JP3132012B2 - データバス制御回路 - Google Patents

データバス制御回路

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JP3132012B2
JP3132012B2 JP03009583A JP958391A JP3132012B2 JP 3132012 B2 JP3132012 B2 JP 3132012B2 JP 03009583 A JP03009583 A JP 03009583A JP 958391 A JP958391 A JP 958391A JP 3132012 B2 JP3132012 B2 JP 3132012B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子機器等の制御に用
いられるマイクロコンピュータ装置内部のデータバス制
御回路に関する。
【従来の技術】マイクロコンピュータ装置のCPUであ
るマイクロプロセッサの処理速度は当初は1[MHZ]程
度であったが、年々その高速化が図られ、最近は33
[MHZ]を越すものも出てきている。しかし、被制御
デバイスであるLSIやメモリ等はその処理速度の高速
化がマイクロプロセッサよりも相対的に遅いため、これ
らを単純に制御することができなくなってきている。図
4に本発明が適用される一般的なマイクロコンピュータ
装置内部のデータバス制御回路を示す。この図におい
て、10は所定周波数のクロック信号CLKで動作するマ
イクロプロセッサ、11マイクロプロセッサ10のデ
ータバスに直結されたLSIやメモリ等の複数の被制御
デバイス12はマイクロプロセッサ10と被制御デバ
イス11の間のデータバスに挿入されデータ信号DATA
の読み込み(リード)と書き込み(ライト)とを行う際
に該データ信号DATAの送出方向を切り換えるための双方
向性バスバッファ、13はマイクロプロセッサ10の出
力するアドレス信号ADDRESSをデコードして複数の被制
御デバイス11中から特定のものを選択するための選
択信号DSEL*を生成するアドレスデコーダ、14はマイ
クロプロセッサ10が送出するバスサイクル開始を知ら
せるバスサイクルスタート信号BCYST*に基づいて当該
バスサイクルの終結を指示するためのレディ信号READY
*を生成するレディ信号発生器である。マイクロプロセ
ッサ10はレディ信号発生器14から返送されたレディ
信号READY*に基づいてバスサイクルを終結させる。す
なわち、リードサイクルのときは該データバスからリー
ドデータ信号を受信してこれを読み込むリード処理を行
い、ライトサイクルのときは該データバスにライトデー
タ信号を送信するライト処理を行う。バスバッファ12
では、リード処理を行うとき即ちデータ信号DATAが被制
御デバイス11からマイクロプロセッサ10側に向か
う条件を指示するときはマイクロプロセッサ10が出力
するリードコマンド信号RD*を用いた第一のイネーブル
信号GA*が用いられ、一方ライト処理を行うとき即ちデ
ータがマイクロプロセッサ10側から被制御デバイス
側に向かう条件を指示するときはマイクロプロセッサ
10が出力する方向信号DIRを反転した第二のイネーブ
ル信号GB*が用いられる。方向信号DIRはバスの方向を
設定するための信号であって、例えばリード方向のとき
はLowレベル(以下L信号とする)、ライト方向のと
きはHighレベル(以下H信号とする)となるように
設定されている。なお、以後の説明の都合上、アドレス
信号ADDRESSおよびデータ信号DATAは正論理信号の束
し、これら信号以外のバスサイクルスタート信号BCYST
*、レディ信号READY*、選択信号DSEL*、リードコマ
ンド信号RD*、各イネーブル信号GA*、GB*、および、
後述するライトコマンド信号WR*は各々L信号のときに
アクティブになる負論理信号とする。また、被制御デバ
イス11、選択信号DSEL*を受信し、且つ、マイクロ
プロセッサ10から送出されたライトコマンド信号WR
*、リードコマンド信号RD*、および前記選択信号DSEL
*に基づいてデータバスとの間でデータの送受信を行っ
ている。次に、上記構成のデータバス制御回路でリード
