JP3674670B2 - バス制御装置及び半導体装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、バスに接続されているメモリあるいはその他の入出力装置を、バスサイクルに従ってアクセスするバス制御装置、および、そのようなバス制御装置を搭載した半導体装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から、メモリや入出力装置を内蔵し、内部バスで接続したマイクロプロセッサが知られている。また、外部記憶手段としてメモリを外部バスに接続し、あるいは他の入出力装置を外部バスに接続し、マイクロプロセッサや外部バスマスタなどからアクセスするシステムも知られている。
【0003】
しかしながら、メモリや入出力装置では、その種類によりそれぞれアクセスタイミングについての仕様が異なる。そのため、システムを構成する際に、使用するメモリや入出力装置によって、アクセスタイミングの仕様が変わる場合もある。例えば、格納する実行プログラムの処理速度を向上させるために高速リードオンリーメモリ(ROM)を使用したり、プリンタの文字格納用には中速ROMを使用する。また大容量のバッファには、容量を大きくするためランダムアクセスメモリ(RAM)を使用し、さらに高速なプロセッサによる処理の妨げにならないために高速のシンクロナス・ダイナミックランダムアクセスメモリ(SDRAM)を使用したり、あるいはキャッシュメモリを構成するため高速スタティックランダムアクセスメモリ(SRAM)を使用する。さらに入出力装置に至っては、転送速度の設定、インタフェースの種類によって処理速度に差がある。例えば、比較的低速のシリアルインタフェースやパラレルインタフェースの制御デバイスから、高速のネット制御デバイスやハードディスク制御デバイスなど、多岐にわたる。このように、メモリや入出力装置を制御するためには、多種のタイミング制御が必要である。
【0004】
一般に、メモリや入出力装置のタイミング制御を行うのは、バスマスタになり得るマイクロプロセッサやダイレクト・メモリ・アクセス・コントローラ(DMAC)などの外部バスマスタ、あるいはプロセッサの内部バスを制御するバス制御部などである。これらにおいて上述のようなメモリや入出力装置に対する多種のタイミング制御を行うための方法として、アクセス対象からウエイト要求信号あるいは状態を示すレディ信号を入力して制御する方法が知られている。このような方法を用いたマイクロプロセッサの例が、例えば「日経エレクトロニクス」1989年4.3(No.470)P199−209に記載されている。このマイクロプロセッサは、メモリアクセス制御回路を有し、マイクロプロセッサから出力されるアドレス情報を元にアクセス対象メモリを決定し、アクセス対象メモリのアクセス準備状態信号をマイクロプロセッサのレディ信号として入力する。そして、アクセス準備状態信号がアクセス準備状態を示すまでメモリのアクセス時間を延長し、バスサイクル幅を変更する。これによって、種々のアクセス制御を必要とする各種のメモリに対してアクセスすることができる。
【0005】
しかしこの技術では、マイクロプロセッサが最初のアクセス時間延長サイクルを実行するタイミングまでに、メモリアクセス制御回路は各アクセス対象メモリの決定とアクセス準備状態信号の通知を行わなければならない。そのため、マイクロプロセッサの高速化に合わせてメモリやメモリアクセス制御回路を高速化しなければならず、結果的にシステムコストの上昇を招いたり、あるいは、安価なシステムの構築を行うためにマイクロプロセッサの高速化が妨げられてしまうという問題がある。
【0006】
このような問題を解決するために、内部にバスサイクル設定レジスタを持ち、設定値に従ってバスサイクルを延長することが考えられている。さらに、レディ信号を元にバスサイクルのウエイト要求信号として入力し、上述のバスサイクル設定レジスタ設定値によってバスサイクルを延長する手法を適用してバスサイクルを制御する方法も知られている。実際、このようなバスサイクル制御を行う公知のマイクロプロセッサも存在している。さらに、アドレス空間を分割し、分割されたそれぞれのアドレス空間に異なるバスサイクルを対応させ、アドレスを元に、対応するバスサイクルを発生させることで、複数のバスサイクルを制御する方法が知られている。
【0007】
例えば、特開平5−307519号公報に記載されているデータ処理装置のバス制御部は、内部にバスサイクル設定レジスタを持ち、バスサイクルを制御する。このとき、外部からのウエイト要求信号の使用設定により、外部からのウエイト要求を使用するか否かを決定し、外部からのウエイト要求信号によるバスサイクル延長制御を行っている。さらに、アドレス空間を分割し、分割された領域のアドレスが選択されることによって、対応するウエイト制御を行ってバスサイクルを制御している。
【0008】
またメモリのアクセスに関してのみ注目し、高速メモリと低速メモリへのアクセスを判別し、バスサイクル数を制御する方法が知られている。さらに、バースト転送モードを実装しているメモリへのバーストアクセス時に、最初のデータアクセスと以降のデータアクセスのバスサイクル数を制御する方法が知られている。例えば、特開平5−81126号公報に記載されているデータ処理装置のメモリアクセスサイクル制御回路は、アクセス周期設定手段から入力される信号によりバスサイクル数を制御してメモリアクセスすることにより、低速から高速までのメモリに対応している。この文献ではさらに、メモリアクセスにかかる命令あるいはデータが、接続されているキャッシュメモリに格納可能と判断された場合に、アクセスをバーストアクセスに切り替え、以降のバスサイクル数を制御してキャッシュメモリにアクセスする制御も行っている。
【0009】
上述のように、従来のアクセスタイミングの制御方法は、バスサイクル数を変更することによってバスサイクル幅を変更するものであった。しかしながら、このようなバスサイクル幅を変更するだけの方法では、メモリや入出力デバイスの微妙に異なる複数の信号線のタイミングを制御することができず、アクセスの最適化を行うことはできない。例えばメモリからデータを読み出す際には、アドレスやチップイネーブル、リードイネーブルなどの各信号間のタイミングが重要であり、これらの信号の立ち上がりあるいは立ち下がりのタイミングが微妙に異なるメモリが存在する。このようなメモリに対して、バスサイクル数の変更のみでは到底最適な制御を行うことはできない。
【0010】
近年、バスサイクルの動作周波数あるいはバスサイクルの基本サイクル周波数に対し、プロセッサやDMACなどの外部バスマスタの内部動作周波数は高くなり、以前では制御できなかった制御信号間のタイミングが制御可能なっている。しかし従来は、上述のような従来のバスサイクル数のみのバスサイクル制御を行っているために、バスを効率的に使用することができなかった。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、メモリを含めた入出力装置の多種にわたるバスタイミングに対応して、効率よくバス制御を行うことができるバス制御装置、および、そのようなバス制御装置を搭載した半導体装置を提供することを目的とするものである。
【0012】
また本発明は、アクセス対象の入出力装置等の変更による新しいバスタイミングの追加あるいはバスタイミングの変更を容易に行うことができるバス制御装置、および、そのようなバス制御装置を搭載した半導体装置を提供することを目的とするものである。
【0013】
さらに本発明は、上述のように入出力装置等に対応した柔軟なバスタイミング制御が可能でありながら、回路規模が小さく安価にシステムが構築できるバス制御装置、および、集積効率を向上させた半導体装置を提供することを目的とするものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明のバス制御装置の基本的な構成としては、アクセスタイミングを規定する設定値を複数組保持するアクセスタイミング規定手段と、そのアクセスタイミング規定手段に保持されている設定値の組のうちのいずれかを選択するアクセスタイミング選択手段と、アクセスタイミング選択手段により選択された設定値の組をもとにバスサイクルを作成するバスタイミング発生手段を有し、作成したバスサイクルに従ってバスをアクセスするものである。特にこのような構成を、複数のバスのうちバスタイミングを制御する制御対象バスに対して設けたことを特徴としている。
【0015】
このような構成により、バスアクセスを行う複数の制御線のタイミングを、それぞれの入出力装置ごとに設定値の組としてアクセスタイミング規定手段に保持させておけば、それぞれの入出力装置ごとに設定値の組を選択し、バスサイクルを作成するので、それぞれの入出力装置に応じた微細なタイミング制御が可能になる。これによって、より最適なバスサイクルを発生させ、効率のよいバス制御を行うことができる。なお、アクセスタイミング規定手段には、アクセスタイミングを規定する設定値の組をそれぞれレジスタに記憶しておくほか、指定テーブルとして保持しておくことができる。また、保持する設定値としては、例えばバスサイクル開始位置を基準として、各バス制御線の変化点のタイミングを規定したり、あるいは、いずれかのバス制御線の変化点間のタイミングを規定することができる。
【0016】
また、バスアクセスを行う複数の制御線のタイミングは、設定値の組としてアクセスタイミング規定手段に保持されているので、この設定値の組を変更するだけで、容易にアクセスタイミングを変更することができる。さらにアクセスタイミング規定手段に余裕があれば、新たな追加回路なしに新規のバスタイミングの追加が可能である。
【0017】
