JP3512603B2 - データ処理装置 - Google Patents
データ処理装置Info
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Description
複数の機能モジュールと、機能モジュールの発行する割
込要求の優先選択や通知先選択をまとめて処理する割込
制御部と、最終的な割込通知先となる中央制御部とで構
成される階層化された割込通知形態を持つデータ処理装
置に関し、特に、上位層への効率的な割込通知を実現す
るデータ処理装置に関する。
機能モジュール(DMAコントローラなど)は、データ
処理装置の高速化や高機能化に伴って、その駆動周波数
が高速となり、その搭載数も増大する傾向にある。ただ
相対的に高速なデータ転送を必須条件としない割込要求
信号は、システムバスより低速なクロックで動作する非
同期インターフェイスやシリアルバスインターフェイス
などで実現される。
い、中央制御部と割込ソースとなる機能モジュールとの
間に割込制御部を設けて、その割り込みのマスク機構や
割込通知先指定などの制御を行わせるというように、割
込通知機構を階層化するのが一般的である。したがっ
て、この割込制御部では、非同期信号の同期化ロスのタ
イミングや、割り込みの刈り取りタイミングとのすれ違
いによる割込要求のロストに注意を払った設計が必要と
なる。
みを上位の割込制御部へ通知する機能を持つ機能モジュ
ールを採用するという方法を採るか、ソフトウェアを使
って、機能モジュールに対する割り込み刈り取りコマン
ドの発行後、割込制御部に対して、割込要因が刈り取ら
れて新たな割り込みを受け付け可能となったことを改め
て通知するという方法を採るしかなかった。
因の発生したタイミングのみを上位の割込制御部へ通知
する機能を持つ機能モジュールを採用するという方法を
採ると、この機能モジュールが一般的でなく入手が困難
であるために、機能モジュールの仕様に制限されたデー
タ処理装置を構築することになるという問題点や、デー
タ処理装置の仕様に適合する機能モジュールが見つから
ない場合には、新たにその仕様に合わせた機能モジュー
ルを自作する必要があるという問題点があった。
ールに対する割り込み刈り取りコマンドの発行後、割込
制御部に対して、割込要因が刈り取られて新たな割り込
みを受け付け可能となったことを改めて通知するという
方法を採ると、ソフトウェアのステップ数が増大するこ
とでシステム全体の性能を低下させるという問題があっ
た。
部において割込マスク機構を設け、ソフトウェアが一度
割込要求を受け付けたら該当する割込マスクをセット
し、一連の割込処理の中で割込ソースに存在する割込要
因の刈り取った後、一定のダミーサイクルを設けてから
割込マスクを開放して、新たな割り込みを受け付け可能
にするというシーケンスを必要とするため、無駄なソフ
トウェアのステップが組み込まれてシステム性能を低下
させていたのである。
であって、複数の割込ソースの発行する割込要求をまと
めて処理する割込制御部を備えることで、階層的な割込
通知形態に従って、上位層となる中央制御部やソフトウ
ェアに対して割込要求を通知する構成を採るときにあっ
て、特別な機能モジュールを用いることなく、また、ソ
フトウェアに負担をかけることなく、割込要求の切れ目
を正確に判断できるようにすることで、上位層への効率
的な割込通知を実現する新たなデータ処理装置の提供を
目的とする。
を図示する。図中、1は本発明を具備するデータ処理装
置1であって、ソフトウェアを実行する1つ又は複数の
中央制御部10と、中央制御部10に対して割込要求を
発行する複数の割込ソース11と、システムバス12
と、優先順位に従って割込ソース11の発行する割込要
求を選択して、割込種別毎に規定される中央制御部10
に通知する1つ又は複数の割込制御部13とを備える。
アからの指示に応答して、割込要求の通知先となる中央
制御部10を選択する選択手段が備えられることがあ
る。この選択手段は、複数の中央制御部10を選択可能
にすることがある。そして、割込要求がシステムバス1
2を使って通知されるときに備えられて、この選択手段
により選択される複数の中央制御部10に対して、順番
に割込要求を送信する送信手段が備えられることがあ
る。
