JPH04324562A - システムバス拡張装置 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータシステム
において、２本のシステムバスを接続するシステムバス
拡張装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】多くのコンピュータシステムにおいて、
システムバスが採用されている。システムバスは、中央
処理装置、主記憶装置、入出力装置などの異種類の装置
を共通的に接続し、装置間のデータ転送を行うものであ
り、拡張性、柔軟性に優れているという特徴がある。シ
ステムバスでは、全ての装置が共通的にデータ転送を行
うため、高い転送能力が要求され、数十Ｍバイト／秒か
ら数百Ｍバイト／秒の転送能力が必要とされている。シ
ステムバスがこのような転送能力を実現するためには、
システムバス長、接続装置数等に制限が発生し、システ
ムバスの特徴である拡張性、柔軟性に対して妨げになっ
ている。特に多くの入出力装置を接続するシステムにお
いては、重大な問題である。

【０００３】この問題を解決するために、２本のシステ
ムバスを接続して、システムバスの接続装置数制限を超
える装置を接続可能とするシステムバス拡張装置がある
。このシステムバス拡張装置は、システムバスを電気的
に分離し、システムバス間のデータ転送の中継を行うも
のである。システムバス間のデータ転送は、全てこのシ
ステムバス拡張装置を経由するため、この装置もシステ
ムバス相当の転送能力を必要とされるが、その実現は困
難であった。このため、処理のピーク時には、データ転
送中継能力が足りずに入出力装置であるハードディスク
装置のオーバラン等の不具合が発生するという問題があ
った。

【０００４】そこで、従来、この問題を解決するために
、次のような対策が講じられていた。 （１）　一時的なハードディスク装置のオーバランに対
してソフトウェアにてリトライを行う。即ち、システム
バス拡張装置のデータ転送スピードがハードディスク装
置の処理スピードに追いついていかないため、ハードデ
ィスク装置からオーバランを中央処理装置に通知すると
、中央処理装置は同じ命令（たとえばリード命令ならリ
ード命令）をもう一度ハードディスク装置へ出す。これ
はリトライすると、システムバス拡張装置のデータ転送
中継能力が回復していてハードディスク装置のオーバラ
ンが発生しなくなっているからである。 （２）　ハードディスク装置の間欠フォーマットを変更
することによりハードディスク装置の転送能力を抑える
。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のシステムバス拡張装置の問題点に対する対策で
は次のような問題点があった。即ち、前記　（１）の対
策では、リトライすることにより逆にシステムバス上の
データ転送が増加し、新たなオーバランが発生するため
に実質的に問題が解決しない恐れがあった。また、　（
２）の対策では、処理のピーク時のみでなく、オーバラ
ンが発生しない通常運用時においてもハードディスク装
置の転送能力が低下するという問題点があった。

【０００６】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、ソフトウェアおよび入出力装置のオー
バラン等の不具合の発生を抑止することができるように
したシステムバス拡張装置を提供することを目的とする
。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のシステムバス拡
張装置は、中央処理装置と主記憶装置と入出力装置が接
続される主システムバスと、入出力装置の増設を目的と
して入出力装置が接続される拡張システムバスとを接続
し、両システムバス間のデータ転送の中継制御を行うシ
ステムバス拡張装置において、前記拡張システムバスに
接続される入出力装置の入力処理および出力処理別のデ
ータ転送能力の値を格納するデータ転送能力格納手段と
、入力命令あるいは出力命令に対して、現在の入力また
は出力動作中の総転送能力のデータを更新記憶し、かつ
前記入出力命令を保留する記憶手段と、前記データ転送
能力格納手段の値と、前記記憶手段の前記総転送能力デ
ータに基づき、入力命令あるいは出力命令に対して中継
が可能であるか否かのチェックを行い、該チェックによ
り中継不可の場合は、前記記憶手段に前記入出力命令を
保留させる中継制御手段とを備えたことを特徴とするも
のである。