さらに、バスサイクルを作成するバスタイミング発生手段は、バスアクセス時のアドレスデータや、外部からの選択制御信号によってアクセスタイミング選択手段で選択した、アクセスタイミング規定手段に保持されている設定値の組をもとに、複数の制御線の基本タイミングを示すバスサイクルを作成する。そのため、各種のタイミング制御が必要な入出力装置が存在していても、バスタイミング発生手段は基本的に1つで済む。これによって、結果的に安価なシステムが構築できる。また、回路規模が小さくて済むため、半導体装置として集積する場合に有利である。なおバスタイミング発生手段は、バスに接続されている複数の入出力装置に対するアクセスを同じバスサイクル内で行うようにバスサイクルを作成することも可能である。
【0018】
バスタイミング発生手段は、バスの動作周波数よりも高い内部動作周波数のクロック信号に従ってバスサイクルを作成することができる。これにより、細かなタイミング制御が可能になり、より最適なバスサイクルを作成することができる。また、プロセッサあるいはバスマスタなどの内部動作周波数が高速化した場合でも、アクセスタイミング規定手段の設定値を変更するだけで対応が可能になる。
【0019】
さらに、アクセスタイミング規定手段に保持されている設定値の組を選択するとともに、選択した設定値の組に対応して作成されるバスサイクルにより制御する制御線をバス制御線選択手段で選択するように構成することもできる。これにより、作成されるバスサイクルを異なる制御線に出力することができ、より柔軟に入出力装置に対してバスアクセスすることができる。
【0020】
上述のバスタイミング発生手段を1つのバスに複数接続することもできる。このとき、各バスタイミング発生手段に対応するアクセスタイミング選択手段を設けておく。アクセスタイミング規定手段は、複数のバスタイミング発生手段に対して共通して設けておくことができ、例えばシステム構成が複雑になっても回路規模を抑えることができる。
【0021】
また、アクセスタイミング選択手段及びバスタイミング発生手段を複数の制御対象バスに対して共通して設け、アクセスするバスをバス選択手段で選択するように構成することもできる。この場合には、複数のバスに対してさらに小さな構成により最適なアクセスを行うことが可能になる。
【0022】
上述のようなバス制御装置を用いてシステムを構成したり、あるいは半導体装置に組み込む場合、複数のバス制御装置を用いて構成することができる。半導体装置内に組み込む場合、バス制御装置は内部バスに接続される。内部バスは外部バスと接続されていてよい。
【0023】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明のバス制御装置の第1の実施の形態を示すブロック図である。図中、11はアクセスタイミング規定レジスタ群、12はアクセスタイミング選択回路、13はバスタイミング発生シーケンサ、21はアクセスタイミングレジスタ選択信号、22はタイミング指定信号、23はバス制御線、24はアドレス信号、25は選択制御信号である。
【0024】
アクセスタイミング規定レジスタ群11は、バスアクセスを行う際のアクセスタイミングを規定する設定値を複数組保持しており、アクセスタイミング規定手段として機能する。このアクセスタイミング規定レジスタ群11は、アクセスタイミング選択回路12から送られてくるアクセスタイミングレジスタ選択信号21によって選択され、選択された設定値の組をタイミング指定信号22として出力する。ここでは、各設定値の組は、それぞれ、アクセスタイミング規定レジスタに保持されており、そのうちの1つが選択されるものとする。しかしこれに限らず、例えば設定値の組を例えば指定テーブルとして保持する構成など、種々の構成によって設定値の組を選択可能に保持していてよい。
【0025】
アクセスタイミング選択回路12は、アクセス対象となるメモリなどを含む入出力装置のアクセスタイミングに応じて、アクセスタイミングを規定する設定値の組が選択されるように、アクセスタイミング規定レジスタ群11に対してアクセスタイミングレジスタ選択信号21を送る。このアクセスタイミング選択回路12は、アクセスタイミング選択手段として機能する。アクセス対象は、例えばアドレスバスに設定されるアドレスデータをアドレス信号24として取得したり、あるいは、このバス制御装置外またはコントロールバスの制御線などから入力される選択制御信号25によって判別することができる。ここではアドレス信号24と選択制御信号25の両方を図示しているが、いずれか一方でもよいし、他の信号によってアクセス対象を判別してもよい。
【0026】
バスタイミング発生シーケンサ13は、アクセスタイミング選択回路12によって選択され、アクセスタイミング規定レジスタ群11からタイミング指定信号22として出力されたアクセスタイミングを規定する設定値の組に従って、基本バスサイクルを作成するバスタイミング発生手段として機能する。また、作成したバスサイクルをもとに制御信号を発生し、バス制御線23に出力する。
【0027】
バスに接続されているメモリを含む入出力装置に対してバスアクセスを行う場合には、アクセスタイミング選択回路12は例えばアドレス信号24や選択制御信号25などからバスアクセスを行う対象となる入出力装置を特定する。そしてその入出力装置に対応するアクセスタイミングを規定する設定値の組がアクセスタイミング規定レジスタ群11において選択されるように、アクセスタイミング選択回路12からアクセスタイミング規定レジスタ群11に対してアクセスタイミングレジスタ選択信号21が出力される。
【0028】
アクセスタイミング規定レジスタ群11では、アクセスタイミング選択回路12から送られてくるアクセスタイミングレジスタ選択信号21を受けると、対応するアクセスタイミングを規定する設定値の組が保持されているアクセスタイミング規定レジスタが選択される。選択されたアクセスタイミング規定レジスタは、保持している設定値の組をタイミング指定信号22として出力する。なお、アクセスタイミングを規定する設定値の組を例えばテーブルの形式で保持している場合には、アクセスタイミングレジスタ選択信号21に従ってテーブルのエントリを特定し、そのエントリに含まれるアクセスタイミングを規定する設定値の組をタイミング指定信号22として出力すればよい。
【0029】
アクセスタイミング規定レジスタ群11から出力されたタイミング指定信号22がバスタイミング発生シーケンサ13に入力されると、受け取ったアクセスタイミングを規定する設定値の組に従って基本バスタイミングを作成し、これを元に制御信号を発生してバス制御線23に出力する。
【0030】
このようにして、バスアクセスを行う対象の入出力装置に応じたアクセスタイミングによりバスアクセスを行うことができる。このとき、アクセスタイミングを規定する設定値の組を変更することによって、アクセスタイミングの異なる種々の入出力装置について、同じハードウェア構成によってバスアクセスが可能である。また、新たなアクセスタイミングでアクセスしなければならない入出力装置がバスに接続された場合でも、アクセスタイミングを規定する設定値の組を選択可能に追加したり、あるいは設定値を変更すれば、容易に対応することができる。このようなアクセスタイミングを規定する設定値の組の追加、変更も、アクセスタイミング規定レジスタに設定値の組を保持させるだけであり、簡単に行うことができる。
【0031】
図2は、本発明のバス制御装置の第2の実施の形態を示すブロック図である。図中、図1と同様の部分には同じ符号を付して説明を省略する。14はバス制御線選択部、26は基本タイミング信号、27はバス制御線選択信号である。
【0032】
アクセスタイミング選択回路12は、アクセス対象となるメモリなどを含む入出力装置に応じて、アクセスタイミング規定レジスタ群11に対してアクセスタイミングレジスタ選択信号21を送るとともに、バス制御線選択部14に対してバス制御線選択部14が制御すべき制御線を選択させるバス制御線選択信号27を出力する。
【0033】
バスタイミング発生シーケンサ13は、アクセスタイミング選択回路12によって選択され、アクセスタイミング規定レジスタ群11からタイミング指定信号22として出力されたアクセスタイミングを規定する設定値の組に従って、基本バスサイクルを作成して、基本タイミング信号26としてバス制御線選択部14に出力する。
【0034】
バス制御線選択部14は、アクセスタイミング選択回路12から出力されるバス制御線選択信号27により制御する制御線を選択し、選択した制御線をバスタイミング発生シーケンサ13から出力される基本タイミング信号26に従って制御する。
【0035】
上述の第1の実施の形態と同様に、バスに接続されているメモリを含む入出力装置に対してバスアクセスを行う場合には、アクセスタイミング選択回路12は例えばアドレス信号24や選択制御信号25などからバスアクセスを行う対象となる入出力装置を特定し、アクセスタイミングレジスタ選択信号21をアクセスタイミング規定レジスタ群11に出力する。アクセスタイミング規定レジスタ群11では、アクセスタイミング選択回路12から送られてくるアクセスタイミングレジスタ選択信号21に従って対応するアクセスタイミング規定レジスタを選択し、保持している設定値の組をタイミング指定信号22として出力する。バスタイミング発生シーケンサ13は、アクセスタイミング規定レジスタ群11から出力されたタイミング指定信号22を受け取ると、受け取ったアクセスタイミングを規定する設定値の組に従って基本バスタイミングを作成し、基本タイミング信号26としてバス制御線選択部14に出力する。
【0036】
また、アクセスタイミング選択回路12は、特定した入出力装置に応じて、使用するバス制御線を選択するためのバス制御線選択信号27をバス制御線選択部14に送る。バス制御線選択部14は、アクセスタイミング選択回路12から入力されるバス制御線選択信号27をもとに出力するバス制御線23を選択する。そして、バスタイミング発生シーケンサ13から送られてくる基本タイミング信号26に従って制御信号を発生し、選択したバス制御線23に出力する。
【0037】