に、検出手段14と、遮断手段15と、解除手段16
と、タイマ手段17と、設定手段18と、第2の検出手
段19と、第2の解除手段20と、強制解除手段21と
を備える。
バストランザクションをモニタすることで、中央制御部
10が割込ソース11に対して割込要因の刈り取りコマ
ンドを発行したのか否かを検出する。遮断手段15は、
中央制御部10に割込要求が通知された後、その割込要
求と同一の割込要求が同一の割込ソース11から発行さ
れるときに、それを遮断する。解除手段16は、検出手
段14の検出結果に応答して、遮断手段15の遮断処理
を解除する。
的に設けられ、検出手段14が刈り取りコマンドを検出
するときに計時処理に入って、規定時間経過後にタイム
アウトを出力したり、割込ソース11に対応付けて設け
られ、検出手段14が対となる割込ソース11に対して
の刈り取りコマンドを検出するときに計時処理に入っ
て、規定時間経過後にタイムアウトを出力する。設定手
段18は、ハードウェア又はソフトウェアにより、タイ
マ手段17のタイムアウト時間を設定する。
発行する割込要求のネゲートタイミングを検出する。第
2の解除手段20は、第2の検出手段19がネゲートタ
イミングを検出するときに、遮断手段15の遮断処理を
解除する。強制解除手段21は、ソフトウェアからの指
示に応答して、遮断手段15の遮断処理を強制的に解除
する。
装置1では、割込制御部13の遮断手段15は、中央制
御部10に割込要求が通知された後、その割込要求と同
一の割込要求が同一の割込ソース11から発行されると
きに、それを遮断する。
システムバス12のバストランザクションをモニタする
ことで、中央制御部10が割込ソース11に対して割込
要因の刈り取りコマンドを発行したのか否かを検出し、
この検出処理を受けて、解除手段16は、検出手段14
が刈り取りコマンドの発行を検出するときに、遮断手段
15の遮断処理を解除する。
17がタイムアウトを出力するときに、遮断手段15の
遮断処理を解除することで正確な解除処理を実行するこ
とがある。
を実行することがあり、これから、第2の検出手段19
が割込ソース11の発行する割込要求のネゲートタイミ
ングを検出すると、第2の解除手段20は、遮断手段1
5の遮断処理を解除する。
を実行することがあり、これから、ソフトウェアが遮断
手段15の遮断処理の解除を指示すると、強制解除手段
21は、その指示に応答して遮断手段15の遮断処理を
強制的に解除する。
1では、システムバス12のバストランザクションをモ
ニタすることで割込要求の切れ目を判断する構成を採る
ので、割込要求の切れ目を正確に判断できようになり、
これにより、上位層への効率的な割込通知を実現できる
ようになる。
を詳細に説明する。図2に、本発明を具備するデータ処
理装置1の一実施例を図示する。
制御部、11は割込ソース、12はシステムバス、13
は割込制御部である。この中央制御部10は、通知され
た割込要求をソフトウェアに通知する手段と、ソフトウ
ェアの指示に従ってコマンドをバストランザクションの
形で発行する手段とを備える。
すると、割込要因レジスタにその割込要因を保持すると
ともに、非同期割込要求線30を使って割込要因種別を
割込制御部13に通知する手段と、ソフトウェアの指示
に応答して、割込要因レジスタの内容をクリアする手段
とを備える。
を使ってレベル通知(割込要因の発生から割込要因の刈
り取りコマンドの発行まで割込要求をアサートし続ける
方式)される割込要求を取り込み、一意に決定されてい
る優先順位に従って優先選択を行った後に、それを割込
種別毎に一意に決定されている特定の中央制御部10に
通知する手段と、中央制御部10へ割込要求を通知した
後、同一の割込ソース11からの同一の割込要求を受け
付けないようにクローズするゲート手段と、システムバ
ス12のバストランザクションを常にモニタすること
で、ソフトウェアの指示に応答して中央制御部10が発
行する割込要因のクリアコマンドが割込ソース11に受
け付けられたことを検出する手段と、割込要因のクリア
コマンドが検出されるときに、上記ゲート手段をオープ
ンすることで、対応する割込ソース11からの新たな割
込要求の受け付けを可能にする手段とを備える。
理装置1は、複数の中央制御部10と複数の割込ソース
