JPH11136309A - データ処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ユニット連結型システムのデータ処理装置に
関し、高スループットのデータ転送を可能とし、かつ接
続するユニット数にかかわらず安定したデータ転送性能
を発揮することを目的とする。 【解決手段】 データ処理部と前記データ処理部の入出
力データを転送するデータバスを備えたデータ処理ユニ
ットを着脱自在な接続部を介して複数個縦列接続し、前
記データ処理ユニット間でデータ転送を行うデータ処理
装置において、前記各ユニット内の入力側接続部および
出力側接続部間に転送制御部を設け、前記データバスで
データをクロック同期で入力時のクロック信号の次のク
ロック信号に同期してフリップフロップを介して隣接ユ
ニットに転送するように構成したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数のデータ処理
ユニットを縦列接続してなるユニット連結型システムの
データ処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ユニット連結型システムにおける
データ転送は、バックプレーン方式やスタック方式が多
く用いられている。バックプレーン方式は、図２２に示
すように複数のデータ処理ユニット１０Ａ〜１０Ｆをコ
ネクタ１１Ａ〜１１Ｆを介してデータバス１２に接続す
る構成となっている。

【０００３】また、スタック方式は、図２３に示すよう
に、ユニット１０Ａ〜１０Ｆをその両側に設けたコネク
タ１３Ａ〜１３Ｆ，１４Ａ〜１４Ｆを介して接続するこ
とにより、両コネクタ間を直結する内部バスが縦列接続
されてデータバス１５を構成するようになっている。

【０００４】このため、バックプレーン方式はユニット
をコネクタを介して接続することによりユニット数を増
加することができ、スタック方式はユニットに取り付け
たコネクタを介して隣接ユニットに接続することにより
ユニット数を増加することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これら従来方
式では、１つの信号線を多数のユニットで共有する構成
となっているため、ユニット数が多くなるにつれて電気
的負荷の増加やトレース長の増加などによって信号波形
が劣化したり、伝送遅延が大きくなったりし、要求転送
レートを確保するためにはユニットの最大構成を制限し
なければならないという不都合があった。また、スタッ
ク方式では多段のコネクタを経由して信号を伝送するた
め、転送クロックを上げられないという不都合があっ
た。

【０００６】本発明は、このような従来の課題を解決す
るためになされたもので、高スループットのデータ転送
を可能とし、かつ接続するユニット数にかかわらず安定
したデータ転送性能を発揮することができるデータ処理
装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
データ処理装置は、データ処理部とこのデータ処理部の
入出力データを転送するデータバスを備えたデータ処理
ユニットを着脱自在な接続部を介して複数個縦列接続
し、データ処理ユニット間でデータ転送を行うデータ処
理装置において、各ユニット内の入力側接続部および出
力側接続部間に転送制御部を設け、データバスでデータ
をクロック同期で入力時のクロック信号の次のクロック
信号に同期してフリップフロップを介して隣接ユニット
に転送するように構成したものである。

【０００８】本発明によれば、伝送路長と負荷の制限さ
れた高速動作可能な伝送路環境を作り出し、切断された
データバス間をパイプライン状に同期リレー伝送するこ
とにより、ユニット数によらない安定した高スループッ
トのデータ転送が行える。

【０００９】本発明の請求項２記載のデータ処理装置
は、請求項１記載の発明において、データバス上で転送
された自ユニット宛のデータを受け入れると、転送制御
部を制御して後段のデータ処理ユニットへのデータの転
送を停止するように構成したものである。

【００１０】本発明によれば、システムのデータ転送経
路を複数の経路に分割して同時に動作させることができ
る。

【００１１】本発明の請求項３記載のデータ処理装置
は、請求項１記載の発明において、転送データのエラー
チェックを行い、データバス上の障害発生箇所をデータ
処理ユニット毎に特定するように構成したものである。

【００１２】本発明によれば、転送経路上の障害を検知
してユニット単位で障害箇所を特定することができる。

【００１３】本発明の請求項４記載のデータ処理装置
は、請求項１記載の発明において、自データ処理ユニッ
ト内の故障時に、データバス上を転送されてきたデータ
を自データ処理部に転送せず、データバス上を送られて
来るデータを後段のデータ処理ユニットへ転送するよう
に構成したものである。

【００１４】本発明によれば、ユニットの内部回路の故
障時に、内部回路を転送経路から切り離してシステムを
引き続き稼働させることができる。

【００１５】本発明の請求項５記載のデータ処理装置
は、請求項１記載の発明において、データを後段のデー
タ処理ユニットへ転送中に優先度が高い属性を有するデ
ータが前段のデータ処理ユニットから入力されると、後
段のデータ処理ユニットへ転送中のデータの転送を中断
して優先度が高いデータを後段のデータ処理ユニットへ
転送するように構成したものである。

