JPH03152650A

JPH03152650A - コンピュータシステムのバス多重化方法

Info

Publication number: JPH03152650A
Application number: JP29166789A
Authority: JP
Inventors: Masaru Nakamura; 勝中村
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1989-11-09
Filing date: 1989-11-09
Publication date: 1991-06-28

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、マルチプロセシングコンピュータ、分散処理
コンピュータ、画像処理コンピュータ等のシステムであ
って、システム内の各種回路間の信号伝送を並列処理す
るための、コンピュータシステムのバス多重化方法に関
する。

従来の技術従来のコンピュータシステムでは、ｃｐｕ、メモ１ハ　
Ｉｌｏ等の各回路を結ぶ情報バスが一組しかないため、
複数の回路（プロセッサ）から同時にアクセスすること
は許されず、情報バスを時分割的に使用せざるを得ない
ものである。これは、フオンノイマンボトルネックと呼
ばれ、計算機の速度を大幅に低下させるものである。特
に、並列処理コンピュータにおいては、この欠点は深刻
であり、通常のコンピュータと変らない速度にまで低下
してしまうものである。

この対策として、従来、２つの方法が考えられている。

第１の方法は、情報バスを物理的に必要本数だけ用意す
る方法である。第２の方法は、コネクションマシンやト
ランスピユータといった、近隣の限られた数個のプロセ
ッサのみと接続し、これを各プロセッサ毎に繰返すこと
により、情報バスを張り巡らす方法である。

発明が解決しようとする課題第１の方法の場合、接続する回路の数が少ないうちはよ
いが、多くなった場合には接続すべき回路数ｎに対し最
大ｎ（ｎ　　１）／２もの数の情報バスが必要となる。

このように配線数が真人となると、現実の配線は非常に
困難なものとなる。

一方、第２の方法の場合、必要なｆ＃報ババス数は約（
ｎ／２）Ｑｏｇ、ｎ　本であり、第１の方法に比べ大幅
に減らすことができる。しかし、任意の２つの回路間で
情報を伝達する場合、幾つかの回路を経由するため、接
続手順が面倒で手間がかかり、オーバヘッドが大きくな
る。従って、近隣回路ブロックとの交信の多い行列計算
や画像処理の用途（即ち、単一命令多数データの用途）
には向いているが、一般の多数命令多数データの用途に
は必ずしも適さないものである。

課題を解決するための手段請求項１記載の発明では、−組の情報バスに演算回路、
記憶回路、入出力回路等の回路を接続したコンピュータ
システムにおいて、擬似雑音発生器を設けるとともに、
前記情報バスに接続した周波数拡散変復調器を前記回路
毎に設け、各回路からの伝送信号を異なる擬似雑音符号
で変調するとともに周波数拡散して、前記情報バスで複
数の周波数拡散信号を重畳して伝送し、希望する伝送信
号を発した回路と同一の擬似雑音符号を割当てた回路で
の復調処理により希望する伝送信号を取り出すようにし
た。

請求項２記載の発明では、複数組のｑ報バスに演算回路
、記憶回路、入出力回路等の回路を接続したコンピュー
タシステムにおいて、情報バスの一部又は全部について
請求項１記載の周波数拡散多重方式を適用するようにし
た。

作用請求項１記載の発明によれば、−組の情報バスに接続さ
れた各回路からの伝送信号を周波数拡散変調により情報
バスに載せるようにしているため、物理的に一組しかな
い情報バスを多重化して並列に使用できるものとなる。

この場合、擬似雑音符号による変調を伴い、同一の擬似
雑音符号の割当てられた回路同士のみが交信可能となる
ため、擬似雑音符号の設定を変えるだけで希望する回路
同士の接続状態を自由かつ動的に変化させることもでき
る。さらには、複数の受信回路に同じ擬似雑音符号を割
当てれば、一つの送信回路から複数の受信回路に同じ伝
送信号を伝送させることも可能となり、伝送形態に融通
性を持たせることもできる。また、構成的に見た場合、
従来の単一情報バスコンピュータシステムに、最低限、
擬似雑音発生器と回路毎の周波数拡散変復調器とを追加
するだけで実現できる簡単なもので済む。

特に、請求項２記載の発明によれば、物理的にも複数組
の情報バスを使用しているため、−組の情報バスによる
ものに比し、選択の余地が広がり、接続可能な回路数が
増えることになる。よって、同一の擬似雑音符号を固定
的に割当てることが可能な回路数も増え、接続のための
オーバヘッドを大幅に減らすことができる。また、一部
の情報バスに適用した場合には、残りの情報バスには従
来方式を適用して併用させることもでき、周波数拡散変
調方式に不向きな大量データの高速伝送には時分割方式
で通常バスを使用する、といったように用途に応じて融
通性を持たせることもできる。

