JP2635995B2 - System with processor - Google Patents

System with processor

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JP2635995B2
JP2635995B2 JP63119108A JP11910888A JP2635995B2 JP 2635995 B2 JP2635995 B2 JP 2635995B2 JP 63119108 A JP63119108 A JP 63119108A JP 11910888 A JP11910888 A JP 11910888A JP 2635995 B2 JP2635995 B2 JP 2635995B2
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interrupt
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、マイクロプロセッサを有するシステムに関
し、特にバスを介して相互間が結合されるボードを有す
るシステムに関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a system having a microprocessor, and more particularly, to a system having boards interconnected via a bus.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

イー・デー・エヌ(EDN)の1985年8月31日号p143〜p
156(題名“Two busesvie for 32−bit system suprema
cy".著者Jon Titus)には、VME busとMulti bus IIが述
べられている。
August 31, 1985, p143-p of EDN
156 (title “Two busesvie for 32-bit system suprema
cy ". Author Jon Titus describes VME bus and Multi bus II.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

近年、マイクロコンピユータは様々な応用分野からの
幅広い要求に応えて使用されている。プロセス制御や工
業の自動化ではリアルタイム応答が要求され、画像処理
では大量データの高速処理が要求され、また、コンピュ
ータ・グラフィックスでは両方が要求されている。これ
らの要求に応えるために、コンピュータ・アーキテクチ
ャは、CPUボード、メモリボード、I/Oボートといったモ
ジュールを電気的、機械的に接続するシステムバスを採
用している。
In recent years, microcomputers have been used in response to a wide range of demands from various application fields. Process control and industrial automation require real-time response, image processing requires high-speed processing of large amounts of data, and computer graphics requires both. To meet these demands, computer architecture employs a system bus that electrically and mechanically connects modules such as CPU boards, memory boards, and I / O boats.

リアルタイム・データ処理分野では、各機能の応答性
を最適化できるように機能ごとに専用のプロセッサを割
り当てる機能分野型の制御方式がよく使われる。一方、
大量のデータ処理分野では平均的な処理能力を高める必
要がある。このため、大量データ処理分野では同一の機
能を持ったプロセッサ間で負荷を均等に分散する負荷分
散型の制御方式が一般に用いられている。
In the real-time data processing field, a function field type control method in which a dedicated processor is assigned to each function so as to optimize the response of each function is often used. on the other hand,
In the field of mass data processing, it is necessary to increase the average processing capacity. For this reason, in the field of large-volume data processing, a load-distribution control method for evenly distributing loads among processors having the same function is generally used.

システムバスとして、VMEbusあるいはMulti bus II等
が提案されている。しかしながら、これらのバスは、上
述した2つの分野、すなわちリアルタイム処理分野及び
大量データ処理分野の双方に満足のいく性能を出すこと
はできない。
As a system bus, VMEbus or Multi bus II has been proposed. However, these buses cannot provide satisfactory performance in both of the two fields mentioned above: real-time processing and large data processing.

本発明は、上述した2つの分野の双方に適した汎用バ
スを提供することにある。
An object of the present invention is to provide a general-purpose bus suitable for both of the two fields described above.

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴
は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであ
ろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本願において開示される発明のうち代表的なものの概
要を簡単に説明すれば下記の通りである。
The outline of a representative invention among the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

すなわち、本発明は、バスに接続される複数のモジュ
ール(ボード)のうち、バスマスタになりうる全てのモ
ジュールにバス使用権を管理する機能を持たせることで
分散型のバスアービトレーションを行うシステムにおい
て、 バスアービトレーションは、バスの空き状態を示す第
1のフェーズと、バス獲得要求を同時に発行した複数の
前記バスマスタの一つに所定の優先順位に基づいて前記
バス使用権を与えるアービトレーションを行うととも
に、他のバスマスタのバス獲得要求を凍結する第2のフ
ェーズと、第2のフェーズにて前記バス使用権が与えら
れたバスマスタによるデータ転送と、第2のフェーズに
て前記バス使用権を得ることができなかった他のバスマ
スタ間でのアービトレーションを並行して行う第3のフ
ェーズと、第2のフェーズにおけるアービトレーション
に参加した前記バスマスタのうち、最も優先順位の低い
バスマスタによるデータ転送が行われるとともに、バス
獲得要求の凍結を解除する第4のフェーズと、からな
り、 さらに、バスマスタとなりうる複数のモジュールは、
第1および第4のフェーズにおいてのみバス獲得要求を
発行可能な第1のプライオリティ、および第1、第2、
第3および第4のフェーズのいずれにおいてもバス獲得
要求を発行可能な第2のプライオリティ、および第1、
第2、第3および第4のフェーズのいずれにおいてもバ
ス獲得要求を発行可能であるとともに、現在のバス使用
権を持つバスマスタに対してバスの使用中断を要求でき
る第3のプライオリティ、のいずれかにランク分けされ
るようにしたものである。
That is, the present invention provides a system for performing distributed bus arbitration by providing a function of managing a bus use right to all the modules that can be a bus master among a plurality of modules (boards) connected to a bus, The bus arbitration includes a first phase indicating an empty state of the bus, and arbitration for granting the bus use right to one of the plurality of bus masters that have simultaneously issued the bus acquisition request based on a predetermined priority. A second phase in which the bus acquisition request of the bus master is frozen, data transfer by the bus master to which the bus use right has been given in the second phase, and the bus use right can be obtained in the second phase. A third phase in which arbitration between other bus masters is performed in parallel; And a fourth phase in which data transfer is performed by the bus master having the lowest priority among the bus masters that have participated in the arbitration in the phase, and a bus acquisition request is released from being frozen. Is
A first priority that can issue a bus acquisition request only in the first and fourth phases;
A second priority capable of issuing a bus acquisition request in any of the third and fourth phases;
A third priority that can issue a bus acquisition request in any of the second, third, and fourth phases and that can request a bus master having the current bus use right to suspend bus use; Is to be ranked.

