JPH08255125A

JPH08255125A - バスアービタ

Info

Publication number: JPH08255125A
Application number: JP5900995A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Yamaguchi; 達也山口; Yumi Hirasawa; ゆみ平澤
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1995-03-17
Filing date: 1995-03-17
Publication date: 1996-10-01

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、バスアービタに関し、ハードウエ
アにかかわるサイズの増加と構成の複雑化を抑えつつバ
スの利用効率を高めることを目的とする。【構成】複数のバスマスタが外部同期信号に同期して
送出した獲得要求を取り込む要求受信手段と、複数のバ
スマスタが同様にして相互に送受するバス占有通知を取
り込む占有通知受信手段と、各バス占有通知に基づいて
バスの状態を監視し、解放状態で取り込まれた個々の獲
得要求に送出元のバスマスタの優先順位で調停処理を施
してバスの占有の許否を示す応答を生成する排他制御手
段と、これらの応答を個々のバスマスタに送出する応答
送出手段とを備え、これらの応答の送出時に外部同期信
号の周期の計数を開始し、送出先のバスマスタからバス
占有通知が全てのバスマスタに伝達されるタイミングを
得る計時手段を備え、排他制御手段には、そのタイミン
グで調停処理を開始する手段を含んで構成される。

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、複数のバスマスタが非同期に共通のバスに対
するアクセスを開始するために送出する獲得要求につい
て調停を行い、これらの獲得要求を発したバスマスタに
順次そのバスの使用権を与えるバスアービタに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、マイクロプロセッサ等の処理装置
は低廉化に併せて処理量の向上がはかられ、高い信頼性
や処理量が要求されたりその処理量を段階的に高めるこ
とや高機能化が要求される装置の多くは、このようなプ
ロセッサを複数個搭載することにより冗長化、負荷分散
および機能分散がはかられて構成されている。また、こ
のような装置の内部では、上述したプロセッサに併せて
多くの入出力装置が共通のバスを介して接続され、かつ
これらのプロセッサや入出力装置は、ソフトウエアの介
在を最小限度に抑えて連携動作の高速化をはかるため
に、バスアービタが行う排他制御の下でそのバスに直接
アクセスする。

【０００３】図８は、従来のバスアービタを利用したバ
スの排他制御方式を示す図である。図において、バスマ
スタ（バスリクエスタ）７１₁〜７１₃は何れもバス７２
に接続され、これらのバスマスタのバス要求出力Ｂ
Ｒ₁、ＢＲ₂、ＢＲ₃はそれぞれ個別に対応するバスアー
ビタ７３のバス要求入力ｂｒ₁、ｂｒ₂、ｂｒ₃に接続さ
れる。バスアービタ７３のバス占有許可出力ＢＧ₁、Ｂ
Ｇ₂、ＢＧ₃はそれぞれ個別に対応するバスマスタ７１
₁〜７１₃の入力ｂｇ₁、ｂｇ₂、ｂｇ₃に接続され、こ
れらのバスマスタのバス占有出力ＢＢＳＹ₁、ＢＢＳ
Ｙ₂、ＢＢＳＹ₃はそれぞれオアゲート７４の対応する
入力に接続される。オアゲート７４の出力は、バスアー
ビタ７３およびバスマスタ７１₁〜７１₃のバス監視入力
ｂｂｓｙに接続される。なお、バスマスタ７１₁〜７１₃
については、例えば、上述した複数のプロセッサや入出
力装置に併せて、例えば、バス７２を介するブロック転
送の主導権をとるＤＭＡコントローラ等も相当するが、
以下では、簡単のため単に「バスマスタ」と称すること
とする。

【０００４】図９は、従来のバスアービタの構成例を示
す図（１）である。図において、上述したバス要求入力
ｂｒ₁、ｂｒ₂、ｂｒ₃の初段には個別にフリップフロッ
プ８１₁〜８１₃が配置され、かつバス監視入力ｂｂｓｙ
の初段にはフリップフロップ８２が配置される。フリッ
プフロップ８１₁の出力は優先制御部８３₁の第一の入
力および排他制御部８４₂、８４₃の第一の入力に接続さ
れ、フリップフロップ８１₂の出力は優先制御部８３₂
の第一の入力および排他制御部８４₁の第一の入力と排
他制御部８４₃の第二の入力とに接続される。フリップ
フロップ８１₃の出力は優先制御部８３₃の第一の入力
および排他制御部８４ ₁、８４₂の第二の入力に接続さ
れ、フリップフロップ８２の反転出力は排他制御部８４
₁、８４₂、８４₃の第三の入力に接続される。排他制御
部８４₁、８４₂、８４₃の出力はそれぞれ優先制御部８
３₁、８３₂、８３₃の第二の入力に接続され、これらの
優先制御部の第一の出力はそれぞれフリップフロップ８
５₁、８５₂、８５₃の入力に接続される。優先制御部８
３₁のカスケード出力は優先制御部８３₂のカスケード
入力に接続され、そのカスケード出力は優先制御部８３
₃のカスケード入力に接続される。フリップフロップ８
５₁の出力はバス占有許可出力ＢＧ₁、優先制御部８３
₁の帰還入力および優先制御部８３₂、８３₃の第三の入
力に接続され、フリップフロップ８５₂の出力はバス占
有許可出力ＢＧ₂、優先制御部８３₂の帰還入力および
優先制御部８３₁の第三の入力と優先制御部８３₃の第
四の入力に接続される。フリップフロップ８５₃の出力
はバス占有許可出力ＢＧ₃、優先制御部８３₃の帰還入
力および優先制御部８３₁、８３₂の第四の入力に接続さ
れる。

