JP3628847B2 - バス切り換え装置、コンピュータ、および情報処理装置 - Google Patents
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- G06F13/4022—Coupling between buses using switching circuits, e.g. switching matrix, connection or expansion network
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、バス切り換え装置およびそれを用いたコンピュータに関し、特に、I/O(Input/Output)スロットに用いられるPCI(Peripheral Component Interconnect)バスの接続制御に適用して有効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
本発明者が検討したところによれば、ワークステーションやサーバなどのコンピュータシステムでは、高速化に対応するために2系統のPCIバスを採用することによってI/Oバスの負荷分散をはかり、システム全体の性能を向上させている。
【0003】
なお、この種のコンピュータシステムのローカルバスについて詳しく述べてある例としては、1994年6月21日、日経BP社発行、日経バイト(編)、「日経バイト別冊 最新パソコン技術体系」P70,P71があり、この文献には、PCIバスの特徴などが記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のような2系統のPCIバスによる負荷分散では、次のような問題点があることを本発明者は見い出した。
【0005】
すなわち、I/O装置の各々を2系統PCIバスのいずれかに固定的に接続した場合、実際の使用時に接続したI/O装置の使用頻度や時間などにより、2系統の内のいずれかのPCIバスに負荷が偏ってしまい、充分にコンピュータシステムの性能が発揮できないという問題がある。
【0006】
また、2系統のPCIバスが均等に使用されるように実際の使用の状況に応じて各PCIバスに接続されるI/Oスロットを組み替えることもできるが、この場合、コンピュータシステムの筺体の分解やケーブルの張り替えなどの作業が発生するので、作業者にハードウェアの専門知識が必要であり、かつ作業効率や工数が掛かってしまうという問題がある。さらに、作業時の間違いなどによってコンピュータシステムが動作不能となったり部品の破壊などを引き起こしてしまう恐れもある。
【0007】
本発明の目的は、I/Oスロットの接続を実使用時の負荷変動などに応じて簡単に短時間で任意のI/Oバスに変更することによりI/Oバスの負荷分担を均一化し、スループットを大幅に向上することのできるバス切り換え装置およびそれを用いたコンピュータを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明のバス切り換え装置は、I/Oスロットと複数のI/Oバスとの間にあって、スイッチング信号に基づいてI/Oスロットと複数のI/Oバスの各々との間を接続および切断のいずれかの状態にするスイッチング部と、当該スイッチング部を制御してI/Oスロットを複数のI/Oバスのいずれか1つと接続するとともに接続したI/Oバス以外のI/OバスとI/Oスロットとの間を切断し、I/Oスロットと複数のI/Oバスとの間の接続を切り換えるスイッチング制御部とを有するものである。
【0009】
また、本発明のコンピュータは、複数のI/Oバスと、I/Oスロットと、I/Oスロットを複数のI/Oバスのいずれか1つに接続するバス切り換え装置とを有しており、そのバス切り換え装置は、I/Oスロットと複数のI/Oバスとの間にあって、スイッチング信号に基づいてI/Oスロットと複数のI/Oバスの各々との間を接続および切断のいずれかの状態にするスイッチング部と、該スイッチング部を制御してI/Oスロットを複数のI/Oバスのいずれか1つと接続するとともに接続したI/Oバス以外のI/OバスとI/Oスロットとの間を切断状態とし、I/Oスロットと複数のI/Oバスとの間の接続を切り換えるスイッチング制御部とを有するものである。
