JPH0991246A - バス制御装置及びその方法 - Google Patents

バス制御装置及びその方法

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JPH0991246A
JPH0991246A JP24460295A JP24460295A JPH0991246A JP H0991246 A JPH0991246 A JP H0991246A JP 24460295 A JP24460295 A JP 24460295A JP 24460295 A JP24460295 A JP 24460295A JP H0991246 A JPH0991246 A JP H0991246A
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bus
cpu
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bus control
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Masayoshi Suzuki
政義 鈴木
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Abstract

(57)【要約】 【課題】CPU等によるバスの利用を効率化する。 【解決手段】CPU(A)、CPU(B)の各々が共通
バス160を介して2つのI/Oデバイスをアクセス可
能なシステムにおいて、例えば、CPU(A)がI/O
デバイス#0に対するアクセス(AREQ0_をロウに
する)を要求したとき、制御信号生成回路202は、共
通バス160が未使用であって、アクセス対象であるI
/Oデバイス#0がリカバリ期間中でもない場合に、A
ENB_をロウにしてそのアクセスを許可(111と1
60を接続)する。一方、I/Oデバイス#0がリカバ
リ期間中の場合には、該I/Oデバイスに対するアクセ
スを許可しない。また、I/Oデバイス#0がリカバリ
期間中であっても、他のI/Oデバイス#1に対するア
クセス要求に対しては、バスが未使用である限りアクセ
スを許可する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、バス制御装置及び
その方法に係り、特にバスに接続した複数のデバイスを
アクセスする複数のアクセス媒体の調停を行うバス制御
装置及びその方法に関する。
【0002】
【従来の技術】コンピュータ、通信制御装置、プリンタ
等の装置において、バスを介してデータのやり取りを主
体的に行うCPUやDMAC等の複数のアクセス媒体
(以下、単にCPUという)が、複数のI/Oデバイス
を共通のリソースとして使用可能な構成とすることがあ
る。係る構成においては、各I/Oデバイスは共通のバ
スに接続され、各CPUからのアクセスは調停回路によ
って調停される。この調停回路は、例えば先着優先等の
所定の優先順位ロジックに基づき、共通バスへのアクセ
ス権を各CPUに対して与えることにより、各CPUを
調停している。
【0003】近年、LSIの製造技術や回路設計技術が
向上により、CPUの性能は著しく向上してきた。特に
素子技術の進歩により動作周波数が向上し、アーキテク
チャの面ではパイプライン構造の導入などにより演算速
度が向上した。
【0004】これにより、CPUがバスにアクセスする
能力が高まり、I/Oデバイスに対して高速かつ連続的
なアクセスを行うことが可能になった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、通信制
御ICや磁気ディスク制御用ICに代表されるI/Oデ
バイスは、上記のCPUに比肩する機能を有さないもの
も多く、一般的にタイミング上の制約も多い。特に、長
いリカバリ時間(すなわち、デバイスをアクセスする際
に、1つのアクセスの終了後、次のアクセスを開始する
までに待たなければならない時間)を必要とするI/O
デバイスを使用する場合、そのI/Oデバイスによって
システム全体の処理能力を低下させることになる。
【0006】すなわち、高速のCPUが連続して上記の
ような長いリカバリ時間を必要とするI/Oデバイスを
アクセスする場合、2回目以降のアクセスを開始するま
でに、必要なリカバリ時間を確保しなければならい。そ
こで、従来は、このリカバリ時間は、上記のI/Oデバ
イスをアクセスしたCPUがバスを利用しているものと