【０００５】図１０は、バスマスタの構成例を示す図で
ある。図において、バス占有許可入力ｂｇとバス監視入
力ｂｂｓｙとの初段にはフリップフロップ９１、９２が
配置され、フリップフロップ９１の反転出力はアンドゲ
ート９３の一方の入力に接続される。フリップフロップ
９１の非反転出力はアンドゲート９４の第一の入力に接
続され、フリップフロップ９２の反転出力はアンドゲー
ト９４の第二の入力に接続される。アンドゲート９３の
第二の入力およびアンドゲート９４の第三の入力にはそ
れぞれ制御部９５の第一および第二の出力が接続され、
アンドゲート９３の出力はフリップフロップ９６を介し
てバス要求出力ＢＲに接続される。アンドゲート９４の
出力は制御部９５およびフリップフロップ９７の入力に
接続され、そのフリップフロップの出力はバス監視出力
ＢＢＳＹ１に接続される。

【０００６】このような構成の従来例では、バスマスタ
７１₁〜７１₃とバスアービタ７３との間で送受される信
号は、上述したように初段と出力段とに配置されたフリ
ップフロップ８１₁〜８１₃、８２、８５₁〜８５₃、９
１、９２、９６、９７において、それぞれこれらのフリ
ップフロップに共通に与えられるクロックの一周期遅延
する。なお、以下では、フリップフロップ８１₁〜８
１₃、８２、８５₁〜８５₃、９１、９２、９６、９７に
与えられるこのようなクロックの位相については、簡単
のため何れも同じであるものと仮定する。また、バスマ
スタ７１₁〜７１₃の優先順位については、ここでは簡単
のため、個々の符号に付された添え番号「１」〜「３」
の順に高いものとする。

【０００７】バスアービタ７３では、バスマスタ７
１₁、７１₂から同時にバス７２の獲得を要求するバス要
求信号（ここでは、簡単のため対応する入力端子と同様
に「ＢＲ ₁」、「ＢＲ₂」で表されるものとする。）が出
力された（図１１(1))場合には、そのバス要求信号ＢＲ
₁はフリップフロップ８１₁を介して遅延して優先制御
部８３₁に与えられ（図１１(2))、かつバス監視信号
（ここでは、簡単のため対応する入力端子と同様に「ｂ
ｂｓｙ」で表されるものとする。）もフリップフロップ
８２を介して同様にして遅延して排他制御部８４₁に与
えられる。

【０００８】排他制御部８４₁は、このようにして与え
られるバス監視信号ｂｂｓｙの論理値が非アクティブ
（バス７２が占有されていないことを示す。）であり、
かつその時点でバスマスタ７１₂、７１₃から同様にして
与えられるバス要求信号の論理値が共に非アクティブで
あるか否かを確認する（図１１(3))。優先制御部８３₁
は、このような確認がなされた条件の下で、バスマスタ
７１₂、７１₃に対してバス７２の占有を許可する（以
下、単に「アクティブの」という。）バス占有許可信号
（ここでは、簡単のため対応する出力端子と同様に「Ｂ
Ｇ２」、「ＢＧ３」で表されるものとする。）が先行し
て送出されていないことを確認してフリップフロップ８
５₁の反転制御を行う（図１１(4))。したがって、バス
マスタ７１₁から送出されたバス要求信号ＢＲ₁は同時
にバスマスタ７１₂から送出されたバス要求信号ＢＲ₂
より優先して認識され、かつバス７２の占有を許可する
旨の決定がなされてその旨を示すバス占有許可信号ＢＧ
₁が送出される。

【０００９】一方、バスマスタ７１₁では、このような
アクティブのバス占有許可信号ＢＧ ₁はフリップフロッ
プ９１を介して上述したクロックの一周期遅延する（図
１１(5))。アンドゲート９４は、このようなバス占有許
可信号が与えられた後に制御部９５が指定する期間に、
同様にしてフリップフロップ９２を介して与えられるバ
ス監視信号ｂｂｓｙが非アクティブである（図１１(6))
と、その旨を制御部９５に通知し、かつフリップフロッ
プ９７を反転制御する（図１１(7))。したがって、バス
マスタ７１₁は、バス７２の占有が許可されてそのバス
にアクセスすることをオアゲート７４を介して他のバス
マスタ７１₂、７１₃と、バスアービタ７３とに通知す
る。

【００１０】また、制御部９５は、上述した通知を認識
した時点で上述したバス要求信号ＢＲ₁の源である内部
レジスタを初期設定すると共に、バスマスタ７１₁とし
て本来的な機能を実現するために稼働すべき各部（図示
されない。）の動作を起動する。さらに、制御部９５は
このようにして初期設定された内部レジスタの内容を出
力し、アンドゲート９３を介してフリップフロップ９６
を反転制御することによりバス要求信号ＢＲ₁を取り下
げる。また、制御部９５は、上述した各部の動作が終了
したことを認識すると、アンドゲート９４を介してフリ
ップフロップ９７を再び反転制御し、バス監視信号ｂｂ
ｓｙを非アクティブの状態に戻す（図１１(8))。

【００１１】バスアービタ７３では、このようにしてバ
ス監視信号ｂｂｓｙが非アクティブの状態に復旧したこ
とが、フリップフロップ８２を介してクロックの一周期
遅延して排他制御部８４₁〜８４₃に与えられる（図１１
(9))。排他制御部８４₁は、このような時点でバスマス
タ７１₂、７１₃の何れかからバス要求信号が与えられて
いるか否かを監視し、このようなバス要求信号（ここで
は、簡単のためバス要求信号ＢＲ₂が取り下げられずに
与えられているものとする。）が与えられていることを
認識する(図１１(10))と、優先制御部８３₁を介してフ
リップフロップ８５₁を反転制御することにより、バス
占有許可信号ＢＧ₁を取り下げる（図１１(11)) 。

