JPH08305641A - バス制御装置 - Google Patents

バス制御装置

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JPH08305641A
JPH08305641A JP7109409A JP10940995A JPH08305641A JP H08305641 A JPH08305641 A JP H08305641A JP 7109409 A JP7109409 A JP 7109409A JP 10940995 A JP10940995 A JP 10940995A JP H08305641 A JPH08305641 A JP H08305641A
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JP
Japan
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bus
arbiter
signal
arbiters
sub
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JP7109409A
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Kazuhisa Ariga
和久 有賀
Hiroshi Kanazawa
広 金澤
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Hitachi Software Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Hitachi Software Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 単一部位の故障でシステム停止に陥らないバ
ス制御装置を提供する。 【構成】 制御線103、複数のデータバス104〜1
05(0〜1)、複数のバスマスタ101〜102(0
〜n)、複数の主アービタ106および副アービタ10
7からなり、複数のバスマスタ101〜102(0〜
n)は、使用可能なデータバス104〜105を主アー
ビタ106および副アービタ107に通知し、応答の有
無によって主アービタ106,副アービタ107の動作
異常を判定し、主アービタ106と副アービタ107
は、アービタ停止要求信号XARBSTOPおよびYA
RBSTOPによって、随時、互いに他を停止させるこ
とによって交代し、主アービタ106(副アービタ10
7)は、複数のデータバス104〜105のバス使用権
を複数のバスマスタ101〜102に割り当てる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、バス制御技術に関し、
特に、バス上の共有資源に対し、複数のバスマスタがア
クセス制御を行なう構成の情報処理機器等に適用して有
効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】たとえば、情報処理機器では、メモリ等
の共有資源をバスを介して複数のバスマスタに共有させ
ることによって、共有資源の可用性や処理速度の向上を
図ることが知られている。一方、産業用の情報処理機器
では、耐故障性も重要な要素となるため、バスを使用す
る複数のバスマスタの障害管理技術は必須となる。
【0003】従来、このようなバスマスタの障害管理技
術としては、たとえば、特開平2−32446号公報に
開示された「バス制御方式」のようにアービトレーショ
ン異常を検出する手段を設け、異常を検出したバスマス
タのアクセス要求信号をマイクロプロセッサ制御にてマ
スクすることで、障害部位を切り離す技術があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の従来技
術では、一時的な障害については、リトライによって復
旧するが、一箇所でも永久故障があった場合、そのバス
マスタは、閉塞されてしまうため、サービスの停止を余
儀なくされてしまう、という問題がある。
【0005】また、他の特開平4−225644号公報
に開示された「共通バス送信権保持方式」のようにバス
アービタ部の2重化により共通部の故障で、システムが
停止しないように工夫した技術があるが、この技術で
は、データバスの故障時、代替手段がなく、やはりシス
