JPH03504068A - 制御等を行うネットワークに使用されるセル - Google Patents

制御等を行うネットワークに使用されるセル

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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】
検知、2方向通信及び制御をおこなう 知能セル用人力/出力装置 発明の背景 1、 発明の分野 本発明は知能と構成および制御が分布したネットワークの分野、およびそれらの ネットワークが検出、通信および制御に用いられる場合に主としてネットワーク に用いられる知能セルに関するものである。 2、 従来の技術 ネットワーク環境において検出、制御および通信を行う商用の製品が多数ある。 それらの製品は非常に高価で高度なシステムから、知能セルをほとんど持念ない 簡単なシステムまでの範囲にわたる。本発明は比較的大量の知能と処理能力を有 するが、安価であるシステムを得ることを0指していることがわかるであろう。 市販されている1つの装置「X −10,Jは、たとえば電灯スイッチと電灯の 間で制御を行う。電灯スインiが動作させられると、符号パケットが電力線を通 じて電灯における受信器へ送られる。符号パケットは2回送られる。1回はそれ の真の形で送られ、2回目はそれの相補形で送られる。符号が受信器によシ受信 されると、それは解釈され、電灯を制御するために用いられる。スイッチにおけ る送信器が電灯における特定の受信器と通信できるようにするために機械的なア ナレッシング手段が採用される。 本発明は現在の装置よシ十分に高い性能と柔軟性を提供するものである。 出願人はX−10およびその他の知られている従来の装置についての参考文献を 提出するであろう。 発明の概要 検出、通信および制御を行うネットワークについて説明スる。プロセッサ、と入 力/出力部を有する集積回路をおのおの含む複数の知能セルがネットワークへ結 合される。製造された時に各プログラム可能なセルは独特の識別番号(48ビツ ト)を受ける。 それらの識別番号はセルに永久に保たれる。セルは電力線、より対、無線周波数 、赤外線超音波、電灯同軸等のような種々の媒体へ結合されてネットワークを形 成できる。 装置の識別番号(IDi)によシネットワークは互いに区別される。特定の機能 を実行するために各ネットワーク内のセルの群が形成され、それらの群は群ID s により識別される。通信は装置IDsと、群IDsと、セルIDsとを用い てネットワーク内で通信が行われる。あるセル(アナウンサー)へ、たとえばス イッチの状態を検出するタスクを割当てられ、他のセル(リスナー)へは電灯を 制御するといのタスクを実行でき、かつ多数の群の構成部分とすることかでき、 かつ、たとえば1つの群に対するレピータとして、および別の群内のリスナーと して動作できる。製造されると、セルはセルIDを除いて同一である。特定の群 または複数の特定の群に対するタスクを実行するためにそれらはプログラムされ る。 このセルの好適な実施例はマルチプロセッサと多数のI10100含む。任意の プロセッサが任意のI10100通信できる。これによシ、110部とのインタ ーフェイスによシひき起される潜在的な割込みなしにプログラムを連続して実行 できる。工10部はプログラム可能なA−D変換器とプログラム可能なり−A変 換器、および他の動作モードのための他の回路を含む。 このネットワークプロトコルは大きな融通性を持たせ、たとえば、セルが所定の 場所に置かれた後で群の形成と変更の少くとも一方を行うことができる。 このネットワークのための知能はセルの間に分布されることがわかるであろう。 一般に、ネットワークには軽く負荷がかけられるが、起ることがある競合および その他の条件に対する備えがなされる。一般に、セルの間の通信は、ネットワー クの制御機能に関連しないデータの送信のためではなくて、群に割当てられた諸 機能を実行するために最適にされる。 この理由から、通常は、メツセージを運ぶパケットはイーサネット、チーバ、ア ップル・トーク、X−25およびその他の広帯域およびデータ通信装置と比較し て比較的短い。 発明されたネットワークおよびセルのその他の面は本発明の詳細な説明から明ら かであろう。 図面の簡単な説明 第1図は本発明の典型的な用途を示すブロック図である。 第2図はセルの群化を示す線図である。 第3図はセルの群内を示すために用いられる第2図に類似の別のブロック図であ る。 第4図は副チャネルを説明するために用いられる線周波数である。 第5図は複数のセルを示す線周波数である。この線周波数は本発明を用いるセル 群形成を説明するために用いられる。 第6図は本発明に用いられるパケットの様式を示すチャートである。 第7図は第6図のパケット様式宛先リスト部を示すチャートである。 第8図は本発明でセルの群を形成するために用いられる一連の過程を示す。 第9図は本発明に用いられる六者択三符号化のための符号割当てを示すチャート である。 第1O図は通信および制御セルのブロック図である。 第11図は第10図のセルのプロセッサ内で用いられる命令復号論理の一部のブ ロック図である。 第12図は第10図のプロセスの詳細なブロック図である。 第13図は第10図のプロセッサのためのタイミング図である。この図はセルに より採用されているパイプライニングを行う、ために用いられるラッチとレジス タも示す。 第14図は六者択三符号器の現在の好適な実施例を示すブロック図である。 第15図は六者択三復号器の現在の好適な実施例を示すブロック図である。 第16図は大者択三符号検査器の現在の好適な実施例を示すブロック図でおる。 第17図は110部の1つのバッファ部電気回路図である。 第18図はI10100ためのカウント機能とタイミング機能の電気回路図であ る。 第19図は110部のための制御および状態マシンの電気回路図である。 第20図はI10100組合わされるサンプルおよびホールド手段用の電気回路 図である。 第21図はデジタル−アナログ変換を賀うためにi / o副部内に形成された ネットワークを示す。 第22図はアナログ−アナログ変換を行うためにI10副部内に形成されたネッ トワークを示す。 第23図はI10100通信部分を示す電気回路図である。 第24図はI10100通信競合のために用いられる状態図である。 第25図はリンクレベルARQのための状態図で、 ある。 第26図は一次局接続のための状態図である。 第27図は二次局接続のための状態図である。 第28図は群化装置のためのブロック図である。 第29図はパケットによシ送るためにシステム!Dが符号化され、かつセル内で 符号化される形を示す線図である。 第30図は入力/出力部の動作とセマフォレジスタの動作を説明するために用い られる線図である。 本発明の詳細な説明 ネットワークにおいて通信と、検出と、制御とを行う装置と方法について説明す る。ネットワークが複数の知能セルを含んでいる場合には、セルは一般にプログ ラム可能な1チツプ遠隔制御装置、プログラム可能なエチップ遠隔検出装置、お よびプログラム可能な1チツプ遠隔通信装置であって、(各種の媒体を介して他 のセルへ相互に接続され夷場合に、分布検出、通信、制御およびネットワーク構 成知能、構成および制御を有する。装置は通信の必要を基にした階層に編成され たセルのネットワークを有する。 セルは、ネットワーク階層とは独立に動作「群」K編成される。セルの群は群機 能を実行するために一般に用いられる。この機能は群内のセルへタスクを割当て ることによシ実行される。セルは情報の通信と、制御と、検出とを行う。一般に 、各セルは独特の識別番号を有し、双方向通信プロトコル、入力/出力、パケッ ト処理、”アナログおよびデジタル検出および制御のような情報処理タスクを行 う。一般に、セルで構成されている装置は、装置全体にわたって分布されるネッ トワーク構成情報を格納する特性を有する。そして、自動的に送られるメツセー ジをセルの間で通信する。各装置は独特の識別(ID)も有する。その識別は、 現在の好適な実施例においては、48ビツトである。更に、それはプログラム可 能で、多くの用途に用いることができる入力/出力I10回路を含み、特定の検 出、通信、制御、Ilo、アナログ110、通信I 10.および通信ビットレ ートにセルを構成するために融通のきくデジタルプログラミングを行う。 本発明を完全に理解できるようにするために、以下の説明においては、特定の周 波数のような特定の事項の詳細について数多く述べである。しかし、そのような 特定の詳細事項なしに本発明を実施できることが当業者には明らかであろう。そ の他の場合には、本発明を不必要に詳しく説明して本発明をあいまいにしないよ うにするために、周知の回路、方法等は説明しない。 工 本発明の応用の概観 本発明の詳細な説明する前に、典型的な応用を理解することが以下の詳細、な説 明を理解する助けとなるでちろう。第1図には家庭における本発明の使用を基に した簡単で典型的な応用が示されている。第1図においては、電灯23を制御す るために本発明によシスイツテ22が用いられる。 装置20はセル27を含み、このセルはスイッチ22へ接続される。セルはトラ ンシーバ29へも接続される。トランシーバとセルのための電力は電源30から 供給される。その電源は線24と25から電力を受ける。この例のために、線2 4と25は通常の家庭用配電線(たとえばll0VAC)であって、電源30は 5ポル)DC電源である。セル27は集積回路とすることが好ましい。これにつ いては第10図から始めてよシ詳しく説明する。トランシーバ29はデジタルデ ータの受信と送信のための多くの周知の装置のうちの任意の1つとすることかで き、ここでは送信されるデータについて嬬どのような処理も行わない。装置20 の全体は、スイッチを通常納めている通常の壁取付は電気ボックス内に納めるの に十分小さくできる。 装置21も典型的なコンセントの中に納めることができるほど十分に小さくでき 、電源31とトランシーバ33を含む。電源31とトランシーバ33は電源30 とトランシーバ29にそれぞれ構造を同じにできる。このセル28はトランシー バ30と、電源29と、ソレノイドによシ動作させられる電源スィッチ32とへ 結合される。セル28は、プログラミングと識別番号を除き、セル27と同じに できる。 それについては後で説明する。セル28からの出力がソレノイド32を制御して 電源スィッチを動作させる。その電源スィッチは電灯23を電源線34と35へ 接続する。後でわかるように、セル28は、レオスタット(図示せず)等を制御 できるデジタル出力またはアナログ出力を供給して電灯23を減光させることが できるようにする。 電源線24と25における切れ目26は電源線34または35と必ずしも同じ回 路にないことを示すために用いられる。トランシーバ29はトラ/7−バ33と 必ずしも直接通信せず、トランクーパの間の通信は別のセルと、装置20と21 の間で送られるパケットを中継するトランシーバを介するリンクを必要とするこ とがあることがわかるであへう。 第1図において、トランシーバ29(!:33は電源線を介して通信する。トラ ンシーバは数えきれないほどの媒体を介して、かつ任意のボー速度で、無数のや り方で相互に通信できる。たとえば、トランシーバはアンテナを介して無線周波 数信号またはマイクロ波信号をおのおの送信し、受信できる。トランシーバは通 常のよυ線または光フアイバケーブルのような通信線を介して接続でき、それに よシミ力線とは独立に相互に通信する。トランシーバの間には、赤外線通信また は超音波通信のような他の知られている通信媒体を採用できる。典型的な通信速 度は電力線の場合には1秒間当、910にピッ) (KBPS )である。無線 周波数、赤外線媒体、より線、光フアイバリンクおよびその他の媒体の場合には よシ高い伝送速度が可能である。 セル21はスイッチ22の開放または閉成を検出し、それから、スイッチ22の 状態を開始するメソセージを含むパケットを用意する。そのパケットはトランシ ーバ29と、線24.25を介してセル28へ送られる。セル28はパケットを セル27へ送す返えすことによりメツセージに対する確認応答を行い、ソレノイ ド制御電源スィッチ32を動作させることによシミ灯23を点灯°または消灯す ることによって、それが受けたメツセージに対して働きかけることも行う。 各セルは独特の48ビット識別番号(ID番号)を有する。その識別番号はセル アドレスとも呼ばれる。現在の好適な実施例においては、各セルは製造法の一部 としてその永久的な独特のID番号を受ける。(以後の製造においてはそれを変 更することはできない。)約248個の可能なID番号で、実用的な目的のため にネットワークがどれだけ大きくなっても、またはどれだけ多くのネットワーク が相互に接続されても、各セルは独特のID番号を持つことがわかるであろう。 それから、群化装置が個々のセルIDをアクセスし、システムIDを各セルに割 当てる。また、群化装置はセルを群にまとめて群に関連する諸機能を行う。 第1図に示されているものについては、セル27の主な機能が「アナウンスする 」ことである、すなわち、ネットワーク通信線24と25および34と35にお けるスイッチ22の状態を送ることであることを示すために「A」として示され ている。一方、セル28の第1図における主な機能がネットワークを「聰く」こ とであり、とくにセル27からのメツセージを聴くことであるから、セル28は 文字rLJで示されている。後の図においては、装置20のようなアナウンサー 装置と、装置21のようなリスナー装置を示すために、とくに多数のセルの群形 成に関連してrAJと「L」指示が用いられへ。説明のために、セル自体を、ト ランシーバが参照するととなしにデータを送信または受信するものということが 時にある。(ある場合には、トランシーバは巣なる受動ネットワークまたは単な るワイヤとすることができる。それらのネットワークやワイヤはセルの入力端子 /出力端子を線へ結合する。セルの110部はよυ線等を駆動できる出力信号を 提供できることがわかるであろう。したがって、セル自体はある媒体のためのト ランシーバとして機能できる。)次に説明するように、セル27と28はマルチ プロセッサの属性を有するプロセッサである。それらのセルを設置する前または 設置した後で、アナウンサーまたはリスナーのようなセルの求められている機能 を実行するため、および群化組合わせのためにそれらのセルをプログラムできる 。 ■ ネットワーク編成および定義 A、定義 セル: セルというのは、遠隔制御、遠隔検出、遠隔通信の少くとも1つを行う 、知能を持ったプロダラム可能な素子または複数の素子であって、他の同様な素 子へ相互に接続されると、知能が分布されている通信ネットワークすなわち通信 装置、制御ネットワークすなわち制御装置、および検出ネットワークすなわち検 出装置を形成する。 アナウンサー: アナウンサーは群メツセージの発信元である。 リスナー: リスナーは群メツセージを受けるものである。 (アナウンサーはある場合にはリスナーから状態情報を求めることがある。) レピータ: レピータというのは、他の機能に加えて媒体からパケットを読取り 、それらのパケットを放送するセルである。 群: 共通の機能(たとえば、1組の電灯を制御するスイッチ)のために−緒に 動作する1組のセルが「群」と呼ばれる。 第2図において、群3Tはアナウンサー37aと、リスナー37b、3γCと、 リスナー40とを有する。 群38はアナウンサー38a と、リスナー38b、38cと、リスナー40と を含む。第2図は1つのセル(セル40)を2つの群におけるリスナーとするこ とができることを示す。アナウンサー37aが電灯スイッチ機能を持つものとす ると、それはセル37b、37c、40を介して電灯を制御できる。同様に、ア ナウンサー38a に組合わされているスイッチがセル37 c、 37 b、  40を介して電灯を制御できる。 第3図において、群42はアナウンサー44.45とリスナー46.47を含む 。群43はセル44を群42と共用するが、セル44は群43に対してはリスナ ーである。群41はセル47を群42と共用するが、セル47は群41に対して はアナウンサーであシ、たとえば群41のリスナー48へアナウンスできる。セ ル47は群42に対してリスナーと1−ても動作する。1つのセルを図示のよう に1つの群に対してアナウンサーとし、別の群に対してリスナーとすることがで きる(セルはそれらの機能を実行するためにプログラムできる。それについては 後で説明する)。しかし、ここで意図しているように、1つのセルは2つ以上の 群に対してアナウンサーとなることはできない。 (現在の好適な実施例においては、各セルは三対の入力/出力線対と遣択線を有 する。6対は共通の資源セットを共用する。求められている共用資源が衝突しな い場合には線をいくつかの機能に対して独立して使用できる。別の機能において は、線は対として使用される。この例においては、セル2Tからの一対のリード が電灯のスイッチへ結合され、別の対がアナウンサー、セル27、からの通信の ために用いられる。) 副チャネル: 第4図には、よシ線50のような共通媒体を介して通信している 第1の複数のセルが示されている(セルはrCJとして、アナウンサーはrAJ として、リスナーは「L」とし図示されている)。これ(たとえばよシ線50) は副チャネル、すなわち、全てのセルが同じ媒体を介して相互に直接通信する1 組のセルである。セル49のような副チャネルの任意の部材による放送がよシ線 50を介してその副チャネルの全ての部材により聴かれる。 チャネル: チャネルは全てのセルが同じ媒体を用いて通信する2つまたはそれ 以上の副チャネルを有する。第4図には、よシ線52へ結合されて別の副チャネ ルを形成する別の複数のチャネルが示されている。セル56と57がよシ線72 を介して相互間で通信すると仮定する。それらは更に別の副チャネルを形成する 。よシ線50.52.72に組合わされているセルは1つのチャネルを構成する 。よシ線50.52.72が1つの連続したよシ線とし、1つの副チャネル50 が第2の副チャネル52から非常に離れているために副チャネルの間の唯一の通 信が、セル56と57の間に引かれているよシ線T2の部分を通じて行われるよ うにすることが可能である。この場合にはセル56と57が他のどのような機能 (たとえばアナウンサーまたはリスナー)も果すことができることに加えて、そ れらのセルは「レピータ」となることを割当てられる。 第4図には群55が示されている。この群は2種類の副チャネルにアナウンサー とリスナーを有する。 別の群75が示されている。この群は13の副チャネル51と副チャネル52に アナウンサーを有する。 それらの副チャネルは異なる媒体を使用するから、それらの副チャネルは同じチ ャネルの一部ではない。 ゲートウェイ: ゲートウェイは2種類の媒体からパケットを読出して、それら のパケットを再放送する。セルをゲートウェイとすることができる。チャネルの 間の通信がゲートウェイ54を介して行われる。 第4図において、七I・58を含んでいる付加側チャネルが別の媒体、たとえば 共通電力線へ結合されている。セル5Bは°チャネルゲートウェイ54へ接続さ れている状態が示されている。そのチャネルゲートウェイはよシ線52と通信す る。ゲートウェイ54はアナウンサー機能またはリスナー機能を必ずしも行わず 、むしろ、図示の実施例では、2種類の媒体の間で通信を行うことによりチャネ ル機能を行う。 副ネットワーク: 副ネットワークは同じシステム識別番号(システムID)を 有する全てのセルを含む。たとえば、1つの家庭内の全てのセルは同じシステム IDを持つことができる。したがって、第4図のチャネルを同じシステムIDを 共用している同じ副チャネルの部分とすることができる。 全ネットワーク: 全ネット・ワークはおのおの異ことかできる。副ネットワー クの間でパケットを交換するために通信プロセッサが用いられる。通信プロセッ サは、自分のシステムIDと、アドレッシングと、その他の情報を交換するパケ ットを翻訳する。 工場の建物は自身のシステムIDをおのおの有することができるが、システムI Dを交換することによシ2つの間の制御が用いられる。(この出願においては「 ネットワーク」という語はそれのより一般的な意味で用いられるから、この節で 定義する1−全ネットワーク」以外のものを指す。) 後で用いる他の用語は次の通シである。 グローブ・パケット: あふれさせることにより送られるパケットである。この パケットは、それがネットワークを通って移動するにつれてルート情報を累積す る。 群化装置: セルの間の経路の決定を制御し、セルを群へ割当て、機能を群の部 材へ割当てる装置である。 競合: 2つまたはそれ以上のセルが同じ副チャネルで同時に放送しようとして おり、かつそれの信号が干渉する時に存在する状態のことである。 33群形成 第5図に示されている複数のセルは通信のためにヤネルの部分であると仮定する 。更に、1つのセル、アナウンサー60、をリスナー65とともに群にされるも のと仮定する。線59のような、セルの間の線を用いて、どのセルが相互に直接 通信できることを示す。たとえばアナウンサー60とセル61が相互に通信でき る。(セル61.62.63.64.66はもちろん他の群のアナウンサーまた はリスナーとすることができるが、説明のために第5図ではrCJとして示され ている。)アナウンサー60とセル61.62.63は相互に全て通信するから 、それらのセルは同じ副チャネルにある。同様に、セル62.64.65.66 は別の副チャネルにある。 (第5図には別の副チャネルがある。)しかし、重要なことは、アナウンサー6 0とリスナー65は第5図のチャネルの異る副チャネルにあり、アナウンサー6 0からリスナー65ヘメツセージを送ることができる経路が無数にあり、たとえ ばセル61と64を通る経路またはセル62と64を通る経路等がある。 全てのセルは家屋の同じ配電装置上にあるが、それらのセルは相互に直接通信し ないこ、とがあることに注目されたい。たとえば、家屋の長さに沿う長いワイヤ と、遮断器パネルの低インピーダンスとを通ってリスナー65へ結合されている だけである1つの回路にアナウンサー60が設けられることがある。 セルが互いに物理的に近接していても、それらのセルの間の直接通信を阻止する ために、高周波通信メツセージがその経路を通っている間に減衰させられること がある。 以下の説明においては、各セルは他のセルの放送を妨害することなしに放送でき ると仮定する。すなわち、メツセージは互いに干渉し合わない。ある競合が起る 場合についてはこの出願のプロトコル部において取扱うことにする。 一実施例においては、アナウンサー60とリスナー650群は第28図に示され ている群化装置を用いて形成される。この群が形成される前は、アナウンサー6 0とリスナー65は通常のセルであシ、アナウンサーまたはリスナーと示されて いるわけではないことに注目されたい。各群化装置には製造時に独特の48ビツ トシステムID(現在の好適な実施例においては48ピツトの番号が用いられる )を割当てることができる。現在の好適な実施例においては、各群化装置にセル が含まれる。セルのIDがシステムIDとなる。これにより各装置は独特のシス テムIDを確実に持つようにされる。たとえば、各家庭はそれ自体の「群化」装 置を有するから、家庭内で用いられるそれ自体のシステムIDを有する。 このシステムIDはネットワーク用のセルパケットにおいて用いられる。