【０００８】

【作用】本発明のシステムバス拡張装置は、データ転送
能力格納手段は、入出力装置の入・出力処理別のデータ
転送能力の値を格納し、記憶手段は、現在の入・出力動
作中の総転送能力のデータを更新記憶している。ある入
出力装置の転送データを中継する場合、中継制御手段は
、該入出力装置のデータ転送能力の値と、入・出力動作
中の総転送能力のデータに基づき、この中継が可能か否
かをチェックする。従って、ソフトウェアの変更等を必
要とせずに、過負荷時の入出力装置のオーバラン等を抑
止でき、また、入・出力時のデータ転送能力の大幅に異
なる装置であっても、入出力動作の無意味な保留の発生
がない。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。図２は、本発明を適用したコンピュータシス
テムの構成図である。同図において、システムバス拡張
装置（ＳＢＥ）１は、主システムバス（ＭＳＢ）２と拡
張システムバス（ＥＳＢ）３とを接続する。主システム
バス２には、中央処理装置（ＣＰＵ）４と主記憶装置（
ＭＥＭ）５と入出力装置（ＩＯ）６ａ、６ｂが接続され
ている。拡張システムバス３には入出力装置７ａ、７ｂ
が接続されている。なお、拡張システムバス３には、主
システムバス２に接続装置数制限により接続できない入
出力装置が接続され、その装置数はシステム構成によっ
て異なる。

【００１０】図１は、図２に示したシステムバス拡張装
置１の一実施例を示す構成図である。図の装置は、ＭＳ
Ｂインタフェース（ＭＳＢＩ）８と、ＥＳＢインタフェ
ース（ＥＳＢＩ）９と、メモリリードバッファ（ＭＲＤ
ＢＵＦ）１０と、メモリライトバッファ（ＭＷＴＢＵＦ
）１１と、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）１２と、ロー
カルメモリ（ＬＭ）１３と、制御メモリ（ＣＭ）１４と
からなる。ＭＳＢインタフェース８は、主システムバス
２とのデータ転送のインタフェース部であって、このＭ
ＳＢインタフェース８には、本発明の中継制御手段１２
ａを構成するマイクロプロセッサ１２と、メモリリード
バッファ１０およびメモリライトバッファ１１が接続さ
れている。

【００１１】中継制御手段１２ａは、ローカルメモリ１
３のデータにもとづいて、入力命令あるいは出力命令に
対して中継が可能であるか否かのチェックをし、かつチ
ェックに必要とされるデータを更新演算する機能を有し
ている。また、ローカルメモリ１３は、本発明の、デー
タ転送能力格納手段１３ａと、記憶手段１３ｂを構成し
ている。即ち、このローカルメモリ１３は、入力命令あ
るいは出力命令に対して中継が可能であるか否かのチェ
ックをするために必要とされるデータを更新記憶し、か
つ中継不可のときその入出力命令を保留すると共に、拡
張システムバス３に接続される入出力装置７ａ、７ｂの
入力処理および出力処理別の転送能力の値を記憶してお
くためのメモリである。

【００１２】更に、ＥＳＢインタフェース９は、拡張シ
ステムバス３とのデータ転送のインタフェースであり、
このＥＳＢインタフェース９にはマイクロプロセッサ１
２とメモリリードバッファ１０とメモリライトバッファ
１１が接続されている。また、メモリリードバッファ１
０は、拡張システムバスの入出力装置から主システムバ
スのメモリを読み出す際のバッファであって、このメモ
リリードバッファ１０には、ＭＳＢインタフェース８と
ＥＳＢインタフェース９が接続されている。また、メモ
リライトバッファ１１は拡張システムバスの入出力装置
から主システムバスのメモリへ書込む際のバッファであ
って、このメモリライトバッファ１１には、ＭＳＢイン
タフェース８とＥＳＢインタフェース９が接続されてい
る。

【００１３】そして、マイクロプロセッサ１２は、予め
拡張システムバス３に接続される入出力装置７ａ、７ｂ
のデータ転送能力をシステムバス拡張装置１に通知させ
る命令（設定命令）の処理および入出力命令と入出力割
込みの中継の制御をマイクロプログラムにて行うもので
あり、このマイクロプロセッサ１２には、ＥＳＢインタ
フェース９と、ローカルメモリ１３と、制御メモリ１４
が接続されている。ローカルメモリ１３はマイクロプロ
セッサ１２よりリードライト可能であり、また制御メモ
リ１４は、マイクロプロセッサ１２にて実行されるマイ
クロプログラムを格納しているメモリである。