テム停止に陥ることには変わりがない。
【0006】本発明の目的は、単一部位の故障に対する
耐故障性を向上させ、稼働率を向上させることが可能な
バス制御技術を提供することにある。
【0007】本発明の他の目的は、正常動作時における
バスのスループットを向上させることが可能なバス制御
技術を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数のバスマ
スタ、複数のアービタ、複数のバスから成るバス制御装
置である。複数のバスおよびアービタは、障害が発生し
た場合に代替のバスまたはアービタに切り替えられる手
段を持つ。障害を検出するため、各部位は、一例とし
て、以下のエラー検出手段を持つ。
【0009】バスマスタは、アクセス要求信号出力後、
一定時間内にアクセス許可信号が、応答されるかをチェ
ックする手段、アービタが、複数のバスマスタに対し、
使用許可を返したことをチェックする手段を持つ。
【0010】アービタは、アクセス要求信号に対し、ア
クセス許可信号を返した後、一定時間内にアクセス要求
信号がオフになるかをチェックする手段を持つ。
【0011】また、各バスには、障害検出用の冗長ビッ
ト(パリティビット)を持ち、各バスマスタは、データ
転送時にデータバスをチェックする手段を持つ。
【0012】バスマスタは、バスを使用して転送を行い
たい場合、アクセス要求信号を出力する。アービタは、
各バスマスタからのアクセス要求信号に対し、競合解決
を行なった後、アクセス許可信号を返し、バス使用権を
バスマスタに与える。バス使用権をもらったバスマスタ
は、バスアクセスを行なう。アービタは、複数データバ
スに対して、同時にバス使用権を与えることができる。
【0013】
【作用】まず、アービタシステムの異常時、本発明のバ
ス制御装置がどのように作用するか、一例を説明する。
なお、複数のアービタを便宜上、主アービタおよび副ア
ービタに区別して説明する。
【0014】バスマスタは、アクセス要求信号出力後、
一定時間経っても主アービタがアクセス許可信号を返さ
ない場合をエラーにする。本エラーが発生した場合、以
下の手順によりアービタを切り替える。
【0015】バスマスタは、現在稼働中の主アービタ側
のアクセス要求信号の出力を止め、副アービタ側に対
し、アクセス要求信号を出力する。副アービタは主アー
ビタに対し、停止要求を出力する。これを受けた主アー
ビタは停止し、主アービタ動作中信号をオフにする。こ
れを見て、各バスマスタは、主アービタに対するアクセ
ス要求信号の出力をやめ、副アービタに対してアクセス
要求信号を出力する。また、副アービタは、主アービタ
動作中信号がオフになったのを見て、アービタ動作を開
始する。このように制御することで、同時に複数のアー
ビタが存在しないようにする。
【0016】これによって、アクセス要求信号およびア
クセス許可信号の偽値異常(断線、ショート、インタフ
ェース回路の故障等により、常に信号が偽値となる異
常)によるシステム停止を回避する。
【0017】また、バスマスタは、アクセス許可信号を
監視して同時に複数のバスマスタに対し、アクセス許可
信号をオンにした場合は、エラーとし、上記手順によ
り、アービタを切り替える。これによって、アクセス許
可信号の真値異常(断線、ショート、インタフェース回
路の故障等により、常に信号が真値となる異常)による
システム停止を回避する。
【0018】アービタは、アクセス要求信号受信後、ア
クセス許可信号を返すが、その後一定時間経ってもバス
マスタが応答してこない場合は、アービタ側でアクセス
要求信号をマスクする。
【0019】これによって、アクセス要求信号の真値異
常(断線、ショート、インタフェース回路の故障等によ
り、常に信号が偽値となる異常)を検出することができ
る。アクセス要求信号をマスクされたバスマスタから見
た場合、主アービタが故障したように見えるので、主ア
ービタを使うのをやめ、副アービタを使用する。この結
果、上記したアービタ交替手順により、全バスマスタ
は、副アービタを使用する。
【0020】次に、データバスの異常時、本発明のバス
制御装置がどのように作用するか一例を説明する。
【0021】データバスの異常は、バスマスタによって
検出される。エラーを検出したバスマスタは、エラーの
発生したバスのデータバス使用可能信号をオフにする。
これを見たアービタは、データバス使用可能信号がオン
になっているバスに対して、選択的にアクセス許可信号