処理とライト処理とが連続して行われる場合について説
明する。例えば、マイクロプロセッサ10が20[MH
Z]で動作する汎用のものとし、バスサイクルのうち、
リードサイクル3クロック、ライトサイクル4クロック
で実行可能とすると、この連続した処理は、理想的には
図5に示すタイムチャートに従って行わなわれなければ
ならない。即ち、リードサイクルの最初のクロック信号
CLKにより方向信号DIRがL信号、バスサイクルスタート
信号BCYST*もL信号になると、リードコマンド信号RD
*がL信号となる。ほぼ同時に被制御デバイス11
データ信号DATAがデータラインを通じてデータバスに出
力され、マイクロプロセッサ10が該データ信号DATAを
データバスから受信してリード処理を行う(A部)。レ
ディ信号READY*がL信号になり、リードサイクルが終
了すると、方向信号DIR、リードコマンド信号RD*が各
々H信号となる。この時、被制御デバイス11データ
ラインの駆動を停止して高インピーダンス状態即被制
御デバイス11当該ラインを駆動していない状態とす
るが、実際には、リードコマンド信号RD*がH信号にな
ってからデータラインが高インピーダンスになるには図
5の(1)に示すように一定の時間がかかる。この時間(1)
をリードデータフロート時間と呼ぶ。このリードデータ
フロート時間(1)は被制御デバイス11処理速度が速
くなるほど短くなるが、通常のものは30〜100[n
s]程度である。一方、ライトサイクルに切り替わ
と、マイクロプロセッサ10はバスサイクルスタート信号
BCYST*L信号に、方向信号DIRはH信号になってい
るので、マイクロプロセッサ10が選択信号DSEL*によ
り選択された被制御デバイス11ライト処理を行うた
めにデータバスにデータ信号DATAを出力する(B部)。
しかし、実際には、ライトサイクルが始まってからマイ
クロプロセッサ10がデータ信号DATAを出力するには図
5の(2)に示すように30〜50[ns]程度の時間が
かかる。これら時間(1)(2)を実際のタイムチャートにあ
てはめたのが図6である。この図に示すように、リード
データフロート時間(1)がライトサイクルにおけるデー
タ出力開始時間(2)よりも長くなりすぎると、データ信
号DATAのうち被制御デバイス11駆動されるリードデ
ータ信号READとマイクロプロセッサ10で駆動されるデ
ータ信号WRITEとがバス上で競合する時間(3)が生じる。
これは回路動作上有害な現象であって、ライトサイクル
における異常データ信号の書き込みや、回路自体の故障
を招いてしまう問題があった。そこで、従来、リードデ
ータフロート時間(1)が長すぎる場合に生じる前記バス
上のデータ競合を防ぐ方策として、図7に示す構成のデ
ータバス制御回路を用いている。図7中、15は信号遅
延回路であって、リードデータ信号READがフローティン
グになるまで前記第のイネーブル信号GB*を一定時間
遅延して前記バスバッファ12に送出するものである。
しかしこうすると、被制御デバイス11に与えられるライ
トデータ信号WRITEの成立もその分遅れるので、マイク
ロプロセッサ10の出力するライトコマンド信号WR*も
この信号遅延回路15で同等の時間分を遅延して被制御
デバイス11送出する。また、レディ信号発生器14
から出力されるレディ信号DREADY*もそのままにしてお
くと実際のデータ書き込み時間が不足してしまうので、
信号遅延回路15で同等の時間だけこれを遅延してマイ
クロプロセッサ10に送出する。なお、READY*、DWR*
は各々信号遅延回路を経たレディ信号、ライトコマンド
信号、を示す。図8は信号遅延回路15の具体的構成例
を示したものである。図8において、16はシフトレジ
スタ回路、17はインバーティングNAND回路を示
す。シフトレジスタ16内のフリップフロップの段数
は、補償すべき前記リードデータフローティング時間に
合わせて制御回路毎に調整できる。また、図8中、aは
マイクロプロセッサ10の出力するライトコマンド信号
WR*をシフトレジスタ回路16で所用クロック信号CLK
分遅延した信号、bは前記信号aとライトコマンド信号
WR*とをインバーティングNAND条件で生成される前
記ライトコマンド信号DWR*、cはレディ信号発生器1
