JP2875296B2 - Processor system - Google Patents

Processor system

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JP2875296B2
JP2875296B2 JP1231612A JP23161289A JP2875296B2 JP 2875296 B2 JP2875296 B2 JP 2875296B2 JP 1231612 A JP1231612 A JP 1231612A JP 23161289 A JP23161289 A JP 23161289A JP 2875296 B2 JP2875296 B2 JP 2875296B2
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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、コンピユータシステムに係り、特にマシン
サイクルやバスサイクルの短縮に好適な、周辺回路の制
御方式に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a computer system, and more particularly to a peripheral circuit control method suitable for shortening a machine cycle or a bus cycle.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、コンピュータシステムにおいて、CPUの周辺回
路の制御には、CPUに与える基本クロツクによりCPUと同
期して動作する周辺制御回路、もしくはバスコントロー
ラ等が、周辺システムに必要な制御信号を送出し、周辺
システムはその信号を利用して必要な動作(例えば、メ
モリやI/Oへのアクセス信号を生成したりする)を行
い、CPUとメモリやI/O間でのデータのやりとりを実現し
ている。バスコントローラ等は機能を分類して複数個存
在することもあるが、通常1つでシステム内の多くの部
分をコントロールする構造を有する。
Conventionally, in a computer system, a peripheral control circuit or a bus controller operating in synchronization with the CPU by a basic clock applied to the CPU sends control signals necessary for the peripheral system to control peripheral circuits of the CPU. The system uses the signals to perform necessary operations (for example, generate access signals to memory and I / O), and to exchange data between the CPU and memory and I / O. . A bus controller or the like may have a plurality of functions by classifying the functions, but usually has a structure in which one is used to control many parts in the system.

従来技術例としてはインテレ マイクロプロセツサ
アンド パリフアラル ハンドブツク ボリーム I−
マイクロプロセツサ(intel Microprocessor and Perip
heral Handbook Volume I-Microprocessor)(資料No.I
SBN1-55512-062-8)3-34,3-35の第31図及び第32図に示
されているシステムがある。その第31図は、1個のバス
コントローラ(Bus Controller)と1個のCPUを中心と
しローカルバスを有する基本システムであり、システム
の動作の基準となるクロツク(CLK)は、クロツクジエ
ネレータ(Clock Generator)から生成され、バスコン
トローラ(Bus Controller)及びCPUの両方に直接入力
されている。第32図は、システムバスであるマルチバス
をコントロールする特別な場合のシステム構成である
が、マルチバスの制御に必要な信号を生成するバスアー
ビター(Bus Arbiter)が付加されていることを除いて
上記文献の第31図と基本的に同等の構造を有する。バス
アービター(Bus Arbiter)にもクロツクジエネレータ
(Clock Generator)からのCLK信号が直接入力されてい
る。また、バスアービター(Bus Arbiter)は、バスコ
ントローラ(Bus Controller)を制御する信号(例えば
AEN信号)を生成しており、それが直列的にバスコント
ローラ(Bus Controller)に入力されている。このいず
れの基本システムとも、上述したコントロールシステム
の制御信号を用いて、システム内の各種のサブコントロ
ールシステムやバス上のサブシステムを制御する。
As a conventional technology example, Intel Micro Processor
AND PARIS FALLAL HANDBOOK BOREAM I-
Microprocessor (intel Microprocessor and Perip
heral Handbook Volume I-Microprocessor) (Document No.I
SBN1-55512-062-8) There is a system shown in FIGS. 31 and 32 of 3-34 and 3-35. FIG. 31 shows a basic system having a local bus centered on one bus controller (Bus Controller) and one CPU, and a clock (CLK) serving as a reference for the operation of the system is a clock generator (CLK). Clock Generator) and input directly to both the bus controller and the CPU. FIG. 32 shows a system configuration for a special case of controlling a multi-bus, which is a system bus, except that a bus arbiter (Bus Arbiter) for generating a signal necessary for controlling the multi-bus is added. It has a structure basically equivalent to FIG. 31 of the above-mentioned document. The CLK signal from the clock generator is also directly input to the bus arbiter. Further, a bus arbiter (Bus Arbiter) is a signal for controlling a bus controller (Bus Controller) (for example, a bus arbiter).
AEN signal), which is serially input to the bus controller (Bus Controller). In each of these basic systems, various sub-control systems in the system and subsystems on the bus are controlled using the control signals of the control system described above.

また、システム構成としては、上記文献の第31図と第
32図とを合わせてローカルバスとシステムバスの両方を
有する様に構成し、ローカルバスとシステムバスそれぞ
れの制御に機能分散してバスコントロールシステムを設
けた基本システムも可能である。しかし、各バスのコン
トロールはそれぞれ1つのバスコントロールシステムに
より行う。
The system configuration is shown in Fig. 31 and Fig.
A basic system having both a local bus and a system bus in combination with FIG. 32 and distributing functions to the control of the local bus and the system bus and providing a bus control system is also possible. However, each bus is controlled by one bus control system.

〔発明が解決しようとする課題〕 上記従来技術では、周辺制御回路やバスコントローラ
への同期信号としては、一般的にCPUに与えるクロツク
と同じもの(又は等価のもの)を用い、それより進んで
位相(信号のトラジシヨンが時間的により早い時刻に起
こる)のクロツクは用いていない。そのため、周辺制御
回路やバスコントローラからの制御信号出力の遅延時間
は、CPUに与える基準クロツクに対して周辺制御回路や
バスコントローラを通過する分だけ遅延する。したがつ
て、それを利用した周辺システムにおいては、メモリ等
への具体的なアクセス信号を生成する過程でさらなる遅
延時間(ゲート遅延か又は、マシンサイクルに起因する
遅延)を生じてしまい、高速なマシンサイクル又はバス
サイクルを実現できないという問題があつた。また、1
つの周辺制御回路又はバスコントローラが周辺システム
を制御するシステムでは、信号負荷が重くなり、それに
よつて信号が遅延するという問題や、信号ラインが長く
なりすぎて電気的に安定しない等の問題がある。
[Problem to be Solved by the Invention] In the above-mentioned conventional technology, the same (or equivalent) clock as that generally applied to the CPU is used as a synchronization signal to the peripheral control circuit and the bus controller, and the further progress is made. No clock of phase (signal transition occurs earlier in time) is used. For this reason, the delay time of the control signal output from the peripheral control circuit or the bus controller is delayed by the amount of passing through the peripheral control circuit or the bus controller with respect to the reference clock given to the CPU. Therefore, in a peripheral system using the same, a further delay time (a gate delay or a delay caused by a machine cycle) is generated in the process of generating a specific access signal to a memory or the like, and a high-speed operation is performed. There is a problem that a machine cycle or a bus cycle cannot be realized. Also, 1
In a system in which one peripheral control circuit or a bus controller controls a peripheral system, there are problems such as a heavy signal load, which delays a signal, and a problem that a signal line becomes too long to be electrically stable. .

本発明の目的は、コンピユータシステムのマシンサイ
クル又はバスサイクルを短縮し、よりシステムの高速化
を図ることのできるプロセツサシステムを提供すること
にある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a processor system capable of shortening a machine cycle or a bus cycle of a computer system and further increasing the speed of the system.

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

上記目的を達成するために、本発明のプロセッサシス
テムは、CPUと、前記CPUがアクセスするサブシステム
と、前記サブシステムへのアクセスを制御する信号コン
トローラと、前記信号コントローラに前記CPUの状態に
対応した基準制御信号を与えるマシンステートコントロ
ーラとを備えたプロセッサシステムにおいて、システム
クロックを設けてマシンステートコントローラに与え、
前記マシンステートコントローラは、前記システムクロ
ックに対して遅延した前記CPUの動作の基準となる基準
クロックの生成と、前記CPUからの動作情報に基づいた
前記CPUから前記サブシステムへのアクセスタイミング
の基準となる基準制御信号の生成とを並列に行い、前記
CPUは、前記マシンステートコントローラで生成された
前記基準クロックを受けて、この基準クロックに基づい
て動作し、前記信号コントローラは、前記マシンステー
トコントローラで生成された前記基準制御信号を受け
て、前記基準クロック信号に同期した前記CPUから前記
サブシステムへのアクセスタイミングを生成して、前記
CPUの前記サブシステムへのアクセスを制御するように
したものである。
In order to achieve the above object, a processor system of the present invention includes a CPU, a subsystem accessed by the CPU, a signal controller controlling access to the subsystem, and a signal controller corresponding to the state of the CPU. And a machine state controller for providing a reference control signal obtained by providing a system clock to the machine state controller,
The machine state controller generates a reference clock serving as a reference of the operation of the CPU delayed with respect to the system clock, and a reference of an access timing from the CPU to the subsystem based on operation information from the CPU. And the generation of a reference control signal
The CPU receives the reference clock generated by the machine state controller, and operates based on the reference clock.The signal controller receives the reference control signal generated by the machine state controller and receives the reference control signal. Generating an access timing from the CPU to the subsystem in synchronization with a clock signal;
The CPU controls access to the subsystem.

また、本発明のプロセッサシステムは、基準クロック
に基づいて動作するCPUと、前記CPUがアクセスするデー
タ入出力装置と、前記データ入出力装置と前記CPUとの
間のデータ入出力操作を制御するためのアクセス制御信
号を生成する入出力コントローラと、前記入出力コント
ローラにデータの入出力制御の基準となる基準制御信号
を与えるマシンステートコントローラとを備えたプロセ
ッサシステムにおいて、システムクロックを設けてマシ
ンステートコントローラに与え、前記マシンステートコ
ントローラは、前記システムクロックに対して遅延した
前記CPUの動作の基準となる基準クロックの生成と、前
記CPUからの動作情報に基づいた前記CPUから前記サブシ
ステムへのアクセスタイミングの基準となる基準制御信
号の生成とを並列に行い、前記CPUは、前記マシンステ
ートコントローラで生成された前記基準クロックを受け
て、この基準クロックに基づいて動作し、前記入出力コ
ントローラは、前記マシンステートコントローラで生成
された前記基準制御信号を受けて、前記基準クロック信
号に同期した前記CPUから前記サブシステムへのアクセ
スタイミングを生成して、前記CPUの前記データ入出力
装置へのアクセス制御信号を生成するようにしたもので
ある。
Further, the processor system of the present invention is configured to control a CPU operating based on a reference clock, a data input / output device accessed by the CPU, and a data input / output operation between the data input / output device and the CPU. A processor system comprising: an input / output controller for generating an access control signal of the same; and a machine state controller for providing the input / output controller with a reference control signal serving as a reference for data input / output control. The machine state controller generates a reference clock which is a reference of the operation of the CPU delayed with respect to the system clock, and an access timing from the CPU to the subsystem based on operation information from the CPU. And the generation of the reference control signal, which is the reference for The CPU receives the reference clock generated by the machine state controller, operates based on the reference clock, and the input / output controller receives the reference control signal generated by the machine state controller, and An access timing from the CPU to the subsystem synchronized with a reference clock signal is generated to generate an access control signal of the CPU to the data input / output device.