【００１４】次に、中央処理装置４からの設定命令に対
する処理について説明する。中央処理装置４は設定命令
として、システムバス拡張装置１が設定する入出力装置
を識別するためのアドレス（以下、入出力アドレスと称
する）と該入出力装置の入力データ転送能力または出力
データ転送能力をシステムバス拡張装置１に通知する。 尚、これら入出力装置の入出力データ転送能力の値は、
図示省略したメモリ等に予め格納されている。これによ
り、マイクロプロセッサ１２は入出力アドレスを識別し
、ローカルメモリ１３内におけるデータ転送能力格納手
段１３ａの入出力装置のデータ転送能力を保持するデー
タ転送能力テーブルの対応する要素を設定する。

【００１５】図３は、その入出力装置のデータ転送能力
テーブルを示す図である。即ち、ローカルメモリ１３内
には、入出力装置＃０の入力データ転送能力（ＩＯＴＨ
Ｐｉ）と出力データ転送能力（ＩＯＴＨＰｏ）とからな
る入出力装置＃０のデータ転送能力データ３０から、入
出力装置＃ｎのデータ転送能力データ３ｎまでのデータ
転送能力の情報が格納されている。

【００１６】次に、中央処理装置４からの入出力命令に
より入出力装置７ａが主記憶装置５に対してデータ転送
を行う場合について説明する。先ず、中央処理装置４は
、入出力装置７ａに対する入出力命令をシステムバス拡
張装置１に対して送出する。一般的に入出力命令の情報
として入出力アドレス、動作コマンド、転送メモリアド
レス、転送データ数が含まれる。システムバス拡張装置
１は、入出力命令を受信すると、ＭＳＢインタフェース
８により拡張システムバスへの入出力命令であることを
認識し、マイクロプロセッサ１２に対して通知する。

【００１７】図４はマイクロプロセッサ１２における入
出力命令中継処理を示すフローチャートである。マイク
ロプロセッサ１２は、入出力命令を受信すると、その入
出力アドレスおよび動作コマンドからローカルメモリ１
３に格納されたデータ転送能力テーブル３０〜３ｎを参
照し、入力データ転送能力あるいは出力データ転送能力
の値を読み出す。この入力データ転送能力あるいは出力
データ転送能力と、現在動作中の総転送能力の値より、
システムバス拡張装置１のデータ転送能力を超えないか
どうかのチェック（以下、この動作をスループットチェ
ックという）を行う（ステップＳ１）。このチェックに
より中継可能と判断された場合は（ステップＳ２）、Ｅ
ＳＢインタフェース９を経由して入出力装置７ａに対し
て入出力命令を中継し（ステップＳ３）、動作中総デー
タ転送能力の値に入出力装置７ａの入力データ転送能力
あるいは出力データ転送能力の値を加算し（ステップＳ
４）、入出力命令処理を終了する。

【００１８】また、マイクロプロセッサ１２はスループ
ットチェックにて中継不可能と判断した時は（ステップ
Ｓ２）、入出力命令の中継動作は行わず、保留入出力命
令としてローカルメモリ１３に格納し（ステップＳ５）
、入出力命令処理を終了する。次に入出力装置７ａは、
入出力命令を受信すると、その動作コマンドよりＩＯラ
イト系のコマンドの際はメモリリードを、ＩＯリード系
のコマンドの際はメモリライトを行う。

【００１９】先ず、ＩＯライト動作について説明する。 ＩＯライトデータは、ＭＳＢインタフェース８、メモリ
リードバッファ１０、ＥＳＢインタフェース９を経由し
て主システムバス２の主記憶装置５より読み出される。 メモリリードバッファ１０は、メモリリードデータのプ
リフェッチ（予めメモリをリードしてくること）機能を
持っている。従って、メモリリードバッファ１０は、ア
クセス機能を有し、ＭＳＢインタフェース８に対してメ
モリ（主記憶装置５）リード命令を出して読み出したデ
ータをためておく。ＥＳＢインタフェース９は、入出力
装置７ａよりメモリリードアクセスを受信すると、メモ
リリードバッファ１０をアクセスし、メモリリードバッ
ファ１０にデータが存在するときはリードデータとして
入出力装置７ａに応答し、メモリリードバッファ１０に
データが存在しないときはＭＳＢインタフェース８によ
り主記憶装置５よりデータを読み出し、入出力装置７ａ
に応答する。この場合、メモリリードバッファ１０は、
引き続くアドレスに対してメモリデータのプリフェッチ
を行うことによりメモリリードバッファ１０にデータが
存在する確率を高めている。