このようにして、種々の入出力装置に応じたアクセスタイミングによりバスアクセスを行うことができる。特にこの第2の実施の形態では、バスタイミング発生シーケンサ13で作成した基本バスタイミングを、異なるバス制御線23に出力することが可能である。
【0038】
図3は、本発明のバス制御装置の第1または第2の実施の形態を用いたシステムの第1の例を示す構成図である。図中、31はバス制御部、32はCPU、33はメモリ、34はI/Oデバイス、41はアドレスバス、42はデータバス、43はコントロールバスである。図3に示したシステムでは、CPU32、メモリ33及びI/Oデバイス34を有しており、それぞれアドレスバス41、データバス42、及びコントロールバス43にて接続されている。
【0039】
バス制御部31は、本発明のバス制御装置であり、例えば第1の実施の形態として図1に示した構成、あるいは第2の実施の形態として図2に示した構成を有している。図3に示したシステム構成例では、このバス制御部31は、CPU32のバスインタフェース部として機能する。
【0040】
メモリ33及びI/Oデバイス34は、それぞれ保有する機能、対応するバスインタフェース等により、コントロールバス43を構成するバス制御線23との接続が異なり、またその動作速度等からバス制御線23の動作タイミングが異なっていてよい。
【0041】
なおメモリ33は、アドレスバス41、データバス42、及びコントロールバス43に直接接続されず、メモリ制御装置がアドレスバス41、データバス42、及びコントロールバス43に接続され、メモリ制御装置を介して各バスに接続されていてもよい。また、CPU32に代わり、アドレスバス41、データバス42、及びコントロールバス43を制御するバス制御部31を実装するバスマスタ、例えばDMACであってもよい。
【0042】
図4は、本発明のバス制御装置の第1または第2の実施の形態を用いたシステムの第1の例におけるメモリアクセスあるいはI/Oデバイスアクセス時のバス制御線23の動作タイミングの一例を示すタイミングチャートである。アドレスAdrsはアドレスバス41、データDataはデータバス42をそれぞれ示す。また、チップセレクトCS#(#は便宜上、活性化時にローレベル、不活性化時にハイレベルの信号線を示す。以下同じである。)、ライトイネーブルWE#、及びアウトプットイネーブルOE#はコントロールバス43に含まれるバス制御線23である。なお、変化しないバス制御線23については示していない。また、図4(A)はライトアクセス時の代表的なタイミング例を、図4(B)はリードアクセス時の代表的なタイミング例を示し、それぞれのアクセスタイミングを規定している部分を記載している。なお、メーカーや、それぞれのデバイス、あるいはデバイスの使用方法によって、使用するバス制御線が異なり、あるいはタイミング規定を行っているポイントが変わるので、個々のタイミング規定の詳細説明はここでは省略する。
【0043】
図4(A)に示すライトアクセス時には、バス制御線23としてチップセレクトCS#と、ライトイネーブルWE#を用いる。アドレスAdrsおよび書き込むべきデータDataを出力後、チップセレクトCS#を立ち下げ、ライトイネーブルWE#を立ち下げる。そして、ライトイネーブルWE#を立ち上げたときのデータDataが書き込まれる。例えばメモリ33へのライトアクセスであれば、アドレスAdrsで示されるアドレスにデータDataのデータが格納される。またI/Oデバイス34へのライトアクセスであれば、アドレスAdrsによってI/Oデバイス34あるいはI/Oデバイス34の機能が選択され、データDataのデータがI/Oデバイス34に取り込まれる。その後、チップセレクトCS#を立ち上げ、ライトアクセスのサイクルが終了する。
【0044】
このようなライトアクセス時の各信号線の制御タイミングとして、図4(A)に示すように種々の規定値が設定されることがある。まず、tWCはライトアクセス時の1サイクルの時間を示す。またtAWは、ライトアクセスサイクルの開始からライトイネーブルWE#を立ち上げるまでの時間を、tAHは、ライトイネーブルWE#を立ち上げてからライトアクセスサイクルの終了までの時間を示す。チップセレクトCS#に関する設定値として、tCWはチップセレクトCS#を立ち下げてからライトイネーブルWE#を立ち上げるまでの時間を、tCHはライトイネーブルWE#を立ち上げてからチップセレクトCS#を立ち上げるまでの時間を示す。またライトイネーブルWE#に関する設定値として、tASはライトアクセスサイクルの開始からライトイネーブルWE#を立ち下げるまでの時間を、tWPはライトイネーブルWE#を立ち下げてからライトイネーブルWE#を立ち上げるまでの時間を示している。さらにデータDataに関する設定値として、書込時点でデータを安定させるためにライトイネーブルWE#を立ち下げる前に必要な時間tDSと、その後に必要な時間tDHを示している。
【0045】
同様に図4(B)に示すリードアクセス時には、バス制御線23としてチップセレクトCS#と、アウトプットイネーブルOE#を用いる。アドレスAdrsを出力後、チップセレクトCS#を立ち下げ、アウトプットイネーブルOE#を立ち下げる。アウトプットイネーブルOE#を立ち下げた後、所定時間おいてデータがデータDataに出力される。例えばメモリ33からのリードアクセスであれば、アドレスAdrsで示されるアドレスに格納されているデータがデータDataに出力される。またI/Oデバイス34へのリードアクセスであれば、アドレスAdrsによってI/Oデバイス34あるいはI/Oデバイス34の機能が選択され、I/OデバイスがデータDataへデータを出力する。そして、アウトプットイネーブルOE#を立ち上げたタイミングで、データDataに出力されているデータを取得すればよい。その後、チップセレクトCS#を立ち上げ、ライトアクセスのサイクルが終了する。
【0046】
このようなリードアクセス時の各信号線の制御タイミングとして、図4(B)に示すように種々の規定値が設定されることがある。まず、tRCはリードアクセス時の1サイクルの時間を示す。またチップセレクトCS#に関する設定値として、tCOはチップセレクトCS#を立ち下げてからデータDataの出力を開始するまでの時間を、tCHはアウトプットイネーブルOE#を立ち上げてからチップセレクトCS#を立ち上げるまでの時間を示す。またアウトプットイネーブルOE#に関する設定値として、tOEはアウトプットイネーブルOE#を立ち下げてからデータDataの出力を開始するまでの時間を示している。さらにデータDataに関する設定値として、tAAはリードアクセスサイクルの開始からデータDataの出力を開始するまでの時間を、tOHはアウトプットイネーブルOE#を立ち上げてからデータDataの出力を終了するまでの時間を示している。
【0047】
上述のように、リードアクセス時とライトアクセス時について、それぞれ、バス制御線23の動作タイミングが規定されている。またこのようなバス制御線23の動作タイミングの規定値は、入出力装置の種類や機能、対応動作周波数などによって異なり、通常、数ナノ秒オーダーから数100ナノ秒オーダーで指定される。それぞれの動作タイミング規定値を満足するタイミング制御部を複数もつと、回路規模が大きくなってしまう。このため、バスに接続されるメモリ33やI/Oデバイス34などの全ての入出力装置におけるバス動作タイミングを実現するため、図1または図2に示したような本発明のバス制御装置を用いたバス制御部31を備えている。
【0048】
バス制御部31では、本発明のバス制御装置の第1及び第2の実施の形態として説明したように、メモリ33やI/Oデバイス34をアクセスする際の動作タイミング規定値をアクセスタイミング規定レジスタ群11に保持させておき、アクセスする際にアクセスタイミング選択回路12によって選択する。選択された規定値をもとに、バスタイミング発生シーケンサ13は基本バスタイミングとして使用されるバス制御線23の動作タイミングを発生する。
【0049】
図5は、本発明のバス制御装置の第1または第2の実施の形態を用いたシステムの第1の例においてバス制御部31内のバスタイミングシーケンサ13が作成する基本バスタイミングチャートおよびアクセスタイミング規定レジスタ群に設定されるアクセスタイミング規定ポイントの一例の説明図である。図5(A)はライトアクセス時のタイミングチャートおよびアクセスタイミング規定ポイントを示し、図5(B)はリードアクセス時のタイミングチャートおよびアクセスタイミング規定ポイントを示している。なお、図5においてはバス制御線23の1つとしてデータディレクションDD#を示している。データディレクションDD#は、データバス42上に配置される双方向バッファの入出力方向を制御することを目的とした制御線であり、図5では規定するタイミング数を減らすことを目的に、リードアクセス時にチップセレクトCS#と同じタイミングで活性化している。また、アウトプットイネーブルOE#のかわりにリードイネーブルRE#として示している。
【0050】
図5(A)に示すライトアクセス時のアクセスタイミングでは、リードイネーブルRE#とデータディレクションDD#は活性化せず、ハイレベルのままである。そしてチップイネーブルCS#とライトイネーブルWE#が活性化している。このとき、アドレスAdrsが出力されてからチップセレクト・セットアップ期間tCS後にチップイネーブルCS#を立ち下げて活性化し、その後、ライトイネーブル・セットアップ期間tWS後にライトイネーブルWE#を立ち下げて活性化する。この状態をライトイネーブル活性化期間tWWだけ持続した後、ライトイネーブルWE#を立ち上げて不活性化する。さらにチップセレクト・ホールド期間tCH後にチップイネーブルCS#も立ち上げ、不活性化する。さらにアドレス・ホールド期間tAH後にアドレスAdrsが切り替わり、バスサイクルが終了する。ライトアクセス時には、これらの期間tCS,tWS,tWW,tCH,tAHをアクセスタイミング規定レジスタに設定値として保持させておけばよい。