また、本発明のプロセッサシステムは、基準クロック
に基づいて動作するCPUと、前記CPUがアクセスするメモ
リシステムと、前記メモリシステムと前記CPUとの間の
データ入出力操作を制御するためのメモリ制御信号を生
成するメモリアクセスコントローラと、前記メモリアク
セスコントローラにデータの入出力制御の基準となる基
準制御信号を与えるマシンステートコントローラとを備
えたプロセッサシステムにおいて、システムクロックを
設けてマシンステートコントローラに与え、前記マシン
ステートコントローラは、前記システムクロックに対し
て遅延した前記CPUの動作の基準となる基準クロックの
生成と、前記CPUからの動作情報に基づいた前記CPUから
前記サブシステムへのアクセスタイミングの基準となる
基準制御信号の生成とを並列に行い、前記CPUは、前記
マシンステートコントローラで生成された前記基準クロ
ックを受けて、この基準クロックに基づいて動作し、前
記メモリアクセスコントローラは、前記マシンステート
コントローラで生成された前記基準制御信号を受けて、
前記基準クロック信号に同期した前記CPUから前記サブ
システムへのアクセスタイミングを生成して、前記CPU
の前記データ入出力装置へのアクセス制御信号を生成す
るようにしたものである。
Further, the processor system of the present invention includes a CPU operating based on a reference clock, a memory system accessed by the CPU, and a memory control signal for controlling a data input / output operation between the memory system and the CPU. And a machine state controller that provides the memory access controller with a reference control signal serving as a reference for data input / output control, a system clock provided to the machine state controller, The machine state controller generates a reference clock serving as a reference of the operation of the CPU delayed with respect to the system clock, and serves as a reference of an access timing from the CPU to the subsystem based on operation information from the CPU. Parallel generation of reference control signal The CPU receives the reference clock generated by the machine state controller, operates based on the reference clock, and the memory access controller receives the reference control signal generated by the machine state controller. hand,
Generating an access timing from the CPU to the subsystem synchronized with the reference clock signal,
The access control signal to the data input / output device is generated.

上記のプロセッサシステムにおいて、前記マシンステ
ートコントローラは、前記CPUと前記信号コントロー
ラ、入出力コントローラ又はメモリアクセスコントロー
ラとに別個に備えてもよい。
In the above processor system, the machine state controller may be separately provided in the CPU and the signal controller, the input / output controller, or the memory access controller.

〔作用〕[Action]

上記手段によれば、CPUに与えられる基準クロックと
信号コントローラ、入出力コントローラ又はメモリアク
セスコントローラに与えられる基準制御信号とが、いず
れもマシンステートコントローラでこのマシンステート
コントローラに入力されたシステムクロックに基づいて
並列に生成される。このため、基準クロックと基準制御
信号との間に、ゲート遅延に基づく大きな遅延が生じに
くく、また遅延が生じた場合もマシンステートコントロ
ーラ内で容易に調整できる。
According to the above means, the reference clock supplied to the CPU and the reference control signal supplied to the signal controller, the input / output controller or the memory access controller are both based on the system clock input to the machine state controller by the machine state controller. Are generated in parallel. For this reason, a large delay based on the gate delay is unlikely to occur between the reference clock and the reference control signal, and the delay can be easily adjusted in the machine state controller.

従って、基準クロックに対する基準制御信号の遅れ時
間のために、アクセスタイムを長く設計したり、CPUの
待ち時間を余分に挿入する必要が無くなり、マシンサイ
クル又はバスサイクルを短縮することができる。
Therefore, it is not necessary to design an access time longer or insert an extra CPU wait time due to the delay time of the reference control signal with respect to the reference clock, and it is possible to reduce a machine cycle or a bus cycle.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を第1図〜第7図により説明
する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

第1図は、本発明のブロック図を示している。ここで
は、2つのローカルコントロールブロツク(LCB)17及
び18から成る。ローカルコントロールブロツク(LCB0)
17にはマシンステートコントローラ(MSC0)3と中央演
算処理装置(CPU)4及び、CPUからサブシステム(SUBS
YS0)へのアクセスをコントロールする信号(LCTL0)21
を生成するためのローカルコントローラ(LC0)5を有
する。一方、もう一つのローカルコントロールブロツク
(LCB1)18には別のマシンステートコントローラ(MSC
1)13と、CPUからサブシステム(SUBSYS1)へのアクセ
スをコントロールする信号(LCTL1)22を生成するため
のローカルコントローラ(LC1)14とを有する。CPUとサ
ブシステム間で情報をやりとりするためのデータバス,
アドレスバス及びコントロールバスは図中には省略して
あるが、実際には、直接又はバスバツフア等を介してサ
ブシステム19及び20に接続されている。マシンステート
コントローラ3及び13には、CPUからの制御信号線11が
供給されている。マシンステートコントローラの動作の
基準となるクロツク(SCLK)2は、CPUに入力されてい
るものと同位相では無く、CPUに入力されるクロツクよ
り進んだ位相を有し、クロツクドライバ1によつてドラ
イブされ2つのマシンステートコントローラ3及び13に
入力される。CPUに入力されたり、コントロールに利用
される基準クロツク(CLK)6は、マシンステートコン
トローラ(MSC0)3で生成され、クロツク(SCLK)2に
対して正確に遅延管理されている。システム内のACタイ
ミングの基準は、CPUの動作タイミングに依存している
ため、システムコントロールの基準クロツクとしてはク
ロツク(CLK)6が重要である。CPUからの信号の生成タ
イミング、CPUへの情報の入力タイミング等のACタイミ
ングはすべてクロツク(CLK)6によつて規定される。
その他マシンステートコントローラ(MSC0)3は、ロー
カルコントローラ(LC0)5と必要な制御信号(CTL0)1
2をやりとりしたり、必要な基準信号7,8,9,10(7-PCLK,
8-▲▼,9-PCLKC,10-▲▼)等をロー
カルコントローラ(LC0)5に与えたりする。一方、ロ
ーカルコントローラブロツク(LCB1)18においても同様
に、マシンステートコントローラ(MSC1)13を独立にロ
ーカルコントローラ(LC1)14と必要な制御信号(CTL
1)16をやりとりしたり、必要な基準信号15をローカル
コントローラ(LC1)16に与えたりする。信号の基準を
厳密に管理しなければならない場合は、どちらかのロー
カルコントロールブロツク内のマシンステートコントロ
ーラ(MSC)が基準となつて、一部の基準信号(CLK,PCL
K等)や制御信号(CTL)を他のローカルコントロールブ
ロツク(LCB)に送り、そのローカルコントロールブロ
ツク(LCB)内のローカルコントローラ(LC)等で利用
する場合もある。
FIG. 1 shows a block diagram of the present invention. Here, it consists of two local control blocks (LCBs) 17 and 18. Local control block (LCB0)
17 includes a machine state controller (MSC0) 3, a central processing unit (CPU) 4, and a sub system (SUBS
Signal (LCTL0) 21 for controlling access to YS0)
Has a local controller (LC0) 5 for generating the same. On the other hand, another local control block (LCB1) 18 has another machine state controller (MSC).
1) and a local controller (LC1) 14 for generating a signal (LCTL1) 22 for controlling access from the CPU to the subsystem (SUBSYS1). Data bus for exchanging information between CPU and subsystems,
Although the address bus and control bus are not shown in the figure, they are actually connected to the subsystems 19 and 20 directly or via a bus buffer or the like. The machine state controllers 3 and 13 are supplied with a control signal line 11 from the CPU. The clock (SCLK) 2 which is a reference of the operation of the machine state controller is not in phase with the clock input to the CPU but has a phase advanced from the clock input to the CPU. It is driven and input to two machine state controllers 3 and 13. The reference clock (CLK) 6 input to the CPU or used for control is generated by the machine state controller (MSC0) 3 and is accurately managed with respect to the delay of the clock (SCLK) 2. Since the reference of the AC timing in the system depends on the operation timing of the CPU, the clock (CLK) 6 is important as a reference clock for system control. The AC timing, such as the timing of generating a signal from the CPU and the timing of inputting information to the CPU, are all defined by a clock (CLK) 6.
The other machine state controller (MSC0) 3 includes a local controller (LC0) 5 and a necessary control signal (CTL0) 1
2 and exchange necessary reference signals 7, 8, 9, 10 (7-PCLK,
8- ▲ ▼, 9-PCLKC, 10- ▲ ▼), etc. to the local controller (LC0) 5. On the other hand, in the local controller block (LCB1) 18, similarly, the machine state controller (MSC1) 13 is independently connected to the local controller (LC1) 14 and necessary control signals (CTL).
1) Exchange 16 and provide the required reference signal 15 to the local controller (LC1) 16. If the signal reference must be strictly controlled, the machine state controller (MSC) in one of the local control blocks will be the reference and some reference signals (CLK, PCL
K) or a control signal (CTL) to another local control block (LCB), which may be used by the local controller (LC) in the local control block (LCB).

次に本発明の特徴及び利点を従来例と比較することに
より明確にする。
Next, the features and advantages of the present invention will be clarified by comparison with the conventional example.

第2図に第1図で示した機能と同様のシステム機能を
有するCPU4を中心とした周辺コントローラの従来の構成
例を示す。クロツクドライバー1によつて直接クロツク
(CLK)6がドライブされ、CPU4とマシンステートコン
トローラ(MSC)3に入力されている。マシンステート
コントローラ(MSC)3は、必要な制御信号11をCPU4と
やりとりし、それらの信号と基準クロツク(CLK)6を
用いて周辺のコントロールに必要な制御信号(CTL)
と、基準信号15とを生成する。各ローカルコントローラ
(LC)13,14はそれぞれ、対応する各サブシステム(SUB
SYS)19,20の制御に必要な信号(LCTL)21,22を生成す
るため、必要な基本制御信号(CTL)12をマシンステー
トコントローラ(MSC)3との間でやりとりする。マシ
ンステートコントローラ(MSC)3は、一般的に一つで
あり、システム内のすべてのローカルコントローラ(L
C)に必要な制御信号(CTL)を供給する。
FIG. 2 shows a conventional configuration example of a peripheral controller centering on a CPU 4 having the same system functions as the functions shown in FIG. The clock (CLK) 6 is directly driven by the clock driver 1 and input to the CPU 4 and the machine state controller (MSC) 3. The machine state controller (MSC) 3 exchanges necessary control signals 11 with the CPU 4 and uses these signals and the reference clock (CLK) 6 to control signals (CTL) necessary for peripheral control.
And a reference signal 15 are generated. Each of the local controllers (LC) 13, 14 has a corresponding subsystem (SUB
In order to generate signals (LCTL) 21 and 22 necessary for controlling the SYS) 19 and 20, a basic control signal (CTL) 12 required is exchanged with the machine state controller (MSC) 3. The machine state controller (MSC) 3 is generally one, and all the local controllers (L
Supply the control signal (CTL) required for C).