を返す。これによって、データバス使用可能信号をオフ
にしたデータバスがあった場合に常に別経路によるアク
セスができる。ここでもしアービタが、バスマスタが異
常信号をオンにした(データバス使用可能信号をオフに
した)バスに対して、アクセス許可信号を返してきた場
合、アービタ障害とし、副アービタに切り替える。
【0022】アービタは、複数のデータバスに対するア
クセス許可信号を同時に返す。たとえば、データバスが
2重化されていた場合には、同時に2つのバスマスタに
対して、アクセス許可信号を返す。アクセス許可信号
は、データバスごとにあるので、各バスマスタは、独立
してバス使用権を得ることができる。これによって、正
常動作時、複数あるバスは有効活用され、バススループ
ットが最大限に利用できる。
【0023】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
詳細に説明する。
【0024】図1は、本発明の一実施例であるバス制御
装置の構成の一例を示す概念図である。図1に例示され
るように、本実施例のバス制御装置は、n+1個のバス
マスタ0〜n(バスマスタ101、バスマスタ10
2)、制御線103、データバス0(104)、データ
バス1(105)、主アービタ106、副アービタ10
7を含んでいる。
【0025】XBREQ0〜n信号は、主アービタ10
6に対するバスマスタ0〜nからのアクセス要求信号で
ある。XBEN00〜0n信号は、主アービタ106に
対するバスマスタ0〜nからのデータバス0の使用可能
信号である。XBEN10〜1n信号は、主アービタ1
06に対するバスマスタ0〜nからのデータバス1の使
用可能信号である。XBACK00〜0n信号は、主ア
ービタ106から各バスマスタ0〜nへのデータバス0
に対するアクセス許可信号である。XBACK10〜1
n信号は、主アービタ106から各バスマスタ0〜nへ
のデータバス1に対するアクセス許可信号である。
【0026】各バスマスタ0〜nは、通常、主アービタ
106を使用して動作する。XBREQx信号を出力す
ると同時に当該バスマスタ0〜nが使用可能なバスを選
択し、XBEN0x,XBEN1x信号で通知する。こ
れを受けた主アービタ106は、XBACK00〜0n
信号にてデータバス0の使用権を唯一のバスマスタに返
す。同様にXBACK10〜1n信号にてデータバス1
の使用権を唯一のバスマスタに返す。データバス0とデ
ータバス1は、それぞれ独立したバスであるため、主ア
ービタ106は、同時に異なる二つのバスマスタにアク
セス許可信号を与えるように動作する。空いているデー
タバスを未使用状態にすることがないため、バススルー
プットは、向上する。
【0027】YBREQ0〜n信号は、副アービタ10
7に対するバスマスタ0〜nからのアクセス要求信号で
ある。YBEN00〜0n信号は、副アービタ107に
対するバスマスタ0〜nからのデータバス0の使用可能
信号である。YBEN10〜1n信号は、副アービタ1
07に対するバスマスタ0〜nからのデータバス1の使
用可能信号である。YBACK00〜0n信号は、副ア
ービタ107から各バスマスタ0〜nへのデータバス0
に対するアクセス許可信号である。YBACK10〜1
n信号は、副アービタ107から各バスマスタ0〜nへ
のデータバス1に対するアクセス許可信号である。これ
らは、主アービタ106に障害があった場合に使用され
る制御信号である。
【0028】各バスマスタ0〜nは、XBREQx信号
を出力した後、アクセス許可信号が、ある時間経過して
も、返ってこない場合、主アービタ106に障害があっ
たとして、YBREQxへ、アクセス要求信号の出力先
を切り替える。
【0029】副アービタ107は、REQ入力があった
場合、アービタ停止要求信号XARBSTOPにより、
主アービタ106に対し、停止要求を出す。これを受け
た主アービタ106は、一定時間後、アービトレーショ
ンを停止し、XARBEN信号をオフにする。副アービ
タ107は、これを受けて、YARBEN信号をオンに
した後、アービトレーションを開始する。
【0030】図2は、本実施例のバス制御装置における
アービトレーションの一例を示すタイムチャートであ
る。図2は、バスマスタ0、バスマスタ1、バスマスタ
2の3つのバスマスタ0〜2から同時にアクセス要求信
号が出力された場合の制御例である。まず、各バスマス
タ0〜2は、データ転送要求があった場合、アクセス要
