JP2903551B2 - Multiprocessor synchronization mechanism - Google Patents

Multiprocessor synchronization mechanism

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JP2903551B2
JP2903551B2 JP1197532A JP19753289A JP2903551B2 JP 2903551 B2 JP2903551 B2 JP 2903551B2 JP 1197532 A JP1197532 A JP 1197532A JP 19753289 A JP19753289 A JP 19753289A JP 2903551 B2 JP2903551 B2 JP 2903551B2
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synchronization
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synchronous
processor
synchronizing
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智 松下
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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、マルチプロセッサシステムの同期化機構に
関し、特にプロセッサから単一のメモリアクセスサイク
ルとして同期操作を実現できるハードウェアに関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a synchronization mechanism of a multiprocessor system, and more particularly, to hardware capable of realizing a synchronization operation from a processor as a single memory access cycle.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のマルチプロセッサシステムにおいては、 (1)プロセッサの主記憶装置を用い、ソフトウェア的
に同期をとる。
In a conventional multiprocessor system: (1) Synchronization is performed by software using a main storage device of a processor.

(2)ワイアドオア信号を用意し、すべてのプロセッサ
から同期要求が出されたことによる同期成立の検出をハ
ードウェア的に行なう方式が提案されている。
(2) A method has been proposed in which a wired OR signal is prepared, and detection of establishment of synchronization by issuing a synchronization request from all processors is performed by hardware.

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

ところが、前記(1)の方式では、フラグのテーブル
をソフトウェアでスキャンする必要があり処理時間がか
かる。前記(2)の方式では、スキャンのオーバヘッド
はなくなるものの、先行した同期操作の成立が次の同期
操作の成立と誤って解釈されるのを防止するために、ソ
フトウェア的にワイアドオア信号がネゲートされたこと
を監視する必要がある。
However, in the method (1), it is necessary to scan the flag table by software, which takes a long processing time. In the method (2), although the scanning overhead is eliminated, the wired-OR signal is negated by software in order to prevent a preceding synchronization operation from being erroneously interpreted as a next synchronization operation. You need to monitor that.

さらに、故障プロセッサがあった場合無限待ちに陥る
が、これを回避するために、ウォッチドッグタイマーを
組み込んだ場合処理が複雑化しオーバヘッドが大きくな
る問題を有している。
Furthermore, if there is a faulty processor, an infinite wait occurs. To avoid this, when a watchdog timer is incorporated, there is a problem that processing becomes complicated and overhead increases.

本発明の目的は、前記同期に関する問題をハードウェ
アとして実装することで、オーバヘッドが少ない同期機
構を実装することにある。
An object of the present invention is to implement a synchronization mechanism with less overhead by implementing the synchronization problem as hardware.

本発明では、同期化機構は、プロセッサから単一のメ
モリアクセスとみなせるため、前記ソフトウェア処理に
かかるオーバヘッドがない。さらに、本発明では、前記
メモリアクセスとしてのプロセッサインターフェースを
実現しているため、FORTRAN,Cなどの既存の高級言語か
らでもライブラリを経由するくとなく、標準の記述子の
みで直接同期が記述でき、アプリケーションレベルの同
期オーバヘッドを極めて低く押えることが可能である。
In the present invention, since the synchronization mechanism can be regarded as a single memory access from the processor, there is no overhead for the software processing. Further, in the present invention, since the processor interface as the memory access is realized, synchronization can be directly described only with a standard descriptor without using a library even from an existing high-level language such as FORTRAN, C. In addition, it is possible to keep the application level synchronization overhead extremely low.