〔作用〕[Action]

上述した手段によれば、分散型バスアービトレーショ
ンによって、ボード間での均一なバスアービトレーショ
ンを実現することができ、大量のデータ処理分野での負
荷分散を容易に行なえる。また、3レベルのバスアービ
トレーション・プライオリティによって、緊急時に、バ
ス使用を中断させ、より優先度の高いバス使用要求に対
応でき、リアルタイムデータ処理の要求に対応できるも
のである。
According to the above-described means, uniform bus arbitration between boards can be realized by distributed bus arbitration, and load distribution in the field of mass data processing can be easily performed. In addition, by using three levels of bus arbitration priority, in an emergency, bus use can be interrupted, a higher priority bus use request can be handled, and a real-time data processing request can be handled.

〔実施例〕〔Example〕

実施例のシステムバス(以下TOBUSと称する)の機械
的仕様はボードシステムで一般に広く用いられているユ
ーロ・カード仕様に使う。第1図にはボードの外形を示
す。バス信号接続用コネクタにはIEC603−2規格の96ピ
ンコネクタを仕様する。32ビットのTOBUSは96ピンコネ
クタ1個で接続できるような信号配分とした。P2は高速
データ転送用のバス(以下TOXBUSと称する)専用とし、
P3はTOBUSとTOXBUSの64ビット拡張用とした。
The mechanical specification of the system bus (hereinafter referred to as TOBUS) of the embodiment is used for the euro card specification generally used widely in the board system. FIG. 1 shows the outline of the board. The bus signal connector uses a IEC603-2 standard 96-pin connector. The 32-bit TOBUS has a signal distribution that can be connected with a single 96-pin connector. P2 is dedicated to a high-speed data transfer bus (hereinafter referred to as TOXBUS),
P3 is for 64-bit expansion of TOBUS and TOXBUS.

表1には、これらのピンコネクタにおける信号の配分
が示されている。
Table 1 shows the signal distribution in these pin connectors.

TOBUSを使用したシステムの構成例を第2図に示す。
この例は機能分散型システムであり、CPUボード、メモ
リボード、インテリジェント・タイプの入出力ボード
(以下I/Oボードと称する)によって構成している。I/O
ボードはバスマスタとしての機能を持ち、ダイレクトメ
モリアクセス(DMA)転送を行う。バス使用権を決める
のがバスアービタの働きである。このシステムでは割り
込みはメッセージ割り込み専用線割り込みの2タイプを
有する。
FIG. 2 shows a configuration example of a system using TOBUS.
This example is a function-distributed system, which includes a CPU board, a memory board, and an intelligent type input / output board (hereinafter, referred to as an I / O board). I / O
The board functions as a bus master and performs direct memory access (DMA) transfers. It is the function of the bus arbiter to determine the right to use the bus. In this system, there are two types of interrupt, a message interrupt dedicated line interrupt.

第3図(A)〜第3図(D)のそれぞれはTOBUSを使
用したシステムの展開を説明するものである。
3 (A) to 3 (D) illustrate the development of a system using TOBUS.

以下ではTOBUSの基本機能であるデータ転送、割り込
みおよび、バスアービトレーションについてプロトコル
を中心に説明する。
In the following, data transfer, interrupt, and bus arbitration, which are the basic functions of TOBUS, will be described focusing on the protocol.