この例 においては、一群化装置はセル60と65のセルIDを利用できる。(セルID を得る種々の方法については後で説明する。)セルの三対の入力/出力(Ilo )線(または選択ピン)の一対を介して通信することにより群化装置はセル60 へ接続され、その群化装置はセル60の48ビツトのID番号を読取る。(セル のIDを決定する種々の方法については次の節で説明する。)次に群化装置はラ ンダムビット2進数を発生する。 現在の好適な実施例においてはその2進数は10ビツトである。この数は、アナ ウンサー60とリスナー65を有する群の群識別番号(群アドレスとも呼ばれる )としても機能する。群IDが既に用いられたかどうかを判定するために既に割 当てられた他の群IDに対して、群化装置はその数を検査する。(たとえば、1 つの群化装置が、1つの家庭に割当てられている全ての群IDを見失わずにいる 。)群化装置はセル60をプログラムして、そのセル60をアナウンサーとして 指定する。 群化装置はアナウンサー60に特殊なパケット内の群番号を放送させる。そのパ ケットは、ネットワーク内の全てのセルがこの群の構成要素であるとして指定さ れたとすると、それらのセルにメツセージを確認応答させる。 群化装置はいまはセル65のID番号を決定する。 これは、セルが設置される前でも群化装置をセル65へ直接接続することにより 、または次の節で説明する他の方法によシ行うことができる。(セルと群にA、 5CII名、たとえば「玄関灯」(セル塩)および「外灯」(鮮場)を割当てる ことができる。)これは、ASCII名をアクセスすることによってセルよりi たは群IDを選択できるようにするために用いられる。 さて、群化装置はアナウンサー60にグローブパケットを送らせる。プローブパ ケットはセル65のiDを含む。そのパケットは、そのパケットを受ける全ての セルにそれを繰返えすことを指令し、セル65にそのパケットに対して確認応答 することを指令する。プローブパケットを受ける各セルはそれを繰返えし、繰返 えされたパケットにそれ自体のID番号を加える。各セルはパケットを1回繰返 えすだけである(グローブパケット2回以上繰返几されることを阻止するメカニ ズムについては後で説明する)。 セル65は、図において最も直接であるようにみえるもの(セル62を経由する )と、より長いもの、たとえばセル61と64を経由するものを含めて、無数の 経路を通ってパケットを受ける。セル65に最初に到達するプローブパケットは 最も直接の経路を通り、したがって好ましい経路を通るものと仮定する。(これ はセル62を通ると仮定する。)セル65は、プローブパケットがセル60によ 、り送られ、セル62により繰返えされ、セル6のために意図したものであるこ とを示すパケットをセル65が受ける。この最初のパケットの後でセル65によ シ受けられる他のパケットはセル65により捨てられる。 いまはセル65は確認応答をアナウンサー60へ送り返見す。このパケットはプ ローブパケットの経路指定を含む(たとえばセル62によシ繰返えされる)。そ のパケットは、そのパケットを受けたことを確認するためにパケットを繰返えす ことをセル6 ・2に指令する。 セル65に対する確認応答パケットをアナウンサー 60 妙X受けた後で、セ ル62がレピータでなければならないことをそれは決定する。群化装置は、セル 62の独特なID番号と、群番号と、セル62にその群のレピータの機能が割当 てられたことをセル62に知らせるメツセージとを含むレピータ割当てパケット をアナウンサー60に送らせる。これはセル62に、アナウンサーセル60と6 5を含む群に対するそれらのパケットの全てを繰返えさせる。セル62により繰 返えされる群化装置の制御の下に別のメツセージがアナウンサー60から送られ 、セル65をリスナーとして指定し、そのセルをその群のためのメツセージに作 用させる(セル65は群の構成要素になる)。群化装置は、構成要素のセルに格 納されている構成要素番号を構成要素へ割当てる。 上記した群形成が第8図にステップすなわちブロック68〜72によシ示されて いる。ブロック68はプローブパケットの放送を示す(たとえば、セル60は最 初のプローブパケットを全てのセルへ退社そのパケットは宛先セルのアドレスを 含む。パケットがネットワーク内を進むにつれて、パケットおよびそれらのセル のID番号を累積してパケットを繰返えす(ブロック69)。ブロック70は宛 先アドレスセル(たとえばセル65)からのプローブパケットに対する確認応答 (応答)を示す。仁のパケットは最初に受けたプローブパケットに含まれている レピータのID番号を戻す。レピータ割当てパケットがアナウンサーによシ送シ 出されて各レピータに群に対するパケットを再放送させる。これ75にブロック 71によシ示されている。最後に、ブロック72によシ示されているように、セ ル65のよう々宛先セルがリスナーとして指定されている。 いくつかの種類の設置前群化装置があることがある。たとえば、使用できること がある装置についてはたとえば第28図を参照されたい。1つの種類は、セルを 群へ予め割当てるために製造者が用いる装置である。別の種類の設置前群化装置 は、小売商その他のセル売手が設置前にセルを群へ割当てるために使用できるも のである。 群化装置はセルを群へ割当て、セルの機能をその群へ割当てる。群化装置はシス テムIDをセルへ割当てることもできる。設置前群化装置により割当てられたシ ステムIDは必ずしも独特のシステムIDではない。(設置後群化装置は独特の システムIDを各システムへ割当てる。) システムIDを発生するために設置前群化装置により使用できる1つの方法は、 ある範囲の48ビツトアドレスと、設置前システムIDとして使用するために別 にされたシステムID番号とからシステムIDを選択することである。群!Dお よび群アドレスとして使用するために別にされている1〜1023の範囲内のセ ル!Dと同様に、1024〜2047の範囲内のセルIDは設置前システムID として使用するために別にできる。 群化装置と、その池のネットワーク制御装置が、設置後システムIDとは反対に 、設置前システムIDを識別できることが望ましい。セルIDをコピーすること により設置後システムIDが発生されるから、設置10システムIDのためにと っておかれた範囲にはセルIDを割当ててはならない。したがって、その範囲内 のID番号はセルへはセルIDとしては割当てられない。 製造者によシ群に予め割当てられたセットとしてセルを販売することがある。製 造者により用いられる設置前群化装置Rの種類は、セルの不揮発性メモリに適切 な符号を書込むことによりセルを群へ割当てる。使用者はそのような1組のセル を設置でき、その1組のセルが1つの副チャネルを介して通信できるのであれば 、設置後群化装置による割当てなしにその1組のセルは動作するであろう。 セルが購入された時、または設置前の任意の時に使用者はセルを群へ割当てるこ とができる。前に説明したケースとは異って、それらのセルは製造者により群へ 割当てられず、割当てられないセルと呼ばれる。割当てられないセルは全て同じ システムIDと、割当てられたセルによってだけ使用するためにとっておかれた システムID番号とを有する。 使用者は、製造者によシ使用された設置前群化装置とは異なることがおる設置前 群化装置を用いることにより、1組のセルを群へ割当てる。 典型的には、それらの群化装置は1度に1つのセルに対して動作する。オペレー タは新しい群IDとシステム、I Dを発生することを群化装置に指令し、それ から各セルは装置へ接続される。セルが群化装置へ接続されている間にセルを群 へ割当てることをオペレータは群化装置へ指令する。新しい群IDとシステムI Dを発生することをオペレータにより指令されるまで、群化装置はセルに同じ群 Il)とシステムIDをセルへ割当てる。 使用者はそのような1組のセルを設置でき、その1組のセルが1つの副チャネル を介して通信できるのであれば、設置後群化装置を使用することなしにそれは動 作する。 割当てられないセルは群を構成でき、設置後に次のようにして群へ自身で割当て ることができる。 第1のアナウンサーのセンサ入力部(たとえば電灯スイッチ)を介して刺激され る第1のアナウンサーは群形成過程を制御する。設置前群化装置のためにとって おかれたシステムID番号の範囲からそれはシステムIDを無作為に選択する。 それは群ID番号を無作為に選択する。それから、その群の構成g!素である任 意のセルからの応答を求める群ID番号をそれはパケットで放送する。送ってい るセルが任意のそのような応答を受けるとすると、それは別の群IDを無作為に 選択する。セルは、それが動作している装置において使用されていない群IDを それが見つけるまで、無作為な群IDを選択し、かつその群IDが既に使用され ているかどうかを調べるために試験する過程を続ける。 工場においてプログラムされた割当てられていないセルのデフオールド構成情報 がそれの機能をリスナーまたはアナウンサーとして識別する。9割当てられてい ないセルがアナウンサーであるとすると、それはそれの噴出入力が刺激されるこ とを待ち、それが刺激されるとセルはアドレスされたパケットを群へ送る。 割当られていないセルがリスナーであるとすると、そのリスナーは電源投入後に パケットを聴く。そのセルはそれが受ける第1のパケットから群IDを取シ、そ れ自身をその群へ割当てる。それからそのセルは応答をアナウンサーセルへ送る 。この応答はパケットだけの確認応答ではない。それはそのセルを群中のリスナ ーとして識別するパケットで1)、そのパケットはアナウンサーによシ確認応答 せねばならない。これによシ、全てのリスナー識別パケットが、過程中で競合と 衝突が存在したとしても、全てのリスナー識別パケットがアナウンサーに確実に 到達するようにされる。 群アナウンサーセルを送ったセルは、各応答が来るにつれて群の構成要素のリス トを構成する。それからそれはパケットを各リスナーへ送って群の構成要素の番 号をそのリスナーへ割当てる。 割当てられていないセルを既存の装置へ加えることができ、上の第3章において 説明した上の方法に類似するやシ万で群へ割当てられる。りろナーは装置と群を 上の第3章におけるのと同じ方法によシ結合する。 上の例においては、アナウンサーはそれのセンナ入力を介して刺激されることを 待つ。割当てられていないアナウンサーはそれの最初のセンサ入力刺激またはそ れの最初に受けたパケットを待つ。それら2つの事象のうち、最初に起きた事象 がアナウンサーセルの次の動作を決定する。 そのセルが最初に刺激されたとすると、そのセルは上記の例と全く同様に群形成 過程を制御する。アナウンサーセルが群パケットを最初に受けたとすると、それ はその群をアナウンサーとして結合する。 それから、それは、群についての構成情報(群の寸法、アナウンサーの数等)と 、群の構成要素の番号の割当てとを求めるパケットを群のアナウンサーへ送る。 C0群化のためのセルを識別する方法 群を形成するため、またはセルを群へ加えるために必要なステップを群化装置に 行わせるためには、群へ加えるセルのIDを知らねばならない。それから群化装 置はそれらのセルIDを用いて、群化過程中にセルへの指令をアドレスする。群 化装置を有する使用者がセルIDを得るために用いる方法を後で表にして示す。 下記の例においてセルと通信する群化装置またはその他の制御装置の性能は1. 安全手続きを用いるならば、その安全手続により制限できる。 安全手続きと、通信の制限と、安全レベルとは本発明にとっては重要ではない。 下記の例は安全手続きをとらないと仮定している。とくに、群化装置が装置の鍵 (システムIDと暗号化の鍵)を有するのでなければ、群化装置が設置されてい るセルと通信することが不可能なことがある。 1 セルへの直接接続。 群化装置はセルパッケージのI10線へ接続でき、それからセルのIDを要求し ているそのセルへメツセージを送る。セルが設置される前または設置された後で セルのIDを見つけるために物理的な接続を使用できる。システムの安全を保護 するために、設置されているセルにおいてこの機能を使用者が不能にできるよう にするために、知られている手段(たとえばヒユーズまたはプログラムされ不能 化指令)を使用できる。 2、特殊ピンの使用によるセルの選択 選択機能を行うことを指定されたセル入力ビンを刺激することによってセルを物 理的に選択するために、使用者は群化装置または他のある選択装置を使用できる 。群化装置は通常の通信チャネルを介してセルと通信し、選択された全てのセル がそれのIDで応答することを求める放送メツセージを送る。ただ1つのセルが 選択されるから、そのセへだけが要求に対して応答する。セルが設置される前、 または設置され、た後でセルのIDを見つけるために物理的選択を使用できる。 また、システムの安全を守るために、使用者がこの機能を不能にできるようにす る手段が設られる。 3、 以前に群化されたセルの、全ての名称の質問この例においては、ASCI I r群」名と「セル」名がセルへ既に割当てられていると仮定する。この方法 によれば、システム中の全てのセルの鮮場とセル名(ASCII名)を知らせる ことを群化装置はそれらのセルに質問する。使用者は群化装置を用いることによ り鮮場のリストをスクロールする。目標セルを含んでいると信ぜられる鮮場を使 用者は選択する。群中の全てのセルの名と、それらのセルに割当てられたタスク (アナウンサー、リスナー、レピータ)とを群化装置は表示する。目標セルであ ると信ぜられるセルの名称を使用者は選択する。 選択したセルがアナウンサーであれば、そのアナウンサーの入力を刺激すること により、そのアナウンサーを起動することを群化装置は使用者に教える。 たとえば、セルが電灯スイッチに取付けられているとすると、使用者は電灯を点 滅する。セルは発表ノくケラトを群へ送る。群化装置は通信チャネルを聴き、群 番号と構成要素の番号、または起動されたアナウンサーの池の符号を発見する。 選択されたセルがリスナーセルであるとすると、そのセルの出力をトグルするこ とをそのセルに指令するパケットを群化装置は(アドレッシングのために群番号 と構成要素の奇岩を用いて)そのセルへ送る。たとえば、セルが電灯を制御する ものとすると、電灯は点滅する。これにより、使用者が正しいセルを選択したこ とを使用者は確認できる。 目標セルがそれのセルIDを戻すことを指令するパケットを群化装置は目標セル へ送る。そうすると、群化装置は目標IDをいまは知り、群割当て過程を続行で きる。 セルの設置前または設置後にセルのIDを見つける前に質問名が用いられる。 4、群刺激 この方法は、群とセルのASCII名が割当てられているネットワークにおいて 用いられる。使用者は次の群発表を待つことを使用者は群化装置に指令する。そ れから使用者は対象とする群中のアナウンサーを刺激する。たとえば、アナウン サーが電灯スイッチであるとすると、使用者はスイッチを投する。 群化装置は発表パケットを聴いて、それから群IDを取出す。 使用者は、全ての群リスナーの出力をトグルすることを指令するパケットをそれ らのリスナーへ群化装置に送らせることによシ、その群ID75%希望の群に対 するものであることを確認できる。使用者は、リスナーセルの動作を観察するこ とによシ、それが希望の群でちることを確認する(たとえば、群が照明制御器で 構成されるものとすると、電灯は点灯する)。 さて、その群IDを用いると、各セルがそれのセル名で応答することを要求する パケットを、対象とするセルが見つかるまで群化装置は放送する。使用者はその 名称を選択し、群化装置は、そのセルのよりを知って、群割当て過程を続行でき る。 使用者が選択するものとすると、群化手続きを続行する前にセルのIDを確認で きる。以下の手続きはそのIDが目標セルに対するものであることを確認するた めに用いられる。 選択されたセルがアナウンサーであるとすると、群化装置はアナウンサーの入力 を刺激することにより、そのアナウンサーを起動することを使用者に教える。た とえば、セルが電灯スイッチへ取付けられるとすると、使用者はスイッチを点滅 する。それから群化装置は群アドレスとセルの構成要素番号を見つけることがで きる。 選択されたセルがリスナーであれば、セルの出力をトグルすることをセルに指令 するパケットを群化装置は(アト
【/ツシングのために、群番号と構成要素番号 を用いて)そのセルへ送る。たと几ば、セルが電灯を制御するものとすると、電 灯は点滅する。 これによシ、使用者が正しいセルを選択したことを使用者は確認できる。 5、 アナウンサを刺激 この方法は、群またはセルのASCII名が割当てられていないが、アナウンサ ーとリスナーが割当てられているネットワークにおいて用いられる。次にアナウ ンサーが刺激された時にそのアナウンサのIDを含んでいるパケットを放送する ことを各アナウンサーに指令するパケットを、群化装置はネットワーク内の全て のセルへ送る。それから、それの検出した装置を起動することによシアナウンサ ーを刺激すること、たとえば、電灯スイッチアナランサに対しては電灯スイッチ を入れること、を群化装置は使用者に教える。使用者はただ1つのアナウンサー を刺激するから、群化装置はセルIDを有するただ1つのパケットを受ける。 別のアナウンサーセルが同時に刺激される機会が存在する。おそらく他のだれか が電灯スイッチを入れ、または温度センサが温度変化を検出する。受けたIDが 正しいセルに対するものであることを確認することを使用者は望むことがある。 セルIDが正しいものであることを確認するために、使用者は2回目のアナウン サー刺激を行い、同じ結果が起ることを確認する。 6、 リスナーをトグルする この方法は、鮮場またはセル名が割当てられていないネットワークにおいて用い られる。自身のIDで応答するリスナーであるセルに質問するパケットを群化装 置は放送する。群化装置は応答するセルの数を制限する必要があるから、応答を 可能なセルIDのサブセットに制限するためのIDビットマスクをパケットは含 む。群化装置がリスナーIDのリストを発生すると、それは使用者が各リスナー をトグルすることを許して、リスナーセルにそれの出力をオンおよびオフさせる 。目標セルがそれの出力をトグルしていることを使用者が観察するまで、使用者 はリスナーセルのリストを続行する。それから使用者はセルを群化装置に対して 識別し、その群化装置は群化動作を続行できる。 D6パケツトフオーマツト セルによシ送られるパケットは数多くの7.イールドを含む。たとえば、群発表 のために用いられるフォーマットが第6図に示されている。他のパケットフォー マットは付録Aにおいて述べる。各パケットは、受けるセルの入力回路を同期さ せる(ビット同期)ために用いられるプリアンプルで始まる。この好適な実施例 において用いられるプリアンプル符号は六者択三組合わせ符号の部分として説明 する(第9図)。6ビツトのフラッグフィールドが各パケットを開始し、終らせ る。フラッグフィールド符号も第9図に示されている。 ここで好適なことであるが、各セルはパケット全体を読込み、競合タイマフィー ルドを除いてパケットについての周期的冗長符号(CRC)  の計算を行い、 その結果を受けたパケットのCRCフィールドと比較する。第12図のALU1 02は、パケットCRCを計算するためのハードウェアと、中間結果を格納する ためのCRCレジスタ130 とを有する。 バケツ)CRCを入来パケットについて確認できないとすると、そのパケットは 捨てられる。パケットCRCは計算されたように16ビツトであり、それから大 者択三符号で伝送するためK、第9図の符号化を用いて24ビツトフイールドへ 変換される。(この節においては、パケットフィールドの説明の残りに対しては 、第9図の六者択三組合わせ符号で符号化する前にフィールド長について説明す る・。)この好適な実施例においては、CRCは CCITT標準7/l/ゴリ 、< ム(X” +X” 十X5+ 1 ) でhる。 システムIDは32ビツトフイールドであることがいまは好ましい。48ビツト システムIDの他の16ビツトがCRC計算に含まれるが、部分子パケット(第 29図)として送られることはない。 リンクアドレスフィールドは48ビツトフイールドである。このフィールドが全 部ゼロであると、全てのセルにより働きかけられるシステム全体の放送としてパ ケットは解釈される。たとえば、プローブパケットはリンクアドレスに対して全 部ゼロのフィールドを有する。群アドレスはり/クアドレス内に含まれる。群ア ドレスでは初めの38ビツトはゼロで、残りの10ビツトは群アドレスを含む。 (前記した、工場において割当てられたセルID番号は1024 から248の 範囲に及ぶ。その理山は、210のアドレスが群のために留保されるからである 。)ある場合にはリンクアドレスは個々のセルのアドレスである。(たとえば、 セルにレピータまたはリスナーのタスクが割当てられている時。)競合タイマは 10ピツトフイールドであって、タイマフィールドの10ビツトを確認するため に用いられるCRCフィールド(または他の検査合計)のための付加6ビツトを 有する。パケットを繰返えす各セルは、そのパケットを送るためにセルが待たね ばならないとすると、このフィールドに対して作用する。他のセルによりパケッ トが送られているものとすると、あるセルはそれのパケットを送ることを待たな ければならない。それが待つ時間は競合タイマフィールドをカウントダウンする ことにより指示される。このフィールドをカウントダウンする速さはセルにおい てプログラムでき、その速さはネットワークの種類の関数である。そのフィーヘ トは、ネットワークの種類により選択できる定数でスタートする。パケットを繰 返えしている各セルは、パケットを受けた時に、フィールド中の数からカウント ダウンする。したがって、あるパケットを4回繰返えし、含まれている4個のセ ルのおのおのが伝送を待っているものとすると、競合フィールド中の数は、待っ ている回数の和を定数(たとえば全部ゼロ)から差し引いたものを反映する。競 合タイマフィールドが全部ゼロに達すると、パケットの伝送を待っているセルは 、そのパケットを送るよりはそれを捨てる。これはより古いパケットが到達する ことを阻止し、新しいパケットであると解釈される。 述べたように、競合タイマはそれ自身の6ビツトCRCフイールドを有する。パ ケットCRCに競合タイマフィールドが含まれるものとすると、パケットを実際 に送ることができるまでパケットCRCを計算することはできない。これは伝送 前の最後の数マイクロ秒に多くの計算を要する。この問題を避けるために、競合 タイマフィールドのために別々のCRCフィールドが用いられる。競合タイマフ ィールドをそれの6ビツ) CRCによシ検査できないとすると、そのパケット は捨てられる。 ホップカウントフィールドは、パケットがそれの宛先に達する前にとるホップの 数または再伝送の数を記録する。この4ビツトフイールドは、特定ノパケットに 対して許された再伝送の最大数であって、パケットを繰返えす各セルにより減少 させられる数でスタートする。たとえば、群アナウンサーによシ始められたパケ ットにおいては、スタート1−ホップカウントは、群中の全てのセルに達するた めにパケットが行わねばならない再伝送の最大数である。したがって、16のホ ップすなわち再伝送は現在実現されるものの限度である。 リンク制御フィールドはリンクプロトコルを供給し、8ビツトで構成される。こ のフィールドについては、プロトコルの他の層をカバーする以後の節において説 明する。 