JPH0481962A - 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】 （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
テムバスな接続するシステムバス拡張装置に関する。

（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なうものであり、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
行なうため、高い転送能力が要求され、数十Ｍバイ８フ
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。

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、システムバスな電気的に
分離し、システムバス間のデータ転送の中継を行なうも
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。

そこで、従来、この問題を解決するために、次にょうな
対策が講じられていた。

（ａ）−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なう。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−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。

（ｂ）ハードディスク装置のフォーマットを間欠フォー
マットに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。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述した対策では次のような欠点があっ
た。

即ち、前記（ａ）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可能
性があった。また、前記（ｂ）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
う欠点があった。

そこで、本発明の目的は、このような従来の問題点に鑑
み、従来のようにソフトウェアによるリトライをしたり
、ハードディスク装置のフォーマットを間欠フォーマッ
トに変更したりすることなく、処理のピーク時に入出力
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に
ある。

（課題を解決するための手段） 本発明は、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、前記中央処理装置からの前記拡張システムバスに接
続される入出力装置の転送能力データの通知命令の処理
及び両システムバス間の入出力命令、データ転送、入出
力割込の中継制御を行なうシステムバス拡張装置におい
て、前記通知命令により予め通知された前記拡張システ
ムバスに接続される入出力装置の転送能力データ、動作
中入出力装置のデータ転送能力の総和及び本システムバ
ス拡張装置のデータ転送能力制限値の各データを記憶し
、かつ入出力命令に対して中継不可のときその入出力命
令を保留しておくための記憶部と、この記憶部の前記デ
ータに基づいて、入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、かつ前記動作中入出力装置のデ
ータ転送能力の総和データを更新演算するための処理部
とを備えてなるものである。

（作用） 従って、処理部は、記憶部に記憶されている当該入出力
装置の転送能力データや動作中入出力装置のデータ転送
能力の総和及び本システムバス拡張装置のデータ転送能
力制限値の各データに基づいて、入出力命令（記憶部に
保留されている入出力命令も含む）に対して、中継が可
能であるか否かのチェックをし、中継が可能であれば、
その入出力命令を中継して入出力装置に送出するように
すると共に、前記動作中入出力装置のデータ転送能力の
総和のデータ更新演算を行なう。また、処理部は前記入
出力命令に対して前記チェッ・りの結果、中継不可能の
とき、その入出力命令を保留入出力命令として記憶部に
記憶させる。

よって、主システムバスの中央処理装置からの入出力命
令を拡張システムバスの入出力装置へ中継する際に、処
理部は前記チェックにてその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、記憶部に前記入
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によるリトライした
り、入出力装置のフォーマットを間欠フォーマットに変
更したりすることなく、過負荷時（処理のピーク時）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。

（実施例） 次に本発明について図面を用いて説明する。

第２図は、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（以下、ＳＢＥと
略称する。）ｌは、主システムバス（以下、ＭＳＢと略
称する。）２と拡張システムバス（以下、ＥＳＢと略称
する。）３とを接続する。

ＭＳＢ２には、中央処理装置（以下、ＣＰＵと略称する
。）４と主記憶装置（以下、ＭＥＭと略称する。）５と
入出力装置（以下、ＩＯと略称する。）６ａ、６ｂが接
続される。ＥＳＢ３にはｌ０７ａ、７ｂが接続される。

なお、ＥＳＢ３には、ＭＳＢ２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。

第１図は第２図のＳＢＥ　１の一実施例を示す構成図で
ある。

第１図において、ＭＳＢインタフェース（以下、ＭＳＢ
Ｉと略称する。）８は、ＭＳＢ２とのデータ転送のイン
タフェース部であって、このＭＳＢＩ８には、本発明の
処理部としてのマイクロプロセッサ（以下、ＭＰＵと略
称する。）１２と、メモリリードデータバッファ（以下
、ＭＲＤＢｔｌＦと略称する。）１０、メモリライトバ
ッファＣ以下、ＭＷＴＢＩＩＦと略称する。）１１が接
続されている。また、ＥＳＢインタフェース（以下、Ｅ
ＳＢＩと略称する。）９は、ＥＳＢ３とのデータ転送の
インタフェースであり、このＥＳＢＩ　９にはＭＰＵ１
２とＭＲＤＢＵＦＩ　ＯとＭＷＴＢＵＦＩ　１　カ接続
すｈテイル。また、ＭＲＤＢＵＦＩ　Ｏ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ＭＲＤＢｔｌＦｌ　０
には、ＭＳＢＩ８とＥＳＢＩ９が接続されている。また
、ＭＷＴＢＵＦＩ　１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ＭＷＴＢｔｌＦｌ　１には、ＭＳＢＩ８とＥ
ＳＢＩ９が接続されている。