【0051】
図5(B)に示すリードアクセス時のアクセスタイミングでは、逆にライトイネーブルWE#が活性化せず、ハイレベルのままである。そしてチップイネーブルCS#、リードイネーブルRE#、データディレクションDD#が活性化している。このとき、アドレスAdrsが出力されてからチップセレクト・セットアップ期間tCS後にチップイネーブルCS#を立ち下げて活性化するとともに、データディレクションDD#を立ち下げて活性化する。その後、リードイネーブル・セットアップ期間tRS後にリードイネーブルRE#を立ち下げて活性化する。この状態をリードイネーブル活性化期間tRWだけ持続した後、リードイネーブルRE#を立ち上げて不活性化する。さらにチップセレクト・ホールド期間tCH後にチップイネーブルCS#も立ち上げ、不活性化する。また、リードイネーブルRE#を立ち上げた後、データディレクション・ホールド期間tDH経過した時点でデータディレクションDD#も立ち上げて不活性化する。チップイネーブルCS#を立ち上げてからアドレス・ホールド期間tAH後にアドレスAdrsが切り替わり、バスサイクルが終了する。リードアクセス時には、これらの期間tCS,tRS,tRW,tCH,tDH,tAHをアクセスタイミング規定レジスタに設定値として保持させておけばよい。
【0052】
図6は、バスクロックを用いた場合のバスタイミング制御の一例と、より高速の内部クロックを用いた場合のバスタイミング制御の一例の比較図である。図6ではリードアクセスの場合について示している。上述のようなアクセスタイミングを規定する設定値に従って、バスタイミング発生シーケンサ13は、例えば図5に示すようなバスサイクルを作成する。このとき、バスクロックを用いてバスサイクルを作成する場合、図6(A)に示すように、バスクロックCLKbの立ち上がりエッジあるいは立ち下がりエッジに同期させて、各バス制御線を制御することになる。この場合には、各バス制御線は、設定値に従い、バスクロックCLKbの周期あるいは半周期を単位として制御できる。例えば図6(A)中のリードサイクル幅tRWを可変あるいは延長できる。
【0053】
近年では、メモリやI/Oデバイスなどの動作周波数よりも、CPUやバスマスタなどのデバイスの内部動作周波数のほうが高くなっており、この内部動作周波数を用いることによってさらに微細な動作タイミングの制御が可能である。図6(B)に示すように、バスクロックCLKbよりも高い周波数の内部クロックCLKを用いることによって、内部クロックCLKの周期あるいは半周期を単位として、さらに微細な各バス制御線の制御を行うことができる。
【0054】
また、近年のCPUやバスマスタなどの内部動作周波数は高速化の一途をたどっているが、内部動作周波数が変更されても、アクセスタイミングを規定する設定値を変更するだけで、その内部動作周波数に対応したバスアクセスが可能である。
【0055】
図7は、アクセスタイミング規定レジスタ群11に設定するアクセスタイミングを規定する設定値の一例の説明図である。ここでは例えば図6(B)に示したように高い周波数の内部クロックを用いた場合のクロック数で、それぞれの設定値を示している。各設定項目は図5において説明したものである。設定値が0の場合は、それより前の制御線が変化するときに同時に変化することを示している。例えばパターン4のライトイネーブル・セットアップ期間tWSとリードイネーブル・セットアップ期間tRSは0である。これは、チップセレクト・セットアップ期間tCSに従って、チップセレクトCS#が立ち下げると同時に、ライトイネーブルWE#もしくはリードイネーブルRE#を立ち下げて活性化することを示している。
【0056】
アクセスタイミング規定レジスタ群11には、図7に示すように複数のアクセスタイミングのパターンに従った設定値の組を格納しておくことができる。アクセスタイミング選択回路12は、例えばアドレスバス41上のアドレス信号24をデコードしたり、あるいは外部からの選択制御信号25に従って、アクセスタイミング規定レジスタ群11に格納されている設定値の組のうちのいずれを選択するかを決定し、アクセスタイミングレジスタ選択信号21をアクセスタイミング規定レジスタ群11に送る。アクセスタイミング規定レジスタ群11は、アクセスタイミング選択回路12から送られてくるアクセスタイミングレジスタ選択信号21に従って、選択されたアクセスタイミング規定レジスタから設定値の組を出力する。あるいは、図7に示すように設定値の組を指定テーブルとして保持しておき、選択されたパターンの設定値の組を読み出して出力してもよい。
【0057】
アクセスタイミング規定レジスタ群11から出力された設定値の組は、バスタイミング発生シーケンサ13に入力され、例えば図5に示すようなリードアクセスあるいはライトアクセスのためのバスサイクルが作成される。バスサイクルがリードアクセスであるかライトアクセスであるかは、いずれかのイネーブル信号が発生するまでにバスタイミング発生シーケンサ13に入力されればよいし、バスサイクル開始時に入力されてもよい。
【0058】
バスタイミング発生シーケンサ13で作成されたバスサイクルに基づいてバス制御線23を制御し、図3に示すコントロールバス43に制御信号を出力することによって、メモリ33あるいはI/Oデバイス34などの入出力装置へのアクセスを行うことができる。このとき、メモリ33やI/Oデバイス34などの入出力装置に応じたアクセスタイミングを規定した設定値の組を用いてバスサイクルを作成しているので、それぞれの装置に最適なタイミングによりバスアクセスを行うことができる。
【0059】
図8は、本発明のバス制御装置の第1または第2の実施の形態を用いたシステムの第1の例におけるアクセスタイミング規定レジスタ群に設定されるアクセスタイミング規定ポイントの別の例の説明図、図9は、アクセスタイミング規定レジスタ群11に設定するアクセスタイミングを規定する設定値の別の例の説明図である。図5に示したアクセスタイミングの規定ポイント及び図7に示したアクセスタイミングを規定する設定値は、関連する既に変化したポイントからの期間(クロック数)を用いて設定した。しかしアクセスタイミングを規定する設定値は、この例に限らず、種々の設定方法を適用することができる。別の例として、図8及び図9では、バスサイクルが発生した最初のポイントからの期間(クロック数)で、各アクセスタイミングを規定する設定値を設定している。バスサイクルの発生は、例えばアドレスAdrsに有効アドレスが出力され始めたポイントとしたり、あるいはコントロールバスに含まれるバスサイクルスタート信号BS#などで判断することができる。
【0060】
図8では、バスサイクルスタート信号BS#をバスサイクルの最初のポイントとし、このポイントからの期間で各設定値を規定している。このようにして規定される各設定値は、値が大きくなってしまう場合がある。しかし、バスタイミング発生シーケンサ13の内部の処理では、信号変化ポイント毎に内部カウンタの再設定等の必要がなくなり、バスサイクルが発生した最初のポイントでのみ内部カウンタの再設定等を行えばよくなる。そのため、回路規模は大きくなるがバスタイミング発生シーケンサ13全体の動作周波数を低く抑えることができる。
【0061】
図8に示すように各設定値を規定する場合に、アクセスタイミング規定レジスタ群11に保持される各設定値を、例えば図6(B)に示したように高い内部動作周波数で動作させた場合のクロック数で示している。ここでは、ライトアクセス時のアドレスホールド期間tAHW 及びチップセレクトホールド期間tCHW と、リードアクセス時のアドレスホールド期間tAHR 及びチップセレクトホールド期間tCHR とを別々の設定値として示している。しかしこれらの設定値は、全てのパターンでライトアクセス時とリードアクセス時で値が全く同じ場合は、それぞれの設定値をまとめてもよい。または、アドレスホールド期間tAH及びチップセレクトホールド期間tCHをそれぞれ1つとし、ライトアクセス時とリードアクセス時で使用するパターンを変更することで、異なるアクセスタイミングに対応できるようにしてもよい。
【0062】
なお、アクセスタイミング規定レジスタ群11に格納されるアクセスタイミングを規定する設定値は、図7及び図9では動作クロック数で規定したが、これに限られるものではない。タイミングが指定できれば、例えばナノ秒単位の時間値でもよく、バスタイミング発生シーケンサ13が処理およびタイミングを規定できる値であれば形式は問わない。
【0063】
図10は、本発明のバス制御装置の第1または第2の実施の形態を用いたシステムの第1の例においてバス制御部31内のバスタイミングシーケンサ13が作成する別のバスタイミングチャート、図11は、アクセスタイミング規定レジスタ群11に設定するアクセスタイミングを規定する設定値のさらに別の例の説明図である。図4,図5に示した例では、一般的なアクセスタイミングを示したが、アクセスするデバイスによっては入力の必要がないバス信号が存在する場合もある。例えば図10に示すバスタイミングチャートの例では、メモリ33をアクセスする場合にライトイネーブルWE#あるいはリードイネーブルRE#を使用するが、チップセレクトCS#を使用しない場合の例を示している。
【0064】
このような場合に対応する一つの方法として、図2に示した本発明の第2の実施の形態を用い、バス制御線選択部14によってバス制御線23への出力を行わない方法である。バスタイミング発生シーケンサ13が作成した基本のバスタイミングを基本タイミング信号26としてバス制御線選択部14へ入力し、バス制御線選択信号27を元にして出力するバス制御線23を選択する際に、不要なバス制御線23には制御信号を出力しないように制御すればよい。
【0065】