して扱い、他のCPUに対してバスを開放しないため、
本来バスを利用しているCPUが存在しないにも拘わら
ず、全てのCPUがウエイト状態になるためバスの使用
効率が悪く、システム全体の処理能力の向上を妨げてい
た。
【0007】図4は、従来例における調停回路の動作を
示すタイミングチャートである。このタイミングチャー
トは、CPU(A)及びCPU(B)の2つのCPUを
備えた装置の例である。AREQ_は、CPU(A)が
所定のI/Oデバイスをアクセスする時にアクティブに
なるアクセス要求信号、AENB_は、CPU(A)に
バスの使用を許可するイネーブル信号である。また、B
REQ_は、CPU(B)が所定のI/Oデバイスをア
クセスする時にアクティブになるアクセス要求信号、B
ENB_は、CPU(B)にバスの使用を許可するイネ
ーブル信号である。また、図中のバス利用権は、いずれ
のCPUがバスの利用権を有しているかを示している。
【0008】図示の如く、CPU(A)は、期間T1に
おいてI/Oデバイスにアクセスし、I/Oデバイスが
要求するリカバリ期間(期間T2)が経過する前に、再
びそのI/Oデバイスに対してアクセスを要求してい
る。このとき、調停回路は、実際にI/Oデバイスに対
してアクセスしていない期間T2においても、バスの利
用権をCPU(A)に対して与えているため、この期間
T2において、実際にはバスが利用されていないにも拘
わらず、CPU(B)はバスを利用することができな
い。CPU(B)は、期間T2を経過後、CPU(A)
がI/Oデバイスのアクセスを終えるまで、如何なるI
/Oデバイスに対してもアクセスすることができない。
【0009】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、バスの利用を効率化することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係るバス制御装置は、バスに接続した複数
のデバイスをアクセスする複数のアクセス媒体の調停を
行うバス制御装置であって、前記アクセス媒体からのア
クセス要求を検知するアクセス要求検知手段と、前記バ
スが使用されているか否かを判定するバス状態判定手段
と、アクセス要求に係るデバイスに対するアクセスの可
否を判定するデバイス状態判定手段と、前記バスが未使
用であり、アクセス要求に係るデバイスをアクセス可能
な場合に、該デバイスに対するアクセスを許可するアク
セス許可手段とを備えることを特徴とし、アクセス要求
があった場合に、バスが未使用であり、アクセスの対象
となるデバイスへのアクセスが禁止されていない場合に
は該アクセスを許可するため、あるデバイスに対するア
クセスが禁止されている場合に、一律に全てのデバイス
に対するアクセスを禁止することがななく、バスの利用
を効率化することができる。
【0011】本発明の好適な実施態様に従えば、例え
ば、前記デバイス状態判定手段は、アクセス要求に係る
デバイスがリカバリ期間中である場合に、該デバイスを
アクセス不能であると判定し、リカバリ期間中のデバイ
スが存在する場合のバスの利用を効率化することができ
る。
【0012】また、例えば、前記デバイス状態判定手段
は、前記リカバリ期間を確保するための所定の時間を計
時する計時手段を有することが望ましい。
【0013】また、前記アクセス許可手段は、前記バス
が未使用であり、複数の前記アクセス媒体からのアクセ
ス要求が競合した場合に、アクセス要求に係る複数のデ
バイスのうちアクセスが禁止されていないデバイスに対
するアクセスを優先的に許可することにより、アクセス
が競合した場合のバスの利用を効率化することができ
る。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に従って本発明の
実施の形態の一例を説明する。図1は、本実施の形態の
CPUシステムの概略構成例を示すブロック図である。
同図において、110及び120は夫々アクセス媒体で
あるCPU(A)及び(B)であり、前述の如く、アク
セス媒体にはDMAC等も含まれる(以下の説明におい
て同じ)。CPU(A)110はローカルバス111を
介して、またCPU(B)120はローカルバス121
を介してバス調停回路130に接続されている。
【0015】バス調停回路130は、CPU(A)11
0及びCPU(B)120を調停し、いずれか一方に共
通バス160を利用するバス権を与える。共通バス16