4から出力されるレディ信号DREADY*をシフトレジスタ
回路16で所用クロック信号CLK分遅延した信号、dは
前記信号cとレディ信号DREADY*のインバーティングN
AND条件で生成される前記レディ信号READY*であ
る。図7、図8のような回路構成にすれば、リードサイ
クルからライトサイクルに移行する際に一定のデッドタ
イムを設けることができるため、被制御デバイス11
駆動されるリードデータ信号READとマイクロプロセッサ
10で駆動されるライトデータ信号WRITEとがバス上で
競合する事態を防止することができる。
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図7に
示したデータバス制御回路の構成では、マイクロプロセ
ッサ10がリードサイクルからライトサイクルへと連続
処理する場合だけでなく、本来遅延を不要とするライト
サイクルからライトサイクルへと連続処理する場合にも
同等のデッドタイムが設けられる。また、制御回路中
に、処理速度が速く前記リードデータフロート時間(1)
の短い被制御デバイス混在する場合にも処理速度の遅
いものに合わせて一様にデッドタイムが設けられる。こ
れらは非常に効率が悪く、制御システム全体の実行処理
能力を著しく低下させる原因となっていた。本発明は、
上記問題点を解決するために創案されたものであり、そ
の目的とするところは、リードデータフロート時間(1)
の長い被制御デバイスのリードサイクルからライトサイ
クルへと移行する際に生じるバス上のデータ競合を防ぐ
とともにデータ信号のライト処理を効率的に行い、制御
システム全体の実行処理能力を向上させることができる
データバス制御回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の構成は、マイクロプロセッサの発生するバス
サイクルの終を指示するためのレディ信号を発生する
レディ信号発生器と、該レディ信号発生器から返送され
たレディ信号に基づいて該データバスのバスサイクル
リードサイクルのときは該データバスからリードデータ
信号を受信してこれを読み込むリード処理を行いライト
サイクルのときは該データバスにライトデータ信号を送
信するライト処理を行うマイクロプロセッサと、該マイ
クロプロセッサから送出される所定の制御信号により選
択され、且つ、マイクロプロセッサがリード処理を行う
際に送信するリードコマンド信号を受信したときはデー
タバスにリードデータ信号を送信し、マイクロプロセッ
サがライト処理を行う際に送信するライトコマンド信号
を受信したときはデータバスからライトデータ信号を受
信してこれを書き込むようにした複数の被制御デバイス
とを備え、該複数の被制御デバイスは、リードサイクル
からライトサイクルに切り替わり、その後でのリードコ
マンド信号が変化してからデータラインが高インピーダ
ンスになるまでの時間であるデータフロート時間が長い
ものと短いものとを含む構成のバス制御回路において、
前記所定の制御信号を監視してリードデータフロート時
間の長い被制御デバイスが選択されたリードサイクルの
直後のライトサイクルという条件の成否を判定し該条件
が成立するときは遅延条件成立信号を生成する遅延条件
判定回路と、前記ライトコマンド信号と前記レディ信号
とを各々所定時間遅延した遅延ライトコマンド信号と遅
延レディ信号とを生成する信号遅延回路と、前記ライト
コマンド信号と前記レディ信号および前記遅延ライトコ
マンド信号と前記遅延レディ信号を入力信号に含み、前
記遅延条件判定回路で生成された遅延条件成立信号を受
信したときは前記遅延ライトコマンド信号を前記被制御
デバイスに送出するとともに前記遅延レディ信号をマイ
クロプロセッサに送出し、一方、前記遅延条件判定回路
が遅延条件成立信号を生成しないときは前記遅延ライト
コマンド信号および遅延レディ信号に代えて前記ライト
コマンド信号および前記レディ信号を各々被制御デバイ
スおよびマイクロプロセッサに送出するセレクタ回路と
を設けたことを特徴とする。
【作用】 マイクロプロセッサはデータバスに接続され
た複数の被制御デバイスの中から特定のものを選択して
リードサイクルとライトサイクルとの各バスサイクルに