第3図に、第2図に示した従来例における基準信号及
び制御信号の生成タイミングを示している。システムク
ロツク(SCLK)はドライバ1の通過遅延時間(ライン上
での遅延も含む。今後遅延時間と言えば、ライン上での
遅延時間も含むものとする)td7だけ遅延し、基準とな
るクロツク(CLK)6となる。マシンステートコントロ
ーラ(MSC)3は、ステート0(S0)の立ち上がりで基
準信号の1つであるPCLK信号を生成するとともに、マシ
ンステートコントローラ(MSC)3の内部でも外部に出
力する前のPCLK信号を利用しており、ステート1(S1)
における内部のPCLK信号の立ち上がりを基準にして制御
信号(CTL)を立ち下げている。PCLK信号に対する制御
信号(CTL)のデレイ時間は、td2である。ステート0
(S0)の立ち上がりから制御信号(CTL)がマシンステ
ートコントローラ(MSC)3から出力されるまでの合計
時間は、td6+td2である。ローカルコントローラ(LC)
がサブシステム(SUBSYS)をコントロールするために必
要な局所制御信号(LCTL)を生成するために、クロツク
(CLK)を用いて同期化する必要があるとした場合、td6
+td2が各ステートの周期に近い値かもしくはそれ以上
であり、ラツチするための十分なセツトアンプ時間が得
られないことがある。第3図は、その一例を示してい
る。ローカルコントローラ(LC)は、ステート1(S1)
の立ち下がりで制御信号(CTL)をラツチできないた
め、ステート2(S2)の立ち上がりでラツチし、局所制
御信号(LCTL)を生成している(アクテイブL0)。この
時、ステート2(S2)の立ち上がりからtd4だけデレイ
して局所制御信号(LCTL)は立ち下がる。これを用い
て、サブシステム(SUBSYS)をアクセスし、データをCP
U4に入力するとする。CPU4が、データをCPU4内に取り込
むタイミングをステート4(S4)の立ち上がりとする
と、局所制御信号(LCTL)がアクテイブL0に転じてから
のアクセスタイムは、なお、局所制御信号(LCTL)は、
マシンステートコントローラ(MSC)3から出力されて
いる制御信号(CTL)が立ち上がる(非アクテイブ)の
を受けて直ちにHiレベルに立ち上がる(非アクテイブに
なる)。制御信号(CTL)が立ち上がるタイミングは、
基準信号であるPCLKがステート5(S5)で立ち上がつて
からtd3遅れている。また、これを受けて局所制御信号
(LCTL)が立ち上がるタイミングはtd5遅れているた
め、基準となるクロツク(CLK)6から計測すると合計
してht1(td6+td3+td5)の遅れ時間を有する。これが
大きすぎると、次のアクセスサイクルを開始することが
可能となる時刻が遅れてしまい、第3図の例では、ステ
ート7(S7)以後になつてしまう。
FIG. 3 shows the generation timing of the reference signal and the control signal in the conventional example shown in FIG. The system clock (SCLK) is delayed by a transit delay time (including a delay on the line, and a delay time on the line in the future, including a delay time on the line) td7 of the driver 1 and becomes a reference clock (CLK). ) 6. The machine state controller (MSC) 3 generates a PCLK signal, which is one of the reference signals, at the rise of the state 0 (S0), and also outputs the PCLK signal before being output to the outside inside the machine state controller (MSC) 3. Used, State 1 (S1)
The control signal (CTL) falls with reference to the rise of the internal PCLK signal. The delay time of the control signal (CTL) for the PCLK signal is td2. State 0
The total time from the rise of (S0) to the output of the control signal (CTL) from the machine state controller (MSC) 3 is td6 + td2. Local controller (LC)
Td6 needs to be synchronized using a clock (CLK) to generate the local control signal (LCTL) needed to control the subsystem (SUBSYS).
+ Td2 is a value close to or longer than the cycle of each state, and a sufficient set amplifier time for latching may not be obtained. FIG. 3 shows an example. Local controller (LC) is in state 1 (S1)
Since the control signal (CTL) cannot be latched at the falling edge of the signal, the signal is latched at the rising edge of the state 2 (S2) to generate the local control signal (LCTL) (active L0). At this time, the local control signal (LCTL) falls with a delay of td4 from the rising of the state 2 (S2). Using this, the subsystem (SUBSYS) is accessed and data is transferred to the CP
Suppose you type in U4. Assuming that the timing at which the CPU 4 loads data into the CPU 4 is the rising edge of the state 4 (S4), the access time from when the local control signal (LCTL) changes to the active L0 is the local control signal (LCTL).
When the control signal (CTL) output from the machine state controller (MSC) 3 rises (inactive), it immediately rises to Hi level (becomes inactive). The timing when the control signal (CTL) rises is
The reference signal PCLK rises in state 5 (S5) and is delayed by td3. In response to this, since the timing at which the local control signal (LCTL) rises is delayed by td5, it has a total delay time of ht1 (td6 + td3 + td5) measured from the reference clock (CLK) 6. If this is too large, the time at which the next access cycle can be started will be delayed, and in the example of FIG. 3, the state will be after state 7 (S7).

以上が従来例である。アクセスタイムdt1が小さすぎ
ると、サブシステム(SUBSYS)へのアクセスが間に合わ
なくなり、CPU4に余分のWait Stateを挿入しなければな
らなくなる。また、ホールドタイムht1が長すぎると、
単位時間内におけるアクセス回数を増やすことができな
い。いずれもCPU4とサブシステム(SUBSYS)19,20等と
の間のデータ転送スループツトを低下させることにな
る。
The above is the conventional example. If the access time dt1 is too small, the access to the subsystem (SUBSYS) cannot be made in time, and an extra Wait State must be inserted into the CPU 4. Also, if the hold time ht1 is too long,
The number of accesses within a unit time cannot be increased. In any case, the data transfer throughput between the CPU 4 and the subsystems (SUBSYS) 19, 20 and the like is reduced.

一方、第4図は、第1図に示した実施例において、第
3図に示したコントロール信号の生成機能と同等のもの
を実現した場合を示している。従来と異なるのは、マシ
ンステートコントローラ(MSC)3及び13がCPU4に入力
しているクロツク(CLK)6を基準として動作するので
はなく、それより位相の進んだシステムクロツク(SCL
K)2を基準にして動作する点である。ここでは簡単の
ため、マシンステートコントローラ(MSC)3の動作タ
イミングを第4図に示したものとして説明する。
On the other hand, FIG. 4 shows a case where a function equivalent to the control signal generation function shown in FIG. 3 is realized in the embodiment shown in FIG. The difference from the conventional one is that the machine state controllers (MSCs) 3 and 13 do not operate based on the clock (CLK) 6 input to the CPU 4, but the system clock (SCL) whose phase is further advanced.
K) It operates on the basis of 2. Here, for simplicity, the operation timing of the machine state controller (MSC) 3 will be described as shown in FIG.

システムクロツク(SCLK)2は、マシンステートコン
トローラ(MSC)3に入力された後マシンステートコン
トローラ(MSC)3内で遅延コントローラされ、td7だけ
遅延した基準クロツク(CLK)6を生成する。本方式の
様に出力信号間の相対的な遅延コントロール遅延コント
ロールが必要な場合、一般にはマシンステートコントロ
ーラ(MSC)3自体をIC化して、マシンステートコント
ローラ(MSC)3の回路を構成するゲートの遅延がそれ
程ばらつかない様にする必要がある。
The system clock (SCLK) 2 is input to a machine state controller (MSC) 3 and then delayed in the machine state controller (MSC) 3 to generate a reference clock (CLK) 6 delayed by td7. When relative delay control between output signals is required as in this method, generally, the machine state controller (MSC) 3 itself is integrated into an IC, and the gates constituting the circuit of the machine state controller (MSC) 3 are integrated. It is necessary to make sure that the delay does not vary so much.

本発明においても、分散して配置されるマシンステー
トコントローラ(MSC)をそれぞれIC化しており、現在
のIC製造プロセスを用いれば、ゲート通過段数の単位で
同一IC内から出力される信号間の相対遅延差を管理する
ことが可能である。こうして、マシンステートコントロ
ーラ(MSC)3はシステムクロツク(SCLK)を基準に動
作し、CPU4はクロツク(CLK)を基準に動作するため、
例えば基準信号PCLKのクロツク(CLK)に対する相対的
な遅延時間はtd1=td6-td7(td6は、SCLKに対するPCLK
信号の遅延時間)である。従来のシステムでは、td6そ
のものがクロツク(CLK)からの遅延時間になるため、
従来方式に比べてtd7の分だけ信号を先行して出力する
ことができたことになる。信号の相対的な関係上、クロ
ツク(CLK)に対しPCLK信号がtd1だけ遅れている(td1
>0)必要がある場合、それを満たす相対遅延関係とな
る様にマシンステートコントローラ(MSC)3が内蔵さ
れるIC内で長延管理する。同様に、制御信号CTLは、ス
テート0(S0)におけるクロツク(CLK)の立ち上がり
を基準にすると、td1+td2遅延していることになる。こ
れは、従来td6+td2の遅延時間を有していたところであ
り、本発明によつてやはりtd7(td1=td1=td6-td7ゆ
え)分の遅延時間がキヤンセルされ、その時間分早く制
御信号(CTL)を立ち下げる(アクテイブL0にする)こ
とができている。これらの遅延時間短縮の結果から、ス
テート1(S1)の期間中に制御信号CTLをアクテイブL0
にすることが可能となり、ステート1(S1)の立ち下が
りで制御信号CTLをラツチすることができる。その後ロ
ーカルコントローラ(LC)5から局所制御信号LCTLが出
力されるまでの遅延時間は従来と同様にtd4とし、CPU4
がサブシステムからのデータを読み込むタイミングも従
来と同様にステート4(S4)の立ち上がりのタイミング
とすれば、サブシステム(SUBSYS)5に対する有効なア
クセスタイムはat2=3ステート−td4となる。この値は
従来方式に比べて1ステート分長いアクセスタイムを確
保することが可能な事を示している。ホールドタイムht
2においても、制御信号(CTL)がtd7の時間だけ早く立
ち上がる(非アクテイブになる)分だけ小さくなる。つ
まりht2=ht1-ht7となり、次のアクセスサイクルをステ
ート6(S6)以後に開始できるため、第3図の従来例よ
りも1ステート分アクセスサイクルを短縮することがで
きる。
In the present invention as well, the machine state controllers (MSCs) that are arranged in a distributed manner are each integrated into an IC, and if the current IC manufacturing process is used, the relative number of signals output from the same IC in units of the number of gate passage stages is reduced. It is possible to manage the delay difference. Thus, the machine state controller (MSC) 3 operates based on the system clock (SCLK) and the CPU 4 operates based on the clock (CLK).
For example, the relative delay time of the reference signal PCLK with respect to the clock (CLK) is td1 = td6-td7 (td6 is the PCLK with respect to SCLK.
Signal delay time). In the conventional system, td6 itself is the delay time from the clock (CLK),
This means that the signal can be output earlier by td7 compared to the conventional method. Due to the relative relationship between the signals, the PCLK signal is delayed by td1 from the clock (CLK) (td1
> 0) If it is necessary, the control is performed for a long time in an IC having a built-in machine state controller (MSC) 3 so as to satisfy the relative delay relationship. Similarly, the control signal CTL is delayed by td1 + td2 with respect to the rising edge of the clock (CLK) in the state 0 (S0). This is because the delay time td6 + td2 was conventionally provided, and the delay time td7 (td1 = td1 = td6-td7) is also canceled according to the present invention, and the control signal (CTL) is earlier by that time. Can be turned off (active L0). From the result of these delay time reductions, the control signal CTL is activated during the period of the state 1 (S1).
And the control signal CTL can be latched at the fall of the state 1 (S1). After that, the delay time until the local control signal LCTL is output from the local controller (LC) 5 is set to td4 as in the related art, and the CPU 4
Assuming that the timing for reading data from the subsystem is also the rising timing of state 4 (S4) as in the prior art, the effective access time to the subsystem (SUBSYS) 5 is at2 = 3 states-td4. This value indicates that an access time longer by one state than in the conventional method can be secured. Hold time ht
Also in 2, the control signal (CTL) is reduced by an amount corresponding to the rise (inactive) by the time td7 earlier. That is, ht2 = ht1-ht7, and the next access cycle can be started after state 6 (S6). Therefore, the access cycle for one state can be shortened compared to the conventional example of FIG.