乱数フィールド/擬似乱数フィールドは、パケットを最初に送るセルにより各パ ケットごとに発生される8ビツト乱数を含む。パケットが繰返えされる時にはそ の数は再発生されない。プローブパケットの再放送を制限するために、その数は 第8図に関連して説明するようにして用いられる。それは、パケット全体を暗号 化する暗号化に関連して使用することもできる。 ネットワーク制御フィールド(4ビツト)は経路指定の種類またはパケットの種 類、たとえば、ネットワーク制御、群メツセージ、プローブメツセージ等、を示 す。 出所アドレスフィールド(可変サイズ)は、たとえば、パケットを生ずるセルの 48ビツトxnt4を含む。プローブパケットの場合には、このフィールドはア ナウンサーのID番号を含む。確認応答に対してはフィールドはリスナーのID を含む。群に対してアドレスされるパケットに対しては、このフィールドはンー スセルの群の構成要素の番号を含む。 宛先リストについては第7図を参照して説明する。 メツセージフィールドは可変長であって、パケットによシ送られる特定のメツセ ージを含む。典型的なメツセージが付録Bに含まれている。プローブパケットの 場合には、フィールドは経路指定を含む。 すなわち、繰返えしている各セルはこのフィールドに対するそれのID番号を含 む。群がひとたび形成されると、メツセージは、たとえば、電灯を点灯すること 等をリスナー65へ告げるためにアナウンサー60により用いられる。 暗号フィールドは、用いられると、暗号化されたパケットの真正なことを確認す るために用いられる16ピツトを含む。パケットのこの部分は、典型的には、パ ケットが繰返えされる時は変えられない。 周知の暗号化技術を使用できる。 第6図のブラケット99は、パケットのうち、パケットが繰返えされる時に変更 されないままである部分を表す。第8図を参照して説明するように、それらのフ ィールドは繰返えしを制限する汽めに用いられる。 第6図のパケットの宛先リストフィールドが第7図に示されている。パケット中 のメツセージを受けることを指示された群中の構成要素の数を示す4ビツトフイ ールドで宛先フィールドが始まる。したがって、パケットを群の16個までの構 成要素へ向けることができる。それから、その群内の各構成要素の数が次の8ビ ツトフイールドへ送られる。リンクアドレスに含まれている群番号と、宛先リス トに含−まれている構成要素の番号とは、群がひとたび形成されるとメツセージ を運ぶために用いられる。宛先番号がゼロであるものとすると、パケットは群の 全ての構成要素ヘアドレスされる。いくつかのパケットの種類に対しては、この フィールドは受けるセルのIDを含む(付録A参照)。 E、あるパケットの再放送を阻止するメカニスム前記のように、パケットが放送 された後で、プローブパケットは各セルにより1回だけ繰返えされる。 各セルにプログラムされている特殊なメカニズムにより、セルは最近繰返えされ たパケットを認識できるようにされる。 第1に、各セルがパケットを送り、または再び送ると、終りフラッグに先行する パケットCRCフィールドを計算することを思い出すべきである。繰返えされる パケットの場合には、少くともホップカウントが変化して、そのバケツ)K対し て新しいバクットCRCフィールドを必要とするから、新しいCRCが必要とさ れる。このCRCフィールドは次の項で説明するCRCフィールドとは異なる。 繰返えしを求めている各パケットが受けられると、第6図のブラケット99によ シ示されているように、リンク制御の始t、bから宛先リストの終シまで延びて いるフィールドに対してレピータのCRC番号が計算される。セルがパケットを 放送するにつれて、同じ番号が既に格納されていなければ、それは16ビツトC RC結果をそのような構成要素の円形リストに格納する。しかし、フィールド9 9について計算されたレピータCRb績果を円形リストが含んでいない場合だけ 、パケットは繰返えされる。 したがって、繰返えしを求めている各パケットが受けられると、CRCはフィー ルド99について計算される。これが第8図のブロック73aによシ示されてい る。この番号は、ブロック73bにより示されているようにセル内に含まれてい るRAMに格納されている8つの番号のリストと比較される。格納されている番 号中にその番号が見つけられないとすると、ブロック73cにより示されている ように新しいレピータCRb績果が格納され、パケットは繰返えされる。・一方 、番号が見つけられたとすると、パケットは繰返えされない。ここで実現されて 、いるように、円形リストに8個の番号が格納される。すなわち、新しい番号が 計算されるにつれて最も古い番号が捨てられる。 フィールド99に関連するレピータCRCの計算の使用と、円形リストの使用と によって、以前に再放送されたパケットの繰返えしが阻止される。たとえば、電 灯の連続点滅で起るように、アナウンサーが同じメツセージ列を絶えず再放送す るものとして゛  も、レピータとして指定されているセルは同じメツセージを 再放送する。その理由は、メツセージを含んでいるパケットが異なるようにみえ るからである。 これは本当である。というのは、各同一メツセージで送られる乱数がおそらく異 なるからである。しかし、同じフィールド99に含まれている同じメツセージ( 同じ乱数)を受ける場合には、パケットおよびそれのメツセージは再放送されな り0このことはプローブパケットについてはとくにそうである。したがって、上 記の群の設定については、放送プローブパケットはネットワークにおいて急速に 「死に絶える」。他の場合には、ある時間だけそれらは反響して、ネットワーク 中に不必要なトラフィックをひき起す。 F、六者択三組合わせ符号化 デジタルデータの同期伝送を用いる多くのネットワークにおいては、タイミング 情報をデー名流中に埋込むために符号化が用いられる。広く用いられている1つ の符号化法はマンチェスター符号化である。 マンチェスターまたはその他の符号化は上記パケットを符号化するために用いら れるが、下記の符号化がいまは好ましい。 この好ましい実施例においてはデータの伝送に六者択三組合わせ符号化が用いら れる。全てのデータが4ビツトニブルにまとめられ、そのような各ニブルに対し て6ビツトが送られる。それらの6ビツトは3個の1と3個のOを有する。あら ゆる6ビツト中のある組合わせにおける3個の1と3個の0を伝送することによ シ、セルの入力回路を迅速に同期させ(ピット同期)、かつバイト同期されるよ うになることができるようにされる。これについてはI10部に関連して後で説 明する。また、ひとたび同期されると(あき選択上−ドから)、入来ビット流中 の遷移を用いて同期を維持する。 第9図の右側の欄は6ビツトパターンの可能な200組合わせを示すものであっ て、ビットのうちの3つが1であシ、3つがOである。左側の欄には王者択一パ ターンに割当てられる対応する4ビツトパターンが示されている。たとえば、セ ルがニブル0111を送るものとすると、それは送られる前にビットセグメント 010011へ変換される。同様に、0000は送られる前に011010へ変 換される。セルが6ビツトパターンを受けると、それはそれらを対応する4ビツ トパターンへ変換して戻す。 20個の六者択三パターンと、16個だけの可能な4ビツトの組合わせがある。 したがって、4つの六者択三パターンは対応する4ビツトパターン割当てを持た ない。六者択三パターン010101は全てのパケットに対するプリアンプルと して用いられる。 プリアンプルパターンとフラッグパターンは基本的なデータ速度で遷移を繰返え すから、それらのパターンは、データ同期を行うために入力回路により使用する のにとくに良い。割当てられていない2つの六者択三パターンを特殊条件と特殊 命令のために使用できる。 したがって、セルがパケットを一般に整数バイトで用意し、伝送前に各ニブルは 6ビツトパターンが割当てられる。それからプリアンプルとフラッグが加えられ る。4ビツトパターンから6ビツ上パターンへ変換するため、および逆に6ビツ トパターンから4ビツトパターンへ変換するための回路が第14図と第15図に 示されている。 ■ 通信および制御セル A、セルの概観 第10図を参照して、各セルはマルチプロセッサ100と、入力/出力部107 〜110と、メ、モリ115と、タイミング発生器111とを含む。また、メモ リ115に用いられる電圧ポンプ116も示されている。 このセルは通常の集積回路で実現される。たとえば、米国特許第4,642,4 87号に記載されているような、ゲートアレイ技術を用いてマルチプロセッサ1 00を製造できる。セルの好適な実施例は0MO8技術の使用を含む。第10図 の全体のセルは集積回路として1枚のシリコン基板の上に製造される。(マルチ プロセッサ100は時には単数で呼ばれるが、後で説明するように、それは多数 のプロセッサであって、とくに4個のプロセッサである。) マルチプロセッサ100はスタック向キのプロセッサであって、4組のレジスタ 101を有し、算術論理装置(ALU)102へ入力を供給する。ALU 10 2は、この好適な実施例においては2つの別々のALU を有する。 メモリ115は、この好適な実施例においては全部で64KBの記憶装置を供給 する。もつとも、この特定のサイズは重要ではない。メモリの1つの部分が命令 を格納するために用いられる( ROM符号115a)。メモリの次の部分はラ ンダムアクセスメモリ115bであって、通常のスタチックメモリセル(ダイナ ミックセルを使用できる)を複数個有する。メモリの第3の部分は、電気的に消 去可能で、電気的にプログラム可能な読出し専用メモリ(qEPROM)115 cを有する。この好適な実施例においては、EEPROM 115 c は浮動 ゲートを有する記憶装置を採用する。それらの装置は、プログラミングと消去の ためにより高い電圧(正常な動作電圧より高い)を必要とする。「オンチップ」 電圧ポンプ116  からより高い電圧が供給される。メモリ115の全アドレ ス空間は、ALU102の1つの部分であるALU102a を介し7てアドレ スされる。 ROM115aは、この出願において論するプロトコルの種々の層を実現するた めに用いられるルーチンを格納する。このROMはEPROM 115 c   をプログラミングするために必要なルーチンも格納する。セルのためのアプリケ ーションプログラムがROM115aに格納される。そのルーチンは、一般に、 EEPROM115c と RAM115b内の変数によシ駆動される「状態マ シン」として作用するルーチンである。RA、M115bは通信変数と、メツセ ージと、アプリケーション変数と、「状態マシン」記述子とを格納する。 セルIDと、システムIDと、通信パラメータと、アプリケーションパラメータ (たとえば、群番号、構成要素番号、アナウンサー/リスナー/レピータ割当て )とがEEPROM 115 c  に格納される。EEPROM115c   のうちセルIDを格納する部分は「書込み保護される」、すなわち、セルIDで ひとたびプログラムされると、それを再びプロゲラ、ムすることができない。 セルの入力/出力部は4つの副部107,108.l1110を有する。それら の副部のうちの3つ 10T。 108.109は、ネットワークと、セルへ接続されている制御装置および検出 装置の少くとも1つと交信するためのリード103,104,105をそれぞれ 有する。残シの副部110は1本の選択ピン106を有する。この選択ビ/は、 セルのIDを決定するために用いられるような指令を読込むために使用できる。 現在実現されるように、副部110はタイミングとカウントのために主として用 いられる。入力/出力部は専用のアドレス空間を通じてプロセッサによりアドレ スされ、シタがって実際にはプロセッサにとってはメモリ空間に見える。各I1 0副部は各サブプロセッサへ結合できる。この特徴は、プロセッサ100のマル チプロセッサアーキテクチャとともに、プロセッサを連続(中断させられない) 動作させる。 I10部は周知の回路から製造できる。現在の好適な実施例が第17〜23図に 示されている。 第1O図のセルは発振器112とタイミング発生器111も含む。後者は、第1 3図に示されているパイプライニングを行うためにとくに必要なタイミング信号 を供給する。第13図の位相1〜4のための16mHzでの動作が現在は好まし く、したがって4mHz の低い命令サイクルレートを供柳する。第10図のセ ルに関連する他の周知の線(たとえば電力)は示されていない。 第10図に関連する全てのセル素子が、好適な実施例においては、述べたように 、1枚の半導体チップ上に組込まれる。 B、プロセッサ プロセッサ100 の現在の好適な実施例が第12区に示されておシ、2つのA LU102aと 102bと通信する複数のレジスタを含む。(「レジスタ」を ベースとする装置を有するもの、および他のALUとメモリ装置のような他のプ ロセッサアーキテクチャを使用できる。)アドレスALU 102aはメモリ1 15ヘアドレスを供給し、I10副部をアクセスする。データA、r、、U10 2b はデータをメモリと110部へ供給する。メモリ出力端子はレジスタ14 6とDBUS223 を介してプロセッサレジスタへ結合される。 16ビソトABUS 220は1つの入力をアドレスALU102a  へ供給 する。ベースポインタレジスタ11Bと、実効アドレスレジスタ119と、命令 ポインタレジスタ120 とがこのパスへ結合される。(それらのレジスタを示 すために用いられる記号の右下隅には「X4」という記号で矢印が示されている 。 これは、たとえば、ベースポインタレジスタの深さが4である、更に詳しくいえ ば、ベースポインタレジスタは4つの16ビツトレジスタを有する。各プロセッ サに1つの16ビツトレジスタが設けられる。 このことは、実効アドレスレジスタと命令ポインタレジスタに対しても本当であ る。) BBUS 221  t112ビットまでの入力をALU102aへ供 給し、または8ビツトtでの入力をレジスタ142 を介してデータALU10 2b へ供給する。深さが4のスタックのトップレジスタ122と、スタックポ インタレジスタ123と、戻シボインタレジスタ124と、命令レジスタ125  とがBBUSへ結合される。 CBUS 222は他の8ピツト入力をレジスタ143を介してALU102へ 供給する。CBUSは命令ポインタレジスタ120  と、深さが4のスタック のトップレジスタ122と、4つの桁上げフラッグ129と、深さが4のCRC レジスタ130と、深さが4の次のレジスタ131 とへ結合される。 メモリの出力端子へ結合されているMBUSはA、I、U102bの出力端子か らレジスタ145bを介して、またはメモリあるいはI10部(107〜110 )からデータを受けることができる。このパスはレジスタ146 と DBUS  223  を介して入力をレジスタ118゜119.120,122,123 ,124,125,130,131と桁上げフラッグ129へ供給する。 アドレスALU102a  の出力端子からレジスタ120 まで16ビツトの 経路がある。ALL1102bはCRC計算を行う回路を含む。この回路は双方 向線133 t−介してCRCレジスタ130へ直結される。 スタックのトップレジスタ130 Fi@138を介して次のレジスタ131へ 接続される。それら線にょシレジスタ122の内容をレジスタ131へ動かすこ とができ、またはレジスタ131の内容をレジスタ122へ動かすことができる 。現在実現されているように、それらのレジスタの間のデータの双方向、(同時 )交換は実現されない。メモリの出力端子からのデータの4ビツトを命令ポイン タレジスタ120へ直接、または線139を介して命令レジスタ125へ直接戻 すことができる。 レジスタと、ALLJと、メモリおよびそれらのそれぞれのバスとの間のデータ とアドレスのバイプライニング(レジスタ141,142,143,145,1 46 )を第13図を参照して説明する。 スタックポインタレジスタ123のいずれが1つ内のデータ、または戻シボイン タレジスタ124 のいずれか1つ内のデータを回路127を介して直接増加ま たは減少できる。 ALU 102m  と 102bはそれの入力をそれの出力端子へ送ることが でき、増加でき、かつそれの入力を加え合わせることができる。また、ALU1 02bは加算に加えて、減算、桁送シ、桁上げフラッグ124のセット(適切で あれば)、アンド操作1.オア操作、排他的オア操作、およびlの補数算術を行 う。ALU102bは次のレジスタ131 の内容とCRCレジスタの内容を( 経路222  と 133を介して)1つの過程で組合わせることもでき、スタ ックのトップレジスタ122の1つの内容にそれを組合わせて、CRC計算に用 いられる次の数を供給する。また、ALU102bは標準の桁送シを行って、低 い4ビツトを高い4ビツトへ桁送シし、高い4ビツトを低い4ビツトへ桁送りす ることを行えるようにする特殊なニブル特徴を提供する。また、At、U102 bは節Fにおいて述べた六者択三符号化または復号を行う。 1つのセルに1枚の半導体チップがある好適な実施例においては、電力と接地の ためのダイの上に基本的な接点パッドと、全てのI10ビンA、Bと、「読出し 専用」ビン106とがある(側部分107.108.109.110、第12図 )。それらの接点パッドは基本的な安いパッケージ用のパッケージビンへ取付け るために用いられる。 基本的な接点パッドに加えて、この好適な実施例においては、付加パッドが第1 2図のADBUS 224とMBUS225へ接続するために設けられる。1つ の制御接点パッドを設けて内部メモリを不能にする。 制御接点を起動することによシ内部メモリが不能にされ、ADBUS  とMB US上のデータがプロセッサによシ用いられる。これにより、セルの外部のメモ リを使用できる。セルが安いパッケージに納められている時は、付加接点パッド は利用できないことがある。それらの付加接点はウェハープローブ接点により、 または最少数よりも多くのビンを有するパッケージ内のビンからアクセスできる 。 製造されたセルは初期化プログラムを必要とする。 ウェハープローブ時刻に、いくつかの目的のために外部メモリが用いられる。1 つまたはセルをテストすることである。別の用途は、製造過程中にセルIDをE EPROMへ書込むプログラムを供給することである。後でセルが使用される時 にパワーアップブートを許すために必要なEEFROM命令をこの時に付加でき る。初期化プログラムとテストプログラムはこの技術において周知である。 C,プロセッサオペレーション 一般に、ALU102a がメモリアドレスを供給する時にメモリの7エツチが 起る。メモリアト、レスは、レジスタ118と、実効アドレスレジスタ119と 、または命令ポインタレジスタ120との1つからのABUS上におけるベース アドレス等であるのが典型的すものであって、スタックポインタレジスタ123 と、戻シボインタレジスタ124 と、スタックのトップレジスタ122と、ま たは命令レジスタ125とからのBBUSにおけるオフセットに組合わされたも のである。 ALU 102b  における計算は、スタックのトップレジスタ122(BB US) と次ルジ、11131(CBUS)の1つ、または命令レジスタ125 01つからの命令の部分であることがあるデータを最も典型的に含む。 この好適な実施例においては、レジスタ146を介してDBUSへ結合されてい るメモリの出力でプロセッサが動作するが、ALU 102bへ直結されている データでプロセッサを実現することもできる。また、実効アドレスレジスタ11 9のような、いくつかの池のレジスタによシ行われる機能は他のレジスタで実効 できる。しかし、実効アドレスレジスタと、かつたとえばCRCレジスタを使用 するとプロセッサの動作が改善される。 一般に、メモリのアドレッシングのために、ベースポインタがレジスタ118, 119または120の1つによシ供給され、レジスタ122,123,124   ′iたは125の1つからオフセットが供給される。アトvxALU120a  はそれらのアドレスを供給fる。 また、一般に、ALU120b  はスタックのトップレジスタと次のレジスタ との内容に対して働きかける。 例外が61)、たとえば命令レジスタは中間入力をALU102bへ供給できる 。特定のアドレッシングおよびその他の命令について以下に説明する。 D、マルチプロセッサの動作 プロセッサは実効的にはマルチプロセッサ(4個のプロセッサ)である。その理 由は、多数のレジスタとパイプライニングを用いるからである。それらについて は第13図を参照して説明する。説明したようK、このマルチプロセッサの動作 の1つの利点は割込みを必要としないこと、とくに入力信号と出力信号の取扱い に割込みを必要としないことである。 各プロセッサに別々のALUを用いることなしにマルチプロセッサの動作が行わ れる。この好適な実施例においては、2つのALU、 (102aと102b) 、を用いることによシ設計の経済化が達成されるが、与えられた任意の時刻には ただ1つのALUが動作する。(BBUSは入力を両方のALUへ供給すること に注目されたい。)したがって、本発明のマルチプロセッサ動作を1つのA、  L Uを用いて行わせることができる。 この処理装置は、アドレスALUと、データALUと、メモリとを共用する4つ のプロセラサラ有スる。 基本的な小さいサイクルが各プロセッサに対して4つのクロックサイクルをとる 。各プロセッサに対する小さいサイクルが1クロツクサイクルによりオフセット されて、各プロセッサがメモリとALUを各基本的な小サイクルごとに1回アク セスできるようにする。各プロセッサはそれ自身のレジスタをセットするから、 それはそれの正常な速度で独立に実行できる。したがって、この装置は4つのプ ロセッサを並列にパイプラインする。 第12図の各レジスタに4つのレジスタ群の1つが組合わされる。各群はマルチ プロセッサの動作を容易にし、それに第13図のプロセッサ(1〜4)が組合わ される。4つの各群は1つのベースポインタレジスタと、実効アドレスレジスタ と、命令ポインタレジスタと、スタックのトップレジスタと、スタックポインタ レジスタと、戻シボインタレジスタと、命令レジスタと、CRCレジスタと、次 のレジスタと、桁上げフラッグとを含む。関連する各レジスタ群は4つのプロセ ッサの1つに対応する。各プロセッサは命令を小サイクルで実行する。各小サイ クルは4つのクロックサイクルよシ成る。第1のクロックサイクル中は、プロセ ッサはABUS 、 BBUSおよびCBUSへの適切なレジスタをゲートする 。 次のクロックサイクルにおいては、ALUは動作して、ABUS、BBUS、C BUSのALUの入力からデータを発生する。第3のクロックサイクル中はメモ リまたはIloが動作し、アドレスからALU 102aから送られ、データが メモリまたはALU 102bによ)送られる。第4のクロックサイクルと最後 のサイクルは、メモリまたはALU102b からDBUSを介して適切なレジ スタへ供給される結果をゲートする。 プロセッサは、上記シーケンスを通じて伝わるデータの波とみることができる。 各ステップにおいて、中間結果が1組のパイプラインレジスタにクロックされる 。それらのパイプラインレジスタを用いることにより、シーケンス中の個々のス テップを分離することが可能であり、したがうて同時に実行する4つのステップ を有することが可能である。4つのプロセッサは、ALU  と、メモリと、I loと、多くの制御回路を共用しているにもかかわらず1.