11とが共通のシステムバス12に接続され、複数の割
込制御部13が非同期割込要求線30を介して割込ソー
ス11から通知される割込要求を取り込んで通知先制御
及び優先選択を行った後、中央制御部10へ割込要求を
発行する構成を採るときに、割込制御部13が、モニタ
用バス12aを使ってシステムバス12を常時モニタす
ることで、中央制御部10から割込ソース11に発行さ
れる割込要因の刈り取りコマンドを検出して、それに従
って、同一の割込ソース11からの同一の割込要求を再
び受け付けられるようにする構成を採っている。
は、複数の中央制御部10と複数の割込ソース11とが
共通のシステムバス12に接続される構成を開示した
が、図3に示すように、中央制御部10の接続されるシ
ステムバス12αと、割込ソース11の接続されるシス
テムバス12βとが別の動作クロックで動作する別のも
のとなる場合もある。このときには、バスコンバータ3
1が備えられることになる。ここで、この図3では、モ
ニタ用バス12aがシステムバスβに接続されているこ
とを想定しているが、システムバスαに接続されてもよ
いことは言うまでもない。また、システムバスの分割数
は3つ以上のこともある。
1では、割込制御部13が階層化されていない構成を開
示したが、図4に示すように、割込制御部13が階層化
されて、全ての割込要求の優先選択を最上位に位置する
1つの上位割込制御部13aで最終的に実行する構成を
採ることもある。ここで、この図4では、階層が2段の
ものを想定しているが、3段以上で階層化されることも
ある。
する。割込制御部13は、この図に示すように、バスモ
ニタ部40と、割込受信部41と、通知先制御部42
と、ゲート部43と、優先選択部44と、送信部45
と、再オプーン制御部46とを備える。
2aを介して、システムバス12のバストランザクショ
ンを常時モニタする。割込受信部41は、割込ソース1
1に対応付けて設けられて、割込ソース11から割り込
まれた非同期の割込要求信号を同期化する。通知先制御
部42は、割込受信部41の受信する割込要求を、割込
種別毎にハードウェアにて一意的に決定されている特定
の1個の中央制御部10に通知する。
割込要求を通知した後、同じ割込ソース11からの同じ
割込要求を受け付けないようにクローズする。優先選択
部44は、中央制御部10に対応付けて設けられて、ハ
ードウェアにて一意的に決定されている優先順位に従っ
て、ある時刻で中央制御部10に対して発生している全
ての割込要求の優先選択を行う。送信部45は、優先選
択部44に対応付けて設けられて、中央制御部10に対
して割込要求を発行する。
0により、ソフトウェアの指示で中央制御部10が発行
する各割込ソース11に対する割込要因のクリアコマン
ドが正常に割込ソース11に受け付けられたことが検出
されるときに、対応する割込ソース11からの新たな割
込要求が受け付け可能となるようにゲート部43をオー
プンする。
以下のステップに従って割り込みを伝播する。すなわ
ち、任意の割込ソース11(Sj )からの割込要求を、
その割込ソース11に割り当てられている割込受信部4
1(Vj )にて受信すると、その割込要求は、まず通知
先制御部42へ伝達される。
通知先の中央制御部10(Ck )に対する割込要求とし
て、その中央制御部10に対応付けて設けられるゲート
部43(Gjk)へ、その割込要求を発行する。この割込
要求を受け付けると、ゲート部43は、通知先の中央制
御部10(Ck )に対応付けられる優先選択部44(A
k )へ割込要求を通知する。
ら通知された複数の割込要求の中から、予めハードウェ
アによって決定されている優先順位に従って優先選択を
行い、対応する送信部45(Xk )に対して、通知すべ
き割込種別と割込送信要求の開始トリガとを発行する。
これを受けて、送信部45は、指定された割込種別を、
予め中央制御部10との間で規定されているインターフ
ェイスに従って通知を行う。
る割込要求が中央制御部10に通知されることになる。
そして、割込制御部13は、以下のステップに従ってゲ
ート部43をクローズする。
されると、必ず中央制御部10に受け付けられるような
インターフェイスである場合には、送信部45からゲー
ト部43へ割込要求の完了を通知することで、対応する