【００１２】また、優先制御部８３₁は、このようにし
てバス占有許可信号ＢＧ₁が取り下げられたことを上述
したカスケード出力を介してバスマスタ７１₂に対応し
た優先制御部８３₂に通知する。優先制御部８３₂は、
このような通知を認識すると後続のクロックのサイクル
でフリップフロップ８１₂を介して与えられるバス要求
信号ＢＲ₂を認識してバス占有許可信号ＢＧ₂を出力す
る（図１１(4)′)。

【００１３】なお、バスアービタ７３では、このような
バス要求信号ＢＲ₂については、排他制御部８４₁およ
び優先制御部８３₁に代えてそれぞれ排他制御部８４₂
および優先制御部８３₂が同様の動作を行うことによ
り、バスマスタ７１₂にバス７２の使用権を付与する制
御が行われる。したがって、ここでは、図１１(4) 〜(1
1)に示すタイミングに対応するタイミングについては、
同じ番号に「′」を付加した（4)′〜(11)′を付与して
示し、その動作の説明を省略する。

【００１４】図１２は、従来のバスアービタの構成例を
示す図（２）である。図において、図９に示すものと機
能および構成が同じものについては、同じ参照番号を付
与して示し、ここではその説明を省略する。図１２に示
すバスアービタと図９に示すバスアービタとの構成の相
違点は、排他制御部８４₁〜８４₃に代えて排他制御部１
０１₁〜１０１₃が備えられ、これらの排他制御部の第四
の入力にフリップフロップ１０２を介して与えられる先
行終了通知信号ｅｎｄ２ｃが与えられる点にある。

【００１５】なお、このような先行終了通知信号につい
ては、図８および図１０に点線で示すように、バス監視
信号ＢＢＳＹを送出する回路と同様の回路を介して制御
部９５によって与えられるが、ここではその詳細な構成
については説明を省略する。このような構成の従来例で
は、制御部９５は、バスの占有が許可されて各部の動作
を起動した後、所望の数のバスサイクルが完了する時点
（図１３(8))に先行した特定の期間（ここでは、簡単の
ため上述した起動の直後における単一のクロック周期と
する。）に渡って先行終了通知信号ＥＮＤ２Ｃを送出す
る（図１３(a))。

【００１６】なお、図１３では、図９に示す従来例の動
作との対比を容易とするために、対応するタイミングに
ついては、同じ番号(1)〜(8)を付与して示す。このよう
な信号は、上述したバス監視信号ｂｂｓｙと同様にして
遅延してバスアービタ７１に伝達され、フリップフロッ
プ１０２の出力端では、そのバス監視信号の前縁と同じ
タイミングに得られる。排他制御部１０１₁は、このよ
うにして得られる先行終了通知信号に応じて優先制御部
８３₁を介してフリップフロップ８５₁を反転制御する
ことにより、バス要求信号ＢＲ₁を取り下げる（図１３
(b))。優先制御部８３₁は、このようにしてバス要求信
号ＢＲ₁が取り下げられたことをカスケード出力を介し
て優先制御部８３₂に通知し、バスマスタ７１₁がバス
７２を占有している状態で並行して他のバスマスタ（こ
こでは、簡単のため、符号「７１₂」で示されるものと
する。）から与えられるバス要求信号に対する調停動作
を開始する（図１３(c))。

【００１７】また、このようにして開始された調停の下
でバス占有許可信号ＢＧ₂が与えられたバスマスタ７１
₂では、先行してバス７２を占有しているバスマスタ７
１₁がそのバスを解放するまでバス監視信号ｂｂｓｙの
論理値を監視することにより待機し、以下同様にしてバ
ス７２にアクセスする。なお、このようにしてバスマス
タ７１₂がバス７２にアクセスする過程における各部の
動作については、既述の内容に準じるので、ここではそ
の説明を省略する。

【００１８】したがって、図１２に示す従来例では、図
９に示す従来例に比較して複数のバスマスタによってバ
スが占有される時間率が高められ、そのバスの有効利用
がはかられる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
例の内、図９に示す従来例では、先行してバス７２を占
有したバスマスタがそのバスを解放した時点（図１１
(8))と、他のバスマスタが再び同じバスを占有する時点
（図１１(7)′)との間には、クロックの５周期に相当す
る時間が経過した。したがって、個々のバスマスタが占
有しようとするバス７２のサイクル数がその５周期に相
当する時間に比べて短かったり長くても両者の比が小さ
い場合には、そのバスの利用効率が低下して十分な性能
や所望の性能が得られなかった。

【００２０】また、図１２に示す従来例では、このよう
なバスの利用効率の低下は抑えるられるが、図８および
図１０に点線で示すように、先行終了通知信号ＥＮＤ２
Ｃを発生するために、個々のバスマスタには動作状況を
監視する専用のハードウエアを搭載することが必要であ
り、かつバスアービタ７３にその先行終了通知信号を伝
達するために両者間に形成すべき信号線の数が増加して
接続用電気部品の選定や実装技術の制約が生じ、実際に
は適用できない可能性が高かった。

【００２１】本発明は、ハードウエアにかかわるサイズ
の増加と構成の複雑化を抑えつつバスの利用効率を高め
るバスアービタを提供することを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】図１は、請求項１ないし
請求項３に記載の発明の原理ブロック図である。