互いに妨害し合うこ となしに動作できる。 パイプライニングを含むプロセッサの制御は第11図から最もよく理解される。 各プロセッサに3ビツトカウンタと命令レジスタがある。それらが第11図にカ ウンタ137a〜13γd として示されている。 各カウンタには命令レジスタ125a〜125dの1つがそれぞれ組合わされる 。各命令レジスタへはDBUSを介してロードされる。命令レジスタにロードさ れると、命令がPLA212へ結合される。このPLAは、命令を実行するため に必要とされる小サイクルの数を命令から決定し、それから、ロードされている 命令レジスタ125a、または 125b Xまたは125c あるいは125 d に組合わされているカウンタ1i3a iたは113bまたは113cある いは113dへ3ビツトの2進数がロードされる。たとえば、命令レジスタ12 5cにロードされるCALp  命令の場合には、2進数010(3つの小サイ クルを示す)がカウンタ137Cにロードされる。(与えられた命令に対して8 つの小サイクルを使用できるが、この好適な実施例においては、任意の命令に対 して6つまでだけの小サイクルが用いられる。)新しい命令を7エツチさせるた めにカウント値r000Jが用いられる。 カウンタ中のカウント(たとえば、3ビツト)と、それに組合わされている命令 レジスタ中の命令(たとえば、12ビツト)とは、PLA136  への15ビ ツト入力からである。4組のカウントレジスタと4組の命令レジスタのおのおの からの15ビツト入力がPLA136へ順次結合される。これについては後で説 明する。PLA  の出力はプロセッサの動作を制御する。更に具体的にいえば 、線213 はABUS 。 BBUS、 CBUSにおけるデータの流れを制御し、線214はALU102  を制御し、線215 はメモリを制御し、(および、後で説明するように副部 107゜108.109,220のI10動作)および線216はDBUSにお けるデータの流れを制御する。与えられた命令に対してPLA136 によシ供 給される特定の出力が命令セットから最もよく理解される。各命令全実行するた めにプロセッサにより行われる動作は命令セットによシ述べられる。 PLAから線213へ供給される出力は、 ABUS。 BBUS 、CBUS 上のデータの流れを制御する装置へ直結される。ALU を結合する信号は、線214  を介して結合される前に、1クロック位相遅延 レジスタ217 を介して結合される。全てのレジスタは同じレートでクロック されるから、後で述べるようにレジスタ211は遅延機能を行う。メモリ制御の ために用いられるPLA13Gからの信号が、メモリへ結合される前に、遅延レ ジスタ217 02つの段を介して結合され、したがって線215上の信号が、 線213上の信号よシ2クロック位相だけ遅延させられる。DBUSに対する制 御信号は、 PLA 136を出た後で3組の遅延レジスタ217を介してから 線216へ結合されるから、線213上の信号より3クロック位相遅らされる。 レジスタ2171d6mHzのレートでクロックされるから、与えられた命令( たとえば、命令レジスタ125aの内容)に対してPLA136は出力制御信号 を供給する。それらの制御信号は、第1のクロック位相中に線213 へ結合さ れ、第2のクロック位相中に線214 へ結合され、第3のクロック位相中に、 線215へ結合され、第4のクロック位相中に線216へ結合される。各命令サ イクルの第1のクロック位相中に、カウンタ137aの内容と命令レジスタ12 5aの内容がPLA13Gへ結合される。第2のクロックサイクル中は、カウン タ131bの内容と命令レジスタ125bの内、容がPLA136へ結合され、 および第3のクロック位相と第4のクロック位相に対して同様に行われる。 ここで、命令が命令レジスタ125a〜125dヘロードされ、カウンタ131 a〜137dへ、各命令を実行するために必要な小サイクルの間対応する2進カ ウントがロードされると仮定する。たとえば、レジスタ125aにCALL命令 がロードされ、010がカウンタ137aヘロードされたと仮定する。 第1の命令小サイクルに010と、CALLに対する12ビツト命令がPLA1 36へ結合される。この15ビツト入力からPLA136はそれの出力端子へ、 ABUS、 BBUS、 CBUS、 ALU、メモリおよびDBUSに対する CALL命令の第1の小サイクル(たとえば、4つのクロック位相)を終了させ るために必要な全ての制御信号を供給する。この装置はバイブライニング多重処 理を用いるから、A LU’への入力であるCALL命令の第1のクロック位相 を実行す、るために線213上の制御信号が用いられる。(この第1のクロック 位相中は、パイプライン中の種々の命令に対して、他の制御線はALU と、メ モリと、他のプロセッサのDBUS とを制御する。)位相2の間は、137b に対するカウンタ内のカウントと、レジスタ125b中の命令がPLA 136 へ結合される。 位相20間は、線213上の信号は、第2のプロセッサに対するALUへのAB US入力と1.BBUS入力と、CBUS入力とをいま制御して、レジスタ12 5bに含まれている命令を実行する。この第2のクロック位相中に、線214  上の信号が第1のプロセッサとALUを制御して、レジスタ125aに含まれて いるCALL 命令の第2のクロック位相を実行するために必要な機能を実行す る。(1位相に等しい遅延がレジスタ217  によυ加えられたことに注目す べきである。)同様に、第3の位相中は、線213上の信号は第3のプロセッサ に対するABUS 、 BBUS 、 CBUSを制御して、レジスタ125c   に含まれている命令を実行する。線214上の信号はALUを制御して・レ ジスタ125bに含まれている命令を実行し、線215上の信号はメモリ制御し て、第1のプロセッサに対するレジスタ125a中の命令を実行する。 そして、最後に、第4のクロックサイクル中は、レジスタ125dからの命令が 、カウンタ137d中のカウントとともにPLAI 36へ結合される。線21 3上の信号がABUS 、 BBUS 、 CBUSを制御して、第4のプロセ ッサのためのレジスタ125dに含まれている命令を実行し、線214上の信号 がALUを制御して、第3のプロセッサのためのレジスタ125c中の命令を実 行し、#J215 上の信号がメモリを制御して、第2のプロセッサのためのレ ジスタ125b中の命令を実行し、M216上の信号がDBUSを制御して、第 1のプロセッサのためのレジスタ125 a+中の命令を実行する。 16mHz  クロックの4サイクル後にレジスタ137a中のカウントが00 1まで減少する。各クロックサイクルは、PLA136によシ含まれているカウ ンタの内容の使用に続くクロックサイクルで各レジスタは減少させられる。した がって、PLA 136への入力は、レジスタ125a内の命令が同じであって も、変化する。これによシ、CALL命令の第2の小サイクルのために必要な新 しい信号を供給できるようにされる。上記のように、それらの制御信号は制御線 213.214.215.216を介する制御によってリップルされる。カウン ト内のカウントが000に達すると、これはそれに関連するプロセッサに対する 命令フェッチとして解釈される。 したがって、4つのプロセッサは、おのおの異なるサイクル数を有する命令をお のおの同時に実行できる。与えられた任意のクロックサイクルに対して仮想線に 達する制御信号は4種類の制御信号と4種類のプロセッサに対する制御信号を表 す。たとえば、第1のプロセッサに関連する制御信号は、第1のサイクル中は線 213 に現われ、第2のサイクル中は線214 に現われ、第3のサイクル中 は線215に現われ、第4のサイクル中は線216に現われる。第2のプロセッ サによシ必要とされる制御信号は後に続く。第3のプロセッサと第4のプロセッ サにヨリ必要とされる制御信号は第2のプロセッサにより用いられるものの後に 続く。 信号のバイブライニングが第13図に示されている。第10図のプロセッサ10 0のマルチプロセッサ動作が4つのプロセッサ、すなわち、プロセッサ1.2. 3.4として第13図に示されている。レジスタ群の各1つには1つのプロセッ サが組合わされる。1つの命令サイクルの4つの位相が第13図の1番上に示さ れている。第13図において、命令により呼出された特定のレジスタからの内容 がABUS%BBUS、 CBUS に置かれることを示すためにレジスタ10 1 が用いられる。それらのレジスタは、ABU S においては118 と  119であシ、BBUSにおいては122.123.124.125であυ、C BUSにおいては120.122.129.130.131である。 第1の位相中は、群1のレジスタに以前に格納されている信号(たとえばそれら のうちの2つ)がそれらのレジスタからABUS、 BBUS、 CBUSヘゲ ートされる。これが起きている間に、群2レジスタに関連する信号がレジスタ1 41.142.143からALU 102a  と 102bへゲートされる。 これが第13図に第1の位相欄の下にプロセッサ2として示されている。プロセ ッサ3に対する群3のためのメモリ中〜、同時信号がレジスタ145a  と  145bからゲートされる。そして、最後に、この第1の位相中に、群4のレジ スタに関連する信号がレジスタ146からDBUSヘゲートされる。第2の位相 中は、群1のレジスタに関連する信号はALUからレジスタ145−\結合すれ る。群1のレジスタに関連する信号ハALUからレジスタ145へ結合される。 群2のレジスタに関連するデータはメモリへ結合される。群3のレジスタに関連 するデータはレジスタ146からDBUSへ結合される。群1のレジスタに関連 するそれらはABU S  とBBUS およびCBUSヘゲートされる。およ び、同様に、各命令サイクルの第3の位相と第4の位相の間に、このパイプライ ニングは第13図に示すように続けられて、4つのプロセッサを実効的に供給す る。 E、プロセッサ命令 この節においては、プロセッサの各命令を特定のレジスタの動作および特定のメ モリ動作とともに説明する。レジスタの内容を示すために以下においては小文字 を用いる。たとえば、命令レジスタの内容がripJとして示される。レジスタ およびそれのフラッグを、第12図へのそれらのマ/ジスタおよびフラッグの相 関関係とともに述べる。 第12図の番号 ip  命令ポインタ(14ビツト)    120coooo〜3FFFの固 定範囲) (ROM をベースとするプログラム℃はアクセスできない) +r  命令レジスタ(12ビツト)    125(ROMをベースとするプ ログラムに対してアクセスできない) bp  ベースベージポインタ(14ピッ1−)11B(sooo〜3FFFの 固定範囲) (書込み専用) ea  実効アドレスポインタ(16ビツト)  119(ROMをベースとす るプログラムに対してアクセスできない) sp   f−クスタックポインタ(16ビツト)123(bpからの正のオフ セット、グロウ ダウ/) rp  戻りスタックポインタ(8ビツト)  124(bpからの正のオフセ ット、グロウアツブ) tos  データスタックのトップ(8ビツト)  122nextデータスタ ツクのトップの下の項目  131(8ビツト) crc  スクラッチとして用いられ、または  1300RC計算において用 いられる(8 ビツト) flags  キャリイフラッグ(1ビツト)   129プロセツサID(2 ビツト) 戻りスタックの1番上の素子はRAM内に物理的に配置されてはいるが、それは レジスタとしてアドレス可能でもある。 命令表 CALL    1aaa  aaaa  aaaa  サブルーチン呼出しC ALL lip  0000  aaaa  aaaa  ライブラリィ呼出し BR00101aaa  aaaa  分岐BRZ     0010 00a a  aaaa  TO3上の分岐IIBRC001011aa  aaaa   *ヤリー1/トにおける分岐 CALL interseg 0011 LLLL LLLL  (サブルーチ ン)0000 hhhh hhhh  2iF!命令LIT     0101  1ffb、 bbbb  負荷op TO8LDC0101111h bbb b  負荷定数ALU     0101 00ef  ffff  Hyクツ トップと次RET     0101 0011 1101  他の命令中の戻 りまたはビットセット IN、OUT   0100 0wrr  rrrr  l10L/ジスタの読 出し/書込み LD、ST bp+a   0100 1waa aaaa  o−ド、格納L D、ST (bp+p)+a  01lp  pwaa aaaa  o−ド、 格納LDR,STRr  0101010w rrrr  o−ド、格納、CR U reg 各命令に対して、オペレーション、符号化およびタイミングが下に標準のC言語 記法で述べられている。 CALL  呼出し手続き オペレーション: ′rp++  鳳 1owbyte(iP):’rp++  m  hibyt e(ip):ip = dest: 符号化: intra−segment: 1aaa  aaaa  aaaa dest−ip+a+1 : /”displacement a is always negativeン inter−segment: 0000 LLLL LLLL 0000 HHHHHHHH dest=H:L;  /”16bit absolute address  ’/1ibrary: 0000 aaaa aaaa dest= 0x8000+”(Ox8001+a):/”table 1oo kup call ”/タイミング: 呼出しの種類  −クロック   特定のメモリオペレーションintra−s eg     3 1   ’rp++  ” hibyte(ip)Oir  m ”(ipz  ”dest)interseg        5 4   jobyte(ea)=”ip++3  hibyte(ea)−”i p 2   ”rp++=lobyte(ip)l  9rp++−htbyte( ip)Oir=’(ip−”dent) library         4 3  ”rp++−1obyte(ip)2   °rp+十−hibyte( ip)”   iP  =  dest Oir=”1p BR常に分岐 オペレーション= ip  m dest: 符号化: 00101aaa aaaa dest m ip+a+1 : /”displacement a i s  sign extendedンタイミング: 参クロック特定のメモリオペレーションBRCキャリイでの分岐 オペレーション: 1f(CF)ip−dent; else  ip++: 符号化: 001001aa aaaa dest−ip+a+I:/”a is sign extended ”/タ イミング: 参りoツク   特定のメモリオペレーション0  ir= ”(ipm de st)BRZ    TO8−−0における分岐オペレーション: 1f(tos−−0,tos−next、next−”(++5p))ip−d est:else”+tp: 符号化: 001000aa aaaa destwip+a+1 :/”displacement a is sig n extendedンタイミング: 参クロック特定のメモリオペレーション2    1  tos ” next :0    ir= ”(ip =dest)LDRレジスタをTO8へ動かす (ある間接的な、インデックスされたメモリ基準を含む)オペレーション: ”(8p−−)−next; if(reg)(next  =  tos:  tos −reg)else     (next=bp+TO8ornext、−(bp+2p)+TO8J 符号化: 01010100 rrrr reg=r  /” see table ”/タイミング: 参クロック 特定のメモリオペレーション(if (bp+P)+TO8)    54 1obyte(ea)w”(bp+2p)3  hibyte(ea) =”(bP”2p”り(if reg、bp+TO3)  32   ”8p− −−next if(reg)next = tos:1  if(reg) tos = r egelse next=bp+TO8,ea+TO801r ”’  ”(+ +3p) STRTO8をレジスタに格納 (ある間接的な、インデックスされたメモリ基準を含む)オペレーション: if(reg)  I reg  =  tos;  tos−next;Je lse     lbp+TO8−next or(bp+2p)+TO8−n ext)next  7  ”(++sp); 符号化: 01010101 rrrr reg= r  /” see table ”/タイミングニ ークロック 特定のメモリオペレーション(if(bp+p)+Tos)    s4 1obyte(ea)−”(bp+2p)3  hibyte(ea)− ”cbp+zp+i)tf(reg、bp+TO3)  3 2  if(reg)reg=t’os;else bp+TO8,ea+TO 8−nextl  if(reg) tos = next:next t*  ”(++sp): Oirツ’(++ip); レジスタ割当て 0000  Fl ags       CF x  rD I  ID 00 001  CRClow byte  (high b7te  in TO8 )0010 1owb)’te(bp)         /’write ” /next (”0VER’ 1nstruction) /”read ”1 0011            ンwriteン0110  see RPO P、 RPUSHo 111 ”(bp+TO8)  /” 1ndexed  fetch、5toreン1000 ”(”(bp+o)+TO8) /’ 1 ndexed 1ndirectン1001   ”(”(bp+2)+TO8 )  /” 1ndexed  1ndirect  ”/1010  ”(” (bp+4)+TO8)  /”1ndexed 1ndirect ”/1  ol 1  ”(”(bp+6)+TO8)  /’ 1ndeced 1nd irect −/RPOP    pop  リターンスタックタイミングニ ークロック  特定のメモリオペレーション2   ”5p−−= next next = tos: 1   tos ” ”rp−−;; Oif蓼 ”(++1p) RPUSHtosを戻りスタックへ押すtos  ”  next: next  =  ’(十→8p); 符号化: タイミング: 會クロック  特定のメモリオペレーション2  ’(++rp)=tag : 1  jog ” next: next x ”(++sp); Oir =  ”(”1P) IN    Ilo  レジスタをTO8へ動かすneXt  ”  tos; 0100 00rr  rrrr タイミング; φp o y p    a定のメモリオペレーション3    2  °5p −−=nextnext −toe: OUT    TO3を I10レジスタに格納するtos  x  next ; next  1l11 ”(++sp);符号化: 010001rr rrrr タイミング: 参クロック   特定のメモリ動作 2  reg−tos; 1  toe = next; next唸0(+÷8p)1 0  ir = @(++tp); LDC(TO8へ)定数を格納する オペレーション: ”IIP−−=  next: neXj  ”  tos: tag  = constant: 符号化: 0101111Hbbbb if(Hm−0) constant −0000:bbbb:else co nstant −bbbb:0000タイミング: 参クロック  特定のメそりオペレーション2  ”(sp−−) −next : ntxt −toe: 1  tos ” constant:Oir = ”、(”1p) LD(bp+a)   ベースページからロードするオペレーション: ”5p−−m next next  漏 toe tos  =  ”(bp+5ource):符号化: 010010aa aaaa 参クロック特定のメそりオペレーション2   ”5p−−= next; next −toe: 1   tos = ”(bp+5ource):Oir = ”(++1P) LD(bp+p)+a  間接的にロードする(バイトがbp+offsetに おけるポインタによシアドレスされ、それからTO8によりインデックスされる TO8) オペレーション: 令sp−一 瓢 next: next = tos tos = ”(”(bp+2p)+offset):符号化: 011p poaa aaaa offset = aa aaaa タイミングニ ークロック  特定のメモリ動作 4 1obyte(ea) −”(bp+2p)−3hibyte(ea)−” (bp+2p+1)2  ”5p−−= next: next  =  tos: 1  tos−”(ea+offset)01r ” ”(++1p) ST (bp+a)  ベースベージに格納するオペレーション: ”(bp+dest) w tos tos  ′next: next = ”(”+Sp) 符号化: 010011aa aaaa dest  =  aa  aaaa タイミングニ ークロック  特定のメモリオペレーション2  ”(bp+dest) =  tos:1   tos  =  next; next  =  ”(”+5P) Oir  =  ”(”1p) ST(bp+p)+a 間接的に格納する(aだけオフセットされたbp+2p におけるポインタによりアドレスされたバイト中へのTO8)オペレーション: ”(”(bp+2p)+offset)’−tos:tos  = next: next  −1++sp) 符号化: 011p plaa aaaa offset = aa aaaa タイミングニ ークロック 特定のメモリ動作 4 1obyte(ea)=”(bP+29)3  hibyte(ea戸?( bp+2p+1 )2  ”(ea+off) = tosl  tos ”  next: nextm ”(++5p) Oir =  ’(++ip) CALU群〕 hibyte(ip)=  ”rp−−:1obyte(ip)=  ”rP− −;pipe = tos: /”1nternal processor p ipelineンtos  =  tos  op  next:Byitch   (s)[ case  O: next=next:   /’t7pical unar y op ”/case 1: nextw ”(++sp); /” t)’ pical binar3’ Of)ン符号化: 0101 00rf  ffff op = fffff /”s equal to high order f  bit 7s = (1==unary 0p)l (0==binary  op)02表: 符 号   オペレーション      桁上げ状態00000   tos+  next       arith桁上げ00001    tos + n ext + carry arith桁上げ00010    next−to s        arith 借り00011    next−toe−c arry  arith借り00100   tos −next       arith借シ00110゜ 01000    tos AND next    不変0i001     tos ORnext     不変01010    toe XORnex t    不変01100    droP         不変01101 swap−drop     unchang、ed01111    CRC 5tep       不変10000     asl (TO8)        tos 710001     asr (TO8)       01 00IOrotate  1eft(tos)  tos710011      rotate  right(tos)tog。 