実施例請求項ｌ記載の発明の一実施例を第１図ないし第３図に
基づいて説明する。

まず、第１図は本実施例によるコンピュータシステムの
概要を示すもので、アドレスバスＩＡとデータバスＩｔ
、とによる一組の晴報バスｌに対し、ＣＰＵＩ、２　（
演算回路）、メモリｌ、２（記憶回路）、端末ｌ　２が
接続されたＩ１０ボートｌ（入出力回路）、端末２３が
接続されたＩ１０ボート２（入出力回路）、プリンタ４
が接続されたＩ１０ボート３（入出力回路）、補助記憶
回路５が接続されたＩ１０ボート４（入出力回路）等の
各種回路ブロック６が接続され、システム構成されてい
る。これは、従来からある単一バスコンピュータシステ
ムと同様である。

しかして、本実施例では、各回路ブロック６の入出力ボ
ートと情報バスｌとの間に接続して個別に周波数拡散変
復調器（以下、ＳＳモデムと略す）７を設けるとともに
、擬似雑音発生器８、各回路ブロック６の制御線が接続
されたチャネル制御回路９及び各ＳＳモデム７に接続さ
れたチャネル接続スイッチアレイ１０によるチャネル制
御部を設けて各ＳＳモデム７を個別に動作制御するよう
にしたものである。

このようなシステム構成において、各回路ブロック６毎
に異なる擬似雑音（ＰＮ）符号を割当てることにより、
単一の情報バス１を多重化させるようにしたものである
。ＰＮ符号の割当ての制御はチャネル制御回路９により
行うが、その割当て法としては、符号系列自体を変える
方式、同一符号を用いてその位相を変える方式、符号の
クロック速度を変える方式等が考えられる。また、変調
方式としては、直接拡散方式、周波数ホッピング方式等
が考えられる。本実施例では、同一符号の位相を変えた
符号系列を用いた直接拡散方式によるものとする。

これは、周波数拡散という技術を利用して多重化させる
ようにしたものである。この周波数拡散技術は、近年の
ように手狭になってきた電波資源の有効利用の技術の一
つとして主に無線通信分野で注目されているもので、各
種変調信号を擬似雑音符号で２次変調することにより、
受信側では送信側と同じ擬似雑音符号を持つ局だけが復
調できる、という方式で、符号分割多重方式とも呼ばれ
ている。この方式は、ローカルエリアネットワーク（Ｌ
ＡＮ）等の有線式システムにおいても考えられており、
例えば特開昭５７−１２９０４２号公報に示される［ス
ペクトラム拡散ループ多重伝送用変復調装置」があり、
この技術により単一のケーブルで多重通信が可能となる
。また、周波数拡散に関する文献としては、［スペクト
ラム拡散通信Ｊ　　（Ｒ，Ｃ０Ｄｉｘｏｎ著、立野敏訳
、ジャチック出版）がある。

ついで、第１図により動作制御を説明する。今、回路ブ
ロック６中、ＣＰＵＩがメモリ２にデータを転送しよう
とする場合を考える。まず、ＣＰＵ１はチャネル制御回
路９に対しチャネルを要求する。本例の場合、送信元、
送信先のコードを送る。

チャネル制御回路９では送られたコードをデコードして
空きチャネルから一つを選び出し、ＣＰＵ１からメモリ
２へのチャネルとして固有の擬似雑音符号を割当てる。

この場合、双方向の伝送が必要であれば、もう一つの空
きチャネルをメモリ２からＣＰＵＩへのチャネルとして
割当てる。このようなチャネル設定後は、通常のシステ
ムと同様に、ＣＰＵＩはメモリ２をアドレッシングして
データを書込む。データ転送後、チャネルが不要になれ
ば、ＣＰＵ１はチャネル制御回路９に対してチャネルの
解放を要求する。これを受けて、チャネル制御回路９で
はそのチャネルを解放して空きチャネルとする。もっと
も、このようなチャネル制御方式は一例にすぎず、この
ような集中制御以外にも分散制御方式等、種々考えられ
る。また、ＣＰＵとメモリとの間のように頻繁にアクセ
スされるチャネルについては、毎回上記のようにチャネ
ルを設定していたのでは遅くなるので、特定のチャネル
を固定的に割当てるようにしてもよい。

この場合、ＣＰＵにはメモリと端末等、複数の回路と並
列に接続されているほうが望ましいので、一つのＣＰＵ
に対し複数のバス用入出力ボートを設ける方式が考えら
れる。