バスアービトレーション バスアービトレーション方式はシステム全体の性能に
大きな影響を与える。その方式は大別して分散式と集中
式とがある。分散式はバスマスタになる全てのモジュー
ルがバス使用権を管理する機能を持っているのに対し、
集中式は1つのモジュールが一括してバス使用権を管理
する。集中式は応答性の面ですぐれているが、制御でき
るバスマスタ数は物理的に制限され、既存のバスでは高
5個程度である。ディジィー・チェーンによってバスマ
スタ数を増やすこともできるが応答性は著しく低下す
る。TOBUSでは並列処理システムに適し、フォルトトレ
ランス(fault tolerance)に優れている分散式を採用
した。TOBUSでは、バスマスタに固有の優先番号を与
え、バス使用権を要求するバスマスタが、優先番号をバ
スに出力し、内部の比較回路で自分の優先番号とバス上
の優先番号とを比較しながらバスアービトレーションを
行う。さらに、リアルタイム応答性を高める為にバスマ
スタを優先順位に従って、ノーマル・プライオリティ
(第1のプライオリティ),ハイ・プライオリティ(第
2のプライオリティ),スーパ・プライオリティ(第3
のプライオリティ)という3つにランク分けした。バス
アービトレーションの状態遷移図を第4図に示す。ま
た、バスアービトレーションの優先度を表2及び表3に
示す。
Bus arbitration The bus arbitration method has a great effect on the performance of the entire system. The methods are roughly classified into a decentralized type and a centralized type. In the decentralized system, all modules that become bus masters have the function of managing bus usage rights,
In the centralized system, one module collectively manages the right to use the bus. The centralized type is excellent in terms of responsiveness, but the number of bus masters that can be controlled is physically limited, and the existing bus is at most There are about five. Although the number of bus masters can be increased by the daisy chain, the responsiveness is significantly reduced. TOBUS adopted a decentralized system that is suitable for parallel processing systems and has excellent fault tolerance. In TOBUS, a unique priority number is given to a bus master, and a bus master requesting the right to use the bus outputs the priority number to the bus, and compares its own priority number with the priority number on the bus by an internal comparison circuit. Perform arbitration. Furthermore, in order to enhance the real-time response, the bus masters are assigned a normal priority (first priority), a high priority (second priority), and a super priority (third priority) in accordance with the priority.
Priority). FIG. 4 shows a state transition diagram of the bus arbitration. Tables 2 and 3 show the priority of bus arbitration.

第4図において、PH1(第1のフェーズ)は、アイド
ル状態を示し、データバスが空いている状態であり、PH
(第2のフェーズ)は、アビートレーションフェーズを
示し、それぞれのバスマスタが自分の優先番号とバスに
出力されている優先番号とを比較し、最も高い優先番号
のバスマスタを決める。このとき、他のバスマスタは、
そのバスリクエストが凍結される。PH3(第3のフェー
ズ)は、データ転送/アビートレーションフェーズを示
しており、PH2のフェーズにおいて決定されたバスマス
タがデータ転送を行なう。このとき、PH2のフェーズに
おいてバスを得ることができなかったバスマスタが、再
び優先番号の比較を行ない、次にバスを得るべきバスマ
スタを決定する。PH4(第4のフェーズ)は、データ転
送フェーズであり、最も優先番号の低いバスマスタがデ
ータ転送を行ない。他のバスマスタからのバスリクエス
トの凍結が解除される。
In FIG. 4, PH1 (first phase) indicates an idle state, in which the data bus is free, and
(Second phase) indicates an arbitration phase, in which each bus master compares its own priority number with the priority number output to the bus, and determines the bus master with the highest priority number. At this time, the other bus masters
The bus request is frozen. PH3 (third phase) indicates a data transfer / absorption phase, and the bus master determined in the PH2 phase performs data transfer. At this time, the bus master that could not obtain the bus in the phase of PH2 compares the priority numbers again and determines the next bus master to obtain the bus. PH4 (fourth phase) is a data transfer phase in which the bus master with the lowest priority number performs data transfer. The freeze of the bus request from another bus master is released.

ノーマル・プライオリティ間では同時にバス獲得要求
を出したバスマスタのうち、優先番号の最も高いもの
(WINNER)が最初にバスの使用権を得る。そのバスサイ
クルが始まると、バス獲得要求を出していた残りのバス
マスタ(LOSER)は、再び優先番号の比較を開始し、そ
の中で一番優先番号の高いものが次にバスを使用する。
このようにして、高位のマスタがバス使用を開始する度
に同時にバス獲得要求を出したバスマスタのなかでまだ
バスを使えずに待っているバスマスタは優先度判定を行
い、優先度の高いものから順にバスを使用していく。
Among the normal priorities, the bus master having the highest priority number (WINNER) which has issued the bus acquisition request at the same time acquires the right to use the bus first. When the bus cycle starts, the remaining bus masters (LOSERs) that have issued the bus acquisition request start comparing the priority numbers again, and the bus master with the highest priority number uses the bus next.
In this way, every time a higher-level master starts using the bus, among the bus masters that have issued a bus acquisition request at the same time, the bus master that has not yet used the bus and is waiting determines the priority, and We use bus in order.

ノーマル・プライオリティでは同時にバス獲得要求を
した全てのバスマスタがバスを使い終わるまで、他のバ
スマスタはバス要求を凍結し、アービトレーションに参
加することができない。これによって同時にバス要求を
したものが必ずバスを使用できる事を保証している。
In normal priority, other bus masters freeze the bus request and cannot participate in arbitration until all bus masters that have simultaneously made the bus acquisition request have used the bus. This guarantees that the bus requester can use the bus at the same time.

