JP4845522B2 - システムバス制御装置、集積回路およびデータ処理システム - Google Patents
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Description
しかしながら、転送要求したバス幅が使用許可されたバス幅より大きい場合は、データ転送できないので、待機しなければならなかった。
このタイミングt1〜t8の間に、バスマスタCから16ビットの転送要求があると、システムバスは8ビットの空きしかないため、バスマスタAまたはBの転送が終了するまで、バスマスタCは転送要求を待機しなければならない。そして、バスマスタAまたはBの転送が終了すると、システムバスに16ビットの空きができるので、バスマスタCはタイミングt9から転送することができる。また図13に示す例では、タイミングt9でバスマスタAとBの転送が終了して、システムバスには32ビット分の空きができるが、この例では、16ビット分を使用し、16ビットは空き状態であることを示している。
このように、本発明は、システムバスを有効利用し、効率的データ転送を実現するシステムバス制御装置を提供することを目的とするものである。
また、前記バスマスタが転送要求したデータが転送できない場合にデータを貯蔵するデータ貯蔵部を更に備え、前記データ貯蔵部にデータが貯蔵されている場合に、前記バス状況監視部が使用されていないバスを検出したとき、または保持した使用状況または空き状況から使用されていないバスを割り出したとき、前記バス幅可変部は、前記使用されていないバス幅に対応するバス幅になるように、前記データ貯蔵部に貯蔵されたデータのバス幅を結合することが望ましい。これにより、システムバスが全部使用中の場合は、バッファにデータを一時記憶し、バスが使用できる状態になったときは、その使用できるバス幅に合わせてデータを結合するので、転送時間を短くすることができる。
また、前記バス割当部が割当てるバス幅は、前記転送要求したバス幅の2の階乗倍または2の階乗分の1であるとよい。これにより、半端な空きのバスを作らない。
また、本発明のシステムバス制御装置は、前記バス割当部が、バスマスタから優先順位の高い転送要求があった場合、その優先順位の高い転送要求のバス幅分だけ転送中のデータのバス幅を減少させると共に、前記優先順位の高い転送要求をしたバスマスタにシステムバスを割当てることが望ましい。これにより、システムのパフォーマンスが向上する。
また前記優先順位は、前記バスマスタまたは前記バスマスタに対応する前記バス幅可変部に対して予め割り当てられていることが望ましい。これにより、優先順位に従って転送することができる。
前記優先順位は、前記バスマスタが転送要求したデータ量に応じて割り当てられることが望ましい。これにより、データ量の順に転送することができる。
更に本発明は別の観点によれば、バスマスタからのデータ経路となる所定のバス幅を有するシステムバスと、前記システムバスに接続され、転送するデータを一時記憶するバッファと、バス幅を変更するバス幅可変部を有する、転送するデータの幅が異なる複数の複数のバスマスタと、前記所定のバス幅を有するシステムバスの各バスの使用状況または空き状況を監視するバス状況監視部と、前記バスマスタからの転送要求があった場合に、前記バス状況監視部によって監視されているシステムバスの使用状況または空き状況に基づいて、前記バスマスタに転送許可するバス幅を割当てるバス割当部を有するバスアービタとを備え、前記バス幅可変部は、前記転送するデータの幅が異なる複数のバスマスタのいずれか1つが転送要求をしたバスマスタのデータ幅が前記バス割当部によって割当てられたバス幅より大きいとき、バスマスタからのデータを割当てられたバス幅に合わせて分割し、前記転送するデータの幅が異なる複数のバスマスタのいずれか1つが転送要求をしたバスマスタのデータ幅が前記バス割当部によって割当てられたバス幅より小さいとき、バスマスタからのデータを割当てられたバス幅に合わせて結合するデータ処理システムである。
また優先順位の高い転送データは、優先順位の低いデータより優先して転送することができる。
以下には、本発明のシステムバス制御装置をLSIに適用した場合の構成図を示す図1を用いて、説明する。
図1に示すように、バスマスタ1は、バスマスタ側制御部2を介してシステムバス3に接続される。バスマスタ1およびバスマスタ側制御部2は複数あり、図1では、バスマスタ1およびバスマスタ側制御部2をそれぞれ5つ示している。バスマスタ1およびバスマスタ側制御部2は、5つ以上であってもよく、またこれ以下であってもよい。各バスマスタ1及び各バスマスタ側制御部2を区別して説明する場合は、添え字a〜eを付して説明する。バスマスタ1a、1dは8ビットのデータ信号を送信または受信し、バスマスタ側制御部2a、2dと8ビットデータ線によりそれぞれ接続される。バスマスタ1b、1c、1eは16ビットのデータ信号を送信または受信し、バスマスタ側制御部2b、2c、2eと16ビットデータ線によりそれぞれ接続される。