【0010】
それらにより、スイッチング制御部によりスイッチング部の切り換えを行うだけで容易に短時間でI/Oスロットの接続先を任意のI/Oバスに切り換えることができる。
【0011】
さらに、本発明のコンピュータは、複数のI/Oバスと、少なくとも2つのI/Oスロットと、それらI/Oスロットを複数のI/Oバスのいずれか1つに接続するバス切り換え装置を有しており、それらバス切り換え装置は、それぞれのI/Oスロットと複数のI/Oバスとの間にあって、スイッチング信号に基づいてそれぞれのI/Oスロットと複数のI/Oバスの各々との間を接続および切断のいずれかの状態にするスイッチング部と、当該スイッチング部を制御してそれぞれのI/Oスロットを複数のI/Oバスのいずれか1つと接続するとともに接続したI/Oバス以外のI/OバスとI/Oスロットとの間を切断状態とし、I/Oスロットと複数のI/Oバスとの間の接続を切り換えるスイッチング制御部とを有するものである。
【0012】
それによっても、スイッチング制御部によりスイッチング部の切り換えを行うだけで任意のI/OバスへのI/Oスロットの増減をフレキシブルに行うことができる。
【0013】
以上のことにより、I/OスロットのI/Oバスの接続先を短時間で容易に、かつフレキシブルに変えることができるので、コンピュータのスループットを向上することができる。
【0014】
また、I/Oスロットの接続先の切り換え時の筺体の解体やケーブルの張り替え作業が不要となるので、作業時の間違いなどによるコンピュータの動作不能や部品の破壊などがなくなり、かつハードウェアの知識がない作業者でも簡単に短時間で行うことができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【0016】
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1によるコンピュータの要部ブロック図、図2は、本発明の実施の形態1によるバス切り換え制御手段に設けられたスイッチの説明図である。
【0017】
本実施の形態1において、ネットワーク機能を持つワークステーションなどのコンピュータ1は、4つのプロセッサであるCPU2〜2cを備えており、これらCPU2〜2cはプロセッサ用のバスであるSMPバスB1に接続されている。
【0018】
また、コンピュータ1には、該コンピュータ1のメインメモリの制御を行うメモリコントローラ3が設けられ、このメモリコントローラ3も同じくSMPバスB1に接続されている。
【0019】
さらに、コンピュータ1には、2本のPCIバス(I/Oバス)B2,B3ならびにSMPバスB1とPCIバスB2,B3との信号の論理的な整合性を持たすための信号変換を行うSMP−PCIブリッジ4,5が設けられている。
【0020】
さらに、PCIバスB2は、SMP−PCIブリッジ4を介してSMPバスB1に接続され、PCIバスB3は、SMP−PCIブリッジ5を介してSMPバスB1に接続されている。
【0021】
また、コンピュータ1には、周辺装置などのI/O装置を挿入実装するPCIスロットSL1〜SL3,SL5〜SL7が設けられており、PCIスロットSL1〜SL3はPCIバスB2に接続され、PCIスロットSL5〜SL7はPCIバスB3に接続されている。
【0022】
さらに、コンピュータ1には、スイッチ(スイッチング部)SW1,SW2が設けられており、PCIスロット(I/Oスロット)SL4は、スイッチSW1,SW2を介してPCIバスB2またはPCIバスB3のいずれかに接続されている。
【0023】
ここで、スイッチSW1,SW2には、図2に示すように、PチャネルMOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタであるトランジスタT1、NチャネルトMOSランジスタであるトランジスタT2ならびにトランジスタT1に入力される信号を反転するインバータIvaの電子回路のみから構成されるC(Complementary)MOSアナログスイッチが用いられており、リーク電流やON抵抗などを大幅に低減することができる。