10100    tos           parit)’(TO8)1 0111    3of6  encode      有効でなけレバセット スル11000    1sl  (TO8)11001    1sr  ( TO8)ilolo     4だけ左へ桁送シ11011    4だけ左へ 桁送り 11100   交換 11101     tos  (NOP)11110     N0T(TO 8)11111    六者択三復号 タイミング: S    参クロック   特定のメモリ動作(if r!−1)    3   hibyte(ip) = ”rp−: )(if r−−1)    2  1obyte(ip) −”rp−−: )1  tos = alu out put(if r=−1)    3 1obyte(ip)= ”rp−−;  )2  tos = alu outputl  ”(++sp) = ne xt Oir −”(+−Np) 3WA P  特殊な場合 TO8とNEXT (7)交換は、TO8とNEXTの間の直接データ経路を用 いるALU opsの特殊なケースである。NEXTレジスタは、TO8にNE XTの内容をロードする前に、TO8C1ccヲバイブラインレジスタを介して 受ける(非同時転送)。 NOP 動作: ++ip: 符号化: 短     0010 1000 0000長     0101 0001  1101タイミングニ ークロック   特定のメモリ動作 短           1 (BR+1)        Oir −”(++ip)長            2 1  to8 々 toe Oir  =  ”(”1p) RET   サブルーチンから戻る 動作: hibyte(ip) = ’rp− 1obyte(ip)−”rP−− タイミング: 参クロック特定のメモリ動作 3  hible(iP) =  ’rP−−2 1obyte(ip) −” rp−−1tos = tos  1 0   if皺 ”(++!p) (LITERAL  Group  )動作: tos m tos op constant ;符号化: 0101 1ffHcccc op置ff i装f (HwmO) cons tant−0000:ccccelse c ongtant−cccc:0000op表: 符号  動 作         桁上げ状態00    tos +cona tant     arith桁上げ01   tos −constant     arith借シ00     tos AND constantl 1     constant(see LDC)F、六者択三回路 前記したように、伝送のために4ビツトニブルを6ピツト語へ符号化する手段( 第14図の符号器)と、6ピツト語を4ビツトニブルへ復号する手段(第15図 の復号器)とをALU102bは含む。符号器と復号器は、変換を両方向に非常 に迅速に行えるようにするハードワイヤド論理を用する。更に、セルによシ受け られた6ピツト語が実際には六者択三符号である、すなわち、3つがOで、3つ が1である(第9図)ことを確認するための回路が第16図に示されている。 第14図を参照して、レジスタ142が示されている。レジスタの4ビツトがデ ータDO−D3を含んでいる。このデータを符号化するためにALUが指令され たとすると、結果としての6ビツトがラッチレジスタ145bへ結合される。第 9図に示されている変換を行うために%De ビットがレジスタ145bの初段 へ直結されてEOsすなわち、符号化されたビット、になる。また、ビットD3 がレジスタへ直結されてE、になる。残りの各ピッ)Et−E、が論理回路15 3〜150によりそれぞれ供給される。 それらの各論理回路はDo s Dt 、Dz % Dzを受けるために結合さ れる。各論理回路は通常のゲートを含む。それらのゲートはそれのそれぞれ、の ブロック内に示されている式を実現する。それらの式が標準的なrCJ言語(r &J=論理アンド、「!」=論理ノット、「1」=論理オア)で示されている。 それらの式は通常のゲートで実現できる。 第15図の復号器が同様のフォーマットで示されている。この時には符号化され たデータの6ビツトがレジスタ142の中に示されている。データの復号された 4ビツトがレジスタ145の中に示されている。第19図に示されているパター ン割当てを実現するために、Eo ビットがレジスタ145へ直結されてDoと なる。E、 ビットがレジスタ145へ直結されてD3となる。論理回路154 と155がビットD、とり、をそれぞれ供給する。回路154はピッ)Ea%E i 、E4 、Esを受けるために結合され、回路155はEo、E+、Es、 Es を受ける(Do−D、  ビットを供給するためにはE2は用いられない )。6ビツトパターンのあるものは用いられず、他のものは同期のために用いら れるから、データニブルへの変換は不要である。)回路154と155は通常の 論理ゲートから構成され、示されている式を実現する。記号「^」は式中の排他 的オア機能をト語が3つの0と3つの1を含んでいることを確認する。符号化さ れた語はスタックのトップレジスタ122から2つの全加算器157と158へ 結合されているのが示されている。それらの加算器段はALU 102bに含ま れている。各加算器はX1Yと桁上げ入力を受け、和と桁上げ出力を供給する。 それらの通常の加算器段は、図示のように、符号化された語の1ピツトを受ける ためにおのおの結合される。 (各ビットのアドレス157 と 158のいずれかの入力端子へのどの結合も 使用できる。)加算器157と158の桁上げ出力端子が排他的オアゲート15 9へ結合される。加算器157と158の和出力端子が排他的オアゲート160 へ結合される。ゲート159と 160の出力端子がアンドゲート1610入力 端子へ結合される。このアンドゲートの出力がそれの高い状態にあるとすると、 レジスター02内の語が3つの1と3つの0を含む。他の場合には、ゲート16 1の出力はそれの低い状態(アボート状態)にツ)ニブルに復号される。 ■ 入力/出力部 A、総括 110部は、ラング発生器、カウンタ、比較器等のような複数の回路素子を含む 。それらの回路素子はソフトウェア制御の下に種々の構成で相互に接続される。 これの例が、アナログ−デジタル(A−D)とデジタル−アナログ(D−A)動 作について下に示されている。それらの素子と、それらの素子のソフトウェアで 構成可能な相互接続がセルに大きな融通性を持たせ、セルが多くのタスクを行え るようにする。全体のI10部はプロセッサを含んでいるのと同じ「チップ」の 上に製造することが好ましい。 B、バッファ部 第10図に示すように、および先に述べたように、各セルは4つの入力/出力副 部を含む。副部のうちの3つ101.108.109 I/′i、ビンAおよび ビンBとして示されている一対のリードをおのおの有する。 第4の副部110は1本の「読出し専用」ビン106を有する。4つの副部のい ずれも4つの副プロセツサのいずれとも通信できる。第12図に示すように、ア ドレスバス(ADHUS )とメモリバス(MBUS)  を4つのI / O 副部へ接続することにより容易に実現できる。レジスタ146を介してDBUS へMBUSを使用することによ、9I10副部がプロセッサレジスタと通信でき るようにされる。 各ビンAとBはTTLレベル信号を受け、供給でき、かつ三状態にされる。現在 の好適な実施例においては、各ビンは約40ミリア/ベアを受け、かつ供給でき る(ビン106を除く)。全てのビンAをアナログ出力信号を供給するためにプ ログラムでき、ピンBヘアナログ出力を供給するために3つのI10副部107 .108.109にデジタル−アナログ変換器が含まれる。任意のビンBにおけ るアナログ入力信号をデジタルカウントへ変換できる。その理由は、3つのI1 0副部が、それらのビンへ結合された八−り変換器を含むからである。各ビン対 (ビンAとビンB)は入力信号のための差動増幅器と、差動受信器と、差動送信 器と、差動電圧比較器として動作できる。簡単なスイッチングから、たとえば、 ステッピングモータの巻線を駆動するために結合された二対のビンを有するまで の、多くの異なる機能を実行するためにI10副部を使用できる。 第17〜23図に示されている回路が副部101.108.109において繰返 えされている。ビンAとビンBに組合わされてい、る回路(第17図のバッファ 部のような)はI10副部110 には完全には含まれていない。データをビン 106で読出すことを許すために十分なバッファリングだけを必要とする。 第17図のI10バックァ部を参照して、出デ〜りがバッファ163を介してビ ンAへ結合される。 同様に、データがI10制御スイッチ165 を通った後で、出データがバッフ ァ164 を介してビンBへ結合される。この出データは、たとえば、第23図 のレジスタ206から第19図のゲート208を介してビンAへ結合される。イ ネイブルA (、EN、A )が高い(線166)時に、バッファ163  を 介してビンAへの出力を可能にするために制御スイッチ165が用いられる。更 に、そのスイッチは、イネイブルB (EN、B)が高い(線167)時にビン Bへの出力を可能にし、イネイブルR8−485が高い時に(線168A)、両 方のビンへの出力を可能にする(ビンBへの出力が反転されている)。イネイブ ルアナログ出力信号が高い時にスイッチ115を介してビンAへの出アナログ信 号が供給される。 ビンAへの入来信号が差動増幅器16901つの入力端子へ結合される。この信 号の他の端子が基準電位(たとえば2.5ボルト)を受ける。この増幅器は、ノ イズの噴出を阻止するために一般的に用いられるヒステリシスモードも含む。増 幅器169  へ結合されているイネイブルヒステリシス(ビンA)信号が高い 時にそのモードは起動される。増幅器169の出力端子が遷移検出回路171  へ結合される。その遷移検出回路は各遷移、すなわち、0から1へ、または1か ら0へ、を単に検出する。 ビンBへの入力が差動増幅器170の1つの端子へ結合される。その差動増幅器 は増幅器169と同じにできる。増幅器170はイネイブルヒステリシス(ビン B)信号を受ける。増幅器1γ0への他の入力(線176)はいくつかの信号の うちの1つを受けるために結合できる。それは、電圧比較噂のために使用される DC信号と、後で説明するランプと、差検出のためのビンA上の信号と、または 基準電位(たとえば2.5ボルト)とを受けることができる。ある動作モードに 対して、増幅器170の出力を排他的オアゲート177を介して反転できる。O から1へまたは1からOへの遷移を再び検出するために、遷移検出器172 に ビンBの入力が組合わされる。 C,I10カウンティング/タイミング各セルは16mHzの信号を供給するた めにタイミング発生器(RC発振器)を含む。この信号は、710部に含まれて いるレートマルチプライヤ178へ結合される。このマルチプライヤ178は出 力周波数を各I10副部へ供給する。このマルチプライヤ118は出力周波数を 各I10副部へ供給する。 このマルチプライヤは に等しい周波数foを供給する。ロードされた値はレートマルチクライヤ178 ヘ レジスタヘロードされた16ビツト語でちる。レートマルチプライヤは4つ の16ビツトレジスタと1つの16ビツトカウンタチエーンを有する。4つの論 理回路により4種類の出力信号を、各副部に1つずつ、選択できるようにされる 。2つのバスサイクル(各8ビツト)を用いて16ビツト語をレートマルチプラ イ、ヤ178のレジスタヘロードさせるために用いられる。上の式かられかるよ うに、比較的広い範囲の周波数を発生できる。後で説明するように、ビット同期 を含めた多種類の機能のためにそれらの周波数は用いられる。 各副部におけるマルチプライヤ178 の出力が8ピンカウンタ179へ結合さ れる。そのカウンタへはプロセッサのデータバスからのカウンタロードレジスタ 180から最初にロードできる。このレジスタは、たとえば、プログラムからデ ータを受けることができる。カウンタ内のカウントはレジスタ181と比較器1 82へ結合される。このレジスタの内容はプロセッサのデータバスからもロード される。カウンタの内容とレジスタ183の内容か一致することが比較器182 により検出されると:その比較器は事象信号を第19図の状態マシン19−\供 給する(マルチプレクサ190と191への入力)。その状態マシンからの信号 (第19図の実行レジスタ198の出力)を受けた時に、カウンタ119の内容 をレジスタ181へ保持させることができる。同じ実行レジスタ198はカウン タ179にレジスタ180からロードさせることができる。そのカウンタがフル カウント(終端カウント)IC達すると、第19図の状態マシン(マルチプレク サ190と191への入力)へ信号が結合される。 D、I10制御および状態マシン 第19図を参照して、プロセッサMBUSはレジスタ185,186と通信する 。両方のレジスタはマスキング機能を実行する。レジスタ185 の3ビツトが 、マルチプレクサ190へ結合されている5本の線の1本の選択を制御する。同 様に、レジスタ186の3ビツトが、マルチプレクサ191へ結合されている5 本の線の1本の選択を制御する。マスキングレジスタ185と186の出力端子 がマルチプレクサ187へ結合される。マルチプレクサ181 からの5ビツト がレジスタ198へ結合さnる。それらの各ビットが、状態マシンにより実際に 実行される異なる機能を定める。とくに、それらのビットがロードカウンタと、 ラッチカウントと、イネイブルランプスイッチと、パルスピンAと、パルスビン Bとを制御する。 マルチプレクサ190と 191は第18図のカウンタ179から終端カウント 信号と、比較器182からの比較信号と、第20図のランプ発生器200 かも のランプスタート信号と、第17図の遷移検出器171と112からのそれぞれ の遷移A信号と遷移B信号とを受ける。各マルチプレクサ190 、!: 19 1 カらの1ビット出力がオアゲート188へ結合さノする。 両方のマルチプレクサ?9Qと191 からの出力が同時に生じた時に優先度が マルチプレクサ190の出力がマルチプレクツ187を「どの事象」として示さ れている信号で制御する。この信号は3×3先入れ、先出しくFIFO)バッフ ァ199にも格納される。この信号はMUX190と191のどれが事象を受け たかを示し、このデータはビンAとピンB(g17図)への入力とともにFIF O199に格納される。 各I10100ための状態マシンは、第19図に破線189の内側に示されてい るように直列接続された4つのD形フリップ20ツブを有する。フリップ70ツ ブ194 と 196は8mHz信号を受け、フリップフロップ193と195 はこのタイミング信号の補数を受ける。クロッキング信号(CLK)が7リツプ フロツプ194のQ出力端子から得られ、レジスタ198とFIFOへ結合され る。フリップ70ツブ196の Q端子から受けたクリヤ信号が1/ジスタ19 8へ結合される。 動作時には、マスキングレジスタ185ト186ハソフトウエア制御の下にロー ドされる。たとえば、レジスタ185からのビット力、マルチプレクサ190へ の入力線、たとえば終端カウント、01本を選択させる。それから第19図の回 路信号終端カウントを待つ。信号終端カウントが生ずると、状態マシンは動作を 開始し、レジスタ185からのデー・夕の5ビツトがマルチプレクサ18γを介 してレジスタ198へ接続される。状態マシンはレジスタ198からの線の1本 上に出力を生じさせて、たとえばビン、Aにパルスを生じさせる。同様に、レジ スタ186中の語を用いて、再びたとえば、カウンタにロードさせる。 フリップフロップ203と 204はレジスタ198の出力によυクロックされ る。それらのフリップフロップ忙より出力信号を制御できる。オアゲート208 により第23図のシフトレジスタ206 からのデータをピンAへ結合できる。 このレジスタについては後で説明する。 ADBUSの下位6ビツト、が第12図のI10副部107.108.109. 110内の復号器へ入力される。 特定のI10素子を選択するためにそのビットの2つが用いられ、残シは動作を 制御するために復号される。第11図のPLA136は一般化された出力端子2 15 を有する。この出力端子は、I10100動作を制御するためにデータを 使用するためにABIJS  クロックサイクルを選択するために全てのI10 副部107,108.109.110へ並列に接続される。 E、アナログ−デジタルおよびデジタル−アナミグ変換 まず第20図を参照して、I10100、周期が知られているランプを連続して 発生するラング発生器200 を含む。このランプ発生器の出力はバッファ20 1  を介してバッファされ、スイッチ202により選択さnる。後で説明する ように、スイッチは各ランプのスタートに続いであるカウント(1時刻)におい て選択され、それKよυ同じ電位をコンデ/す203 へ結合する。このコンデ ンサは充電され、スイッチ175が閉じられた時に電位はバッファ204を介し てピンAへ結合される。(スイッチ175は第1T図に示されている。)スイッ チ202と、コンデンサ203と、バッファ204とはサンプルおよびホールド 手段として作用する。 デジタル−アナログ変換をどのようにして行うかを説明し、種々の機能を行わせ るために第19図のI10制御器および状態マシンによシッフトウエアを利用し てI10100回路素子をどのように再構成できるかを示すために、第21図に は前記したいくつかの回路素子が再び描かれている。 アナログ−デジタル変換のために、第18図のレート増幅器178またはカウン タ119から適切な周波数(fo)が選択される。それはランプ発生器200( 第21図)により発生されるランプの周期に対応する。希望の出力アナログ値に 対応するデジタル値がレジスタ183にロードされる。ランプが始まるとランプ スタート信号が第19図の状態マシン189を介して(たとえば、マルチプレク サ190 とフリップフロップ)結合される。それからfa倍信号カウンタ11 9内でカウントされる。それから比較器182がカウンタ179の内容をレジス タ183の内容と比較する。2つの語が同じであると1.比較信号がマルチプレ クサ191を介して加えられて、rsM+Jによシ示されているように状態マシ ンを再び起動させてサンプルおよびホールド手段の189とスイッチ202 を 閉じさせる。ランプ発生器により発生された各ランプに対してランプスイッチ2 02が閉じられて(たとえば500ナノ秒の間)、レジスタ183に置かれてい るデジタル数に対応するDC電圧までコンデンサ203 を充電させる。 A−D変換を行うことができる1つのやシ方が第22図に示されている。入力ア ナログ信号が差動増幅器17001つの入力端子へ加えられる。ランプが増幅器 170 の他の端子へ加えられる。最初に、ランプがスタートさせられると、状 態マシン189はレジスタ180からカウンタ179ヘロードさせる(たトエば 全部0)。カウンタはランプの周期に適当な周波数(fo)でクロックされる。 ビンBにおける電位とランプが同じ電位を持っていることを遷移検出112が検 出すると、状態マシン189 がカウンタ179内のカウントをラッチ181に 保持させる。 ランチ181内のデジタル語はピンBにおけるDC電位に対応し、それによシア ナログーデジタル変換を行う。 F、I10通信 たとえば第1図を参照して先に説明したように、各セルはデータを通信線または その他のり、ンクを介して送ることができる。副チャネル内のセルが、採用され ている通信リンクによシ典型的に決定されるのと同じレート、たとえば、電力線 に対するようなノイズの多い環境においてはIOK BPS 、  でデータを 送る。現在の好適な実施例においては、セルは水晶発振器を持たず、RC発振器 を利用する。後者は特に安定ではなく、温度変動と処理の変動の結果として周波 数変動が起る。更に、セルの間で同期が行われず、したがってデータを適切に読 出すために各セルは入来データに同期せねばならない。全てのセルの1つの特徴 は、それらのセルが入来データの周波数を検出および格納し、パケットを確認応 答した時に、それらのセルは元のパケットが送られた周波数でそれらを送ること ができる。これは、セルが確認応答パケットを受ける時に同期させるためにセル にかかる負担を減少させる。 第23図を参照して、狩りモード中は■10副部はデータを狩る。このモード中 は、レート増倍器は周波数(fo)をカウンタ179へ供給し、MBUSから6 るfiがレジスタ183ヘロードされる。一致が生じ、予測される入来データレ ートに対応する周波数で比較器182により検出される。とくに、カウンタ17 9の終端カウントが遷移に同期させられる。 破線で示されているように、プロセッサは第17図の遷移検出器171と 17 2から遷移を絶えず探す。 遷移が起ると、終端カウントの前と後のいずれに遷移が生じたかをプロセッサは 判定し、それから、遷移が検出されたのと同時に終端カウントが検出されるまで 周波数(fo)を調節する。この周波数はシフトレジスタ206の桁送シ速度で ある。(プロセッサによシ実行される過程が第23図にブロック210と211 により示されている。)レジスタ183ヘロードされる数は、遷移が起る時刻と 、レジスタ206内でデータを桁送りするために理想的な時刻との間で位相を推 移させる。これは遷移中のデータの桁送りを阻止する。カウンタ179が終端カ ウントに達するたびにカウンタ119は再びロードされる(たとえば全部O)こ とに注目されたい。 ビット同期が行われると、同期のために必要なレ−)(16ビツト語)がプロセ ッサメモリに格納され、そのレートの発生対象であるパケットを確認応答する時 に伝送周波数を設定するために用いられる。 この格納されているビットレートは、後で説明するように、スロット期間(M) を最後に受けたビットレートに一致させることができるようにする競合バンクオ フアルゴリズムで用いられる。 比較器の出力が6シフトレジスタ206のための桁送シ速度として用いられる。 狩りモード中は、ビンBからのデータがレジスタ206内で絶えず桁送シされる 。第9図に示すように、パケット、のプリアンプル(010101−ビット同期 )がシフトレジスタ206に沿って桁送りされ、同期がとられるように桁送シが 調節される。パケット開始フラッグが現われるとにプル同期−101,010) 、レジスタ206の最後の2段が1を含み、これはアンドゲートにより検出され る。ゲート207の出力端子における2進1が狩りモードを終らせ、ニブル同期 を行わせる。 これが起ると、データがシフトレジスタ(6ビツト)からデータラッチ235ヘ クロツク入力され、そこからデータをプロセッサへクロック入力させることがで き、4ビツトニブルへ変換させられる。シフトレジスタ206内の全部0を検出 するために別の回路手段が設けられる。これdi起ると、プロセッサとシフトレ ジスタが狩シモードー\戻る。