求信号をオンにすると同時にデータバス0の使用可能信
号及び、データバス1の使用可能信号を有効にする。本
例では、バスマスタ0はデータバス0、データバス1と
もに有効、バスマスタ1はデータバス0のみ有効、バス
マスタ2はデータバス1のみ有効である。
【0031】これに対して、アービタは、最初のバスサ
イクルでは、バスマスタ0にデータバス0を割り当て、
バスマスタ2にデータバス1を割り当てる。次のバスサ
イクルでは、バスマスタ1に割り当てる。もしここで、
アービタが、1つのバスにしか割り当てなかった場合に
は、たとえば、最初のバスサイクルでは、バスマスタ0
にしか、バスが割り当てられず、空いているデータバス
1が無駄になる。本実施例では、バスが使用可能である
ならば、すべての期間にバス使用権を割り当てて、バス
スループットを向上させる。
【0032】図3は、本実施例のバス制御装置における
バスマスタ0〜nの動作の状態遷移の一例を示す状態遷
移図である。
【0033】バスマスタは、待ち状態(301)にいる
が、データ転送要求が有ると主アービタ106へREQ
出力(302)に遷移し、主アービタ106へアクセス
要求信号を出力する。正常に応答があった場合には、待
ち状態(301)に戻り、データ転送要求待ちとなる。
もし、応答がなかった場合、副アービタ107へREQ
出力(303)に遷移し、副アービタ107へアクセス
要求信号を出力する。正常に応答があった場合、待ち状
態(304)に遷移し、次データ転送要求待ちになる。
もし、ここでも応答がなかった場合、主アービタ106
および副アービタ107の2系統とも故障したか、また
は、バスマスタの転送回路自身が故障した場合であるの
で、バスマスタ閉塞(307)に遷移し、バスマスタ自
身を閉塞する。
【0034】待ち状態(304)に遷移したバスマスタ
は、データ転送要求が有ると副アービタ107へREQ
出力(305)に遷移し、副アービタ107へアクセス
要求信号を出力する。正常に応答があった場合には、待
ち状態(304)に戻り、データ転送要求待ちとなる。
もし、応答がなかった場合、主アービタ106へREQ
出力(306)に遷移し、主アービタ106へアクセス
要求信号を出力する。正常に応答があった場合、待ち状
態(301)に遷移し、次データ転送要求待ちになる。
もし、ここでも応答がなかった場合、主アービタ106
および副アービタ107の2系統とも故障したか、また
は、バスマスタの転送回路自身が故障した場合であるの
で、バスマスタ閉塞(307)に遷移し、バスマスタ自
身を閉塞する。
【0035】図4は、本実施例のバス制御装置における
バスマスタの制御回路の構成の一例を示すブロック図で
ある。ステート制御回路401は、図3に示した遷移条
件にしたがって遷移するステート制御回路である。異常
検出回路402は、アービタが出力するアクセス許可信
号をチェックする回路である。すべてのアクセス許可信
号のANDを取り、ステート制御回路401の遷移条件
として入力する。これにより、主アービタ106または
副アービタ107が複数のバスマスタに同時にアクセス
許可信号を返してきた場合、及び、アクセス許可信号の
真値故障を検出する。また、データバス異常状態保持レ
ジスタ404の出力信号であるバス使用可能信号(XB
EN0n、XBEN1n、YBEN0n、YBEN1
n)と、アクセス要求信号とを比較し、使用不可能なデ
ータバスに対し、アクセス許可信号が、返ってきた場合
に異常とし、ステート制御回路401に通知する。
【0036】カウンタ回路403は、ステート制御回路
401が出力する、アクセス要求信号出力をカウントす
る回路である。図3の待ち状態(301、304)、主
アービタ106へREQ出力(302)から副アービタ
107へREQ出力(303)への遷移時、副アービタ
107へREQ出力(305)から副アービタ107へ
REQ出力(306)への遷移時、にリセットされ、各
REQ出力状態(302、303、305、306)に
カウントアップされる。本カウンタ回路403のキャリ
ーをステート制御回路401に入力し、タイムアウト検
出する。
【0037】データバスチェック405は、各バスの異
常を検出する回路で、データ転送時、データバス0〜1
のパリティをチェックする回路である。パリティエラー
が発生した場合、データバス異常状態保持レジスタ40
4にバス異常が伝えられる。これにより、対応するデー
タバスのバス使用可能信号はオフされ、主アービタ10
