JP3589058B2 - 信号通信装置および多重バス制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
本発明は、信号が伝送されるチャネルを複数有する多重バスと、その多重バスを経由して信号を送受信する複数のモジュールとを備えた信号通信装置、および、それら複数のモジュール間の、多重バスを経由する通信の要求を調停する多重バス制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年半導体集積化技術の向上により、ＬＳＩのデータ処理速度が飛躍的に速くなってきた。これに伴い、半導体集積回路を実装する配線基板に対して、信号伝送能力向上が求められている。
【０００３】
特に最近ではパーソナルコンピュータにおいても、上位機種にあたるサーバタイプのシステムにおいては高速ＣＰＵチップを複数備える、いわゆる並列処理アーキテクチャが採用されている。並列処理アーキテクチャ技術の分類に関して、例えば「天野英晴、並列コンピュータ、昭晃堂、ｐｐ．６−１３」に記載されている。これによると、ＣＰＵなどデータ処理を行うモジュールを複数含むシステムを構成する場合、モジュール間の結合方法はバス結合型、スイッチ結合型、結合網型に分類される。このうちバス結合型は、多数のモジュールの結合には適さないが、他に比べて構造がシンプルであり、ハードウェア量が少ない、拡張性にも優れるといったメリットがある。このバス結合型は、パーソナルコンピュータを始めとする商用の計算機や、計算機応用製品において多く用いられている。
【０００４】
バス結合においては、接続されるモジュールの処理速度および個数に比例した通信性能が要求される。そこでバス自体を多重化して通信性能の向上を図る多重バスシステムが数多く提案されている。並列処理システムの場合、複数のモジュールが各バスに対してアクセス可能であるため、アクセス競合を解決する手段が必要である。これに関して、例えば特開平５−２８２２４２号公報が開示されている。この特開平５−２８２２４２号公報においてはアクセス競合を調停するバスアービタを備えており、各バスマスタはバスアービタに対して転送要求を出力する。これに対してバスアービタはまず空いているバス信号線を検索し、バス信号線の使用を許可するバスマスタを決定し、各バスマスタに対して使用許可／不許可を表す信号を送信する。
【０００５】
多重バスシステムにおけるバスアービタの具体的な構成例は、例えば「Ｂ．ウイルキンソン著、高橋義造監訳、計算機設計技法第２版マルチプロセッサシステム論、プレンティスホール／トッパン、ｐｐ．２９５−２９７」に記載されている。これを図１を参照して説明を行う。
【０００６】
図１は、従来の多重バス制御装置の一例を示す図である。
【０００７】
多重バスにおいてはバス競合だけでなく、メモリのような通信先へのアクセス競合が起こる。そこで図１のように２段階のアービタによりこれを解決する。第１段は通信先のアービタ（この例ではメモリアービタ３０１ａ，３０１ｂ）であり、これにより各メモリ３０２ａ，３０２ｂへのアクセス権が複数のＣＰＵ３０３ａ，…，３０３ｚのうち１つに決定される。メモリアービタはメモリの数だけ必要である。第２段は通常のバスアービタ３０４であるが、ＣＰＵに対してではなく各メモリアービタ３０１ａ，３０１ｂの出力に対して、バスの使用権を与える。最終的に、各メモリおよび各バスの使用権を持つＣＰＵが決定される。
【０００８】
また、並列処理システムのモジュール間結合部の実装においては、多数の接続コネクタと配線を必要とするため、配線の多層化や微細化による通信能力や配線密度の向上が図られてきた。しかし、配線間容量や接続配線抵抗に起因する信号遅延や伝送波形の歪みにより、限界に達しつつある。また動作速度の上昇により電磁ノイズ（ＥＭＩ：Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）も大きな問題となる。
【０００９】
このようにデータ処理装置の処理能力は、しばしば配線基板のバスの伝送能力によって制限されるようになってきた。そこで電気式バスの限界を打破するために、光インターコネクションと呼ばれる、システム内光接続技術を用いることが検討されている。光インターコネクション技術に関しては、「内田禎二、第９回回路実装学術講演大会、１５Ｃ０１，ｐｐ．２０１〜２０２」や「Ｈ．Ｔｏｍｉｍｕｒｏ， ｅｔ ａｌ．， “Ｐａｃｋａｇｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｓ”， ＩＥＥＥ Ｔｏｋｙｏ， Ｎｏ．３３， ｐｐ．８１〜８６， １９９４」、「和田修、エレクトロニクス１９９３年４月号、ｐｐ．５２〜５５」に記載されている様に、システムの構成内容により様々な形態が提案されている。この光インターコネクション技術は、電気式以上の高周波動作が可能でありながら電磁ノイズが低減できること、波長・振幅等を用いた多重化により伝送バンド幅を拡張できること、また同時双方向通信が可能である、といったメリットがある。
【００１０】
特に空間光伝送技術は、多ポート間の同時通信を可能とし、かつバス信号線の物理的な結線が不要となるため、上述の多重バスシステムとの整合がよい。これに類似した技術が、例えば特開平４−３０５７５７号公報に開示されている。特開平４−３０５７５７号公報は、空間光伝送ではなく無線伝送によって複数のＣＰＵ、メモリ、Ｉ／Ｏ等のモジュールを結合する技術に関するものであるが、電気式バスに比べると、空間光伝送と同様に、多ポート間の同時通信可能、バス信号線の物理結線不要といったメリットを備えている。特開平４−３０５７５７号公報に開示された技術はスペクトル拡散方式によってモジュール間の通信を実現するシステムに関するものであり、バスアービタが任意の２つのモジュール間を接続する機能をもつ。
【００１１】
同様に空間光伝送により多ポート間の同時ブロードキャスト通信を実現とする技術が、特開平１０−１２３３７４号公報に開示されている。平板型の導光路の端面に設置されたポート間での光通信を実現するものであり、入射信号光を屈折作用により分岐して対向する端面に伝送し、ブロードキャストを実現する。
【００１２】
図２は、指向伝播特性を有する光信号の伝送の様子を示す模式図である。
【００１３】
図２に示すように、ここでの光信号は方向伝播性をもっており、入射光は対向する端面のポートにのみ伝送される。これを電気回路によって等価的に表現したものを図３に示す。この方向伝搬性により、双方向伝搬性を持つ場合は１チャネルしか設定できないような同一の波長、同一の通信帯域等を用いて、相反する方向についてそれぞれ別々のチャネルを設定してそれら相反する方向についての同時通信機能が実現される。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
前述した特開平５−２８２２４２号公報に開示されているような従来の多重バスシステムでは、モジュール間での１対１通信の多重実行、もしくはブロードキャスト通信を実現すべくアクセス制御が行われている。しかし各モジュールが全く独立したタスクを実行するマルチタスク環境においては、更に多様な組合せによる通信機能が要求される。この例を図４を参照して説明する。図４は２台のＣＰＵと２台のメモリモジュール間での、各々のアドレス信号線（実線）とデータ信号線（点線）の組合せによる通信バリエーションの例を示す図である。ここでは、以下の（１）〜（５）の通信バリエーションが考えられる。
【００１５】
（１）１対１通信による並列アクセス（図４（ａ））
（２）アドレス、データともマルチキャスト（＝１対多）通信により、１ＣＰＵから複数メモリに同時書込（図４（ｂ））
（３）アドレスのみ１ＣＰＵがマルチキャストし、データは１対１通信で並列アクセス（図４（ｃ））
（４）アドレスのみ１ＣＰＵが１メモリに送信し、読み出されたデータを複数ＣＰＵにマルチキャスト（図４（ｄ））
（５）アドレスのみ１対１通信により各ＣＰＵが各メモリに送信し、データは特定の１ＣＰＵが複数メモリに同時書込（図４（ｅ））
またこれら（１）〜（５）が同時に要求されることもある。
【００１６】
これらの要求に対し、なるべくバスが遊休しないようなアクセス制御を実現するためには、既に述べたように伝送チャネルへのアクセス競合と同時に、通信先へのアクセス競合も解決する必要がある。特にパイプラインアクセスが可能な高速メモリからの読出を行う場合、ＣＰＵからのアドレス送信とメモリからのデータ返信を同時に行うことができる効率良いパイプラインアクセスを実現するためには、あらかじめアドレスの送信先とデータの返信先が他のアクセスと競合しないように各伝送チャネルを割当てておかねばならない。
【００１７】
ところが、前述した特開平５−２８２２４２号公報においては、通信先へのアクセス競合の解決手段を備えていない。例えば通信相手モジュールがビジーである場合、相手がフリーになるまで待機する必要があり、バスの遊休が生じる。これを防ぐために分割トランザクション法が提案されている。この方法では、相手モジュールがビジーの場合には一旦通信を中断してバス信号線を開放し、相手がフリーとなった後にバス調停からやり直す方法が用いられる。しかしこの方法は相手側もバス要求を行う必要があり、例えばメモリのようなモジュールもバスマスタとするためのインタフェース回路を付加せねばならず、ハードウェア規模が大きくなるという問題がある。
【００１８】
これに対し既に説明した図１の調停方法は、通信先のアクセス競合とバス競合の両方の問題に対応したものである。しかしながら各メモリアービタが独立に各メモリへのアクセス権を決定するため、マルチキャスト通信のように複数メモリへのアクセス権を取得することはできない。
【００１９】
また、前掲の特開平４−３０５７５７号公報はモジュール間の通信が１対１通信に限定されており、上記（２）〜（５）を実現することができない。また通信要求や調停といったアクセス制御を具体的に実現する方法が明らかでない。
【００２０】
更に、前掲の特開平１０−１２３３７４号公報のような、方向伝播性をもつ信号による伝送装置においては、各方向毎にチャネルを割当てることによって稼働率が向上する。上記（１）〜（５）に示したＣＰＵとメモリモジュール間の通信において、例えばメモリへの書込であればＣＰＵ→メモリ方向へのチャネルのみにより実現でき、それと相反するメモリ→ＣＰＵ方向へのチャネルは別の通信に利用できるからである。しかしながら従来の多重バス制御装置においては、伝播方向ごとに独立したチャネルの調停、および各伝播方向先へのアクセス競合の回避といった機能を実現できないという問題がある。
【００２１】
更に以上の問題を解決すべく、送信方向先のアクセス競合を検出するためには、通信を要求する時点でアクセス先のアドレスを得る必要がある。従来のバスシステムのバス要求においては、１ポート当り要求を表す信号が１ビットあれば十分であったが、更に送信先のアドレスや返信先のアドレス信号が必要となる。しかもマルチキャストのように、同時に任意の複数宛先指定を可能とすると、さらに信号量が増大する。この結果、アクセス制御をＬＳＩチップにより実現する際、各ポートからの通信要求信号のための入力ピンが著しく増加するという問題がある。
【００２２】
本発明は、以上の各種の問題に鑑み、多様なモジュール間通信を実現し、方向伝播性をもつ信号によるアクセス制御にも適用可能な多重バス制御装置、および、多様なモジュール間通信が実現された信号通信装置を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の信号通信装置は、
信号が伝送されるチャネルを複数有する多重バスと、前記多重バスを経由して信号を送受信する複数のモジュールと、
前記複数のモジュールによる前記多重バスの使用権を調停する調停部とを備え、
前記複数のモジュールそれぞれは、自分が他の１つ以上のモジュールとの間で通信を行なおうとするにあたり、１つ以上の通信相手のモジュールを指定する通信要求情報を前記調停部に送信することにより、該調停部に対し通信要求を行なうものであり、
前記調停部は、受信した通信要求情報に基づいて、該通信要求情報により指定される通信相手のうちの一部の通信相手のみが新たな通信が可能な空き状態にある場合に、先ずは、該通信要求情報を送信したモジュールと、該通信要求情報により指定される通信相手のモジュールのうちの空き状態にあるモジュールとの間の通信を許可し、該通信要求情報を送信したモジュールと、該通信要求情報により指定される通信相手のモジュールのうちの、新たな通信が不能なビジィ状態にあったモジュールとの間の通信は、該モジュールのビジィ状態が解除された後で改めて許可するものであることを特徴とする。
【００２４】
また、上記目的を達成する本発明の多重バス制御装置は、信号が伝送されるチャネルを複数有する多重バスを利用して信号を送受信する複数のモジュールそれぞれからの、１つ以上の通信相手のモジュールを指定する通信要求情報を受信することにより、各モジュールからの通信要求を受け付ける通信要求受付部と、
前記通信要求受付部により受信された通信要求情報に基づいて、該通信要求情報により指定される通信相手のうちの一部の通信相手のみが新たな通信が可能な空き状態にある場合に、先ずは、該通信要求情報を送信したモジュールと、該通信要求情報により指定される通信相手のモジュールのうちの空き状態にあるモジュールとの間の通信を許可し、該通信要求情報を送信したモジュールと、該通信要求情報により指定される通信柑手のモジュールのうちの、新たな通信が不能なビジィ状態にあったモジュールとの間の通信は、該モジュールのビジィ状態が解除された後で改めて許可するものであることを特徴とする調停部とを備えたことを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２７】
本発明の特徴は多重バス制御装置の構成にあるが、以下では先ず全体を把握するために、本発明の信号通信装置の各種実施形態から先に説明する。それら各種実施形態中の多重バス制御装置は本発明の信号通信装置にいう調停部に相当するものである。信号通信装置の実施形態の説明においてはこの多重バス制御装置の内部構成については触れず、本発明の多重バス制御装置の実施形態の説明に譲る。
【００２８】
図５は本発明の信号通信装置の第１の実施形態を表すブロック図である。
【００２９】
本実施形態は、複数の伝送チャネル５０１（伝送チャネル５０１ａ，５０１ｂ，…，５０１ｃ；以下、例えば５０１と５０１ａ，５０１ｂ，…，５０１ｃのように、ａ，ｂ，…，ｃ等の添字を付した符号によりあらわされる複数の要素を総称して指し示すとき、あるいはそれらの複数の要素のうちの任意の１つを指し示すときは、それらの添字を省いた符号を用いる。）から成る多重バス、複数のモジュール５１、複数の送信デマルチプレクサ５２、複数の受信マルチプレクサ５３、多重バス制御装置５０より構成される。多重バス制御装置５０については後述する。
【００３０】
多重バスは複数の伝送チャネル５０１から構成され、各伝送チャネルにおいて独立に通信を行うことができる。この多重バスは、電気信号線により実装されたバスを複数備えたものでもよいし、光伝送や無線伝送における波長多重、空間多重、振幅多重、方向多重、時分割多重、偏光多重（光伝送のみ）など、任意の多重方式による多重通信媒体を用いることができる。