0には、I/Oデバイス(#0)140及び(#1)1
50が接続されている。この実施の形態においては、少
なくともI/Oデバイス(#0)は、バスサイクルに影
響を与える程度の長いリカバリ時間を必要とするものと
して説明する。なお、この例においては、システム中に
2つのCPUが存在するものとして説明するが、本発明
はCPUを複数個備えたシステムにも適用可能である。
また、I/Oデバイスの個数に関しても何ら限定される
ものではない。
【0016】図2は、バス調停回路130の詳細構成を
示すブロック図である。同図において、211は、CP
U(A)110から供給されるアドレスをデコードする
デコーダであり、所定のアドレスを入力されたときに出
力をハイレベルにする。この例においては、I/Oデバ
イスとして140及び150の2つを想定しているた
め、2組のアドレスを検出して夫々NANDゲート21
2、213に供給する。NANDゲート212は、CP
U(A)110がI/Oデバイス(#0)140に対す
るアクセスを要求しているときに出力AREQ0_をロ
ウレベルにする(アクセス要求を検知する)。NAND
ゲート213は、CPU(A)110がI/Oデバイス
(#1)150に対するアクセスを要求しているときに
出力AREQ1_をロウレベルにする(アクセス要求を
検知する)。111bは、CPU(A)110の制御信
号であり、例えばアドレスストローブ信号、データスト
ローブ信号等を用いる。なお、この制御信号111b
は、CPU(A)110の態様や、システムの構成によ
り種々の信号が考えられるが、CPU(A)110がア
クセスを要求していることを所定の期間示す信号であれ
ば良い。
【0017】221は、CPU(B)120から供給さ
れるアドレスをデコードするデコーダであり、所定のア
ドレスを入力されたときに出力をハイレベルにする。こ
の例においては、上記のようにI/Oデバイスとして1
40及び150の2つを想定しているため、2組のアド
レスを検出して夫々NANDゲート222、223に供
給する。NANDゲート222は、CPU(B)120
がI/Oデバイス(#0)140に対するアクセスを要
求しているときに出力BREQ0_をロウレベルにする
(アクセス要求を検知する)。NANDゲート223
は、CPU(B)120がI/Oデバイス(#1)15
0に対するアクセスを要求しているときに出力BREQ
1_をロウレベルにする(アクセス要求を検知する)。
121bは、CPU(B)120の制御信号であり、例
えばアドレスストローブ信号、データストローブ信号等
を用いる。なお、この制御信号121bは、CPU
(B)120の態様や、システムの構成により種々の信
号が考えられるが、CPU(b)120がアクセスを要
求していることを所定の期間示す信号であれば良い。
【0018】また、200はAREQ0_、AREQ1
_、BREQ0_、BREQ1_に基づいてCPU
(A)110及びCPU(B)120によるアクセスを
調停するバス制御回路であり、タイマ201、制御信号
生成回路202、セレクタ203を有する。
【0019】例えば、CPU(A)110がI/Oデバ
イス(#0)140またはI/Oデバイス(#1)15
0をアクセスすることを要求し、AREQ0_またはA
REQ1_がアクティブレベル(ロウレベル)になった
とき、制御信号生成回路202は、他のCPUであるC
PU(B)120がI/Oデバイス(#0)140また
はI/Oデバイス(#1)150をアクセスしているか
否か(共通バス160を利用しているか否か)を判定
し、共通バス160が利用されておらず、アクセスの対
象となるI/Oデバイスがリカバリ期間中でなければ、
AREQ0_またはAREQ1_に係るアクセスを許可
する。
【0020】CPU(A)110に対するアクセスの許
可は、AENB_をI/Oデバイス(#0)140の規
格に応じた期間アクティブレベル(ロウレベル)にする
ことによって行う。CPU(A)110によるアクセス
の終了は、例えばAACK_によってCPU(A)11
0に通知する。アクセスの終了の通知は、通知先である
CPUの態様により、例えば、AACK_がハイレベル
の時にはCPUのバスサイクルにウエイトを挿入するよ
うな構成としても良い。
【0021】セレクタ203はAENB_がアクティブ
レベルの場合にはCPU(A)110のローカルバス1
11を共通バス160に接続し、一方、BENB_がア
クティブレベルの場合にはCPU(B)120のローカ
ルバス121を共通バス160に接続する。