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

本発明のマルチプロセッサの同期化機構の構成は、第
1に、複数の要素プロセッサを持ったマルチプロセッサ
において、すべてのプロセッサ間の同期メカニズムをハ
ードウェア的に実現する装置であって、前記要素プロセ
ッサごとに設けられ要素プロセッサの1つのメモリアド
レスを占有する複数の同期アダプタと、各要素プロセッ
サの前記同期アダプタから出力される同期要求線を入力
とし同期グラントの信号を生成する単一の同期ユニット
から構成され、同期を行なうプロセッサが前記同期アダ
プタの前記メモリアドレスをアクセスすることで同期処
理が開始され、その同期の成立をもって前記メモリアク
セスが完了する機構を実現することを特徴とする装置で
あって、前記同期アダプタとして前記同期ユニットから
の前記グラント線がネゲートされるまで待ったのち前記
同期要求線をアサートし前記同期グラント線がアサート
されるのを待ったのち、前記要求線をネゲートすると同
時に前記プロセッサのアクセスサイクルを終了させる機
構を有し、前記同期ユニットとして、すべての同期アダ
プタからの同期要求線がアサートされた場合に各同期ユ
ニットへ接続された前記同期グラント線をすべてアサー
トし、この後、すべての同期アダプタからの同期要求線
がすべてネゲートされたことを検出し前記同期グラント
線をネゲートする機構を有することを特徴として、また
第2に、請求項(1)のメモリアクセスとして同期機構
を実現することを特徴とする装置であって、同期処理の
間は、通常のバス監視タイマの代わりにウォッチドッグ
タイマを起動し、同期タイムアウトをバスエラーとして
同期を要求したプロセッサに伝達する機構を付加するこ
とを特徴とし、また第3に、請求項(1)の同期化機構
において、同期に参加しないプロセッサの存在を許すた
め、同期対象となるプロセッサを示す信号線を付加した
ことを特徴とし、また第4に、請求項(1)の同期化機
構の前記同期ユニットで、すべての同期ユニットの同期
要求線のアサートを検出するロジックに含まれる論理積
ゲート、すべての同期ユニットの同期要求線のネゲート
を検出するロジックに含まれる論理積ゲート、のすべ
て、もしくは一部にワイアドオアを用いたことを特徴と
する。
The configuration of the synchronization mechanism of the multiprocessor according to the present invention is, first, in a multiprocessor having a plurality of element processors, an apparatus for realizing a synchronization mechanism between all processors in hardware, A plurality of synchronization adapters provided for each element processor and occupying one memory address of the element processor, and a single synchronization unit which receives a synchronization request line output from the synchronization adapter of each element processor and generates a synchronization grant signal. An apparatus configured to implement a mechanism in which a synchronization processor starts the synchronization process by accessing the memory address of the synchronization adapter and completes the memory access when the synchronization is established. , The grant line from the synchronization unit as the synchronization adapter After waiting until the gate is asserted, the synchronous request line is asserted, and after waiting for the synchronous grant line to be asserted, the request line is negated and a mechanism for simultaneously terminating the access cycle of the processor is provided. When the synchronous request lines from all the synchronous adapters are asserted, all the synchronous grant lines connected to each synchronous unit are asserted, and thereafter, all the synchronous request lines from all the synchronous adapters are negated. And a second mechanism for realizing a synchronization mechanism as a memory access according to claim (1), wherein a mechanism for negating the synchronization grant line is provided. In the meantime, start the watchdog timer instead of the normal bus monitoring timer, and set the synchronization timeout. Thirdly, a mechanism for transmitting a synchronization to a processor that has requested synchronization is added. Thirdly, in the synchronization mechanism according to the first aspect of the present invention, a processor that does not participate in synchronization is permitted to be synchronized. Fourthly, a signal line indicating a processor is added, and fourthly, the synchronization unit of the synchronization mechanism according to claim 1 is included in logic for detecting assertion of synchronization request lines of all synchronization units. A wired OR is used for all or a part of the AND gate and the AND gate included in the logic for detecting the negation of the synchronization request lines of all the synchronization units.

〔作用〕[Action]

本発明の同期機構は、要素のプロセッサの1つのメモ
リアドレスを占有する。
The synchronization mechanism of the present invention occupies one memory address of the element's processor.

同期を行なうプロセッサにより同期アダプタの前記メ
モリアドレスをアクセスすることによって同期処理が開
始され、その同期の成立をもって前記メモリアクセスが
完了する機構を実現する。
The synchronization process is started by accessing the memory address of the synchronization adapter by the processor that performs synchronization, and a mechanism that completes the memory access when the synchronization is established is realized.

同期に際し、前記同期ユニットは、すべてのプロセッ
サの同期要求線がアサートされたことを検出し、各同期
ユニットの前記同期グラント線をアサートする。さら
に、前記同期ユニットは、すべてのプロセッサからの同
期アクノリッジ線のアサートを検出し前記同期グラント
線をネゲートする機構を有する。
Upon synchronization, the synchronization unit detects that the synchronization request lines of all processors have been asserted, and asserts the synchronization grant line of each synchronization unit. Further, the synchronization unit has a mechanism for detecting assertion of a synchronization acknowledge line from all processors and negating the synchronization grant line.