レジスタ183ヘロードされた数は、遷移が起る 時刻と、レジスタ206 内でデータを桁送りするために理想的な時刻との間で 位相を推移させる。これは遷移中のデータの桁送シを阻止する。 伝送すべきデータはデータレジスタ2o5へ転送すれる。(4ビツトニブルを表 す6ビツトだけがデータレジスタ205へ転送されることに注目されたいつそれ からそれらの6ビツトはシフトレジスタ206へ転送され、桁送り速度で桁送り されて出力される。 前記のように、桁送シにより出力されたパケットが確認応答を表すものとすると 、桁送り速叫は入来データのレートに対応する。他方、出力されるパケットがい くつかのセルへ送られるものとすると、桁送シ速度はセルを伝送するための公称 桁送シ速度である。 (第23図には、レジスタを出るデータがビンAだけへ送られる様子が示されて いることに注目されたい。差動モードの場合には、ビンAの補数がビンBへ駆動 される。および他の変形が可能である。)G、I10レジスタおよび資源共用 各I10副部は、MBUSへ双方向接続されるいくつかのレジスタを有する。そ れらのレジスタは第12図のI10副部101.108.109.110  に ある。プロセッサプログラムの制御の下でそれらのレジスタを読出し、書込むこ とにより、正しい動作のためにI10100構成される。第12図は4つのI1 0副部107.108.109.110 を示し、かつ、MBUSの下位8ビツ トと、ADBUSの下位6ビツトへの接続を示す。2つのADBUSビットが4 つのI10ユニットの1つを選択し、その副部のI10制御レジスタおよび状態 レジスタ(後述する)の1つを選択するために残904ビットが復号される。I 10100動作を制御するために第11図のPLA136から2本の線がある。 −万の線Vir読出し」であシ、他方の線は「書込み」である。適切な場合には それらの線はクロックサイクルの位相3において!活動状態にある。 I10レジスタと、機能と、ビットの定義とを以下に記す。 書込みレジスタ:(「書込み」線により制御される)。 a象om成レジスタ:レジスタ、マスキング、185第19図: ビットO:事象が起るとビンAをトグルするビット1:事象が起るとビンBをト グルするビット2:事象が起ると8ビツトカウントをラッチする ビット3:事象が起るとランプスイッチを閉じる(一時的にオン) ビット4:事象が起ると8ビツトカウントをロードする ビット5〜7:入力マルチプレクサ:MUX190、第19図。 000  ビンAにおける遷移 001 ビンBにおける遷移 010 終端カウント事象 011 カウント比較事象 100  ランプスタート事象 101 ピンB比較事象 事象1構成レジスタ:マスキングレジスタ186、第19図: ビソトO:事象が起るとビンAをトグルするビット1:事象が起るとビンBをト グルするビット2:事象が起ると8ビツトカウントをラッチする ビット3:事象が起るとランプスイッチを閉じる(一時的にオン) ビット4:事象が起ると8ビツトカウントをロードする ビット5〜7:入力マルチプレクサ:MυX191、第19図。 000 ビンAにおける遷移 001 ビンBにおける遷移 010 終端カウント事象 011  カウント比較事象 100  ランプスタート事象 101 ビンB比較事象 I10レジスタおよび資源共用 8ビツトカウンタロードレジスタ二カウンタロードレジスタ180;第18図 ビットO〜7;カウント 書込み通信データ出力レジスタ:データレジスタ205、第23図; ビット0〜7=データ 書込み通信構成レジスタ:(図示せず) (MBUSからロードされる) 送信機能と受信機能のために通信副部全構成するために用いられる。 ビットO:0=受信、1=送信 ビット1 : NOP ビット2 : NOP ビット3:シフトレジスタイネイブル ビット4:狩シモードに入る ビット5 : NOP ビット6 : NOP ビット7:NOP  。 出力構成レジスタO:(図示せず) (MBUSからロアナログピン設定とデジ タルピン設定に用いられる。 ビット0:イネイブルビンAアナログ出力ビット1:イネイプルビンAデジタル 出力ピット2:イネイブルビンA引上げ ビット3:イネイブルピンA引下げ ビット4:イネイプルビ7B反転 ビット5:イネイブルビンBデジタル出力ビット6:イネイブルピンB引上げ ビット7:イネイブルビンB引下げ 出力構成レジスタ1:(いまは示されている)(MBUSからロードされる) イネイブル機能と比較機能に用いられる。 ビットO:8ビットカウンタイネイブルビット1:ピンBとTTL基準を比較 ビット2:ピンBを調節可能なり、C基準と比較ビット3:ピンBとランプ電圧 を比較 ビット4:ピンBとピンAを比較 ビット5:R8−485ドライバをイネイブルにする ビット6:ピンAにおける入力ヒステリシスをイネイブルにする ビット7:ピンBにおける入力ヒステリシスをイネイブルにする 出力構成レジスタ2:(図示せず> (MBUSからロードされる) ピン論理レベルの設定に用いられる。 ビットO:実行、8ピツトカウンタロードレジスタ内の値を8ビツトカウ/りに ロードするビット1:ピンAを論理レベル1に設定ビット2:ピンAを論理レベ ル0に設定ビット3:ピ/Bを論理レベル1に設定ビット4:ピンBを論理レベ ルOに設定レート増倍器の下半分:レート増倍器178、第18図レート増倍器 の下側バイト レート増倍器の上半分:レート増倍器1T8、第18図8ビツト比較ロードレジ スタ二 ロードレジスター83比較、第18図 比較のためのバイト 読出しレジスタ=(「読出し」線により制御される);事警読出しFIFO:F IFO199、第19図ビットO:0=事象1発生 l=事事象0生 生ット1:事象発生中のビンAレベル ビット2:事象発生中のビンBレベル I10条件レジスタ読出し: I10状態: ビット0:入力ピンA ビットl:入力ピンB ビット2:l=ランプ比較 ビット3 : NOP ビット4 : NOP ビット5 : 1 =FIFOがデータを有する0−FIFO空 8ビットカウンタランプ:レジスタ181、第18図カウントバイト 通信データ:データレジスタ235、第23図データバイト 通信状態=(図示せず) (MBUSへ読込み)ビットO:受信モード:1=シ フトレジスタ中でデータを利用可能 送信モード二〇=送信レジスタレディ ビット1:第23から狩りモードにある資源共用: 現在の好適な実施例においてはプロセッサ間で共用される5つの資源がある。そ れらはEEFROM  と4つのI10副部である。ハードウェア「信号(Se maphore)レジスタJ(SR)と RAM中の5語が資源共用を制御する ために用いられる。第30図はマルチプロセッサが共通資源をどのようにして共 用するかを示す。第12図の5R95はMBUSのビット0を読出し、書込む。 各RAM If!は1つの状態:アイドル、proc、sl、Proc、 #  2、Proc、 $3 ’またけPr0C,$4、を含む。プロセッサは、ある 資源が使用中かどうかを調べるために、資源の割当ての前にRAM場所を質問で きる。資源が割当てられていないとすると、下記のようにそれは信号レジスタを アクセスする。(あるいは、プロセッサは最初のRAM質問を飛越し、信号レジ スタをアクセスした後でRAM場所を調べる。)資源が既に使用中であるならば プロセッサは信号レジスタを「0」にクリヤして再試行を待つ。 資源が「アイドル」であれば、プロセッサはRAMレジスタの状態を「アイドル 」かうr Proc、 #x Jへ変えることによシ資源を割当て、それから信 号レジスタを「0」へクリヤする。プロセッサが資源を終ると、RAM場所を「 アイドルコヘクリャする。 SRは1ビツトのハードウェアレジスタである。 それのそれぞれのサイクルの位相3の間に、要求があると、各プロセッサはSR をアクセスできる。時間系列においては、これは、連続する4つのクロックサイ クル(たとえば位相)の1つでプロセッサがS R295を1回アクセスできる ことを意味する。 S R295は通常は「0」にセットされる。第30図において、プロセッサ# 1と#3はS R295の使用を求めていない。サイクルの開始時にそれが「0 」を受けるものとすると、現在は何も割当てられず、またはクリヤされないこと を知り、適切なRAM場所を設定し、それが1アイドル」を含んでいるとすると 、プロセッサはそれの Proc、 # を挿入して資源を割当て、それからS Rを「0」へ「クリヤする」。別のプロセッサが共用資源を用いていることをプ ロセッサが発見し7たとすると、それはそれのProc、 #を割当てず、それ からSRを「0」へ「クリヤする」。この事象においてはそれは待って、再試行 せねばならない。 EEFROMにおける動作のようなちる動作が多くのクロックサイクルを占める ことがあるから、プロセッサはRAMレジスタを「割当て」なければならず、し かし共用資源を使用中に5R295を解放せねばならない。割当てられたRAM jJJ所を用いてプロセッサがそれの動作を行っている時は、rQJを発見する までそれはSRを再びアクセスする。それからそれはRAM場所を「アイドルJ Krクリヤコし、SR295を「0」に「クリヤ」する。プロセッサが5R29 5をアクセスし、「】」を発見した時は、それはSR295を常に「1」状態の ままにして、再試行を待たなければならない。 第30図に示されている例においては、共用資源を必要としているものとしてP roc、 # 4  が示されている。SRが自由であるかどうかを調べるため にそれはSRに質問する。プロセッサは「試験およびセット」動作を用い、S  R295は既に「1」であるから、試験およびセット動作はレジスタに「1」を 残す。それはいまは待って、再試行せねばならない。 それはS R295をアクセスするまで試行を続け、RA、M語中の資源が「ア イドル」であることを発見する。 ■ ブ  ロ  ト  コ  ル A、競合一般 典型的な用途においては、セルの間の通信ネットワークに負荷が軽くかけられ、 セルは競合遅延をほとんど、または全く経験しない。重いトラフィックの場合に は、ネットワークは飽和することがある。 重い負荷は衝突を起すことがあり、したがって再送信する必要がある。再送信が 衝突を続けるものとすると、ネットワークはおそらく飽和することがある。 このネットワークにおいて用いられる競合バンクオフアルゴリズムがトラフィッ クをより長い時間間隔にわたって迅速に拡張して、システムが飽和から回復でき るようにする。トラフィックが長い時間間隔にわたって拡張しないとすると、シ ステムは飽和せず、飽和から回復しない。 競合状態の下における副チャネルのアクセスは2つの機構、すなわち、延期とバ ックオフにより調整される。延期は衝突回避技術であって、群確認応答において 用いられる。バックオフはトラフィックすなわち負荷を平準化する技術である。 延期は自由なスロットをカウントすることで構成される。セルが見た自由なスロ ットの数が延期カウントに等しいと、セルはそれのパケットを次に利用可能なス ロットで送る。 バックオフする時は、衝突したパケットを再送信するまでの待ち時間をセルは増 す。その増加の長さは衝突ま念は再送信の回斂の関数である。この機能を実現す るアルゴリズムはバックオフアルゴリズムまたは競合アルゴリズムと呼ばれる。 このネットワークは、通信チャネルに対する競合一般を解決するキャリヤ検出多 重アクセス法を用いる。セルが送信できるようになったら、そのセルはまず通信 チャネルを聴取する。別のセル巧送信していることを聴いたら、そのセルは空き チャネルを待つ。空きチャネルを検出すると、セルが送信前に遅れる也とがある 。その遅れを決定する方法は競合アルゴリズムによシ決定される。 チャネルにおける時間はスロットで測定される。 各スロットは最近検出された受信ボー速度(すなわち、桁送シ速度)におけるM ピットである。送信前にセルが遅れると、スロットの整数倍だけそれは待つ。セ ルが空きチャネルを検出すると、それは遅れることがl)、それから、送信でき るようになると、それはスロット境界での送信を試みる。衝突したあるパケット をあるセルが送信しているものとすると、それはバンクオフアルゴリズムにより 決定される時間間隔だけそれは遅れる。バンクオフ遅れはN個のスロットにわた って一様にランダムにされる。Nはバックオフアルゴリズムにより調節される。 それの最小値は2であって、パケットの各再送信の前にバックオフアルゴリズム により上方へ調節される。それの最大値は210である。 B0群確認応答パケット競合 群アナウンサーから1組の群リスナーへのパケットがそれらの各リスナーに確認 応答をアナウンサーへ送らせる。それらの確認応答の間の競合一般を仲裁する方 法がないと、それらの確認応答は常に衝突する。この問題を避けるために、群確 認応答のための組込まれた予約装置が用いられる。リスナーセルがそれの確認応 答のためにどのスロットを用いるかを判定す名ために、リスナーセルはそれの群 構成要素番号を用いる。群構成要素5は、元のパケットの受信に続いて5番目の 自由なスロットでそれの確認応答を送信する。その結果として、群構成要素1が 元のパケットに続く最初のスロットでそれの確認応答を送信することである。群 構成要素2は、最初の群構成l!素に続く最初のスロットでそれの確認応答を送 信する。この過程は、最後の群構成要素が元のパケットに応答するまで続けられ る。群構成要素が応答せず、したがってそれの応答スロットを空のままにしてお くと、次の群構成要素が次のスロットで応答する。 競合およびI10状態図が第24図に示されている。次の表は状態およびそれの 説明を示すものである。 競合状態 状態 名  称   説   明 0 アイドル  データの遷移を受けることを求めている間にロットの境界を計 る。 1  ビット同期 受けた信号とのボー速度同期をとる。 2 バイト同期 パケットフラッグの開始ヲ待ツ。 3 受 信   パケットを受ける。 4  IPG遅延 パケットの間隙量遅延。副チャネルにおける最後のパケット の終りのnビッ ト時間後に対する遅延(このノイロン がそれを送ったか、受けたか。 により、またはARQプロトコルソフ トウェアによシ設定されたか。 6 送信    次のスロットでパケットを送信。 7 ジャム   ジャム期間(ビット時間で指定される)中にジャムバター区全 部1)を送る。バンクオフアルゴリズムを実行する。 競合状態遷移 状態   事象   動作 次の状態 0、アイドル   A、検出された遷  無し   1.ビット同期移 0、アイドル   L、送信用バケツ  無し   5.バンクオフ遅ト延 1、ビット同期  B、達成された同  無し   2.バイト同期期 1、ビット同期  G、遷移無し    無し   4.IPG遅延2、バイト 同期  F、狩シ時間切れ  無し   1.ビット同期2、バイト同期  C 0検出されたス  無し   3.受信タートフラン グ 3、受信     E、検出されたア  無し   1.ビット同期ボート 3、受信     D、フラッグ終シ  パケットを 4.IPG遅延遅延比フ ラン グをセット 3、受信     N、長すぎるバケ  無し   1.ピット同期ット 4.1PG遅延  M6行われた遅延  無し   0.アイドル5、バックオ フ  30行われた遅延  無し   6.送信遅延 5、バックオフ  A、検出された遅  無し   1.ビット同期遅延       延 6、送信     1.検出された衝  バックオフ 7.ジャム突        遅延計算 6、送信     89行われた送信  無し   O,アイドル7、ジャム     K0行われたジャ  無し   5.バックオフ遅ム                         延C0衝突検出 現在の好適な実施例においては衝突検出は用いられない。IEEE802.3に 述べられているように、セルが応答している時に、この特徴を供給するために通 常の回路を使用できる。衝突を検出すると、チャネル上の全てのセルが衝突を確 実に検出するように、セルは1スロット時間の間ジャミング信号を送信できる。 そレカらそれは送信を止め、バックオフアルゴリズムを実行できる。バンクオフ アルゴリズムは競合ランダム化間隔を調節する。IEEE802.3 、バック オフ間隔を計算するために、パケットが経験した衝突の回数を用いる。セルネッ トワークは衝突検出を必ずしも常に行うわけではないから、バンクオフ間隔を計 算するためにセルのバックオフアルゴリズムはプロトコルが推測した衝突を使用 できる。セルが衝突を検出するとすれば、それはそれが起きたスロットと同じス ロット内の衝突を検出し、送信を再び試みる(バンクオフ間隔の後で)。 衝突が起るのに衝突を検出しないセルの場合には、プロトコルの時間切れの期間 が過ぎた時にセルはそれを発見する。セルが多数の宛先へパケットを送っている とすると(正常な場合)、プロトコルの時間切れの期間が過ぎた時に、いずれの 宛先からも応答がなければセルは衝突を推測する。1つの応答を受けたとしても 、送信点において衝突が無ければ、バックオフによる遅延の増大なしに再送信が 行われる。 それからセルは、衝突検出を行うのと全く同様にして、推測した衝突カウントを 用いてバックオフアルゴリズムを実行する。バックオフ間隔の後でセルはパケッ トを送信する。 したがって、衝突検出と衝突推測の違いは、衝突が起きたことをセルが発見する ために要する時間の長さにある。 D、バンクオフアルd I) スi。 現在の好適な実施例において用いられるバンクオフアルゴリズムが1EEE80 2.3規格に述べられておシ、切捨てられた2進指数バンクオフである。バック オフ間隔は最後に送信が成功して以後の衝突回数(詳しい、または推測された) の指数関数である。 指数バンクオフアルゴリズムは、システムが飽和状態から回復するために必要と する安定性をシステムへ与える。飽和させられているシステムにおける負荷を指 数的に拡げることにより、アルゴリズムはシステムが回復することを許す。R= バンクオフ間隔全体に直線的に分布させられた乱数であるようにスロット内のバ ンクオフ間隔=Rである:0 < R< 2EXP [min (10,n): 1ここにn=衝突回数である。 セルに2つのトランシーバが増付けられていると、それはあらゆるスロットを両 方のトランシーバを介して送る。トランシーバは種々の副チャネルをアクセスす るから、それらは種々の負荷条件を経験する。 各トランシーバは別々の副チャネルとして取扱われ、それ自身のバックオフパラ メータ(衝突カウントとバックオフ間隔)を有する。バックオフパラメータは各 送信ごとに1組ずつ、セルにより「保持コされる。 バックオフアルゴリズムのための乱数が2つの方法のうちの1つで発生される。 1.48ビツトのセルID(後で説明するように独特であるこ゛とが保証されて いる)によシ種をまかれた擬似乱数発生によるもの、2、カウンタを動作させ、 外部事象が検出された時に下位ビットを保持することによる方法。 スロットの持続時間は最後に受けたデータのビットレートに等しい。注:各セル がそれの内部ビットレートを使用するものとすれば、スロットの持続時間はセル ごとに異なるであろう。 E、競合タイマ 宛先まで多数の経路を有するパケットは、1つの経路を通る時はより長い競合遅 延を経験し、別の経路を同時に通る時はよυ短い遅延を経験する。その競合遅延 が長すぎることを許されるものとすると、後のパケットが宛先の受信一連番号が パケット内の同じ一連番号へ循環して戻った後で到達することがある。したがっ て、あるパケットはARQプロトコルがそれを検出することなしにその順序から 到達できる。この種のIAbを避けるために、マルチホップ経路内の各ホップに おける競合をパケットが待ったスロットの数だけ減少させられる競合タイマフィ ールド(第6図)を各パケットは使用する。カウントかOに達するとスロットは 捨てられる。 F、ARQ プロトコル セルはスライディングウィンドウプロトコルを使用する。ウィンドウの寸法は1 で、モジュロ2一連番号付けである(ストップおよび待ちプロトコル)。 リンク制御機情はHDLC同期平衡モードに非常に類似する。主な違いは、パケ ットを確認応答する代りに1ビット一連番号付けによシ、あらゆる情報パケット が確認応答を持たなければならないということである。 ARQ機病が機能できる前に、2つの通信装置(セルまたはネットワーク制御装 置)の間で接続を行わねはならない。接続過程はこの出願の後の「接続」の節で 説明する。ARQ機構は、セルが接続状態にある時に動作するだけである。AR Q状態は接続状態の副状態と考えることができる。 セルがメツセージを送ると、そのセルは宛先からの応答を待つ。セルが確認応答 を所定の時間切れ期間中に受けないとすると、メツセージが失われたとそれは仮 定して、そのメツセージを再送信する。 確認応答を運ぶなめに、確認応答のみパケットtたは情報パケットの2種類のパ ケットを使用できる。 確認応答はパケットの受信一連番号で運ばれる。確認応答のみパケットはメツセ ージフィールドを持たず、リンク指令フィールド内のACK指令により識別され る。情報パケットはメツセージフィールドを含み、リンク指令フィールド内のI NFOtlj令により識別される。 第25図はリンクレベルARQ状態図であって、下の表とともに種々のARQ状 態を定める。 状態  事象  動作  次の状態 0、アイドル  送るメツセー パケットを組 1.アイドルジ      立 てる 0、アイドル  送るパケット パケットを送 1.競合る O、アイドル  受けるバクツー パケットを処 1.アイドルト       理する 1、競合    送られるパケ タイマスター 2.ACKl待つット     ト 2、 ACK f!−却 時間切れ   タイマ停止パケットを組 2.ACK を待つ 立てる 2、ACKを待つ 再送信するパ パケットを送 1、競合ケラト     る 0、ACKを待つ 受けたACK   タイマ停止  0.アイドルパケット又 は N回の再試行 2、ACKを待つ 受けた非ACK  パケット処、理 2.ACKを待つパケ ット セルはそれが通信する各アドレスに対して送信一連番号を格納する。アドレスは セル、群++マ&ハ制御装置とすることができる。受信のためには、それからそ れが受ける各出所の受信一連番号を保持せねばならない出所はセル、群、または 制御装置とすることができる。セルがメツセージを受けると、それはメツセージ についてのCRCを検査する。CRCが有効でないとすると、セルはそのメツセ ージに対して応答しない。これが複製されたパケットであることをその一連番号 が示したとすると、セルはパケットの受信を送信者へ確認応答するが、アプリケ ーションソフトウェアへはパケットを送らない。 「これは送信者による再送信である」ということを意味するビットARQプロト コルが使用する。メツ七−ジがそれの再送信ビットを有しなければ、受信者は複 製メツセージに確認応答しない。最後に受けたメツセージに対してリスナーであ るような各群に対するその最後に受けたメツセージについての一連番号をセルは 保持する。それは、セルアドレス(制御装置と通信する時に用いられる)でアド レスされたメツセージに対して、別々の1ビット送信一連番号と1ビット受信一 連番号を有する。 セル間の通信は群アドレスを介して行われる。それらの場合にセルは群化装置ま たはネットワーク制御器と通信する。セルがただ1組のそれら一連番号を格納す る用意をしているから、ある与えられた時刻にはセルはセルアドレスを用いるた だ)つの会話を持つことができる。 制御装置がセルと通信することを望むと、その制御装置はリンク制御フィールド 内に接続指令を有するパケットを送ることによりそれは通信を開始する。 