別の方法として、不要な信号タイミングを発生させないように、アクセスタイミングを規定する設定値を設定しておく方法がある。アクセスタイミング規定レジスタ群11に格納されるアクセスタイミングを規定する設定値のうち、バスアクセス上、必要のないバス制御線23に対するアクセスタイミング規定レジスタに、タイミング既定値として使用されない設定値を設定しておく。例えば図11においてパターン3の中に示すように“−1”を設定しておくことができる。そして、バスタイミング発生シーケンサ13が設定値をもとにバスサイクルを作成する際に、使用しない設定値が現れた場合には、その基本タイミングを発生しないように構成すればよい。これによって、制御の不要なバス制御線23へ制御信号を出力しないように制御することができる。なお、図10,図11では、図8,図9と同様にバスサイクルの開始時点からの期間を設定値とする例を示しているが、図5,図7に示すように各変化点間の期間を設定値とするなど、上述のように各種の値を設定することが可能である。
【0066】
図12は、本発明のバス制御装置の第1または第2の実施の形態を用いたシステムの第1の例においてバス制御部31内のバスタイミングシーケンサ13が作成するバーストアクセス時の一例を示すバスタイミングチャートである。ここまでのシステムの第1の例における動作の説明では、メモリ33及びI/Oデバイス34等の入出力装置に対してアクセスする場合には、それぞれ、バスサイクルを生成してアクセスしていた。しかしデバイスによっては、バーストアクセスが許可されているデバイスがある。図12では、このようなバーストアクセスを行う場合のバスタイミングチャートを示している。
【0067】
図12に示すバスタイミングチャートでは、バーストアクセスによって2回のリードを行う例を示している。バーストアクセス中は、チップセレクトCS#とデータディレクションDD#が状態を保持している。この間に、アドレスAdrsが異なる領域を指定し、各アドレスAdrsごとに、リードイネーブルRE#が活性化されてデータDataが読み出される。
【0068】
バーストアクセスが指定された場合には、例えば図2に示した本発明のバス制御装置の第2の実施の形態を用い、バス制御線選択部14において、連続するバスサイクルに対して状態を保持するバス制御線23を選択しておく。バスタイミング発生シーケンサ13は、通常のバスタイミングとは異なるバーストアクセス用の基本バスタイミングを発生させ、基本タイミング信号26として出力する。バーストアクセス中はバス制御線選択部14において例えばチップセレクトCS#及びデータディレクションDD#が保持されるので、連続したアクセスが可能になる。
【0069】
この設定に限らず、アドレスAdrsは最初のサイクルのみ与える方式や、リードイネーブルRE#も状態を保持する方式など、バーストサイクルを形成するデバイスに合わせて、アクセスタイミング選択回路12がバス制御線選択部14に対して、状態を保持するバス制御線23を指定するように構成してもよい。
【0070】
また、アクセスタイミング規定レジスタ群11に保持されるアクセスタイミングを規定する設定値の組としてバーストアクセス用の規定値の組を格納しておいてもよい。この場合、バーストアクセス用の規定値全てを1つのパターンとして設定する方式でもよく、最初のアクセスパターンと以降のアクセスパターンに分けて設定し、連続して使用する設定を行ってもよい。
【0071】
なお、図12に示した例では、リードアクセスをバーストモードで行う例を示したが、ライトアクセスをバーストモードで行う場合についても同様である。
【0072】
図13は、本発明のバス制御装置の第1または第2の実施の形態を用いたシステムの第1の例において複数のデバイスを同時にアクセスする場合にバス制御部31内のバスタイミングシーケンサ13が作成するバスタイミングの一例を示すタイミングチャートである。上述の各例においては、1回のバスサイクルで1つのデバイスのアクセスしか行っていなかったが、1回のバスサイクルで複数のデバイスをアクセスする場合もある。図10,図11を用いて説明したように、デバイスは必ずしもバスタイミング発生シーケンサ13で発生させた基本バスタイミングから生成されるバス制御線23の全てを必要としているわけではない。またDMACのように、1つのデバイスからデータを読み込むリードバスサイクルを発生させ、他のデバイスへそのデータを書き込むライトバスサイクルを発生させる動作を行うバスマスタがあり、タイミングを調整できれば1回のバスサイクルで読み込みと書き込みを終了させることができる。図13ではこのような場合に利用できる例を示しており、2つのデバイスをアクセスし、一方はリードアクセス、他方はライトアクセスを行う例を示している。
【0073】
図13に示したバスサイクルが通常のバスサイクルと異なる点は、リードイネーブルRE#とライトイネーブルWE#が共に活性化している点である。例えばリードデバイスがメモリ33であり、アクセスに必要なバス制御線23はアドレスAdrsとリードイネーブルRE#とする。また、ライトデバイスはI/Oデバイス34であり、アクセスに必要なバス制御線23はライトイネーブルWE#とする。チップイネーブルCE#及びデータディレクションDD#は、システムの構成により、双方のデバイスに入力してもよく、一方のデバイスに入力してもよく、あるいは使用しなくてもよい。
【0074】
リードデバイスにデータディレクションDD#を、ライトデバイスにチップイネーブルCE#を接続したシステムにおいて動作を説明する。リードイネーブルRE#とライトイネーブルWE#は、それぞれ、リードデバイスおよびライトデバイスに接続されている。あるいは、図2に示した本発明のバス制御装置の第2の実施の形態におけるバス制御線選択部14によってそれぞれのデバイスに接続されるバス制御線23を制御してもよい。
【0075】
リードデバイスでは、アドレスAdrsとリードイネーブルRE#によってデータが読み出され、データバスDataに有効データが出力される。一方、ライトデバイスでは、ライトイネーブルWE#のタイミングに合わせて、データバスData上のデータを書き込む。データを書き込む時点で有効データがデータバスData上に出力されていれば、同じバスサイクル中で読み出したデータを書き込むことができる。このようにして、2回のバスサイクルで行っていたデータ転送を、1回のバスサイクルで終了させることができる。なお、使用するバス制御線23の組み合わせ、あるいはリードデバイス及びライトデバイスの種類はシステム構成により適宜変更すればよい。
【0076】
このように、本発明のバス制御装置を用いることによって、多様なバスタイミングを有する入出力装置に対応することができるとともに、各種のアクセス方式に対しても対応することが可能である。
【0077】
図14は、本発明のバス制御装置の第1または第2の実施の形態を用いたシステムの第2の例を示す構成図である。図中、図3と同様の部分には同じ符号を付して説明を省略する。35はバス制御部、36はバスマスタ、37はバスアービター、38はI/Oデバイスである。この図8に示す第2のシステム例では、アドレスバス41、データバス42、及びコントロールバス43に対し、これらを制御するバス制御部を実装するデバイスが2つ以上接続され、さらにバスアービター37が接続されている。
【0078】
図3に示した例と同様に、CPU32にバス制御部31が設けられているとともに、バスマスタ36にもバス制御部35が設けられている。バス制御部35も、上述した本発明のバス制御装置の第1または第2の実施の形態で示したものである。もちろん、1つのバスに接続されているバス制御装置を有する複数のデバイスは、この例のようにCPU32及びバスマスタ36に限られるものではなく、両方ともCPUあるいはDMACのようなバスマスタであってもよく、さらに個数も2つに限定されるものではない。また、アドレスバス41、データバス42、及びコントロールバス43のうち、それぞれのバス制御装置(バス制御部31,バス制御部35)が制御できるバス制御線23は、全く同じでもよく、また部分的に異なってもよい。
【0079】
バスアービター37は、バス制御部31とバス制御部35が同時にバスを制御しないように、バス所有権の制御を行う。そのために、バスアービター37と、CPU32及びバスマスタ36間を接続するバス制御線23がコントロールバス43に追加されている。
【0080】
図14に示したシステムでは、制御されるデバイスが複数接続されていてもよい。ここではI/Oデバイス38をバスに接続し、2つのI/Oデバイスがバスに接続された例を示している。また、バスマスタ36がCPU32をアクセスしてもよいものとし、CPU32がアドレスバス41を入力している。さらに、CPU32あるいはバスマスタ36がバスアービター37をアクセスしてもよいものとし、バスアービター37がアドレスバス41及びデータバス42を入力している。
【0081】
図14に示した第2のシステム例における動作について説明する。ここでは、図3に示した第1のシステム構成例と異なる部分について、主に説明する。この第2のシステム例では、CPU32もバスマスタ36もバスを制御できるので、バス所有権を確定させるためのバスアービター37を設けている。そのため、例えば図4や図5に示すようなアクセスを行う前に、バスアービター37からバス所有権を取得する必要があり、そのためのバス制御線23の制御が行われる。
【0082】
図15は、本発明のバス制御装置の第1または第2の実施の形態を用いたシステムの第2の例におけるバス制御動作の一例を示すタイミングチャートである。図15に示した例では、バスアービター37とCPU32及びバスマスタ36の間でのバス所有権の制御を行うためのバス制御線23として4つの制御信号を示している。バス所有要求REQ0#は、CPU32からバスアービター37へバス所有権を要求するための信号、バス所有許可GNT0#は、バスアービター37がCPU32に対してバス所有権を与えるための信号である。また、バス所有要求REQ1#は、バスマスタ36からバスアービター37へバス所有権を要求するための信号、バス所有許可GNT1#は、バスアービター37がバスマスタ36に対してバス所有権を与えるための信号である。
【0083】