上述した従来例の様に、遅延時間のトータルが1マシ
ンステート内に納まらず、信号処理に2マシンステート
必要になる例は、マシンサイクル周波数を上昇させてい
くと頻繁に生ずる問題である。この問題がネツクとな
り、マシンサイクル周波数を上昇できない場合も多い。
本発明を用いれば、基準クロックに対する遅延時間を短
縮できるため、より高いマシンサイクル周波数でシステ
ムを運転することが可能となる。
As in the above-described conventional example, the case where the total delay time does not fall within one machine state and two machine states are required for signal processing is a problem that frequently occurs as the machine cycle frequency is increased. This problem becomes a net, and in many cases, the machine cycle frequency cannot be increased.
According to the present invention, since the delay time with respect to the reference clock can be reduced, the system can be operated at a higher machine cycle frequency.

第1図の実施例は、ローカルコントローラ(LC)をマ
シンステートコントローラ(MSC)とは独立に設けてい
る。したがつて、この構成では、各ローカルコントロー
ラブロツク(LCB)内に複数のローカルコントローラ(L
C)を組み合わせて配置し、それらを1つのマシンステ
ートコントローラ(MSC)によりコントロールすること
が可能である。したがつて、電子基板の設計時に、フレ
キシブルな回路構成を新たに構築できるため汎用性に富
んでいる。しかし、ローカルコントロールブロツク(LC
B)の機能が明確化し、将来変更する必要が無い場合
は、マシンステートコントローラ(MSC)とそれらが制
御する周辺のローカルコントローラの一部又は全部(回
路変更する必要の無い部分)とを1つのICチツプ内に集
積しても良い。この場合の効果を第5図により説明す
る。
In the embodiment shown in FIG. 1, the local controller (LC) is provided independently of the machine state controller (MSC). Therefore, in this configuration, each local controller block (LCB) has multiple local controllers (LBs).
C) can be arranged in combination and controlled by one machine state controller (MSC). Therefore, when designing an electronic board, a flexible circuit configuration can be newly constructed, so that it is versatile. However, the local control block (LC
If the function of B) is clarified and it is not necessary to change it in the future, the machine state controller (MSC) and some or all of the peripheral local controllers controlled by them (parts that do not need to change the circuit) are integrated into one. It may be integrated in an IC chip. The effect in this case will be described with reference to FIG.

第5図は、第4図と同様、第3図に示した従来例と同
等の機能を実現している。第4図の例と異なるのはロー
カルコントローラ(LC)5とマシンステートコントロー
ラ(MSC)3とを同一のチツプ内に内蔵している点であ
る。その他は、第1図の実施例の構成及び第4図に設定
した条件と同じである。ローカルコントローラ(LC)5
がマシンステートコントローラ(MSC)3のIC内に含ま
れるため、制御信号(CTL)に関してはIC内部の同一機
能の内部制御信号(INCTL)がローカルコントローラ(L
C)5で利用できる。内部制御信号(INCTL)は明らかに
外部に出力された制御信号(CTL)より早い時刻に変化
する(出力バツフアの遅延時間td13の分だけCTLより早
く情報が得られる)ため、CPU4に入力されるクロツク
(CLK)より早い時刻に変化する(位相が進んでいる)I
Cの内部クロツク(MSCINCLK)によつてIC内部ににおい
てコントロール可能である。内部クロツク(MSCINCLK)
は、td10の時間だけクロツク(CLK)より早い時刻に変
化するとすれば、ステート1(S1)における内部クロツ
ク(MSCINCLK)の立ち上がりから局所制御信号(LCTL)
がアクテイブになるまでの時間td4が第4図に示した例
と同じ遅延時間であるとしても(実際には、ICの内部だ
けで回路を構成した方がゲート遅延を小さくできるた
め、td4は第4図の例より一般的に小さな値となる)、
クロツク(CLK)に対する局所制御信号(LCTL)の相対
的な遅延時間はtd4′=td4-td10である。したがつて、
外部でロジツクを構成するより、内部にローカルコント
ローラ(LC)を内蔵する方が、局所制御信号(LCTL)を
より早い時刻に変化させることができる。それに伴い、
アクセスタイムat3(at2+td10)もtd10の時間だけ第4
図の例より長く確保することが可能となり、サブシステ
ム(SUBSYS)をアクセスするためのマージンをより多く
得たり、さらに高いマシンサイクル周波数によりシステ
ムを運転したりすることが可能となる。ホールドタイム
ht3についても同様である。内部制御信号(INCTL)が、
外部の制御信号(CTL)よりtd13の時間分だけ早く立ち
上がる(非アクテイブに転ずる)ため、内部制御信号
(INCTL)を用いて生成される局所制御信号(LCTL)
は、外部の制御信号CTLに対して相対遅延td5′(td5′
=td5-td13)の遅れ時間で外部に対して生成される。し
たがつて、ホールドタイムht3=ht2-td13となり、第4
図に示した実施例よりtd13の時間分だけ小さくすること
ができる。もし、ホールドタイムht3が1ステート以内
にはいれば、ステート5(S5)の立ち下がりの時刻から
次のアクセスサイクルを開始できる。
FIG. 5 realizes the same function as the conventional example shown in FIG. 3, as in FIG. The difference from the example of FIG. 4 is that the local controller (LC) 5 and the machine state controller (MSC) 3 are built in the same chip. Others are the same as the configuration of the embodiment of FIG. 1 and the conditions set in FIG. Local controller (LC) 5
Is included in the IC of the machine state controller (MSC) 3, and therefore, regarding the control signal (CTL), the internal control signal (INCTL) of the same function in the IC is transmitted to the local controller (L).
C) Available in 5. The internal control signal (INCTL) obviously changes at a time earlier than the externally output control signal (CTL) (information is obtained earlier than the CTL by the output buffer delay time td13), and is thus input to the CPU4. Change at a time earlier than the clock (CLK) (the phase is advanced)
It can be controlled inside the IC by C internal clock (MSCINCLK). Internal clock (MSCINCLK)
Is changed from the rise of the internal clock (MSCINCLK) in state 1 (S1) to the local control signal (LCTL), assuming that it changes earlier than the clock (CLK) by the time td10.
Even if the time td4 until becomes active is the same delay time as the example shown in FIG. 4 (actually, the gate delay can be reduced by configuring the circuit only inside the IC, so td4 is 4 is generally smaller than the example in FIG. 4),
The relative delay time of the local control signal (LCTL) with respect to the clock (CLK) is td4 '= td4-td10. Therefore,
By incorporating a local controller (LC) inside, it is possible to change the local control signal (LCTL) at an earlier time than by externally configuring logic. with this,
The access time at3 (at2 + td10) is also the fourth for the time of td10.
It is possible to secure a longer time than in the example shown in the figure, to obtain more margin for accessing the subsystem (SUBSYS), and to operate the system at a higher machine cycle frequency. Hold time
The same applies to ht3. The internal control signal (INCTL)
Local control signal (LCTL) generated using internal control signal (INCTL) because it rises (turns inactive) earlier by td13 time than external control signal (CTL)
Is relative delay td5 ′ (td5 ′) with respect to the external control signal CTL.
= Td5-td13) with a delay time. Therefore, the hold time ht3 = ht2-td13,
It can be made smaller by the time td13 than the embodiment shown in the figure. If the hold time ht3 is within one state, the next access cycle can be started from the falling time of state 5 (S5).

以上の動作及び効果は、少なくとも基準クロツク(SC
LK)をマシンステートコントローラ(MSC)に先に入力
し、マシンステートコントローラ(MSC)の内部で調整
された基準クロツク(CLK)によりCPUを駆動する構成を
採ることで実現できる。しかし、第6図(b)に示す様
に、1つのマシンステートコントローラ(MSC)のすべ
てのローカルコントローラ(LC)をコントロールする方
式を採つた場合、次の様な問題が生ずる。
The above operations and effects are at least based on the reference clock (SC
LK) is input to the machine state controller (MSC) first, and the CPU is driven by the reference clock (CLK) adjusted inside the machine state controller (MSC). However, as shown in FIG. 6 (b), when a method of controlling all the local controllers (LC) of one machine state controller (MSC) is employed, the following problem occurs.

1)基準クロツク(CLK,PCLK等)や制御信号(CTL)の
負荷が重くなる(第6図(b)では各信号ライン(CLK
やCTL)に対してそれぞれ3つのローカルコントローラ
(LC)が接続されている)ため、信号の遅延時間が大き
くなる。
1) The load of the reference clock (CLK, PCLK, etc.) and control signal (CTL) becomes heavy (in FIG. 6 (b), each signal line (CLK
And CTL) are connected to three local controllers (LCs), respectively, so that the signal delay time increases.

2)基準クロツク(CLK,PCLK等)や制御信号(CTL)の
信号ラインが長くなるため、多数の信号ラインの遅延管
理及び波形管理(信号の反射による影響,ラインのイン
ダクタンス成分によりリンギング等を電気的に抑える)
が必要となる。
2) Since the signal lines for the reference clock (CLK, PCLK, etc.) and control signals (CTL) are long, delay management and waveform management of many signal lines (effects of signal reflection, ringing due to line inductance components, etc. Suppress)
Is required.

以上の問題は、システムの動作周波数を低下させた
り、システムの信頼性を低下させたりする。したがつて
本発明では、第6図に示したシステム構造の分散型マシ
ンステートコントロール方式を採つている。これによれ
ば、各ローカルコントローラ(LC)あるいは、ローカル
コントロールブロツク(LCB)内に存在するローカルコ
ントローラ(LC)に対して1個又は複数個のマシンステ
ートコントローラ(MSC)が存在し、負荷分散を図るこ
とができる。本方式では、遅延管理及び波形管理しなけ
ればならない信号は基準クロツクであるSCLKのみであ
り、マシンステートコントローラ(MSC)から生成され
る基準クロツク(CLK,PCLK等)や制御信号(CTL)の負
荷も分散され、負荷の影響による信号遅延の問題も低減
される。また、システムが大きくなると、物理的にコン
トロールするエリアが大きくなり、それに伴つてローカ
ルコントローラ(LC)の分散する範囲も大きくなるた
め、1つのマシンステートコントローラ(MSC)で複数
のローカルコントローラ(LC)をコントロールするとし
た場合、1ICチツプ内にマシンステートコントローラ(M
SC)と各ローカルコントローラ(LC)とを集積すること
は実際上不可能なため、第4図及び第5図で示した効果
を得ることは難しい。しかし、本発明の分散マシンステ
ートコントロール方式を用いれば、各ローカルコントロ
ールブロツク(LCB)単位で1ICチツプ内に集積すれば良
く、第4図及び第5図で示した効果を容易に得ることが
できる。
The above problems lower the operating frequency of the system and lower the reliability of the system. Therefore, the present invention employs a distributed machine state control system having the system structure shown in FIG. According to this, one or a plurality of machine state controllers (MSCs) exist for each local controller (LC) or a local controller (LC) existing in a local control block (LCB) to distribute load. Can be planned. In this method, the only signal that needs to be subjected to delay management and waveform management is the reference clock, SCLK, and the load of the reference clock (CLK, PCLK, etc.) and control signal (CTL) generated from the machine state controller (MSC). Are also dispersed, and the problem of signal delay due to the load is reduced. Also, as the size of the system increases, the area to be physically controlled increases, and the distribution range of the local controllers (LC) also increases. Therefore, a single machine state controller (MSC) can control a plurality of local controllers (LCs). Control, the machine state controller (M
Since it is practically impossible to integrate the SC) and the local controllers (LC), it is difficult to obtain the effects shown in FIGS. 4 and 5. However, if the distributed machine state control method of the present invention is used, it is only necessary to integrate each local control block (LCB) in one IC chip, and the effects shown in FIGS. 4 and 5 can be easily obtained. .