またシステムバス3は、ターゲット側制御部4を介してターゲット5に接続される。ターゲット側制御部4およびターゲット5は複数あり、図1では、ターゲット側制御部4およびターゲット5をそれぞれ3つ示している。ターゲット側制御部4およびターゲット5は、3つ以上であってもよく、またこれ以下であってもよい。
図1にはシステムバス3だけを示し、アドレスライン、コマンドラインを図示していないが、アドレスライン、コマンドラインは別に備えられ、バスマスタ側制御部2とターゲット側制御部4を接続する。
また、システムバス3にバスアービタ6が接続される。上記バスマスタ側制御部2および4は図2を用い、バスアービタ6は図3を用いて後述する。
データを入力または出力する双方向のデバイスである。これらはDMAによって構成するのが好ましい。ターゲット5は、バスマスタ1からアドレス、コマンドを受取り、受取ったアドレス、コマンドをデコードするデバイスであり、その外側に、例えばハードディスク、ROM、RAMのような外部メモリ記憶装置やI/Oのようなデバイスを接続する。図1に枠で囲んだ箇所がLSI内またはボード内の構成である。LSIの大きさによっては、バスマスタ1およびターゲット5を含まないようにして、LSIを構成してもよい。
バスマスタ1より送信されたコマンド及びデータは、バスマスタ側制御部2、システムバス3およびターゲット側制御部4を介してターゲット5に送信される。ターゲット5はバスマスタ1からのコマンドがライト命令であればデータを入力し、指定されたアドレスに保持する。リード命令であれば指定されたアドレスのデータをバスマスタに対して出力する。
または一のバスマスタ1からシステムバス3を介して他のバスマスタ1に送信される。通常ターゲット4は、バスマスタ1からデータを受信するだけである。
また、バス幅可変部16は演算部18に接続され、バスアービタ6からの許可サイズ信号bsizeを受信して、バスマスタ1から送信されたデータのバス幅を分割するか、結合するかを演算する。
以上は、バスマスタ側制御部2について説明したが、ターゲット側制御部4も同様の構成である。但しターゲット側制御部4では、バスマスタ1に代えてターゲット5が接続され、ターゲット5とシステムバス3の間のデータを処理する。
演算部32は調停部31が転送要求信号reqA〜reqEを受信したとき、バスA〜Dの状況をステータス信号bstsA〜bstsDによりチェックする。このチェックすることを請求項では、監視すると称している。各バスA〜Dの状況のチェックとは、システムバス3を4分割し、その分割した各バスの使用状況または空き状況を検出することである。またはバスアービタ6が転送許可したバス幅とデータ量(またはバースト数)からバスの使用状況または空き状況を保持することである。このようにバスの使用状況または空き状況を保持することにより、システムバスの使用計画を立てることができる。この実施形態の場合、システムバス3は、8ビットことに4つに分割しているので、ステータス信号bstsA〜bstsDは4つであるが、システムバスの大きさ、分割するバス幅によって、ステータス信号の数は変化する。
転送許可バス幅信号bsizeA〜bsizeEは、図2に示したバスマスタ側制御部2の許可サイズ信号bsizeに相当する。使用許可信号gntA〜gntEと転送許可バス幅信号bsizeA〜bsizeEは、転送要求したバスマスタ側制御部2だけでなく、転送先のターゲット側制御部4に送信してもよい。あるいは、転送許可を受けたバスマスタ側制御部2が転送先のターゲット側制御部4または転送先のバスマスタ側制御部2に使用許可信号gntA〜gntEと転送許可バス幅信号bsizeA〜bsizeEを転送してもよい。バスアービタ6は使用許可信号gntA〜gntEと転送許可バス幅信号bsizeA〜bsizeEだけでなく、データ量(またはバースト数)、バスラインの位置信号を含んでもよい。