また、ＭＰＵ１２は、予め拡張システムバスに接続され
る入出力装置の転送速度を本装置（ＳＢＥＩ）に通知さ
せる命令（以下、設定命令と称する。）の処理及び入出
力命令と入出力割込の中継の制御をマイクロプログラム
にておこなうものであり、このＭＰＵ１２には、ＭＳＢ
　Ｉ　９と本発明の記憶部としてのローカルメモリ（以
下、ＬＭと略称する。）１３と制御メモリ（以下、ＣＭ
と略称する。）１４が接続されている。また、ＬＭ１３
には、予め第６図に示すような入出力装置とそのデータ
転送速度の関係を示すテーブルが設けられている。ＬＭ
１３は、ＭＰＵ１２よりリードライト可能である。また
、０Ｍ１４は、ＭＰＵ１２にて実行されるマイクロプロ
グラムが格納されるメモリである。５ＢＥＩは、ＭＳＢ
Ｉ８とＥＳＢＩ９とＭＲＤＢＵＦＩ　ＯとＭＷＴＢＵＦ
Ｉ　１とＭＰＵＩ２とＬＭ１３と０Ｍ１４とから構成さ
れている。

次に、第２図におけるＣＰＵ４からの設定命令に対する
処理について説明する。設定命令は、設定する入出力装
置（拡張システムバスに接続される入出力装置）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。

）と該入出力装置のデータ転送速度を本装置（ＳＢＥＩ
）に通知する。ＭＰＵ１２は、ＣＰＬＩ４からの設定命
令を受信すると、入出力アドレスを識別して、ＬＭ１３
内に格納されている、第６図に示すような入出力装置の
データ転送速度テーブルより、該入出力アドレスに対応
する入出力装置のデータ転送速度を格納している場所（
要素）を、要素３−０〜３−ｎのうちより、取出して、
ＬＭ１３内に前記入出力アドレスと共に別に記憶してお
く。

次に、第２図におけるＣＰＵ４からの入出力命令により
Ｉ　０７ａがＭＥＭ５に対してデータ転送を行なう場合
について説明する。

先ず、ＣＰＵ４は、ｌ０７ａに対する入出力命令をＳＢ
Ｅ　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。５ＢＥＩは、入出力命令
を受信すると、ＭＳＢ　１８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、ＭＰＵ１２に対して
通知する。

第３図はＭＰＵ１２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。この第３図を用いて、ＭＰＵ１
２の入出力命令中継処理について説明する。

ＭＰＵ１２は、入出力命令を受信すると、その入出力ア
ドレスから、その対応する要素をＬＭ１３より読出し、
更にＬＭ１３内のデータ転送速度テーブルより前記読出
した要素におけるデータ転送速度を取出す、そして、Ｍ
ＰＵ１２は、この取出したデータ転送速度と同じ＜ＬＭ
１３より取出した現在勤作中の総転送速度（現在勤作中
の入出力装置のデータ転送速度の総和）より、本装置（
ＳＢＥＩ）のデータ転送能力を超えないかどうかのチェ
ック（以下、本動作をスループットチェックという、）
を行ない（ステップＳｌ。

Ｓ２）、中継可能と判断された場合は、ＥＳＢＩ９を経
由してｌ０７ａに対して入出力命令を中継し、動作中総
転送速度にＩＯ７のデータ転送速度を加算して入出力命
令処理を終了する（ステップ８３〜Ｓ５）。

ＭＰＵ１２はスルーブツトチェックにて中継不可能と判
断したときは、入出力命令の中継動作は行なわず、保留
入出力命令としてＬＭ１３に格納して入出力命令を終了
する（ステップＳ６）。

