JP2604056B2

JP2604056B2 - システムバス拡張装置

Info

Publication number: JP2604056B2
Application number: JP19502790A
Authority: JP
Inventors: 晴久鈴木; 貢一羽入田
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1990-07-25
Filing date: 1990-07-25
Publication date: 1997-04-23
Anticipated expiration: 2012-04-23
Also published as: JPH0481962A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、コンピュータシステムにおいて、２本のシ
ステムバスを接続するシステムバス拡張装置に関する。

（従来の技術）多くのコンピュータシステムにおいて、システムバス
が採用されている。システムバスは、中央処理装置，主
記憶装置，入出力装置などの異種類の装置を共通的に接
続し、装置間のデータ転送を行なうものであり、拡張
性，柔軟性に優れているという特徴がある。

システムバスでは、全ての装置が共通的にデータ転送
を行なうため、高い転送能力が要求され、数十Ｍバイト
／秒から数百Ｍバイト／秒の転送能力が必要とされてい
る。システムバスがこのような転送能力を実現するため
には、システムバス長，接続装置数投に制限が発生し、
システムバスの特徴である拡張性，柔軟性に対して妨げ
になっている。特に多くの入出力装置を接続するシステ
ムにおいては、重大な問題である。

この問題を解決するために、２本のシステムバスを接
続して、システムバスの接続装置数制限を超える装置を
接続可能とするシステムバス拡張装置がある。

このシステムバス拡張装置は、システムバスを電気的
に分離し、システムバス間のデータ転送の中継を行なう
ものである。システムバス間のデータ転送は、全てこの
システムバス拡張装置を経由するため、この装置もシス
テムバス相当の転送能力を必要とされるが、その実現は
困難であった。このため、処理のピーク時には、データ
転送中継能力が足りずに入出力装置であるハードディス
ク装置のオーバラン等の不具合が発生するという問題が
あった。

そこで、従来、この問題を解決するために、次によう
な対策が講じられていた。

（ａ）一時的なハードディスク装置のオーバランに対し
てソフトウェアにてリトライを行なう。即ち、システム
バス拡張装置のデータ転送スピードがハードディスク装
置の処理スピードに追いついていかないため、ハードデ
ィスク装置からオーバランを中央処理装置に通知する
と、中央処理装置は同じ命令（たとえばリード命令なら
リード命令）をもう一度ハードディスク装置へ出す。こ
れはリトライすると、システムバス拡張装置のデータ転
送中継能力が回復していてハードディスク装置のオーバ
ランが発生しなくなっているからである。

（ｂ）ハードディスク装置のフォーマットを間欠フォー
マットに変更することによりハードディスク装置の転送
能力を抑える。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上述した対策では次のような欠点があ
った。

即ち、前記（ａ）の対策では、リトライすることによ
り逆にシステムバス上のデータ転送が増加し、新たなオ
ーバランが発生するための実質的に問題が解決しない可
能性があった。また、前記（ｂ）の対策では、処理のピ
ーク時のみでなく、オーバランが発生しない通常運用時
においてもハードディスク装置の転送能力が低下すると
いう欠点があった。

そこで、本発明の目的は、このような従来の問題点に
鑑み、従来のようにソフトウェアによるリトライをした
り、ハードディスク装置のフォーマットを間欠フォーマ
ットに変更したりすることなく、処理のピーク時に入出
力装置のオーバラン等の不具合の発生を抑止することが
できるようにしたシステムバス拡張装置を提供すること
にある。