しかし、バス要求を凍結していると、たとえ優先順位
が高くてもアービトレーションに参加できず、すぐには
バスを使用できない。このためメッセージタイプ割込み
などリアルタイム応答を要する処理が行えないことがあ
る。これを解決するためTOBUSでは緊急のバス使用のた
めにハイプライオリティを定義した。ハイプライオリテ
ィ・バスマスタは他のバスマスタがバス要求を出してい
ても、バス要求を凍結せず、現在のバスマスタがバスサ
イクルを終了した時点でアービトレーションサイクルに
参加できる。
However, if the bus request is frozen, even if the priority is high, it cannot participate in arbitration and cannot use the bus immediately. For this reason, processing that requires a real-time response such as a message type interrupt may not be performed. To solve this, TOBUS defined a high priority for emergency bus use. The high priority bus master does not freeze the bus request, even if another bus master has issued the bus request, and can participate in the arbitration cycle when the current bus master finishes the bus cycle.

TOBUSのアービトレーションにおいては、現在のバス
マスタがバスを使い始めたときに、次のバスマスタを決
めるという形になっている。つまり優先度の比較、決定
とバスの使用がパイプライン的になっている。従って、
アービトレーション・フェーズが終了した後では、たと
えハイプライオリティ・バスマスタであってもアービト
レーションに参加し、優先番号比較を開始するのは、現
在、データ転送を実行中のバスマスタがバス使用を終了
して次のマスタがバスを使い始めてからである。
In the arbitration of TOBUS, when the current bus master starts using the bus, the next bus master is determined. In other words, priority comparison, determination, and bus use are pipelined. Therefore,
After the arbitration phase is completed, even if the high-priority bus master participates in arbitration and starts comparing priority numbers, the bus master currently executing the data transfer finishes using the bus and the next one. After the master started using the bus.

緊急時の応答性をさらに高めるため、TOBUSでは現在
のバスマスタに対して緊急にバスを解放する必要がある
ことを通報できるスーパプライオリティを定義した。こ
の通報をうけたバスマスタは速やかにバス使用を中断す
る必要がある。
To further enhance emergency response, TOBUS has defined a super priority that can notify the current bus master that the bus needs to be released urgently. The bus master receiving this report must immediately suspend bus use.

尚、表2には、アービトレーションへの参加を示して
おり、例えばノーマル・プライオリティにおいて、フェ
ーズPH1においては、アービトレーションに参加するこ
とができるが、フェーズPH2においては、参加すること
ができないことを示している。また、表3には、バス解
放要求が示されており、スーパプライオリティにおいて
は、全てのフェーズにおいてバス解放を要求することが
できるが、ノーマル・プライオリティ及びハイプライオ
リティでは、バス解放を要求することができないことを
示している。
Table 2 shows participation in arbitration. For example, in normal priority, it is possible to participate in arbitration in phase PH1, but not in phase PH2. I have. Table 3 shows bus release requests. In super priority, bus release can be requested in all phases. However, in normal priority and high priority, bus release can be requested. Indicates that it cannot be done.

第5図にはアービトレーション制御回路のブロック図
を示す。
FIG. 5 shows a block diagram of the arbitration control circuit.

第6図には、4台のノーマル・プライオリティ間のバ
ス・アービトレーションの波形図が示されており、第7
図にはノーマル・プライオリティとハイ・プライオリテ
ィ間のバス・アービトレーションの波形図が示されてい
る。
FIG. 6 shows a waveform diagram of bus arbitration between the four normal priorities, and FIG.
The figure shows a waveform diagram of bus arbitration between normal priority and high priority.

第6図におけるバスマスタ(master)のアービトレー
ション番号を表4に示す。表において、ANB1〜ANB4はma
ster1〜master4のアービトレーション番号である。
Table 4 shows the arbitration numbers of the bus masters in FIG. In the table, ANB1 to ANB4 are ma
Arbitration numbers of ster1 to master4.

第6図において、TB1〜TB4(TB)とBG11〜BG14(BG)
はバスアービタの制御信号である。TB1〜TB4はmaster1
〜master4がバスを要求するときアサートされる。ま
た、BG1〜BG4はアービタがmaster1〜master4にバス使用
を許可するときアートされる。BBSY信号上に記された番
号は、現在のバスマスタを表す。
In FIG. 6, TB1 to TB4 (TB) and BG11 to BG14 (BG)
Is a control signal for the bus arbiter. TB1 to TB4 are master1
Asserted when ~ master4 requests the bus. Also, BG1 to BG4 are arted when the arbiter grants master1 to master4 bus use. The number written on the BBSY signal indicates the current bus master.

BR,BRL,BLI,BAC,とBBSYはアービタによって駆動され
る。アービタがバス要求を出すと、BRをLOWレベルにす
る。ノーマル・プライオリティはバスを凍結するとBRL
をhighレベルにする。BRLIはBRLを反転した信号であ
る。BR1の立ち上がりエッヂですべてのバス要求は凍結
され、BRLIの立ち上がりエッヂですべてのバス要求の凍
結が解除される。BAC信号がLOWレベルのときはバスアー
ビタは互いのアービトレーション番号を比較する。BAC
信号の立ち上がりエッヂで〔winner〕はTOBASUを使い始
め、BBSY信号をLOWレベルにする。
BR, BRL, BLI, BAC, and BBSY are driven by the arbiter. When the arbiter issues a bus request, BR goes low. Normal priority freezes bus and BRL
To a high level. BRLI is a signal obtained by inverting BRL. All bus requests are frozen at the rising edge of BR1, and all bus requests are released at the rising edge of BRLI. When the BAC signal is at the LOW level, the bus arbiters compare their arbitration numbers. BAC
At the rising edge of the signal, [winner] starts using TOBASU and sets the BBSY signal to low level.