6(副アービタ107)に対し、異常バスに対して、バ
スを割り当てないように通知する。
【0038】図5は、本実施例のバス制御装置における
主アービタおよび副アービタの動作の状態遷移の一例を
示す状態遷移図である。
【0039】主アービタ106の初期状態は、バス使用
要求待ち(503)である。バス使用要求があると、す
なわち、アクセス要求信号の入力があるとアービトレー
ション実行(504)に遷移し、アクセス許可信号をバ
スマスタに返す。次にREQチェック(505)に遷移
し、当該バスマスタが、アクセス許可信号をオフするか
チェックする。もし、バスマスタがアクセス許可信号を
オフした場合、アービトレーションは正常終了し、バス
使用要求待ち(503)に戻る。もし、一定期間経って
も当該バスマスタがアクセス要求信号をオフしなかった
場合には、特定バスマスタ閉塞(506)に遷移し、当
該バスマスタのアクセス要求信号をマスクするレジスタ
のマスクビットをオンにした後、バス使用要求待ち(5
03)に戻る。
【0040】一方、副アービタ107の初期状態は、休
止状態(501)である。通常、副アービタ107にバ
ス使用要求信号が入力されることはないため、副アービ
タ107は、休止状態(501)にいるが、主アービタ
106に異常があった場合、副アービタ107に対しア
クセス要求信号が、入力される。これにより、副アービ
タ107は、反対側アービタ停止要求出力(502)に
遷移する。これにより、副アービタ107はアービタ停
止要求信号(XARBSTOP信号)をオンし、主アー
ビタ106が停止しXARBEN信号がオフされるまで
待つ。このとき、主アービタ106では、バス使用要求
待ち(503)状態で、アービタ停止要求信号を受信す
ると休止状態(501)に遷移し、XARBENをオフ
する。副アービタ107は、主アービタ106側が停止
したら、バス使用要求待ち(503)に遷移し、アービ
トレーションを開始する。これによって、主アービタ1
06がサービスを止めるため、全バスマスタは、図3の
遷移に従い、副アービタ使用状態に遷移する。
【0041】図6は本実施例のバス制御装置におけるア
ービタの制御回路の構成の一例を示すブロック図であ
る。
【0042】ステート制御回路605は、図5に示した
遷移条件にしたがって遷移するステート制御回路であ
る。
【0043】アービタ競合判定回路602は、BREQ
0〜n及び、BEN00〜0n、BEN10〜1n信号
をデコードすることにより、BACK00〜0n、BA
CK10〜1nを生成する。カウンタ回路603は、ア
クセス要求信号のタイムアウト検出を行なうものであ
り、図5のアービトレーション実行(504)でリセッ
トされ、REQチェック(505)にてカウントアップ
される。本カウンタ回路603のキャリーは、ステート
制御回路605に遷移条件として入力される。
【0044】バスマスタ閉塞レジスタ604は、ステー
ト制御回路605が、アクセス要求信号タイムアウトを
検出した場合にセットされるレジスタで、図5の特定バ
スマスタ閉塞(506)にて、セットされる。本バスマ
スタ閉塞レジスタ604がセットされたバスマスタのア
クセス要求信号は、マスク回路601にて、入力がマス
クされる。これによって、バスマスタが完全に故障して
いる場合に、システム全体がバス停止してしまう事態を
回避することができる。
【0045】以上説明したように、本実施例のバス制御
装置によれば、複数設けられたデータバス104および
データバス105の各々が、故障時に互いに他の代替と
なり、複数の設けられた主アービタ106および副アー
ビタ107の各々が、故障時に互いに他の代替となって
動作するため、構成要素の単一故障によりバス制御装置
の全体がサービスを停止する事態を確実に回避すること
ができる。この結果、本実施例のバス制御装置を含む情
報処理システムの稼働率を向上させることができる。
【0046】また、互いに他の代替となる複数のデータ
バス104およびデータバス105は、通常の動作時
は、任意のバスマスタ0〜nに割り当てられて使用され
るため、資源として無駄とならず、バススループットを
向上させることができる。
【0047】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。たとえば、
データバスやアービタの数は、3以上であってもよい。
【0048】
【発明の効果】本発明のバス制御装置によれば、単一部