なお、各ローカルコントロールブロツク(LCB)は、
信号上の関連性が強いサブシステム又は信号コントロー
ラ(LCやMSC)をまとめるか、又は、回路のレイアウト
上近くに存在するものをまとめて構成する。各ローカル
ブロツク間の信号のやりとりは、なるべく少なくなる様
に構成する方がよりベストである。
Each local control block (LCB)
Subsystems or signal controllers (LCs and MSCs) that are strongly related on signals are put together, or components that are close to each other on the circuit layout are put together. It is best to configure the exchange of signals between the local blocks as small as possible.

第7図に、大規模システムに本発明の分散マシンステ
ートコントロール方式を用いた実施例を示す。この実施
例は、2つの大きなプロセツサブロツクであるMCPBLOCK
26とMSPBLOCK25とから成る。各プロセツサブロツクは、
いくつかのローカルコントロールブロツクから成り、そ
れぞれのローカルブロツク内には1つ以上のマシンステ
ートコントローラ(MSC)を含んでいる。第7図では、M
SPBLOCK25の内部構成のみ詳しく表現している。
FIG. 7 shows an embodiment using the distributed machine state control method of the present invention in a large-scale system. This example shows two large processor blocks, MCPBLOCK
26 and MSPBLOCK25. Each processor block is
It consists of several local control blocks, each containing one or more machine state controllers (MSCs). In FIG. 7, M
Only the internal structure of SPBLOCK25 is described in detail.

クロツクジエネレータ23は、システムの基準となる大
元のクロツク信号を生成する。そのクロツク信号は信号
ライン28によりクロツク分配器24に伝送され、ここでシ
ステムの基準クロツクである各種のシステムクロツクを
生成する。システムクロツクには大きく分けて2つあ
り、いちばん早い時刻に変化するFSCLK(Fast SCLK)
と、FSCLKに対して少し遅延してクロツクであるSCLKで
ある。第7図においては、FSCLKとして2−6(EFSCLK
1)及び2−7(EFSCLK2)があり、SCLKとして2−1,2
−2,2−3,2−4,2−5がある。このうち、SCLK2-1はMSPB
LOCK専用の基準システムクロツクであり、SCLK2-1はMCP
BLOCK専用の基準システムクロツクである。SCLK2-1(ES
CLK1),SCLK2-4(ESCLK2),SCLK2-5(ESCLK3)は外部に
供給される基準システムクロツクである。また、FSCLK
としては、2−6と2−7(EFSCLK2)とがあり、FSCLK
2-7は外部に供給され、FSCLK2-6はMSPBLOCK25で使用さ
れた後EFSCLK1として外部に出力される。なお、27-1,27
-2,27-3は終端抵抗であり、信号ラインのインピーダン
スを調整し、信号の伝送を安定化する。クロツク分配器
24は、各システムシロツクに対応してクロツクドライバ
1−1(SCLK2-1を出力する),1−2(SCLK2-2を出力す
る),1−3(SCLK2-3を出力する),1−4(SCLK2-4を出
力する),1−5(SCLK2-5を出力する),1−6(SCLK2-6
を出力する),1−7(SCLK2-7を出力する)を備えてい
る。クロツクドライバ1−1〜1−5はドライバ1−8
により駆動され、1−6,1−7及びドライバ1−8はク
ロツクジエネレータ23からのクロツク信号ライン28によ
つて直接駆動される。したがつて、SCLK1−1〜1−5
は、FSCLK1−6,1−7に比べてドライバ1−8を通過す
るのに要する時間の分だけ遅延する。この遅延分をクロ
ツク分配器内で調整することによつて、CPUに印加され
る基準クロツク(CLK)に対して、遅延関係がある程度
明確な2段階に異なる位相を有したシステムクロックを
生成できる。もちろん、原理的には、何段階もの位相差
を持つシステムクロツクを同様な方法で生成できる。こ
れらの各種システムクロツクを適切に使いわけ、各ロー
カルコントロールブロツク(LCB)の各マシンステート
コントローラ(MSC)に供給することにより、よりきめ
細かな相対遅延コントロールを実現することができる。
第7図の実施例では、LSCLK2-6がLCB3のMSC3-1とLCB4の
MSC4に供給されている。これによつて、MSC3-1とMSC4
は、他のマシンステートコントローラ(MSC)より少し
早いタイミングで必要なコントロール信号を供給するこ
とになる。
The clock generator 23 generates an original clock signal serving as a reference of the system. The clock signal is transmitted by signal line 28 to clock distributor 24, which generates various system clocks which are the reference clocks of the system. There are roughly two types of system clocks, FSCLK (Fast SCLK) that changes at the earliest time.
And SCLK which is a clock slightly delayed from FSCLK. In FIG. 7, 2-6 (EFSCLK
1) and 2-7 (EFSCLK2).
-2,2-3,2-4,2-5. Of these, SCLK2-1 is MSPB
Reference system clock dedicated to LOCK, SCLK2-1 is MCP
This is a reference system clock dedicated to BLOCK. SCLK2-1 (ES
CLK1), SCLK2-4 (ESCLK2) and SCLK2-5 (ESCLK3) are reference system clocks supplied externally. Also, FSCLK
There are 2-6 and 2-7 (EFSCLK2).
2-7 is supplied to the outside, and FSCLK2-6 are output to the outside as EFSCLK1 after being used by MSPBLOCK25. 27-1,27
-2,27-3 is a terminating resistor that adjusts the impedance of the signal line and stabilizes signal transmission. Clock distributor
Reference numeral 24 denotes a clock driver 1-1 (outputs SCLK2-1), 1-2 (outputs SCLK2-2), 1-3 (outputs SCLK2-3) corresponding to each system clock, 1-4 (output SCLK2-4), 1-5 (output SCLK2-5), 1-6 (output SCLK2-6)
) And 1-7 (output SCLK2-7). Clock drivers 1-1 to 1-5 are drivers 1-8
, 1-6, 1-7 and the driver 1-8 are directly driven by the clock signal line 28 from the clock generator 23. Therefore, SCLK1-1 to 1-5
Is delayed by the time required to pass through the driver 1-8 as compared with FSCLK1-6 and FSCLK1-7. By adjusting the delay in the clock distributor, it is possible to generate a system clock having a phase that is different from the reference clock (CLK) applied to the CPU in two stages with a certain degree of delay relationship. Of course, in principle, a system clock having many stages of phase differences can be generated in a similar manner. By appropriately using these various system clocks and supplying them to each machine state controller (MSC) of each local control block (LCB), finer relative delay control can be realized.
In the embodiment of FIG. 7, LSCLK2-6 are connected to LCC3 MSC3-1 and LCB4.
Supplied to MSC4. As a result, MSC3-1 and MSC4
Supplies the required control signal slightly earlier than other machine state controllers (MSCs).

MSPBLOCKは、6つのローカルコントロールブロツクLC
B0〜LCB5から成つている。LCB0は、CPUを含むブロツク
であり、1つのマシンステートコントローラMSC0と、MS
C0の内部に組み込めないか又は組み込んでも特にメリツ
トの無い2つのローカルコントローラLC00(5−2)と
LC01(5−2)とから成る。MSC0ではCPUに供給し、MSP
BLOCK全体の基準となるクロツクであるCLK6-1と、その
反転クロツクであるCLK6-2及び、PCLK7,PCLK9等の補助
的な基準信号が作り出される。他のローカルコントロー
ルブロツクLCB1〜LCB5でも、マシンステートコントロー
ラ(MSC)内に吸収できるローカルコントロール機能はM
SCに内蔵する様にし、第4図,第5図で説明したACタイ
ミングにおける効果を有効に利用している。LCB0にはシ
ステムの中心となるCPUが存在するので、システムの動
作タイミングの基準となるブロツクといえる。ローカル
コントロールブロツクLCB1〜5は、簡単のためマシンス
テートコントローラ(MSC)のみ記載した。各ローカル
コントロールブロツク(LCB)には、必要なコントロー
ル機能を有するローカルコントローラ(LC)を含んだマ
シンステートコントローラ(MSC)が1つ又は複数存在
し、第5図で説明したローカルコントローラ(LC)をマ
シンステートコントローラ(MSC)内に含めIC化するこ
とによるACタイミング上の効果を得ることによつて、高
速なマシンサイクルでのシステム運転を可能にしてい
る。各ローカルコントロールブロツク(LCB)へは、ク
ロツク分配器24によつて分配されたシステムクロツク2
−1及び2−6が供給されている。これらのシステムク
ロツクは、信号スキユー管理しており、各マシンステー
トコントローラ(MSC)に到達する時刻はある程度明確
になつている(通常はなるべく同期刻に到達する様にす
るが、信号到達時刻の相対的な関係が明確であれば良い
場合もある)。前で説明した様に、システムクロツク2
−1よりシステムクロツク2−6の方が少し早い時刻に
変化するクロツクである。システムクロツク2−1はLC
B0,LCB1,LCB2及びLCB5に供給され、システムクロツク2
−6はLCB3及びLCB4に供給される。したがつてLCB3及び
LCB4内のコントロール信号の方が、他のローカルコント
ロールブロツク(LCB)内のコントロール信号より少し
早い時刻に生成可能であり、ローカルコントロールブロ
ツク(LCB)内又はシステム全体の微妙なACタイミング
コントロールを実現している。その他、LCB1〜LCB5内の
各マシンステートコントローラ(MSC)には、LCB0のCPU
と必要最少限の制御信号のやりとりをする信号ライン11
が接続されており、システムクロツクを基準にして、信
号ライン11の情報に基づき必要な制御信号の生成を各ロ
ーカルコントロールブロツク(LCB)内で行つている。
各ローカルコントロールブロツク(LCB)内で生成され
た制御信号は、原則としてそのローカルコントロールブ
ロツク(LCB)内で使用されるが、信号ラインが長くな
つてもそれ程問題にならない信号は、他のローカルコン
トロールブロツク(LCB)から入手したり、他のローカ
ルコントロールブロツク(LCB)へ送つたりして、ロー
カルコントロールブロツク(LCB)間での多少の信号の
やりとりは当然可能である。
MSPBLOCK has 6 local control blocks LC
It consists of B0 to LCB5. LCB0 is a block including a CPU, and includes one machine state controller MSC0 and MSC0.
Two local controllers LC00 (5-2) that cannot be incorporated in C0 or have no particular advantage even if incorporated
LC01 (5-2). In MSC0, supply to CPU and MSP
An auxiliary reference signal such as a clock CLK6-1 serving as a reference for the entire BLOCK, a clock CLK6-2 serving as an inverted clock thereof, and PCLK7 and PCLK9 is generated. In other local control blocks LCB1 to LCB5, the local control function that can be absorbed in the machine state controller (MSC) is M
The effect in the AC timing described with reference to FIGS. 4 and 5 is effectively used by incorporating it in the SC. Since LCB0 has a CPU at the center of the system, it can be said that it is a block that serves as a reference for the operation timing of the system. For the local control blocks LCB1-5, only the machine state controller (MSC) is described for simplicity. Each local control block (LCB) has one or more machine state controllers (MSCs) including a local controller (LC) having necessary control functions. The local controller (LC) described with reference to FIG. The system operation in a high-speed machine cycle is enabled by obtaining the effect on AC timing by integrating it into a machine state controller (MSC) and integrating it into an IC. Each local control block (LCB) has a system clock 2 distributed by a clock distributor 24.
-1 and 2-6 are provided. These system clocks are managed by signal skew, and the time of arrival at each machine state controller (MSC) is clearly defined to a certain extent (usually, it is preferable to reach the synchronization clock as much as possible, In some cases, it is sufficient if the relative relationship is clear). As explained earlier, system clock 2
The system clock 2-6 changes at a slightly earlier time than the -1. System clock 2-1 is LC
B0, LCB1, LCB2 and LCB5 are supplied to the system clock 2
-6 is supplied to LCB3 and LCB4. Therefore LCB3 and
The control signal in the LCB4 can be generated slightly earlier than the control signal in the other local control block (LCB), thus achieving fine AC timing control in the local control block (LCB) or the entire system. ing. In addition, each machine state controller (MSC) in LCB1 to LCB5 has a CPU of LCB0.
Signal line 11 for exchanging minimum necessary control signals with
Are connected, and necessary control signals are generated in each local control block (LCB) based on the information on the signal line 11 with reference to the system clock.
The control signals generated in each local control block (LCB) are used in principle in that local control block (LCB), but signals that do not matter so much even if the signal line is long are used for other local control blocks. It is naturally possible to exchange some signals between the local control blocks (LCB) by obtaining them from the block (LCB) or sending them to other local control blocks (LCB).

