JP3415408B2 - 通信制御装置 - Google Patents

通信制御装置

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JP3415408B2
JP3415408B2 JP26210597A JP26210597A JP3415408B2 JP 3415408 B2 JP3415408 B2 JP 3415408B2 JP 26210597 A JP26210597 A JP 26210597A JP 26210597 A JP26210597 A JP 26210597A JP 3415408 B2 JP3415408 B2 JP 3415408B2
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幸哉 佐久間
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エヌイーシーマイクロシステム株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は通信制御装置に関
し、特に、システムを構成する複数の演算処理装置間に
接続されこれら各演算処理装置間の通信制御に用いられ
る通信制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の通信制御装置は、システ
ムを構成する複数の動作または動作速度の異なる演算処
理装置間にそれぞれ専用線で接続され、これら各演算処
理装置で並行実行されるタスク間の同期またはメッセー
ジ交換を行うときの通信制御に用いられている。
【0003】例えば、図5は、特開平7−93259号
公報に開示されている、従来の通信制御装置を示すブロ
ック図である。図5を参照すると、この従来の通信制御
装置は、共有記憶部と、この共有記憶部の書込み制御を
行う制御回路などの他に、排他制御回路を有し、演算処
理装置1,2から通信制御装置へ共有記憶部の占有要求
信号busyrq1,busyrq2と、共有記憶部が
占有状態であることを通信制御装置から演算処理装置
1,2に示す応答信号busy1,busy2とにより
排他制御を行うことで、各演算処理装置1,2が同時に
共有記憶部の共有情報を更新して、共有情報に矛盾が生
じるのを防いでいる。
【0004】図6は、この従来の通信制御装置の動作例
を示すタイミングチャートである。以下、通信制御装置
から演算処理装置1,2に共有情報として読み出された
読出データをrdata1,rdata2と呼び、演算
処理装置1,2から通信制御装置に共有情報として書き
込まれる書込データをwdata1,wdata2と呼
ぶことにする。また、通信制御装置の共有記憶部に、共
有情報として、例えば、値1010b が期間T1におい
て格納されているとする。
【0005】演算処理装置2は、期間T2,T3におい
て、通信制御装置への占有要求信号busyrq2を有
効にし、同時に、読出データrdata2として値10
10b を通信制御装置から読出し、期間T6において、
読出データrdata2のビット0をセットした値10
11b を書込データwdata2として通信制御装置に
書込み、同時に、通信制御装置への占有要求信号bus
yrq2を無効にする。これらの期間T2〜T6に、占
有要求信号busyrq2に対応して、通信制御装置内
の排他制御回路は、演算処理装置1に対し応答信号bu
sy1を有効にして、この間の共有記憶部アクセスを見
合わせるように演算処理装置1に通知する。この待ち合
わせ処理は、演算処理装置1上のプログラムまたは回路
上で実行される。
【0006】演算処理装置1は、応答信号busy1が
無効になるのを待って、期間T7,T8において、通信
制御装置への占有要求信号busyrq1を有効にし、
同時に、読出データrdata1として値1011b
通信制御装置から読出し、期間T11において、読出デ
ータrdata1のビット1をクリアした値1001b
を書込データwdata1として通信制御装置に書込
み、同時に、通信制御装置への占有要求信号busyr
q1を無効にする。これらの期間T7〜T11に、占有
要求信号busyrq1に対応して、通信制御装置の排
他制御回路は、演算処理装置2に対し応答信号busy
2を有効にして、この間の共有記憶部アクセスを見合わ
せるように演算処理装置2に通知する。この待ち合わせ
処理も、演算処理装置1と同様に演算処理装置2上のプ
ログラムまたは回路上で実行される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】第1の問題点は、排他
制御を用いた場合、システム全体の処理速度が遅くなっ
てしまうことである。
【0008】その理由は、待ち合わせ処理のためのプロ
グラムや回路が、演算処理装置1,2に必要であり、通
信制御装置の共有記憶部にアクセスする度に、待ち合わ
せ処理の判断、および実行の時間が必要となるためであ
る。
【0009】第2の問題点は、排他制御を用いた場合、
システム全体のコストパフォーマンスが低下することで
ある。
【0010】その理由は、待ち合わせ処理を行うプログ
ラムを格納するための装置や回路が、システムの価格に
含まれる上に、待ち合わせ処理のためにシステム全体の
処理速度が遅くなるためである。