【００３１】
モジュール５１はデータ送信用の信号線５０２と、データ受信用の信号線５０３とを介してモジュール間通信を行う。ここでモジュールとはＣＰＵ、メモリ、Ｉ／Ｏインタフェースなど、一般にバスに接続可能な装置を全て含む。
【００３２】
送信デマルチプレクサ５２は、伝送チャネル５０１のうち１つを多重バス制御装置５０から指示される送信チャネル番号１１０に従って選択し、モジュール５１からの送信用の信号線５０２と接続する。
【００３３】
受信マルチプレクサ５３は、伝送チャネル５０１のうち１つを多重バス制御装置５０から指示される受信チャネル番号１１１に従って選択し、その選択した伝送チャネルをモジュール５１の受信用の信号線５０３と接続する。
【００３４】
通信を起動する場合、まずモジュール５１から通信要求信号１００が多重バス制御装置５０に送信されると調停が開始される。調停結果は通信許可信号１０１、送信チャネル番号１１０、受信チャネル番号１１１であり、各々がモジュール５１、送信デマルチプレクサ５２、受信マルチプレクサ５３に入力される。通信許可信号１０１により通信許可を受けた各モジュール５１は、送信デマルチプレクサ５２と受信マルチプレクサ５３により各々選択された伝送チャネルを用いて、次のサイクルからデータ転送を開始することができる。この図５に示す信号通信装置によれば、図４に示したような複数の送信先と返信先との同時通信が、多重バス上で実現される。
【００３５】
図６は本発明の信号通信装置の第２の実施形態を表すブロック図である。
【００３６】
本実施形態は、光伝送媒体６４、複数のモジュール５１、複数の発光装置６２、複数の受光装置６３、多重バス制御装置５０より構成される。多重バス制御装置５０については後述する。また、モジュール５１については本発明の信号通信装置の第１の実施形態（図５参照）の場合と同様であるため、説明を省略する。
【００３７】
光伝送媒体６４は、信号光を入射または出射するためのアクセスポートを複数備えており、媒体内部を光信号を伝送させて多重通信を行う。この光伝送媒体６４としては、例えば導光路のような空間光伝送媒体が用いられる。多重通信方法として波長多重、空間多重、振幅多重、偏光多重、時分割多重などを適用できる。
【００３８】
発光装置６２は複数備えられており、それぞれ対応する光伝送媒体６４に接続される。光伝送媒体６４において使用可能な伝送チャネルより少なくとも１つを発光チャネルとして選択し、光伝送媒体６４に対して信号光を入射する。ここでの信号光量は、モジュール５１からの送信用の信号６０２から決定する。具体的には発光ダイオード等の光電変換デバイスを用いることができる。
【００３９】
受光装置６３も複数備えられており、それぞれ対応する光伝送媒体６４に接続される。光伝送媒体６４からの出射光のうち、少なくとも１チャネルを受光チャネルとして選択して取り込む。出力される信号６０３の値は、選択された受光チャネルにおける受光量から決定する。具体的にはフォトダイオード、ＣＣＤ等の電光変換デバイスを用いることができる。
【００４０】
モジュール５１は発光装置６２と受光装置６３のうち、少なくとも１つに接続する。
【００４１】
通信を起動する場合、まずモジュール５１から通信要求信号１００が多重バス制御装置５０に送信されると調停が開始される。調停結果は通信許可信号１０１、送信チャネル番号１１０、受信チャネル番号１１１であり、各々がモジュール５１、発光装置６２、受光装置６３に入力される。発光装置６２と受光装置６３により各々選択された伝送チャネルを用いて、通信許可を受けた各モジュール５１は次のサイクルからデータ転送を開始することができる。この図６に示す第２の実施形態では、図４に示したような複数の送信先と返信先との同時通信が、光伝送媒体６４上で実現される。
【００４２】
図７は本発明の信号通信装置の第３の実施形態を表すブロック図である。
【００４３】
本実施形態は、複数の伝送チャネル５１０から成る多重リングバス、複数のモジュール５１、複数の送信デマルチプレクサ５２、複数の受信マルチプレクサ５３、多重バス制御装置５０より構成される。多重バス制御装置５０については後述する。また、モジュール５１と送信デマルチプレクサ５２と受信マルチプレクサ５３については、図５を参照して説明した、本発明の信号通信装置の第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００４４】
多重リングバスは複数の伝送チャネル５１０から構成され、各伝送チャネルにおいて独立に通信を行うことができる。この多重リングバスは、電気信号線により実装されたバスを複数備えたものでもよいし、光伝送や無線伝送における波長多重、空間多重、振幅多重、時分割多重、偏光多重（光伝送のみ）などの多重通信媒体を用いたものでもよい。図５における伝送チャネル５００との違いは、指向伝播性を備えた信号線により、複数の送信デマルチプレクサ５２と受信マルチプレクサ５３がトーラス状に接続されている点である。
【００４５】
通信を起動する場合、まずモジュール５１から通信要求信号１００が多重バス制御装置５０に送信されると調停が開始される。調停結果は通信許可信号１０１、送信チャネル番号１１０、受信チャネル番号１１１であり、各々がモジュール５１、送信デマルチプレクサ５２、受信マルチプレクサ５３に入力される。送信デマルチプレクサ５２と受信マルチプレクサ５３により各々選択された伝送チャネルを用いて、各モジュール５１は次のサイクルからデータ転送を開始することができる。この図７に示す第３の実施形態では、図４に示したような複数の送信先と返信先との同時通信が、指向伝播性をもつ多重リングバス上で実現される。
【００４６】
図８は本発明の信号通信装置の第４の実施形態を表すブロック図である。
【００４７】
本実施形態は、複数の伝送チャネル９００から成る第１の多重送信バス、同じく複数の伝送チャネル９０１から成る第２の多重送信バス、第１のモジュール群５１ａ〜５１ｂと第２のモジュール群５１ｃ〜５１ｄ、複数の送信デマルチプレクサ５２、複数の受信マルチプレクサ５３、多重バス制御装置５０より構成される。多重バス制御装置５０については後述する。またモジュール５１については本発明の信号通信装置の第１の実施形態（図５参照）と同様であるため、説明を省略する。
【００４８】
第１の多重送信バスは複数の伝送チャネル９００から構成され、各伝送チャネルにおいて独立に送信を行うことができる。この第１の多重送信バスを構成する複数の伝送チャネルは、いずれも信号を一方向にのみ伝送するものとする。電気信号線により実装されたバスを複数備えたもの、または光伝送や無線伝送における波長多重、空間多重、振幅多重、時分割多重、偏光多重（光伝送のみ）などを用いた多重通信媒体を用いることができる。第２の多重送信バスも第１の多重送信バスと同じ機能を備える。すなわち、本実施形態では、複数の伝送チャネル９００，９０１は、それぞれが信号伝送方向について指向性を持っている。
【００４９】
複数のモジュール５１の各々は第１のモジュール群と第２のモジュール群のいずれかに属し、両モジュール群間の通信のみを行う。即ち、両モジュール群は第１の多重送信バスおよび第２の多重送信バスを介して相互結合されている。第１のモジュール群５１ａ〜５１ｂは、送信用に第１の多重送信バス、受信用に第２の多重送信バスを使用する。これに対し第２のモジュール群５１ｃ〜５１ｄは、送信用に第２の多重送信バス、受信用に第１の多重送信バスを使用する。
【００５０】
送信デマルチプレクサ５２ａ〜５２ｂは、第１のモジュール群５１ａ〜５１ｂの送信用の信号５０２ａ〜５０２ｂを各々入力し、伝送チャネル９００ａ〜９００ｂより１つを選択して接続する。ここでの選択は多重バス制御装置５０から指示される送信チャネル番号１１０ａ〜１１０ｂに従って実行される。
【００５１】
送信デマルチプレクサ５２ｃ〜５２ｄは、第２のモジュール群５１ｃ〜５１ｄの送信用の信号５０２ｃ〜５０２ｄを各々入力し、伝送チャネル９０１ａ〜９０１ｂより１つを選択して接続する。ここでの選択は多重バス制御装置５０から指示される送信チャネル番号１１０ｃ〜１１０ｄに従って実行される。
【００５２】
受信マルチプレクサ５３ａ〜５３ｂは、伝送チャネル９０１ａ〜９０１ｂより１つを選択し、第１のモジュール群５１ａ〜５１ｂの受信用の信号５０３ａ〜５０３ｂと各々接続する。ここでの選択は多重バス制御装置５０から指示される送信チャネル番号１１１ａ〜１１１ｂに従って実行される。
【００５３】
受信マルチプレクサ５３ｃ〜５３ｄは、伝送チャネル９００ａ〜９００ｂより１つを選択し、第２のモジュール群５１ｃ〜５１ｄの受信用の信号５０３ａ〜５０３ｂと各々接続する。ここでの選択は多重バス制御装置５０から指示される送信チャネル番号１１１ｃ〜１１１ｄに従って実行される。
【００５４】
通信を起動する場合、まずモジュール５１から通信要求信号１００が多重バス制御装置５０に送信されると調停が開始される。調停結果は通信許可信号１０１、送信チャネル番号１１０、受信チャネル番号１１１であり、各々がモジュール５１、送信デマルチプレクサ５２、受信マルチプレクサ５３に入力される。送信デマルチプレクサ５２と受信マルチプレクサ５３により各々選択された伝送チャネルを用いて、各モジュール５１は次のサイクルからデータ転送を開始することができる。この図８に示す第４実施形態では、図４に示したような複数の送信先および返信先との同時通信が、指向伝播性をもつ多重バスによる相互結合網上で実現される。
【００５５】
図９は本発明の信号通信装置の第５の実施形態を表すブロック図である。
【００５６】
本実施形態は、光伝送媒体６５、複数のモジュール５１、複数の発光装置６２、複数の受光装置６３、多重バス制御装置５０より構成される。多重バス制御装置５０については後述する。モジュール５１については本発明の信号通信装置の第１の実施形態（図５参照）と同様であり、発光装置６２と受光装置６３については本発明の信号通信装置の第２の実施形態（図６参照）と同様であるため、いずれも説明を省略する。
【００５７】
光伝送媒体６５は、信号光を入射または出射するためのアクセスポートを複数備えており、各アクセスポートは第１のアクセスポート群と第２のアクセスポート群のいずれかに属する。図９においては、発光装置６２ａ〜６２ｂ、受光装置６３ａ〜６３ｂが接続されているのが第１のアクセスポート群、発光装置６２ｃ〜６２ｄ、受光装置６３ｃ〜６３ｄが接続されているのが第２のアクセスポート群であるとする。媒体内部に光信号を伝送することにより、両アクセスポート群間の多重通信を行う。即ち、両アクセスポート群は光伝送媒体６５を介して相互結合されている。この光伝送媒体６５は具体的には例えば平板導光路であって、相対する端面に設けられたアクセスポート間で通信可能な空間光伝送媒体が用いられている。多重通信方法としては波長多重、空間多重、振幅多重、偏光多重、時分割多重、およびそれらの組合せなどを用いることができる。
【００５８】
通信を起動する場合、まずモジュール５１から通信要求信号１００が多重バス制御装置５０に送信されると調停が開始される。調停結果は通信許可信号１０１、送信チャネル番号１１０、受信チャネル番号１１１であり、各々がモジュール５１、発光装置６２、受光装置６３に入力される。発光装置６２と受光装置６３により各々選択された伝送チャネルを用いて、各モジュール５１は次のサイクルからデータ転送を開始することができる。この図９に示す第５実施形態においては、図４に示したような複数の送信先と返信先との同時通信が、指向伝播性をもつ光伝送媒体による多重バス上で実現される。
【００５９】
次に、図５〜図９に示した本発明の信号通信装置の各種実施形態における多重バス制御装置５０の実施形態、すなわち本発明の多重バス制御装置の実施形態について説明する。
【００６０】
図１０は本発明の多重バス制御装置の第１の実施形態を表すブロック図である。
【００６１】
本実施形態は、通信要求レジスタ１０、レジスタ更新部１１、リソースレジスタ１２、調停結果レジスタ１３、通信先競合判定部１４、最優先要求選択部１５、チャネル割当部１６、および制御部１７より構成される。これらのうち、通信要求レジスタ１０は、本発明の多重バス制御装置にいう通信要求受付部の一例に相当し、その通信要求レジスタ１０を除く各要素の複合体が、本発明の多重バス制御装置にいう調停部の一例に相当する。この図１０に示す実施形態では、多重バスに接続される各モジュールからの通信要求信号１００を入力とし、各通信同士のチャネル競合および通信先の競合が起こらないように通信許可信号１０１、送信チャネル番号１１０、受信チャネル番号１１１を生成して出力する。ここでモジュールとはＣＰＵ、メモリ、入出力インタフェースなど、一般にバスに接続可能な装置を全て含む。
【００６２】
図１１は、本実施形態の入力信号である通信要求信号１００の内訳を示す図である。この通信要求信号１００は通信要求レジスタ１０に格納される。各行が各モジュールから送信されてきた通信要求信号１００を表しており、要求の有無を表す要求フラグ、信号を送信したい送信先モジュールを表す送信先モジュール番号、その送信先モジュールから送信された信号を受信してそれに対する返信を行う返信元モジュールを表す返信先モジュール番号、その返信元モジュールからの返信を受信する返信先モジュールを表す返信先モジュール番号、優先度、そして通信終了を表す終了フラグより構成される。
【００６３】
要求フラグは、各モジュールが通信要求する際に必ず有効とする。図１１では値１が有効、０が無効を表しているが、各値の設定は逆であっても構わない。図１１は１番と２番のモジュールのみが通信要求を行った例である。例えばＮ番のモジュールは通信要求を行っていないため要求フラグは０であり、そのＮ番のモジュールに関する他の信号は無効（図のドントケア）となる。
【００６４】
送信先と返信先は、いずれも複数モジュールを指定することができ、これによりマルチキャスト通信を指定できる。図１１では、送信先のモジュールのうちビットが１であるものに対して通信要求が行われているが、ビットの値の設定は逆でも構わない。返信先に関しても同様である。返信元モジュールは必ず１つであり、かつ送信先モジュールとして指定されたものに限定される。
【００６５】
優先度は調停処理において通信要求を選択する基準となるものである。本実施形態では値が大きいものを優先順位が高いものとして説明を行うが、逆に値が小さいものを優先順位が高いと定義しても構わない。優先度の設定方法としては、例えば次の方法がある。
【００６６】
（１）オペレーティングシステムが管理しているタスクの優先度を用いる。例えばユーザプログラムのタスクよりも、オペレーティングシステムが実行するタスクにおける通信の優先度を高く設定し、緊急性の高いタスクを優先処理する。
【００６７】
（２）各タスクの処理終了締切までの時間を予め算出しておき、短いものほど高い優先度を設定する。
【００６８】
（３）例えば動画のような、一般に転送量の多いデータ通信を行うタスクほど高い優先度を設定する。
また以上の方法を組合せた設定も可能である。
【００６９】