図4は、本発明のシステムバス制御装置により、バス幅を分割してデータ転送する場合のタイミングを示す。図4は、8ビット単位のシステムバスが4つある場合に、タイミングt1〜t8まで、バスマスタ1a(8ビット)と、バスマスタ1b(16ビット)のデータを転送していることを示している。図4にはバスマスタ1aのデータをA1〜A8で表し、バスマスタ1bのデータをB1〜B8で表している。以下も同じ。このタイミングt1〜t8の間に、バスマスタ1cから16ビットの転送要求があると、システムバス3には8ビットの空きがあるので、バスアービタ6はバスマスタ1cに対して転送許可を与える。但し,このとき転送許可するバス幅は、8ビットである。そのためバスマスタ1cのデータ幅可変部16は、16ビットのデータを8ビットずつの2サイクルの信号C1a、C1b、C2a、C2b・・・のように分割する。バスアービタ6の使用許可信号gntCおよび転送許可バス幅信号bsizeC、バスラインの位置情報は、バスマスタ1cのバスマスタ側制御部2cに与えるだけでなく、転送先のバスマスタまたはターゲットに対しても送信するとよい。または転送許可を受けたバスマスタ1cより送信するコマンドmcmdの中に含めて送信してもよい。このようにして8ビット幅に分割したデータを転送するので、システムバス3の空きを有効に使用することができる。その結果として、バスの使用効率を向上させることができる。
そして、タイミングt9のとき、バスマスタ1a、1b、1cのデータ転送が終了して、32ビット幅の空きができる。したがってバスアービタ6は、バスマスタ1dに使用許可信号gntDと32ビット幅の転送許可バス幅信号bsizeDを出す。すると、バスマスタ1dのデータ幅可変部16dは、8ビット幅のデータを4つ結合して32ビット幅のデータを作成する。このとき、バスマスタ1dは32ビット全部を使用せずに、16ビットまたは24ビットを使用しても構わない。
このようにしてデータを結合して、32ビット幅のデータとして転送する。これにより、データ転送時間を短くすることができ、データの効率的転送を実現する。
これにより、空きのバス幅が16ビットになるので、バスマスタ1eに16ビット幅の転 送許可バス幅信号bsizeBを出す。このような結果、バスマスタ1a及び1bが使用するバス幅は8ビットになり、バスマスタ1eが使用するバス幅は16ビットになる。
そして、タイミングt9のとき、バスマスタ1aの転送が終了するので、バスマスタ1bと1eがシステムバスを16ビットずつ使用してデータ転送を再開する。このとき、使用するバス位置が変更するので、バスアービタ6はバス位置の変更情報をバスマスタ側制御部2に送信する。
最初のステップS1は、システムバス制御装置が転送要求の有無を検出するステップである。転送要求の有無は、バスアービタ6の調停部31が転送要求信号reqA〜reqEの有無によって検出する。転送要求がなければステップS1に戻る。転送要求があると、ステップS2に進み、転送要求されたバス幅をバスアービタ6の演算部32がコマンド信号cmdA〜cmdEによってチェックする。次にステップS3では現在のシステムバス3の空きバス幅を演算部32がステータス信号bstsA〜bstsDによってチェックする。次のステップS4では、上記転送要求のあったデータのバス幅より、空きのバス幅が大きいか否か判断する。転送要求のあったデータのバス幅より、空きのバス幅が大きい場合は、転送可能であるので、ステップS5で転送要求のあったバスマスタ1に使用許可信号gntA〜Eとともに空きのバス幅情報を含む転送許可バス幅信号bsizeA〜bsizeEを与える。もし、転送要求のあったデータのバス幅より、空きのバス幅が小さい場合は、ステップS6で空きバス幅での転送許可を使用許可信号gntA〜Eとともに転送許可バス幅信号bsizeA〜bsizeEに出す。空きバス幅での転送許可を受けたバスマスタ1のバス幅可変部16は、空きバス幅にデータ幅を分割して転送を実施する。
このようにして、転送が終了すると、ステップS1に戻る。
ステップS11〜S13は、図4のステップS1〜S3と同じである。
ステップS14で、システムバス3に空きのバス幅があるか否か判断する。空きのバス幅がない場合は、ステップS17に進む。
システムバス3に空きのバス幅がある場合は、ステップS15に進み、上記転送要求のあったバス幅より、空きのバス幅が大きいか否か判断する。転送要求のあったバス幅より、空きのバス幅が大きい場合は、転送可能であるので、ステップS16でバスアービタ6は空きのバス幅を使用する転送許可を、転送要求のあったバスマスタに使用許可信号gntA〜Eとともに転送許可バス幅信号bsizeA〜bsizeEを送信する。したがってバスマスタは、空きのバス幅に一致するようにバス幅を結合する。
もし、ステップS15で、転送要求のあったバス幅より、空きのバス幅が小さい場合は、ステップS17に進み、空きバス幅での転送許可を、使用許可信号gntA〜Eとともに転送許可バス幅信号bsizeA〜bsizeEを送信する。したがって、バスマスタは、空きバス幅に一致するようにバス幅を分割して転送を実施する。