次にｌ０７ａ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な
う。

先ず、ＩＯライト動作について説明する。ＩＯライトデ
ータは、ＭＳＢＩ８　、　ＭＲＤＢＵＦＩ　Ｏ、ＥＳＢ
Ｉ９を経由してＭＳＢ２のＭＥＭ５より読み出される。

ＭＲＤＢ［ＩＦｌ　０は、メモリリードデータのプリフ
ェッチ機能（予めメモリをリードしてくること）を持っ
ている。従って、ＭＲＤＢＵＦＩ　Ｏは、アクセス機能
を有し、ＭＳＢＩ８に対してメモリ（ＭＥＭ５）リード
命令を出して読み出したデータをためておく、ＥＳＢＩ
９は、ｌ０７ａよりメモリリードアクセスを受信すると
、ＭＲＤＢＵＦＩ　Ｏをアクセスし、ＭＲＤＢＵＦＩ　
Ｏにデータが存在するときはリードデータとしてＩｏ７
ａに応答し、ＭＥＤＢＵＦ　１０　Ｇ：ｍデータが存在
しないときはＭＳＢＩ８によりＭＥＭ５よりデータを読
み出し、ｌ０７ａに応答する。この場合、ＭＲＤＢＵＦ
Ｉ　Ｏは引き続くアドレスに対してメモリデータのブリ
フェッチを行なうことによりＭＲＤＢＵＦＩ　Ｏにデー
タが存在する確率を高めている。

次にＩＯリード動作について説明する。工０リードデー
タは、ＥＳＢＩ９　、　ＭＷＴＢＵＦＩ　１　、　ＭＳ
ＢＩ８を経由してＭＳＢ２のＭＥＭ５へ書込まれる。

ＭＷＴＢＵＦＩ　１は、ＦＩＦＯ（ファーストイン・フ
ァーストアウト）構造となってり、ＥＳＢＩ９よりＭＷ
ＴＢＵＦｌｌへ書込まれた順に、ＭＳＢＩ８よりＭＳＢ
２のＭＥＭ５へ書込まれる。

以上の動作よりデータ転送が終了すると、工０７ａは、
入出力割込を発生する。　ＥＳＢＩ９は、この入出力割
込を受信すると、ＭＰＵ１２に通知する。ＭＰＵ１２に
おける入出力割込中継処理について第４図を用いて説明
する。なお、第４図は、ＭＰＵ１２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。

ＭＰＵ１２は、入出力割込を受信すると、割込を発生し
た入出力装置アドレスをもとにＬＭ１３より該入出力装
置のデータ転送速度を取出しくステップ５ｌｌ）、それ
を同じ＜ＬＭ１３より取出した動作中総転送速度から減
算しくステップ５１２）、その結果をもとにＬＭ１３内
の動作中総転送速度を更新する一方、ＭＳＢＩ８により
ＭＳＢ２のＣＰＵ４に対して入出力割込を送出する（ス
テップ５１３）、ＭＰＵ１２は、ＣＰＵ４に対する入出
力割込の送出を終了すると、ＬＭ１３を調べ（ステップ
５１４）、保留入出力命令がない場合は、入出力割込中
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ブツトチェックを行なう（ステッ
プ５１５）。

ＭＰＵ　１２は、スルーブツトチェックにて中継可能と
判断した場合は、ＥＳＢＩ９よりｌ０７ａに対して入出
力命令を送出させ（ステップＳ１５〜５１７）、かつＬ
Ｍ１３の入出力装置のデータ転送速度テーブルより保留
中入出力装置の転送速度を求め（ステップ５１８）、Ｌ
Ｍ１３内の動作中総転送速度を更新する（ステップ５１
９）。そして、更に保留中の入出力命令がある場合は、
同様の動作を行なう（ステップＳ１４〜５１９）。

ＭＰＵ１２は、スルーブツトチェックにて中継不可能と
判断した場合は、保留状態を継続したまま、入出力割込
処理を終了する（ステップＳ１５．５１６）。

次にスルーブツトチェックについて第５図を用いて説明
する。なお、第５図は、ローカルメモリ（ＬＭ）１３に
格納された、スルーブツトチェックに使用されるデータ
を示す説明図である。同図において、２０は動作中入出
力装置のデータ転送速度（以下、ｌ０ＴＨＰと略称する
。）の総和（以下、ＴＨＰと略称する。）である。ｌ０
ＴＨＰは設定命令により通知されたデータ転送速度であ
りＬＭ１３に前述した如く記憶されている。また、２１
はデータ転送能力チェック制限値のデータであって、こ
のデータ転送能力チェック制限値（以下、ＭＡＸＴ）Ｉ
Ｐと略称すル、）ハ、本装置（ＳＢＥＩ）（７）データ
転送能力の上限を示す値である。