図１１を見るとわかるように、モジュール１番はモジュール２番との通信を要求しているが、これと同時にモジュール２番はモジュール１番とモジュールＮ番へのマルチキャスト通信を要求し、これらを同時に実行することは不可能である。この場合、モジュール１番からの要求の優先度は“２”であるが、モジュール２番からの要求の優先度は“１”であるため、モジュール１番からの通信要求のみが許可される。これが図１０に示す調停結果信号１２２によって表現されている。調停結果信号１２２については後述する。
【００７０】
終了フラグは、各モジュールが通信を終了したら有効とする。図１１では値１が有効、０が無効を表しているが、各値の設定は逆であっても構わない。
【００７１】
図１２は、本実施形態の出力信号である通信許可信号１０１、送信チャネル番号１１０、受信チャネル番号１１１の内訳を示す図である。各行が各モジュールからの通信要求に対する調停結果と、次サイクルからの各モジュールの送信可否と受信可否、更に使用できる送信チャネル番号と受信チャネル番号を表わす。送信チャネル番号と受信チャネル番号は複数を指定することも可能である。これは１モジュールによる複数のチャネル使用を表わしており、可変バンド幅バスを実現することができる。もちろん同時には１チャネルのみ指定する方法でも構わない。調停結果のビットは１が可、０が不可を表しているが、逆であっても構わない。
【００７２】
図１２の送信チャネル番号と受信チャネル番号は、図１２におけるモジュール１番の通信要求に対応して設定される。即ちモジュール１番からモジュール２番への送信用にチャネル１、それに対するモジュール２番からモジュール１番への返信用にチャネル２を用いるように指定されている。
【００７３】
注意すべきこととして、モジュール２番の調停結果は不可（０）であるが送信可否は可（１）となっている。これは、モジュール２番がモジュール１番からの通信要求の返信元として指定されているためである。このように、通信要求が不可となったモジュールであっても、次サイクルにおいて送信や受信を行うことがあり得る。
【００７４】
再び図１０を参照して説明を行う。
【００７５】
通信要求レジスタ１０は、通信を行う各モジュールから送信されてきた通信要求信号１００を入力して保持し、通信先モジュール番号１２５、優先度信号１２７、要求開始終了信号１２０を各々出力する（図１１参照）。通信先モジュール番号１２５は、送信先、送信先、返信元、および返信先の各モジュール番号から構成される信号である。優先度信号１２７は各通信要求の優先度を表す信号である。要求開始終了信号１２０は要求フラグと終了フラグから構成される信号である。
【００７６】
リソースレジスタ１２は、レジスタ更新部１１より出力された信号１２１を格納する。信号１２１は伝送チャネルのうち未使用であるものの番号と、現時点において通信可能であるモジュールの番号を表し、リソースレジスタ１２はこれらを保持して信号１２３として出力する。
【００７７】
調停結果レジスタ１３は、レジスタ更新部１１より出力される調停結果信号１２２を格納し保持する。
【００７８】
図１３は調停結果レジスタ１３に保持される調停結果信号の内訳を示す図である。図１３では各行が各モジュールからの通信要求の有無を表す要求フラグと、その調停の結果を表す許可フラグから成る。図１３の要求フラグは、図１１の要求フラグがレジスタ更新部１１によりコピーされたものである。各々値１が有効、０が無効を表しているが、各値の設定は逆になっていても構わない。
【００７９】
再び図１０を参照して説明を行う。
【００８０】
通信先競合判定部１４は、リソースレジスタ１２の出力信号１２３、調停結果レジスタ１３の出力信号１２４、通信要求レジスタ１０から出力される通信先モジュール番号１２５を照合した結果を、競合フラグ１２６として出力する。競合フラグ１２６は各送信元モジュール毎に１ビットずつ設けられおり、通信先競合がある場合に値１、ない場合に値０をとるものとする。すなわち、各モジュールに対応して、そのモジュール（自分）が通信要求を行ない、その通信要求において通信相手として指定したモジュールが他の通信と競合していたときに自分に対応して値１となる。尚、ここでの各値の設定は逆になっていても構わない。
【００８１】
具体的には、まず信号１２４（図１０参照）より要求フラグが１であるが許可フラグが０である通信要求を選択し、対応する通信先を通信先モジュール番号１２５（図１１参照）から選択する。次に、各々の送信先と返信先の各モジュール番号を信号１２３と照合して競合判定を行い、通信不可能な通信要求に対応する競合フラグを１、それ以外を０とし信号１２６として出力する。
【００８２】
最優先要求選択部１５は、競合フラグ１２６と優先度信号１２７を入力し、競合フラグが０であるものから優先度の値が最大である通信要求を１つ求め、最優先要求信号１２８として出力する。
【００８３】
図１４は、最優先要求選択部１５の構成例を表す図であり、以下図１４を参照して説明を行う。
【００８４】
選択部７３は、各モジュールから与えられた優先度を示す優先度信号１２７のうち、競合フラグ１２６が０である通信要求に対応したものを選び、信号１７１として出力する。競合フラグ１２６が１に対応したモジュールに関しては、信号１７１は値を０として出力する。
【００８５】
最大値検出部７４は信号１７１より最大値を求め、その最大値に対応するインデックスを信号１２８として出力する。このインデックスは優先度最大である通信要求を行ったモジュール番号である。
【００８６】
再び図１０を参照して説明を行う。
【００８７】
チャネル割当部１６は、最優先要求信号１２８と通信先モジュール番号１２５を入力し、最優先要求信号１２８に対応する送信元モジュールと送信先モジュール、返信元モジュールと返信先モジュールに対して各々空き伝送チャネル番号を割り当て、その結果を外部に出力する。具体的には、図１２に示す信号１０１、１１０、１１１を作成する。また、それに伴うリソースレジスタ１２と調停結果レジスタ１３の更新を、信号１２９によってレジスタ更新部１１に対して指示する。
【００８８】
レジスタ更新部１１は、通信要求レジスタ１０とチャネル割当部１６の各出力信号に従って、リソースレジスタ１２と調停結果レジスタ１３の各内容を更新する。すなわち、レジスタ更新部１１は、チャネル割当部１６によって新規に割り当てられたチャネル番号と各モジュール番号を信号１２９により入力し、リソースレジスタ１２の更新を信号１２１により行う。さらに、このレジスタ更新部１１は、チャネル割当部１６により新規に通信を許可された通信要求に対応する調停結果レジスタ１３のアドレスを信号１２９より入力し、信号１２２によって調停結果レジスタ１３の対応する許可フラグ（図１３）を１とする。更にレジスタ更新部１１は、通信開始終了信号１２０により通信要求レジスタ１０を定期的に監視するとともに、信号１２２により調停結果レジスタ１３の内容を読み出して、それらの比較を行い、新規の通信要求および通信終了の有無を検出する。もし通信終了が検出されたならば、その通信で用いられていたチャネル番号と各モジュール番号をビジーからフリーに変更すべく、信号１２１によりリソースレジスタ１２を更新するとともに、信号１２２により、調停結果レジスタ１３の対応する許可フラグおよび要求フラグの値を０とする。
【００８９】
また通信開始終了信号１２０より新規の通信要求が検出された場合、信号１２２によって要求フラグ（図１１）の値を調停結果レジスタ１３にコピーする。
【００９０】
制御部１７は、要求開始終了信号１２０により新規の通信要求の有無を判定し、新規の通信要求がなかった場合、チャネル割当部１６の出力信号を更新しないように、信号１３１により指示を行う。
【００９１】
またリソースレジスタ１２に保持された信号１２３と調停結果レジスタ１３に保持された信号１２４より、更にチャネル割当が可能かどうかを判定する。例えば以下の条件のいずれか１つでも満たせば、新規のチャネル割当は不可能と判定される。この場合もチャネル割当部１６の出力信号を更新しないように、信号１３１により指示を行う。
【００９２】
（１）リソースレジスタ１２の出力信号１２３を参照し、空いている伝送チャネルは無いと判定される。
【００９３】
（２）調停結果レジスタ１３の出力信号１２４を参照し、要求フラグが１で許可フラグが０である通信要求は無いと判定される。
【００９４】
もし（１）と（２）のいずれも満たしていないのであれば、制御部１７は信号１３０と信号１３１により調停処理を再度指示する。
【００９５】
図１５は本発明の多重バス制御装置の第２の実施形態を表すブロック図である。
【００９６】
本実施形態は、第２の通信要求レジスタ７０と通信先アドレスレジスタファイル７１を含んで構成される。これら以外の構成要素は第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００９７】
本実施形態は、多重バスに接続される各モジュールからの第２の通信要求信号７００を入力とし、各通信同士のチャネル競合および通信先の競合が起こらないように通信許可信号１０１、送信チャネル番号１１０、受信チャネル番号１１１を生成して出力する。
【００９８】
ここで、この図１５に示す多重バス制御装置を図５〜図９に示す信号通信装置の各実施形態の多重バス制御装置５０として採用したときは、各モジュール５１からは、多重バス制御装置５０に向けて、図１０，図１１を参照して説明した通信要求信号１００に代わり、以下に説明する第２の通信要求信号７００が入力される。
【００９９】
図１６は、本実施形態の入力信号である第２の通信要求信号７００の内訳を示す図、図１７は、通信先アドレスレジスタファイル７１の内訳を示す図である。以下図１６，図１７を参照し、本実施形態の入力信号と通信先アドレスレジスタファイル７１の説明を行う。
【０１００】
図１６の各行が各モジュールから個々に与えられる第２の通信要求信号７００を表しており、通信先アドレスレジスタファイル７１の読み出しアドレス、要求の有無を表す要求フラグ、終了フラグより構成される。要求フラグと終了フラグに関しては図１１と同様であるため、説明を省略する。通信先アドレスレジスタファイルアドレスによって、通信先アドレスレジスタファイル７１がアクセスされ、各モジュールの通信先アドレスが並列に読み出される。
【０１０１】
図１７に示す通信先アドレスレジスタファイル７１の内容は図１１に示した通信要求信号１００のうち、送信先、返信元、返信先、優先度のフィールドを取り出したものに相当する。図１０を参照して説明した第１の実施形態においては、これらは通信要求信号１００に含まれており、通信要求時に各モジュールから与えられるのに対し、本実施形態においては通信要求の前に予め通信先アドレスレジスタファイル７１に格納しておく点が異なる。この信先アドレスレジスタファイル７１は、本発明にいう、対応テーブルを記憶しておく記憶部の一例に相当する。この場合、特定の通信先に対して頻繁に通信する場合において、通信要求に必要な信号量が削減される。
【０１０２】
再び図１５を参照して説明を行う。
【０１０３】
第２の通信要求レジスタ７０は第２の通信要求信号７００を入力して保持し、要求フラグと終了フラグを要求開始終了信号１２０として出力するとともに、通信先アドレスレジスタファイル７１の読み出しアドレスを信号７０１として出力する。要求開始終了信号１２０は第１の実施形態（図１０参照）の場合と同じである。
【０１０４】
通信先アドレスレジスタファイル７１は信号７０１をアドレスとしてアクセスされ、各モジュールの通信先アドレスと優先度を並列に読み出し、それぞれ信号１２５と信号１２７に出力する。信号１２５と信号１２７についても第１の実施形態の場合と同じである。
【０１０５】
図１８は本発明の多重バス制御装置の第３の実施形態を表すブロック図である。本実施形態は、図１５に示す第２の実施形態における最優先要求選択部１５に代わり、第２の最優先要求選択部７２が備えられている点以外は第２の実施形態と同様である。
第２の最優先要求選択部７２は、競合フラグ１２６、優先度信号１２７、および調停結果レジスタ１３の出力信号１２４を入力し、競合フラグが０であるものから優先度の値が最大となる通信要求を１つ求め、最優先要求信号１２８として出力する。
【０１０６】
図１９は、第２の最優先要求選択部７２の構成例を表すブロック図である。本構成例は、カウンタ７５以外の構成要素は、第１の実施形態（図１０参照）における最優先要求選択部１５の、図１４に示す構成例と同様であるため、説明を省略する。
【０１０７】
カウンタ７５は、通信要求を行う全てのモジュールそれぞれに対応して設けられる。これらのカウンタ７５は、選択部７３から出力される信号１７１の値を初期値としてロードした値、もしくは現在の値をインクリメントした値を信号１７２に出力する。これらのカウンタ７５では、信号１２４と信号１７３より次のようにロード、インクリメント、状態維持が選択される。
【０１０８】
（１）要求フラグ＝１、かつ、許可フラグ＝０、かつ、最大値検出部７４で選ばれなかった（信号１７３より判定する）→ インクリメント
（２）要求フラグが０から１に変化→ ロード
（３）それ以外→ 状態維持
（１）は要求が許可されていない状態、（２）は新規要求を行った状態に各々対応する。
【０１０９】
通信要求を行ったが他の通信要求との競合により通信不可となった場合、その通信要求と、後から投入される新規通信要求との間で再び調停が行われる。しかし次の調停においては前回の調停で通信不可となった通信要求は優先度の値がインクリメントされて高くなるため、競合に勝って伝送チャネルを取得する確率が高まる。こうすることにより、特定のモジュールの通信要求のみが受け入れられるという事態を避けることができ、デッドロックを起こすことを防ぐことができ、全モジュールがほぼ均等に多重バスを利用することができる。
【０１１０】
図２０は本発明の多重バス制御装置の第４の実施形態を表すブロック図である。本実施形態は、バス制御を行うＣＰＵ３０、メモリ３１、第２の通信要求レジスタ７０、チャネル割当レジスタ３３より構成され、各々は専用のバス３００により相互に結合されている。この図２０に示す多重バス制御装置は、ＬＳＩで実現されており、この多重バス制御装置は本発明の多重バス制御用ＬＳＩの一実施形態に相当する。
【０１１１】
第２の通信要求レジスタ７０は、入力端子３１０を経由して入力される各モジュールからの第２の通信要求信号７００を入力して保持し、バス３００に対して出力する。
【０１１２】
チャネル割当レジスタ３３は、図１５に示す第２の実施形態におけるチャネル割当部１６に相当するものであり、バス３００より書き込まれる調停結果を保持し、出力端子３１１を経由して通信許可信号１０１、送信チャネル番号１１０、受信チャネル番号１１１を出力する。
【０１１３】
メモリ３１には通信先テーブル、リソーステーブル、調停結果テーブルが格納されている。各々の内容は、図１５に示す第２の実施形態における通信先アドレスレジスタファイル７１、リソースレジスタ１２、調停結果レジスタ１３の各内容と同様である。
【０１１４】
ＣＰＵ３０は、バス３００を介してメモリ３１、通信要求レジスタ３２、チャネル割当レジスタ３３へのアクセスを行い、図２１に示すフローチャートに従って処理を行う。図２１に示すフローチャート中の許可フラグ、要求フラグ、競合フラグは図１０，図１５，図１８に示す各実施形態に含まれるものと同様である。