【００２３】請求項１に記載の発明は、複数のバスマス
タがバスの占有を要求するために共通の外部同期信号と
同期をとりつつ個別に送出した獲得要求を、その外部同
期信号との同期をとって取り込む要求受信手段と、複数
のバスマスタがバスを占有しているか否かを通知するた
めに外部同期信号との同期をとりつつ相互に送受するバ
ス占有通知を、その外部同期信号との同期をとって取り
込む占有通知受信手段と、占有通知受信手段によって取
り込まれたバス占有通知に基づいてバスの状態を監視
し、そのバスの解放状態で要求受信手段によって取り込
まれた個々の獲得要求について、その獲得要求の送出元
のバスマスタに予め設定された優先順位の下で調停処理
を施してバスの占有の許否を個別に示す応答を生成する
排他制御手段と、排他制御手段によって生成された応答
を外部同期信号との同期をとりつつ送信元のバスマスタ
に個別に送出する応答送出手段とを備えたバスアービタ
において、応答送出手段によって複数のバスマスタの何
れかに応答が送出されたときに外部同期信号の周期の計
数を開始し、その応答の送出先であるバスマスタの構成
に基づいて、そのバスマスタからバス占有通知が送受の
下でこれらの全てのバスマスタに取り込まれるタイミン
グを得る計時手段を備え、排他制御手段には、計時手段
によって得られたタイミングで調停処理を開始する手段
を含むことを特徴とする。

【００２４】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のバスアービタにおいて、排他制御手段には、計時手段
が計時を開始した時点の後占有通知受信手段によって取
り込まれたバス占有通知を監視し、これらのバス占有通
知の何れかがバスの占有状態を示すときに調停処理の開
始を保留する手段を含むことを特徴とする。

【００２５】請求項３に記載の発明は、請求項１または
請求項２に記載のバスアービタにおいて、計時手段は、
複数のバスマスタについて、計数の開始時点からタイミ
ングを与える個々の計数値が応答およびバス占有通知の
伝送遅延と構成との相異に適応して予め与えられ、これ
らの計数値の内、応答によってバスの占有が許可される
バスマスタについて与えられた計数値に基づいてそのタ
イミングを得ることを特徴とする。

【００２６】

【作用】請求項１に記載の発明にかかわるバスアービタ
では、複数のバスマスタがバスの占有を要求するときに
は外部同期信号に同期する連続同期通信方式に基づいて
個別に獲得要求を送出し、要求受信手段１１₁〜１１_Mは
これらの獲得要求をその外部同期信号との同期を並行し
てとって取り込む。また、これらのバスマスタは、個別
に上述したバスを占有しているか否かを示すバス占有通
知を上述した外部同期信号に同期して送出し、占有通知
受信手段１２₁〜１２_Nはこれらのバス占有通知をその外
部同期信号との同期を並行して取り込む。排他制御手段
１３は、このようにして取り込まれたバス占有通知に基
づいて上述したバスの解放状態を確認し、その時点で同
様にして要求受信手段１１₁〜１１_Mによって取り込まれ
た獲得要求について、各バスマスタに予め設定された優
先順位の下で調停処理を施すことにより、そのバスの占
有の許否を個別に示す応答を生成する。応答送出手段１
４₁〜１４_Mは、これらの応答を上述した外部同期信号と
の同期をとりつつ各獲得要求の送信元のバスマスタに送
出する。また、これらのバスマスタの内、このような応
答に応じて新たにバスの占有が許可されたものは、その
バスを占有するときに上述したバス占有通知を他の全て
のバスマスタと占有通知手段１２₁〜１２_Nとに送出す
る。

【００２７】一方、計時手段１５は、応答送出手段１４
₁〜１４_Mによって送出される応答を監視して何らかの応
答が送出されたときに外部同期信号の周期の計数を開始
し、その応答の送出先であるバスマスタの構成に基づい
てそのバスマスタから上述したバス占有通知が他の全て
のバスマスタに取り込まれるタイミングを得る。排他制
御手段１３は、このようにして得られたタイミングで前
記調停処理を開始する。

【００２８】また、このようなタイミングは、バスの占
有が許可されたバスマスタが、上述した外部同期信号に
同期して応答を取り込んでその応答に応じてバス占有通
知を送出し、かつそのバス占有通知が他のバスマスタと
占有通知受信手段１２₁〜１２_Nとに取り込まれるまで
の所要時間をその外部同期信号の周期単位で与える。す
なわち、バスの占有が許可されたバスマスタがそのバス
を確実に占有できる時間が確保され、かつ他のバスマス
タから送出されている獲得要求について調停処理が先行
して開始されるので、このようにして占有されたバスは
解放された後に速やかに他のバスマスタによって占有さ
れる。

【００２９】したがって、このような調停処理の開始を
実現するハードウエアの改造を排他制御手段１３に施す
と共に、上述した計時手段１５を付加することにより、
バスの利用効率が高められる。請求項２に記載の発明に
かかわるバスアービタでは、排他制御手段１３は、計時
手段１５によって計時が開始された後に占有通知受信手
段１２₁〜１２_Nによって取り込まれたバス占有通知を監
視し、何れかのバスアービタがバスを占有している状態
を認識すると、その時点で要求受信手段１１₁〜１１_Mに
よって取り込まれた獲得要求について行うべき調停処理
の開始を保留する。

【００３０】すなわち、既に何れかのバスマスタによっ
て占有されているバスが解放される時点までこのような
調停処理が保留されて開始されるので、バスの占有が許
可されたバスマスタがそのバスを確実に占有できる時間
が経過時にその調停処理が行われた後、その占有された
バスが解放されるまでの期間に各バスマスタから発せら
れる全ての獲得要求は、何れも優先順位の高い順に確実
に優先して受け付けられる。

【００３１】請求項３に記載の発明にかかわるバスアー
ビタでは、計時手段１５には、バスの占有が許可された
バスマスタが外部同期信号に同期して応答を取り込んで
その応答に応じてバス占有通知を送出し、かつそのバス
占有通知が他のバスマスタと占有通知受信手段１２₁〜
１２_Nとに取り込まれるまでに所要する時間を示す計数
値が、これらのバスマスタにかかわる応答およびバス占
有通知の伝送遅延と構成との相異に個別に適応して予め
与えられる。計時手段１５は、このようにして与えられ
た計数値の内、応答によってバスの占有が許可されるバ
スマスタについて与えられた計数値に基づいてタイミン
グを得る。