以上説明Ｌ　ｊ：　ｌ０ＴＨＰ、　Ｔ　ＨＰ　、　ＭＡ
ＸＴＨＰを用いて、スループットチェックの評価式を示
すと次の如くである。

Ｔ　ＨＰ　＋　ｌ０ＴＨＰ≦ＭＡＸＴＨＰ　　　　　　
　−（１）（１）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、不成立のときは、中継不可能と
判断される。

以上の説明から判かるように、ＭＳＢ２のＣＰＵ４から
入出力命令なＥＳＢ３のｌ０７ａあるいはｌ０７ｂなど
へ中継する際、５ＢＥＩのＭＰＵ１２は、スルーブツト
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。ＭＰＵ１２は、スルーブツトチェッ
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、ＬＭ１３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
うにソフトウェアによるリトライをしたり、ｌ０７ａあ
るいは７ｂなど（ＩＯとしてハードディスク装置も含む
）のフォーマットを間欠フォーマットに変更したりする
ことなく、通常運用時のＩＯ７ａ、７ｂなどのデータ転
送能力を保持したまま、過負荷時（処理のピーク時）の
ｌ０７ａ、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。

本発明は本実施例に限定されることなく、本発明の要旨
を逸脱しない範囲で種々の応用及び変形が考えられる。

（発明の効果） 上述したように本発明によるシステムバス拡張装置を用
いれば、主システムバスの中央処理装置からの入出力命
令を拡張システムの入出力装置へ中継する際に、その入
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、本システムバス拡張装置内の記憶部に前記入出
力命令を保留するようにしたため、従来のようにソフト
ウェアによるリトライしたり、入出力装置のフォーマッ
トを間欠フォーマットに変更したりすることなく、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（処理のピーク時）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などの効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるシステムバス拡張装置の一実施例
を示す構成図、第２図は本発明を適用したコンピュータ
システムの構成図、第３図は入出力命令中継処理を示す
フローチャート、第４図は入出力割込中継処理を示すフ
ローチャート、第５図はローカルメモリに格納されたス
ルーブツトチェックに使用されるデータを示す説明図、
第６図はローカルメモリに格納されている入出力装置の
転送速度テーブルを示す説明図である。 １・・・システムバス拡張装置（ＳＢＥ）、２・・・主
システムバス（ＭＳＢ）、 ３・・・拡張システムバス（ＥＳＢ）、４・・・中央処
理装置（ＣＰ　Ｕ　’）、５・・・主記憶装置（ＭＥＭ
）、 ６　ａ、　６　ｂ、　７　ａ、、　７　ｂ・・・入出力
装置（１０）、１２・・・マイクロプロセッサ（ＭＰＵ
）、３・・・ローカルメモリ （ＬＭ） 入出力命令中ｌＩ！時の動作フローチャート第　　３　
　図 入出力割込中ｌＩ峙の動作フローチャート第　　４　　
図 第 図 入出力装置の転送速度を記憶するテーブル第　　６　　
図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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、前記中
   央処理装置からの前記拡張システムバスに接続される入
   出力装置の転送能力データの通知命令の処理及び両シス
   テムバス間の入出力命令、データ転送、入出力割込の中
   継制御を行なうシステムバス拡張装置において、 前記通知命令により予め通知された前記拡張システムバ
   スに接続される入出力装置の転送能力データ、動作中入
   出力装置のデータ転送能力の総和及び本システムバス拡
   張装置のデータ転送能力制限値の各データを記憶し、か
   つ入出力命令に対して中継不可のときその入出力命令を
   保留しておくための記憶部と、 この記憶部の前記データに基づいて、入出力命令に対し
   て中継が可能であるか否かのチェックをし、かつ前記動
   作中入出力装置のデータ転送能力の総和データを更新演
   算するための処理部とを備えたことを特徴とするシステ
   ムバス拡張装置。