（課題を解決するための手段）本発明は、中央処理装置と主記憶装置と入出力装置が
接続される主システムバスと、入出力装置の増設を目的
として入出力装置が接続される拡張システムバスとを接
続し、前記中央処理装置からの前記拡張システムバスに
接続される入出力装置の転送能力データの通知命令の処
理及び両システムバス間の入出力命令、データ転送、入
出力割り込みの中継制御を行うシステムバス拡張装置に
おいて、前記通知命令により予め通知された前記拡張システム
バスに接続される入出力装置の転送能力データ、動作中
入出力装置のデータ転送能力を総和及び本システムバス
拡張装置のデータ転送能力制限値の各データを記憶し、
かつ入出力命令に対して中継不可のときその入出力命令
を保留しておくための記憶部と、この記憶部の前記データに基づいて、入出力命令に対
して前記動作中入出力装置のデータ転送能力の総和に前
記入出力命令に対応する該入出力装置の転送データ能力
を加算した総和データが、前記システムバス拡張装置の
データ転送能力制限値を超えているか否かを判別し超え
ているときは前記入出力命令は中継不可とし前記入出力
命令を前記記憶部に保留し、前記加算した総和データが
前記システムバス拡張装置のデータ転送能力制限値を超
えていないかあるいは等しいときは該入周力装置へ中継
を行い、前記動作中入出力装置のデータ転送能力の総和
データを更新するための処理部とを備えてなるものであ
る。

（作用）従って、処理部は、記憶部に記憶されている当該入出
力装置の転送能力データや動作中入出力装置のデータ転
送能力の総和及び本システムバス拡張装置のデータ転送
能力制限値の各データに基づいて、入出力命令（記憶部
に保留されている入出力命令も含む）に対して、中継が
可能であるか否かのチェックをし、中継が可能であれ
ば、その入出力命令を中継して入出力装置に送出するよ
うにすると共に、前記動作中入出力装置のデータ転送能
力の総和のデータ更新演算を行なう。また、処理部は前
記入出力命令に対して前記チェックの結果、中継不可能
のとき、その入出力命令を保留入出力命令として記憶部
に記憶させる。

よって、主システムバスの中央処理装置からの入出力
命令を拡張システムバスの入出力装置へ中継する際に、
処理部は前記チェックにてその入出力命令の実行により
増加するデータ転送中継処理の負荷を予測し、中継能力
を超える時は、中継処理可能となるまで、記憶部に前記
入出力命令を格納して前記入出力命令を保留するように
したので、従来のようにソフトウェアによるリトライし
たり、入出力装置のフォーマットを間欠フォーマットに
変更したりすることなく、過負荷時（処理のピーク時）
の入出力装置のオーバラン等の不具合の発生を抑止する
ことができる。

（実施例）次に本発明について図面を用いて説明する。

第２図は、本発明を適用したコンピュータシステムの
構成図である。

同図において、システムバス拡張装置（以下、SBEと
略称する。）１は、主システムバス（以下、MSBと略称
する。）２と拡張システムバス（以下、ESBと略称す
る。）３とを接続する。MSB2には、中央処理装置（以
下、CPUと略称する。）４と主記憶装置（以下、MEMと略
称する。）５と入出力装置（以下、IOと略称する。）6
a,6bが接続される。ESB3にはIO7a,7bが接続される。な
お、ESB3には、MSB2に接続装置数制限により接続できな
い入出力装置が接続され、その装置数はシステム構成に
よって異なる。

第１図は第２図のSBE1の一実施例を示す構成図であ
る。

第１図において、MSBインタフェース（以下、MSBIと
略称する。）８は、MSB2とのデータ転送のインタフェー
ス部であって、このMSBI8には、本発明の処理部として
のマイクロプロセッサ（以下、MPUと略称する。）12
と、メモリリードデータバッファ（以下、MRDBUFと略称
する。）10、メモリライトバッファ（以下、MWTBUFと略
称する。）11が接続されている。また、ESBインタフェ
ース（以下、ESBIと略称する。）９は、ESB3とのデータ
転送のインタフェースであり、このESBI9にはMPU12とMR
DBUF10とMWTBUF11が接続されている。また、MRDBUF10
は、拡張システムバスの入出力装置から主システムバス
のメモリを読み出す際のバッファであって、このMRDBUF
10には、MSBI8とESBI9が接続されている。また、MWTBUF
11は拡張システムバスの入出力装置から主システムバス
のメモリへ書込む際のバッファであって、このMWTBUF11
には、MSBI8とESBI9が接続されている。