本発明を用いることにより、第7図に示した様な大規
模システムにおいて、動作周波数を向上させることがで
きるばかりでなく、クリテイカル信号ラインの長さを短
かくできる効果や、クリテイカル信号ラインの負荷を小
さくできる効果を同時に得ることができる。このこと
は、電気的に安定させてより高い信頼性を得ることにつ
ながるし、配線上の時定数回路による遅れや信号ライン
の絶対的な遅れ(光の速度によつて物理的に決まる遅
れ)を小さくし、より動作周波数を高める(マシンサイ
クルタイムをより短縮する)ことにもつながる。
By using the present invention, in a large-scale system as shown in FIG. 7, not only the operating frequency can be improved, but also the effect of shortening the length of the critical signal line and the load on the critical signal line can be reduced. Can be obtained at the same time. This leads to higher reliability by electrical stabilization, delay due to a time constant circuit on wiring, and absolute delay of a signal line (delay physically determined by the speed of light). And the operating frequency is further increased (the machine cycle time is further reduced).

次に本方式を用いた場合の最もポピユラーなプロセツ
サシステムの実施例をいくつか挙げる。
Next, several embodiments of the most popular processor system using this method will be described.

第8図は、メモリシステム103と、それを制御する機
能を内蔵したマシンステートコントローラ102と、CPU10
0を制御するマシンステートコントローラ101との2つの
マシンステートコントローラを有する分散マシンステー
トコントロール型システムを示している。本例において
マシンステートコントローラ101は、CPU100に対してシ
ステムクロツクSCLK1から生成した基準クロツクCLKl
2を供給する役割りと、メモリへのアクセスを許可する
イネーブル信号▲▼l4をアドレスバス105の信号を
用いて作り出す作業を受け持つている。もし、▲▼
l4やCLKl2がフロースルーロジツクによつて構成されて
いれば、マシンステート動作に関係がなくなるため、
(b)に示した様な遅延コントロール機能を有したクロ
ツクドライバ106とデコーダ回路105とで(a)の部分の
機能を構成することも可能となる。すなわち、その場
合、マシンステートコントロールを行う必要な無い。マ
シンステートコントローラNSC102は、メモリシステム10
3へ必要な制御信号を供給する。CPU100からは、CPU100
のステートを決定する基準となる制御信号▲▼l3
とR/l5がマシンステートコントローラMSC102に入力さ
れている。これらとSCLK1とからメモリシステム103
の制御を行うための制御信号▲▼l8と▲▼l9を
生成する。また、マシンステートコントローラ102は、
メモリシステム103への必要なアドレス情報をアドレス
バス105からラツチするラツチ回路104に対し、アドレス
ラツチ信号ALEl7を供給する。本例では、ラツチ回路104
は、▲▼l4のラツチも同時に行つている。ALEl7の
生成作業は、MSC101内でも可能であるから、ラツチ回路
104も含めてMSC101内で行つても良い。また、MSC102に
アドレス105を供給し、▲▼l4の生成やメモリシス
テムに与えるアドレスのラツチ機能を内蔵することも可
能である。その場合、ローカルコントロール部をMSC102
内にすべて内蔵することになるため、前に述べた理由に
より、より早いタイミングで必要な制御信号及びアドレ
ス信号をメモリシステム103に供給でき、メモリへのア
クセスタイムをかせぐことができる。
FIG. 8 shows a memory system 103, a machine state controller 102 having a function for controlling the memory system 103, a CPU 10
The figure shows a distributed machine state control type system having two machine state controllers with a machine state controller 101 controlling 0. In this example, the machine state controller 101 sends the CPU 100 a reference clock CLK1 generated from the system clock SCLK1.
2 and the task of creating an enable signal ▼ 14 for permitting access to the memory using the signal on the address bus 105. If ▲ ▼
If l4 and CLKl2 are configured by flow-through logic, they have no relation to the machine state operation.
The function of the portion (a) can be constituted by the clock driver 106 and the decoder circuit 105 having the delay control function as shown in (b). That is, in that case, there is no need to perform machine state control. The machine state controller NSC102
3. Supply the necessary control signals to 3. From CPU100, CPU100
Control signal ▲ ▼ l3 which is the reference to determine the state of
And R / 15 are input to the machine state controller MSC102. From these and SCLK1, the memory system 103
Control signals ▲ ▼ l8 and ▲ ▼ l9 for performing the control of. Also, the machine state controller 102
An address latch signal ALEl7 is supplied to a latch circuit 104 for latching necessary address information to the memory system 103 from an address bus 105. In this example, the latch circuit 104
Is also performing ▲ ▼ l4 at the same time. Since the generation of ALEl7 is possible in the MSC101, the latch circuit
The process may be performed in the MSC 101 including the process 104. Further, it is also possible to supply the address 105 to the MSC 102 and to incorporate a function of generating an address 14 and latching the address to be given to the memory system. In that case, set the local control section to MSC102
Since these are all built-in, the necessary control signals and address signals can be supplied to the memory system 103 at an earlier timing for the above-mentioned reason, and the access time to the memory can be shortened.

第9図は、従来方式のブロセツサシステムを示してい
る。CPU100及びマシンステートコントローラMSC108へは
共に、基準クロツクとしてCLKl2が供給されている。ま
た、▲▼l4は、デコーダ回路105によつて生成さ
れ、必要なアドレスと共にラツチ回路104によつてラツ
チされたメモリシステム103へ供給される。機能的に
は、第8図に示したプロセツサシステムと全く同等であ
るが、メモリに対するアクセスタイムの確保等の面で本
方式に劣るのはすでに述べたとおりである。詳しいタイ
ミングの検討及び比較は後で述べる。
FIG. 9 shows a conventional processor system. CLKl2 is supplied as a reference clock to both the CPU 100 and the machine state controller MSC108. Also, l ▼ 14 is generated by the decoder circuit 105 and supplied to the memory system 103 latched by the latch circuit 104 together with a necessary address. Functionally, it is completely the same as the processor system shown in FIG. 8, but it is inferior to this method in securing access time to the memory as described above. The detailed examination and comparison of the timing will be described later.

第10図は、第8図に示した2つのマシンステートコン
トローラMSC102とMSC101を一体化し、1つのマシンステ
ートコントローラMSC109を構成した場合を示している。
MSC109を1つのICチツプで構成すれば、CPU100への基準
クロツクであるCLKl2と、メモリシステム103やラツチ回
路104への基準制御信号であるALEl7,▲▼l8,▲
▼l9等との位相関係及び出力タイミングをより正確に調
整することが可能となる。すなわち、1つのICチツプ中
での各トランジスタのスイツチング速度のばらつきが非
常に小さいため、各信号間の遅延調節をきめ細かに行う
ことが可能となり、よりクリテイカルなタイミング設計
を行うことができる。第8図の場合と同様、ラツチ回路
104をMSC109内に内蔵することにより、基準クロツクCLK
l2に対してメモリシステム103へより早いタイミングで
基準制御信号及びアドレス信号の出力を行うことも可能
である。
FIG. 10 shows a case where the two machine state controllers MSC102 and MSC101 shown in FIG. 8 are integrated into one machine state controller MSC109.
If the MSC 109 is composed of one IC chip, CLK12, which is a reference clock to the CPU 100, and ALE11, ▲ 18, ▲, which are reference control signals to the memory system 103 and the latch circuit 104.
▼ It is possible to more accurately adjust the phase relationship and output timing with l9 and the like. That is, since the variation in switching speed of each transistor in one IC chip is very small, it is possible to finely adjust the delay between each signal, and to perform more critical timing design. As in the case of FIG. 8, the latch circuit
By incorporating 104 into MSC109, the reference clock CLK
It is also possible to output the reference control signal and the address signal to the memory system 103 at an earlier timing with respect to l2.