【0011】第3の問題点は、演算処理装置が1命令で
読出しと書込みを行うような命令(Read−Modi
fy−Write)を持つ場合も、共有記憶部の書込み
競合防止のため、待ち合わせ処理が必要になり高速化で
きないことである。
【0012】その理由は、演算処理装置は内部のプログ
ラムに従って処理を進めているが、外部状態を調べるタ
イミングは、1つの命令終了時に行われる。そのため、
割り込みなどの技術を用いて、書き替えの対象となる共
有情報が他の演算処理装置によって更新されたことを演
算処理装置に通知しようとしても、1命令で読出しと書
込みを行うような命令の場合、割り込み要求信号が演算
処理装置によって調べられるのは、書込み終了後になっ
てしまい意味をなさないためである。
【0013】第4の問題点は、複数の演算処理装置がア
クセスする共有情報のビット部が分かれていても、各演
算処理装置の待ち合わせ処理が必要になり高速化できな
いことである。
【0014】その理由は、端子数および回路を節約する
ために、通常の演算処理装置のアクセス単位はバイトあ
るいはワードとなっており、命令上は1ビット単位の演
算命令でも、動作上はバイト単位あるいはワード単位で
データを更新しているためである。
【0015】したがって、本発明の目的は、複数の演算
処理装置を備えるシステム全体の処理速度を高速化する
ことにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】 そのため、本発明は、
システムを構成する複数の演算処理装置にそれぞれ専用
線で接続され、これら各演算処理装置によりリード・モ
ディファイ・ライトされる共有情報を格納する共有記憶
部を備え、前記各演算処理装置で並行実行されるタスク
間の同期またはメッセージ交換を行うときの通信制御に
用いられる通信制御装置において、前記リード・モディ
ファイ・ライト動作時に、前記演算処理装置毎に、前記
共有記憶部より読み出した前記共有情報である読出デー
タと当該読出データを読み出した前記演算処理装置によ
り当該読出データを更新した書込データをそれぞれビ
ット単位に比較して前記読出データから変化した変化
ビットを前記演算処理装置毎に検出する比較回路と、
記比較回路により検出した変化ビットに対してのみ、前
記共有記憶部に格納されている前記共有情報を前記演算
処理装置毎に更新する制御回路とを有している。
【0017】 また、前記各演算処理装置による書込サ
イクルの競合時に、同一ビットにおいて互いに反対に変
化した変化ビットを“1”または“0”を優先して前記
共有情報を更新している。
【0018】 また、前記リード・モディファイ・ライ
ト動作の読出し時に前記読出データを一時的に保持する
補助記憶回路を有し前記演算処理装置毎に備える前記
比較回路は、前記リード・モディファイ・ライト動作の
書込み時に前記補助記憶回路の出力および前記書込デー
タをビット単位に比較し“1”または“0”への変化を
示すセット信号またはリセット信号をビット単位に出力
するものであり前記制御回路は、前記各比較回路の前
記各セット信号または前記各リセット信号を入力しビッ
ト単位入力競合時に優先選択された“1”または
“0”への変化をそれぞれ示す信号を前記共有記憶部に
出力し前記変化ビットに対してのみ前記共有情報を更新
する書込み制御を行うものである。
【0019】さらに、1つの半導体基板上に前記演算処
理装置と共にまたは単独に搭載されている。
【0020】
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。図1は、本発明の通信制御装置の実施形
態を示すブロック図である。図1を参照すると、本実施
形態の通信制御装置は、共有記憶部,制御回路などの他
に、各演算処理装置1,2に対応して各補助記憶回路
1,2および各比較回路1,2を備え、従来の通信制御
装置と同じく、演算処理装置1,2間にそれぞれ専用線
で接続され、これら各演算処理装置で並行実行されるタ
スク間の同期またはメッセージ交換を行うときの通信制
御に用いられる。
【0021】共有記憶部は、従来の通信制御装置と同じ
く、各演算処理装置1,2によりリード・モディファイ
・ライトされる共有情報を格納する。従来との相違点
は、制御回路からの各ビット単位のセット信号setと
リセット信号resetにより、読出データから変化し
た変化ビットのみが書き込まれ、共有情報が更新される
ことにある。本実施形態では、4ビットの共有情報を使
用する例について説明するが、ビット数に関しては、使
用する演算処理装置に合ったビット数で良い。
【0022】制御回路は、各比較回路1,2の各セット
信号set1,set2または各リセット信号rese
t1,reset2をビット単位に入力し、ビット単位
に、入力競合時に優先選択された“1”または“0”へ
の変化をそれぞれ示すセット信号set,リセット信号
resetを共有記憶部に出力し、変化ビットに対して
のみ、共有情報を更新する書込み制御を行う。このと
き、仮に、各演算処理装置1,2の書込み競合が発生し
ても、演算処理装置1が更新するビットと、演算処理装
置2が更新するビットが異なる場合、必要なビットのみ
が更新されるようにセット信号setとリセット信号r
esetが合成されるので、通信制御装置の内容に矛盾
が生じることは無い。また、仮に、同一ビットに対して