【０１１５】
本実施形態では、多重バスの制御をＬＳＩチップ内で動作するソフトウェアにより実現することができる。
【０１１６】
以下、図２１に示すフローチャートについて説明する。この図２１に示すフローチャートは、図１５に示す第２の実施形態と同様の機能をソフトウェアで実現したものであり、その機能自体は、前述の説明と重複するため、ここでは、この図２１のフローチャートについては簡単な説明にとどめる。
【０１１７】
図２０に示す第２の通信要求レジスタ７０は、各モジュールからの第２の通信要求信号７０を随時受け付けてその内部に保存する。
【０１１８】
図２１に示すフローチャートのステップ（ａ）では、その通信要求レジスタ７０の内容（図１６参照）をこのソフトウェア内部に読み込み、ステップ（ｂ）において、新たに終了した通信が存在するか否かが判定される。新たな通信終了が存在しなかったときはステップ（ｅ）に進む。
【０１１９】
新たな通信終了があったときは、ステップ（ｃ）に進み、リソーステーブルが更新される。具体的には、今回終了した通信で用いられていたチャネルおよびモジュールを空きチャネル、および空きモジュールとして登録する。次いでステップ（ｄ）において調停結果テーブル（図１３参照）の対応する要求フラグ、許可フラグが値０に更新される。
【０１２０】
ステップ（ｅ）では通信要求レジスタの内容から通信要求の有無が判定される。新規の通信要求がなかったときはステップ（ｌ）に進み、これまでのチャネル割当結果をそのまま保持する。
【０１２１】
ステップ（ｅ）において新規の通信要求が有ると判定されると、ステップ（ｆ）に進み、要求フラグ＝１、かつ許可フラグ＝０の要求が有るか否か判定される。要求フラグ＝１、かつ許可フラグ＝０とは、未だ通信許可になっていない通信要求であることを意味する。このような要求がないときは、ステップ（ｌ）に進む。一方、このような要求があった時は、次にステップ（ｇ）に進み、空きチャネルの有無が判定される。空きチャネルが存在しなかったときはに進む。空きチャネルが存在していたときは、ステップ（ｈ）において通信先テーブルを照合して通信先競合をチェックし、ステップ（ｉ）において競合する通信要求に対応する競合フラグを値１とし、ステップ（ｊ）において競合フラグ＝０かつ許可フラグ＝０かつ要求フラグ＝１の通信要求の中から１つを選択し、ステップ（ｋ）において、選択された通信要求に空きチャネルを割り当てて、リソーステーブルを更新し、さらに調停結果テーブルを更新する。ステップ（ｌ）では、今回の新たなチャネル割当結果をチャネル割当レジスタ３３（図２参照）に書き込んで全モジュールにその新たなチャネル割当結果を通知する。
【０１２２】
図２２は、図２０に示す多重バス制御用ＬＳＩの信号入力部分の模式図、図２３は、図１０に示す多重バス制御装置をＬＳＩで実現したことを考えた場合の、そのＬＳＩの信号入力部分を示す模式図である。
【０１２３】
ここでは、入力端子３１０を構成する入力ピンの本数について検討する。ここでは、以下のような前提を置く（図１１と図１６を参照）。
【０１２４】
（１）例えば図９に示すように、モジュール５１が２つのモジュール群５１ａ〜５１ｂ；５１ｃ〜５１ｄに分けられ、相手の群とのみ通信が可能なように構成され、各モジュール群にはそれぞれ４つのモジュールが存在する（合計８ポート）。
【０１２５】
（２）要求フラグは、ポート当り１ビットで計８ビット。
【０１２６】
（３）優先度は、ポート当り２ビットで計１６ビット。
【０１２７】
（４）通信先アドレスは、ポート当り送信先４ビット、返信元２ビット、返信先４ビットで計８０ビット。
【０１２８】
（５）通信先アドレスＲＦ（＝レジスタファイル）アドレスは、ポート当り１ビットで計８ビット。
【０１２９】
このような前提を置いたとき、入力端子３１０を構成する入力ピンの本数は、図２２の場合は、（２）＋（５）＝１６ピン、図２３の場合は、（２）＋（３）＋（４）＝１０４ピンとなり、通信先アドレスレジスタファイル７１を備えた、本発明の多重バス制御用ＬＳＩの実施形態の方が、入力ピンの数を大幅に削減できることがわかる。
【０１３０】
図２４は、本発明の多重バス制御装置の第５実施形態を表すブロック図、図２５は、本実施形態の出力信号である通信許可信号１０１、送信チャネル番号１１０、受信チャネル番号１１１の内訳を示す図、図２６は、調停結果レジスタ１３に保持される調停結果信号の内訳を示す図である。図２５，図２６は、図１０〜図１４を参照して説明した第１実施形態における、それぞれ図１２，図１３にっ相当する図である。
【０１３１】
図１１〜図１４を参照して説明した第１実施形態は、受信した通信要求情報に基づいて、その通信要求情報により指定される通信相手全てが新たな通信が可能な空き状態にある場合に、その通信要求情報を送信したモジュールと、その通信要求情報により指定される通信相手のモジュールとの間の通信を許可するものであるが、ここで説明する第５実施形態は、受信した通信要求情報に基づいて、その通信要求情報により指定される通信相相手のうちの一部の通信相手のみが新たな通信が可能な空き情報にある場合に、先ずは、その通信要求情報を送信したモジュールと、その通信要求情報により指定される通信相手のモジュールのうちの空き状態にあるモジュールとの間の通信を許可し、その通信要求情報を送信したモジュールと、その通信要求情報により指定される通信相手のモジュールのうちの、新たな通信が不能なビジィ状態にあったモジュールとの間の通信は、そのモジュールのビジィ状態が解除された後で改めて許可することを可能とした実施形態である。
【０１３２】
ここでは、第１実施形態との相違点について説明する。
【０１３３】
図２４におけるチャネル割当部１６から出力される通信許可信号１０１には、図２５に示すように、未送受信先、すなわち本来通信に参加すべきであったが参加できなかったモジュールの有無をあらわす情報が付加されている。図２５では、未送受信先の欄は全て値０となっているが、この値０は未送受信先が存在しないことを表し、値１が未送受信先が存在することを表している。
【０１３４】
値１と値０は逆であっても構わない。
【０１３５】
また、図２６に示す調停結果信号には、未送受信フラグの欄が設けられている。この未送受信フラグが値１のときは未送受信先が存在することを示しており、値０は未送信先が存在しないことを示している。
【０１３６】
レジスタ更新部１１は、未送受信フラグが１である通信の通信終了を検知したら、許可フラグを再び０として再調停を行なう。
【０１３７】
また、通信先競合判定部１８は、新規の通信要求があると、制御部１７からの指示により、通信先モジュール番号１２５を未送受信レジスタ１９にコピーする。
【０１３８】
信号１２４により、要求フラグが１であるが許可フラグが０である通信要求を選択し、対応する通信先を未送信レジスタ１９から選択する。次に、各々の送信先と返信先の各モジュール番号を信号１２３と照合して競合判定を行ない、
（１）全ての通信先が通信不可能である通信要求；
競合フラグを値‘１１’とする
（２）全ての通信先が通信可能である通信要求；
競合フラグを値‘００’とする
（３）一部の通信先のみ通信可能、他の通信先は通信不可能である通信要求；
競合フラグを値‘１０’とする
として信号１２６により出力する。競合フラグ＝‘１０’に対応する通信要求に関しては、通信可能なモジュールのモジュール番号と通信不可能なモジュールのモジュール番号を各々未送信レジスタ１９に書き込む。
【０１３９】
また、チャネル割当部１６では、図１０に示す第１実施形態においては通信先モジュール番号１２５を取得したが、ここでは、それに代わり、未送信レジスタ１９からの信号１４１により通信先を取得する。競合フラグ＝‘１０’である通信要求が選択された場合、図２５のように、未送受信フラグ＝‘１’を含めて、通信許可信号１０１を出力する。この場合、全通信先のうちの一部に対して通信が行なわれる。未送受信フラグは、信号１２９を通じてレジスタ更新部１１に送られ、更に信号１２２により調停結果レジスタ１３の未送受信フラグに書き込まれる。
【０１４０】
ここで、当初の通信要求の際に図２５に示す受信チャネル番号として複数のモジュールを指定し、そのうちの一部のモジュールが他の通信でビジィであった場合そのモジュールの通信はあとまわしにされるが、その通信において返信元が存在する場合、先にビジィであった残りのモジュールに対する後の通信においても同じ返信元が再指定され、その返信元から残りのモジュール（残りの返信先）に返信が届くように考慮される。
【０１４１】
また、当初の通信要求を複数回に分けて通信を行なうにあたり、それら複数回の通信どうしの間に間が空いてしまわないよう以下の工夫を採用することが好ましい。すなわち、調停結果レジスタに未送受信フラグ＝‘１’のものがあった場合は、通信先競合判定部１８では対応する通信先（未送受信フラグ＝‘１’の通信であってその通信に未参加であった通信先）への新規通信を禁止して、新規通信は全ての通信先が未送受信フラグ＝‘１’の通信とは競合せず、かつ全ての通信先がビジーでないもののみに限定し、最優先要求選択部１５では未送受信フラグ＝‘１’の通信要求を他の通信要求よりも優先して選択する。こうすることにより、当初一回の通信要求でありながら複数回に分かれた通信を連続して行なうことができる。
【０１４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、伝送チャネルの競合と通信先の競合とを有効に解決し、かつ伝送チャネルの稼動率を向上させつつ多様なモジュール間通信を実現することができる。また、本発明は、方向伝播性を持つ信号によるアクセス制御にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の多重バス制御装置の一例を示す図である。
【図２】指向伝播特性を有する光信号の伝送の様子を示す模式図である。
【図３】図２に示す指向伝播特性を電気回路によって等価的に表現した図である。
【図４】２台のＣＰＵと２台のメモリモジュール間で、各々のアドレス信号線（実線）とデータ信号線（点線）の組合せによる通信バリエーションの例を示す図である。
【図５】本発明の信号通信装置の第１の実施形態を表すブロック図である。
【図６】本発明の信号通信装置の第２の実施形態を表すブロック図である。
【図７】本発明の信号通信装置の第３の実施形態を表すブロック図である。
【図８】本発明の信号通信装置の第４の実施形態を表すブロック図である。
【図９】本発明の信号通信装置の第５の実施形態を表すブロック図である。
【図１０】本発明の多重バス制御装置の第１の実施形態を表すブロック図である。
【図１１】図１０に示す実施形態の入力信号である通信要求信号の内訳を示す図である。
【図１２】図１０に示す実施形態の出力信号である通信許可信号、送信チャネル番号、受信チャネル番号の内訳を示す図である。
【図１３】調停結果レジスタに保持される調停結果信号の内訳を示す図である。
【図１４】最優先要求選択部の構成例を表す図である。
【図１５】本発明の多重バス制御装置の第２の実施形態を表すブロック図である。
【図１６】図１５に示す実施形態の入力信号である第２の通信要求信号の内訳を示す図である。
【図１７】通信先アドレスレジスタファイルの内訳を示す図である。
【図１８】本発明の多重バス制御装置の第３の実施形態を表すブロック図である。
【図１９】第２の最優先要求選択部の構成例を表すブロック図である。
【図２０】本発明の多重バス制御装置（多重バス制御用ＬＳＩ）の第４の実施形態を表すブロック図である。
【図２１】図２０に示す多重バス制御装置内で実行されるソフトウェアのフローチャートである。
【図２２】図２０に示す多重バス制御用ＬＳＩの信号入力部分の模式図である。
【図２３】図１０に示す多重バス制御装置をＬＳＩで実現したことを考えた場合の、そのＬＳＩの信号入力部分を示す模式図である。
【図２４】本発明の多重バス制御装置の第５実施形態を表すブロック図である。
【図２５】図２４に示す実施形態の出力信号である通信許可信号、送信チャネル番号、受信チャネル番号の内訳を示す図である。
【図２６】図２４に示す実施形態における調停結果レジスタに保持される調停結果信号の内訳を示す図である。
【符号の説明】
１０，７０ 通信要求レジスタ
１１ レジスタ更新部
１２ リソースレジスタ
１３ 調停結果レジスタ
１４，１８ 通信先競合判定部
１５，７２ 最優先要求選択部
１６ チャネル割当部
１７ 制御部
１９ 未送受信レジスタ
３０，３０３ａ，３０３ｂ ＣＰＵ
３１，３０２ａ，３０２ｂ メモリ
３３ チャネル割当レジスタ
５０ 多重バス制御装置
５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ モジュール
５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ 送信デマルチプレクサ
５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄ 受信マルチプレクサ
６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄ 発光装置
６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄ 受光装置
６４，６５ 光伝送媒体
７１ 通信先アドレスレジスタファイル
７３ 選択部
７４ 最大値検出部
７５ａ，７５ｂ カウンタ
８０ バス調停部
８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ バススイッチ
８４ａ，８４ｂ メモリ調停部
３１０ 入力端子
３１１ 出力端子
本発明は、信号が伝送されるチャネルを複数有する多重バスと、その多重バスを経由して信号を送受信する複数のモジュールとを備えた信号通信装置、および、それら複数のモジュール間の、多重バスを経由する通信の要求を調停する多重バス制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年半導体集積化技術の向上により、ＬＳＩのデータ処理速度が飛躍的に速くなってきた。これに伴い、半導体集積回路を実装する配線基板に対して、信号伝送能力向上が求められている。
【０００３】
特に最近ではパーソナルコンピュータにおいても、上位機種にあたるサーバタイプのシステムにおいては高速ＣＰＵチップを複数備える、いわゆる並列処理アーキテクチャが採用されている。並列処理アーキテクチャ技術の分類に関して、例えば「天野英晴、並列コンピュータ、昭晃堂、ｐｐ．６−１３」に記載されている。これによると、ＣＰＵなどデータ処理を行うモジュールを複数含むシステムを構成する場合、モジュール間の結合方法はバス結合型、スイッチ結合型、結合網型に分類される。このうちバス結合型は、多数のモジュールの結合には適さないが、他に比べて構造がシンプルであり、ハードウェア量が少ない、拡張性にも優れるといったメリットがある。このバス結合型は、パーソナルコンピュータを始めとする商用の計算機や、計算機応用製品において多く用いられている。
【０００４】