この際、あらかじめ同期タイムアウト時間に設定され
ているウォッチドッグタイマを、バスエラー監視用のタ
イマとして起動する。
At this time, a watchdog timer set in advance for the synchronization timeout time is started as a bus error monitoring timer.

請求項(1)の同期化機構において、同期に参加しな
いプロセッサの存在を許すため、同期対象となるプロセ
ッサを示す信号線と信号線がアサートされたプロセッサ
のもの同期要求線、同期アクノリッジ線に応じて同期グ
ラント線の値を決定することを特徴とした同期ユニット
から構成される。
The synchronization mechanism according to claim 1, wherein a signal line indicating a processor to be synchronized and a synchronization request line and a synchronization acknowledge line of a processor whose signal line is asserted are allowed to allow the existence of a processor not participating in synchronization. And a synchronization unit for determining the value of the synchronization grant line.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明の実施例について説明する。 Next, examples of the present invention will be described.

請求項(1),(2),(3)を用いた、2つの処理
装置からなる装置例を第1図に示す。図中、信号名の末
尾に付けられたアスタリスク(*)は負論理を示す。図
中、11,12は独立した処理装置、13は順序回路から構成
される同期ユニット、11と13の間は、要求線111,グラン
ト線112,存在線113で接続され、12と13の間は要求線12
1,グラント線122,存在線123で接続される。
FIG. 1 shows an example of an apparatus composed of two processing apparatuses using claims (1), (2) and (3). In the figure, an asterisk (*) added to the end of the signal name indicates negative logic. In the figure, 11 and 12 are independent processing units, 13 is a synchronization unit composed of a sequential circuit, and 11 and 13 are connected by a request line 111, a grant line 112, and a presence line 113, and between 12 and 13. Is request line 12
1, connected by a grant line 122 and a presence line 123.

処理装置11,12は同一の構成をしており、処理装置11
の内部構成は、プロセッサ117から出力されるアドレス
をデコードし、同期アダプタのセレクト信号を生成する
デコーダ119,バスエラー信号BERR*を生成するバスカウ
ンタ118、同期処理中のバスエラーカウント処理を行な
うウォッチドッグタイマ116、および、同期アダプタ115
からなる。
The processing devices 11 and 12 have the same configuration,
Has a decoder 119 for decoding an address output from the processor 117 and generating a select signal for the synchronous adapter, a bus counter 118 for generating a bus error signal BERR *, and a watch for performing a bus error count process during the synchronization process. Dog timer 116 and synchronization adapter 115
Consists of

プロセッサ117は、アドレスバスADにアドレスを出力
し、アドレスストローブAS*をアサートしてバスサイク
ルを開始する。周辺装置は、DTACK*信号をアサートし
てバスサイクルの終了をプロセッサに要求する。存在し
ないデバイスをアクセスしてバスサイクルが無限に中断
するのをさけるため、バスカウンタ118は、AS*の長さ
を監視し、AS*のアサート時間が長過ぎる場合、バスエ
ラー信号BERR*をアサートしプロセッサにバスエラーを
伝達する。
Processor 117 outputs an address to address bus AD, asserts address strobe AS *, and starts a bus cycle. The peripheral device asserts the DTACK * signal to request the processor to end the bus cycle. The bus counter 118 monitors the length of AS * to prevent the bus cycle from being infinitely interrupted by accessing a non-existent device, and asserts the bus error signal BERR * if the assertion time of AS * is too long. Then, a bus error is transmitted to the processor.

以上の装置を用い、barrierと呼ばれる同期機構をハ
ードウェア的に実現する。barrierとは、同期対象とな
ったすべてのプロセッサの間で同期を確立する方法であ
る。barrierの概念を第5図に示す。以下、プロセッサ
からの同期の要求を“barrierの発行”、同期の成立を
“barrierの成立”と表現する。
Using the above device, a synchronization mechanism called a barrier is realized in hardware. The barrier is a method of establishing synchronization between all the processors to be synchronized. The concept of barrier is shown in FIG. Hereinafter, a request for synchronization from the processor is referred to as “issue of a barrier”, and establishment of synchronization is referred to as “establishment of barrier”.