【0024】
そして、コンピュータ1には、EISAバスB4および該EISAバスB4とPCIバスB2との信号の論理的な整合性を持たすための信号変換を行うPCI−EISAブリッジ6が設けられており、このPCI−EISAブリッジ6を介してEISAバスB4が接続されている。
【0025】
また、コンピュータ1には、周辺装置などのI/O装置を挿入実装するEISAスロットESL1〜ESL3が設けられており、EISAスロットESL1〜ESL3がEISAバスB4に接続されている。
【0026】
次に、コンピュータ1には、スイッチSW1,SW2の入力部に入力される所定の信号に基づいて各々のスイッチSW1,SW2の導通状態、非導通状態の制御、すなわち、ON、OFFさせる信号を生成する信号生成部(スイッチング制御部)7が設けられている。
【0027】
この信号生成部7は、たとえば、機械式の切り換え手段からなるスイッチS1、電流制限用の抵抗RならびにインバータIvから構成されており、抵抗Rの一方の接続部が電源に接続されている。
【0028】
また、スイッチS1の一方の接続部はグランド電位に接続されており、他方の接続部は抵抗Rの他方の接続部、インバータIvの入力部およびスイッチSW1の入力部と接続されている。さらに、インバータIvの出力部はスイッチSW2の入力部と接続されている。
【0029】
そして、これらスイッチS1、抵抗R、インバータIvからなる信号生成部7によってバス切り換え制御手段8が構成され、スイッチSW1,SW2ならびにバス切り換え制御手段8によりバス切り換え装置が構成されている。
【0030】
次に、本実施の形態の作用について説明する。
【0031】
まず、コンピュータ1のセッティングが終了すると、作業者は、PCIスロットSL4をPCIバスB2に接続した場合およびPCIスロットSL4をPCIバスB3に接続した場合の2通りについてそれぞれ性能を調べるためにベンチマークテストを行う。
【0032】
ここで、PCIスロットSL4の接続について説明する。
【0033】
まず、PCIスロットSL4をPCIバスB2に接続する場合、作業者がスイッチS1を非導通状態とする。これにより、抵抗Rを介してHi信号がスイッチSW1に入力され、スイッチSW2にはインバータIvにより反転されたLo信号が入力されることになる。
【0034】
Hi信号が入力されたスイッチSW1はONとなり、Lo信号が入力されたスイッチSW2はOFFとなるので、PCIスロットSL4はPCIバスB2に接続されることになる。
【0035】
また、PCIスロットSL4をPCIバスB3に接続する場合には、作業者がスイッチS1を導通状態とすることにより、抵抗Rの一方の接続部の電位はグランド電位となるのでスイッチSW1にはLo信号が入力される。
【0036】
さらに、スイッチSW2にはインバータIvを介してHi信号が入力され、Lo信号が入力されたスイッチSW1はOFFとなり、Hi信号が入力されたスイッチSW2はONとなるので、PCIスロットSL4はPCIバスB3に接続されることになる。
【0037】
そして、前述したようにそれぞれの場合におけるベンチマークテストを行い、処理時間が短い、すなわち、ベンチマークテスの結果の良好な方の接続の設定を行う。
【0038】
たとえば、PCIスロットSL4がPCIバスB2に接続された場合にベンチマークテストの結果がよいときには、スイッチS1を非導通状態に設定し、PCIスロットSL4がPCIバスB3に接続された場合にベンチマークテストの結果がよいときには、スイッチS1を導通状態に設定する。
【0039】
それにより、本実施の形態1においては、スイッチS1を導通状態または非導通状態にするだけで、短時間で容易にPCIスロットSL4の接続先をPCIバスB2,B3のいずれかに切り換えることができるので、最適な状態でコンピュータ1を使用することができる。
【0040】
また、筺体の分解やケーブルの配線変更などの作業が不要となるので、作業時の間違いなどによるコンピュータ1の動作不能や部品の破壊などがなくなり、かつハードウェアの知識がない作業者でも簡単に短時間でPCIスロットSL4を最適な状態で接続することができる。
【0041】