また、MPU12は、予め拡張システムバスに接続される
入出力装置の転送速度を本装置（SBE1）に通知させる命
令（以下、設定命令と称する。）の処理及び入出力命令
と入出力割込の中継の制御をマイクロプログラムにてお
こなうものであり、このMPU12には、MSBI9と本発明の記
憶部としてのローカルメモリ（以下、LMと略称する。）
13と制御メモリ（以下、CMと略称する。）14が接続され
ている。また、LM13には、予め第６図に示すような入力
装置とそのデータ転送速度の関係を示すテーブルが設け
られている。LM13は、MPU12よりリードライト可能であ
る。また、CM14は、MPU12にて実行されるマイクロプロ
グラムが格納されるメモリである。SBE1は、MSBI8とESB
I9とMRDBUF10とMWTBUF11とMPU12とLM13とCM14とから構
成されている。

次に、第２図におけるCPU4からの設定命令に対する処
理について説明する。設定命令は、設定する入出力装置
（拡張システムバスに接続される入出力装置）を識別す
るためのアドレス（以下、入出力アドレスと称する。）
と該入出力装置のデータ転送速度を本装置（SBE1）に通
知する。MPU12は、CPU4からの設定命令を受信すると、
入出力アドレスを識別して、LM13内に格納されている、
第６図に示すような入出力装置のデータ転送速度テーブ
ルより、該入出力アドレスに対応する入出力装置のデー
タ転送速度を格納している場所（要素）を、要素３−０
〜３−ｎのうちより、取出して、LM13内に前記入出力ア
ドレスと共に別に記憶しておく。

次に、第２図におけるCPU4からの入出力命令によりIO
7aがMEM5に対してデータ転送を行なう場合について説明
する。

先ず、CPU4は、IO7aに対する入出力命令をSBE1に対し
て送出する。一般的に入出力命令の情報として入出力ア
ドレス，動作コマンド，転送メモリアドレス，転送デー
タ数が含まれる。SBE1は、入出力命令を受信すると、MS
BI8により拡張システムバスへの入出力命令であること
を認識し、MPU12に対して通知する。

第３図はMPU12における入出力命令中継処理を示すフ
ローチャートである。この第３図を用いて、MPU12の入
出力命令中継処理について説明する。

MPU12は、入出力命令を受信すると、その入出力アド
レスから、その対応する要素をLM13より読出し、更にLM
13内のデータ転送速度テーブルより前記読出した要素に
おけるデータ転送速度を取出す。そして、MPU12は、こ
の取出したデータ転送速度と同じくLM13より取出した現
在動作中の総転送速度（現在動作中の入出力装置のデー
タ転送速度の総和）より、本装置（SBE1）のデータ転送
能力を超えないかどうかのチェック（以下、本動作をス
ループットチェックという。）を行ない（ステップS1,S
2）、中継可能と判断された場合は、ESBI9を経由してIO
7aに対して入出力命令を中継し、動作中総転送速度にIO
7のデータ転送速度を加算して入出力命令処理を終了す
る（ステップS3〜S5）。

MPU12はスループットチェックにて中継不可能と判断
したときは、入出力命令の中継動作は行なわず、保留入
出力命令としてLM13に格納して入出力命令を終了する
（ステップS6）。