BAC信号上に記された番号はアービトレーションのフ
ェーズを示す。アービトレーションフェーズに参加した
バスマスタと〔winner〕を表5に示す。
The number written on the BAC signal indicates the arbitration phase. Table 5 shows the bus masters and [winner] who participated in the arbitration phase.

第7図に示された波形図における4つのバスマスタの
アービトレーション番号を表6に示す。
Table 6 shows the arbitration numbers of the four bus masters in the waveform diagram shown in FIG.

第7図において、BBSY信号上に記された番号は、現在
のバスマスタを表し、BAC信号上に記された番号はアー
ビトレーションのフェーズを示す。アービトレーション
フェーズに参加したバスマスタと〔winner〕を表7に示
す。
In FIG. 7, the number written on the BBSY signal indicates the current bus master, and the number written on the BAC signal indicates the arbitration phase. Table 7 shows the bus masters and [winner] who participated in the arbitration phase.

データ転送 データ転送プロトコルには同期式と非同期式がある。
クロック同期方式にはCPUのクロック周波数を変えた場
合に周辺のハードウェアを変更する必要があるとか、バ
スに接続するボード枚数すなわち、バスの負荷は使用状
況によって異なるためクロックの位相差にばらつきが生
じるという問題のほか、クロック周波数が20MHzを越え
ると、システム全体をクロックに同期させて動作させる
ことが不可能であるという重大な欠点がある。従って、
TOBUSの転送プロトコルは非同期プロトコルを採用し
た。
Data transfer There are two types of data transfer protocols: synchronous and asynchronous.
In the clock synchronization method, it is necessary to change peripheral hardware when the clock frequency of the CPU is changed, or the number of boards connected to the bus, that is, the bus load varies depending on the usage conditions, so the clock phase difference varies. In addition to the problem, when the clock frequency exceeds 20 MHz, there is a serious disadvantage that it is impossible to operate the entire system in synchronization with the clock. Therefore,
The transfer protocol of TOBUS adopted an asynchronous protocol.

アドレスとデータを別々の信号線とすることは、32bi
tバスは勿論、将来バス幅を64ビット化した場合にはな
おさら、コネクタ数及びボードの実装面積の点で不利で
ある。さらに、バスドライバを二組動作させる必要があ
るためボード全体の消費電流が増加するという欠点があ
る。従って、TOBUSはアドレスとデータの信号線を共用
している。
Using separate signal lines for address and data requires 32bi
If the bus width is changed to 64 bits in the future as well as the t bus, it is particularly disadvantageous in terms of the number of connectors and the mounting area of the board. Further, there is a disadvantage that the current consumption of the entire board increases because two sets of bus drivers need to be operated. Therefore, TOBUS shares signal lines for address and data.

アドレスとデータを共用することで、性能の低下が心
配される。しかし、TOBUSにおけるデータ転送はキャッ
シュ・ミスヒット時のキャッシュメモリへのデータ読み
込みやメッセージ転送などブロック転送が中心で、この
場合、アドレスは最初に一度だけ転送すれば、毎回転送
する必要は無く、転送語数が長い場合はマルチプレック
スによるオーバヘッドは無視できる。
By sharing addresses and data, performance degradation is a concern. However, data transfer in TOBUS is mainly block transfer such as data read into cache memory or message transfer at the time of cache mishit. In this case, if the address is transferred only once at the beginning, it is not necessary to transfer it every time. If the number of words is long, the multiplex overhead can be ignored.

第8図にTOBUSのリード転送とライト転送を示す。バ
スマスタはアドレス転送時、ALT信号でスレーブがアド
レスをラッチすべきタイミングを与える。データの転送
はバスマスタがDS信号をアサートすることで始まり、ス
レーブがDK信号をアサートし、それを受けて、マスタが
DS信号をネゲートすることで終了する。アドレスの転送
時には転送先のアドレスとアドレス空間を転送するほ
か、ブロック転送、ブロードキャスト転送といったデー
タ転送のタイプを指定する。データの転送時にはデータ
のほか、転送に伴うエラー発生状況を示すステータスも
転送する。なお、アドレス空間信号とステータ信号は信
号線を共用する。一般的には、バイト列を指定する信号
はアドレスとしての意味を持つので、スレーブボードは
バイト列制御信号がアサートされてからデータ転送を開
始するように設計される。TOBUSのデータ転送ではバイ
ト列指定信号はアドレスの転送開始からデータの転送終
了までの期間有効にする。この結果、スレーブはアドレ
スの転送を受けてすぐにボード内部のチップ・セレクト
信号を作ることができ、特に、メモリのライトサイクル
においてデータセットアップ時間を確保しやすく、サイ
クル時間の短縮に有利である。同図において、AD00:63
はアドレス/データを示し、BC0:7はバイト長コントロ
ールを示す、ALTはアドレスラッチやタイミングを示
し、DSはデータストローブを示し、DKはデータアクノリ
ッジを示し、WRはデータ転送方向を示している。
FIG. 8 shows TOBUS read transfer and write transfer. At the time of address transfer, the bus master gives the timing at which the slave should latch the address with the ALT signal. Data transfer begins when the bus master asserts the DS signal, the slave asserts the DK signal, and the master responds.
It ends by negating the DS signal. At the time of address transfer, the transfer destination address and address space are transferred, and a data transfer type such as block transfer or broadcast transfer is specified. At the time of data transfer, in addition to the data, a status indicating an error occurrence status accompanying the transfer is also transferred. Note that the address space signal and the stator signal share a signal line. Generally, since a signal designating a byte sequence has a meaning as an address, the slave board is designed to start data transfer after a byte sequence control signal is asserted. In TOBUS data transfer, the byte string designation signal is valid during the period from the start of address transfer to the end of data transfer. As a result, the slave can generate the chip select signal inside the board immediately after receiving the address transfer. In particular, it is easy to secure the data setup time in the write cycle of the memory, which is advantageous for shortening the cycle time. In the figure, AD00: 63
Indicates an address / data, BC0: 7 indicates a byte length control, ALT indicates an address latch or timing, DS indicates a data strobe, DK indicates a data acknowledge, and WR indicates a data transfer direction.