プロセッサは本装置を用いてbarrierを発行する場
合、デコーダ119に割り当てられたメモリアドレスをア
クセスする。同期アダプタ115は、同期ユニット13と連
係し、barrierの成立をもって、バスサイクルを終了す
る。通常、バスカウンタ118によるBERR*の検出時間
は、barrierの成立までの待ち時間の最大値に比べ小さ
いため、barrier処理中CINH信号線を用い、バスカウン
タがBERR*信号をアサートするのを禁止する。
When issuing a barrier using this apparatus, the processor accesses a memory address assigned to the decoder 119. The synchronization adapter 115 cooperates with the synchronization unit 13 and ends the bus cycle when the barrier is established. Normally, the detection time of BERR * by the bus counter 118 is smaller than the maximum value of the waiting time until the establishment of the barrier, so that the bus counter is prohibited from asserting the BERR * signal using the CINH signal line during the barrier processing. .

請求項(2)では、バスカウンタの代わりに同期アダ
プタからのCNT信号によって、プログラマブルなウォッ
チドッグタイマを起動することで、同期の最大待ち時間
を設定でき、同期タイムアウトはBERR*信号線を経由し
てバスエラーとしてプロセッサに伝達される。ウォッチ
ドッグタイマをプログラマブルにすることで、同期エラ
ーの基準を適切に設定できる。
In claim (2), the maximum wait time for synchronization can be set by activating a programmable watchdog timer by a CNT signal from the synchronization adapter instead of the bus counter, and the synchronization timeout is set via the BERR * signal line. Is transmitted to the processor as a bus error. By making the watchdog timer programmable, the synchronization error reference can be set appropriately.

以下、同期アダプタ115と同期ユニット13の間の動作
について解説する。
Hereinafter, the operation between the synchronization adapter 115 and the synchronization unit 13 will be described.

第2図に同期アダプタ115に入力される。主な信号の
タイミングを示す。
In FIG. 2, the data is input to the synchronization adapter 115. The timing of the main signal is shown.

信号名の前の(入)(出)は、同期アダプタからみた
信号の方向を示す。
(In) (out) before the signal name indicates the direction of the signal as viewed from the synchronization adapter.

存在線113,123は、処理装置がbarrierの対象になるこ
とを示す信号線であり、第2図の信号を生成するプロセ
ッサではアサートされている。
The presence lines 113 and 123 are signal lines indicating that the processing device is a target of the barrier, and are asserted in the processor that generates the signal in FIG.

第2図では、T1からT5までのチェックポイントで示さ
れる第1のbarrier発行と、S1からS4までのチェックポ
イントで示される第2のbarrierが示されている。第2
のbarrier発行では、バスエラー発生のタイミングを示
している。
FIG. 2 shows a first barrier issuance indicated by checkpoints T1 to T5 and a second barrier indicated by checkpoints S1 to S4. Second
Indicates the timing of occurrence of a bus error.

第1のbarrier発行を用いた正常な処理の解説を時間
を追って示す。
A description of a normal process using the first barrier issuance will be given in time.

(z)barrier受信可能フェーズ。(Z) Barrier receivable phase.

(a)T1:開始フェーズ:プロセッサ117が同期アダプタ
のアドレスに対しアクセスを開始し、デコーダ119がCS
*をアサートする。
(A) T1: start phase: the processor 117 starts accessing the address of the synchronous adapter, and the decoder 119
Assert *.

(b)T2:要求フェーズ:同期アダプタ115は、グラント
線がネゲートされていることを確認し、要求線111をア
サートし、同期ユニットに同期処理を発行する。
(B) T2: Request phase: The synchronization adapter 115 confirms that the grant line is negated, asserts the request line 111, and issues a synchronization process to the synchronization unit.

(c)T3:グラントフェーズ:同期ユニット13はすべて
の同期対象の処理装置の要求線がアサートされているこ
とを検出し、各処理装置にゆくグラント信号を同時にア
サートする。同期アダプタ115は、グラントのアサート
により、CS*をアサートしバスサイクルを終了させbarr
ierの成立をプロセッサに知らせるとともに、要求線を
ネゲートして、同期操作の完了を同期ユニットに知らせ
る。(T4) (d)T5:復旧フェーズ:同期ユニット13は、すべての
処理装置からの要求線がネゲートされたことを検出し、
グラント線をネゲートし、同期処理を終了する。
(C) T3: Grant phase: The synchronization unit 13 detects that the request lines of all the processing units to be synchronized are asserted, and simultaneously asserts a grant signal to each processing unit. The synchronous adapter 115 asserts CS * in response to the assertion of the grant, terminates the bus cycle, and
Inform the processor of the establishment of ier and negate the request line to notify the synchronization unit of the completion of the synchronization operation. (T4) (d) T5: Recovery phase: The synchronization unit 13 detects that the request lines from all the processing devices have been negated,
The grant line is negated, and the synchronization process ends.