次に、ＳＳモデム７の構成例を第２図により説明する。

ＳＳモデム７は大別すると、ＳＳ変調器１１とＳＳ復調
器１２とよりなり、何れも共通の擬似雑音発生器８から
チャネル制御回路９を経て得られる信号（送信用ＰＮ、
受信用ＰＮ）を用いて変復調を行うため、ＳＳシステム
でよく問題となる同期の問題は存在せず、よって、同期
回路も必要としない。また、本例は直接拡散方式による
例であり、回路構成が極めて簡単となる。即ち、ＳＳ変
調器１１では排他的ＯＲゲート１３により回路ブロック
６の送信ボート１４から与えられる信号と送信用ＰＮ信
号との排他的論理和をとり、その交流信号分だけを情報
バスｌ中に送出する構成で済む。一方、ＳＳ復調器１２
側では乗算器１５により受信信号と受信用ＰＮ信号との
積をとり、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１６により低周
波信号成分のみを取り出し、シュミットトリガ回路１７
により波形整形し、回路ブロック６の受信ボート１８に
与えるという構成で済む。なお、受信信号と受信用ＰＮ
信号との積を求めるには、二重平衡変調器の他、ＦＥＴ
やトランジスタの非線形性を利用するようにしてもよい
。

また、チャネル制御部の具体的構成例を第３図により説
明する。このチャネル制御部は各囲路ブロック６からの
制御信号を受けて実際の制御を行うチャネル制御プロセ
ッサ１９とチャネル状態レジスタ２０とによるチャネル
制御回路９、擬似雑音発生器８、接続スイッチ用レジス
タ２１とシフトレジスタ２２とに対してマトリックス配
線接続された多数の３ステートバツフア２３とによるチ
ャネル接続スイッチアレイ１０よりなる。即ち、擬似雑
音発生器８からシフトレジスタ２２に出力される位相の
異なる擬似雑音符号ＰＮ、、　ＰＮ、。

・・・　ＰＮｍを、チャネル制御プロセッサ１９で制御
信号に応じて接続スイッチ用レジスタ２１を書換えるこ
とによりオン／オフ制御された３ステートバツフア２３
を経て、所定の回路ブロック６にＰＮ信号を割当てるも
のである。チャネル状態レジスタ２０も対応して書換え
られる。第３図図示例では、斜線を施して示した２つの
３ステートバツフア２３がＯＮ状態にあることを示しく
他はＯＦＦ状ａ）、ＣＰＵ１からメモリ２へのチャネル
がＰＮｋを同一の擬似雑音符号として設定されたことを
示す。

つづいて、請求項２記載の発明の一実施例を第４図によ
り説明する。本実施例は、前記実施例の原理を複数組の
情報バスを設けたシステムの一部（全部でもよい）に適
用したものである。なお、第４図では簡単化のため、ア
ドレスバスＩＡとデータバスｌｒ、とを１本で図示して
情報バスｌとしており（なお、バス構成についてはアド
レスバスとデータバスとを同一バスで共用することも可
能であるが、その場合にはアドレス用とデータ用とで別
のＰＮ符号を割当てる必要がある）、例えば３組の情報
バスが使用されている。この内、ＳＳＳパス、２で示す
２本が周波数拡散を用いた前記実施例と同様なバスで、
残りの１本が時分割で用いられる通常バスとされている
。ＣＰＵＩ等の各回路ブロック６は、ＳＳＳパスに対し
てはｌで示すＳＳモデムを介して送受信ポートが接続さ
れ、ＳＳバス２に対しては２で示すＳＳモデムを介して
送受信ポートが接続され、通常バスに対しては送受信ポ
ートが直接的に接続されている。つまり、各回路ブロッ
ク６は各々３つの送受信ボートを持つが、最低一つあれ
ばよく、上限は幾つあってもよい。また、各ＳＳモデム
に対してはチャネル制御部側からＰＮ信号線が接続され
ているが、１回路ブロック当たり送受信２ボ一ト分で合
計４本必要なため、ＰＮ信号線は４本束線とされている
。

本実施例構成によれば、ＳＳ用としても物理的に複数の
情報バスがあるため、各回路ブロック６に対して複数の
回路ブロック６を同時に割当てることができる。これは
、前記実施例の単一のＳＳバス方式であってもＰＮ符号
を変えることにより同時割当てが可能ではあるが、バス
の伝送容量には限りがあるため、確実な対応のためには
、本実施例のように複数のＳＳ用バスを設けるのがよい
。