対応してデータ信号の送受信を行うが、これら複数の被
制御デバイスにはいわゆるリードデータフロート時間の
長いものと短いものとが混在している。そこで、リード
データフロート時間の長い被制御デバイスが選択され、
且つ、該被制御デバイスにおけるリードサイクル直後の
ライトサイクルという条件の成否を遅延条件判定回路で
判定し、条件が成立するときはセレクタ回路に遅延条件
成立信号を送信する。セレクタ回路には信号遅延回路か
ら出力された遅延ライトコマンド信号と遅延レディ信号
および通常のライトコマンド信号と通常のレディ信号と
が入力されており、遅延条件成立信号を受信したときは
遅延ライトコマンド信号を被制御デバイスに送信すると
ともに遅延レディ信号をマイクロプロセッサに送出す
る。これによりリードサイクルからライトサイクルに切
り換わる際に所定のデッドタイムが形成され、該デッド
タイムの終了後にデータ信号のライト処理が開始され
る。一方、遅延条件判定回路が遅延条件成立信号を生成
しないときはセレクタ回路で遅延ライトコマンド信号を
通常のライトコマンド信号に切り換えるとともに遅延レ
ディ信号を通常のレディ信号に切り換える。これにより
デッドタイムを形成する必要のないバスサイクルではリ
ード処理あるいはライト処理が直ちに開始される。
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。なお、本実施例は従来のデータバス制御回路を改
良したものなので、従来のものと同一構成部品について
は同一符号を付して説明する。図1に本発明の一実施例
に係るデータバス制御回路の構成図を示す。図1中、1
遅延条件判定回路、2は信号遅延回路、3はセレクタ
回路である。また図2はこれら各回路1,2,3の具体
的構成例を示したものである。これらの図を参照して本
実施例を説明すると、遅延条件判定回路1は、所定の制
御信号すなわちマイクロプロセッサ10から出力される
アドレス信号ADDRESSによりアドレスデコーダ13が出
力する選択信号を監視し、この選択信号がリードデータ
フロート時間の長い被制御デバイス11選択するため
の選択信号SDSEL*であるときはこの選択信号SDSEL*を
フリップフロップ1aでバスサイクルの終結クロックで
ラッチし、かつ反転した信号eにするとともに、この信
号eとマイクロプロセッサ10から送信された方向信号
DIRと該方向信号をフリップフロップ1bでバスサイク
ルの終結クロックでラッチし、かつ反転された信号fと
をAND回路1cに導き、このAND回路1cの出力信
号gがH信号のときすなわちAND条件が成立するとき
は遅延条件成立信号たるディレー信号DELAYを生成す
る。AND条件が成立するのは、結局、リードデータフ
ロート時間の長い被制御デバイス11対するリードサ
イクル直後のライトサイクルのときのみとなる。このA
ND回路1cの出力信号gは後述するセレクタ回路3に
送信される。また方向信号DIRはNOT回路1dを経て
のイネーブル信号GB*となり、セレクタ回路3に送
信される。また、信号遅延回路2は、レディ信号DREADY
*、ライトコマンド信号WR*および第のイネーブル信
号GB*を夫々所定時間遅延するための回路であって、前
記図7に示した信号遅延回路15とほぼ同一構成を有す
る。異なるのはレディ信号READY*、ライトコマンド信
号DWR*および第のイネーブル信号GB*を夫々遅延を
かけて出力するほかにこれら3種類の信号に遅延をかけ
ないものも併せて出力する点である。そのためこの信号
遅延回路2の出力信号は合計6種類となる。これら出力
信号はセレクタ回路3に導かれる。セレクタ回路3は、
レディ信号用セレクタ3a、ライトコマンド信号用セレ
クタ3b、イネーブル信号用セレクタ3cとを有し、こ
れらセレクタ3a,3b,3cのA端子には各々遅延さ
れない前記3種類の信号が各々力され、B端子には各
々遅延された他の3種類の信号が力されている。S端
子には前記遅延条件判定回路1のAND回路1cの出力
信号gが入力され、該信号gがH信号のときすなわちデ
ィレー信号DELAYが成立するときは各セレクタ3a,3
b,3cのY端子から各々B端子に入力された信号が
力される。 一方、遅延条件判定回路1のAND回路1
