送出要求ビットレジスタ1019に保持し、第
1データレジスタ2071の出力を第2データレジスタ
2072に、第2データレジスタ2072の出力を第3
データレジスタ2073に、第3データレジスタ207
3の出力を第4データレジスタ2074に、第4データ
レジスタ2074の出力を第5データレジスタ2075
に、第5データレジスタ2075の出力をデータレジス
タ207が保持する。かかる動作によって、スロットが
占有されていて有効なデータが載っている場合には、該
スロットに載ったデータを新しいスロットを用いて再送
する。即ち、無効なデータが載ってスロットを開放する
とともに、スロット、特に、有効なデータが載ったスロ
ットを該スロットリピータ219によって物理的に分断
されたデータ蓄積リング210上に循環させる。スロッ
トリピータ219は、常に、新しいスロットとデータ蓄
積リング210を循環し戻ってきたスロットとの位相差
をスロットデファイナ位相差検出器231によって求め
ている。位相差に対応するスロットデファイナ位相差検
出器231の出力が測定値より大きい、即ち、データ蓄
積リング210を循環し戻ってきたスロットのスロット
デファイナの立ち下りにおいて更新した値を新しいスロ
ットのスロットデファイナの立ち上がりにおいてレジス
タに保持しようとすると、準安定状態に落ち込んで正常
な動作が期待できなくなる可能性がある場合には、内部
経路に微小遅延要素232を挿入し循環し戻ってきたス
ロットを一定間送らせる。
【0056】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、極めて
高いデータ転送能力を有し、さらに、装置間のデータの
伝搬遅延が小さく、また交換ノードにおいてデータを交
換するまでデータを蓄積しておくために必要なバッファ
量を削減できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のデータ交換方式のシステム構成図であ
る。
【図2】本実施例におけるデータ送出ユニットの構成図
である。
【図3】本実施例におけるデータ受理ユニットの構成図
である。
【図4】本実施例におけるデータ交換手段の構成図であ
る。
【図5】本発明のデータ交換方式のプロセッサメモリ間
結合網の構成図である。
【図6】本実施例におけるプロセッサの構成図である。
【図7】本実施例におけるメモリの構成図である。
【図8】本実施例における双方向データ交換手段の部分
構成図である。
【図9】本実施例における双方向データ交換手段の部分
構成図である。
【図10】本実施例におけるスロットリピータの構成図
である。
【図11】本実施例におけるデータ参照交換手段の構成
図である。
【図12】本実施例におけるデバイス番号比較手段の構
成図である。
【図13】本実施例におけるスロットのタイムチャート
である。
【符号の説明】
80 データ送出ユニット 90 データ受理ユニット 100 クロスバースイッチ 101,101−1,101−2 データ参照送出手
段 102,102−1,102−2 タグ参照送出手段 103,103−1,103−2 スロット占有情報
参照送出手段 104,104−1,104−2 スロットデファイ
ナ遅延手段 105,105−1,105−2 デバイス番号比較
手段 106 タグ保持手段 107 データ保持手段 109 データセレクタ 110 データ蓄積リング 111,111−1 データ線 112,112−1 タグ線 113,113−1 スロット占有情報線 116,116−1 スロットデファイナ線 119 スロット解放手段 120 データパイプ 130 データ交換手段 200 プロセッサメモリ間結合網 206,206−1,206−2 タグレジスタ 207 データレジスタ 208 アドレスレジスタ 209,209−1,209−2 テンポラリタグレ
ジスタ 210,210−1,210−2 データ蓄積リング 219,219−1,219−2 スロットリピータ 230,230−1 双方向データ交換手段 231 スロットデファイナ位相差検出器 232 遅延要素 280,280−1 プロセッサ 281 内部動作クロック発振器 282 内部動作クロック位相制御部 283 スロットカウンタ 284 大小比較器 286 タグ状態ビットレジスタ 288 アドレス状態ビットレジスタ 289,289−1,289−2 データセレクタ 290,290−1,290−2 メモリ 1010 データ入力部 1011 データ出力部 1012 送出データ入力部 1013 参照データ出力部 1014 送出要求入力部 1015 送出要求ビットレジスタ出力部 1016 動作クロック入力部 1017 バッファ 1018 セレクタ 1019 送出要求ビットレジスタ 1051 デバイス番号比較手段 1052 デバイス番号レジスタ 2011,2011−1,2011−2 第1転送要
求ビットレジスタ 2012,2012−1,2012−2 第2転送要
求ビットレジスタ 2013,2013−1,2013−2 第3転送要
求ビットレジスタ 2021,2021−1,2021−2 第1占有ビ