バス結合においては、接続されるモジュールの処理速度および個数に比例した通信性能が要求される。そこでバス自体を多重化して通信性能の向上を図る多重バスシステムが数多く提案されている。並列処理システムの場合、複数のモジュールが各バスに対してアクセス可能であるため、アクセス競合を解決する手段が必要である。これに関して、例えば特開平５−２８２２４２号公報が開示されている。この特開平５−２８２２４２号公報においてはアクセス競合を調停するバスアービタを備えており、各バスマスタはバスアービタに対して転送要求を出力する。これに対してバスアービタはまず空いているバス信号線を検索し、バス信号線の使用を許可するバスマスタを決定し、各バスマスタに対して使用許可／不許可を表す信号を送信する。
【０００５】
多重バスシステムにおけるバスアービタの具体的な構成例は、例えば「Ｂ．ウイルキンソン著、高橋義造監訳、計算機設計技法第２版マルチプロセッサシステム論、プレンティスホール／トッパン、ｐｐ．２９５−２９７」に記載されている。これを図１を参照して説明を行う。
【０００６】
図１は、従来の多重バス制御装置の一例を示す図である。
【０００７】
多重バスにおいてはバス競合だけでなく、メモリのような通信先へのアクセス競合が起こる。そこで図１のように２段階のアービタによりこれを解決する。第１段は通信先のアービタ（この例ではメモリアービタ３０１ａ，３０１ｂ）であり、これにより各メモリ３０２ａ，３０２ｂへのアクセス権が複数のＣＰＵ３０３ａ，…，３０３ｚのうち１つに決定される。メモリアービタはメモリの数だけ必要である。第２段は通常のバスアービタ３０４であるが、ＣＰＵに対してではなく各メモリアービタ３０１ａ，３０１ｂの出力に対して、バスの使用権を与える。最終的に、各メモリおよび各バスの使用権を持つＣＰＵが決定される。
【０００８】
また、並列処理システムのモジュール間結合部の実装においては、多数の接続コネクタと配線を必要とするため、配線の多層化や微細化による通信能力や配線密度の向上が図られてきた。しかし、配線間容量や接続配線抵抗に起因する信号遅延や伝送波形の歪みにより、限界に達しつつある。また動作速度の上昇により電磁ノイズ（ＥＭＩ：Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）も大きな問題となる。
【０００９】
このようにデータ処理装置の処理能力は、しばしば配線基板のバスの伝送能力によって制限されるようになってきた。そこで電気式バスの限界を打破するために、光インターコネクションと呼ばれる、システム内光接続技術を用いることが検討されている。光インターコネクション技術に関しては、「内田禎二、第９回回路実装学術講演大会、１５Ｃ０１，ｐｐ．２０１〜２０２」や「Ｈ．Ｔｏｍｉｍｕｒｏ， ｅｔ ａｌ．， “Ｐａｃｋａｇｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｓ”， ＩＥＥＥ Ｔｏｋｙｏ， Ｎｏ．３３， ｐｐ．８１〜８６， １９９４」、「和田修、エレクトロニクス１９９３年４月号、ｐｐ．５２〜５５」に記載されている様に、システムの構成内容により様々な形態が提案されている。この光インターコネクション技術は、電気式以上の高周波動作が可能でありながら電磁ノイズが低減できること、波長・振幅等を用いた多重化により伝送バンド幅を拡張できること、また同時双方向通信が可能である、といったメリットがある。
【００１０】
特に空間光伝送技術は、多ポート間の同時通信を可能とし、かつバス信号線の物理的な結線が不要となるため、上述の多重バスシステムとの整合がよい。これに類似した技術が、例えば特開平４−３０５７５７号公報に開示されている。特開平４−３０５７５７号公報は、空間光伝送ではなく無線伝送によって複数のＣＰＵ、メモリ、Ｉ／Ｏ等のモジュールを結合する技術に関するものであるが、電気式バスに比べると、空間光伝送と同様に、多ポート間の同時通信可能、バス信号線の物理結線不要といったメリットを備えている。特開平４−３０５７５７号公報に開示された技術はスペクトル拡散方式によってモジュール間の通信を実現するシステムに関するものであり、バスアービタが任意の２つのモジュール間を接続する機能をもつ。
【００１１】
同様に空間光伝送により多ポート間の同時ブロードキャスト通信を実現とする技術が、特開平１０−１２３３７４号公報に開示されている。平板型の導光路の端面に設置されたポート間での光通信を実現するものであり、入射信号光を屈折作用により分岐して対向する端面に伝送し、ブロードキャストを実現する。
【００１２】
図２は、指向伝播特性を有する光信号の伝送の様子を示す模式図である。
【００１３】
図２に示すように、ここでの光信号は方向伝播性をもっており、入射光は対向する端面のポートにのみ伝送される。これを電気回路によって等価的に表現したものを図３に示す。この方向伝搬性により、双方向伝搬性を持つ場合は１チャネルしか設定できないような同一の波長、同一の通信帯域等を用いて、相反する方向についてそれぞれ別々のチャネルを設定してそれら相反する方向についての同時通信機能が実現される。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
前述した特開平５−２８２２４２号公報に開示されているような従来の多重バスシステムでは、モジュール間での１対１通信の多重実行、もしくはブロードキャスト通信を実現すべくアクセス制御が行われている。しかし各モジュールが全く独立したタスクを実行するマルチタスク環境においては、更に多様な組合せによる通信機能が要求される。この例を図４を参照して説明する。図４は２台のＣＰＵと２台のメモリモジュール間での、各々のアドレス信号線（実線）とデータ信号線（点線）の組合せによる通信バリエーションの例を示す図である。ここでは、以下の（１）〜（５）の通信バリエーションが考えられる。
【００１５】
（１）１対１通信による並列アクセス（図４（ａ））
（２）アドレス、データともマルチキャスト（＝１対多）通信により、１ＣＰＵから複数メモリに同時書込（図４（ｂ））
（３）アドレスのみ１ＣＰＵがマルチキャストし、データは１対１通信で並列アクセス（図４（ｃ））
（４）アドレスのみ１ＣＰＵが１メモリに送信し、読み出されたデータを複数ＣＰＵにマルチキャスト（図４（ｄ））
（５）アドレスのみ１対１通信により各ＣＰＵが各メモリに送信し、データは特定の１ＣＰＵが複数メモリに同時書込（図４（ｅ））
またこれら（１）〜（５）が同時に要求されることもある。
【００１６】
これらの要求に対し、なるべくバスが遊休しないようなアクセス制御を実現するためには、既に述べたように伝送チャネルへのアクセス競合と同時に、通信先へのアクセス競合も解決する必要がある。特にパイプラインアクセスが可能な高速メモリからの読出を行う場合、ＣＰＵからのアドレス送信とメモリからのデータ返信を同時に行うことができる効率良いパイプラインアクセスを実現するためには、あらかじめアドレスの送信先とデータの返信先が他のアクセスと競合しないように各伝送チャネルを割当てておかねばならない。
【００１７】
ところが、前述した特開平５−２８２２４２号公報においては、通信先へのアクセス競合の解決手段を備えていない。例えば通信相手モジュールがビジーである場合、相手がフリーになるまで待機する必要があり、バスの遊休が生じる。これを防ぐために分割トランザクション法が提案されている。この方法では、相手モジュールがビジーの場合には一旦通信を中断してバス信号線を開放し、相手がフリーとなった後にバス調停からやり直す方法が用いられる。しかしこの方法は相手側もバス要求を行う必要があり、例えばメモリのようなモジュールもバスマスタとするためのインタフェース回路を付加せねばならず、ハードウェア規模が大きくなるという問題がある。
【００１８】
これに対し既に説明した図１の調停方法は、通信先のアクセス競合とバス競合の両方の問題に対応したものである。しかしながら各メモリアービタが独立に各メモリへのアクセス権を決定するため、マルチキャスト通信のように複数メモリへのアクセス権を取得することはできない。
【００１９】
また、前掲の特開平４−３０５７５７号公報はモジュール間の通信が１対１通信に限定されており、上記（２）〜（５）を実現することができない。また通信要求や調停といったアクセス制御を具体的に実現する方法が明らかでない。
【００２０】
更に、前掲の特開平１０−１２３３７４号公報のような、方向伝播性をもつ信号による伝送装置においては、各方向毎にチャネルを割当てることによって稼働率が向上する。上記（１）〜（５）に示したＣＰＵとメモリモジュール間の通信において、例えばメモリへの書込であればＣＰＵ→メモリ方向へのチャネルのみにより実現でき、それと相反するメモリ→ＣＰＵ方向へのチャネルは別の通信に利用できるからである。しかしながら従来の多重バス制御装置においては、伝播方向ごとに独立したチャネルの調停、および各伝播方向先へのアクセス競合の回避といった機能を実現できないという問題がある。
【００２１】
更に以上の問題を解決すべく、送信方向先のアクセス競合を検出するためには、通信を要求する時点でアクセス先のアドレスを得る必要がある。従来のバスシステムのバス要求においては、１ポート当り要求を表す信号が１ビットあれば十分であったが、更に送信先のアドレスや返信先のアドレス信号が必要となる。しかもマルチキャストのように、同時に任意の複数宛先指定を可能とすると、さらに信号量が増大する。この結果、アクセス制御をＬＳＩチップにより実現する際、各ポートからの通信要求信号のための入力ピンが著しく増加するという問題がある。
【００２２】
本発明は、以上の各種の問題に鑑み、多様なモジュール間通信を実現し、方向伝播性をもつ信号によるアクセス制御にも適用可能な多重バス制御装置、および、多様なモジュール間通信が実現された信号通信装置を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の信号通信装置は、
信号が伝送されるチャネルを複数有する多重バスと、前記多重バスを経由して信号を送受信する複数のモジュールと、
前記複数のモジュールによる前記多重バスの使用権を調停する調停部とを備え、
前記複数のモジュールそれぞれは、自分が他の１つ以上のモジュールとの間で通信を行なおうとするにあたり、１つ以上の通信相手のモジュールを指定する通信要求情報を前記調停部に送信することにより、該調停部に対し通信要求を行なうものであり、
前記調停部は、受信した通信要求情報に基づいて、該通信要求情報により指定される通信相手のうちの一部の通信相手のみが新たな通信が可能な空き状態にある場合に、先ずは、該通信要求情報を送信したモジュールと、該通信要求情報により指定される通信相手のモジュールのうちの空き状態にあるモジュールとの間の通信を許可し、該通信要求情報を送信したモジュールと、該通信要求情報により指定される通信相手のモジュールのうちの、新たな通信が不能なビジィ状態にあったモジュールとの間の通信は、該モジュールのビジィ状態が解除された後で改めて許可するものであることを特徴とする。
【００２４】
また、上記目的を達成する本発明の多重バス制御装置は、信号が伝送されるチャネルを複数有する多重バスを利用して信号を送受信する複数のモジュールそれぞれからの、１つ以上の通信相手のモジュールを指定する通信要求情報を受信することにより、各モジュールからの通信要求を受け付ける通信要求受付部と、
前記通信要求受付部により受信された通信要求情報に基づいて、該通信要求情報により指定される通信相手のうちの一部の通信相手のみが新たな通信が可能な空き状態にある場合に、先ずは、該通信要求情報を送信したモジュールと、該通信要求情報により指定される通信相手のモジュールのうちの空き状態にあるモジュールとの間の通信を許可し、該通信要求情報を送信したモジュールと、該通信要求情報により指定される通信柑手のモジュールのうちの、新たな通信が不能なビジィ状態にあったモジュールとの間の通信は、該モジュールのビジィ状態が解除された後で改めて許可するものであることを特徴とする調停部とを備えたことを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２７】
本発明の特徴は多重バス制御装置の構成にあるが、以下では先ず全体を把握するために、本発明の信号通信装置の各種実施形態から先に説明する。それら各種実施形態中の多重バス制御装置は本発明の信号通信装置にいう調停部に相当するものである。信号通信装置の実施形態の説明においてはこの多重バス制御装置の内部構成については触れず、本発明の多重バス制御装置の実施形態の説明に譲る。
【００２８】
図５は本発明の信号通信装置の第１の実施形態を表すブロック図である。
【００２９】
本実施形態は、複数の伝送チャネル５０１（伝送チャネル５０１ａ，５０１ｂ，…，５０１ｃ；以下、例えば５０１と５０１ａ，５０１ｂ，…，５０１ｃのように、ａ，ｂ，…，ｃ等の添字を付した符号によりあらわされる複数の要素を総称して指し示すとき、あるいはそれらの複数の要素のうちの任意の１つを指し示すときは、それらの添字を省いた符号を用いる。）から成る多重バス、複数のモジュール５１、複数の送信デマルチプレクサ５２、複数の受信マルチプレクサ５３、多重バス制御装置５０より構成される。多重バス制御装置５０については後述する。
【００３０】
多重バスは複数の伝送チャネル５０１から構成され、各伝送チャネルにおいて独立に通信を行うことができる。この多重バスは、電気信号線により実装されたバスを複数備えたものでもよいし、光伝送や無線伝送における波長多重、空間多重、振幅多重、方向多重、時分割多重、偏光多重（光伝送のみ）など、任意の多重方式による多重通信媒体を用いることができる。
【００３１】
モジュール５１はデータ送信用の信号線５０２と、データ受信用の信号線５０３とを介してモジュール間通信を行う。ここでモジュールとはＣＰＵ、メモリ、Ｉ／Ｏインタフェースなど、一般にバスに接続可能な装置を全て含む。
【００３２】
送信デマルチプレクサ５２は、伝送チャネル５０１のうち１つを多重バス制御装置５０から指示される送信チャネル番号１１０に従って選択し、モジュール５１からの送信用の信号線５０２と接続する。
【００３３】
受信マルチプレクサ５３は、伝送チャネル５０１のうち１つを多重バス制御装置５０から指示される受信チャネル番号１１１に従って選択し、その選択した伝送チャネルをモジュール５１の受信用の信号線５０３と接続する。
【００３４】
通信を起動する場合、まずモジュール５１から通信要求信号１００が多重バス制御装置５０に送信されると調停が開始される。調停結果は通信許可信号１０１、送信チャネル番号１１０、受信チャネル番号１１１であり、各々がモジュール５１、送信デマルチプレクサ５２、受信マルチプレクサ５３に入力される。通信許可信号１０１により通信許可を受けた各モジュール５１は、送信デマルチプレクサ５２と受信マルチプレクサ５３により各々選択された伝送チャネルを用いて、次のサイクルからデータ転送を開始することができる。この図５に示す信号通信装置によれば、図４に示したような複数の送信先と返信先との同時通信が、多重バス上で実現される。
【００３５】
図６は本発明の信号通信装置の第２の実施形態を表すブロック図である。
【００３６】