さらに、本実施の形態1では、信号生成部7(図)をスイッチS1、抵抗R、インバータIvによって構成し、スイッチS1を切り換えることによってスイッチSW1,SW2をON、OFFさせていたが、スイッチSW1,SW2の切り換えはハードウェアによる切り換えだけではなく、たとえば、フリップフロップの出力信号によりスイッチSW1,SW2をON、OFFさせるようにしてもよい。
【0042】
この場合、スイッチSW1,SW2の切り換えを行うフリップフロップの出力信号は、ソフトウェアによってフリップフロップの入力信号を設定することにより行う。
【0043】
(実施の形態2)
図3は、本発明の実施の形態2によるコンピュータに設けられたPCIスロットの切り換えを行うブロック構成の説明図である。
【0044】
本実施の形態2においては、コンピュータ1に2ビットのフリップフロップ(スイッチング制御部)FFが設けられており、該フリップフロップFFはSMPバスB1と接続されており、所定のCPUにより制御が行われている。
【0045】
また、コンピュータ1には、フリップフロップFFに設定されたデータを保持する電源である電池D、フリップフロップFFから出力されたデータに基づいて所定の信号を出力するデコーダDC、CMOSアナログスイッチなどからなるスイッチ(スイッチング部)SW3,SW4ならびにスイッチ(スイッチング部)SW5,SW6が設けられている。
【0046】
そして、これらフリップフロップFF、デコーダDCおよびスイッチSW3,SW4によってバス切り換え制御手段8aが構成され、このバス切り換え制御手段8aおよびスイッチSW3〜SW6によりバス切り換え装置が構成されている。
【0047】
また、コンピュータ1には、PCIスロットSL8,SL9,SL13,SL14およびPCIスロット(I/Oスロット)SL10〜SL12が設けられており、PCIスロットSL8,SL9はPCIバスB2と接続されており、PCIスロットSL13,SL14はPCIバスB3と接続されている。
【0048】
次に、スイッチSW3はPCIスロットSL9とPCIスロットSL10との間に接続され、スイッチSW5はPCIスロットSL10とPCIスロットSL11の間に接続されている。
【0049】
さらに、スイッチSW6はPCIスロットSL11とPCIスロットSL12との間に接続されており、スイッチSW4はPCIスロットSL12とPCIスロットSL13の間に接続されており、これらスイッチSW3〜SW6は、デコーダDCから出力される信号に基づいてON、OFFが行われるようになっている。
【0050】
次に、本実施の形態の作用について説明する。
【0051】
まず、コンピュータ1のセッティングが終了すると、作業者はコンピュータ1のメモリに起動時の設定に必要な情報を格納し、該コンピュータ1の初期設定を行う。
【0052】
そして、切り換え可能なPCIスロットSL10〜SL12をすべてPCIバスB2と接続する場合、PCIスロットSL10をPCIバスB2と接続し、PCIスロットSL11,SL12をPCIバスB3に接続する場合、PCIスロットSL10,SL11をPCIバスB2と接続し、PCIスロットSL12をPCIバスB3と接続する場合ならびに切り換え可能なPCIスロットSL10〜SL12をすべてPCIバスB3と接続する場合の4通りのベンチマークテストをそれぞれ実使用状態で行い、どの接続状態が最も効率よく動作するかを確認する。
【0053】
そして、ベンチマークテストにおいて最も効率がよい接続状態に最終的な設定を行う。
【0054】
たとえば、フリップフロップFFの出力値が、’00’、’01’、’10’、’11’のとき、デコーダDCの各々の出力は、Lo信号となり、他の信号の場合はHi信号となる。
【0055】
よって、スイッチSW5のみをOFFとし、その他のスイッチSW3,SW4,SW6をONとした場合、PCIスロットSL10はPCIバスB2と接続され、PCIスロットSL11,SL12はPCIバスB3と接続されることになる。
【0056】
また、ベンチマークテストにおいて最終的に設定された各々のPCIスロットSL8〜SL14の接続状態、すなわち、フリップフロップFFのデータはコンピュータ1の電源がOFFされても、電池Dによりバックアップされている。