ゲート部43をクローズする。
割込要求が発行された後、中央制御部10からの割込受
了応答により受け付けられたことを陽に通知する(受け
付けられない場合には無応答である場合や、割り込みビ
ジー信号を応答する場合がある)ようなインターフェイ
スである場合には、送信部45で検出された割込受領応
答をゲート部43へ通知することによって、対応するゲ
ート部43をクローズする。
る割込要求が中央制御部10に通知されると、ゲート部
43がクローズされることになる。そして、割込制御部
13は、以下のステップに従ってゲート部43を再オー
プンする。
ェアは、新しい割り込みを検出/処理するために、割込
処理ルーチンの中で、割込ソース11に存在する割込要
因をクリアする命令を実行する。中央制御部10では、
その命令を解釈してシステムバス12上に、割り込み刈
り取りコマンド(割込ソース11内に存在する割込要因
レジスタのリード処理又はライト処理となるのが一般
的)を発行する。
ステムバス12上の全てのバストランザクションをモニ
タしているので、その中の割り込み刈り取りコマンドに
関するバストランザクションを検出し、これによって、
どの割込ソース11に対するどの割込要因のクリアコマ
ンドが発行されたのかを知ることができる。
ース番号と割込要因種別は、再オープン制御部46へ通
知され、この通知を受け取ると、再オープン制御部46
は、指定されたゲート部43を再びオープンするための
トリガを発行する。この再オープン指示を受けて、ゲー
ト部43は、同じ割込ソース11からの新しい割込要求
を受け付け可能にする。
中央制御部10からの割り込み刈り取りコマンドの受け
付けと同時に新しい割込要求を発生するような場合で
も、それを新たな割込要求として、中央制御部10へ通
知することが可能となるのである。
要求線30を使って、割込ソース10の発行する割込要
求を割込制御部13に通知する構成を採ったが、図7に
示すように、非同期割込要求線30に代えて、同期クロ
ックで動作するシリアルバス割込要求線32を使う構成
を採ることも可能である。
要求線32を使って割り込み要求を通知する方法では、
送信側と受信側で伝送するデータフォーマットさえ規定
しておけば、基本的には1本の信号線で、理論上無限数
の割込要因を同時に(一回の転送フレームによって)通
知可能となり、非同期割込要求線30を使用する場合に
比べて製造コストの低下に効果がある。
るレベル通知方式では、割込要因1種類に対して割込信
号線1本を割り当てるか、複数の割込要因をエンコーデ
ィングして複数の割込信号線に割り当てるかする必要が
あり、割込要因を複数保持可能な機能モジュールを割込
ソース11とした場合には、割込インターフェイスだけ
のためにプリント板上配線やモジュールのピン使用数の
観点から無駄の多い作りとなり、製造コスト増大をもた
らすのである。
6の一実施例を図示する。図8に示す再オープン制御部
46は、割り込み刈り取りコマンドが受け付けられてか
ら前の割込要求がネゲートされるまでの最大時間(全て
の割込ソース10での最大時間)に設定されている共通
ディレイタイマ部50を設ける構成を採って、バスモニ
タ部40から通知される割り込み刈り取りコマンドの検
出タイミングから、一定時間後にゲート部43を再オー
プンするトリガを発行する構成を採っている。
受け付けてから一定時間経過しないと、実際の割込要求
がネゲートされないような割込ソース11を混在して搭
載した場合にも、十分長い時間待たせた後にゲート部4
3を再オープンすることによって、新しい割込要求を正
常に通知可能となるのである。
で示した共通ディレイタイマ部50に代えて、割込ソー
ス11毎の個別ディレイタイマ部51を設ける構成を採
っている。
付けから、実際に前の割込要求がネゲートされるまでの
時間は割込ソース11によってばらつきがあり、共通デ
ィレイタイマ部50のように一定のディレイ時間で固定
されていると、搭載される複数の割込ソース11の組み
合わせによっては、非常に大きいディレイ時間に設定さ
ぜるを得なくなる場合がある。そのとき、その最も大き
なディレイ時間を必要とする割込ソース11の使用頻度
が他の割込ソース11に比べて非常に小さいような場合
には、システム性能を低下させる要因となる。
オープン制御部46では、割込ソース11毎に個別ディ