cがL信号のときすなわちディレー信号DELAYが成立し
なかったときは、各セレクタ3a,3b,3cのY端子
からは各々A端子に入力された信号が力される。これ
らA端子もしくはB端子から出力される信号のうち、ラ
イトコマンド信号DWR*は被制御デバイス11、レデ
ィ信号READY*はマイクロプロセッサ10へ、イネーブ
ル信号GB*はバスバッファ12に各々送信される。次に
図3に示した動作タイムチャートを参照して上記構成に
係るデータバス制御回路の動作を説明する。図3におい
て、A部はマイクロプロセッサ10がリード処理を行
い、行処理速度が遅い被制御デバイス11リードデ
ータ信号READをデータバスに出力している部分、A’部
行処理速度が速い被制御デバイス11リードデー
タ信号READをデータバスに出力している部分、B部はマ
イクロプロセッサ10がライト処理のためにデータバス
にライトデータWRITEを出力している部分である。ま
た、C部は実行処理速度が遅いデバイスに対するリード
サイクル、D部、E部、G部は実行処理速度が速いデバ
イスに対するライトサイクル、F部は実行処理速度が速
いデバイスに対するリードサイクルである。いま、C部
からD部に移行しようとするとイトコマンド信号WR*
クロック信号分遅延されて被制御デバイス11
力されるとともに、マイクロプロセッサ10に送信され
るレディ信号READY*はDREADY信号から1クロック分、バ
スバッファ12に送信されるネーブル信号GBはWR*
の2クロック信号分遅延されて生成される。その結果、
D部は1クロック分引き伸ばされ、A部の斜線部分にお
けるリードデータ信号READとライトデータ信号WRITEと
の間のデータ競合が防止される。なお、A’部からB部
に移行するときは本来的にデータ競合が生じないので、
ライトサイクルG部の引き伸ばしは行わずにライト処理
サイクルを最短で実行する。このように、本実施例で
は、リードデータフロート時間の長い被制御デバイス1
おけるリードサイクル直後のライトサイクルという
条件の成否を遅延条件判定回路1で判定し、この条件が
成立するときは信号遅延回路2で所定時間遅延した被制
御デバイスへのライトコマンド信号DWR*とマイクロプ
ロセッサへのレディ信号READY*をセレクタ回路3から
出力してライト処理の動作タイミングを遅延する一方、
条件が成立しないときは被制御デバイス11送信され
るライトコマンド信号DWR*およびマイクロプロセッサ
のレディ信号READY*をセレクタ回路3で遅延を伴わ
ないものに切り換えるようにしたので、実行処理速度の
遅いデバイスを制御する場合においても従来のようにデ
ータバス上でのデータ競合が生じることがなく、しか
も、遅延を要しないデバイスを制御する際の処理時間ロ
スがなくなり、制御システム全体の実行処理効率を著し
く向上することができる。
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係るデータバス制御回路は、マイクロプロセッサのバ
スサイクルがリードサイクルからライトサイクルへと移
行し、且つ、直前のリード処理がリードデータフロート
時間の長い被制御デバイスに対して行われたという条件
の成否を遅延条件判定回路で判定するとともに、遅延信
号切換回路でこの条件が成立するときのみライト処理の
動作タイミングの遅延とライトサイクルの引き伸ばしを
実行する制御信号を生成するようにしたので、従来、マ
イクロプロセッサに比べて相対的に実行処理速度の遅い
デバイスを制御する場合に生じていたデータバス上のデ
ータ競合を防止することができ、しかも、上記条件とは
無関係のサイクルでは前記遅延および引き伸ばしをしな
いようにしたので、マイクロプロセッサの処理速度の高
速化にも対応することができ、制御システム全体の実行
処理効率が従来のものに比べて著しく向上するという優
れた効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るデータバス制御回路の
構成図である。
【図2】本実施例で用いた遅延条件判定回路と信号遅延
回路とセレクタ回路の具体的構成例を示した図である。
【図3】本実施例に係るデータバス制御回路の動作タイ
ミングチャートである。
【図4】制御デバイスを含む従来の一般的なデータバ