T3からT5までの処理時間は信号伝搬時間であり、通常
プロセッサの処理時間に比較して十分短いため、後続の
barrier発行S1は、T5よりも遅れて到着する。したがっ
て、後続のbarrier発行に関しても、前記(a)から
(d)と同一な処理となる。しかしながら、上記(d)
のフェーズで、どこかの処理装置が故障し要求線のネゲ
ートT4が同期ユニット13に伝搬するのが遅れたり、まっ
たく伝搬しなかった場合、S1がT5に先行する事態が生ず
る。この場合、以下の処理となる。
The processing time from T3 to T5 is the signal propagation time, which is sufficiently shorter than the processing time of the normal processor,
The barrier issue S1 arrives later than T5. Accordingly, the same processing as in the above (a) to (d) is performed for the subsequent barrier issuance. However, the above (d)
In this phase, if some processing unit fails and the negate T4 of the request line propagates to the synchronization unit 13 with a delay or does not propagate at all, a situation occurs in which S1 precedes T5. In this case, the following processing is performed.

(e)S2:後発開始フェーズ:同期アダプタ115は、前記
(a)で示したように、グラント線のネゲートT5を待っ
て要求を発行し、先行した第1のbarrierの成立を第2
のbarrierの成立と区分する。
(E) S2: Late start phase: As shown in (a), the synchronous adapter 115 issues a request after waiting for the grant line negation T5, and determines whether the first barrier has been established earlier.
Is defined as the establishment of a barrier.

第2のbarrierにおいてタイムアウト処理を示す。S3
までCNTがアサートされていたため、ウォッチドッグタ
イマがBERR*をアサートしている。この場合以下の中止
フェーズとなる。
The time-out process is shown in the second barrier. S3
The watchdog timer has asserted BERR * because CNT was already asserted. In this case, the following suspension phase is performed.

(f)S4:中止フェーズ:BERR*により、プロセッサは、
バスサイクルを中断する、これによりCS*はネゲートさ
れ、同期アダプタ115はS4をネゲートし、前記barrier受
信可能状態(z)に戻る。
(F) S4: Stop phase: By BERR *, the processor
The bus cycle is interrupted, whereby CS * is negated, and the synchronization adapter 115 negates S4, and returns to the barrier receivable state (z).

第1図の構成で前記タイミングを満たす同期ユニット
の構成を、第3図に示す。要求線は、34のNOTゲートに
より、グラントのネゲートを要求する開放線35に変換す
る。前記(d)復旧フェーズにおける同期ユニットの動
作は、すべての解放線のアサートにより、グラント線を
ネゲートすると読みかえることができ、処理装置の要求
線もしくは解放線の本数の入力線を持つANDゲートを経
由してSRフリップフロップ33のSET入力、もしくは、33
のリセット入力に接続される。33のQ出力は、グラント
信号として、すべての処理装置に分配される。
FIG. 3 shows a configuration of the synchronization unit satisfying the timing in the configuration of FIG. The request line is converted by the NOT gate 34 into an open line 35 requesting negation of the grant. The operation of the synchronization unit in the (d) restoration phase can be read as negating the grant line by asserting all release lines, and the AND gate having the number of request lines or the number of release lines of the processing device can be read. Via the SET input of SR flip-flop 33 or 33
Connected to the reset input. The 33 Q outputs are distributed to all processors as a grant signal.

第3図には、請求項(3)に対応し、ORゲート36,37
が付加されている。存在線*は負論理であるため、ORゲ
ート36,37により存在線*がネゲートされているゲート
に関しANDゲート31,32の入力は常にアサートされ、前記
存在線*をネゲートしているプロセッサのbarrier操作
対象から外す。
FIG. 3 shows OR gates 36 and 37 corresponding to claim (3).
Is added. Since the existence line * is negative logic, the inputs of the AND gates 31 and 32 are always asserted with respect to the gate whose existence line * is negated by the OR gates 36 and 37, and the barrier of the processor negating the existence line * Remove from operation target.