【0022】前述のように、例えばI/Oデバイス(#
0)140がリカバリ時間を要するデバイスであり、該
デバイスに対してアクセスがあったとすると、制御信号
生成回路202はタイミング信号ST_によってタイマ
201を起動し、タイマ201のカウント値が所定のカ
ウント値に達したことをもってリカバリ時間が経過した
ことを認識する。そして、このリカバリ時間が経過する
まで、I/Oデバイス(#0)140に対するアクセス
を禁止する。
【0023】リカバリ時間が経過するまでに、他のI/
OデバイスであるI/Oデバイス(#1)150に対し
てアクセス要求(AREQ1_または_、BREQ1
_)があった場合には、そのアクセスを許可する。した
がって、前回アクセスされたI/Oデバイス(この場合
140)のリカバリ時間が経過する前であっても、他の
I/Oデバイス(この場合150)をアクセスすること
が可能になり、共通バス160の利用効率を上げること
ができる。
【0024】次に、制御信号生成回路202の詳細な構
成を説明する。図3は、制御信号生成回路202の構成
例を示すブロック図である。バス状態判定回路310
は、共通バス160がCPU(A)110またはCPU
(B)120によって使用されているか否かを判定す
る。具体的には、この例においてはバスの使用を許可す
る信号であるAENB_及びBENB_に基づいて判定
し、両者が共にインアクティブである場合に共通バス1
60が未使用であると判定し、共通バス160を使用可
能であることを示す出力信号であるBUSENB_をア
クティブレベルにする。この例の場合、バス状態判定回
路310は、例えば2入力のNAND回路等によって構
成することができる。
【0025】デバイス状態判定回路320は、ST_信
号によって起動されるタイマ201の出力信号であるT
Oがロウレベル(リカバリ期間)の時に、I/Oデバイ
ス(#0)140に対するアクセスが可能であることを
示す信号であるIOENB_をインアクティブにし、I
/Oデバイス(#0)140に対するアクセスを禁止す
る。なお、リカバリ時間を要するI/Oデバイスが複数
存在する場合には、いずれのI/Oデバイスがリカバリ
期間にあるかを示す信号を出力するものとする。この場
合、例えばリカバリ時間を要するI/O毎にタイマ20
1を設けるなどしてリカバリ期間中のI/Oデバイスを
特定する必要がある。
【0026】メインコントローラ320は、バスが未使
用であり、アクセス要求に係るI/Oデバイスがリカバ
リ期間中でない場合、すなわちBUSENB_及びIO
ENB_が共にアクティブ状態デある場合に、アクセス
を要求したCPUに対してアクセスを許可する。例え
ば、アクセスを要求したCPUがCPU(A)110で
あれば、AENB_をアクティブにし、アクセスを要求
したCPUがCPU(B)120であれば、BENB_
をアクティブにする。AACK_、BACK_、ST_
に関しては前述の通りである。
【0027】図4は、バス調停回路130の動作タイミ
ングの例を示すタイミングチャートである。このタイミ
ングチャートに示す例は、CPU(A)110が連続し
てI/Oデバイス(#0)140にアクセスし、I/O
デバイス(#0)140のリカバリ時間中に、さらにC
PU(B)120からI/Oデバイス(#1)150に
対するアクセスが競合して発生した場合の例である。以
下、動作タイミング例を詳述する。
【0028】先ず、CPU(A)110は、所定のアド
レスを出力してI/Oデバイス(#0)140に対して
アクセスを要求し、これに応じてデコーダ211及びN
ANDゲート212により、AREQ0_がアクティブ
レベルに変化する(タイミングT31)。このとき共通
バス160が利用されておらず(BENB_がインアク
ティブ)、アクセスの対象となるI/Oデバイス(#
0)140がリカバリ期間中でもないため、制御信号生
成回路202は、AENB_をアクティブレベル(ロウ
レベル)にしてCPU(A)110に対してアクセスを
許可する(タイミングT32)。
【0029】制御信号生成回路202は、I/Oデバイ
ス(#0)140をアクセスするために必要な、予め定
められた時間が経過した後に、応答信号AACK_をア
クティブレベルにする(タイミングT33)。CPU
(A)110は、AACK_に基づいてアクセスの終了
を認識し、アクセス要求を解除することによってARE
Q0_がインアクティブになる(タイミングT34)。
これを受けて制御信号生成回路202は、AENB_を