ステップS21からステップS24までは、図7のフローチャートで説明したステップS1〜ステップS4と同じである。そしてステップS24で空きバス幅が転送要求してきたバス幅より大きい場合(S24のY)は、ステップS32に進み、図7のステップS5と同様に転送要求してきたバス幅での転送許可を与える。
しかし、ステップS24で空きバス幅が転送要求してきたバス幅より小さい場合(S24のN)は、ステップS25に進み、現在転送中のデータの優先順位より、新たに転送要求してきたデータの優先順位が高いか否か判断する。新たに転送要求してきたデータの優先順位が低い場合(S25のN)は、通常の転送であり、ステップS31に進み、転送要求してきたバスマスタにシステムバスの空きバス幅での転送許可を与える。転送許可を与えられたバスマスタは、転送許可されたバス幅になるようにバス幅を分割して転送を実施する。
以上のように、データ転送の終了または新たな転送要求によって、システムバスの使用状況が変化するとき、バスアービタ6の調停部31および演算部32は使用許可するバス幅、バス位置を割当て直すことにより、システムバスを有効活用し、効率的なデータ転送を実現する。
図10は、通常転送の場合のタイムチャートを示す。図10(a)は、バスマスタ1のタイムチャートを示し、1行目のclkはクロックである。このクロックは本発明のシステムバス制御装置全てに共通である。2行目のmreqはバスマスタ1の転送要求信号を示し、ハイレベルが転送要求のある場合、ローレベルが転送要求のない場合を表す。3行目のmgntはバスアービタ6から受けた転送許可信号である。ハイレベルが転送許可された場合を示し、ローレベルが転送許可されない場合を示す。4行目のmadrはバスマスタ1のアドレス信号を表す。5行目のmcmdは、バスマスタ1のコマンド信号を表す。ここでは16ビットのデータが4個あることを表す。6行目のmvldは転送許可の有効期間を示す。ハイレベルは転送許可が有効である期間、ローレベルは転送許可がない期間を表す。7行目のmdataはバスマスタがデータ転送を実施していることを表す。 したがって、図10(a)は、バスマスタ1が転送要求信号mreqを出すと、転送許可信号mgntが与えられ、16ビットのバス幅を使用して4回転送していることを表す。
図11は、図10とほぼ同じである。相違点は、図11(b)5行目のsvldと、6行目のsdataと、7行目のbsizeである。即ち、5行目のsvldは、8クロック分になっている。6行目のsdataは、バス幅を8ビットに分割して8回転送している。6行目のsdataは、8ビットのデータが8回であることを表している。
図12(a)は、バスマスタのタイムチャートを示し、図10(a)、図11(a)と同じである。
図12(b)は、システムバスのタイムチャートを示す。1行目のsreqはバスマスタからの転送要求信号を示し、ハイレベルが転送要求のある場合、ローレベルが転送要求のない場合を表す。ここでは転送要求が11クロック出ていることを表す。2行目のsgntはバスアービタ6から送信された転送許可信号であり、この場合、転送要求が発せられた初めの期間はシステムバスに空きのバス幅がなく、転送許可信号がローレベルであることを表す。そして転送許可信号sgntは転送要求が発せられてから10クロック目で出たことを示す。その間バスマスタ側制御部はバッファにデータを蓄積する。5行目のsvldは転送要求信号sreqが発せられてから10クロックと11クロックのとき、ハイレベルとなり、転送許可が有効である期間を表す。6行目のsdataはバスマスタが8ビットのデータを4つ結合して32ビットのデータとして2回転送していることを表す。7行目のbsizeは32ビットのデータを2回転送することを表し、データ量を表す。
2 バスマスタ側制御部
3 システムバス
4 ターゲット側制御部2
5 ターゲット
6 バスアービタ
15 バッファ
16 バス幅可変部
17 検出部
18 演算部
31 調停部
32 演算部
Claims (10)
- 転送するデータの幅が異なる複数のバスマスタからのデータ経路となる所定のバス幅を有するシステムバスと、
前記所定のバス幅を有するシステムバスの各バスの使用状況または空き状況を監視するバス状況監視部と、
前記複数のバスマスタのいずれか1つのバスマスタから転送要求があった場合に、前記バス状況監視部が監視している前記各バスの使用状況または空き状況に基づいて、転送許可信号と、転送許可バス幅信号と、バスライン位置信号を前記転送要求のあったバスマスタと、転送先のバスマスタまたはターゲットに送信するバス割当部と、