割り込み TOBUSの割り込みとしては、第9図に示すようにメッ
セージ転送による割り込みと割り込み専用の信号線を用
いた割り込みとを定義する。
Interrupts As interrupts of the TOBUS, as shown in FIG. 9, an interrupt due to a message transfer and an interrupt using a signal line dedicated to the interrupt are defined.

メッセージによる割り込みは、TOBUS上でプロセッサ
間での同期をとるなどマルチプロセッサシステムを実現
する上で有効である。
Interruption by a message is effective in realizing a multiprocessor system such as synchronizing between processors on TOBUS.

メッセージ割り込みは、アドレス空間の一つであるメ
ッセージ割り込み空間における割り込み要求元から割り
込み先へのデータ転送として実現する。すなち、第10図
に示されているように、データ転送でアドレスには要求
先番を、データには要求元番号とメッセージタイプをの
せて転送する。メッセージタイプは割り込みメッセージ
の転送と他のメッセージの転送を区別するのに使用す
る。
The message interrupt is realized as data transfer from an interrupt request source to an interrupt destination in a message interrupt space, which is one of the address spaces. That is, as shown in FIG. 10, in data transfer, a request destination number is put in an address, and a request source number and a message type are put in data, and then transferred. The message type is used to distinguish the transfer of interrupt messages from the transfer of other messages.

専用信号線を用いた割り込みにはシステムリセットや
バスフェイルといった緊急の割り込みと割り込み要求信
号IRX,IRYを用いた割り込みがある。前者は割り込みア
クノリッジサイクルをTOBUS上では行わない。後者はTOB
US上で割り込みアクノリッジサイクルを行い、要求元は
要求先に対して割り込みベクタを転送する。
Interrupts using the dedicated signal line include an emergency interrupt such as a system reset or a bus fail and an interrupt using the interrupt request signals IRX and IRY. The former does not perform an interrupt acknowledge cycle on TOBUS. The latter is TOB
An interrupt acknowledge cycle is performed on the US, and the request source transfers the interrupt vector to the request destination.

第11図には、メッセージ割り込みの概念図が示されて
いる。
FIG. 11 shows a conceptual diagram of the message interruption.

同図において、CPU−BがCPU−Aに対して割り込みを
発生する場合、CPU−Bはレシーバのアドレスをリクエ
スタへ転送する。リクエスタはTOBUSの使用権を得、メ
ッセージタイプと要求元のアドレスをレシーバへ転送す
る。レシーバはCPU−Aに割り込みを発生する。
In the figure, when CPU-B generates an interrupt to CPU-A, CPU-B transfers the address of the receiver to the requester. The requester obtains the right to use TOBUS and forwards the message type and the address of the requester to the receiver. The receiver generates an interrupt to CPU-A.

第12図には、上述したレシーバの構成例が示されてお
り、第13図にはリクエスタの構成例が示されている。
FIG. 12 shows a configuration example of the above-described receiver, and FIG. 13 shows a configuration example of the requester.

第12図においてReg1〜Reg4は、次のことを示す。 In FIG. 12, Reg1 to Reg4 indicate the following.

Reg1(ベクタベースレジスタ) :CPUの外部割り込みベクタNo.($80〜n)を設定す
るレジスタ。
Reg1 (vector base register): Register that sets the external interrupt vector No. (# 80 to n) of the CPU.

Reg2(送信元アドレスレジスタ) :TOBUSに割り込みを発行した送信元アドレスをラッチ
するレジスタ。
Reg2 (source address register): Register that latches the source address that issued the interrupt to TOBUS.

Reg3(メッセージタイプレジスタ) :CPUが割り込みを受けるTOBUSのメッセージタイプを
設定するレジスタ。
Reg3 (message type register): Register that sets the message type of TOBUS that receives an interrupt to the CPU.