【００２０】次にＩＯリード動作について説明する。Ｉ
Ｏリードデータは、ＥＳＢインタフェース９、メモリラ
イトバッファ１１、ＭＳＢインタフェース８を経由して
主システムバス２の主記憶装置５へ書込まれる。メモリ
ライトバッファ１１は、ＦＩＦＯ（ファーストイン・フ
ァーストアウト）構造となっており、ＥＳＢインタフェ
ース９よりメモリライトバッファ１１へ書込まれた順に
、ＭＳＢインタフェース８より主システムバス２の主記
憶装置５へ書込まれる。

【００２１】以上の動作よりデータ転送が終了すると、
入出力装置７ａは、入出力割込を発生する。ＥＳＢイン
タフェース９は、この入出力割込を受信すると、マイク
ロプロセッサ１２に通知する。

【００２２】次に、マイクロプロセッサ１２における入
出力割込中継処理について説明する。図５は、マイクロ
プロセッサ１２における入出力割込中継処理を示すフロ
ーチャートである。マイクロプロセッサ１２は入出力割
込を受信すると、割込みを発生した入出力装置アドレス
および動作していたコマンドの種類から該入出力装置の
データ転送能力の値を取り出し（ステップＳ１１）、こ
のデータ転送能力を動作中総データ転送能力の値から減
算し（ステップＳ１２）、ＭＳＢインタフェース８によ
り主システムバス２の中央処理装置４に対して入出力割
込みを送出する（ステップＳ１３）。

【００２３】マイクロプロセッサ１２は中央処理装置４
に対する入出力割込みの送出を終了すると、ローカルメ
モリ１３を調べ、保留入出力命令があるか否かを判断す
る（ステップＳ１４）。ここで保留入出力命令がない場
合は、入出力割込み中継処理を終了し、保留入出力命令
がある場合は、その命令に対して再度スループットチェ
ックを行う（ステップＳ１５）。このスループットチェ
ックで中継可能と判断された場合は（ステップＳ１６）
、ＥＳＢインタフェース９より入出力装置７ａに対して
入出力命令を送出し（ステップＳ１７）、かつ、保留中
入出力装置のデータ転送能力の値を求め（ステップＳ１
８）、動作中総データ転送能力値を更新する（ステップ
Ｓ１９）。更に、ステップＳ１４に戻って、保留中の入
出力命令があるか否かを調べ、ある場合は同様の動作（
ステップＳ１４〜１９）を行う。また、スループットチ
ェックにて中継不可能と判断された場合は（ステップＳ
１５、１６）、保留状態を継続したまま、入出力割込み
処理を終了する。

【００２４】次にスループットチェックについて説明す
る。図６は、ローカルメモリ１３に格納された、スルー
プットチェックに使用されるデータを示す説明図である
。即ち、ローカルメモリ１３には、スループットチェッ
ク用データとして、入力動作中の入出力装置の入力デー
タ転送能力（前述したＩＯＴＨＰｉ）の総和である入力
動作中総データ転送能力（ＴＨＰｉ）２０と、出力動作
中の入出力装置の出力データ転送能力（前述したＩＯＴ
ＨＰｏ）の総和である出力動作中総データ転送能力（Ｔ
ＨＰｏ）２１と、データ転送能力チェック制限値（ＭＡ
ＸＴＨＰ）とが格納されている。尚、データ転送能力チ
ェック制限値はシステムバス拡張装置１のデータ転送能
力の上限を示す値である。

【００２５】以上説明した入力データ転送能力（ＩＯＴ
ＨＰｉ）、入力動作中総データ転送能力（ＴＨＰｉ）、
出力データ転送能力（ＩＯＴＨＰｏ）、出力動作中総デ
ータ転送能力（ＴＨＰｏ）、データ転送能力チェック制
限値（ＭＡＸＴＨＰ）を用いて、スループットチェック
の評価式を示すと次式の如くなる。 ＴＨＰｉ＋ＩＯＴＨＰｉ＋ＴＨＰｏ＋ＩＯＴＨＰｏ≦Ｍ
ＡＸＴＨＰ上式が成立するときは、その入出力命令が中
継可能と判断され、不成立の時は中継不可能と判断され
る。