前記ANDゲート31,32はそれぞれ処理装置台数の入力が
必要であり、処理装置の数が増大した場合実現が困難に
なる。また、前記同期ユニット13接続される。要求線、
グラント線、存在線も処理装置の数に比例して増大する
が、請求項(4)を用いることで、前記問題点を解消で
きる。
Each of the AND gates 31 and 32 needs to input the number of processing devices, and it becomes difficult to realize the increase in the number of processing devices. Also, the synchronization unit 13 is connected. Request line,
Grant lines and existence lines also increase in proportion to the number of processing devices, but the problem can be solved by using claim (4).

第4図に請求項(4)を適用した、ワイヤードORによ
る構成例を示す。存在線*はバス43によりワイヤードOR
される、(3)の請求項の選択的barrierを実現するた
めに、ORゲート49により、要求線、解放線と存在線のOR
がとられ、バス41,44により、ワイヤードORが実現され
る。グランド線はバス42によりブロードキャストされ
る。第4図の装置により、複数のプロセッサの要求線、
グランド線、存在線を統合し、要求線'45、グランド線'
46、存在線'47、解放線'48が生成される。これらの信号
は、同期ユニット13の要求線、存在線、解放線、グラン
ト線と接続するば良い。ただし、NOTゲート3は、外し
ておく。
FIG. 4 shows an example of a configuration using wired OR to which claim (4) is applied. Presence line * is wired OR by bus 43
In order to realize the selective barrier of claim (3), an OR gate 49 ORs a request line, a release line and an existence line.
And a wired OR is realized by the buses 41 and 44. The ground line is broadcast by the bus 42. 4, the request lines of a plurality of processors,
Integration of ground line and existing line, request line '45, ground line '
46, the existence line '47 and the release line '48 are generated. These signals may be connected to the request line, the existence line, the release line, and the grant line of the synchronization unit 13. However, the NOT gate 3 is removed.

すべての同期アダプタからの要求線、グラント線、存
在線を第4図に示すワイヤードOR接続した場合、ゲート
31,32,36,37、および、バス43を取り除くことができ、
同期ユニット13はSRフリップフロップ33のみで構成する
ことができる。この場合、要求線'45がSRフリップフロ
ップ33のS入力に、解放線'48がSRフリップフロップ33
のR入力に接続される。
When request lines, grant lines, and existence lines from all synchronous adapters are connected by wired OR as shown in Fig. 4, the gate
31,32,36,37 and bus 43 can be removed,
The synchronization unit 13 can be constituted only by the SR flip-flop 33. In this case, the request line '45 is connected to the S input of the SR flip-flop 33, and the release line '48 is connected to the SR flip-flop 33.
To the R input.

第3図においてNOTゲートを同期アダプタ側に移し解
放線を同期アクノリッジ線と読み変えれば、請求項
(5)の構成と見なせる。とりわけ、請求項(4)のワ
イヤードORを用いた構成では、ワイヤードORより処理装
置側を、同期アダプタとして見なしたほうが自然であ
り、請求項(5)の構成に該当する。
In FIG. 3, if the NOT gate is moved to the synchronous adapter side and the release line is read as a synchronous acknowledge line, it can be regarded as the configuration of claim (5). In particular, in the configuration using the wired OR in claim (4), it is more natural to regard the processing device side as a synchronous adapter than the wired OR, and this corresponds to the configuration in claim (5).

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明では、前記同期に関する問題をハードウェアと
して実装することで、オーバヘッドが少ない同期機構を
実装する。
In the present invention, a synchronization mechanism with little overhead is implemented by implementing the synchronization-related problem as hardware.

本発明では、同期化機構は、プロセッサから単一のメ
モリアクセスとみなせるため、前記ソフトウェア処理に
かかるオーバヘッドがない。
In the present invention, since the synchronization mechanism can be regarded as a single memory access from the processor, there is no overhead for the software processing.

さらに、本発明では、前記メモリアクセスとしてのプ
ロセッサインターフェースを実現しているため、FORTRA
N,Cなどの既存の高級言語からでもライブラリを経由す
ることなく、標準の記述子のみで直接同期が記述でき、
アプリケーションレベルでの同期オーバヘッドを極めて
低く押えることが可能である。
Furthermore, in the present invention, since the processor interface as the memory access is realized, the FORTRA
Even from existing high-level languages such as N and C, synchronization can be described directly with only standard descriptors without going through a library.
It is possible to keep the synchronization overhead at the application level extremely low.