本実施形態は、光伝送媒体６４、複数のモジュール５１、複数の発光装置６２、複数の受光装置６３、多重バス制御装置５０より構成される。多重バス制御装置５０については後述する。また、モジュール５１については本発明の信号通信装置の第１の実施形態（図５参照）の場合と同様であるため、説明を省略する。
【００３７】
光伝送媒体６４は、信号光を入射または出射するためのアクセスポートを複数備えており、媒体内部を光信号を伝送させて多重通信を行う。この光伝送媒体６４としては、例えば導光路のような空間光伝送媒体が用いられる。多重通信方法として波長多重、空間多重、振幅多重、偏光多重、時分割多重などを適用できる。
【００３８】
発光装置６２は複数備えられており、それぞれ対応する光伝送媒体６４に接続される。光伝送媒体６４において使用可能な伝送チャネルより少なくとも１つを発光チャネルとして選択し、光伝送媒体６４に対して信号光を入射する。ここでの信号光量は、モジュール５１からの送信用の信号６０２から決定する。具体的には発光ダイオード等の光電変換デバイスを用いることができる。
【００３９】
受光装置６３も複数備えられており、それぞれ対応する光伝送媒体６４に接続される。光伝送媒体６４からの出射光のうち、少なくとも１チャネルを受光チャネルとして選択して取り込む。出力される信号６０３の値は、選択された受光チャネルにおける受光量から決定する。具体的にはフォトダイオード、ＣＣＤ等の電光変換デバイスを用いることができる。
【００４０】
モジュール５１は発光装置６２と受光装置６３のうち、少なくとも１つに接続する。
【００４１】
通信を起動する場合、まずモジュール５１から通信要求信号１００が多重バス制御装置５０に送信されると調停が開始される。調停結果は通信許可信号１０１、送信チャネル番号１１０、受信チャネル番号１１１であり、各々がモジュール５１、発光装置６２、受光装置６３に入力される。発光装置６２と受光装置６３により各々選択された伝送チャネルを用いて、通信許可を受けた各モジュール５１は次のサイクルからデータ転送を開始することができる。この図６に示す第２の実施形態では、図４に示したような複数の送信先と返信先との同時通信が、光伝送媒体６４上で実現される。
【００４２】
図７は本発明の信号通信装置の第３の実施形態を表すブロック図である。
【００４３】
本実施形態は、複数の伝送チャネル５１０から成る多重リングバス、複数のモジュール５１、複数の送信デマルチプレクサ５２、複数の受信マルチプレクサ５３、多重バス制御装置５０より構成される。多重バス制御装置５０については後述する。また、モジュール５１と送信デマルチプレクサ５２と受信マルチプレクサ５３については、図５を参照して説明した、本発明の信号通信装置の第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００４４】
多重リングバスは複数の伝送チャネル５１０から構成され、各伝送チャネルにおいて独立に通信を行うことができる。この多重リングバスは、電気信号線により実装されたバスを複数備えたものでもよいし、光伝送や無線伝送における波長多重、空間多重、振幅多重、時分割多重、偏光多重（光伝送のみ）などの多重通信媒体を用いたものでもよい。図５における伝送チャネル５００との違いは、指向伝播性を備えた信号線により、複数の送信デマルチプレクサ５２と受信マルチプレクサ５３がトーラス状に接続されている点である。
【００４５】
通信を起動する場合、まずモジュール５１から通信要求信号１００が多重バス制御装置５０に送信されると調停が開始される。調停結果は通信許可信号１０１、送信チャネル番号１１０、受信チャネル番号１１１であり、各々がモジュール５１、送信デマルチプレクサ５２、受信マルチプレクサ５３に入力される。送信デマルチプレクサ５２と受信マルチプレクサ５３により各々選択された伝送チャネルを用いて、各モジュール５１は次のサイクルからデータ転送を開始することができる。この図７に示す第３の実施形態では、図４に示したような複数の送信先と返信先との同時通信が、指向伝播性をもつ多重リングバス上で実現される。
【００４６】
図８は本発明の信号通信装置の第４の実施形態を表すブロック図である。
【００４７】
本実施形態は、複数の伝送チャネル９００から成る第１の多重送信バス、同じく複数の伝送チャネル９０１から成る第２の多重送信バス、第１のモジュール群５１ａ〜５１ｂと第２のモジュール群５１ｃ〜５１ｄ、複数の送信デマルチプレクサ５２、複数の受信マルチプレクサ５３、多重バス制御装置５０より構成される。多重バス制御装置５０については後述する。またモジュール５１については本発明の信号通信装置の第１の実施形態（図５参照）と同様であるため、説明を省略する。
【００４８】
第１の多重送信バスは複数の伝送チャネル９００から構成され、各伝送チャネルにおいて独立に送信を行うことができる。この第１の多重送信バスを構成する複数の伝送チャネルは、いずれも信号を一方向にのみ伝送するものとする。電気信号線により実装されたバスを複数備えたもの、または光伝送や無線伝送における波長多重、空間多重、振幅多重、時分割多重、偏光多重（光伝送のみ）などを用いた多重通信媒体を用いることができる。第２の多重送信バスも第１の多重送信バスと同じ機能を備える。すなわち、本実施形態では、複数の伝送チャネル９００，９０１は、それぞれが信号伝送方向について指向性を持っている。
【００４９】
複数のモジュール５１の各々は第１のモジュール群と第２のモジュール群のいずれかに属し、両モジュール群間の通信のみを行う。即ち、両モジュール群は第１の多重送信バスおよび第２の多重送信バスを介して相互結合されている。第１のモジュール群５１ａ〜５１ｂは、送信用に第１の多重送信バス、受信用に第２の多重送信バスを使用する。これに対し第２のモジュール群５１ｃ〜５１ｄは、送信用に第２の多重送信バス、受信用に第１の多重送信バスを使用する。
【００５０】
送信デマルチプレクサ５２ａ〜５２ｂは、第１のモジュール群５１ａ〜５１ｂの送信用の信号５０２ａ〜５０２ｂを各々入力し、伝送チャネル９００ａ〜９００ｂより１つを選択して接続する。ここでの選択は多重バス制御装置５０から指示される送信チャネル番号１１０ａ〜１１０ｂに従って実行される。
【００５１】
送信デマルチプレクサ５２ｃ〜５２ｄは、第２のモジュール群５１ｃ〜５１ｄの送信用の信号５０２ｃ〜５０２ｄを各々入力し、伝送チャネル９０１ａ〜９０１ｂより１つを選択して接続する。ここでの選択は多重バス制御装置５０から指示される送信チャネル番号１１０ｃ〜１１０ｄに従って実行される。
【００５２】
受信マルチプレクサ５３ａ〜５３ｂは、伝送チャネル９０１ａ〜９０１ｂより１つを選択し、第１のモジュール群５１ａ〜５１ｂの受信用の信号５０３ａ〜５０３ｂと各々接続する。ここでの選択は多重バス制御装置５０から指示される送信チャネル番号１１１ａ〜１１１ｂに従って実行される。
【００５３】
受信マルチプレクサ５３ｃ〜５３ｄは、伝送チャネル９００ａ〜９００ｂより１つを選択し、第２のモジュール群５１ｃ〜５１ｄの受信用の信号５０３ａ〜５０３ｂと各々接続する。ここでの選択は多重バス制御装置５０から指示される送信チャネル番号１１１ｃ〜１１１ｄに従って実行される。
【００５４】
通信を起動する場合、まずモジュール５１から通信要求信号１００が多重バス制御装置５０に送信されると調停が開始される。調停結果は通信許可信号１０１、送信チャネル番号１１０、受信チャネル番号１１１であり、各々がモジュール５１、送信デマルチプレクサ５２、受信マルチプレクサ５３に入力される。送信デマルチプレクサ５２と受信マルチプレクサ５３により各々選択された伝送チャネルを用いて、各モジュール５１は次のサイクルからデータ転送を開始することができる。この図８に示す第４実施形態では、図４に示したような複数の送信先および返信先との同時通信が、指向伝播性をもつ多重バスによる相互結合網上で実現される。
【００５５】
図９は本発明の信号通信装置の第５の実施形態を表すブロック図である。
【００５６】
本実施形態は、光伝送媒体６５、複数のモジュール５１、複数の発光装置６２、複数の受光装置６３、多重バス制御装置５０より構成される。多重バス制御装置５０については後述する。モジュール５１については本発明の信号通信装置の第１の実施形態（図５参照）と同様であり、発光装置６２と受光装置６３については本発明の信号通信装置の第２の実施形態（図６参照）と同様であるため、いずれも説明を省略する。
【００５７】
光伝送媒体６５は、信号光を入射または出射するためのアクセスポートを複数備えており、各アクセスポートは第１のアクセスポート群と第２のアクセスポート群のいずれかに属する。図９においては、発光装置６２ａ〜６２ｂ、受光装置６３ａ〜６３ｂが接続されているのが第１のアクセスポート群、発光装置６２ｃ〜６２ｄ、受光装置６３ｃ〜６３ｄが接続されているのが第２のアクセスポート群であるとする。媒体内部に光信号を伝送することにより、両アクセスポート群間の多重通信を行う。即ち、両アクセスポート群は光伝送媒体６５を介して相互結合されている。この光伝送媒体６５は具体的には例えば平板導光路であって、相対する端面に設けられたアクセスポート間で通信可能な空間光伝送媒体が用いられている。多重通信方法としては波長多重、空間多重、振幅多重、偏光多重、時分割多重、およびそれらの組合せなどを用いることができる。
【００５８】
通信を起動する場合、まずモジュール５１から通信要求信号１００が多重バス制御装置５０に送信されると調停が開始される。調停結果は通信許可信号１０１、送信チャネル番号１１０、受信チャネル番号１１１であり、各々がモジュール５１、発光装置６２、受光装置６３に入力される。発光装置６２と受光装置６３により各々選択された伝送チャネルを用いて、各モジュール５１は次のサイクルからデータ転送を開始することができる。この図９に示す第５実施形態においては、図４に示したような複数の送信先と返信先との同時通信が、指向伝播性をもつ光伝送媒体による多重バス上で実現される。
【００５９】
次に、図５〜図９に示した本発明の信号通信装置の各種実施形態における多重バス制御装置５０の実施形態、すなわち本発明の多重バス制御装置の実施形態について説明する。
【００６０】
図１０は本発明の多重バス制御装置の第１の実施形態を表すブロック図である。
【００６１】
本実施形態は、通信要求レジスタ１０、レジスタ更新部１１、リソースレジスタ１２、調停結果レジスタ１３、通信先競合判定部１４、最優先要求選択部１５、チャネル割当部１６、および制御部１７より構成される。これらのうち、通信要求レジスタ１０は、本発明の多重バス制御装置にいう通信要求受付部の一例に相当し、その通信要求レジスタ１０を除く各要素の複合体が、本発明の多重バス制御装置にいう調停部の一例に相当する。この図１０に示す実施形態では、多重バスに接続される各モジュールからの通信要求信号１００を入力とし、各通信同士のチャネル競合および通信先の競合が起こらないように通信許可信号１０１、送信チャネル番号１１０、受信チャネル番号１１１を生成して出力する。ここでモジュールとはＣＰＵ、メモリ、入出力インタフェースなど、一般にバスに接続可能な装置を全て含む。
【００６２】
図１１は、本実施形態の入力信号である通信要求信号１００の内訳を示す図である。この通信要求信号１００は通信要求レジスタ１０に格納される。各行が各モジュールから送信されてきた通信要求信号１００を表しており、要求の有無を表す要求フラグ、信号を送信したい送信先モジュールを表す送信先モジュール番号、その送信先モジュールから送信された信号を受信してそれに対する返信を行う返信元モジュールを表す返信先モジュール番号、その返信元モジュールからの返信を受信する返信先モジュールを表す返信先モジュール番号、優先度、そして通信終了を表す終了フラグより構成される。
【００６３】
要求フラグは、各モジュールが通信要求する際に必ず有効とする。図１１では値１が有効、０が無効を表しているが、各値の設定は逆であっても構わない。図１１は１番と２番のモジュールのみが通信要求を行った例である。例えばＮ番のモジュールは通信要求を行っていないため要求フラグは０であり、そのＮ番のモジュールに関する他の信号は無効（図のドントケア）となる。
【００６４】
送信先と返信先は、いずれも複数モジュールを指定することができ、これによりマルチキャスト通信を指定できる。図１１では、送信先のモジュールのうちビットが１であるものに対して通信要求が行われているが、ビットの値の設定は逆でも構わない。返信先に関しても同様である。返信元モジュールは必ず１つであり、かつ送信先モジュールとして指定されたものに限定される。
【００６５】
優先度は調停処理において通信要求を選択する基準となるものである。本実施形態では値が大きいものを優先順位が高いものとして説明を行うが、逆に値が小さいものを優先順位が高いと定義しても構わない。優先度の設定方法としては、例えば次の方法がある。
【００６６】
（１）オペレーティングシステムが管理しているタスクの優先度を用いる。例えばユーザプログラムのタスクよりも、オペレーティングシステムが実行するタスクにおける通信の優先度を高く設定し、緊急性の高いタスクを優先処理する。
【００６７】
（２）各タスクの処理終了締切までの時間を予め算出しておき、短いものほど高い優先度を設定する。
【００６８】
（３）例えば動画のような、一般に転送量の多いデータ通信を行うタスクほど高い優先度を設定する。
また以上の方法を組合せた設定も可能である。
【００６９】
図１１を見るとわかるように、モジュール１番はモジュール２番との通信を要求しているが、これと同時にモジュール２番はモジュール１番とモジュールＮ番へのマルチキャスト通信を要求し、これらを同時に実行することは不可能である。この場合、モジュール１番からの要求の優先度は“２”であるが、モジュール２番からの要求の優先度は“１”であるため、モジュール１番からの通信要求のみが許可される。これが図１０に示す調停結果信号１２２によって表現されている。調停結果信号１２２については後述する。
【００７０】
終了フラグは、各モジュールが通信を終了したら有効とする。図１１では値１が有効、０が無効を表しているが、各値の設定は逆であっても構わない。
【００７１】
図１２は、本実施形態の出力信号である通信許可信号１０１、送信チャネル番号１１０、受信チャネル番号１１１の内訳を示す図である。各行が各モジュールからの通信要求に対する調停結果と、次サイクルからの各モジュールの送信可否と受信可否、更に使用できる送信チャネル番号と受信チャネル番号を表わす。送信チャネル番号と受信チャネル番号は複数を指定することも可能である。これは１モジュールによる複数のチャネル使用を表わしており、可変バンド幅バスを実現することができる。もちろん同時には１チャネルのみ指定する方法でも構わない。調停結果のビットは１が可、０が不可を表しているが、逆であっても構わない。
【００７２】
図１２の送信チャネル番号と受信チャネル番号は、図１２におけるモジュール１番の通信要求に対応して設定される。即ちモジュール１番からモジュール２番への送信用にチャネル１、それに対するモジュール２番からモジュール１番への返信用にチャネル２を用いるように指定されている。
【００７３】