レイタイマ部51を設け、各個別ディレイタイマ部51
のディレイ時間(タイムアウト時間)を、対応する割込
ソース11において割り込みクリアコマンドの受け付け
から実際に前の割込要求がネゲートされるまでに必要と
される最小限の時間に設定しているのである。
実際の割込要求がネゲートされるまでの時間が不統一の
割込ソース11を混在させた場合にも、効率のよいゲー
ト部43の再オープン機構が実現できることになる。
別ディレイタイマ部51のディレイ時間がシステムバス
12を介してソフトウェアにより再設定可能となる構成
を採っている。このため、割込制御部13もシステムバ
ス12配下に接続され、バストランザクションのモニタ
も、このシステムバス12そのものから行う形態とな
る。
の再設定は、ソフトウェアによるアドレスマップされた
割込制御部13内のレジスタライトによって行われるの
で、中央制御部10から割込制御部13へ通知されるシ
ステムバス12上のバストランザクションを解釈してレ
ジスタにセットするタイマ時間設定部52が、再オープ
ン制御部46に設けられることになる。
上にコネクタを設けて、そのコネクタにアドインボード
の形態で任意の機能モジュールを追加していく形態(P
CIモジュールなどが相当する)を採る場合には、ベー
スとなるデータ処理装置本体の開発(出荷)後に新しい
機能モジュールが開発されることが多い。その場合、新
しい機能モジュールの仕様に合わせて、個別ディレイタ
イマ部51のディレイ時間を変更可能とする機能を持た
せておかないと、前記のような、割り込みクリアコマン
ドから実際の割込要求がネゲートされるまでの待ち時間
に無駄が生じて性能を低下させる場合がある。図10の
実施例は、この問題を解決するためのものである。
一実施例を図示する。図11に示す割込制御部13は、
割込受信部41で割込要求のネゲートを検出した場合
に、対応するゲート部43に対して、再オープン指示の
トリガを発行する構成を採っている。
に初期化する手段を設けることにより、機能モジュール
が障害を検出して停止した場合に、システム全体を初期
化すると業務に支障を来たす場合にも、該当する機能モ
ジュールのみを初期化して再立ち上げすることにより、
業務に支障を来たすことなくシステムの運用を継続する
ことが可能となる。
込受信部41で割込要求のネゲートを検出した場合に、
速やかに該当する割込要因のゲート部43を再オープン
する構成を採ることで、初期化によってソフトウェアに
無視される割り込みクリアコマンドの発行無しに、新た
な割込要求を通知可能としたものである。
ン制御部46に、バスモニタ部40の検出結果に応答し
てゲート部43を再オープンさせる強制再オープン制御
部53の他に、ソフトウェアの指示に応答してゲート部
43を再オープンさせる強制再オープン制御部54を設
ける構成を採っている。
ップされた割込制御部13内のレジスタライトにより、
ゲート部43の再オープンを行う構成を採るので、ソフ
トウェアの指示で中央制御部10が割込制御部13に対
して発行するシステムバス12上のバストランザクショ
ンを解釈し、指定されたゲート部43を再オープンする
強制再オープン制御部53を設ける構成を採るのであ
る。
2配下に接続され、バストランザクションのモニタも、
このシステムバス12そのものから行う形態となる。こ
の構成を採ることで、割込ソース11となる機能モジュ
ールが障害を検出して停止した場合に、システム全体を
初期化すると業務に支障を来たす場合にも、該当する機
能モジュールのみを初期化して再立ち上げすることによ
り、業務に支障を来たすことなくシステムの運用を継続
することが可能となる。
の通知先をソフトウェアによって変更可能とする構成を
採っている。このため通知先制御部42内に、システム
バス12上のバストランザクションを解釈してレジスタ
にセットする通知先設定部55を設けている。従って、
割込制御部13もシステムバス12配下に接続され、バ
ストランザクションのモニタも、このシステムバス12
そのものから行う形態となる。
ドレスマップされた割込制御部13内のレジスタライト
によって行われる。また、通知先設定部55から発行さ
れる選択信号は常に排他的に1本のみがイネーブルとな
る。
任意の中央制御部10で動作するソフトウェアに通知可