CPU32およびバスマスタ36は、それぞれ独立してバス所有要求を行うことができる。このバス所有要求は、CPU32ではバス所有要求REQ0#を立ち下げる。またバスマスタ36ではバス所有要求REQ1#を立ち下げればよい。バスアービター37は、バスが空いている場合には、バス所有権を要求したデバイスにバス所有権を与える。CPU32にバス所有権を与える場合には、バス所有許可GNT0#を立ち下げ、バスマスタ36にバス所有権を与える場合には、バス所有許可GNT1#を立ち下げる。バスが使用中の場合には、例えば交互にバス所有権を与えたり、あるいは優先順位を付けて、優先度の高いデバイスに優先的にバス所有権を与えるなど、各種の制御が可能である。
【0084】
バス所有権を獲得したCPU32あるいはバスマスタ36は、それぞれ所有するバス制御部31あるいはバス制御部35を用いて、上述の第1のシステム例に示すバス制御を実施すればよい。
【0085】
図15に示した例では、バスが解放されているアイドル(Idle)時に、時点aにおいてCPU32からのバス所有要求REQ0#が発行され、続けて時点bにおいてバスマスタ36からのバス所有要求REQ1#が発行されている。バスアービター37は、バス所有権確定動作を実行し、この例では時点cにおいて、GNT0#によりバス所有権をCPU32に与えている。これを受けてCPU32はリードサイクル(B−0Rd)を行っている。このリードサイクルにおけるバスアクセスは、例えば図4(B)や図5(B)に示したようなタイミングによって行われる。このリードサイクルにおけるバスアクセスについては、既に詳述したのでここでは説明を省略する。なお、このリードサイクルの終了までに、さらにCPU32から次のバス所有要求が発行されていてもよく、この例では時点dにおいてCPU32は次のバス所有要求を発行している。
【0086】
バスアービター37は、バスが使用されている場合にはCPU32とバスマスタ36に交互にバス所有権を与えるものとし、CPU32によるリードサイクル(B−0Rd)の終了直前の時点eにおいて、バスアービター37はバス所有許可GNT1#によりバスマスタ36にバス所有権を与える。バスマスタ36はバス所有権を得て、ライトサイクル(B−1Wr)を行っている。このライトサイクルにおけるバスアクセスは、例えば図4(A)や図5(A)に示したようなタイミングによって行われる。このライトサイクルにおけるバスアクセスについては、既に詳述したのでここでは説明を省略する。なお、このライトサイクルの終了までに、さらにバスマスタ36から次のバス所有要求が発行されていてもよい。
【0087】
上述のように、バス所有許可GNT0#及びGNT1#とバス制御動作とは密接な関係があり、同期が取られる必要がある。しかし、バス所有要求REQ0#、REQ1#、及びバス所有権確定動作と、バス制御動作とは、同期がとられていなくてもよい。
【0088】
図15に示した例では、CPU32がリードアクセス、バスマスタ36がライトアクセスを行った場合を示しているが、もちろん、いずれのバスサイクルにおいても、リードアクセス、ライトアクセスのいずれを行ってもよい。また、リードアクセス、ライトアクセスのバスタイミングは、図4,図5に示したバスタイミングに限らず、図10に示したように一部のバス制御線23を用いない場合や、図12に示したようにバーストアクセスが行われる場合、あるいは図13に示したように同じバスサイクル中で複数のデバイスがアクセスされる場合など、種々のシステム条件に対応したバスタイミングであってよい。
【0089】
図16は、本発明のバス制御装置の第3の実施の形態を示すブロック図である。図中、図1,図2と同様の部分に同じ符号を付してある。この第3の実施の形態では、複数のバス制御線23に接続される場合を想定しており、各バス制御線23ごとに、アクセスタイミング選択回路12,バスタイミング発生シーケンサ13,バス制御線選択部14を有し、アクセスタイミング規定レジスタ群11を共通して用いる構成を示している。なお、上述の第1の実施の形態と同様に、バス制御線選択部14を、全部あるいは一部のバス制御線23に対して設けない構成であってもよい。
【0090】
アクセスタイミング規定レジスタ群11は、2つのアクセスタイミング選択回路12のいずれからかアクセスタイミングレジスタ選択信号21を受け取ると、選択されたアクセスタイミングを規定した設定値の組をタイミング指定信号22として、アクセスタイミングレジスタ選択信号21を発したアクセスタイミング選択回路12に対応するバスタイミング発生シーケンサ13に出力する。そして、アクセスタイミング規定レジスタ群11からタイミング指定信号22を受け取ったバスタイミング発生シーケンサ13がバスサイクルを作成して基本タイミング信号26を対応するバス制御線選択部14に送り、バス制御線23に制御信号が出力されることになる。
【0091】
この第3の実施の形態によれば、図1や図2に示した本発明のバス制御装置の第1,第2の実施の形態を複数設けた構成に比べ、アクセスタイミング規定レジスタ群11を共通化した分だけ回路規模を小型化することが可能である。なお、図16に示した例では、2つのバスに接続される例を示したが、3つ以上のバスに接続される場合についても同様である。また、複数のバス制御線23は、同一のバスに接続され、バスアービターによってバス所有権が与えられる構成であってもよい。
【0092】
図17は、本発明のバス制御装置の第4の実施の形態を示すブロック図である。図中、図1,図2と同様の部分には同じ符号を付して説明を省略する。15はバス選択部、28はバス選択信号である。この第4の実施の形態においても、複数のバス制御線23に接続される場合を想定しており、各バス制御線23に共通して、アクセスタイミング規定レジスタ群11,アクセスタイミング選択回路12,バスタイミング発生シーケンサ13を有し、バス選択部15によって制御信号を出力するバス制御線23を選択する例を示している。なお、上述の第2の実施の形態と同様に、バス制御線選択部14を、全部あるいは一部のバス制御線23に対して、あるいは共通して設けた構成であってもよい。
【0093】
アクセスタイミング選択回路12は、アクセスするデバイスが接続されているバスを認識し、バス選択信号28をバス選択部15に対して送出する。バス選択部15は、アクセスタイミング選択回路12からバス選択信号28を受け、バス制御線23を選択して、バスタイミング発生シーケンサ13で作成したバスサイクルに応じた制御信号を選択したバス制御線23に出力する。
【0094】
この第4の実施の形態によれば、同時に複数のバスに対してアクセスすることはできないが、小さな回路規模で複数のバスに接続された入出力装置に対して最適なタイミングでアクセスすることができる。なお、バス選択部15で選択するバスの数は2つに限らず、3つ以上のバスを選択するように構成してもよい。
【0095】
図18は、本発明のバス制御装置の第3または第4の実施の形態を用いたシステムの一例を示す構成図である。図中、図14と同様の部分には同じ符号を付して説明を省略する。44は二次アドレスバス、45は二次データバス、46は二次コントロールバス、51はバス制御部である。バスマスタ36は、アドレスバス41、データバス42、及びコントロールバス43で構成される一次バスと、二次アドレスバス44、二次データバス45、及び二次コントロールバス46で構成される二次バスに接続され、それぞれを制御している。バスマスタ36はバス制御部51を有している。バス制御部51は、図16,図17に本発明のバス制御装置の第3,第4の実施の形態として示したものである。
【0096】
バス制御部51は、例えば図16や図17に示した本発明の構成を有しているので、一次バスと二次バスに対して、それぞれバスアクセスを行うことができる。それぞれのバスアクセス時のタイミング等は、上述の各例と同様である。もちろん、バーストアクセスを行うこともできる。なお、図18では一次バスにメモリ33のみ、二次バスにI/Oデバイス38のみが接続されているが、これに限らず、各バスに複数の入出力装置が接続されていても、同様にバスアクセスを行うことができる。この場合、図13に示したような1回のバスサイクル中でデータ転送を行うアクセス方式を適用することも可能である。
【0097】
図18では、バスマスタ36によりバスアクセスを行っているが、バスマスタ36の代わりに、複数のバスに接続できるCPU32が接続されていてもよい。もちろん、図14に示したシステム例のように、バスマスタ36とCPU32が同じバスに接続されているシステム構成も可能である。さらに、バスマスタ36中のバス制御部51が有する2系統のバス制御線23が同じバスに接続され、バスアービターによってバス所有権の制御を行うように構成してもよい。
【0098】
また、図18では本発明のバス制御装置の第3,第4の実施の形態を用いたシステムとして説明したが、例えば本発明の第1,第2の実施の形態として示したバス制御装置を、それぞれのバスに対して複数設けた構成、すなわちバスマスタ36に複数のバス制御部を有する構成であってもよい。
【0099】
以上、本発明のバス制御装置を用いたいくつかのシステム構成について説明した。これらのシステムは、例えば1つの半導体デバイス上に形成することも可能である。以下、半導体デバイス上にシステムを形成する場合について、いくつかの例を示す。
【0100】
図19は、本発明のバス制御装置を用いて半導体デバイス上に形成したシステムの一例を示す構成図である。図中、61,62は半導体デバイス、71は内部アドレスバス、72は内部データバス、73は内部コントロールバス、81はバス制御部、82はCPU部、83はメモリ部、84はI/O部、85はバッファである。
【0101】
この例は、図3に示したシステム例に対応するものであり、CPU部82、メモリ部83、I/O部84はそれぞれ図3におけるCPU32、メモリ33、I/Oデバイス34に対応する部分を半導体デバイス61の内部要素として形成したものである。また、バス制御部81も図3におけるバス制御部31に対応するものであり、本発明の第1,第2の実施の形態として示したバス制御装置である。