【0057】
それにより、本実施の形態2では、起動時のフリップフロップFFにおける設定をソフトウェアにより変更することによって、短時間で容易にPCIスロットSL10〜SL12の接続設定を変更することができるので、フレキシブルに負荷の変動に対応することができる。
【0058】
なお、図4に示すように、切り換え可能なPCIスロットSL10〜SL12をスイッチSW7〜SW10を介して接続し、前記実施の形態2と同様にデコーダDCによって接続状態の制御を行うようにしてもよい。
【0059】
この場合、スイッチSW7〜SW10における接続状態は、図5に示すように、2通りのスイッチ接続状態J1,J2が前述したデコーダDCの制御により得ることができ、これらスイッチSW7〜SW10の接続状態の組合せによって、図6に示すように各々のPCIスロットSL10〜SL12を任意にPCIバスB2,B3に接続することができる。
【0060】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【0061】
たとえば、前記実施の形態1,2によれば、PCIスロットの接続先を切り換えるスイッチにCMOSアナログスイッチなどの半導体スイッチを用いたが、トグルスイッチやシーソースイッチなどの機械スイッチを用いるようにしてもよい。
【0062】
【発明の効果】
(1)本発明によれば、切り換え用I/Oスロットをバス切り換え制御手段により最適なI/Oバスに短時間で容易に切り換えることができる。
【0063】
(2)また、本発明では、フリップフロップよってスイッチング制御部を構成することにより、ソフトウェアにより変更できるので、ハードウェアの知識がない作業者でも簡単に短時間でI/Oスロットを最適な状態で接続することができる。
【0064】
(3)さらに、本発明においては、上記(1)、(2)により、筺体の分解やケーブルの配線変更などの作業が不要となるので、作業時の間違いなどによるコンピュータの動作不能や部品の破壊などを防止でき、かつフレキシブルに負荷の変動に対応できるので、コンピュータのスループットを大幅に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1によるコンピュータの要部ブロック図である。
【図2】本発明の実施の形態1によるバス切り換え制御手段に設けられたスイッチの説明図である。
【図3】本発明の実施の形態2によるコンピュータに設けられたPCIスロットの切り換えを行うブロック構成の説明図である。
【図4】本発明の他の実施の形態によるコンピュータの要部ブロック図である。
【図5】本発明の他の実施の形態によるバス切り換え制御手段に設けられたスイッチの説明図である。
【図6】本発明の他の実施の形態によるスイッチの接続状態を示す説明図である。
【符号の説明】
1…コンピュータ,2〜2c…CPU,3…メモリコントローラ,4,5…SMP−PCIブリッジ,7…信号生成部(スイッチング制御部),8…バス切り換え制御手段,B1…SMPバス,B2,B3…PCIバス,SL1〜SL3,SL5〜SL7…PCIスロット,SW1,SW2…スイッチ(スイッチング部),SL4…PCIスロット(I/Oスロット),S1…スイッチ,FF…フリップフロップ(スイッチング制御部),D…電池,DC…デコーダ,SW3〜SW6…スイッチ(スイッチング部),SL8,SL9,SL13,SL14…PCIスロット,SL10〜SL12…PCIスロット(I/Oスロット)。
Claims (13)
- 複数のI/Oバスと、前記複数のI/Oバスのいずれか1つに接続されるI/Oスロットとを有するコンピュータにおけるバス切り換え装置であって、
前記I/Oスロットと前記複数のI/Oバスとの間にあって、接続するI/Oバスを切り換えるI/Oスロットに接続され、スイッチング信号に基づいて前記I/Oスロットと前記複数のI/Oバスの各々との間を接続および切断のいずれかの状態にするスイッチング部と、