ス制御回路の構成図である。
【図5】図4のデータバス制御回路の理想的な動作タイ
ミングチャートである。
【図6】図4のデータバス制御回路の実際の動作タイミ
ングチャートである。
【図7】リードデータフロート時間の長い被制御デバイ
スを含む従来の一般的なデータバス制御回路の構成図で
ある。
【図8】図7のデータバス制御回路で用いた信号遅延回
路の具体的構成例を示した図である。
【符号の説明】
1…遅延条件判定回路、 2,15…信号遅延回路、
3…セレクタ回路、10…マイクロプロセッサ、1
被制御デバイス、14…レディ信号発生器、DREADY*,
READY*…レディ信号、 WR*,DWR*…ライトコマンド
信号、RD*…リードコマンド信号、SDSEL*…選択信号
(リードデータフロート時間の長い被制御デバイス
用)、DELAY…ディレー信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神谷 敏実 東京都品川区大崎2丁目1番17号 株式 会社明電舎内 (56)参考文献 特開 平1−321545(JP,A) 特開 昭64−68870(JP,A) 特開 昭63−62066(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06F 13/38 - 13/42 G06F 13/20 - 13/36 G06F 12/00 - 12/06 G06F 13/16 - 13/18

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マイクロプロセッサの発生するバスサイ
    クルの終を指示するためのレディ信号を発生するレデ
    ィ信号発生器と、 該レディ信号発生器から返送されたレディ信号に基づい
    ードサイクルのときはータバスからリードデータ
    信号を受信してこれを読み込むリード処理を行いライト
    サイクルのときは該データバスにライトデータ信号を送
    信するライト処理を行うマイクロプロセッサと、 該マイクロプロセッサから送出される所定の制御信号に
    より選択され、且つ、マイクロプロセッサがリード処理
    を行う際に送信するリードコマンド信号を受信したとき
    はデータバスにリードデータ信号を送信し、マイクロプ
    ロセッサがライト処理を行う際に送信するライトコマン
    ド信号を受信したときはデータバスからライトデータ信
    号を受信してこれを書き込むようにした複数の被制御デ
    バイスとを備え、 該複数の被制御デバイスは、リードサイクルからライト
    サイクルに切り替わり、その後でのリードコマンド信号
    が変化してからデータラインが高インピーダンスになる
    までの時間であるデータフロート時間が長いものと短い
    ものとを含む構成のバス制御回路において、 前記所定の制御信号を監視してリードデータフロート時
    間の長い被制御デバイスが選択されたリードサイクルの
    直後のライトサイクルという条件の成否を判定し該条件
    が成立するときは遅延条件成立信号を生成する遅延条件
    判定回路と、 前記ライトコマンド信号と前記レディ信号とを各々所定
    時間遅延した遅延ライトコマンド信号と遅延レディ信号
    とを生成する信号遅延回路と、 前記ライトコマンド信号と前記レディ信号および前記遅
    延ライトコマンド信号と前記遅延レディ信号を入力信号
    に含み、前記遅延条件判定回路で生成された遅延条件成
    立信号を受信したときは前記遅延ライトコマンド信号を
    前記被制御デバイスに送出するとともに前記遅延レディ
    信号をマイクロプロセッサに送出し、一方、前記遅延条
    件判定回路が遅延条件成立信号を生成しないときは前記
    遅延ライトコマンド信号および遅延レディ信号に代えて
    前記ライトコマンド信号および前記レディ信号を各々被
    制御デバイスおよびマイクロプロセッサに送出するセレ
    クタ回路とを設けたことを特徴とするデータバス制御回
    路。
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