その指令は一連番号を初期化する。その指令を受けた後では、セルは、会話が終 るまでは、別の制御装置によりそれに対して(セルアドレスを介して)アドレス されるメツセージは受けない。制御装置が切離し指令を送る時にその会話は終る 。 メツセージの確認応答をセルが待つ時間は用いる経路の種類に依存する。一般に 、セルは、パケットがそれの宛先に遍するのに十分な時間に、宛先セルにおける プロトコル処理時間と、確認応答を運ぶ戻りパケットの進む時間とを加え合わせ た時間を許す。 マルチホップパケットのためのプロトジル時間切れ期間は衝突カウントによシ影 響も受ける。ノイズが非常に多い環境においても、パケットが時間中にそれの宛 先に達することができない理由は、伝送の誤りではなくて競合であることが多い 。パケットが再試行されると、衝突カウントがシステム負荷と、マルチホップパ ケットに対する予測された競合遅延を示すと仮定される。マルチホップパケット に対する遅延時間は衝突カウントの関数として上方へ調節される。したがって、 時間切れ期間は伝送ボー速度と、ホップの数と、衝突カウントとの関数である。 G、リンク制御指令 す/り制御指令はARQプロトコルの動作とリンク接続過程を制御する(次第参 照)。パケットのリンク指令フィールドはリンク指令を常に含む。 ARQプロトコル指令 I NFO情報パケット(確認応答を求める)ACK   確認応答のみパケッ ト(確認応答を求めない)接続制御指令 C0NN  接続 DI SC切離し sr   初期化設定 XND   ネットワークデータ交換 接続制御指令への応答 CMDR指令除去 RD   要求切離し RI    要求初期化 UA   番号をつけられていない確認応答ACK指令とINFO指令を有する パケットだけが一連番号付けを用いる。INFOパケットは2つの一連番号と、 送信一連番号と、最後に受けたパケットの一連番号とを有する。ACKパケット は両方の一連番号フイールドを有するが、送信一連番号は宛先により無視される 。 ACK tたはI NFO以外の指令を有するパケットは番号をつけられないパ ケットと呼ばれる。番号をつけられないパケットはストップで確認応答され、U A指令を介してファッションを待つ。番号をつけられないパケットはメツセージ フィールドを含まない。 H0接続制御 制御装置がセルと通信できる前に、それはセルへ接続せねばならない。接続を行 うことは一連番号を初期化し、制御装置とセルを既知状態に置くことで構成され る。接続を行う手続きと接続を維持する手続きはソフトウェアによる状態マシン の実現によシ支配される。 アナウンサーセルはそれの群内のリスナーセル−\接続せねばならない。接続が 行われた時だけアナウンサーはリスナーと通信できる。接続はリンク制御指令の サブセットによシ制御される。指令は主ステーションにより出される。第2のス テーションが指令を受け、応答を主へ送る。リスナーは第2である。 ネットワーク制御装置があるセルと通信する時は、制御装置は主で、そのセルは 第2である。リンク制御指令と、それに対する応答を下に示す。INFO指令と ACK指令はARQ  プロトコル指令であり、残りは接続制御指令である。 主指令 第2の応答 説  明 INFO情報:接続状態においてのみ有効。 INFO情報:接続状態におりてのみ有効。 ACK   確認応答:パケット内の一連番号を用いるが、受信一連番号は更新 しない。 CMDR除去指令:接続状態において第2によってだけ送られる。 パケットを再構成し、それを再び送る。 RI    初期化要求:2番目に初期化する。2番目に切離す。 RD    切離し要求=2番目を切離す。 DM    2番目は切離し状態にある。 ACK      確認応答 CMDR除去指令:接続状態において第2によってだけ送られる。 パケットを再構成し、それを再び送る。 RI    初期化要求=2番目に初期化する。2番目に切離す。 2番目に接続する。 DM   切離しモル122番目は切離し状態にある。 0NN UA   接続 CMDR除去指令:接続状態において第2によってだけ送られる。 C0NNを再試行する: R1初期化要求:2番目に初期fIl、lする。2番目に切離す。 2番目に接続する。 RD   切離し要求:DISCを送る。 Disc      切離し UA   番号をつけられていないACKCMDR除去指令:接続状態において 第2によってだけ送られる。 DI SCを再試行する: SI       初期化設定 CMDR除去指令:接続状態において第2によってだけ送られる。 Slを再試行する。 UA   番号をつけられていないACK。 XND       I Dとネットワークデータの交換:この指令は1番目が 切離し状態にある時だけ送られる。 XND   10とネットワークデータの交換:2番目が切離し状態にある時だ け2番目はXND応答を送る。他の任意の状態にある時はXNDを受ける。2番 目はCMDHに応答する。 CMDR除去指令:接続状態において第2によってだけ送られる。2番目を切離 す。それからXNDを再試行する。 第26図と第27図の接続状態図は主ステーションと第2のステーショ/を示す 。主ステーションは接続を制御する。接続状態が変rヒすることを第2は要求で きるが、主ステーションによ多接続を変えることを指令されなければ第2はそう することはできない。 生ステー7ヨン接続状態 状態  事象   動作 次の状態 0、開始    電源投入     初期化   4.初期化待ち1、切離し    接続要求     C0NN送シ2.接続待ち1、切離し   致命的な誤 シ又ri SI送り  4.初期化待ち1、切離し   X N D        XND処理  1.切離し1、切離し   I NFO%ACK   DI SC再試行1.切離し1、切離し   UA、DM     無視    1. 切離し1、切離し   RD、CMDRDISC再試行1.切離し2、接続待ち   UA         一連番号リセット3.接続2接続待ち  致命的な 誤り又は SI送υ   4、初期化待ち2接続待ち  致命的でない誤り、   Disc送シ  5.Disc待ちRD、又はCMDR 2、接続待ち  INFO,ACK   Disc送p   5.Disc待ち 2、接続待ち  DM        C0NN再試行 3.接続待ち2、接続 待ち  XND       DISC送り  5.0 i s c待ち2、接 続待ち  時間切れ     C0NN再試行 2、接続待ち3、接続     致命的な誤シ又は SI送り  5.初期化待ち3、接続    致命的でない 誤シ。 RD 、又はdisc、  DISC送’)  5−Disc待ち要求 3、接続    D M        DI SC再送シ1.切離し3、接続     XND       DISC送り  5. D i s c待ち3、 接続    UA        DISC送り   5.Disc待ち4、初 期化待ち 受け7’cUA     DISC送り 5.Disc待ち4、初期 化待ち 受けた指令    Sl再試行 4、初期化待ち4、初期化待ち IN FO,ACK    S I再試行 4.初期化待ち4、初期化待ち RD、D M、R4,XND  Sl再試行 4.初期化待ち4、初期化待ち 時間切れ      R1再試行 4、初期化待ち5、 d i s c待ち UA、l)M             1.切離し5、cHsc待ち RI          SI送り  4.初期化待ち5、disc待ち 致命的な誤り   SI送り   4.初期化待ち5、 d i s c待ち CMDR,RD、ND   D ISC再試行 5.Disc待ち5、 d i s c待ち  INFO,AC K   DISC再試行 5.Disc待ち5、 d i n c待ち 時間切 れ     DTsc再試行 5.Disc待ち第2ステーシヨン接続状態 状態  事象   動作 次の状態 0、開始    電源投入     初期化   3.初期化1切離し   受 けた接続    U A送#)2.接続1、切離し   受けたSI      初期化   3.初期化UA送シ 1.切離し   致命的な誤り   RI送クシ4初期化待ち1、切離し    X N D       XND送シ1.切離し1、切離し   INFO,A CK    DM再試行 1.切離し1、切離し   Disc        DIMI試行 1.切離し2、接続    受けたS!    初期化   3 .初期化UA送シ 2、接続    受けたDISCUA送シ  1.切離し2、接続    致命 的な誤シ   R■送#)4.初期化待ち2、接続    致命的でない誤シ  RD送シ  5.誤り2、接続    INFO,ACK    ARQ処理   2.接続2、接続    C0NN       UAA試行 2.接続2、 接続    XND       RD送クシ5誤シ3、初期化   受けたD isc    UA送クシ1切離し3、初期化   INFO,ACK、    RII試行 3.初期化0NN 3、初期化   81        UAA試行 3.初期化3、初期化    XND             3.初期化4、初期化待ち 受けたSt      初期化   3.初期化UA送シ 4、初期化待ち INFO,ACK    RI再試行 4.初期化待ち4、初 期化待ち DISC,XND、   RI再試行 4.初期化待ち0NN 5、誤り    受けたDisc    UA送シ  1.楓離し5、誤シ     受けたS■    初期化   3.初期化UA送り 5、誤り             RDD試行 5.誤シ注:再試行:応答は N回再試行できる。再試行をN+1回行わせる事象は致命的なiKシと定義され 、初期化を行わせる。セルは1再試行カウントを維持し、INFOtたはACK 以外の任意の応答が再試行された時にそのカウントは減少させられる。非再試行 応答が主セルへ送られた時には再試行カウントは常にクリヤされる。 !、アポートシーケンス パケットを送っているセルは、パケットを送シ続ける代シにアボートシーケンス を送ることにより、そのパケットをアボートできる。アポートシーケンスは順次 送られる少くとも12個のパケットの群である受けるセルは第16図の符号確認 子からアボートを識別する。受けるパケットは六者択三符号のどのような違反も アボートとして取扱う。これの1つの結果がアボートとなるリンクアイドル条件 である。 ビット時間以上のものに対してリンクがアイドル(無遷移)であるとすると、結 果は符号の違反である。 パケットを受けるセルがアボートシーケンスを検出すると、それはクロックさせ られたパケットの部分の探索を開始する。アボートシーケンスは衝突の検出後に ジャミングするためにも用いられる。 J、システムID パケット内で48ビツトシステムIDを用いる方法が示されている第29図を参 照する。フィールド251  として示されているシステムIDの32ビツトが 、フィールド255 により示されているようにパケットの中に直接置かれる。 残りの16ビツトがバケツ) CRCの計算に用いられる。最初は、CRC計算 の開始時に、フィールド252 によシ示されているように全部lでCRCレジ スタは始まる。それから、16ビツトフイールド253を供給するためにCRC 計算においてシステム10の16ビツトフイールド250  が用いられる。フ ィールド253 はEEFROMに格納され、パケツl−CRCが計算されるた びにプリセットCRCフィールドとして用いられる。 プリセットフィールドがひとたび格納されてパケットを送る時には、格納されて いるCRCフィールドはCRCレジスタに格納される。この現在のフィールドを 用いて16ビツトパケツトCRCフイールドが計算され、パケット中の別のフィ ールドがバケツ)CRCの計算に用いられる。(競合タイマフィールドを除く全 てのフィールドが用いられる。)システムIDの他の32ピツトがパケット内で 送られる。 パケットが受けられると、プロセッサは、それのCRCレジスタに格納されてい るCRCプリセットフィールドをまず置くことによシ、受けたパケットに対する CRCを計算する(再び、競合タイマフィールドは使用されない)。新に計算さ れたCRCフィールドがパケット内のフィールドに一致しないとすると、パケッ トが不適切に送られたか、送られたパケットが、正しく受けられたとしても、異 なるシステムIDを有するものと見なされ、したがって捨でるべきである。 ■ 群  化  装  置 群化装置は種々の態様をとることができ、パーソナルコンピュータのような市販 のハードウェアで実現できる。群化装置によシ実行される、この出願において説 明した各種の機能を実行するためにそれらのコンピュータを容易にプログラムで きる。たとえば、群化のためにセルと通信するために必要なパケットを得るため にそれらを容易にプログラムできる。 パケットに使用される乱数の発生のような他の機能を周知のプログラムで発生で きる。 たとえば、アップル(Apple) Ifコンピュータを群化装置として使用で きる。48ピツ)kステムIDをディスクに格納できる。またはアップル■コン ビュータのスロットの1つに挿入されるプリント回路カードを設けることができ る。第28図のセル232のようなセルから得られるシステムIDをそのカード は含むことができる。群が形成されると、割当てられた群番号、構成要素番号等 をディスクに格納でき、またはカード上のEEFROMに格納できる。 第28図にはこの好適な群化装置の素子が示されている。それらの素子の番号等 にはCPU226 が含まれる。そのCPUは通常のマルチプレクサで構成でき る。そのCPUはメモリと通信する。そのメモリにはRAM 227  と、R OM228 と、システムrDを格納するための記憶装置229 とを含めるこ とができる。フロッピィディスクが用いられる場合には、システムIDとプログ ラム(ROM228  に格納されているもの以外の)はディスクに格納され、 そのプログラムは実行のためにRAM −\転送される。 通常のモニタのような表示手段230がCPUへ結合されて使用者へ表示する。 たとえば、表示装置を用いて群のリストを、群0ASCIi名とともに表示でき る。CP TJへ指令を入力できるようにするためにキーボード231が用いら れる。 CPUはセル232へ結合されているのが示されている。そのセルはトランシー バ233を介してネットワークへ結合される。セル232は群化、装置の一部で あって、そのセルのIDは群化装置によシシステムIDとして用いられる。コン ピュータによりセルへ送られる典型的なメツセージが付録Bに示されている。た とえば、宛先セルを群中のアナウンサーに割当てるメツセージは群化装置によシ 発生されるメッセー、ジである。群化装置は、I10副部へ結合されている三対 のリードのうちの一対を介してセルへ直結され、またはCPO226からのメツ セージを第4のI10副部へ読込むことができるようにする選択ビンを介してセ ルへ結合される。 以上、分布された知能を有し、検出、通信および制御を行うネットワークを説明 した。この出願においては、家庭環境においてセルを使用する簡単な例について 説明したが、開示した発明は他の数多くの用途に使用できることが当業者には明 らかであろう。 この出願の付録Cには本発明を使用できる他のいくつかの用途の表が含まれてい る。 付録 A、パケットの例 パケットの例のための経路指定の種類の例1、完全にアドレスされるもの (Fully Adreased) 2、オープンフラッディング (Open Flooding) 3、制約されたフラッディング (Re5trtcted Flooding )4、群フラッディング(Gro up Flooding )注: パケットサイズはセルメモリビットである( 六者択三符号化前)。通信側チャネル上のパケットは、六者択三符号化変換の後 は50%大きい。 シングルホップ パケットフォーマット: プリアンプル、16ピツト フラッグ、4ビツト 宛先セルアドレス、48ビツト 競合タイマ、10ビツト 競合タイマ検査合計、6ビツト ホップカウント、4ビツト 乱数器、8ビツト リンク制御 再送信フラッグ、1ビツト Rcv Seq 、  1ビツト XmtSeq 、  1ビツト 使用せず、1ビツト 指令、4ビツト ネットワーク制御 経路指定の種類、4ピツト=1(完全にアドレスされるもの) 出所セルアドレス、48ピツト メツセージ、16〜512ビツト メツセージ種類、8ビツト メツセージ内容、8〜511ビット 暗号化検査、16ピツト CRC,16ピツト フラッグ、4ビット シングルホップ 応答フォーマット: プリアンプル、16ビツト フラッグ、4ビツト システムID、32ビツト 宛先セルアドレス、48ビツト 競合タイマ、ioビット 競合タイマ検査合計、6ビツト ホップカウント、4ビツト 乱数器、8ビツト リンク制御 再送信フラッグ、1ビツト Rcv  Seq、1ビツト XmtSeqs  1ビツト 使用せず、1ビツト 指令、4ビツト ネットワーク制御 経路指定の種類、4ビツト=1(完全にアドレスされるもの) 出所セルアドレス、48ビツト 暗号化検査、16ビツト CRC,16ビツト フラッグ、4ビツト マルチホップフルアドレス パケットフォーマット: プリアンプル、16ビツト フラッグ、4ビツト システムID、32ビツト 次のセルアドレス、48ビツト 競合タイ?、10ビット 競合タイマ検査合計、6ビツト ホップカウント、4ビツト 乱数器、8ビツト リンク制御 再送信フラッグ、1ビツト Rcv  Seq、1ビツト XmtSeq、1ビツト 使用せず、1ビツト 指令、4ビツト ネットワーク制御 経路指定の種類、4ビツト=1(完全にアドレスされるもの) セルアドレスリスト アドレスカウント、4ビツト アドレス、48〜768ビツト 出所セルアドレス、48ビツト メツセージ、16〜512ビツト メツセージ種類、8ビツト メツセージ内容、8〜511ビット 暗号化検査、16ビツト CRC,16ビツト フラッグ、4ビツト マルチホップフルアドレス 応答フォーマット: プリアンプル、16ビツト フラッグ、4ビツト システムID、32ビツト 宛先セルアドレス、48ビツト 競合タイマ、10ビツト 競合タイマ検査合計、6ビツト ホップカウント、4ビツト 乱数器、8ビツト リンク制御 再送信フラッグ、1ビツト Rcv  Seq% 1ビツト XmtSeq 、  1ビツト 使用せず、1ビツト 指令、4ビツト ネットワーク制御 経路指定の種類、4ピツ)=1(完全にアドレスされるもの) セルアドレスリスト アドレスカウント、4ビツト アドレス、48〜768ビツト 出所セルアドレス、48ビツト 暗号化検査、16ビツト CRC,16ビツト フラッグ、4ビツト オープンフラッディング パケットフォーマット: プリアンプル、16ビツト フラッグ、4ビツト システムID、32ビツト 放送アドレス、48ビット=全部O 競合タイマ、10ビツト 競合タイマ検査合計、6ビツト ホップカウント、4ビツト 乱数器、8ビツト リンク制御 再送信フラッグ、1ピント Rcv  Seq% 1ビツト XmtSeq、1ビツト 使用せず、1ビツト 指令、4ビツト ネットワーク制御 経路指定の種類、4ビツト=1(オープンフラッディング) 宛先セルアドレス、48ビツト 出所セルアドレス、48ビツト メツセージ、16〜512ビツト メツセージ種類、8ビツト メツセージ内容、8〜511ビット 暗号化検査、16ビツト CRC,32ビツト フラッグ、4ビット オープンフラッディング 応答フォーマット: プリアンプル、16ビツト フラッグ、4ビツト システムID、32ビツト 放送アドレス、48ピツ)=全i0 競合タイマ、10ビツト 競合タイマ検査合計、6ビツト ホップカウント、4ビツト 乱数器、8ビツト リンク制御 再送信フラッグ、1ビツト Rcv  Seq、1ビツト XmtSeq、1ビツト 使用せず、1ビツト 指令、4ビツト ネットワーク制御 経路指定の種類、4ビツト=1(完全にアドレスされるもの) 宛先セルアドレス、48ビツト 出所セルアドレス、48ビツト 暗号化検査、16ビツト CRC,16ビツト フラッグ、4ビツト 制約されたフラッディング パケット7オーマツト: プリアンプル、16ビツト フラッグ、4ビツト システムID、32ビツト 放送アドレス、48ビット=全部0 競合タイマ、10ビツト 競合タイマ検査合計、6ビツト ホップカウント、4ビツト 乱数器、8ビツト リンク制御 再送信フラッグ、1ビツト Rcv  5O(1%  1ビット XmtSeqs  エビット 使用せず、1ビツト 指令、4ビツト ネットワーク制御 経路指定の種類、4ビツト=1(制御された7ラツデイング) 宛先セルアドレス、48ビツト 出所セルアドレス、48ビツト メツセージ、16〜512ビツト メツセージ種類、8ビツト メツセージ内容、8〜511ビット 暗号化検査、16ビツト CRC,16ビツト フラッグ、4ビツト 制約されたフラッディング 応答7オーマント: プリアンプル、16ビツト フラッグ、4ビツト システムID、32ビツト 放送アドレス、48ビット=全部O ・  競合タイマ、IOビット 競合タイマ検査合計、6ビツト ホップカウント、4ビツト 乱数器、8ビツト リンク制御 再送信フラッグ、1ビツト Rcv  Seq、、  1ビット XmtSeq、1ビツト 使用せず、1ビツト 指令、4ビツト ネットワーク制御 経路指定の種類、4ビツト=1(制約された7ランデイング) 宛先セルアドレス、48ビツト 出所セルアドレス、48ビツト 暗号化検査、16ビツト CRC116ビツト フラッグ、4ビツト 群アナウンスメント パケットフォーマット: プリアンプル、16ビツト フラッグ、4ピット システムID、32ビツト 群アドレス、48ビツト 競合タイマ、10ビツト 競合タイマ検査合計、6ビツト ホップカウント、4ビツト 乱数器、8ビツト リンク制御 再送信フラッグ、1ビツト Rcv  Seq、1ビツト XmtSeq%1ビット 使用せず、1ビツト 指令、4ビツト ネットワーク制御 経路指定の種類、4ビツト=1(群フラッディング)出所構成要素番号、8ビツ ト 宛先構成要素番号、8ビツト、(0=放送)メツセージ、16〜512ビツト メツ七〜ジ種類、8ビツト メツセージ内容、8〜511ビット 暗号化検査、16ビツト CRC116ビツト フラッグ、4ビット 群アナウンスメント 応答フォーマット: プリアンプル、16ビツト フラッグ、4ビツト システムID、32ビツト 群アドレス、48ビツト 競合タイマ、10ビロト 競合タイマ検査合計、6ビツト ホップカウント、4ビツト 乱数器、8ビツト リンク制御 再送信フラッグ、1ビツト Rcv  889%  1ビツト XmtSeq 、  1ビツト 使用せず、1ビツト 指令、4ビツト ネットワーク制御 経路指定の種類、4ビツト=1(群フラッディング)出所構成要素番号、8ビツ ト 宛先構成要素番号、8ビツト、(0=放送)暗号化検査、16ビツト CRC,16ビツト フラッグ、4ビツト プローブ パケットフォーマット: プリアンプル、16ビツト フラッグ、4ビツト システムID、3・2ビツト 放送アドレス、48ビット=全部0 競合タイマ、10ビツト 競合タイマ検査合計、6ビツト ホップカウント、4ビツト 乱数器、8ビツト リンク制御 再送信フラッグ、1ビツト Rcv  Seq、1ビツト XmtSeq % 1ビツト 使用せず、1ビツト 指令、4ビツト ネットワーク制御 経路指定の種類、4ビツト=1(制約されたフラッディング) 宛先セルアドレス、48ビツト 出所セルアドレス、48ビツト メツセージ、49〜769ビツト メツセージ種類、8ビツト メツセージ内容、48〜768ビツト(経路リスト)暗号化検査、16ビツト CRC,16ビツト フラッグ、4ビツト −プローブ システムID、32ビツト 放送アドレス、48ビット=全部〇 競合タイマ、10ビツト 競合タイマ検査合計、6ビツト ホップカウント、4ビツト 乱数器、8ビツト リンク制御 再送信フラッグ、1ビツト Rcv  889%  ”ビット XmtSeq、1ビツト 使用せず、1ビツト 指令、4ビツト ネットワーク制御 経路指定の種類、4ビツト=1(制約されたフラッディング) 宛先セルアドレス、48ビツト 出所セルアドレス、48ビツト メツセージフィールド メツセージ種類8ビツト メツセージ内容、経路リスト 暗号化検査、16ビツト CRC116ビツト フラッグ、4ビツト プローブ プリアンプル、16ビツト フラッグ、4ビツト システムID、32ビツト 放送アドレス、48ビット=全部O 競合タイマ、10ビツト 競合タイマ検査合計、6ビツト ホップカウント、4ビツト 乱数器、8ビツト リンク制御 再送信フラッグ、1ビツト Rcv  Seq+  1ビツト Xmts+eq、1ビツト 使用せず、1ビツト 指令、4ビツト ネットワーク制御 経路指定の種類、4ビツト=3(制約されシラノディ4カまたは2(オープンフ ラツデイ°ング)出所アドレス、48ビツト メツセージ種類、8ビツト メツセージ内容、8〜511ビット 暗号化検査、16ビツト CRC% 16ビツト フラッグ、4ビツト 放送指令 応答フォーマット: 無応答 付録 B、メツセージの種類 プローブ 機能:アナウンサーからリスナーへの最適の経路を決定する。 