インアクティブにする(タイミングT35)。また、A
ACK_は、タイミングT33より所定期間(例えば、
1クロック期間)アクティブにした後、再びインアクテ
ィブにする(タイミングT37)。
【0030】ところが、前述のように、I/Oデバイス
(#0)140は次のアクセスまでにリカバリ時間を必
要とするため、制御信号生成回路202は、AREQ0
_の変化(タイミングT34)に基づいてタイマ201
を起動する(タイミングT36)。この例では、CPU
(A)110は、I/Oデバイス(#0)140を連続
的にアクセスするため再びAREQ0_はアクティブに
なる(タイミングT38)。このアクセス要求は、リカ
バリ時間を要求しているI/Oデバイス(#0)140
に対してなされたものであるため、該アクセスはリカバ
リ時間を経過するまで(タイミングT45)待たされ
る。そして、以下、1回目のアクセス(タイミングT3
1〜T34)と同様の動作をする。
【0031】一方、I/Oデバイス(#0)140のリ
カバリ時間中に、他のI/OデバイスであるI/Oデバ
イス(#1)150に対するアクセスが競合して発生し
た場合(タイミングT39)、この期間(タイミングT
36〜T45)は、共通バス160が空いている(AE
NB_がインアクティブ)ため、制御信号生成回路20
2は、その要求をAREQ0_よりも優先して許可する
(タイミングT40)。そして、制御信号生成回路20
2は、I/Oデバイス(#1)150をアクセスするた
めに必要な、予め定められた時間が経過した後に、応答
信号BACK_をアクティブレベルにする(タイミング
T41)。CPU(B)120は、BACK_信号に基
づいてアクセスの終了を認識し、アクセス要求を解除す
ることによってBREQ1_がインアクティブになる
(タイミングT42)。これを受けて制御信号生成回路
202は、BENB_をインアクティブにする(タイミ
ングT43)。また、BACK_は、タイミングT41
より所定期間(例えば、1クロック期間)アクティブに
した後、再びインアクティブにする(タイミングT4
4)。
【0032】なお、このフローチャートの例は、リカバ
リ期間(タイミングT36〜T45)中にCPU(B)
120が、I/Oデバイス(#1)150をアクセスす
るものであるが、CPU(A)110がI/Oデバイス
(#1)150をアクセスすることもできる。
【0033】また、I/Oデバイス(#1)150は、
リカバリ時間を要しないデバイスであるものとして説明
したが、両I/Oデバイスがリカバリ時間を必要とする
場合にも本発明を適用可能であり、例えば、両I/Oデ
バイスのためのリカバリ時間を独立に計測するためにタ
イマ201を2組み備えることによって実現することが
できる。
【0034】また、上記の実施の形態においては、2つ
のCPUと、2つのI/Oデバイスとを有するシステム
のバス調停回路について説明したが、本発明は複数のC
PUと、複数のI/Oデバイスを有する場合にも適用可
能である。この場合、複数のI/Oデバイスが同時にリ
カバリ時間を要求し得る場合には、その同時にリカバリ
時間を要求し得る個数の計時手段(上記のタイマ201
に対応する手段)を備えることが望ましい。
【0035】また、上記の実施の形態においては、共通
バスに接続するデバイスをI/Oデバイスとして説明し
たが、RAMやROM等のメモリデバイスを接続しても
よく、例えば、I/Oデバイスがリカバリ期間にあると
きに、その裏でメモリデバイスをアクセスすることがで
きる。
【0036】また、本発明は、複数の機器から構成され
るシステムに適用しても、1つの機器からなる装置に適
用しても良い。また、本発明はシステム或は装置にプロ
グラムを供給することによって達成される場合にも適用
できることはいうまでもない。この場合、本発明を達成
するためのソフトウェアによって表されるプログラムを
格納した記憶媒体から、該プログラムを該システム或は
装置に読み出すことによって、そのシステム或は装置
が、本発明の効果を享受することが可能となる。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ア
クセス要求があった場合に、バスが未使用であり、アク
セスの対象となるデバイスへのアクセスが禁止されてい
ない場合には該アクセスを許可するため、バスの利用を
効率化することができる。
【0038】
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態のCPUシステムの概略構成例を