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

第1図は本発明の一実施例のブロック図、第2図は同期
アダプタに入力される主な信号のタイミング図、第3図
は同期ユニットの構成図、第4図はワイヤードORによる
構成例を示す図、第5図はbarrierの概念図である。 11,12……独立した処理装置、13……同期ユニット、11
1,121……要求線、112,122……グラント線、113,123…
…存在線、115……同期アダプタ、116……ウォッチドッ
グタイマ、117……プロセッサ、118……バスカウンタ、
119……デコーダ、31,32……ANDゲート、33……SRフリ
ップフロップ、34……NOTゲート、35……解放線、36,37
……ORゲート、41,42,43,44……バス、45,46,47,48……
同期ユニットへの入力、45……要求線、46……グラント
線、47……存在線*、48……解放線、49……ORゲート。
FIG. 1 is a block diagram of one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a timing diagram of main signals input to a synchronization adapter, FIG. 3 is a configuration diagram of a synchronization unit, and FIG. FIG. 5 is a conceptual diagram of the barrier. 11,12 …… Independent processing unit, 13 …… Synchronization unit, 11
1,121 …… Request line, 112,122 …… Grant line, 113,123…
... presence line, 115 ... synchronization adapter, 116 ... watchdog timer, 117 ... processor, 118 ... bus counter,
119: Decoder, 31, 32: AND gate, 33: SR flip-flop, 34: NOT gate, 35: Release line, 36, 37
…… OR gate, 41,42,43,44 …… Bus, 45,46,47,48 ……
Input to synchronous unit, 45: request line, 46: grant line, 47: presence line *, 48: release line, 49: OR gate.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−23361(JP,A) 特開 昭62−232065(JP,A) Kai Hwang「Advance d Computer Archite cture」McGraw Hill 1993 p363−367 Proceeding of ASP LOS▲III▼ Vol.24 spe lsne 1989 p54−63 Rajiv Gupta「The F uzzy Barriev:Mecha nism for High Spee d Synchronazdfim o f Processors」 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G06F 15/16 WPI JOIS INSPECContinuation of the front page (56) References JP-A-64-23361 (JP, A) JP-A-62-232065 (JP, A) Kai Hwang "Advanced Computer Architecture" McGraw Hill 1993 p363-367 Proceeding OSP ASP. {III} Vol. 24 spe lsne 1989 p54-63 Rajiv Gupta "The F uzzy Barriev: Mecha nism for High Spee d Synchronazdfim o f Processors " (58) investigated the field (Int.Cl. 6, DB name) G06F 15/16 WPI JOIS INSPEC