“1”書込みと“0”書込みが重なった場合は、どちら
か一方が優先される。
【0023】この優先合成のための制御回路は、各演算
処理装置1,2が等しい優先順位を持つ場合、単純な論
理回路によって構成可能である。例えば、図2は、この
制御回路の構成例を示す回路図である。この制御回路
は、各演算処理装置1,2のセット信号set1,se
t2の論理和でセット信号setを合成し、このセット
信号setによりリセット信号reset1,rese
t2の論理和をマスクしリセット信号resetを合成
している。
【0024】各補助記憶回路1,2は、各演算処理装置
1,2のリード・モディファイ・ライト動作の読出し時
に、各演算処理装置1,2からの読出タイミング信号r
d1,rd2に従って、共有記憶部からの読出データr
dataが読み出され、各演算処理装置1,2の読出デ
ータrdata1,rdata2として出力されると
き、同時にそれぞれ保持される。また、これらの保持さ
れた保持データhdata1,hdata2は、各比較
回路1,2にそれぞれ出力される。
【0025】各比較回路1,2は、各演算処理装置1,
2のリード・モディファイ・ライト動作の書込み時に、
各演算処理装置1,2からの書込タイミング信号wr
1,wr2に従って、各補助記憶回路1,2の出力およ
び書込データをビット単位に比較し“1”または“0”
への変化を示すセット信号set1,set2またはリ
セット信号reset1,reset2をビット単位に
制御回路に出力する。これら各比較回路1,2は、単純
な論理回路によって構成可能である。
【0026】例えば、図3は、これら各比較回路1,2
の構成例を示す回路図である。この例の比較回路は、補
助記憶回路の保持データhdataと書込データwda
taの各ビットを、比較回路1,2内のビット単位の論
理回路110,111,112,113によって比較
し、セット信号setとリセット信号resetを出力
する。1ビットに付き4素子の論理ゲートで比較を行っ
ており、共有記憶部のビット数×4素子で、1つの比較
回路が構成される。
【0027】次に、本実施形態の通信制御装置の動作に
ついて図面を参照し説明する。
【0028】図4は、本実施形態の通信制御装置の動作
例を示すタイミングチャートである。この動作例は、演
算処理装置1がビット1を“0”にし、演算処理装置2
がビット0を“1”にするとき、両方から通信制御装置
へのアクセスが競合した場合の動作例である。また、通
信制御装置の共有記憶部に、共有情報として、例えば、
値1010b が期間T1において格納されているとす
る。
【0029】期間T2,T3において、演算処理装置2
が、共有情報のビット0のセットを行うために、通信制
御装置への読出タイミング信号rd2を有効にし、共有
記憶部から共有情報1010b を読出データrdata
2として読み出す。同時に、補助記憶回路2に保持さ
れ、保持データhdata2として値1010b が比較
回路2に出力される。
【0030】同様に、期間T4において、演算処理装置
1は、共有情報のビット1のクリアを行うために、通信
制御装置への読出タイミング信号rd1を有効にし、共
有記憶部から共有情報1010b を読出データrdat
a1として読み出す。同時に、補助記憶回路1に保持さ
れ、保持データhdata1として値1010b が比較
回路1に出力される。
【0031】続いて、期間T6において、演算処理装置
2が、共有情報のビット0を“1”にするために、書込
データwdata2として値1011b を出力し書込タ
イミング信号wr2を有効にすると、補助記憶回路2の
保持データhdata2の値1010b と書込データw
data2の値1011b とが比較回路2により比較さ
れ、各ビットのセット信号set2は、ビット0のみが
“1”になり、値0001b となる。これにより、制御
回路は、各ビットのセット信号setとして、ビット0
のみを“1”とし、値0001b を共有記憶部に出力
し、共有情報は、ビット0のみが更新され、値1011
b に更新される。
【0032】続いて、期間T8において、演算処理装置
1が、共有情報のビット1を“0”にするために、書込
データwdata1として値1000b を出力し書込タ
イミング信号wr1を有効にすると、補助記憶回路1の
保持データhdata1の値1010b と書込データw
data1の値1001b とが比較回路1により比較さ
れ、各ビットのセット信号set1は、ビット0のみが
“1”になり、値0001b となる。これにより、制御
回路は、各ビットのリセット信号resetとして、ビ
ット1のみを“1”とし、値0010b を共有記憶部に
出力し、共有情報は、ビット1のみが更新され、値10
01b に更新される。
【0033】ここで、仮に、演算処理装置1と演算処理
装置2の共有情報の書込みが同時に行われた場合、比較
回路1のリセット信号reset1のビット1と、比較
回路2のセット信号set2のビット0とが“1”にな
ったことにより、制御回路は、リセット信号reset
のビット1と、セット信号setのビット0とを“1”
にして共有記憶部に出力し、共有情報のビット1を
“0”にし、ビット0を“1”にする。さらに、仮に、
同一ビットに対して“1”書込みと“0”書込みが重な
った場合は、“1”書込みが優先される。
【0034】図4のタイミングチャートに示すように、