Reg4(受信メッセージタイプレジスタ) :TOBUSのメッセージ転送におけるメッセージタイプを
ラッチするレジスタ。
Reg4 (Receive message type register): Register that latches the message type in TOBUS message transfer.

メッセージ割り込み受信動作 (1)CPUはReg1にベクタNo.の先頭No.を、Reg3に割り
込みを受付けるメッセージを書込み、レジスタの初期化
を行う。この初期化が終了するまで割り込みは受け付け
ない。初期化以前に割り込み要求があったら、要求元に
対しアクセスエラーをかえす。
Message interrupt reception operation (1) The CPU writes the start number of the vector No. to Reg1, the message to accept the interrupt to Reg3, and initializes the register. No interrupt is accepted until this initialization is completed. If an interrupt request is issued before initialization, an access error is returned to the request source.

(2)レジスタの初期化が終了し下記条件が成立した
ら、割り込みレシーバは割り込みを受け付ける。
(2) When the initialization of the registers is completed and the following conditions are satisfied, the interrupt receiver accepts the interrupt.

i メッセージ転送での要求先番号とレシーバのアドレ
スが一致すること。
i The request destination number in the message transfer must match the receiver address.

ii メッセージ割り込み空間における1対1、またはブ
ロードキャスト転送によるメッセージ転送であること。
ii One-to-one or message transfer by broadcast transfer in the message interrupt space.

iii Reg3に設定したメッセージタイプとTOBUSのメッセ
ージ転送時のメッセージタイプが一致すること。
iii The message type set in Reg3 and the message type at the time of TOBUS message transfer must match.

ii,iiiが成立しない場合は、要求元に対しアクセスエラ
ーを返す。
If ii and iii do not hold, an access error is returned to the request source.

(3)割り込み条件成立後、CPUに対し割り込みを発行
する。
(3) After the interrupt condition is satisfied, issue an interrupt to the CPU.

(4)CPUのIACKサイクルにおけるベクタNo.は、Reg1と
Reg2を加算したものをベクタNo.としてCPUに返す。
(4) The vector No. in the IACK cycle of the CPU is Reg1 and
The result of adding Reg2 is returned to the CPU as a vector No.

第13図において、Reg5(送信先アドエレスレジスタ)
には、メッセージ割り込みの送信先を、CPUがデータと
してライトする。
In Fig. 13, Reg5 (destination address register)
In, the CPU writes the transmission destination of the message interrupt as data.

メッセージ割り込み送信動作 (1)CPUはメッセージ割り込みを要求する前に、ベク
タNo.生成レジスタにベクタNo.をライトしなければなら
ない。
Message interrupt transmission operation (1) Before requesting a message interrupt, the CPU must write the vector number to the vector number generation register.

(2)CPUがTOBUSに対してメッセージ割り込みを発行す
る際、CPUはReg5に送信先アドレスをデータとして書き
込む。
(2) When the CPU issues a message interrupt to TOBUS, the CPU writes the transmission destination address as data in Reg5.

(3)CPUの書込みが終了したら、割り込みリクエスタ
はバスアービタに対して使用要求信号(TB)をアサート
する。(同時にIRQBUSYN)もアサートする。
(3) When the CPU write is completed, the interrupt requester asserts a use request signal (TB) to the bus arbiter. (At the same time, IRQBUSYN) is also asserted.

(4)アービトレーション終了後アービタから、バス使
用許可信号(BG1)がアサートされたら、割り込みリク
エスタは送信先アドレス(Reg5),メッセージタイプ,
要求元アドレスをTOBUSに出力する。
(4) If the bus use permission signal (BG1) is asserted by the arbiter after the arbitration is completed, the interrupt requester sets the destination address (Reg5), message type,
The request source address is output to TOBUS.

(5)割り込みリクエスタは送信先から、アクセスエラ
ーが返ってきたら、バスを解放し(TBネゲート)CPUに
対して割り込みを発行する。
(5) When an access error is returned from the transmission destination, the interrupt requester releases the bus (TB negation) and issues an interrupt to the CPU.

正常終了時は、バスを解放し次のCPUの書込みを待
つ。
At normal end, release the bus and wait for the next CPU write.

(6)アクセスエラー発行時のステータは、エラーステ
ータスレジスタにラッチしておく。
(6) The status at the time of issuing the access error is latched in the error status register.

