JPH0656602B2 - キヤツシユを有するプロセツサのための優先制御システム - Google Patents

キヤツシユを有するプロセツサのための優先制御システム

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JPH0656602B2
JPH0656602B2 JP2286059A JP28605990A JPH0656602B2 JP H0656602 B2 JPH0656602 B2 JP H0656602B2 JP 2286059 A JP2286059 A JP 2286059A JP 28605990 A JP28605990 A JP 28605990A JP H0656602 B2 JPH0656602 B2 JP H0656602B2
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bus
signal
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logic signal
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ブルース・アラン・スミス
ローク・テイエン・トラン
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インターナシヨナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーシヨン
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    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F15/00Digital computers in general; Data processing equipment in general
    • G06F15/16Combinations of two or more digital computers each having at least an arithmetic unit, a program unit and a register, e.g. for a simultaneous processing of several programs
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F13/00Interconnection of, or transfer of information or other signals between, memories, input/output devices or central processing units
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Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明はコンピュータ・システム一般、特に主プロセッ
サを含む複数のマスタにより制御されるデータバスを有
し、またあらかじめ定められたアービトレーション規則
に従ってバス時間を割り当てるコンピュータ・システム
に関する。
B.従来の技術 IBMのマイクロ・チャネル・アーキテクチャに従うよ
うなコンピュータ・システムでは、複数のマスタのそれ
ぞれがシステムの主データバス上をデータ転送制御でき
ることが知られている。このようなマスタの利用は、主
プロセッサユニット(CPU)をI/O装置と主メモリ
間のデータ転送やI/O装置間のデータ転送から解放さ
せる。こうした負荷を免れることにより、CPUはデー
タ処理や他の装置が実行するデータ転送のセットアップ
に専念できる。
このようなシステムでは、バス時間を割り当てるために
各装置に優先順位が定められている。CPUはデフォル
トか、あるいは残余優先順位が割り振られ、バス上での
作用が好ましく他の装置に割り当てられるよう認識す
る。もしキューが発展した場合は、CPUを含む装置は
バスの各アービトレーション・サイクルの獲得を競い、
優先順位の最も高いものが獲得する。バースト装置が連
続して高優先順位を主張する可能性があるため、公平
(fairness)制限がしばしばバースト装置に対して利用
され、キューに入る前に現存のキューが消滅するまで待
つよう強制する。
C.発明が解決しようとする課題 この作用はデータバス上で作業率が高くならない内は、
バス時間割当に対し効率的に機能する。しかしそうでな
い場合には、CPUは優先順位規則に従ってバス利用機
会が稀であり、他の装置がバスを優先使用した場合に
は、1バスサイクル後にバンプ・オフ(bumped off)し
てしまう。この状況はCPUをロックアウトし、データ
転送に必要なセットアップ準備やタスクを実行するため
に必要なメモリ・アクセスのような動作を停止させてし
まう。この状態に達すると全体的な装置性能が低下し、
最悪な場合、装置衝突を引き起こす。ロックアウト問題
を解決することはメモリ・キャッシュを有する装置では
いっそう困難になる。なぜなら、主プロセッサがキャッ
シュ・ヒット列にはいる可能性があるからである。この
ことはデータバスを獲得し、必要となる情報転送を実施
することを妨げてしまう。
従って、本発明の主目的は、主データバスにおけるデー