能とすることで、システム性能の向上が図られることに
なる。
から発行される選択信号が複数本排他的にイネーブルと
なることを許すようにすると、割込要求を同時に任意の
複数の中央制御部10に対して発行できるようになる。
セッサ上で動作しているソフトウェアに緊急に通知する
必要のある割り込みの場合には、ブロードキャスト機能
が無いと、割り込みの伝達に時間がかかって結果的にシ
ステムの異常をもたらす場合がある。このようなブロー
ドキャスト機能を持たせることで、この問題を解決でき
るようになる。
に、図14に示す割込制御部13では、中央制御部10
に対して通知する割込要求をシステムバス12を使用し
たバストランザクションで実現するために、指定された
複数の中央制御部10に対して、順番に割り込みトラン
ザクションを起動する割込送信制御部56を設ける構成
を採っている。
により通知先として設定された複数の中央制御部10に
対する割り込みトランザクションを、一定の時間をおい
て順番に起動することで、中央制御部10に対する割込
要求の通知を実現する。
本発明はこれに限定されるものではない。例えば、実施
例では、中央制御部10/割込制御部13を複数とする
ことを想定して本発明を説明したが、本発明はこれらが
1台しか備えられないときにもそのまま適用できるので
ある。
階層化され、最下位層に割込要求をレベル通知する割込
ソースを複数搭載したデータ処理装置において、割込制
御部において一度割込要求を受け付けた後、割り込み刈
り取りコマンドをモニタすることによって、割込要求線
では判断不可能な割込要求の切れ目(前の割込要求と新
しい割込要求の境界)を判断することが可能となり、そ
の結果、より効率的な上位層への割込通知が可能とな
る。
Claims (6)
- 【請求項1】 ソフトウェアを実行する1つ又は複数の
中央制御部と、中央制御部に対して割込要求を発行する
複数の割込ソースと、優先順位に従って割込要求を選択
して割込種別毎に規定される中央制御部に通知する1つ
又は複数の割込制御部とを備えるデータ処理装置におい
て、 システムバスのバストランザクションをモニタすること
で、中央制御部が割込ソースに対して割込要因の刈り取
りコマンドを発行したのか否かを検出する検出手段と、 中央制御部に割込要求が通知された後、該割込要求と同
一の割込要求が同一の割込ソースから発行されるとき
に、それを遮断する遮断手段と、 上記検出手段が刈り取りコマンドの発行を検出するとき
に、上記遮断手段の遮断処理を解除する解除手段とを備
えることを、 特徴とするデータ処理装置。 - 【請求項2】 請求項1記載のデータ処理装置におい
て、 検出手段が刈り取りコマンドを検出するときに計時処理
に入って、規定時間経過後にタイムアウトを出力するタ
イマ手段を備え、 解除手段は、上記タイマ手段がタイムアウトを出力する
ときに、遮断手段の遮断処理を解除することを、 特徴とするデータ処理装置。 - 【請求項3】 請求項1記載のデータ処理装置におい
て、 割込ソース対応に設けられ、検出手段が対となる割込ソ
ースに対しての刈り取りコマンドを検出するときに計時
処理に入って、規定時間経過後にタイムアウトを出力す
るタイマ手段を備え、 解除手段は、上記タイマ手段がタイムアウトを出力する
ときに、遮断手段の遮断処理を解除することを、 特徴とするデータ処理装置。 - 【請求項4】 請求項1ないし3記載のデータ処理装置
において、 割込ソースの発行する割込要求のネゲートタイミングを
検出する第2の検出手段と、 上記第2の検出手段がネゲートタイミングを検出すると
きに、遮断手段の遮断処理を解除する第2の解除手段と
を備えることを、 特徴とするデータ処理装置。 - 【請求項5】 請求項1ないし4記載のデータ処理装置
において、 ソフトウェアからの指示に応答して、遮断手段の遮断処
理を強制的に解除する強制解除手段を備えることを、 特徴とするデータ処理装置。 - 【請求項6】 請求項1ないし5記載のデータ処理装置
において、 ソフトウェアからの指示に応答して、割込要求の通知先
となる中央制御部を選択する選択手段を備えることを、 特徴とするデータ処理装置。
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