【００３２】すなわち、応答およびバス占有通知の伝送
路の長さと、これらの応答およびバス占有通知を外部同
期信号に同期して取り込んで認識するハードウエアの構
成とのバスマスタ毎の相異が確実に吸収されるので、こ
のようなハードウエアの構成や個々のバスマスタの配置
にかかわる制約が緩和され、かつバスの利用効率が高め
られる。

【００３３】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て詳細に説明する。図２は、請求項１に記載の発明に対
応した実施例を示す図である。図において、図９に示す
ものと機能および構成が同じものについては、同じ参照
番号を付与して示し、ここではその説明を省略する。

【００３４】本実施例と図９に示す従来例との構成の相
異点は、排他制御部８４₁〜８４₃に代えてそれぞれ排他
制御部４１₁〜４１₃が備えられ、優先制御部８３₁〜８
３₃の出力がそれぞれオアゲート４２の第一ないし第三
の入力に接続されてその出力がカウンタ４３の入力に接
続され、そのカウンタの第一の出力（反転出力）がアン
ドゲート４４の一方の入力に接続されてその他方の入力
にはフリップフロップ８２の反転出力が接続され、アン
ドゲート４４の出力が排他制御部４１₁〜４１₃の第三の
入力に接続されてカウンタ４３の第三の出力が排他制御
部４１₁〜４１₃の第四の入力に接続された点にある。な
お、カウンタ４３については、リングカウンタを形成し
て上述した第一および第三の出力はそのリングカウンタ
の初段および最終段に対応し、かつこれらの段間に対応
する第二の出力は使用されない。

【００３５】なお、本実施例と図１に示すブロック図と
の対応関係については、フリップフロップ８１₁〜８１₃
は要求受信手段１１₁〜１１_Mに対応し、フリップフロッ
プ８２は占有通知手段１２₁〜１２_Nに対応し、排他制御
部４１₁〜４１₃、優先制御部８３₁〜８３₃およびアンド
ゲート４４は排他制御手段１３に対応し、フリップフロ
ップ８５₁〜８５₃は応答送出手段１４₁〜１４_Mに対応
し、オアゲート４２およびカウンタ４３は計時手段１５
に対応する。

【００３６】図３は、本実施例の動作タイミングチャー
トである。以下、図２および図３を参照して本実施例の
動作を説明する。バスマスタ７１₁、７１₂から同時に送
出されたバス要求信号ＢＲ₁、ＢＲ₂に応じて、バスアー
ビタ７３がバス占有許可信号ＢＧ₁を送出し、そのバス
占有許可信号に応じてバスマスタ７１₁がバス７２を占
有して所望の数のバスサイクル経過後にそのバスを解放
する過程における各部の動作については、アンドゲート
４４がカウンタ４３が行う後述の計数動作の下でフリッ
プフロップ８２の反転出力と排他制御部４１₁〜４１₃と
の間の信号経路を形成し、かつこれらの排他制御部が上
述した排他制御部８４₁〜８４₃と同様にして動作するこ
とにより、図９に示す従来例と同様にして行われる。し
たがって、このような動作については、図１１に示され
る各タイミングに対応したタイミングと同じ番号(1)〜
(8)を図３に付与して示し、ここではその説明を省略す
る。

【００３７】一方、このようにしてバスアービタ７３が
バス占有許可信号ＢＧ₁を送出した時点では、カウンタ
４３は、上述した動作の過程において優先制御部８３₁
から送出されるバス占有許可信号ＢＧ₁の源となる信号
をオアゲート４２を介して取り込み、その信号が与えら
れた時点でクロックの周期の計数を開始すると共に、ア
ンドゲート４４を閉設定する（図３(a))。なお、以下で
は、このようにしてアンドゲート４４を閉設定したり開
設定する信号については、「マスク信号」という。

【００３８】このようにしてアンドゲート４４が閉設定
された状態では、仮にフリップフロップ８２にアクティ
ブのバス監視信号ｂｂｓｙが保持されていてもその信号
は排他制御部４１₁〜４１₃には与えられない。すなわ
ち、これらの排他制御部の動作が停止するので、バスマ
スタ７１₁〜７１₃の何れから与えられる後続のバス要求
信号に対してもバス７２の占有を許可することが規制さ
れる。

【００３９】また、カウンタ４３は、予め決められた数
Ｎ（＝３）に渡ってクロックの周期を計数してその計数
が終了するとアンドゲート４４を再び開設定し、かつ排
他制御部４１₁〜４１₃の動作を再起動する（図３(b))。
優先制御部８３₁は、このようにして排他制御部４１₁
が起動されると、フリップフロップ８５₁を介してバス
占有許可信号ＢＧ₁を取り下げる。

【００４０】さらに、このような状態では、優先制御部
８３₁〜８３₃および排他制御部４１ ₁〜４１₃は、上述し
たバス要求信号ＢＲ₁同様にしてバスマスタ７１₂から
与えられるバス要求信号ＢＲ₂に応答し、そのバスマス
タに対してバス占有許可信号ＢＧ₂を送出する（図３
(4)′)と共に、アンドゲート４４がクロックの３周期に
渡って閉設定される（図３(a)′〜(b)′）。