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】複数の要素プロセッサを持ったマルチプロ
セッサにおいて、すべてのプロセッサ間の同期メカニズ
ムをハードウェア的に実現する装置であって、前記要素
プロセッサごとに設けられ要素プロセッサの1つのメモ
リアドレスを占有する複数の同期アダプタと、各要素プ
ロセッサの前記同期アダプタから出力される同期要求線
を入力とし同期グラントの信号を生成する単一の同期ユ
ニットから構成され、同期を行なうプロセッサが前記同
期アダプタの前記メモリアドレスをアクセスすることで
同期処理が開始され、その同期の成立をもって前記メモ
リアクセスが完了する機構を実現することを特徴とする
装置であって、前記同期アダプタとして前記同期ユニッ
トからの前記グラント線がネゲートされるまで待ったの
ち前記同期要求線をアサートし前記同期グラント線がア
サートされるのを待ったのち、前記要求線をネゲートす
ると同時に前記プロセッサのアクセスサイクルを終了さ
せる機構を有し、前記同期ユニットとして、すべての同
期アダプタからの同期要求線がアサートされた場合に各
同期ユニットへ接続された前記同期グラント線をすべて
アサートし、この後、すべての同期アダプタからの同期
要求線がすべてネゲートされたことを検出し前記同期グ
ラント線をネゲートする機構を有することを特徴とする
マルチプロセッサの同期化機構。
An apparatus for realizing a synchronization mechanism among all processors in hardware in a multiprocessor having a plurality of element processors, wherein one memory address of each element processor is provided for each element processor. A plurality of synchronization adapters to be occupied, and a single synchronization unit that receives a synchronization request line output from the synchronization adapter of each element processor and generates a synchronization grant signal, and the processor that performs synchronization is a processor of the synchronization adapter. A synchronization process started by accessing the memory address, and a mechanism for completing the memory access when the synchronization is established is realized, wherein the grant from the synchronization unit as the synchronization adapter is provided. Wait until the line is negated and then the synchronization request line After asserting and waiting for the synchronous grant line to be asserted, a mechanism for negating the request line and terminating the access cycle of the processor at the same time, and as a synchronous unit, synchronous request lines from all synchronous adapters A mechanism for asserting all of the synchronous grant lines connected to each synchronous unit when asserted, detecting that all synchronous request lines from all synchronous adapters have been negated, and negating the synchronous grant line A synchronization mechanism for a multiprocessor, comprising:
【請求項2】請求項(1)のメモリアクセスとして同期
機構を実現することを特徴とする装置であって、同期処
理の間は、通常のバス監視タイマの代わりにウォッチド
ッグタイマを起動し、同期タイムアウトをバスエラーと
して同期を要求したプロセッサに伝達する機構を付加す
ることを特徴とする同期機構。
2. A device for realizing a synchronization mechanism as a memory access according to claim 1, wherein a watchdog timer is activated instead of a normal bus monitoring timer during the synchronization process. A synchronization mechanism characterized by adding a mechanism for transmitting a synchronization timeout as a bus error to a processor that has requested synchronization.
【請求項3】請求項(1)の同期化機構において、同期
に参加しないプロセッサの存在を許すため、同期対象と
なるプロセッサを示す信号線を付加したことを特徴とす
る同期化機構。
3. The synchronization mechanism according to claim 1, wherein a signal line indicating a processor to be synchronized is added to allow a processor not participating in synchronization to exist.
【請求項4】請求項(1)の同期化機構の前記同期ユニ
ットで、すべての同期ユニットの同期要求線のアサート
を検出するロジックに含まれる論理積ゲート、すべての
同期ユニットの同期要求線のネゲートを検出するロジッ
クに含まれる論理積ゲート、のすべて、もしくは一部に
ワイアドオアを用いたことを特徴とする同期化機構の構
成方式。
4. The synchronizing unit according to claim 1, wherein said synchronizing unit includes an AND gate included in a logic for detecting assertion of a synchronizing request line of all synchronizing units, and a synchronizing request line of all synchronizing units. A configuration method of a synchronization mechanism, wherein a wired OR is used for all or a part of an AND gate included in a logic for detecting negation.
【請求項5】請求項(1)の同期化機構に同期アクノリ
ッジ線を付加した装置であって、前記同期ユニットから
の同期グラント線がネゲートされるまで待ったのち前記
同期要求線をアサートし、前記同期グラント線がアサー
トされるのを待ったのち同期アクノリッジ線をアサート
すると同時に前記プロセッサのアクセスサイクルを終了
させる機構を有した同期アダプタ、および、すべてのプ
ロセッサの同期要求線がアサートされた場合、各同期ユ
ニットの前記同期グラント線をアサートし、すべてのプ
ロセッサからの同期アクノリッジ線のアサートをもって
前記同期グランド線をネゲートする機構を有する同期ユ
ニットから構成されることを特徴とするマルチプロセッ
サの同期化機構。
5. An apparatus according to claim 1, further comprising a synchronization acknowledge line added to said synchronization mechanism, wherein said synchronization request line is asserted after waiting until a synchronization grant line from said synchronization unit is negated. A synchronous adapter having a mechanism for waiting for a synchronous grant line to be asserted and then asserting a synchronous acknowledge line and simultaneously terminating the access cycle of the processor, and when a synchronous request line of all processors is asserted, each synchronous A synchronizing mechanism for a multiprocessor, comprising: a synchronizing unit having a mechanism for asserting the synchronizing grant line of a unit and negating the synchronizing ground line with assertion of synchronizing acknowledge lines from all processors.
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Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Kai Hwang「Advanced Computer Architecture」McGraw Hill 1993 p363−367
Proceeding of ASPLOS▲III▼ Vol.24 spelsne 1989 p54−63
Rajiv Gupta「The Fuzzy Barriev:Mechanism for High Speed Synchronazdfim of Processors」

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