第11図は、第10図のプロセツサシステムに、さらにメ
モリシステム110を追加し、同時に、メモリシステム110
をコントロールするマシンステートコントローラMSC112
を設けマシンステートコントロールを分散したものであ
る。なお、本例では、メモリシステム103へのアクセス
を許可するイネーブル信号▲▼l4と、メモリシス
テム110へのアクセスを許可するイネーブル信号▲
▼13とは共にMSC112で生成している。したがつて、
MSC112へはアドレスバス105から必要なアドレス情報が
入力され、デコード作業に使用される。メモリシステム
が巨大になると、それに与える制御信号やアドレス信号
の負荷も大きくなる(メモリICの数が増えるから)。そ
のため、本方式の分散マシンステートコントロールを用
いることにより負荷分散を図ることによつて、負荷によ
るタイミングの遅れを小さくすることができる。このこ
とは、前に詳しく述べた。本例では、メモリシステム10
3にしてMSC111を割り付け、制御信号ALEl7,▲▼l8,
▲▼l9を供給し、メモリシステム110に対してMSC11
2を割り付け、制御信号ALE12,▲▼10,▲▼
11を供給している。メモリシステム103と110とが共に
同じ規模を有する場合、CPU100への基準クロツクCLKl2
に対する各制御信号の遅れは第10図の場合とほぼ同等に
なり、負荷によるタイミングの遅れの増加はほとんど無
いと考えられる。
FIG. 11 shows that the memory system 110 is added to the processor system of FIG.
Machine state controller MSC112
And machine state control is distributed. In this example, an enable signal ▲ ▼ 14 for permitting access to the memory system 103 and an enable signal ▲ for permitting access to the memory system 110
Both ▼ and 13 are generated by MSC112. Therefore,
The necessary address information is input to the MSC 112 from the address bus 105 and used for decoding. When the memory system becomes huge, the load of control signals and address signals applied to it becomes large (because the number of memory ICs increases). Therefore, by using the distributed machine state control of the present method to distribute the load, it is possible to reduce the timing delay due to the load. This was elaborated earlier. In this example, the memory system 10
3 and assign MSC111, control signal ALEl7, ▲ ▼ l8,
▲ ▼ l9 and supply MSC11 to memory system 110
Assign 2 and control signals ALE12, ▲ ▼ 10, ▲ ▼
11 are supplied. If both memory systems 103 and 110 have the same size, the reference clock CLK
The delay of each control signal is almost the same as that of FIG. 10, and it is considered that there is almost no increase in the timing delay due to the load.

次に、分散マシンステートコントロールを用いた場合
の各MSCから出力される制御信号の基準クロツクCLKに対
する遅れを考慮し、従来方式と具体的に比較してその効
果を明らかにする。
Next, considering the delay of the control signal output from each MSC in the case of using the distributed machine state control with respect to the reference clock CLK, the effect will be clarified concretely in comparison with the conventional method.

第12図から第16図にCMOSプロセスによつてIC化したMS
Cを複数用いて分散マシンステートコントロールを行つ
た場合、周囲温度,電源電圧,負荷,プロセスばらつき
等の条件に応じてどの様な最良(min),標準(typ),
最悪(max)の信号遅延を生じるかを示した。第12図25
℃,5V,30pFの標準環境においてプロセスばらつきが40%
の場合を示した表である。CLKのSCLKに対する遅れ
(a)を3nsに設定し、制御信号のSCLKに対する遅れを
(b)6nsに設定した標準的なモデルにおいて、CLKに対
する制御信号の遅れ(c)の最良値は0.08ns、標準値は
3ns、最悪値は6.26nsとなる。従来方式においては、最
悪値で8.4nsであり、最低2.14nsは本方式によつてタイ
ミングが改善されることを示している。同様に、55℃,
4.8V,30pF、プロセスばらつき40の最悪環境の場合、本
方式によるタイミングの改善は最低2.4ns保証できる。
Figures 12 to 16 show MSs integrated into a CMOS process.
When distributed machine state control is performed using multiple C, what is the best (min), standard (typ), and standard (typ) depending on conditions such as ambient temperature, power supply voltage, load, and process variation?
The worst case (max) signal delay is shown. Fig. 12 25
40% process variation in standard environment of ℃, 5V, 30pF
6 is a table showing the case of FIG. In a standard model in which the delay (a) of CLK with respect to SCLK is set to 3 ns and the delay of control signal with respect to SCLK is (b) 6 ns, the best value of control signal delay (c) with respect to CLK is 0.08 ns. The standard value is
3 ns, the worst value is 6.26 ns. In the conventional method, the worst value is 8.4 ns, and at least 2.14 ns indicates that the timing is improved by the present method. Similarly, at 55 ° C,
In the worst case environment of 4.8V, 30pF and process variation 40, the timing improvement by this method can be guaranteed at least 2.4ns.

以上の例は、プロセスばらつきが最悪の場合であり、
極端に高速なICチツプ及び極端に低速なICチツプを共に
10%ずつ排除するか、又は、同一ロツトで使用するMSC
をすべて製造すれば、プロセスばらつきを15%以内に抑
えることが現在のプロセス管理を用いれば可能である。
その場合の結果を第14図に示す。CLKに対する制御信号
の遅延(c)は、最悪値で4.81nsとなり、5ns以内にコ
ントロールできている。また、タイミングの改善度も、
従来方式に比較して最低2.92ns保証できる。さらに、標
準的な遅延(typ)を有するMSCにより、CPUへ基準クロ
ツクCLKを供給する様にすれば、第15図に示した結果と
する。すなわち、CLKに対する制御信号の遅延(c)は
最悪値で4.37nsとなり、従来方式に対するタイミングの
改善は3.36ns程度となる。
The above example is for the worst case process variation,
Extremely fast IC chips and extremely slow IC chips
MSCs excluded by 10% or used in the same lot
If all are manufactured, it is possible to reduce the process variation to within 15% using current process management.
The result in that case is shown in FIG. The delay (c) of the control signal with respect to CLK is 4.81 ns at the worst value, and can be controlled within 5 ns. Also, the degree of timing improvement
A minimum of 2.92 ns can be guaranteed compared to the conventional method. Further, if the reference clock CLK is supplied to the CPU by the MSC having a standard delay (typ), the result shown in FIG. 15 is obtained. In other words, the delay (c) of the control signal with respect to CLK is 4.37 ns at the worst value, and the timing improvement over the conventional method is about 3.36 ns.

第16図は、SCLKに対するCLKの遅延をコントロールし
て、CLKに対する制御信号の遅れが最良(min)で0ns程
度となる様に、CPUへの基準クロツクCLKと制御信号との
間の位相を決定した場合を示している。条件は第15図の
場合と同様であるが、タイミングの改善は5.04ns程度と
さらに良くなり、CLKに対する制御信号の遅延(c)も
最悪(max)で3.35nsと最も良い値を示す。実際のシス
テムでは、第16図に示した条件で設計を行つている。
FIG. 16 illustrates the phase between the reference clock CLK to the CPU and the control signal by controlling the delay of the CLK with respect to the SCLK so that the delay of the control signal with respect to the CLK is about 0 ns at the best (min). It shows the case where it is done. The conditions are the same as those in FIG. 15, but the timing improvement is further improved to about 5.04 ns, and the delay (c) of the control signal with respect to CLK is the worst (max) at 3.35 ns, which is the best value. In an actual system, design is performed under the conditions shown in FIG.

第17図及び第18図は従来方式におけるCLKに対する制
御信号の遅延(c)を示している。第17図は、55℃,4.8
V,30pF負荷、プロセスばらつき40%,第18図は、55℃,
4.8V,30pF負荷,プロセスばらつき15%である。
17 and 18 show the delay (c) of the control signal with respect to CLK in the conventional system. FIG.
V, 30pF load, process variation 40%, Fig. 18 shows 55 ℃,
4.8V, 30pF load, process variation 15%.

第19図に、第8図に示した実施例における各基準クロ
ツク及び各制御信号のタイミングを示した。▲▼
l3は、CPU100が、次のクロツクピリオドでバスサイクル
(BS)を実行するかどうかを示す信号(L0アクテイブ)
であり、CPU100により生成される。バスサイクルは1ク
ロツク(CLK1サイクル分)で完了するものとする。ま
た、SCLK1と、CLKl2とは同じ周波数を有し、第16図
に示した条件で相対遅延コントロールがなされているも
のとしている。条件は最悪値(max)を相定している。C
PU100は、バスサイクルBCを起動する1つ前のCLKピリオ
ドで、そのバスサイクルで使用するアドレス105及びリ
ードサイクルかライトサイクルかを示す制御信号R/l5
(ライト時にはL0)と▲▼l3を出力するものとす
る。この様に、1サイクル前にアクセスに必要なデータ
を生成するバスサイクルコントロールをパイプラインバ
スサイクルと呼び、今後高速なバスサイクルを必要とす
るマイクロプロセツサ等で広く用いられる可能性が高
い。
FIG. 19 shows the timing of each reference clock and each control signal in the embodiment shown in FIG. ▲ ▼
l3 is, CPU 100 is a signal indicating whether to perform a bus cycle (BS) in the next black poke period (L 0 Akuteibu)
And is generated by the CPU 100. It is assumed that the bus cycle is completed in one clock (for one CLK cycle). Further, it is assumed that SCLK1 and CLK12 have the same frequency, and the relative delay control is performed under the conditions shown in FIG. The condition defines the worst value (max). C
The PU 100 controls the address 105 used in the bus cycle and the control signal R / 15 indicating the read cycle or the write cycle in the CLK period immediately before the bus cycle BC is started.
(L 0 during writing) and ▲ ▼ l3 are output. As described above, the bus cycle control for generating data required for access one cycle before is called a pipeline bus cycle, and is likely to be widely used in microprocessors and the like that require a high-speed bus cycle in the future.

第19図中、バスサイクルBCOは、ライトサイクルであ
る。マシンステートコントローラMSC102は、▲▼
l3とR/l5及びSCLK1とからメモリシステム103への
書き込みイネーブル信号▲▼l9(L0アクテイブ)を
▲▼で出力する。BC1ではメモリシステムへのイ
ネーブル信号▲▼l4が非アクテイブ(Hiレベル)で
あり、メモリシステム103へのアクセスは行われない。B
C3は、リードサイクルである。メモリシステム103から
データをデータバス107に読み出し、ステートS9の立ち
上がりの時点でCPU100に読み込む。このリードサイクル
がアクセスタイミング的に最もクリテイカルであるた
め、この例で、従来方式と比較することにする。
In FIG. 19, the bus cycle BCO is a write cycle. Machine state controller MSC102
l3 and write enable signal from the R / l5 and SCLK1 Metropolitan to the memory system 103 ▲ ▼ l9 the (L 0 Akuteibu) ▲ output in ▼. In BC1, the enable signal ▲ ▼ l4 to the memory system is inactive (Hi level), and the memory system 103 is not accessed. B
C3 is a read cycle. Data is read from the memory system 103 to the data bus 107, and is read into the CPU 100 at the time of rising of the state S9. Since this read cycle is the most critical in terms of access timing, this example will be compared with the conventional method.

本方式では、アドレスラツチイネーブル信号ALEl7
は、SCLK1を基準にCLK1の生成と並行して行われ
るため、CLK1からの相対的な遅延(td2)はmax3.35n
sとなる。ラツチ回路104による最悪遅延時間(td3)を5
ns程度とすると、メモリシステム103をアクテイブ(ア
クセス可能な状態)にするチツプセレクト信号▲▼
及びメモリシステム103に対するアドレス信号が確定す
るまでのCLKl2に対する合計遅延時間(td2+td3)は8.3
5nsとなる。また、CPU100がメモリシステム103から読み
出されたデータをその内部にラツチするのに必要なデー
タセツトアツプタイム(sut)は4ns程度であるため、CL
Kl2の周期を37nsとした場合、メモリシステム103そのも
ののアクセスタイムとして利用可能な時間は24.65nsと
なる。一方、従来例では、CLKl2に対して▲▼l7
が生成されるため、▲▼信号やメモリシステム103
へのアドレスが確定するまでの合計遅延は12.73ns(7.7
3ns+5ns)となり、利用可能なメモリアクセスタイムは
20.27nsと4.5ns程度少ないことになる。ここで▲▼
l8は、データバス104にメモリシステム103からデータを
出力するかどうかを指示する信号(L0でデータを出力す
る)であり、十分早く確定していてアクセスタイムには
影響しないものと仮定している。
In this method, the address latch enable signal ALEl7
Is performed in parallel with the generation of CLK1 based on SCLK1, so that the relative delay (td2) from CLK1 is max3.35n
s. The worst delay time (td3) by the latch circuit 104 is 5
If it is set to about ns, the chip select signal ▲ ▼ which activates the memory system 103 (accessible state)
And the total delay time (td2 + td3) for CLKl2 until the address signal for the memory system 103 is determined is 8.3.
5 ns. Also, since the data set-up time (sut) required for the CPU 100 to latch the data read from the memory system 103 therein is about 4 ns, CL
Assuming that the cycle of Kl2 is 37 ns, the time available as the access time of the memory system 103 itself is 24.65 ns. On the other hand, in the conventional example, ▲ ▼ l7
Is generated, the ▲ ▼ signal and the memory system 103
The total delay before the address to address is determined is 12.73ns (7.7
3ns + 5ns), and the available memory access time is
20.27 ns, which is 4.5 ns less. Where ▲ ▼
l8 is a signal that indicates whether to output data from the memory system 103 to the data bus 104 (output data at L 0), assuming shall not affect the access time have been determined fast enough I have.