タ転送のデューティ・サイクルが高い期間でも、こうし
たシステムのCPUに対しあらかじめ選択された時間を
データ転送のために保証することである。
更に本発明の目的は、システムのアービトレーション作
用を再構築することなくこうした時間を提供することで
ある。
また本発明の別の目的は、バス時間を主プロセッサに割
り当てるときに主プロセッサのキャッシュ転送を考慮す
ることである。
D.課題を解決するための手段 本発明ではCPUがデータバスを所有する場合に優先制
御を生成し、CPUがデータバスから強制待避させられ
ることを回避する。この優先は中央アービトレーション
・コントローラに達するバス要求信号を変更するロジッ
クにより導入される。バス要求ラインを制御することに
より、CPUがデータバスを所有する場合には、要求信
号はメモリ・キャッシュへのアクセスが成功した場合の
み中央アービトレーション・コントローラに至り、CP
Uはデータバス転送を実行する機会を得ることができ
る。一方、CPUはメモリ・キャッシュの動作をデータ
バスを通じ主メモリをアクセスすることと同等と認識す
る。更に、最初のバス要求が達してから規定期間内のバ
ス要求のキャンセルをタイムタウトすることで、本発明
の実施例ではダイナミック主メモリのリフレッシュを保
証することが可能となる。
E.実施例 本発明の実施例を図を参照しながら説明する。第1図は
本発明を実施したシステムであり、CPU100、例え
ばインテル社の80386、キャッシュ105、キャッ
シュ・コントローラ110を有し、これらは制御バス1
25、データバス130、アドレス・バス135を含む
一連のCPU信号バス140により他の装置と接続され
ている。CPU信号バス140は一連のバッファ170
により、対応するシステムバス140′と分離されてい
る。バッファ170はCPUにシステムバスセット14
0′とは無関係に、バス140上のインストラクション
とデータを処理させる。バスセット140′には主メモ
リ145が接続されており、主メモリは直接リード・ラ
イト可能なダイナミック記憶装置である。またメモリ・
コントローラ150、アービトレーション・コントロー
ラ155、そしてバスセット140上の直接メモリ転送
を制御するDMAコントローラ160も接続されてい
る。
本発明によるシステムでは接続ポイント165が用意さ
れ、例えばバスマスタのようなインターフェイス装置1
75がデータバスのシステムバスセット140′への接
続を制御する。これらの接続は既によく知られているよ
うに、通常回路基板をカード・エッジ・コネクタを備え
たスロットに挿入して実現される(第1図にのみエッジ
の図を示す)。インターフェイス装置175はI/O装
置180などの様々な他の装置に接続される。180な
どの装置としては、例えばディスク装置やテープ・ユニ
ットなどがある(図示せず)。バスマスタのようなイン
ターフェイス装置175を含みデータバスを制御するこ
うした装置構成は、IBMのマイクロ・チャネル・アー
キテクチャで説明されており、『IBM Personal System/
2 Hardware Interface Technical Manual』に詳細に述
べられている。このようなシステムでは、中央アービト
レーション・コントローラ155はデータバス130′
の制御を受け持つ装置の優先順位を設定し、DMAコン
トローラ160はよく知られるようにこのバス上で実際
の転送を調整する。典型的なアービトレーション優先順
位割当を表1に示す。
さて、第2図は従来例を示すもので、データバス13
0′の所有権の制御信号を伝達する制御バス125′
(第1図参照)の一部を構成する信号線グループ210
を含んでいる。
チャネル220は+ARB/−GRANT信号を伝送
し、この信号はバス所有権を設定するアービトレーショ
ンが発生している期間(ARB)と所有権が決定した期
間(GRANT)を区別する。また、様々なマスタ17
5はそれぞれ所有権の割当にしたがって機能できる。チ
ャネル240は−PREEMPT信号を伝送し、これは
一つ以上のマスタ装置、例えば装置175とCPU10
0がデータバス130′をアクセスするために待機して
いる場合に発生する。チャネル250は−BURST信
号を伝送し、これは装置175がデータバス130′を
所有した時装置175によりアサートされ、マルチある
いはバースト転送が可能な装置か否かを示す。
更に中央アービトレーション・コントローラ155に接
続されるものとして、アービトレーション・バス(AR
B BUS)260があり、4ライン(0〜3)で構成
され、ライン上にはデータバス130′の所有権を獲得
するためにアービトレーション・レベルがアサートさ
れ、チャネル220にGRANT信号がアサートされる
期間に所有者を明示する。
第3図に於いてANDゲート310は+CPUPRE信
号を生成し、該信号は−PREEMPT、+HOLD、
+ARB/GRANT、ARBBUS(1111=Fが
CPU100に対応)の各信号を基本にしており、CP
Uがデータバス130′を所有したことを示すものであ
る。この+CPUPRE信号は遅延タイマ315をトリ
ガする。遅延タイマはシステム規則に違反することのな
いよう、またデータを失わぬように主メモリのリフレッ
シュ要求範囲内に選択された規定時間だけ信号を生成す
る。カウンタ320はキャッシュ・コントローラ110
によるキャッシュ・ヒットを計数し、規定計数後、望ま
しくは2カウント後に+2HIT信号をセットする。2