位の故障に対する耐故障性を向上させ、稼働率を向上さ
せることができる、という効果が得られる。
【0049】本発明のバス制御装置によれば、正常動作
時におけるバスのスループットを向上させることができ
る、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例であるバス制御装置の構成の
一例を示す概念図である。
【図2】本発明の一実施例であるバス制御装置における
アービトレーションの一例を示すタイムチャートであ
る。
【図3】本発明の一実施例であるバス制御装置における
バスマスタの動作の状態遷移の一例を示す状態遷移図で
ある。
【図4】本発明の一実施例であるバス制御装置における
バスマスタの制御回路の構成の一例を示すブロック図で
ある。
【図5】本発明の一実施例であるバス制御装置における
主アービタおよび副アービタの動作の状態遷移の一例を
示す状態遷移図である。
【図6】本発明の一実施例であるバス制御装置における
アービタの制御回路の構成の一例を示すブロック図であ
る。
【符号の説明】
101〜102・・・バスマスタ(0〜n)、103・
・・制御線、104〜105・・・データバス(0〜
1)、106・・・主アービタ(X)、107・・・副
アービタ(Y)、401・・・ステート制御回路、40
2・・・異常検出回路、403・・・カウンタ回路、4
04・・・データバス異常状態保持レジスタ、405・
・・データバスチェック、601・・・マスク回路、6
02・・・アービタ競合判定回路、603・・・カウン
タ回路、604・・・バスマスタ閉塞レジスタ、605
・・・ステート制御回路、XARBSTOP,YARB
STOP・・・アービタ停止要求信号(第2のインター
フェイス手段)、XBEN00〜0n・・・データバス
0の使用可能信号、XBEN10〜1n・・・データバ
ス1の使用可能信号、YBEN00〜0n・・・データ
バス0の使用可能信号、YBEN10〜1n・・・デー
タバス1の使用可能信号(第1のインターフェイス手
段)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金澤 広 神奈川県横浜市中区尾上町6丁目81番地 日立ソフトウェアエンジニアリング株式会 社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のバスと、複数の前記バスを使用す
    る複数のバスマスタと、複数の前記バスの複数の前記バ
    スマスタに対するバス使用権の割り当てを制御する複数
    のアービタとを含み、 個々の前記バスマスタは、前記バスの障害の有無を監視
    して使用可能な前記バスを前記アービタに通知する第1
    のインターフェイス手段を備え、 個々の前記アービタは、互いに他の前記アービタを休止
    させる第2のインターフェイス手段を備え、 前記アービタは、前記第1のインターフェイス手段によ
    って使用可能であることが通知された前記バスに選択的
    に使用権を与えることでバス縮退を行ない、非故障時に
    は、複数の前記バスに対し、同時にバス使用権を与え、
    複数の前記アービタの何れかが故障した場合には、前記
    第2のインターフェイス手段によって故障した前記アー
    ビタを休止させることで他の前記アービタに切り換える
    ことを特徴とするバス制御装置。
JP7109409A 1995-05-08 1995-05-08 バス制御装置 Pending JPH08305641A (ja)

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JP7109409A JPH08305641A (ja) 1995-05-08 1995-05-08 バス制御装置

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008097391A (ja) * 2006-10-13 2008-04-24 Alaxala Networks Corp 共通バスアクセス調停システム
JP2009539159A (ja) * 2006-06-01 2009-11-12 テレフオンアクチーボラゲット エル エム エリクソン(パブル) アービタ診断装置及び方法

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