4.5nsの改善はマシンサイクル37nsに対して12.2%に
相当し、高速なCPUでは非常に大きな値である。言いか
えれば、25ns程度のアクセスタイムを有したメモリシス
テムを用いる場合、本方式により37nsのマシンサイクル
が実現できるが、従来方式では41.5ns程度のマシンサイ
クルしか実現できないことを意味する。これによりシス
テムの性能を12.2%向上できる。
The 4.5ns improvement is equivalent to 12.2% of the 37ns machine cycle, which is a very large value for a high-speed CPU. In other words, when a memory system having an access time of about 25 ns is used, this method can realize a machine cycle of 37 ns, but the conventional method can realize only a machine cycle of about 41.5 ns. This can improve system performance by 12.2%.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、CPUに与えられる基準クロックと他
のコントローラに与えられる基準制御信号をいずれもマ
シンステートコントローラで並列に生成するようにした
ことにより、マシンサイクル又はバスサイクルを短縮す
ることができ、システムの高速化を図ることができる。
According to the present invention, a machine clock or a bus cycle can be shortened by generating a reference clock supplied to a CPU and a reference control signal supplied to another controller in parallel by a machine state controller. Thus, the speed of the system can be increased.

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

第1図は本発明のプロセツサシステムを示すブロツク
図、第2図は従来のコントローラの構成図、第3図は従
来のコントローラ信号の生成機能を説明する図、第4図
は本発明のコントロール信号の生成機能を説明する図、
第5図は本発明の他の実施例を用いたコントロール信号
の生成機能を説明する図、第6図は本発明の分散型マシ
ンコントローラのシステム構造を表わした図、第7図は
本発明を大規模システムに用いた実施例を示す図、第8
図は本発明の他の分散マシンステートコントロール型シ
ステムを表した図、第9図は従来のプロセツサシステム
を示した図、第10図は第8図に示した2つのマシンステ
ートコントローラを一体化した実施例を表した図、第11
図は第10図のプロセツサシステムにさらにメモリシステ
ムを追加した実施例を示した図、第12図,第13図,第14
図,第15図,第16図は本発明の条件の変化による性能を
表した図、第17図,第18図は、従来の条件の変化による
性能を表した図、第19図は本発明の他の実施例における
信号のタイミングを表した図である。
1 is a block diagram showing a processor system of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a conventional controller, FIG. 3 is a diagram for explaining a conventional controller signal generation function, and FIG. 4 is a control of the present invention. Diagram illustrating a signal generation function,
FIG. 5 is a diagram for explaining a control signal generation function using another embodiment of the present invention, FIG. 6 is a diagram showing a system structure of a distributed machine controller of the present invention, and FIG. FIG. 8 shows an embodiment used in a large-scale system,
The figure shows another distributed machine state control type system of the present invention, FIG. 9 shows a conventional processor system, and FIG. 10 integrates the two machine state controllers shown in FIG. FIG.
FIG. 12 shows an embodiment in which a memory system is further added to the processor system of FIG. 10, and FIG. 12, FIG. 13, and FIG.
FIGS. 15, 15 and 16 are diagrams showing the performance of the present invention when the conditions are changed, FIGS. 17 and 18 are diagrams showing the performance of the present invention when the conditions are changed, and FIG. 19 is a diagram showing the present invention. FIG. 13 is a diagram illustrating signal timings according to another embodiment.

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】CPUと、前記CPUがアクセスするサブシステ
ムと、前記サブシステムへのアクセスを制御する信号コ
ントローラと、前記信号コントローラに前記CPUの状態
に対応した基準制御信号を与えるマシンステートコント
ローラとを備えたプロセッサシステムにおいて、 システムクロックを設けてマシンステートコントローラ
に与え、 前記マシンステートコントローラは、前記システムクロ
ックに対して遅延した前記CPUの動作の基準となる基準
クロックの生成と、前記CPUからの動作情報に基づいた
前記CPUから前記サブシステムへのアクセスタイミング
の基準となる基準制御信号の生成とを並列に行い、 前記CPUは、前記マシンステートコントローラで生成さ
れた前記基準クロックを受けて、この基準クロックに基
づいて動作し、 前記信号コントローラは、前記マシンステートコントロ
ーラで生成された前記基準制御信号を受けて、前記基準
クロック信号に同期した前記CPUから前記サブシステム
へのアクセスタイミングを生成して、前記CPUの前記サ
ブシステムへのアクセスを制御することを特徴とするプ
ロセッサシステム。
1. A CPU, a subsystem accessed by the CPU, a signal controller controlling access to the subsystem, and a machine state controller for providing the signal controller with a reference control signal corresponding to a state of the CPU. A system clock provided to a machine state controller, wherein the machine state controller generates a reference clock that is a reference of the operation of the CPU delayed with respect to the system clock, and outputs the reference clock from the CPU. Performing in parallel with the generation of a reference control signal from the CPU based on the operation information as a reference for the access timing to the subsystem, the CPU receives the reference clock generated by the machine state controller, Operate based on a reference clock, and The roller receives the reference control signal generated by the machine state controller, generates an access timing from the CPU to the subsystem in synchronization with the reference clock signal, and controls the CPU to access the subsystem. A processor system, characterized by controlling:
【請求項2】基準クロックに基づいて動作するCPUと、
前記CPUがアクセスするデータ入出力装置と、前記デー
タ入出力装置と前記CPUとの間のデータ入出力操作を制
御するためのアクセス制御信号を生成する入出力コント
ローラと、前記入出力コントローラにデータの入出力制
御の基準となる基準制御信号を与えるマシンステートコ
ントローラとを備えたプロセッサシステムにおいて、 システムクロックを設けてマシンステートコントローラ
に与え、 前記マシンステートコントローラは、前記システムクロ
ックに対して遅延した前記CPUの動作の基準となる基準
クロックの生成と、前記CPUからの動作情報に基づいた
前記CPUから前記サブシステムへのアクセスタイミング
の基準となる基準制御信号の生成とを並列に行い、 前記CPUは、前記マシンステートコントローラで生成さ
れた前記基準クロックを受けて、この基準クロックに基
づいて動作し、 前記入出力コントローラは、前記マシンステートコント
ローラで生成された前記基準制御信号を受けて、前記基
準クロック信号に同期した前記CPUから前記サブシステ
ムへのアクセスタイミングを生成して、前記CPUの前記
データ入出力装置へのアクセス制御信号を生成すること
を特徴とするプロセッサシステム。
2. A CPU that operates based on a reference clock;
A data input / output device to be accessed by the CPU, an input / output controller that generates an access control signal for controlling a data input / output operation between the data input / output device and the CPU, and data input / output to the input / output controller. A machine state controller for providing a reference control signal serving as a reference for input / output control, wherein a system clock is provided to the machine state controller, and the machine state controller is configured to delay the CPU with respect to the system clock. Generation of a reference clock as a reference for the operation of the CPU and generation of a reference control signal as a reference for access timing to the subsystem from the CPU based on the operation information from the CPU, in parallel, the CPU includes: Receiving the reference clock generated by the machine state controller; Operating on the basis of the reference clock, wherein the input / output controller receives the reference control signal generated by the machine state controller, and receives access timing from the CPU to the subsystem in synchronization with the reference clock signal. And generating an access control signal for the CPU to access the data input / output device.
【請求項3】基準クロックに基づいて動作するCPUと、
前記CPUがアクセスするメモリシステムと、前記メモリ
システムと前記CPUとの間のデータ入出力操作を制御す
るためのメモリ制御信号を生成するメモリアクセスコン
トローラと、前記メモリアクセスコントローラにデータ
の入出力制御の基準となる基準制御信号を与えるマシン
ステートコントローラとを備えたプロセッサシステムに
おいて、 システムクロックを設けてマシンステートコントローラ
に与え、 前記マシンステートコントローラは、前記システムクロ
ックに対して遅延した前記CPUの動作の基準となる基準
クロックの生成と、前記CPUからの動作情報に基づいた
前記CPUから前記サブシステムへのアクセスタイミング
の基準となる基準制御信号の生成とを並列に行い、 前記CPUは、前記マシンステートコントローラで生成さ
れた前記基準クロックを受けて、この基準クロックに基
づいて動作し、 前記メモリアクセスコントローラは、前記マシンステー
トコントローラで生成された前記基準制御信号を受け
て、前記基準クロック信号に同期した前記CPUから前記
サブシステムへのアクセスタイミングを生成して、前記
CPUの前記データ入出力装置へのアクセス制御信号を生
成することを特徴とするプロセッサシステム。
3. A CPU that operates based on a reference clock;
A memory system to be accessed by the CPU, a memory access controller that generates a memory control signal for controlling a data input / output operation between the memory system and the CPU, and a data input / output control to the memory access controller. A machine state controller for providing a reference control signal as a reference, wherein the processor is provided with a system clock and provided to the machine state controller, wherein the machine state controller is a reference for operation of the CPU delayed with respect to the system clock. And a reference control signal serving as a reference of access timing from the CPU to the subsystem based on the operation information from the CPU. The reference mark generated in The memory access controller receives the reference control signal generated by the machine state controller, and operates from the CPU synchronized with the reference clock signal. Generate access timing to the
A processor system for generating an access control signal for accessing a data input / output device of a CPU.
【請求項4】請求項1に記載のプロセッサシステムにお
いて、前記マシンステートコントローラは、前記CPUと
前記信号コントローラとに別個に備えられたことを特徴
とするプロセッサシステム。
4. The processor system according to claim 1, wherein said machine state controller is provided separately for said CPU and said signal controller.
【請求項5】請求項2に記載のプロセッサシステムにお
いて、前記マシンステートコントローラは、前記CPUと
前記入出力コントローラとに別個に備えられたことを特
徴とするプロセッサシステム。
5. The processor system according to claim 2, wherein said machine state controller is provided separately for said CPU and said input / output controller.
【請求項6】請求項3に記載のプロセッサシステムにお
いて、前記マシンステートコントローラは、前記CPUと
前記メモリアクセスコントローラとに別個に備えられた
ことを特徴とするプロセッサシステム。
6. The processor system according to claim 3, wherein said machine state controller is provided separately for said CPU and said memory access controller.
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