ヒットが選択される理由は、ヒットが連続して発生する
可能性が高いことを示すのに十分であり、その時CPU
がバス130′を放棄できるからである。+DELAY
信号と+2HITの反転信号はゲート330でANDさ
れてブロック(BLK)信号を生成し、BLKの反転信
号はANDゲート340に−PREEMPTの反転信号
と共に入力されて信号Gを生成する。信号Gは+CAC
HEHIT/−MISS信号と共にANDゲート350
に入力され、−P′信号を生成する。−P′信号は−P
REEMPT信号を変更したもので、CPU100がバ
ス130′を所有しているときに発生する要求を、2連
続キャッシュ・ヒットが発生するかまたはそうした所有
権保持期間中に起こった最初の要求の後に遅延期間が消
滅するまでブロックする。
第4図では本実施例にしたがって第2図の構成が変更さ
れており、信号ライン240は上述した−PREEMP
T要求信号を変更して生成した−P′信号を伝送する。
この要求信号−PREEMPTの変更による効果は、第
5図に示す2つのタイミング図により理解される。最初
の図は2キャッシュ・ヒット状態を示し、2番目の図は
遅延タイムアウト状態を示す。
F.発明の効果 本発明によれば、主プロセッサ(CPU)に対し予め選
択された時間をデータ転送のために保証することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を実施するのに適した装置のブロック図
である。 第2図は従来技術による中央アービトレーション・コン
トローラとDMAコントローラに供給される制御信号を
示すブロック図である。 第3図は本発明により変更を加えた要求信号生成のため
のロジックのブロック図である。 第4図は本発明の実施例に従って中央アービトレーショ
ン・コントローラとDMAコントローラに供給される変
更されたバス要求信号の応用例を示すブロック図であ
る。 第5図は本発明に従ったアービトレーション・シーケン
スのタイミング図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】データ・バスと、メイン・プロセッサを含
    む複数のマスタ装置を含むコンピュータ・システムであ
    って、 前記マスタ装置は、前記コンピュータ・システムのバス
    上の装置選択信号により現バス所有者を識別するアービ
    トレーション制御装置へのバス要求信号により前記デー
    タ・バスの使用権を競い、 前記コンピュータ・システムは、前記プロセッサに接続
    され協働してキャシュ・バッファからデータを用意し、
    データが用意できる度に第1の論理信号を生成する手段
    を含むキャッシュ装置を有し、 前記メイン・プロセッサの優先回路は、 (a)前記メイン・プロセッサが前記バス所有者である
    期間を検出し、前記期間中は第2の論理信号を生成す
    る、前記メイン・プロセッサに接続された手段と、
    (b)前記第1の論理信号を受け取り、計数し、所定の
    数に達したときに第3の論理信号を生成する手段と、 (c)前記第2、第3の論理信号と前記バス要求信号を
    受け取り、前記第2の論理信号がアクティブかつ前記第
    3の論理信号が非アクティブの場合だけ前記バス要求信
    号を禁止し、その他の場合には、前記バス要求信号を前
    記アービトレーション制御装置に出力するゲート手段
    と、 (d)前記第2の論理信号がアクティブの間に発生した
    前記バス要求信号を検出し、所定の遅延時間後に、前記
    ゲート手段の前記バス要求信号の禁止を取り消す第4の
    論理信号を生成する論理回路と、 を有することを特徴とするコンピュータ・システム。
  2. 【請求項2】前記所定の数が2である請求項1に記載の
    優先回路。
  3. 【請求項3】前記コンピュータ・システムが定期的なリ
    フレッシュを必要とするメイン・メモリを有し、前記所
    定の遅延時間が前記メイン・メモリのリフレッシュ間隔
    より短くなるように選ばれる請求項1に記載の優先回
    路。
JP2286059A 1989-10-27 1990-10-25 キヤツシユを有するプロセツサのための優先制御システム Expired - Lifetime JPH0656602B2 (ja)

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US07/428,259 US5293493A (en) 1989-10-27 1989-10-27 Preemption control for central processor with cache
US428259 1999-10-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH03150654A JPH03150654A (ja) 1991-06-27
JPH0656602B2 true JPH0656602B2 (ja) 1994-07-27

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KR (1) KR930005725B1 (ja)
CN (1) CN1031085C (ja)
DE (1) DE69026336T2 (ja)

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