次にIO7aは、入出力命令を受信すると、その動作コマ
ンドよりIOライト系のコマンドの際はメモリリードを、
IOリード系のコマンドの際はメモリライトを行なう。

先ず、IOライト動作について説明する。IOライトデー
タは、MSBI8,MRDBUF10,ESBI9を経由してMSB2のMEME5よ
り読み出される。MRDBUF10は、メモイリードデータのプ
リフェッチ機能（予めメモリをリードしてくること）を
持っている。従って、MRDBUF10は、アクセス機能を有
し、MSBI8に対してメモリ（MEM5）リード命令を出して
読み出したデータをためておく。ESBI9は、IO7aよりメ
モリリードアクセスを受信すると、MRDBUF10をアクセス
し、MRDBUF10にデータが存在するときはリードデータと
してIO7aに応答し、MEDBUF10にデータが存在しないとき
はMSBI8によりMEM5よりデータを読み出し、IO7aに応答
する。この場合、MRDBUF10は引き続くアドレスに対して
メモリデータのプリフェッチを行なうことによりMRDBUF
10にデータが存在する確率を高めている。

次にIOリード動作について説明する。IOリードデータ
は、ESBI9,MWTBUF11,MSBI8を経由してMSB2のMEM5へ書込
まれる。MWTBUF11は、FIFO（ファーストイン・ファース
トアウト）構造となってり、ESBI9よりMWTBUF11へ書込
まれた順に、MSBI8によりMSB2のMEM5へ書込まれる。

以上の動作よりデータ転送が終了すると、IO7aは、入
出力割込を発生する。ESBI9は、この入出力割込を受信
すると、MPU12に通知する。MPU12における入出力割込中
継処理について第４図を用いて説明する。なお、第４図
は、MPU12における入出力割込中継処理を示すフローチ
ャートである。

MPU12は、入出力割込を受信すると、割込を発生した
入出力装置アドレスをもとにLM13より該入出力装置のデ
ータ転送速度を取出し（ステップS11）、それを同じくL
M13より取出した動作中総転送速度から減算し（ステッ
プS12）、その結果をもとにLM13内の動作中総転送速度
を更新する一方、MSBI8によりMSB2のCPU4に対して入出
力割込を送出する（ステップS13）。MPU12は、CPU4に対
する入出力割込の送出を終了すると、LM13を調べ（ステ
ップS14）、保留入出力命令がない場合は、入出力割込
中継処理を終了し、保留入出力命令がある場合は、その
命令に対して再度スループットチェックを行なう（ステ
ップS15）。MPU12は、スループットチェックにて中継可
能と判断した場合は、ESBI9よりIO7aに対して入出力命
令を送出させ（ステップS15〜S17）、かつLM13の入出力
装置のデータ転送速度テーブルより保留中入出力装置の
転送速度を求め（ステップS18）、LM13内の動作中総転
送速度を更新する（ステップS19）。そして、更に保留
中の入出力命令がある場合は、同様の動作を行なう（ス
テップS14〜S19）。MPU12は、スループットチェックに
て中継不可能と判断した場合は、保留状態を継続したま
ま、入出力割込処理を終了する（ステップS15,S16）。

次にスループットチェックについて第５図を用いて説
明する。なお、第５図は、ローカルメモリ（LM）13に格
納された、スループットチェックに使用されるデータを
示す説明図である。同図において、20は動作中入出力装
置のデータ転送速度（以下、IOTHPと略称する。）の総
和（以下、THPと略称する。）である。IOTHPは設定命令
により通知されたデータ転送速度でありLM13に前述した
如く記憶されている。また、21はデータ転送能力チェッ
ク制限値のデータであって、このデータ転送能力チェッ
ク制限値（以下、MAXTHPと略称する。）は、本装置（SB
E1）のデータ転送能力の上限を示す値である。