本実施形態の通信制御装置は、演算処理装置2が通信制
御装置を使用している間も、演算処理装置1は通信制御
装置に対して読出動作を開始している。一方、従来の通
信制御装置は、図6のタイミングチャートに示すよう
に、演算処理装置2が通信制御装置を使用している間、
演算処理装置1は通信制御装置が使用可能になるのを待
っている。
【0035】そのため、従来例では、演算処理装置2が
通信制御装置の値を期間T2で読み始めてから、演算処
理装置1が通信制御装置の値を期間T11で更新するま
での時間を必要としている。しかし、本発明では、演算
処理装置2が通信制御装置の値を期間T2で読み始めて
から、演算処理装置1が通信制御装置の値を期間T8で
更新するまでの時間で終了している。従って、この例で
処理を終了するまでの時間は、従来例と比べて、0.7
倍となり、3割の時間を短縮することができる。
【0036】なお、本実施形態の通信制御装置では、各
演算処理装置1,2との間の読出と書込みとを別途の専
用信号線を用いて行う例を説明したが、本実施形態の通
信制御装置の1変形例として、読出専用信号線および書
込み専用信号線を結線し各演算処理装置1,2との間で
読出しおよび書込みをそれぞれ行い、同様の効果が得ら
れることは明らかである。
【0037】
【発明の効果】第1の効果は、システム全体の処理速度
が速くなることである。
【0038】その理由は、演算処理装置の排他制御を行
う必要が無いため、待ち合わせ処理そのものが不要にな
り、待ち合わせ時間が無くなるためである。
【0039】第2の効果は、システムおよび演算処理装
置のコストパフォーマンスが向上することである。
【0040】その理由は、待ち合わせ処理のプログラム
や回路が不要となるため、その分の回路やメモリを節約
でき、システムおよび演算処理装置のコストダウンがで
きるためである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の通信制御装置の実施形態を示すブロッ
ク図である。
【図2】図1の通信制御装置における制御回路の構成例
を示す回路図である。
【図3】図1の通信制御装置における各比較回路の構成
例を示す回路図である。
【図4】図1の通信制御装置の動作例を示すタイミング
チャートである。
【図5】従来の通信制御装置を示すブロック図である。
【図6】図6の通信制御装置の動作例を示すタイミング
チャートである。
【符号の説明】
110〜113 比較回路1,2内のビット単位の論
理回路 busy1,busy2 応答信号 busyrq1,busyrq2 占有要求信号 hdata1,hdata2 保持データ rdata,rdata1,rdata2 読出デー
タ reset,reset1,reset2 リセット
信号 rd1,rd2 読出タイミング信号 set,set1,set2 セット信号 wdata1,wdata2 書込データ wr1,wr2 書込タイミング信号

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 システムを構成する複数の演算処理装置
    にそれぞれ専用線で接続され、これら各演算処理装置に
    よりリード・モディファイ・ライトされる共有情報を格
    納する共有記憶部を備え、前記各演算処理装置で並行実
    行されるタスク間の同期またはメッセージ交換を行うと
    きの通信制御に用いられる通信制御装置において、前記
    リード・モディファイ・ライト動作時に、前記演算処理
    装置毎に、前記共有記憶部より読み出した前記共有情報
    である読出データと当該読出データを読み出した前記演
    算処理装置により当該読出データを更新した書込データ
    をそれぞれビット単位に比較して前記読出データか
    ら変化した変化ビットを前記演算処理装置毎に検出する
    比較回路と、前記比較回路により検出した変化ビットに
    対してのみ、前記共有記憶部に格納されている前記共有
    情報を前記演算処理装置毎に更新する制御回路とを有す
    ることを特徴とする通信制御装置。
  2. 【請求項2】 前記リード・モディファイ・ライト動作
    の読出し時に前記読出データを一時的に保持する補助記
    憶回路を有し、前記演算処理装置毎に備える前記比較回
    路は、前記リード・モディファイ・ライト動作の書込み
    時に前記補助記憶回路の出力および前記書込データをビ
    ット単位に比較し“1”または“0”への変化を示すセ
    ット信号またはリセット信号をビット単位に出力するも
    のであり、前記制御回路は、前記各比較回路の前記各セ
    ット信号または前記各リセット信号を入力して、
    “1”または“0”への変化をそれぞれ示す信号を前記
    共有記憶部に出力し前記変化ビットに対してのみ前記共
    有情報を更新する書込み制御を行うものである、請求項
    1記載の通信制御装置。
  3. 【請求項3】 1つの半導体基板上に搭載された、請求
    項1または2記載の通信制御装置。
  4. 【請求項4】 1つの半導体基板上に前記演算処理装置
    と共に搭載された、請求項1または2記載の通信制御装
    置。
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