また、本実施例によれば、ＳＳバス／通常バス併用でそ
の使い分けにより、通常バスを特に高速性が要求される
用途に利用できる。即ち、ＳＳバスでは、その伝送原理
上、ＰＮ符号のクロック速度よりずっと遅い速度でしか
伝送できないため、メモリからメモリへのファイル転送
、といった用途には向かず、ＳＳバスのみの構成では接
続の自由度が大きく制限されるが、２つの回路ブロック
、例えばメモリ同士を通常バスを用いて直接接続（又は
専用バスを設けてもよい）することにより、速度を落さ
ず処理できる。

ところで、本発明では、周波数拡散方式を用いる関係上
、情報バスには高周波広帯域の信号が流れるため、不要
な反射が生じないようにする対策が必要である。つまり
、情報バスの両端にバスの特性インピーダンスと等しい
終端抵抗を取付け、また、各入出力ポートにおける信号
の反射や損失が少なくなるようにできるだけ高インピー
ダンス状態にしておく必要がある。即ち、ＳＳ変調器の
出力端及びＳＳ復調器の入力端には高インピーダンスの
素子を用いる必要がある。

発明の効果本発明は、上述したように構成したので、請求項１記載
の発明によれば、−組の情報バスに接続された各回路か
らの伝送信号を周波数拡散変調により情報バスに載せる
ようにしているため、物理的に一組しかない情報バスを
多重化して並列に使用でき、また、擬似雑音符号による
変調を伴い、同一の擬似雑音符号の割当てられた回路同
士のみが交信可能となるため、擬似雑音符号の設定を変
えるだけで希望する回路同士の接続状態を自由かつ動的
に変化させることもでき、さらには、複数の受信回路に
同じ擬似雑音符号を割当てれば、一つの送信回路から複
数の受信回路に同じ伝送信号を伝送させることも可能と
なり、伝送形態に融通性を持たせることもでき、また、
構成的に見ても、従来の一組による単一情報バスコンピ
ュータシステムに、最低限、擬似雑音発生器と回路毎の
周波数拡散変復調器とを追加するだけで簡単に実現でき
、さらには、請求項２記載の発明によれば、物理的にも
複数組の情報バスを使用しているため、−組の情報バス
によるものに比し、選択の余地が広がり、接続可能な回
路数を増やすことができ、よって、同一の擬似雑音符号
を固定的に割当てることが可能な回路数も増え、接続の
ためのオーバヘッドを大幅に減らすことができる一方、
一部の情報バスに適用した場合には、残りの情報バスに
は従来方式を適用して併用させることもでき、周波数拡
散変調方式に不向きな大量データの高速伝送には時分割
方式で通常バスを使用する、どいつたように用途に応じ
て使い分けることもできる

【図面の簡単な説明】

第１図は請求項ｌ記載の発明の一実施例を示システム全
体のブロック図、第２図はＳＳモデを主として示すブロ
ック図、第３図はチャネル脚部のブロック図、第４図は
請求項２記載の発の一実施例を示すブロック図である。１・・・情報バス、６・・・回路、７・・・周波数拡散
変調器、８・・・擬似雑音発生器出　願　人　　　株式会社　　　リ　コ代理人相木」２図ごも図あ

Claims

【特許請求の範囲】

１、一組の情報バスに演算回路、記憶回路、入出力回路
等の回路を接続したコンピュータシステムにおいて、擬
似雑音発生器を設けるとともに、前記情報バスに接続し
た周波数拡散変復調器を前記回路毎に設け、各回路から
の伝送信号を異なる擬似雑音符号で変調するとともに周
波数拡散して前記情報バスで複数の周波数拡散信号を重
畳して伝送し、希望する伝送信号を発した回路と同一の
擬似雑音符号を割当てた回路での復調処理により希望す
る伝送信号を取り出すようにしたことを特徴とするコン
ピュータシステムのバス多重化方法２、複数組の情報バ
スに演算回路、記憶回路、入出力回路等の回路を接続し
たコンピュータシステムにおいて、擬似雑音発生器を設
けるとともに、前記情報バスの一部又は全部に接続した
周波数拡散変復調器を前記回路毎に設け、擬似雑音発生
器と各回路毎の周波数拡散変復調器とを設け、各回路か
らの伝送信号を異なる擬似雑音符号で変調するとともに
周波数拡散して、前記情報バスの一部又は全部で複数の
周波数拡散信号を重畳して伝送し、希望する伝送信号を
発した回路と同一の擬似雑音符号を割当てた回路での復
調処理により希望する伝送信号を取り出すようにしたこ
とを特徴とするコンピュータシステムのバス多重化方法
。