出所二群アナウンサー アドレスの種類:セル 経路指定法二制約されたフラッディングメツセージの種類:2(8ビツトフイー ルドに対する番号) メツセージの内容:アドレスカウン上(1バイト)、(プローブパケット内のセ ルiDの数−これは再放送されたパケットの数である)アドレスリスト プローブ結果 機能:宛先セルによシ受けられた第1グローブパケツト内のアドレスリストを報 告する。 出所ニブローブメツセージにより以前にアドレスされたセル。 アドレスの種類二セル 経路指定法二制約されたフラッディングメツセージの種類:3(8ビツトフイー ルドに対する番号) メツセージの内容:アビ1/スカウント(1バイト)、アドレスリスト 群アナウンサー割当て 機能:宛先セルを指定された群内のアナウンサーであるように割当てる。 出所二群化装置 宛先:セル アドレスの種類:セルまたは群の構成要素経路指定法二制約されたフラッディン グまたは群フラッディング メツセージの種類:4 メツセージの内容二群番号、構成要素番号群アナウンサー割当て解除 機能:宛先セルを指定された群内のアナウンサーとして機能することから解除す る。 出所二群化装置 宛先:アナウンサーセル アドレスの種類:セルまたは群の構成要素経路指定法二制約されたフラッディン グまたは群フラッディング メツセージの種類:5 メツセージの内容:無し 群リスナー割当て 機能:宛先セルを指定された群内のリスナーであるように割当てる。 出所:群化装置 宛先:セル アドレスの種類:セルまたは群の構成要素経路指定法二制約されたフラッディン グまたは群フラッディング メツセージの種類:6 メツセージの内容二群番号、構成要素番号群リスナー割当て解除 機能:宛先セルを指定された群内のリスナーとして機能することから解除する。 出所二群化装置 宛先:リスナーセル アドレスの種類:セルまたは群の構成要素経路指定法二制約されたフラッディン グまたは群フラッディング メツセージの種類=7 メツセージの内容:無し 群レピータ割当て 機能:宛先セルを指定された群内のレピータであるように割当てる。 出所:群化装置 宛先:セル アドレスの種類:セルまたは群の構成要素経路指定法二制約されたフラッディン グまたは群フラッディング メツセージの種類:8 メツセージの内容二群番号、構成要素番号群レピータ割当て解除 機能:宛先セルを指定された群内のレピータとして機能することから解除する。 出所:群化装置 宛先二群レピータセル アドレスの種類:セルまたは群の構成要素経路指定法二制約されたフラッディン グまたは群フラッディング メツセージの種類=9 メツセージの内容:無し レピータ割当て 機能:セルをレピータとして機能するように割当てる。レピータとなることを通 常は許されないセル、すなわち、非放射媒体上に1つのトランクーパを有するセ ル、を割当てるために用いられる。 出所二制御装置 宛先:セル アドレスの種類:セル 経路指定法:完全にアドレスされるもの9、オープンプラツデイング、制約され たフラッディング メツセージの種類:10 メツセージの内容:無し 閉鎖 機能:再開することを指令されるまで送信を停止することを全てのセルに告げる メツセージを放送する。 出所二制御装置 宛先:セル アドレスの種類:放送またはセル 1     経路指定法:オープンフラッディング、制約された7ラツデイング メツセージの種類:11 メツセージの内容:無し 貴方の入力を報告 機能:セルの入力を報告することをそのセルへ指令する。 出所:セルまたは制御装置 宛先:セル アドレスの種類:任意 経路指定法:任意 メツセージの種類:12 メツセージの内容:入力数(バイト) 貴方の出力を報告 機能:セルの出力を報告することをそのセルへ指令する。 出所:セルまたは制御装置 宛先:セル アドレスの種類:任意 経路指定法:任意 メツセージの種類:13 メツセージの内容:出力数(バイト) ダウンロード 機能:データまたは符号をダウンロードする。 出所二制御装置 宛先:セル アドレスの種類:任意 経路指定法:任意 メツセージの種類=14 メツセージの内容=アドレス、長さ、符号通信パラメータ設定 機能:通信パラメータをセル中に設定する。 出所二制御装置 宛先:セル アドレスの種類:任意 経路指定法:任意 メツセージの種類:15 メツセージの内容:パラメータ数、値 アナウンスメント 機能:センサデータをアナウンス 出所2群 宛先二群 アドレスの種類2群、放送 経路指定法二群7ラツデイング メツセージの種類=16 メツセージの内容二〇〜255(1バイト)付録 C0用 途 種 類  種類の細部     用  途一般的  検出機能 な用途 通信機能 制御機能 農 業  穀物管理  穀物センサ/Comm濯竜Ctrl/Comrn地平準 化センサCommベストセンサ/Comm (セルIDが動物を識別する) 家畜    検出機/トラッカー 給餌検出/Ctrl/Comm ミルカー検出/ Ct r l/Comm重量センサ/Comm ハーダー信号装置 商 業  銀行業務 ATMカード 電子マネー 商業    金銭登録機検出/Ctrl/Commエレベータ検出/ Ctr  l/Commスロットマシン検出/Ct検出/Comm自動販売機検出/Ctr l/Comm 商業、Misc  トレーパーセンサ/Comn1ページヤ−Ctrl/Com m ブロテクニクス、センサ、Ctrl スタンプ 1.D ウォッチ Ctrl 建設    破損センサ/Comm ボストセンサ Comm エネルギー管理 センサ検出/Commサーモスタット/Ctrl/Cornm ユーティリティセンサ/Comm Men t/Ctr l/ Comm 安全    ロックセフ ス/Ct r l/Commスマートキイ(一連番号 ) 通信   通信    ケーブル無し チャネル/Ctrl/Comm ネットワーク構成/Ctrl/Commあらゆる橋へのセル 電話1.D(セルI 、D、 ) セル橋へのセル テレメータ/Ct r l /Co mm配線解消 コンピュータ       低速データネットワークネットワーク         人工知能構成Ctrl コピー防止 並列処理ノード 周辺    ケーブル解除 キーボードセンス/Comm マウスセンス/Comm 配線解消 開発システム エミュレータ装置 消費者  器具    センサ検出/Commスイッチ検出/Ctrl/Com m 消費者、Misc  検出器/トラッカー(電子的、一連番号)低電圧検出器 かなりの富くじ券 娯楽    遊園地Ctr l’ r チーケードゲームCtrl’r 有線テレビアクセスCtrl″r 有線テレビサンプルCtrl’r CDプレイヤーCtrl’r 特殊効果/Ctrl’r VCRCtrl’r 家庭改良  セントラル時計装置 カーテン/Ctrl/Comm ドア検出/Comrn 車庫ドアCtrl’r インターフオン インターフオンCurl’r プールctrl’r検出/Ctrl/Comm煙/火災検出器 窓検出/Ctrl/Comm ベット   検出器/トラッカ(電子的、一連番号)ベットCtrl/訓練士 教育   教育、Mi sc  相互作用 本検出/ Ctrl/ Comm試 験 検出/Comm 技術   データ獲得 DAC/ADC計装    D A C/A D C スイッチ検出/Ctrl/Comm 家庭   電気    電灯/ Ctrl/Commレセグタクル検出/Ctr 1/検出mmスイッチ検出/Ctrl/Cornm あらゆる態様の検出 法律   安全、法律 コピー防止 1、D、カード(一連番号) 銃L D、商業 旅券(一連番号) 万引発見機 製造   CIM    人工知能 配線解消 生産Ctrl  4*出器/トラツカー(電子的一連番号)インベントリイ 検 出/Comm プロセスCtrl    ラインバランス生産オートメーション生産、流れ/検 出ロボット工学    検出器/トラッカ(電子的、一連番号) ロボット検出/Ctrl/Comm 医療   医療、Misc  バイオフィードバックバイオニクス 障害者介助器具 ペースメーカー 移層 医療f軸検出/Comm 医療警報検出/Comm 患者モニタ 個人ディスペンサm 個人モニタ 補綴 軍事   軍事、Mt sc  コピー防止破損Ct、 r 1検出/Comm 検出器/トラッカ(電子的一連番号) 個人バッジ1.D。 冗長Comm 5DI検出検出trl/Comm ソーナプイ検出/Comm スパイ検出/Ctrl/Comm 位置検出/c t r l/Comm システム診断検出/Comm 戦争ゲームモニタ/ S r m 兵器検出/Ctrl/Comm 安全     ロック検出/Ct、r1/Commスマートキイ(一連番号) 震動/運動1 窓検出/Ctrl/Camm 科学         気象、地震、センサ輸送   自動車    一般検出 一般通信 一般制御 アンチロック制動、Sys 複合ケーブル解消 ゲージCtrl インダッシュ地図/ロケータ 計器盤(tri ナンバープレート 1.D、&Comm灯火/ Ct r l/Comm レギュレータ検出/Comm スマートキイ(一連番号) スイッチ検出/Ct r l/Commシステム診断検出/Comm 配線解消 エイビオニクスアンチロック制動、S y s複合ケーブル解消 計器盤Ctrl 灯火/Ctrl/Comm レギュレータ検出/Comm セサワ検出/Domm スイッチ検出/ Ct r l/Commシステム診断検出/Comm 配線解消 輸送Misc  非常ロケータ(ELT)検出/Commトラフィックモニタ/ Comm トラフィック信号検出/Ctrl/CommTPY/Hobby/Spoゲーム 3−D「チップ−ウィツト」検出/ornm ビンゴカード検出/Comm ホビーキット 検出/ Ct r 1./Comm手品道具検出/Ctrl/C omm 超小型訓練Ct r l/Comm 遠隔Ctrl検出検出trl/Commスポーツ  非常ロケータ(ELT)検 出/Commトラップラインセ/サ スセンサ用品検出/Ct r l /Commおもちや  レボ−ボット検出/ Ct r l/Comm媒体相互作用おもちや検出/ Ctrl/Comm 動くおもちや検出/Ctrl/Comm浄書(内容に変更なし) FIG  9 oioioi       ピートビI刊FJG  10 六(扶邑待j番 FIG  16 精象柱i翫 FIG  20 SILH O ″7z又テーシiン2乙上灸ぺ′笈艮記FIG28     7A隼イζ へ灸 】LFIG30 チP4鷹場 イi!号しゾスタ 手  続  補  正  書  (方式)%式% 1、事件の表示 平成1年 特許願 第500987号 (第PCT/US88103909号)2、発明の名称 検知、2方向通信及び制御をおこなう知能セル用人力/出力装置 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 名称   エシャロン・システムズ 4、代理人 〒100 5、ネ市L4+の日付  平成3年11月22日6、補正の対象 (1)特許法第184条の5第1項の規定による書面の国際出願臼の欄 (2)図面 (3)出願人が法人であることを証明する書面7、補正の内容 (1)別紙のとうり (2)図面の浄FJ(内容に変更なし)国際調査報告

Claims (34)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.複数のセルを含み、検出と、通信と、制御とを行うネツトワークにおいて、 プロセツサと、 このプロセツサと前記ネツトワークの間で結合を行う入力/出力(I/O)部と 、 を備え、この入力/出力部は、 複数の回路素子と、 前記プロセツサから信号を受けるために結合され、複数のI/O機能を行わせる ために前記回路素子を構成する複数の第1のレジスタ手段と、前記プロセツサへ 結合され、I/O状態情報を格納し、この情報を前記プロセツサへ結合する複数 の第2のレジスタ手段と、 所定の事象を検出するための事象検出手段と、 この事象検出手段と前記レジスタ手段の少くとも1つへ結合され、タイミング信 号を前記I/O部へ供給する状態マシン手段と、 を備え、それにより複数のI/O機能を実行するために前記I/O部を構成でき るセル。
  2. 2.請求項1記載のセルであつて、前記回路素子はデジタルカウンタとデジタル 比較器を含むセル。
  3. 3.請求項1記載のセルであつて、前記回路素子はレート増倍器とランプ発生器 を含むセル。
  4. 4.請求項1記載のセルであつて、前記回路素子はサンプルおよびホールド手段 を含むセル。
  5. 5.請求項1記載のセルであつて、前記回路素子は遷移検出器を含むセル。
  6. 6.請求項1記載のセルであつて、前記回路素子は電圧比較器を含むセル。
  7. 7.請求項1記載のセルであつて、前記回路素子は差動受信器を含むセル。
  8. 8.請求項1記載のセルであつて、前記回路素子は差動送信器を含むセル。
  9. 9.請求項1記載のセルであつて、前記回路素子は差動電圧比較器を含むセル。
  10. 10.請求項1記載のセルであつて、前記回路素子は通信サブシステムを含むセ ル。
  11. 11.請求項1記載のセルであつて、前記回路素子はカウンタラツテを含むセル 。
  12. 12.請求項1記載のセルであつて、前記回路素子は周波数発生器を含むセル。
  13. 13.請求項1記載のセルであつて、前記回路素子は波形発生器を含むセル。
  14. 14.請求項1記載のセルであつて、前記回路素子はデジタルセンサを含むセル 。
  15. 15.請求項1記載のセルであつて、前記回路素子はデジタル出力制御信号を発 生する手段を含むセル。
  16. 16.請求項1記載のセルであつて、前記回路素子は差動対デジタルセンサを含 むセル。
  17. 17.請求項1記載のセルであつて、前記回路素子は差動対デジタル出力制御信 号を発生する手段を含むセル。
  18. 18.請求項1記載のセルであつて、前記回路素子はサンプルおよびホールド手 段と、ランプ発生器と、デジタルカウンタと、デジタル比較器とを含み、前記素 子はデジタル−アナログ変換器を供給するように構成され、したがつて前記ラン プ発生器の出力端子が前記サンプルおよびホールド手段へ結合され、前記ランプ 発生器のスタートが前記所定の事象の1つとして検出され、かつ初期値を前記カ ウンタにロードするために用いられ、前記比較器は前記カウンタ内のカウントを 前記プロセツサからのデジタル数と比較し、前記サンプルおよびホールド手段を 制御するために前記比較器の出力が用いられ、それにより前記サンプルおよびホ ールド手段の出力端子にDC電位を供給するセル。
  19. 19.請求項1記載のセルであつて、前記回路素子はアナログ比較器と、遷移検 出器と、デジタルカウンタと、ランプ発生器とを含み、前記素子はアナログ−デ ジタル変換器を供給するために構成され、前記比較器の1つの端子へアナログ信 号が結合され、前記比較器の他の端子は前記ランプ発生器の出力を受けるために 結合され、前記デジタルカウンタは前記カウンタ内の最初のカウントにロードさ れて、前記事象検出手段が前記比較器手段からの所定の事象を検出した時に前記 変換器の前記デジタル出力として用いられるラツチをロードするために用いられ るセル。
  20. 20.検出し、通信し、制御するネツトワークにおいて、 プロセツサと、 このプロセツサとメモリを含む半導体基板上に前置される入力/出力(I/O) 部と、を備え、このI/O部は、 前記入力/出力部を、前記ネツトワークと、状態を検出する検出手段と、対象を 制御する制御手段との1つへ結合する複数のリード、 を備え、それらのリードは、 前記リードの1本へ加えられたアナロク信号をデジタル信号へ変換し、かつその デジタル信号を前記プロセツサへ結合するため、 前記プロセツサからデジタル信号を受け、そのデジタル信号をアナログ信号へ変 換して、そのアナログ信号を前記リードの1本へ結合するため、前記リード上の 信号の差比較を行うため、前記複数の1つにかける遷移を検出するため、 前記リード上の信号のための差動受信器を構成するため、 の回路手段へ結合され、それによりネツトワークに使用する融通性のあるセルが 得られる、検出し、通信し、制御するネツトワークに使用するセル。
  21. 21.請求項20記載のセルであつて、前記セルは複数の前記I/O部を含むセ ル。
  22. 22.検出し、通信し、制御するネツトワークに使用するセルにおいて、 デジタル信号を格納する複数のレジスタ手段と、 このレジスタ手段へ結合される少くとも1つの算術論理装置(ALU)であつて 、そのレジスタ手段の内容をそのALUへの入力として受ける少くとも1つの前 記算術論理装置と、 このALUの出力端子へ結合されるメモリと、複数のI/O副部を有する入力/ 出力(I/O)部と、 を備え、前記メモリの出力端子は前記レジスタ手段へ結合され、 各前記副部は、検出機能と、前記ネツトワークとの通信機能と、制御機能とを行 うために各前記副部を結合するための少くとも1本のリードを含み、前記副部は 少くとも1つのパスにより前記ALUと前記レジスタ手段へ結合され、 各前記副部は前記バス上の信号により選択され、各前記副部は複数のI/Oレジ スタを含み、それらのI/Oレジスタは前記パスから信号を受け、かつそれらの I/Oレジスタは信号を前記バスへ結合し、前記I/OレジスタはI/O副部制 御する信号を受け、かつ前記リードを介して受けた信号を前記バスへ通信し、 それにより前記I/O副部が制御されるセル。
  23. 23.プロセツサと、 このプロセツサと前記ネツトワークの間で通信するための入力/出力部と、 通信部と、 を備え、この通信部は、 前記ネツトワークから受けたデジタル信号を桁送りで入力させ(入力パケツト) 、かつ前記プロセツサから前記ネツトワークへデジタルデータを桁送りて出力さ せる(出力パケツト)ためのシフトレジスタと、 前記入力パケツトにおける遷移を検出する遷移検出手段と、 前記遷移検出器を所定のレートと比較し、その所定のレートが、前記遷移検出器 が起る率(遷移率)に一致するように前記所定のレートを調節し、かつ前記シフ トレジスタへ結合されて、前記入力パケツトが前記遷移率で桁送りされるように 前記シフトレジスタにおける桁送りを制御する比較器手段と、を備え、それによ り効果的な通信が行われるセル。
  24. 24.請求項23記載のセルであつて、前記比較器手段は、前記所定のレートの 前記調節を行うレート増倍器と、デジタルカウンタと、デジタル比較器とを含み 、そのデジタル比較器は前記カウンタ内のカウントを受けて、そのカウントを比 較負荷レジスタに格納されているデジタル数と比較するために結合され、その比 較負荷レジスタは前記プロセツサへ結合されるセル。
  25. 25.請求項24記載のセルであつて、前記調節された所定のレートは格納され 、前記シフトレジスタを制御するために用いられるセル。
  26. 26.請求項24記載のセルであつて、前記遷移の位相が前記シフトレジスタに おける桁送りから推移させられるように、前記調節されたレートの位相を推移さ せるデジタル語を前記比較負荷レジスタはロードされるセル。
  27. 27.請求項23、24または2記載のセルであつて、前記シフトレジスタ内の 段の少くともあるものが所定のビツトを含む時を検出機能する論理手段を含むセ ル。
  28. 28.検出機能と、通信と、比較とをネツトワークにおいて行うセルに使用する 入力/出力(I/O)部において、 デジタル語を受ける第1のレジスタと、この第1のレジスタへ結合され、その第 1のレジスタ内のビツトの第1のフイードにより制御され、前記I/O部に関連 する事象をおのおの表す複数の信号の間で選択する多重化手段と、前記第1のレ ジスタへ結合され、かつ回路集子を制御するため、および前記第1のレジスタか らビツトの第2のフイールドを受けるために結合される第2のレジスタと、 を備え、それにより複数の機能を行うたりに前記回路素子を構成する検出機能と 、通信機能と、比較機能とをネツトワークにおいて行うセルに使用する入力/出 力(I/O)部。
  29. 29.請求項28記載のI/O部であつて、前記回路素子をデジタル変換器とデ ジタル比較器を含むI/O部。
  30. 30.請求項28記載のI/O部であつて、少くとも1本のリードが前記ネツト ワークから前記I/O部へ結合され、前記マルチプレクサ手段へ結合されている 前記複数の1つは前記リード上で検出された信号還移であるI/O部。
  31. 31.請求項30記載のI/O部であつて、前記第2のレジスタは、前記リード 上にパルスを発生する増幅器を制御する信号を供給するI/O部。
  32. 32.請求項28または31記載のI/O部であつて、前記マルチプレクサの出 力が状態マシンヘの入力として用いられ、その状態マシンは前記第2のレジスタ を制御するために用いられるI/O部。
  33. 33.検出機能と、通信と、制御とを行うネツトワークからの入来信号の遷移を 検出する第1の手段と、前記遷移に同期させられた信号を供給するレート決定手 段と、 このレート決定手段へ結合されるデジタルカウンタと、 このカウンタへ結合されるデジタル比較器と、この比較器へ結合される比較負荷 レジスタと、この比較負荷レジスタにデジタル語をロードする第2の手段と、 を備え、前記比較器の出力信号は前記遷移の周波数で生じ、それらの出力信号の 位相は前記遷移から推移させられ、 それにより前記比較器の出力は前記ネツトワークとの通信に使用する制御信号を 供給する検出機能と、通信機能と、制御機能とを行うネツトワークにおいて用い られるセルのI/O部における改良。
  34. 34.請求項1記載のセルであつて、前記プロセツサはマルチプレクサであり、 そのマルチプレクサと前記I/O部の間での資源の共用を制御するために信号( semaphore)レジスタが用いられるセル。
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