前記スイッチング部を制御して前記I/Oスロットを前記複数のI/Oバスのいずれか1つと接続するとともに接続した前記I/Oバス以外のI/Oバスと前記I/Oスロットとの間を切断し、前記I/Oスロットと前記複数のI/Oバスとの間の接続を切り換えるスイッチング制御部とを有するバス切り換え装置。 - 複数のI/Oバスと、I/Oスロットと、前記I/Oスロットを前記複数のI/Oバスのいずれか1つに接続するバス切り換え装置とを有するコンピュータであって、
前記バス切り換え装置は、前記I/Oスロットと前記複数のI/Oバスとの間にあって、接続するI/Oバスを切り換えるI/Oスロットに接続され、スイッチング信号に基づいて前記I/Oスロットと前記複数のI/Oバスの各々との間を接続および切断のいずれかの状態にするスイッチング部と、前記スイッチング部を制御して前記I/Oスロットを前記複数のI/Oバスのいずれか1つと接続するとともに接続した前記I/Oバス以外のI/Oバスと前記I/Oスロットとの間を切断状態とし、前記I/Oスロットと前記複数のI/Oバスとの間の接続を切り換えるスイッチング制御部とを有することを特徴とするコンピュータ。 - 複数のI/Oバスと、少なくとも2つのI/Oスロットと、前記I/Oスロットを前記複数のI/Oバスのいずれか1つに接続するバス切り換え装置とを有するコンピュータであって、前記バス切り換え装置は、それぞれの前記I/Oスロットと前記複数のI/Oバスとの間にあって、接続するI/Oバスを切り換えるI/Oスロットに接続され、スイッチング信号に基づいてそれぞれの前記I/Oスロットと前記複数のI/Oバスの各々との間を接続および切断のいずれかの状態にするスイッチング部と、前記スイッチング部を制御してそれぞれの前記I/Oスロットを前記複数のI/Oバスのいずれか1つと接続するとともに接続した前記I/Oバス以外のI/Oバスと前記I/Oスロットとの間を切断状態とし、前記I/Oスロットと前記複数のI/Oバスとの間の接続を切り換えるスイッチング制御部とを有することを特徴とするコンピュータ。
- プロセッサと、
前記プロセッサに接続するプロセッサ用バスと、 前記プロセッサ用バスに接続し、前記プロセッサバスと他のバスとの間で信号を伝達する第一、第二のブリッジ回路と、
前記第一のブリッジ回路に接続する第一のI/Oバスと、
前記第二のブリッジ回路に接続する第二のI/Oバスと、
前記第一、第二のI/Oバスに接続し得るスロットと、
前記スロットと前記第一のI/Oバスとの間にある第一のスイッチと、
前記スロットと前記第二のI/Oバスとの間にある第二のスイッチと、
前記第一、第二のスイッチを制御し、前記第一または前記第二のI/Oバスのいずれかのバスと前記スロットとを電気的に接続するバススイッチ制御回路とを備えることを特徴とする情報処理装置。 - 前記第一、第二のスイッチは、半導体スイッチであることを特徴とする請求項4記載の情報処理装置。
- 前記バススイッチ制御回路は、切り換え指示を入力する入力部と、前記切り換え指示に従って前記第一、第二のスイッチを動作するスイッチング部とを備えることを特徴とする請求項4記載の情報処理装置。
- 前記入力部は、機械的なスイッチであることを特徴とする請求項6記載の情報処理装置。
- 前記入力部は、書き換え可能な記憶回路であることを特徴とする請求項6記載の情報処理装置。
- 信号を伝達する第一、第二のバスと、
前記第一のバスに接続する第一のスロットと、
前記第二のバスに接続する第二のスロットと、
スイッチを介して前記第一、第二のスロットと接続し得る第三のスロットと、
前記スイッチを制御して前記第一、第二のバスのいずれか1つと前記第三のスロットとを電気的に接続するバススイッチ制御回路とを備えたバス切り換え装置。 - 前記スイッチは、半導体スイッチであることを特徴とする請求項9記載のバス切り換え装置。
- 前記バススイッチ制御回路は、切り換え指示を入力する入力部と、前記切り換え指示に従って、前記スイッチを動作するスイッチング部とを備えることを特徴とする請求項9記載のバス切り換え装置。
- 前記入力部は、機械的なスイッチであることを特徴とする請求項11記載のバス切り換え装置。
- 前記入力部は、書き換え可能な記憶回路であることを特徴とする請求項11記載のバス切り換え装置。
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