【００２６】以上の説明から判るように、主システムバ
ス２の中央処理装置４から入出力命令を拡張システムバ
ス３の入出力装置７ａあるいは入出力装置７ｂなどへ中
継する際、システムバス拡張装置１のマイクロプロセッ
サ１２は、スループットチェックにてその入出力命令に
対して中継が可能であるか否かを判断する。マイクロプ
ロセッサ１２は、スループットチェックにて、入出力命
令の実行により増加するデータ転送中継処理の負荷を予
測し、中継能力を超える時は、中継処理可能となるまで
、ローカルメモリ１３に前記入出力命令を格納して前記
入出力命令を保留するようにしたので、従来のようにソ
フトウェアや入出力装置７ａあるいは７ｂなど（入出力
装置としてハードディスク装置も含む）の間欠フォーマ
ットを変更したりすることなく、通常運用時の入出力装
置７ａ、７ｂなどのデータ転送能力を維持したまま、過
負荷時の入出力装置７ａ、７ｂなどのオーバラン等の不
具合の発生を抑止することができる。

【００２７】尚、上記実施例では、拡張システムバス３
に接続される入出力装置の転送能力データを、中央処理
装置４がシステムバス拡張装置１に転送し、これをロー
カルメモリ１３に格納するよう構成したが、この構成に
限定されるものではなく、例えば、データ転送能力格納
手段として、システムバス拡張装置１内に各入出力装置
のデータ転送能力テーブルを格納するリード・オンリ・
メモリ等を設け、このメモリのデータによって上記中継
処理を行うよう構成しても良い。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のシステム
バス拡張装置によれば、拡張システムバスに接続される
入出力装置の入力、出力処理別のデータ転送能力の値と
、現在の入力または出力動作中の総データ転送能力のデ
ータに基づき、該入出力装置が入力命令または出力命令
に対して中継が可能であるかどうかをチェックするよう
にしたので、ソフトウェアや入出力装置の間欠フォーマ
ットを変更することなく、通常運用時の入出力装置のデ
ータ転送能力を維持したまま、過負荷時の入出力装置の
オーバラン等の不具合の発生を抑止することができる。 また、入出力の処理別に上記チェックを行うため、入力
時と出力時のデータ転送能力が大幅に異なる装置であっ
ても、転送能力の大きい方の値で常に評価されることに
よる入出力動作の無意味な保留の発生を防止することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシステムバス拡張装置のブロック図で
ある。

【図２】本発明のシステムバス拡張装置を適用したコン
ピュータシステムのブロック図である。

【図３】本発明のシステムバス拡張装置の入出力装置の
データ転送テーブルの説明図である。

【図４】本発明のシステムバス拡張装置における入出力
命令中継時の動作フローチャートである。

【図５】本発明のシステムバス拡張装置における入出力
割込中継処理のフローチャートである。

【図６】本発明のシステムバス拡張装置におけるスルー
プットチェックに使用されるデータの説明図である。

【符号の説明】

１　　システムバス拡張装置 ２　　主システムバス ３　　拡張システムバス ４　　中央処理装置 ５　　主記憶装置 ７ａ，７ｂ　　入出力装置 １２　　マイクロプロセッサ １２ａ　　中継制御手段 １３　　ローカルメモリ １３ａ　　データ転送能力格納手段 １３ｂ　　記憶手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　中央処理装置と主記憶装置と入出力装
   置が接続される主システムバスと、入出力装置の増設を
   目的として入出力装置が接続される拡張システムバスと
   を接続し、両システムバス間のデータ転送の中継制御を
   行うシステムバス拡張装置において、前記拡張システム
   バスに接続される入出力装置の入力処理および出力処理
   別のデータ転送能力の値を格納するデータ転送能力格納
   手段と、入力命令あるいは出力命令に対して、現在の入
   力または出力動作中の総転送能力のデータを更新記憶し
   、かつ前記入出力命令を保留する記憶手段と、前記デー
   タ転送能力格納手段の値と、前記記憶手段の前記総転送
   能力データに基づき、入力命令あるいは出力命令に対し
   て中継が可能であるか否かのチェックを行い、該チェッ
   クにより中継不可の場合は、前記記憶手段に前記入出力
   命令を保留させる中継制御手段とを備えたことを特徴と
   するシステムバス拡張装置。