注意すべきこととして、モジュール２番の調停結果は不可（０）であるが送信可否は可（１）となっている。これは、モジュール２番がモジュール１番からの通信要求の返信元として指定されているためである。このように、通信要求が不可となったモジュールであっても、次サイクルにおいて送信や受信を行うことがあり得る。
【００７４】
再び図１０を参照して説明を行う。
【００７５】
通信要求レジスタ１０は、通信を行う各モジュールから送信されてきた通信要求信号１００を入力して保持し、通信先モジュール番号１２５、優先度信号１２７、要求開始終了信号１２０を各々出力する（図１１参照）。通信先モジュール番号１２５は、送信先、送信先、返信元、および返信先の各モジュール番号から構成される信号である。優先度信号１２７は各通信要求の優先度を表す信号である。要求開始終了信号１２０は要求フラグと終了フラグから構成される信号である。
【００７６】
リソースレジスタ１２は、レジスタ更新部１１より出力された信号１２１を格納する。信号１２１は伝送チャネルのうち未使用であるものの番号と、現時点において通信可能であるモジュールの番号を表し、リソースレジスタ１２はこれらを保持して信号１２３として出力する。
【００７７】
調停結果レジスタ１３は、レジスタ更新部１１より出力される調停結果信号１２２を格納し保持する。
【００７８】
図１３は調停結果レジスタ１３に保持される調停結果信号の内訳を示す図である。図１３では各行が各モジュールからの通信要求の有無を表す要求フラグと、その調停の結果を表す許可フラグから成る。図１３の要求フラグは、図１１の要求フラグがレジスタ更新部１１によりコピーされたものである。各々値１が有効、０が無効を表しているが、各値の設定は逆になっていても構わない。
【００７９】
再び図１０を参照して説明を行う。
【００８０】
通信先競合判定部１４は、リソースレジスタ１２の出力信号１２３、調停結果レジスタ１３の出力信号１２４、通信要求レジスタ１０から出力される通信先モジュール番号１２５を照合した結果を、競合フラグ１２６として出力する。競合フラグ１２６は各送信元モジュール毎に１ビットずつ設けられおり、通信先競合がある場合に値１、ない場合に値０をとるものとする。すなわち、各モジュールに対応して、そのモジュール（自分）が通信要求を行ない、その通信要求において通信相手として指定したモジュールが他の通信と競合していたときに自分に対応して値１となる。尚、ここでの各値の設定は逆になっていても構わない。
【００８１】
具体的には、まず信号１２４（図１０参照）より要求フラグが１であるが許可フラグが０である通信要求を選択し、対応する通信先を通信先モジュール番号１２５（図１１参照）から選択する。次に、各々の送信先と返信先の各モジュール番号を信号１２３と照合して競合判定を行い、通信不可能な通信要求に対応する競合フラグを１、それ以外を０とし信号１２６として出力する。
【００８２】
最優先要求選択部１５は、競合フラグ１２６と優先度信号１２７を入力し、競合フラグが０であるものから優先度の値が最大である通信要求を１つ求め、最優先要求信号１２８として出力する。
【００８３】
図１４は、最優先要求選択部１５の構成例を表す図であり、以下図１４を参照して説明を行う。
【００８４】
選択部７３は、各モジュールから与えられた優先度を示す優先度信号１２７のうち、競合フラグ１２６が０である通信要求に対応したものを選び、信号１７１として出力する。競合フラグ１２６が１に対応したモジュールに関しては、信号１７１は値を０として出力する。
【００８５】
最大値検出部７４は信号１７１より最大値を求め、その最大値に対応するインデックスを信号１２８として出力する。このインデックスは優先度最大である通信要求を行ったモジュール番号である。
【００８６】
再び図１０を参照して説明を行う。
【００８７】
チャネル割当部１６は、最優先要求信号１２８と通信先モジュール番号１２５を入力し、最優先要求信号１２８に対応する送信元モジュールと送信先モジュール、返信元モジュールと返信先モジュールに対して各々空き伝送チャネル番号を割り当て、その結果を外部に出力する。具体的には、図１２に示す信号１０１、１１０、１１１を作成する。また、それに伴うリソースレジスタ１２と調停結果レジスタ１３の更新を、信号１２９によってレジスタ更新部１１に対して指示する。
【００８８】
レジスタ更新部１１は、通信要求レジスタ１０とチャネル割当部１６の各出力信号に従って、リソースレジスタ１２と調停結果レジスタ１３の各内容を更新する。すなわち、レジスタ更新部１１は、チャネル割当部１６によって新規に割り当てられたチャネル番号と各モジュール番号を信号１２９により入力し、リソースレジスタ１２の更新を信号１２１により行う。さらに、このレジスタ更新部１１は、チャネル割当部１６により新規に通信を許可された通信要求に対応する調停結果レジスタ１３のアドレスを信号１２９より入力し、信号１２２によって調停結果レジスタ１３の対応する許可フラグ（図１３）を１とする。更にレジスタ更新部１１は、通信開始終了信号１２０により通信要求レジスタ１０を定期的に監視するとともに、信号１２２により調停結果レジスタ１３の内容を読み出して、それらの比較を行い、新規の通信要求および通信終了の有無を検出する。もし通信終了が検出されたならば、その通信で用いられていたチャネル番号と各モジュール番号をビジーからフリーに変更すべく、信号１２１によりリソースレジスタ１２を更新するとともに、信号１２２により、調停結果レジスタ１３の対応する許可フラグおよび要求フラグの値を０とする。
【００８９】
また通信開始終了信号１２０より新規の通信要求が検出された場合、信号１２２によって要求フラグ（図１１）の値を調停結果レジスタ１３にコピーする。
【００９０】
制御部１７は、要求開始終了信号１２０により新規の通信要求の有無を判定し、新規の通信要求がなかった場合、チャネル割当部１６の出力信号を更新しないように、信号１３１により指示を行う。
【００９１】
またリソースレジスタ１２に保持された信号１２３と調停結果レジスタ１３に保持された信号１２４より、更にチャネル割当が可能かどうかを判定する。例えば以下の条件のいずれか１つでも満たせば、新規のチャネル割当は不可能と判定される。この場合もチャネル割当部１６の出力信号を更新しないように、信号１３１により指示を行う。
【００９２】
（１）リソースレジスタ１２の出力信号１２３を参照し、空いている伝送チャネルは無いと判定される。
【００９３】
（２）調停結果レジスタ１３の出力信号１２４を参照し、要求フラグが１で許可フラグが０である通信要求は無いと判定される。
【００９４】
もし（１）と（２）のいずれも満たしていないのであれば、制御部１７は信号１３０と信号１３１により調停処理を再度指示する。
【００９５】
図１５は本発明の多重バス制御装置の第２の実施形態を表すブロック図である。
【００９６】
本実施形態は、第２の通信要求レジスタ７０と通信先アドレスレジスタファイル７１を含んで構成される。これら以外の構成要素は第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００９７】
本実施形態は、多重バスに接続される各モジュールからの第２の通信要求信号７００を入力とし、各通信同士のチャネル競合および通信先の競合が起こらないように通信許可信号１０１、送信チャネル番号１１０、受信チャネル番号１１１を生成して出力する。
【００９８】
ここで、この図１５に示す多重バス制御装置を図５〜図９に示す信号通信装置の各実施形態の多重バス制御装置５０として採用したときは、各モジュール５１からは、多重バス制御装置５０に向けて、図１０，図１１を参照して説明した通信要求信号１００に代わり、以下に説明する第２の通信要求信号７００が入力される。
【００９９】
図１６は、本実施形態の入力信号である第２の通信要求信号７００の内訳を示す図、図１７は、通信先アドレスレジスタファイル７１の内訳を示す図である。以下図１６，図１７を参照し、本実施形態の入力信号と通信先アドレスレジスタファイル７１の説明を行う。
【０１００】
図１６の各行が各モジュールから個々に与えられる第２の通信要求信号７００を表しており、通信先アドレスレジスタファイル７１の読み出しアドレス、要求の有無を表す要求フラグ、終了フラグより構成される。要求フラグと終了フラグに関しては図１１と同様であるため、説明を省略する。通信先アドレスレジスタファイルアドレスによって、通信先アドレスレジスタファイル７１がアクセスされ、各モジュールの通信先アドレスが並列に読み出される。
【０１０１】
図１７に示す通信先アドレスレジスタファイル７１の内容は図１１に示した通信要求信号１００のうち、送信先、返信元、返信先、優先度のフィールドを取り出したものに相当する。図１０を参照して説明した第１の実施形態においては、これらは通信要求信号１００に含まれており、通信要求時に各モジュールから与えられるのに対し、本実施形態においては通信要求の前に予め通信先アドレスレジスタファイル７１に格納しておく点が異なる。この信先アドレスレジスタファイル７１は、本発明にいう、対応テーブルを記憶しておく記憶部の一例に相当する。この場合、特定の通信先に対して頻繁に通信する場合において、通信要求に必要な信号量が削減される。
【０１０２】
再び図１５を参照して説明を行う。
【０１０３】
第２の通信要求レジスタ７０は第２の通信要求信号７００を入力して保持し、要求フラグと終了フラグを要求開始終了信号１２０として出力するとともに、通信先アドレスレジスタファイル７１の読み出しアドレスを信号７０１として出力する。要求開始終了信号１２０は第１の実施形態（図１０参照）の場合と同じである。
【０１０４】
通信先アドレスレジスタファイル７１は信号７０１をアドレスとしてアクセスされ、各モジュールの通信先アドレスと優先度を並列に読み出し、それぞれ信号１２５と信号１２７に出力する。信号１２５と信号１２７についても第１の実施形態の場合と同じである。
【０１０５】
図１８は本発明の多重バス制御装置の第３の実施形態を表すブロック図である。本実施形態は、図１５に示す第２の実施形態における最優先要求選択部１５に代わり、第２の最優先要求選択部７２が備えられている点以外は第２の実施形態と同様である。
第２の最優先要求選択部７２は、競合フラグ１２６、優先度信号１２７、および調停結果レジスタ１３の出力信号１２４を入力し、競合フラグが０であるものから優先度の値が最大となる通信要求を１つ求め、最優先要求信号１２８として出力する。
【０１０６】
図１９は、第２の最優先要求選択部７２の構成例を表すブロック図である。本構成例は、カウンタ７５以外の構成要素は、第１の実施形態（図１０参照）における最優先要求選択部１５の、図１４に示す構成例と同様であるため、説明を省略する。
【０１０７】
カウンタ７５は、通信要求を行う全てのモジュールそれぞれに対応して設けられる。これらのカウンタ７５は、選択部７３から出力される信号１７１の値を初期値としてロードした値、もしくは現在の値をインクリメントした値を信号１７２に出力する。これらのカウンタ７５では、信号１２４と信号１７３より次のようにロード、インクリメント、状態維持が選択される。
【０１０８】
（１）要求フラグ＝１、かつ、許可フラグ＝０、かつ、最大値検出部７４で選ばれなかった（信号１７３より判定する）→ インクリメント
（２）要求フラグが０から１に変化→ ロード
（３）それ以外→ 状態維持
（１）は要求が許可されていない状態、（２）は新規要求を行った状態に各々対応する。
【０１０９】
通信要求を行ったが他の通信要求との競合により通信不可となった場合、その通信要求と、後から投入される新規通信要求との間で再び調停が行われる。しかし次の調停においては前回の調停で通信不可となった通信要求は優先度の値がインクリメントされて高くなるため、競合に勝って伝送チャネルを取得する確率が高まる。こうすることにより、特定のモジュールの通信要求のみが受け入れられるという事態を避けることができ、デッドロックを起こすことを防ぐことができ、全モジュールがほぼ均等に多重バスを利用することができる。
【０１１０】
図２０は本発明の多重バス制御装置の第４の実施形態を表すブロック図である。本実施形態は、バス制御を行うＣＰＵ３０、メモリ３１、第２の通信要求レジスタ７０、チャネル割当レジスタ３３より構成され、各々は専用のバス３００により相互に結合されている。この図２０に示す多重バス制御装置は、ＬＳＩで実現されており、この多重バス制御装置は本発明の多重バス制御用ＬＳＩの一実施形態に相当する。
【０１１１】
第２の通信要求レジスタ７０は、入力端子３１０を経由して入力される各モジュールからの第２の通信要求信号７００を入力して保持し、バス３００に対して出力する。
【０１１２】
チャネル割当レジスタ３３は、図１５に示す第２の実施形態におけるチャネル割当部１６に相当するものであり、バス３００より書き込まれる調停結果を保持し、出力端子３１１を経由して通信許可信号１０１、送信チャネル番号１１０、受信チャネル番号１１１を出力する。
【０１１３】
メモリ３１には通信先テーブル、リソーステーブル、調停結果テーブルが格納されている。各々の内容は、図１５に示す第２の実施形態における通信先アドレスレジスタファイル７１、リソースレジスタ１２、調停結果レジスタ１３の各内容と同様である。
【０１１４】
ＣＰＵ３０は、バス３００を介してメモリ３１、通信要求レジスタ３２、チャネル割当レジスタ３３へのアクセスを行い、図２１に示すフローチャートに従って処理を行う。図２１に示すフローチャート中の許可フラグ、要求フラグ、競合フラグは図１０，図１５，図１８に示す各実施形態に含まれるものと同様である。
【０１１５】
本実施形態では、多重バスの制御をＬＳＩチップ内で動作するソフトウェアにより実現することができる。
【０１１６】
以下、図２１に示すフローチャートについて説明する。この図２１に示すフローチャートは、図１５に示す第２の実施形態と同様の機能をソフトウェアで実現したものであり、その機能自体は、前述の説明と重複するため、ここでは、この図２１のフローチャートについては簡単な説明にとどめる。
【０１１７】
図２０に示す第２の通信要求レジスタ７０は、各モジュールからの第２の通信要求信号７０を随時受け付けてその内部に保存する。
【０１１８】
図２１に示すフローチャートのステップ（ａ）では、その通信要求レジスタ７０の内容（図１６参照）をこのソフトウェア内部に読み込み、ステップ（ｂ）において、新たに終了した通信が存在するか否かが判定される。新たな通信終了が存在しなかったときはステップ（ｅ）に進む。
【０１１９】
新たな通信終了があったときは、ステップ（ｃ）に進み、リソーステーブルが更新される。具体的には、今回終了した通信で用いられていたチャネルおよびモジュールを空きチャネル、および空きモジュールとして登録する。次いでステップ（ｄ）において調停結果テーブル（図１３参照）の対応する要求フラグ、許可フラグが値０に更新される。
【０１２０】
ステップ（ｅ）では通信要求レジスタの内容から通信要求の有無が判定される。新規の通信要求がなかったときはステップ（ｌ）に進み、これまでのチャネル割当結果をそのまま保持する。
【０１２１】