示すブロック図である。
【図2】バス調停回路の詳細構成を示すブロック図であ
る。
【図3】バス調停回路の動作タイミングの例を示すタイ
ミングチャートである。
【図4】制御信号生成回路の詳細構成例を示すブロック
図である。
【図5】従来例における調停回路の動作を示すタイミン
グチャートである。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バスに接続した複数のデバイスをアクセ
    スする複数のアクセス媒体の調停を行うバス制御装置で
    あって、 前記アクセス媒体からのアクセス要求を検知するアクセ
    ス要求検知手段と、 前記バスが使用されているか否かを判定するバス状態判
    定手段と、 アクセス要求に係るデバイスに対するアクセスの可否を
    判定するデバイス状態判定手段と、 前記バスが未使用であり、アクセス要求に係るデバイス
    をアクセス可能な場合に、該デバイスに対するアクセス
    を許可するアクセス許可手段と、 を備えることを特徴とするバス制御装置。
  2. 【請求項2】 前記デバイス状態判定手段は、アクセス
    要求に係るデバイスがリカバリ期間中である場合に、該
    デバイスをアクセス不能であると判定することを特徴と
    する請求項1記載のバス制御装置。
  3. 【請求項3】 前記デバイス状態判定手段は、前記リカ
    バリ期間を確保するための所定の時間を計時する計時手
    段を有することを特徴とする請求項2記載のバス制御装
    置。
  4. 【請求項4】 前記アクセス許可手段は、前記バスが未
    使用であり、複数の前記アクセス媒体からのアクセス要
    求が競合した場合に、アクセス要求に係る複数のデバイ
    スのうちアクセスが禁止されていないデバイスに対する
    アクセスを優先的に許可することを特徴とする請求項2
    または請求項3記載のバス制御装置。
  5. 【請求項5】 バスに接続した複数のデバイスをアクセ
    スする複数のアクセス媒体の調停を行うバス制御方法で
    あって、 前記アクセス媒体からのアクセス要求を検知するアクセ
    ス要求検知工程と、 前記バスが使用されているか否かを判定するバス状態判
    定工程と、 アクセス要求に係るデバイスに対するアクセスの可否を
    判定するデバイス状態判定工程と、 前記バスが未使用であり、アクセス要求に係るデバイス
    をアクセス可能な場合に、該デバイスに対するアクセス
    を許可するアクセス許可工程と、 を備えることを特徴とするバス制御方法。
  6. 【請求項6】 前記デバイス状態判定工程は、アクセス
    要求に係るデバイスがリカバリ期間中である場合に、該
    デバイスをアクセス不能であると判定することを特徴と
    する請求項5記載のバス制御方法。
  7. 【請求項7】 前記デバイス状態判定工程は、前記リカ
    バリ期間を確保するための所定の時間を計時することを
    特徴とする請求項6記載のバス制御方法。
  8. 【請求項8】 前記アクセス許可工程は、前記バスが未
    使用であり、複数の前記アクセス媒体からのアクセス要
    求が競合した場合に、アクセス要求に係る複数のデバイ
    スのうちアクセスが禁止されていないデバイスに対する
    アクセスを優先的に許可することを特徴とする請求項6
    または請求項7記載のバス制御方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008009962A (ja) * 2006-06-02 2008-01-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd リソース使用管理装置、リソース使用管理システム及びリソース使用管理装置の制御方法

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JP2008009962A (ja) * 2006-06-02 2008-01-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd リソース使用管理装置、リソース使用管理システム及びリソース使用管理装置の制御方法

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