【００４１】一方、バスマスタ７１₂では、このように
してバスアービタ７３から送出されたバス占有許可信号
ＢＧ₂がフリップフロップ９１を介してクロックの一周
期遅延して取り込まれる(図３(5)′）。しかし、アンド
ゲート９４は、その時点で先行してバス７２を占有して
いるバスマスタ７１₁によってアクティブのバス監視信
号ｂｂｓｙが与えられているので、その信号が非アクテ
ィブ状態に復帰する（図３(6)′)まで待機した後に、フ
リップフロップ９７を介して対向するバスアービタ７３
と全てのバスマスタ７１₁〜７１₃とに、バスを占有した
旨を示すアクティブのバス監視信号ＢＢＳＹを送出する
（図３(7)′）。

【００４２】また、上述したようにアンドゲート４４が
閉設定される期間については、バスアービタ７３によっ
て送出されたバス占有許可信号がその信号を取り込むべ
きバスマスタに実装されたフリップフロップ９１に取り
込まれ、かつそのバス占有許可信号に応じてバス７２を
占有した旨を示すバス監視信号ＢＢＳＹがフリップフロ
ップ９７を介して送出された後に、その信号が他の全て
のバスマスタにおいてフリップフロップ９２を介して取
り込まれるまでにこれらのフリップフロップで生じる総
遅延時間に等しい値として、上述したようにクロックの
３周期に設定される。

【００４３】このように本実施例によれば、バスアービ
タ７３が送出したバス占有許可信号がその信号の送出先
であるバスマスタに確実に伝達される時間が確保され、
そのバスマスタがバス７２を占有している期間に並行し
てバス要求信号を送出している他のバスマスタの内、そ
のバスの占有を次に許可すべきものが所定の優先順位の
下で先行して決定される。したがって、図９および図１
２と図２とに示される構成の相異と、図１１および図１
３と図３とで示される動作タイミングの相異とで示され
るように、軽微なハードウエアの変更の下でバス７２の
利用効率が確実に高められる。

【００４４】図４は、請求項２に記載の発明に対応した
実施例を示す図である。図において、図２に示すものと
機能および構成が同じであるものについては、同じ参照
番号を付与して示し、ここではその説明を省略する。本
実施例と図２に示す実施例との構成の相異点は、カウン
タ４３の第一の出力がアンドゲート４４の第一の入力に
併せてホールド制御部５１の第一の入力にも接続され、
そのホールド制御部の出力がナンドゲート５２の一方に
接続され、フリップフロップ８２の非反転出力がそのナ
ンドゲート５２の他方の入力とホールド制御部５１の第
二の入力とに接続され、カウンタ４３の第二の出力がホ
ールド制御部５１の第三の入力に接続されてそのカウン
タの第三の出力が排他制御部４１₁〜４１₃の第四の入力
には接続されず、これらの第四の入力にはナンドゲート
５２の出力が接続された点にある。

【００４５】なお、本実施例と図２に示すブロック図と
の対応関係については、排他制御部４１₁〜４１₃、優先
制御部８３₁〜８３₃およびアンドゲート４４に併せて、
ホールド制御部５１およびナンドゲート５２も排他制御
手段１３に対応し、その他の対応関係については、請求
項１に記載の発明に対応した実施例と同じであるからこ
こではその説明を省略する。

【００４６】図５は、本実施例の動作フローチャートで
ある。以下、図４および図５を参照して本実施例の動作
を説明する。なお、以下では、簡単のため、図５(1) に
示すように、バスマスタ７１₁、７１₃が同時にバス要
求信号ＢＲ₁、ＢＲ₃を送出しているものと仮定する。こ
のようなバス要求信号ＢＲ₁、ＢＲ₃に応じて、バスア
ービタ７３が順次バス占有許可信号ＢＧ₁、ＢＧ₃を送
出し、そのバス占有許可信号に応じてバスマスタ７
１₁、７１₃がバス７２を占有して所望の数のバスサイク
ル経過後にそのバスを解放する過程における各部の動作
については、ホールド制御部５１およびナンドゲート５
２が、後述するように上述したカウンタ４３の計数動作
の下で、カウンタ４３と排他制御部４１₁〜４１₃との間
に図２に示す実施例と同じの信号経路を形成し、かつこ
れらの排他制御部が図２に示す実施例と同じ動作を行う
ことにより、請求項１に記載の発明に対応した実施例と
同様にして行われる。したがって、このような動作につ
いては、図３に示される各タイミングに対応したタイミ
ングと同じ番号(1)〜(8)、(1)′〜(8)′および識別子
(a)、(b)、(a)′、(b)′を図５に付与して示し、ここで
はその説明を省略する。

【００４７】また、バスアービタ７３が何れかのバスマ
スタに対してバス占有許可信号を送出した直後における
クロックの３周期分の期間、すなわちマスク期間では、
ホールド制御部５１は、カウンタ４３が行う計数の結果
によってその期間を認識し、かつフリップフロップ８２
に保持されたバス監視信号ｂｂｓｙがアクティブである
か否か判別する（図５(a)〜(b)、(a)′〜(b)′）。さら
に、ホールド制御部５１は、このような判別によってバ
ス監視信号ｂｂｓｙが非アクティブであることを認識し
た（図５(A))場合には、先行してバス７２を占有してい
るバスマスタがそのバスを既に解放し、あるいは先行し
て何れのバスマスタもバスが占有されていなかったと判
断できるので、請求項１に記載の発明に対応した実施例
と同様にして後続のバスマスタにバスの占有権を与える
（図５(4)〜(7)）。

【００４８】しかし、ホールド制御部５１は、上述した
判別によってバス監視信号ｂｂｓｙがアクティブである
ことを認識した（図５(A)′)場合には、先行してバス７
２を占有したバスマスタがそのバスをまだ解放していな
いことを意味するので、カウンタ４３から与えられる計
数の結果に基づいて後続のクロックの周期からその出力
端の論理値（以下、このような論理値をとる信号を「ホ
ールド信号」という。）を「０」に設定することによ
り、ナンドゲート５２を介して排他制御部４１₁〜４１
₃の動作を規制する（図５(B))。