【0102】
CPU部82、メモリ部83、I/O部84は、内部アドレスバス71、内部データバス72、及び内部コントロールバス73に接続されており、バス制御部81により内部コントロールバス73のバス制御線を制御し、メモリ部83,I/O部84に対するバスアクセスを行うことができる。このとき、上述のようにそれぞれのアクセス対象に対応したアクセスタイミングを規定する設定値に基づいてバスアクセスを行うので、それぞれのアクセス対象に最適なタイミングでバスアクセスを行うことができる。なお、バスアクセスの動作は例えば図3に示したシステム例などと同様であるので、ここでは説明を省略する。
【0103】
図19(A)に示す半導体デバイス61では、内部アドレスバス71、内部データバス72、及び内部コントロールバス73を半導体デバイス61の内部バスにのみに適応した例を示している。また、図19(B)に示す半導体デバイス62は、内部アドレスバス71、内部データバス72、及び内部コントロールバス73を、バッファ85を介して、アドレスバス41、データバス42、及びコントロールバス43からなる外部バスと併用した例を示している。内部バスを外部バスと併用する場合、全ての信号線を併用しなくてもよい。
【0104】
図20は、本発明のバス制御装置を用いて半導体デバイス上に形成したシステムの別の例を示す構成図である。図中、図19と同様の部分には同じ符号を付して説明を省略する。63は半導体デバイス、74は内部二次アドレスバス、75は内部二次データバス、76は内部二次コントロールバス、86はバス制御部、87はバスマスタ部、88はI/O部、89はバスアービター部、90はバッファである。
【0105】
この例は、図14に示したシステム例および図18に示したシステム例を元にして複数バスに接続する半導体デバイスの構成例を示している。CPU部82、メモリ部83、I/O部84、バスアービター部89はそれぞれ図14におけるCPU32、メモリ33、I/Oデバイス34、バスアービター37に対応する部分を半導体デバイス63の内部要素として形成したものである。また、バスマスタ部87、I/O部88はそれぞれ図18におけるバスマスタ36、I/Oデバイス38に対応する部分を半導体デバイス63の内部要素として形成したものである。なお、バス制御部81は図14におけるバス制御部31に対応するものであり、本発明の第1,第2の実施の形態として示したバス制御装置である。また、バス制御部86は図18におけるバス制御部51に対応するものであり、本発明の第3,第4の実施の形態として示したバス制御装置である。
【0106】
CPU部82はバス制御部81を有しており、内部アドレスバス71、内部データバス72、及び内部コントロールバス73で構成される内部一次バスに接続され、バス制御を行っている。また、バスマスタ部87は複数のバスを制御可能なバス制御部86を有しており、内部アドレスバス71、内部データバス72、及び内部コントロールバス73で構成される内部一次バスと、内部二次アドレスバス74、内部二次データバス75、及び内部二次コントロールバス76で構成される内部二次バスに接続され、それぞれを制御している。なお、バス制御部81及びバス制御部86におけるバスアクセスの動作は、図14,図18に示したシステムと同様であるのでここでは説明を省略する。
【0107】
内部一次バスはCPU部82のバス制御部81とバスマスタ部87のバス制御部86によってアクセスされる。そのため、バスアービター部89によって内部一次バスの所有権を制御している。このときのバス所有権の制御についても、図14に示したシステムと同様であるので説明を省略する。
【0108】
複数の内部バスを有する半導体デバイスにおいては、それぞれの内部バスのうち、すべてあるいは一部を外部バスと併用してもよい。例えば、図20に示した構成において、内部二次アドレスバス74、内部二次データバス75、及び内部二次コントロールバス76で構成される内部二次バスを、バッファ90を介して、二次アドレスバス44、二次データバス45、及び二次コントロールバス46で構成される外部二次バスと接続して併用している。また、さらに内部アドレスバス71、内部データバス72、及び内部コントロールバス73で構成される内部一次バスも、バッファ85を介して、アドレスバス41、データバス42、及びコントロールバス43で構成される外部バスと接続して併用している。もちろん図20に示す構成において、一方あるいは両方を外部バスと接続しない構成でもよい。
【0109】
なお、CPU部82、メモリ部83、I/O部84,88などの接続個数やいずれのバスに接続するかは任意である。また、バスアービター部89の実装の有無も任意である。もちろん、図14と同様の構成、あるいは図18と同様の構成を半導体デバイス上に形成することもできる。
【0110】
また、バスマスタ部87に設けるバス制御部86として、本発明の第1,第2の実施の形態で示したバス制御装置を複数設けてもよい。あるいは、CPU部82に設けたバス制御部81とバスマスタ87に設けたバス制御部86を、本発明の第3,第4の実施の形態で示したバス制御装置により統合してもよい。この場合、3個のバスを1つのバス制御部で制御可能になる。一般に、CPU部やバスマスタ部が複数存在し、バス制御を行う部分が多数存在する場合、そのすべてあるいは一部について本発明の第3,第4の実施の形態で示したバス制御装置により統合することが可能である。
【0111】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、それぞれのアクセス対象に応じたアクセスタイミングを規定する設定値に従ってバスアクセスを行うので、微細なタイミング制御が可能になり、より最適なバスサイクルを作成して効率のよいバス制御を行うことができる。また、アクセスタイミングを規定する設定値を変更するだけでバスアクセスのタイミングを変更することができ、また新規の追加も容易である。さらに、マイクロプロセッサあるいはバスマスタなどの内部動作周波数が変更されても、アクセスタイミングを規定する設定値を変更するだけで対応が可能である。
【0112】
本発明のバス制御装置を用いることにより、上述のように各種のアクセス対象に対して適用可能であるので、各アクセス対象のアクセスタイミングごとにバス制御装置を設ける必要がなくなり、小さい回路規模でシステムを構築することができる。さらに、複数のバスに対して、あるいは同一のバスに対して、複数のバスアクセスを行う場合でも、アクセスタイミングを規定する設定値を共通して用いることが可能であり、構成が複雑になっても回路規模を抑えることができる。本発明によれば、上述のように各種の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のバス制御装置の第1の実施の形態を示すブロック図である。
【図2】 本発明のバス制御装置の第2の実施の形態を示すブロック図である。
【図3】 本発明のバス制御装置の第1または第2の実施の形態を用いたシステムの第1の例を示す構成図である。
【図4】 本発明のバス制御装置の第1または第2の実施の形態を用いたシステムの第1の例におけるメモリアクセスあるいはI/Oデバイスアクセス時のバス制御線23の動作タイミングの一例を示すタイミングチャートである。
【図5】 本発明のバス制御装置の第1または第2の実施の形態を用いたシステムの第1の例においてバス制御部31内のバスタイミングシーケンサ13が作成する基本バスタイミングチャートおよびアクセスタイミング規定レジスタ群に設定されるアクセスタイミング規定ポイントの一例の説明図である。
【図6】 バスクロックを用いた場合のバスタイミング制御の一例と、より高速の内部クロックを用いた場合のバスタイミング制御の一例の比較図である。
【図7】 アクセスタイミング規定レジスタ群11に設定するアクセスタイミングを規定する設定値の一例の説明図である。
【図8】 本発明のバス制御装置の第1または第2の実施の形態を用いたシステムの第1の例におけるアクセスタイミング規定レジスタ群に設定されるアクセスタイミング規定ポイントの別の例の説明図である。
【図9】 アクセスタイミング規定レジスタ群11に設定するアクセスタイミングを規定する設定値の別の例の説明図である。
【図10】 本発明のバス制御装置の第1または第2の実施の形態を用いたシステムの第1の例においてバス制御部31内のバスタイミングシーケンサ13が作成する別のバスタイミングチャートである。
【図11】 アクセスタイミング規定レジスタ群11に設定するアクセスタイミングを規定する設定値のさらに別の例の説明図である。
【図12】 本発明のバス制御装置の第1または第2の実施の形態を用いたシステムの第1の例においてバス制御部31内のバスタイミングシーケンサ13が作成するバーストアクセス時の一例を示すバスタイミングチャートである。
【図13】 本発明のバス制御装置の第1または第2の実施の形態を用いたシステムの第1の例において複数のデバイスを同時にアクセスする場合にバス制御部31内のバスタイミングシーケンサ13が作成するバスタイミングの一例を示すタイミングチャートである。
【図14】 本発明のバス制御装置の第1または第2の実施の形態を用いたシステムの第2の例を示す構成図である。
【図15】 本発明のバス制御装置の第1または第2の実施の形態を用いたシステムの第2の例におけるバス制御動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図16】 本発明のバス制御装置の第3の実施の形態を示すブロック図である。
【図17】 本発明のバス制御装置の第4の実施の形態を示すブロック図である。
【図18】 本発明のバス制御装置の第3または第4の実施の形態を用いたシステムの一例を示す構成図である。