ットレジスタ 2022,2022−1,2022−2 第2占有ビ
ットレジスタ 2023,2023−1,2023−2 第3占有ビ
ットレジスタ 2024,2024−1,2024−2 第4占有ビ
ットレジスタ 2025 第5占有ビットレジスタ 2030,2030−1,2030−2 インデック
スカウンタ 2031,2031−1,2031−2 第1インデ
ックスカウンタ 2032,2032−1,2032−2 第2インデ
ックスカウンタ 2033,2033−1,2033−2 第3インデ
ックスカウンタ 2034,2034−1,2034−2 第4インデ
ックスカウンタ 2041,2041−1,2041−2 書き込みイ
ンデックスカウンタ 2042,2042−1,2042−2 読み出しイ
ンデックスカウンタ 2046,2046−1,2046−2 同期化タグ
レジスタ 2047,2047−1,2047−2 同期化デー
タレジスタ 2061 第1タグレジスタ 2062 第2タグレジスタ 2063 第3タグレジスタ 2064 第4タグレジスタ 2065 第5タグレジスタ 2069 タグ状態ビットレジスタ 2071 第1データレジスタ 2072 第2データレジスタ 2073 第3データレジスタ 2074 第4データレジスタ 2075 第5データレジスタ 2089 アドレス状態ビットレジスタ

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第一の方向と第二の方向に配列された2つ
    以上のデータ蓄積リングであって前記第一の方向の1つ
    のデータ蓄積リングと前記第二の方向の1つのデータ蓄
    積リングが少なくとも1個所で交点を有するデータ蓄積
    リングから構成される装置間結合網におけるデータ交換
    方式において、データ転送を行うための予め決められた
    時間幅を有するスロットを予め定められた周期で前記デ
    ータ転送リング上に循環させる前記データ蓄積リング上
    スロットリピータと、前記データ転送の必要が生じた
    場合には前記データ蓄積リング上の空きスロットである
    第一のスロットに前記データと転送先の装置アドレスを
    示すタグと前記第一のスロットが占有されたことを示す
    第一のスロット占有情報とを載せて出力する前記第一の
    方向のデータ蓄積リング上のデータ送出手段と、前記交
    点にあって前記第一の方向のデータ蓄積リングから前記
    第一のスロット占有情報により前記第一のスロットを捕
    捉すると前記第一のスロットにおける前記タグによって
    指定する前記装置が接続された前記第二の方向のデータ
    蓄積リングにおける装置の場合は前記第二の方向のデー
    タ蓄積リング上の空きスロットである第二のスロットに
    前記データと前記タグと前記第二のスロットが占有され
    たことを示す第二のスロット占有情報とを載せて出力す
    るデータ交換手段と、前記第二のスロット占有情報によ
    り前記第二のスロットを捕捉すると前記第二のスロット
    における前記タグによって指定する前記装置が自装置を
    示す場合は前記データを取込む前記第二の方向のデータ
    蓄積リング上のデータ受理手段とを備えたことを特徴と
    するデータ交換方式。
  2. 【請求項2】 前記第一の方向と前記第二の方向を各々
    第二の方向、第一の方向とすることを特徴とする請求項
    1記載のデータ交換方式。
  3. 【請求項3】 前記データ送出手段がCPU、前記デー
    タ受理手段がメモリであることを特徴とする請求項1記
    載のデータ交換方式。
  4. 【請求項4】 前記データ送出手段がメモリ、前記デー
    タ受理手段がCPUであることを特徴とする請求項1記
    載のデータ交換方式。
  5. 【請求項5】 前記データ送出手段がCPU、前記デー
    タ受理手段がメモリであることを特徴とする請求項2記
    載のデータ交換方式。
  6. 【請求項6】 前記データ送出手段がメモリ、前記デー
    タ受理手段がCPUであることを特徴とする請求項2記
    載のデータ交換方式。
  7. 【請求項7】 前記データ交換手段が前記第二の方向の
    データ蓄積リング上の空きスロットを検出できなかった
    場合は前記第一のスロットにおける前記データと前記装
    置アドレスを示すタグと前記第一のスロット占有情報と
    を前記第一の方向のデータ蓄積リング上を循環させるこ
    とを特徴とする請求項1記載のデータ交換方式。
  8. 【請求項8】 前記データ交換手段が前記第一の方向の
    データ蓄積リング上の空きスロットを検出できなかった
    場合は前記第一のスロットにおける前記データと前記装
    置アドレスを示すタグと前記第一のスロット占有情報と
    を前記第二の方向のデータ蓄積リング上を循環させるこ
    とを特徴とする請求項2記載のデータ交換方式。
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