【００４９】さらに、ホールド制御部５１は、バス監視
信号ｂｂｓｙがアクティブである限りホールド信号の論
理値を一定に保ち、そのバス監視信号が非アクティブと
なる(図５(C)) とその時点からクロックの一周期後にこ
のようなホールド信号の論理値を反対の論理に切り換え
る（図５(D))。このような状態では、排他制御部４１₁
〜４１₃および優先制御部８３₁〜８３₃は、動作を再開
して各バスマスタから与えられるバス要求信号を取り込
み、予め決められた優先順位に基づいてバス７２の占有
を許可する（図５(E))。

【００５０】したがって、例えば、上述したホールド信
号が出力されている期間にバスマスタ７１₃より優先順
位が高いバスマスタ７１₂からバス要求信号ＢＲ₂が与
えられた（図５(F))場合には、そのバスマスタに対して
バスマスタ７１₃より優先してバス７２の占有が許可さ
れる（図５(4)″〜(8)″、(a)″、(b)″）。このように
本実施例によれば、先行して何れかのバスマスタによっ
て占有されたバス７２が解放されるまで、そのバスの占
有を次に許容すべきバスマスタの選定が確実に保留され
るので、上述した請求項１に記載の発明に対応した実施
例と同様にしてバスの利用効率を高めつつ非同期にバス
の占有を要求する複数のバスマスタについて、予め決め
られた優先順位が確実に保たれる。

【００５１】図６は、請求項３に記載の発明に対応した
実施例を示す図である。図において、図２に示すものと
機能および構成が同じものについては、同じ参照番号を
付与して示し、ここではその説明を省略する。本実施例
と図２に示す実施例との構成の相異点は、カウンタ４３
に代えてカウンタ６１が備えられ、かつそのカウンタの
第一ないし第三の制御入力には、フリップフロップ８５
₁〜８５₃の出力がそれぞれ接続された点にある。

【００５２】なお、本実施例と図３に示すブロック図と
の対応関係については、オアゲート４２およびカウンタ
６１は計時手段１５に対応し、その他の対応関係につい
ては、請求項１に記載の発明に対応した実施例と同じで
あるからここではその説明を省略する。図７は、本実施
例の動作タイミングチャートである。

【００５３】以下、図６および図７を参照して本実施例
の動作を説明する。本実施例の特徴はマスク信号の送出
の方法にあり、個々のバスマスタに対してバス７２の占
有を許可する動作については、図２に示す実施例と同様
であるから、図７では、図３に示されるタイミングに対
応する個々のタイミングに同じ番号(2)〜(4)、(4)′お
よび識別子(a)、(b)、(a)′、(b)′を付与して示し、ここ
ではその説明を省略する。

【００５４】カウンタ６１は、オアゲート４２を介して
与えられるバス占有許可信号に応じて計数を開始し、フ
リップフロップ８５₁〜８５₃を介してバスマスタに与え
られるバス占有許可信号の内、アクティブであるものに
対応した最終カウント値を設定する。このような最終カ
ウント値は、カウンタ６１がマスク信号を取り下げるま
でに計数すべきクロックの周期の数を示し、例えば、バ
スアービタ７３とバスマスタ７１₁〜７１₃とについて、
これらの間で送受されるバス占有許可信号およびバス監
視信号の伝送に供される信号線の長さ、フリップフロッ
プ９１、９２、９７の素子の応答特性その他の相異に適
応した個々の値に予め設定される(図７(a)〜(b)，(a)′
〜(b)′）。

【００５５】したがって、本実施例によれば、バスマス
タ７１₁〜７１₃およびバスアービタ７３について、実装
位置や適用される素子の応答特性にかかわる制約を回避
しつつバス７２の利用効率が確実に高められる。なお、
上述した実施例では、最終カウント値の設定方法につい
ては、具体的に示されていないが、例えば、カウンタ６
１の帰還回路の構成を切り換えたり、そのカウンタの計
数値と比較されるべき閾値を予め設定してこれらの閾値
とカウンタ６１の計数値の大小判別を行う構成としても
よい。

【００５６】また、このような最終カウント値について
は、接続されるバスマスタの構成や配置関係の如何にか
かわらずハードウエアの構成を標準化することが要求さ
れる場合には、例えば、ディップスイッチやＲＯＭに予
め書き込まれた情報によって設定する構成とすることも
できる。さらに、このような最終カウント値について
は、例えば、本発明にかかわるバスアービタが多段にカ
スケード接続されて用いられる場合のように個々のバス
要求の源となるバスマスタが動的に変化し得るならば、
そのバスマスタの応答特性を絶えず把握するソフトウエ
アや専用のハードウエアが行う制御の下で動的に切り換
えて設定してもよい。

【００５７】また、上述した各実施例では、バスマスタ
７１₁〜７１₃によって送出される個々のバス監視信号Ｂ
ＢＳＹは、オアゲート７４によって論理和がとられて単
一ビットのバス監視信号ｂｂｓｙに変換された後にフリ
ップフロップ８２を介して取り込まれているが、本発明
はこのような構成に限定されず、例えば、これらのバス
監視信号ＢＢＳＹを取り込むフリップフロップとそのオ
アゲート７４とが共に搭載された構成とすることもでき
る。

【００５８】さらに、上述した各実施例では、フリップ
フロップ９１、９２が初段に配置され、かつフリップフ
ロップ９６、９７が初段段に配置されてなるバスマスタ
７１ ₁〜７１₃に適応した値にカウンタ４３、６１の最
終カウント値が設定されているが、本発明は、このよう
な構成に限定されず、例えば、バスアービタの内部にこ
れらのフリップフロップ以外の遅延要因となるシーケン
シャル回路を含んだり、オアゲート７４のようにこれら
のバスマスタとバスアービタ７３との間に配置された回
路にシーケンシャル回路が含まれる場合には、これらの
シーケンシャル回路で生じる遅延時間をクロックの前縁
あるいは後縁を基準として求めて最終カウント値に積算
することにより、同様にして適用可能である。