【図19】 本発明のバス制御装置を用いて半導体デバイス上に形成したシステムの一例を示す構成図である。
【図20】 本発明のバス制御装置を用いて半導体デバイス上に形成したシステムの別の例を示す構成図である。
【符号の説明】
11…アクセスタイミング規定レジスタ群、12…アクセスタイミング選択回路、13…バスタイミング発生シーケンサ、14…バス制御線選択部、15…バス選択部、21…アクセスタイミングレジスタ選択信号、22…タイミング指定信号、23…バス制御線、24…アドレス信号、25…選択制御信号、26…基本タイミング信号、27…バス制御線選択信号、28…バス選択信号、31,35…バス制御部、32…CPU、33…メモリ、34,38…I/Oデバイス、36…バスマスタ、37…バスアービター、41…アドレスバス、42…データバス、43…コントロールバス、44…二次アドレスバス、45…二次データバス、46…二次コントロールバス、51…バス制御部、61,62,63…半導体デバイス、71…内部アドレスバス、72…内部データバス、73…内部コントロールバス、74…内部二次アドレスバス、75…内部二次データバス、76…内部二次コントロールバス、81,86…バス制御部、82…CPU部、83…メモリ部、84,88…I/O部、85,90…バッファ、87…バスマスタ部、89…バスアービター部。
Claims (22)
- 複数のバスに接続され、該複数のバスのうちバスタイミングを制御する複数の制御対象バスに対して、バスサイクルに従ってアクセスするバス制御装置において、アクセスタイミングを規定する設定値を複数組保持するアクセスタイミング規定手段と、複数の前記制御対象バスに対応してそれぞれ設けられ前記アクセスタイミング規定手段に保持されている設定値の組のうちのいずれかを選択する複数のアクセスタイミング選択手段と、対応する前記アクセスタイミング選択手段により選択された設定値の組をもとにバスサイクルを作成する複数のバスタイミング発生手段を有することを特徴とするバス制御装置。
- 複数のバスに接続され、該複数のバスのうちバスタイミングを制御する複数の制御対象バスに対して、バスサイクルに従ってアクセスするバス制御装置において、アクセスタイミングを規定する設定値を複数組保持するアクセスタイミング規定手段と、該アクセスタイミング規定手段に保持されている設定値の組のうちのいずれかを選択するアクセスタイミング選択手段と、該アクセスタイミング選択手段により選択された設定値の組をもとにバスサイクルを作成するバスタイミング発生手段と、複数の前記制御対象バスのうち前記バスタイミング発生手段によって作成されたバスサイクルに従ってアクセスするバスを選択するバス選択手段を有することを特徴とするバス制御装置。
- さらに、選択された制御線を前記バスタイミング発生手段で作成したバスサイクルに従って制御するバス制御線選択手段を有し、前記アクセスタイミング選択手段は、前記バスタイミング発生手段で作成したバスサイクルに従って制御すべき制御線を前記バス制御線選択手段に選択させることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のバス制御装置。
- 前記アクセスタイミング規定手段は、アクセスタイミングを規定する設定値を指定テーブルとして保持し、前記アクセスタイミング選択手段は、前記指定テーブルの中から設定値の組を選択することを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のバス制御装置。
- 前記アクセスタイミング規定手段は、前記設定値として、バスサイクル開始位置を基準として、各バス制御線の変化点のタイミングを規定していることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のバス制御装置。
- 前記アクセスタイミング規定手段は、前記設定値として、いずれかのバス制御線の変化点間のタイミングを規定していることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のバス制御装置。
- 前記アクセスタイミング選択手段は、バスアクセス時のアドレスデータによって、前記アクセスタイミング規定手段に保持されている設定値の組のうちのいずれかを選択することを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載のバス制御装置。
- 前記アクセスタイミング選択手段は、外部からの選択制御信号によって、前記アクセスタイミング規定手段に保持されている設定値の組のうちのいずれかを選択することを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載のバス制御装置。
- 前記バスタイミング発生手段は、前記バスに接続されている複数の入出力装置に対するアクセスを同じバスサイクル内で行うようにバスサイクルを作成することを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載のバス制御装置。
- 前記バスタイミング発生手段は、前記バスの動作周波数よりも高い内部動作周波数のクロック信号に従ってバスサイクルを作成することを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれか1項に記載のバス制御装置。
- 複数の内部バスを備えるとともに、該複数の内部バスのうちバスタイミングを制御する複数の制御対象バスに対して、バスサイクルに従ってアクセスするバス制御装置を備えた半導体装置において、前記バス制御装置は、アクセスタイミングを規定する設定値を複数組保持するアクセスタイミング規定手段と、複数の前記制御対象バスに対応してそれぞれ設けられ前記アクセスタイミング規定手段に保持されている設定値の組のうちのいずれかを選択する複数のアクセスタイミング選択手段と、対応する前記アクセスタイミング選択手段により選択された設定値の組をもとにバスサイクルを作成する複数のバスタイミング発生手段を有することを特徴とする半導体装置。
- 複数の内部バスを備えるとともに、該複数の内部バスのうちバスタイミングを制御する複数の制御対象バスに対して、バスサイクルに従ってアクセスするバス制御装置を備えた半導体装置において、アクセスタイミングを規定する設定値を複数組保持するアクセスタイミング規定手段と、該アクセスタイミング規定手段に保持されている設定値の組のうちのいずれかを選択するアクセスタイミング選択手段と、該アクセスタイミング選択手段により選択された設定値の組をもとにバスサイクルを作成するバスタイミング発生手段と、前記複数の前記制御対象バスのうち前記バスタイミング発生手段によって作成されたバスサイクルに従ってアクセスするバスを選択するバス選択手段を有することを特徴とする半導体装置。
- さらに、選択された制御線を前記バスタイミング発生手段で作成したバスサイクルに従って制御するバス制御線選択手段を有し、前記アクセスタイミング選択手段は、前記バスタイミング発生手段で作成したバスサイクルに従って制御すべき制御線を前記バス制御線選択手段に選択させることを特徴とする請求項11または請求項12に記載の半導体装置。
- 前記内部バスのうちの一部あるいは全部は、それぞれ外部バスに接続可能であることを特徴とする請求項11ないし請求項13のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記バス制御装置を複数備えていることを特徴とする請求項11ないし請求項14のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記アクセスタイミング規定手段は、アクセスタイミングを規定する設定値を指定テーブルとして保持し、前記アクセスタイミング選択手段は、前記指定テーブルの中から設定値の組を選択することを特徴とする請求項11ないし請求項15のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記アクセスタイミング規定手段は、前記設定値として、バスサイクル開始位置を基準として、各バス制御線の変化点のタイミングを規定していることを特徴とする請求項11ないし請求項16のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記アクセスタイミング規定手段は、前記設定値として、いずれかのバス制御線の変化点間のタイミングを規定していることを特徴とする請求項11ないし請求項16のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記アクセスタイミング選択手段は、バスアクセス時のアドレスデータによって、前記アクセスタイミング規定手段に保持されている設定値の組のうちのいずれかを選択することを特徴とする請求項11ないし請求項18のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記アクセスタイミング選択手段は、外部からの選択制御信号によって、前記アクセスタイミング規定手段に保持されている設定値の組のうちのいずれかを選択することを特徴とする請求項11ないし請求項19のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記バスタイミング発生手段は、前記内部バスあるいは前記外部バスに接続されている複数の入出力装置に対するアクセスを同じバスサイクル内で行うようにバスサイクルを作成することを特徴とする請求項11ないし請求項20のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記バスタイミング発生手段は、前記バスの動作周波数よりも高い内部動作周波数のクロック信号に従ってバスサイクルを作成することを特徴とする請求項11ないし請求項21のいずれか1項に記載の半導体装置。
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