以下説明したIOTHP,THP,MAXTHPを用いて、スループッ
トチェックの評価式を示すと次の如くである。

THP＋IOTHP≦MAXTHP …（１）（１）式が成立するときは、その入出力命令が中継可
能と判断され、不成立のときは、中継不可能と判断され
る。

以上の説明から判かるように、MSB2のCPU4から入出力
命令をESB3のIO7aあるいはIO7bなどへ中継する際、SBE1
のMPU12は、スループットチェックにてその入出力命令
に対して中継が可能であるか否かを判断する。MPU12
は、スループットチェックにて、入出力命令の実行によ
り増加するデータ転送中継処理の負荷を予測し、中継能
力を超える時は、中継処理可能となるまで、LM13に前記
入出力命令を格納して前記入出力命令を保留するように
したので、従来のようにソフトウェアによるリトライを
したり、IO7aあるいは7bなど（IOとしてハードディスク
装置も含む）のフォーマットを間欠フォーマットに変更
したりすることなく、通常運用時のIO7a,7bなどのデー
タ転送能力を保持したまま、過負荷時（処理のピーク
時）のIO7a,7bなどのオーバラン等の不具合の発生を抑
止することができる。

本発明は本実施例に限定されることなく、本発明の要
旨を逸脱しない範囲で種々の応用及び変形が考えられ
る。

（発明の効果）上述したように本発明によるシステムバス拡張装置を
用いれば、主システムバスの中央処理装置から入力命令
を拡張システムの入出力装置へ中継する際に、その入出
力命令の実行により増加するデータ転送中継処理の負荷
を予測し、中継能力を超えると時は、中継処理可能とな
るまで、本システムバス拡張装置内の記憶部に前記入出
力命令を保留するようにしたため、従来のようにソフト
ウエアによるリトライしたり、入出力装置のフォーマッ
トを間欠フォーマットに変更したりすることなく、通常
運用時の入出力装置のデータ転送能力を維持したまま、
動作中の入出力装置の転送能力データの単純な演算によ
る総和とシステムバス拡張装置のデータ転送能力制限値
との比較演算により負荷時（処理のピーク時）の入出力
装置のオーバラン等の不具合の発生を抑止することがで
きるなどの効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるシステムバス拡張装置の一実施例
を示す構成図、第２図は本発明を適用したコンピュータ
システムの構成図、第３図は入出力命令中継処理を示す
フローチャート、第４図は入出力割込中継処理を示すフ
ローチャート、第５図はローカルメモリに格納されたス
ループットチェックに使用されるデータを示す説明図、
第６図はローカルメモリに格納されている入出力装置の
転送速度テーブルを示す説明図である。１……システムバス拡張装置（SBE）、２……主システムバス（MSB）、３……拡張システムバス（ESB）、４……中央処理装置（CPU）、５……主記憶装置（MEM）、 6a,6b,7a,7b……入出力装置（IO）、 12……マイクロプロセッサ（MPU）、 13……ローカルメモリ（LM）。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】中央処理装置と主記憶装置と入出力装置が
接続される主システムバスと、入出力装置の増設を目的
として入出力装置が接続される拡張システムバスとを接
続し、前記中央処理装置からの前記拡張システムバスに
接続される入出力装置の転送能力データの通知命令の処
理及び両システムバス間の入出力命令、データ転送、入
出力割り込みの中継制御を行うシステムバス拡張装置に
おいて、前記通知命令により予告め通知された前記拡張システム
バスに接続される入出力装置の転送能力データ、動作中
入出力装置のデータ転送能力を総和及び本システムバス
拡張装置のデータ転送能力制限値の各データを記憶し、
かつ入出力命令に対して中継不可のときその入出力命令
を保留しておくための記憶部と、この記憶部の前記データに基づいて、入出力命令に対し
て前記動作中入出力装置のデータ転送能力の総和に前記
入出力命令に対応する該入出力装置の転送データ能力を
加算した総和データが、前記システムバス拡張装置のデ
ータ転送能力制限値を超えているか否かを判別し超えて
いるときは前記入出力命令は中継不可として前記入出力
命令を前記記憶部に保留し、前記加算した総和データが
前記システムバス拡張装置のデータ転送能力制限値を超
えていないかあるいは等しいときは該入出力装置へ中継
を行い、前記動作中入出力装置のデータ転送能力の総和
データを更新するための処理部とを備えたことを特徴と
するシステムバス拡張装置。