【００５９】また、上述した各実施例では、クロックの
周期が一定であると仮定されているが、本発明は、この
ような場合に限定されず、排他制御部４１₁〜４１₃、オ
アゲート４２、カウンタ４３、６１、ホールド制御部５
１およびナンドゲート５２に併せて、バスマスタ７１₁
〜７１₃が確実に動作し、かつこれらのバスマスタとバ
スアービタ７３との間の信号の送受が確実に行われるな
らば、その周期が変化する場合においても同様にして適
用可能である。

【００６０】

【発明の効果】上述したように請求項１に記載の発明で
は、排他制御手段に調停処理の開始の制御を可能とする
ハードウエアの改造を施すと共に、計時手段を付加する
ことにより、バスの占有が許可されたバスマスタについ
てそのバスを確実に占有できる時間を確保しつつ、その
占有が許可されたバスが解放される前に他のバスマスタ
から送出されている獲得要求にかかわる調停処理が先行
して行われる。

【００６１】したがって、ハードウエアの構成に軽微の
改良を加えることにより、バスの利用効率が確実に高め
られる。請求項２に記載の発明では、調停処理が何れか
のバスマスタによって占有されているバスが解放される
時点まで保留された後に開始されるので、そのバスが占
有されている期間に各バスマスタから発せられる後続の
獲得要求は、何れも優先順位の高い順に確実に受け付け
られる。

【００６２】請求項３に記載の発明では、個々のバスマ
スタについて、応答およびバス占有通知の伝送路の長さ
と、これらの応答およびバス占有通知を外部同期信号に
同期して取り込んで認識するハードウエアの構成との相
異が確実に吸収されるので、このようなハードウエアの
構成や個々のバスマスタの配置にかかわる制約を緩和し
つつバスの利用効率が高められる。したがって、本発明
が適用された処理装置では、ハードウエアのサイズの増
加や構成の複雑化を抑えつつ処理量が高められ、価格性
能比が大幅に向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１ないし請求項３に記載の発明の原理ブ
ロック図である。

【図２】請求項１に記載の発明に対応した実施例を示す
図である。

【図３】本実施例の動作タイミングチャートである。

【図４】請求項２に記載の発明に対応した実施例を示す
図である。

【図５】本実施例の動作フローチャートである。

【図６】請求項３に記載の発明に対応した実施例を示す
図である。

【図７】実施例の動作タイミングチャートである。

【図８】従来のバスアービタを利用したバスの排他制御
方式を示す図である。

【図９】従来のバスアービタの構成例を示す図（１）で
ある。

【図１０】バスマスタの構成例を示す図である。

【図１１】従来例の動作タイミングチャート（１）であ
る。

【図１２】従来のバスアービタの構成例を示す図（２）
である。

【図１３】従来例の動作タイミングチャート（２）であ
る。

【符号の説明】

１１要求受信手段１２占有通知受信手段１３排他制御手段１４応答送出手段１５計時手段４１，８４，１０１排他制御部４２，７４オアゲート４３，６１カウンタ４４，９３，９４アンドゲート５１ホールド制御部５２ナンドゲート７１バスマスタ７２バス７３バスアービタ８１，８２，８５，９１，９２，９６，９７，１０２
フリップフロップ８３優先制御部９５制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のバスマスタがバスの占有を要求す
るために共通の外部同期信号と同期をとりつつ個別に送
出した獲得要求を、その外部同期信号との同期をとって
取り込む要求受信手段と、前記複数のバスマスタが前記バスを占有しているか否か
を通知するために前記外部同期信号との同期をとりつつ
相互に送受するバス占有通知を、その外部同期信号との
同期をとって取り込む占有通知受信手段と、前記占有通知受信手段によって取り込まれたバス占有通
知に基づいて前記バスの状態を監視し、そのバスの解放
状態で前記要求受信手段によって取り込まれた個々の獲
得要求について、その獲得要求の送出元のバスマスタに
予め設定された優先順位の下で調停処理を施して前記バ
スの占有の許否を個別に示す応答を生成する排他制御手
段と、前記排他制御手段によって生成された応答を前記外部同
期信号との同期をとりつつ前記送信元のバスマスタに個
別に送出する応答送出手段とを備えたバスアービタにお
いて、前記応答送出手段によって前記複数のバスマスタの何れ
かに前記応答が送出されたときに前記外部同期信号の周
期の計数を開始し、その応答の送出先であるバスマスタ
の構成に基づいて、そのバスマスタから前記バス占有通
知が前記送受の下でこれらの全てのバスマスタに取り込
まれるタイミングを得る計時手段を備え、前記排他制御手段には、前記計時手段によって得られたタイミングで前記調停処
理を開始する手段を含むことを特徴とするバスアービ
タ。
【請求項２】請求項１に記載のバスアービタにおい
て、排他制御手段には、計時手段が計時を開始した時点の後前記占有通知受信手
段によって取り込まれたバス占有通知を監視し、これら
のバス占有通知の何れかが前記バスの占有状態を示すと
きに調停処理の開始を保留する手段を含むことを特徴と
するバスアービタ。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載のバスア
ービタにおいて、計時手段は、複数のバスマスタについて、計数の開始時点からタイミ
ングを与える個々の計数値が応答およびバス占有通知の
伝送遅延と構成との相異に適応して予め与えられ、これ
らの計数値の内、応答によってバスの占有が許可される
バスマスタについて与えられた計数値に基づいてそのタ
イミングを得ることを特徴とするバスアービタ。