ステップ（ｅ）において新規の通信要求が有ると判定されると、ステップ（ｆ）に進み、要求フラグ＝１、かつ許可フラグ＝０の要求が有るか否か判定される。要求フラグ＝１、かつ許可フラグ＝０とは、未だ通信許可になっていない通信要求であることを意味する。このような要求がないときは、ステップ（ｌ）に進む。一方、このような要求があった時は、次にステップ（ｇ）に進み、空きチャネルの有無が判定される。空きチャネルが存在しなかったときはに進む。空きチャネルが存在していたときは、ステップ（ｈ）において通信先テーブルを照合して通信先競合をチェックし、ステップ（ｉ）において競合する通信要求に対応する競合フラグを値１とし、ステップ（ｊ）において競合フラグ＝０かつ許可フラグ＝０かつ要求フラグ＝１の通信要求の中から１つを選択し、ステップ（ｋ）において、選択された通信要求に空きチャネルを割り当てて、リソーステーブルを更新し、さらに調停結果テーブルを更新する。ステップ（ｌ）では、今回の新たなチャネル割当結果をチャネル割当レジスタ３３（図２参照）に書き込んで全モジュールにその新たなチャネル割当結果を通知する。
【０１２２】
図２２は、図２０に示す多重バス制御用ＬＳＩの信号入力部分の模式図、図２３は、図１０に示す多重バス制御装置をＬＳＩで実現したことを考えた場合の、そのＬＳＩの信号入力部分を示す模式図である。
【０１２３】
ここでは、入力端子３１０を構成する入力ピンの本数について検討する。ここでは、以下のような前提を置く（図１１と図１６を参照）。
【０１２４】
（１）例えば図９に示すように、モジュール５１が２つのモジュール群５１ａ〜５１ｂ；５１ｃ〜５１ｄに分けられ、相手の群とのみ通信が可能なように構成され、各モジュール群にはそれぞれ４つのモジュールが存在する（合計８ポート）。
【０１２５】
（２）要求フラグは、ポート当り１ビットで計８ビット。
【０１２６】
（３）優先度は、ポート当り２ビットで計１６ビット。
【０１２７】
（４）通信先アドレスは、ポート当り送信先４ビット、返信元２ビット、返信先４ビットで計８０ビット。
【０１２８】
（５）通信先アドレスＲＦ（＝レジスタファイル）アドレスは、ポート当り１ビットで計８ビット。
【０１２９】
このような前提を置いたとき、入力端子３１０を構成する入力ピンの本数は、図２２の場合は、（２）＋（５）＝１６ピン、図２３の場合は、（２）＋（３）＋（４）＝１０４ピンとなり、通信先アドレスレジスタファイル７１を備えた、本発明の多重バス制御用ＬＳＩの実施形態の方が、入力ピンの数を大幅に削減できることがわかる。
【０１３０】
図２４は、本発明の多重バス制御装置の第５実施形態を表すブロック図、図２５は、本実施形態の出力信号である通信許可信号１０１、送信チャネル番号１１０、受信チャネル番号１１１の内訳を示す図、図２６は、調停結果レジスタ１３に保持される調停結果信号の内訳を示す図である。図２５，図２６は、図１０〜図１４を参照して説明した第１実施形態における、それぞれ図１２，図１３にっ相当する図である。
【０１３１】
図１１〜図１４を参照して説明した第１実施形態は、受信した通信要求情報に基づいて、その通信要求情報により指定される通信相手全てが新たな通信が可能な空き状態にある場合に、その通信要求情報を送信したモジュールと、その通信要求情報により指定される通信相手のモジュールとの間の通信を許可するものであるが、ここで説明する第５実施形態は、受信した通信要求情報に基づいて、その通信要求情報により指定される通信相相手のうちの一部の通信相手のみが新たな通信が可能な空き情報にある場合に、先ずは、その通信要求情報を送信したモジュールと、その通信要求情報により指定される通信相手のモジュールのうちの空き状態にあるモジュールとの間の通信を許可し、その通信要求情報を送信したモジュールと、その通信要求情報により指定される通信相手のモジュールのうちの、新たな通信が不能なビジィ状態にあったモジュールとの間の通信は、そのモジュールのビジィ状態が解除された後で改めて許可することを可能とした実施形態である。
【０１３２】
ここでは、第１実施形態との相違点について説明する。
【０１３３】
図２４におけるチャネル割当部１６から出力される通信許可信号１０１には、図２５に示すように、未送受信先、すなわち本来通信に参加すべきであったが参加できなかったモジュールの有無をあらわす情報が付加されている。図２５では、未送受信先の欄は全て値０となっているが、この値０は未送受信先が存在しないことを表し、値１が未送受信先が存在することを表している。
【０１３４】
値１と値０は逆であっても構わない。
【０１３５】
また、図２６に示す調停結果信号には、未送受信フラグの欄が設けられている。この未送受信フラグが値１のときは未送受信先が存在することを示しており、値０は未送信先が存在しないことを示している。
【０１３６】
レジスタ更新部１１は、未送受信フラグが１である通信の通信終了を検知したら、許可フラグを再び０として再調停を行なう。
【０１３７】
また、通信先競合判定部１８は、新規の通信要求があると、制御部１７からの指示により、通信先モジュール番号１２５を未送受信レジスタ１９にコピーする。
【０１３８】
信号１２４により、要求フラグが１であるが許可フラグが０である通信要求を選択し、対応する通信先を未送信レジスタ１９から選択する。次に、各々の送信先と返信先の各モジュール番号を信号１２３と照合して競合判定を行ない、
（１）全ての通信先が通信不可能である通信要求；
競合フラグを値‘１１’とする
（２）全ての通信先が通信可能である通信要求；
競合フラグを値‘００’とする
（３）一部の通信先のみ通信可能、他の通信先は通信不可能である通信要求；
競合フラグを値‘１０’とする
として信号１２６により出力する。競合フラグ＝‘１０’に対応する通信要求に関しては、通信可能なモジュールのモジュール番号と通信不可能なモジュールのモジュール番号を各々未送信レジスタ１９に書き込む。
【０１３９】
また、チャネル割当部１６では、図１０に示す第１実施形態においては通信先モジュール番号１２５を取得したが、ここでは、それに代わり、未送信レジスタ１９からの信号１４１により通信先を取得する。競合フラグ＝‘１０’である通信要求が選択された場合、図２５のように、未送受信フラグ＝‘１’を含めて、通信許可信号１０１を出力する。この場合、全通信先のうちの一部に対して通信が行なわれる。未送受信フラグは、信号１２９を通じてレジスタ更新部１１に送られ、更に信号１２２により調停結果レジスタ１３の未送受信フラグに書き込まれる。
【０１４０】
ここで、当初の通信要求の際に図２５に示す受信チャネル番号として複数のモジュールを指定し、そのうちの一部のモジュールが他の通信でビジィであった場合そのモジュールの通信はあとまわしにされるが、その通信において返信元が存在する場合、先にビジィであった残りのモジュールに対する後の通信においても同じ返信元が再指定され、その返信元から残りのモジュール（残りの返信先）に返信が届くように考慮される。
【０１４１】
また、当初の通信要求を複数回に分けて通信を行なうにあたり、それら複数回の通信どうしの間に間が空いてしまわないよう以下の工夫を採用することが好ましい。すなわち、調停結果レジスタに未送受信フラグ＝‘１’のものがあった場合は、通信先競合判定部１８では対応する通信先（未送受信フラグ＝‘１’の通信であってその通信に未参加であった通信先）への新規通信を禁止して、新規通信は全ての通信先が未送受信フラグ＝‘１’の通信とは競合せず、かつ全ての通信先がビジーでないもののみに限定し、最優先要求選択部１５では未送受信フラグ＝‘１’の通信要求を他の通信要求よりも優先して選択する。こうすることにより、当初一回の通信要求でありながら複数回に分かれた通信を連続して行なうことができる。
【０１４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、伝送チャネルの競合と通信先の競合とを有効に解決し、かつ伝送チャネルの稼動率を向上させつつ多様なモジュール間通信を実現することができる。また、本発明は、方向伝播性を持つ信号によるアクセス制御にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の多重バス制御装置の一例を示す図である。
【図２】指向伝播特性を有する光信号の伝送の様子を示す模式図である。
【図３】図２に示す指向伝播特性を電気回路によって等価的に表現した図である。
【図４】２台のＣＰＵと２台のメモリモジュール間で、各々のアドレス信号線（実線）とデータ信号線（点線）の組合せによる通信バリエーションの例を示す図である。
【図５】本発明の信号通信装置の第１の実施形態を表すブロック図である。
【図６】本発明の信号通信装置の第２の実施形態を表すブロック図である。
【図７】本発明の信号通信装置の第３の実施形態を表すブロック図である。
【図８】本発明の信号通信装置の第４の実施形態を表すブロック図である。
【図９】本発明の信号通信装置の第５の実施形態を表すブロック図である。
【図１０】本発明の多重バス制御装置の第１の実施形態を表すブロック図である。
【図１１】図１０に示す実施形態の入力信号である通信要求信号の内訳を示す図である。
【図１２】図１０に示す実施形態の出力信号である通信許可信号、送信チャネル番号、受信チャネル番号の内訳を示す図である。
【図１３】調停結果レジスタに保持される調停結果信号の内訳を示す図である。
【図１４】最優先要求選択部の構成例を表す図である。
【図１５】本発明の多重バス制御装置の第２の実施形態を表すブロック図である。
【図１６】図１５に示す実施形態の入力信号である第２の通信要求信号の内訳を示す図である。
【図１７】通信先アドレスレジスタファイルの内訳を示す図である。
【図１８】本発明の多重バス制御装置の第３の実施形態を表すブロック図である。
【図１９】第２の最優先要求選択部の構成例を表すブロック図である。
【図２０】本発明の多重バス制御装置（多重バス制御用ＬＳＩ）の第４の実施形態を表すブロック図である。
【図２１】図２０に示す多重バス制御装置内で実行されるソフトウェアのフローチャートである。
【図２２】図２０に示す多重バス制御用ＬＳＩの信号入力部分の模式図である。
【図２３】図１０に示す多重バス制御装置をＬＳＩで実現したことを考えた場合の、そのＬＳＩの信号入力部分を示す模式図である。
【図２４】本発明の多重バス制御装置の第５実施形態を表すブロック図である。
【図２５】図２４に示す実施形態の出力信号である通信許可信号、送信チャネル番号、受信チャネル番号の内訳を示す図である。
【図２６】図２４に示す実施形態における調停結果レジスタに保持される調停結果信号の内訳を示す図である。
【符号の説明】
１０，７０ 通信要求レジスタ
１１ レジスタ更新部
１２ リソースレジスタ
１３ 調停結果レジスタ
１４，１８ 通信先競合判定部
１５，７２ 最優先要求選択部
１６ チャネル割当部
１７ 制御部
１９ 未送受信レジスタ
３０，３０３ａ，３０３ｂ ＣＰＵ
３１，３０２ａ，３０２ｂ メモリ
３３ チャネル割当レジスタ
５０ 多重バス制御装置
５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ モジュール
５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ 送信デマルチプレクサ
５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄ 受信マルチプレクサ
６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄ 発光装置
６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄ 受光装置
６４，６５ 光伝送媒体
７１ 通信先アドレスレジスタファイル
７３ 選択部
７４ 最大値検出部
７５ａ，７５ｂ カウンタ
８０ バス調停部
８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ バススイッチ
８４ａ，８４ｂ メモリ調停部
３１０ 入力端子
３１１ 出力端子
Claims (6)
- 信号が伝送されるチャネルを複数有する多重バスと、
前記多重バスを経由して信号を送受信する複数のモジュールと、
前記複数のモジュールによる前記多重バスの使用権を調停する調停部とを備え、
前記複数のモジュールそれぞれは、自分が他の１つ以上のモジュールとの間で通信を行なおうとするにあたり、１つ以上の通信相手のモジュールを指定する通信要求情報を前記調停部に送信することにより、該調停部に対し通信要求を行なうものであり、
前記調停部は、受信した通信要求情報に基づいて、該通信要求情報により指定される通信相手のうちの一部の通信相手のみが新たな通信が可能な空き状態にある場合に、先ずは、該通信要求情報を送信したモジュールと、該通信要求情報により指定される通信相手のモジュールのうちの空き状態にあるモジュールとの間の通信を許可し、該通信要求情報を送信したモジュールと、該通信要求情報により指定される通信相手のモジュールのうちの、新たな通信が不能なビジィ状態にあったモジュールとの間の通信は、該モジュールのビジィ状態が解除された後で改めて許可するものであることを特徴とする信号通信装置。 - 前記多重バスを構成する複数のチャネルは、それぞれが信号伝送方向について指向性を持つものであることを特徴とする請求項１記載の信号通信装置。
- 前記多重バスは、光信号を伝送するものであることを特徴とする請求項１又は２記載の信号通信装置。
- 前記多重バスは、平板導光路であることを特徴とする請求項３記載の信号通信装置。
- 前記調停部は、前記複数のモジュールそれぞれと、各モジュールからの通信要求において指定される１つ以上の通信相手のモジュールとの対応テーブルを記憶しておく記憶部を備え、
前記複数のモジュールそれぞれは、自分が他の１つ以上のモジュールとの間で通信を行なおうとするにあたり、前記テーブルのアドレスを指定することにより間接的に１つ以上の通信相手のモジュールを指定する通信要求情報を前記調停部に送信するものであることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項記載の信号通信装置。 - 信号が伝送されるチャネルを複数有する多重バスを利用して信号を送受信する複数のモジュールそれぞれからの、１つ以上の通信相手のモジュールを指定する通信要求情報を受信することにより、各モジュールからの通信要求を受け付ける通信要求受付部と、
前記通信要求受付部により受信された通信要求情報に基づいて、該通信要求情報により指定される通信相手のうちの一部の通信相手のみが新たな通信が可能な空き状態にある場合に、先ずは、該通信要求情報を送信したモジュールと、該通信要求情報により指定される通信相手のモジュールのうちの空き状態にあるモジュールとの間の通信を許可し、該通信要求情報を送信したモジュールと、該通信要求情報により指定される通信柑手のモジュールのうちの、新たな通信が不能なビジィ状態にあったモジュールとの間の通信は、該モジュールのビジィ状態が解除された後で改めて許可するものであることを特徴とする調停部とを備えたことを特徴とする多重バス制御装置。
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