前記転送するデータの幅が異なる複数のバスマスタのいずれか1つのバスマスタが転送要求をしたデータ幅が前記バス割当部によって割当てられたバス幅より大きいとき、バスマスタからのデータを割当てられたバス幅を満たすように分割し、前記転送するデータの幅が異なる複数のバスマスタのいずれか1つのバスマスタが転送要求をしたデータ幅が前記バス割当部によって割当てられたバス幅より小さいとき、バスマスタからのデータを割当てられたバス幅を満たすように結合するバス幅可変部と
を備えるシステムバス制御装置。 - 前記バス状況監視部は、前記システムバスの各バスの使用状況または空き状況を検知し、または前記バスマスタが転送要求したデータの幅とデータ量から前記システムバスの使用状況または空き状況を保持する請求項1に記載のシステムバス制御装置。
- 前記バスマスタが転送要求したデータが転送できない場合にデータを貯蔵するデータ貯蔵部を更に備え、前記データ貯蔵部にデータが貯蔵されている場合に、前記バス状況監視部が使用されていないバスを検出したとき、または保持した使用状況または空き状況から使用されていないバスを割り出したとき、前記バス幅可変部は、前記使用されていないバス幅に対応するバス幅になるように、前記データ貯蔵部に貯蔵されたデータのバス幅を変更する請求項1に記載のシステムバス制御装置。
- 前記バス割当部が割当てるバス幅は、前記転送要求したバス幅の2の階乗倍または2の階乗分の1である請求項1に記載のシステムバス制御装置。
- 前記バス状況監視部は、更に前記バスマスタが転送要求したバス幅とデータ量から、データ転送の終了予定タイミングを算出する終了予定部を有する請求項1に記載のシステムバス制御装置。
- 前記バス割当部は、前記バスマスタから優先順位の高い転送要求があった場合、その優先順位の高い転送要求のバス幅分だけ転送中のデータのバス幅を減少させると共に、前記優先順位の高い転送要求をしたバスマスタにシステムバスを割当てる請求項1に記載のシステムバス制御装置。
- 前記優先順位は、前記バスマスタまたは前記バスマスタに対応する前記バス幅可変部に対して予め割当てられている請求項6に記載のシステムバス制御装置。
- 前記優先順位は、前記バスマスタが転送要求したデータ量に応じて割当てる請求項7に記載のシステムバス制御装置。
- 転送するデータの幅が異なる複数のバスマスタからのデータ経路となる所定のバス幅を有するシステムバスと、
前記所定のバス幅を有するシステムバスの各バスの使用状況または空き状況を監視するバス状況監視部と、
前記複数のバスマスタのいずれか1つのバスマスタから転送要求があった場合に、前記バス状況監視部が監視している前記各バスの使用状況または空き状況に基づいて、転送許可信号と、転送許可バス幅信号と、バスライン位置信号を前記転送要求のあったバスマスタと、転送先のバスマスタまたはターゲットに送信するバス割当部と、
前記転送するデータの幅が異なる複数のバスマスタのいずれか1つのバスマスタが転送要求をしたバスマスタのデータ幅が前記バス割当部によって割当てられたバス幅より大きいとき、バスマスタからのデータを割当てられたバス幅を満たすように分割し、前記転送するデータの幅が異なる複数のバスマスタのいずれか1つのバスマスタが転送要求をしたバスマスタのデータ幅が前記バス割当部によって割当てられたバス幅より小さいとき、バスマスタからのデータを割当てられたバス幅を満たすように結合するバス幅可変部と
を備える集積回路。 - バスマスタからのデータ経路となる所定のバス幅を有するシステムバスと、
前記システムバスに接続され、転送するデータを一時記憶するバッファと、バス幅を変更するバス幅可変部を有する、転送するデータの幅が異なる複数のバスマスタと、
前記所定のバス幅を有するシステムバスの各バスの使用状況または空き状況を監視するバス状況監視部と、
前記バスマスタからの転送要求があった場合に、前記バス状況監視部によって監視されているシステムバスの使用状況または空き状況に基づいて、転送許可信号と、転送許可バス幅信号と、バスライン位置信号を前記転送要求のあったバスマスタと、転送先のバスマスタまたはターゲットに送信するバスアービタと
を備え、
前記バス幅可変部は、前記転送するデータの幅が異なる複数のバスマスタのいずれか1つのバスマスタが転送要求をしたデータ幅が前記バス割当部によって割当てられたバス幅より大きいとき、バスマスタからのデータを割当てられたバス幅を満たすように分割し、前記転送するデータの幅が異なる複数のバスマスタのいずれか1つのバスマスタが転送要求をしたバスマスタのデータ幅が前記バス割当部によって割当てられたバス幅より小さいとき、バスマスタからのデータを割当てられたバス幅を満たすように結合するデータ処理システム。
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