(7)割り込みリクエスタがメッセージ割り込み送信時
にCPUがReg5に次のデータを書き込もうとしたら次の
(メッセージ割り込み要求)CPUに対して、バスエラー
を返す。(DC,BUSERR発生ブロック) 〔発明の効果〕 分散型バスアービトレーションによって、ボード間で
の均一なバスアービトレーションを実現することがで
き、大量のデータ処理分野での負荷分散を容易に行なえ
る。また、3レベルのバスアービトレーション・プライ
オリティによって、緊急時に、バス使用を中断させ、よ
り優先度の高いバス使用要求に対応でき、リアルタイム
データ処理の要求に対応できるものである。
(7) If the CPU attempts to write the next data to Reg5 when the interrupt requester transmits a message interrupt, it returns a bus error to the next (message interrupt request) CPU. (DC, BUSERR generation block) [Effect of the Invention] By distributed bus arbitration, uniform bus arbitration between boards can be realized, and load distribution in the field of large-scale data processing can be easily performed. In addition, by using three levels of bus arbitration priority, in an emergency, bus use can be interrupted, a higher priority bus use request can be handled, and a real-time data processing request can be handled.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は、ボードの外形を示す図、第2図は本発明の一
実施例を示すブロック図、第3図(A)ないし第3図
(D)は、TOBUSを説明するための図、第4図は、バス
アービトレーションの状態遷移図、第5図はアービトレ
ーション制御回路のブロック図、第6図及び第7図は、
アービトレーションを説明するための波形図、第8図
は、データ転送を説明するための波形図、第9図は割り
込みを説明するための図、第10図はメッセージ割り込み
を説明するための図、第11図はメッセージ割り込みの構
成を示す概念図、第12図は、レシーバの一実施例を示す
ブロック図、第13図はリクエスタの一実施例を示すブロ
ック図である。
FIG. 1 is a diagram showing an external shape of a board, FIG. 2 is a block diagram showing one embodiment of the present invention, FIGS. 3 (A) to 3 (D) are diagrams for explaining TOBUS, FIG. 4 is a state transition diagram of bus arbitration, FIG. 5 is a block diagram of an arbitration control circuit, and FIGS.
FIG. 8 is a waveform diagram for explaining data transfer, FIG. 9 is a diagram for explaining interrupts, FIG. 10 is a diagram for explaining message interrupts, FIG. FIG. 11 is a conceptual diagram showing the configuration of a message interrupt, FIG. 12 is a block diagram showing one embodiment of a receiver, and FIG. 13 is a block diagram showing one embodiment of a requester.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−133554(JP,A) 特開 昭60−198662(JP,A) 特表 昭62−501039(JP,A) ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-62-133554 (JP, A) JP-A-60-198662 (JP, A) JP-T-62-501039 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】バスに接続される複数のモジュールのう
ち、バスマスタになりうる全てのモジュールにバス使用
権を管理する機能を持たせることで分散型のバスアービ
トレーションを行うシステムであって、 前記バスアービトレーションは、 前記バスの空き状態を示す第1のフェーズと、 バス獲得要求を同時に発行した複数の前記バスマスタの
一つに所定の優先順位に基づいて前記バス使用権を与え
るアービトレーションを行うとともに、他の前記バスマ
スタのバス獲得要求を凍結する第2のフェーズと、 前記第2のフェーズにて前記バス使用権が与えられた前
記バスマスタによるデータ転送と、前記第2のフェーズ
にて前記バス使用権を得ることができなかった他の前記
バスマスタ間での前記アービトレーションを並行して行
う第3のフェーズと、 前記第2のフェーズにおける前記アービトレーションに
参加した前記バスマスタのうち、最も前記優先順位の低
い前記バスマスタによるデータ転送が行われるととも
に、前記バス獲得要求の凍結を解除する第4のフェーズ
と、 からなり、 前記バスマスタとなりうる複数の前記モジュールは、 前記第1および第4のフェーズにおいてのみ前記バス獲
得要求を発行可能な第1のプライオリティ、 および前記第1、第2、第3および第4のフェーズのい
ずれにおいても前記バス獲得要求を発行可能な第2のプ
ライオリティ、 および前記第1、第2、第3および第4のフェーズのい
ずれにおいても前記バス獲得要求を発行可能であるとと
もに、現在のバス使用権を持つ前記バスマスタに対して
前記バスの使用中断を要求できる第3のプライオリテ
ィ、 のいずれかにランク分けされてなることを特徴とする、
プロセッサを有するシステム。
1. A system for performing distributed bus arbitration by assigning a function of managing a bus use right to all modules that can become a bus master among a plurality of modules connected to a bus, the system comprising: The arbitration includes performing a first phase indicating an empty state of the bus, and arbitration for granting the bus use right to one of the plurality of bus masters that have simultaneously issued the bus acquisition request based on a predetermined priority. A second phase of freezing a bus acquisition request of the bus master, a data transfer by the bus master to which the bus right has been given in the second phase, and a bus transfer right in the second phase. Third arbitration between the other bus masters, which could not be obtained, to perform the arbitration in parallel And a fourth phase in which, among the bus masters that have participated in the arbitration in the second phase, data transfer is performed by the bus master having the lowest priority, and a freeze of the bus acquisition request is released. A plurality of the modules that can be the bus master include a first priority that can issue the bus acquisition request only in the first and fourth phases, and a first, a second, a third, and a fourth. A second priority at which the bus acquisition request can be issued in any of the phases, and a bus acquisition request that can be issued at any of the first, second, third and fourth phases. A third plug which can request the bus master having the right to use the bus to suspend the use of the bus. Oriti, characterized by comprising been ranked into one of,
A system having a processor.
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SE445861B (en) * 1984-12-12 1986-07-21 Ellemtel Utvecklings Ab PRIORITY DISTRIBUTION DEVICE FOR COMPUTERS
CA1274918A (en) * 1985-11-27 1990-10-02 John G. Theus Bus arbitration controller

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