【００１６】本発明によれば、優先度が高いデータを優
先的に転送するので、アービトレーションに要する時間
をなくすことができる。

【００１７】本発明の請求項６記載のデータ処理装置
は、請求項１記載の発明において、データバスは双方向
の伝送路から構成され、複数のデータ処理ユニットは１
つのマスタデータ処理ユニットとそれに従属する複数の
スレーブデータ処理ユニットとから構成され、スレーブ
データ処理ユニットはマスタデータ処理ユニットからの
読み出し命令を受けてマスタデータ処理ユニットにデー
タを転送し、マスタデータ処理ユニットにデータが到達
するまでの間に１回の読み出し命令で最大２転送クロッ
ク分のデータを転送するように構成したものである。

【００１８】本発明によれば、各スレーブユニットはマ
スタユニットからの１回の読み出し命令を受けて最大２
転送クロック分ずつのデータを出力することができる。

【００１９】本発明の請求項７記載のデータ処理装置
は、請求項１記載の発明において、複数のデータ処理ユ
ニットは１つのマスタユニットとそれに従属する複数の
スレーブユニットから構成され、マスタユニットは被処
理データに処理トークンを付加してスレーブユニットに
転送し、処理開始可能状態にあるスレーブユニットは被
処理データおよび処理トークンを受け入れると後段のス
レーブユニットへの転送を停止し、処理開始可能状態に
ないスレーブユニットは被処理データおよび処理トーク
ンを後段のスレーブユニットへ転送するように構成した
ものである。

【００２０】本発明によれば、各ユニットの処理開始可
否状態をマスタユニットが確認しなくとも、処理開始可
能なユニットが自律的にデータを取り込んで処理実行す
ることができる。

【００２１】本発明の請求項８記載のデータ処理装置
は、請求項７記載の発明において、マスタユニットは被
処理データに条件付き処理トークンを付加してスレーブ
ユニットに転送し、処理開始可能状態にあるスレーブユ
ニットは被処理データおよび処理トークンを受け入れて
処理トークンの条件を変更し、被処理データおよび条件
を変更した処理トークンを後段のスレーブユニットへ転
送するように構成したものである。

【００２２】本発明によれば、予め定められた条件に従
って複数の処理開始可能なユニットに対してデータをマ
ルチキャスト転送し、分散処理させることができるもの
である。

【００２３】本発明の請求項９記載のデータ処理装置
は、請求項７記載の発明において、処理開始可能状態に
あるスレーブユニットは被処理データおよび処理トーク
ンを受け入れ、後段のスレーブユニットへは内部回路で
処理した処理結果データを転送するように構成したもの
である。

【００２４】本発明によれば、同一バス上で被処理デー
タと処理結果データとを転送することができるので、バ
スを実質的に２倍のバンド幅で利用することができるも
のである。

【００２５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明が適用されるユニ
ット連結型システムのブロック図で、複数のデータ処理
ユニット１Ａ〜１Ｆが各ユニットの両側に設けた接続部
材としてのコネクタ２Ａ〜２Ｆ，３Ａ〜３Ｆを介して縦
列接続されており、データ処理ユニット１Ａ側からデー
タ処理ユニット１Ｆ側へデータを転送するように構成さ
れている。各ユニット１Ａ〜１Ｆは内部にＣＰＵ等を有
し、データ処理機能を備えた構成となっている。

【００２６】また、各データ処理ユニット１Ａ〜１Ｆ内
には、インターフェイス部（Ｉ／Ｆ部）４Ａ〜４Ｆが設
けられており、一方のコネクタ２Ａ〜２Ｆと他方のコネ
クタ３Ａ〜３ＦとはこのＩ／Ｆ部４Ａ〜４Ｆを介して接
続されている。従って、全データ処理ユニット１Ａ〜１
Ｆを貫くデータバス５は、各データ処理ユニット１Ａ〜
１Ｆの一方のコネクタ２（２Ａ〜２Ｆ）、Ｉ／Ｆ部４
（４Ａ〜４Ｆ）および他方のコネクタ３（３Ａ〜３Ｆ）
を介して接続されている。

【００２７】図２は、Ｉ／Ｆ部４内の転送制御部４０の
構成を示すブロック図で、データ処理ユニット１Ａ側か
らのデータを受け取る入力部４１と、データ処理ユニッ
ト１Ｆ側へデータを送出する出力部４２とを備える。

【００２８】入力部４１で受けたクロック信号および入
力信号は、データ処理ユニット１内の内部回路（図示せ
ず）に入力される。また、クロック信号はクロックドラ
イバ４３で増幅されて出力部４２に入力され、入力信号
はフリップフロップ（ＦＦ）４４およびマルチプレクサ
（ＭＵＸ）４５を経て出力部４２に入力される。

【００２９】フリップフロップ４４はクロック信号によ
って制御され、入力信号を同期化する回路であり、マル
チプレクサ４５は制御部４６によって制御され、フリッ
プフロップ４４の出力信号または内部回路の出力信号を
選択して出力する。クロックドライバ４３とフリップフ
ロップ４４との間にはスイッチ部４７が設置され、制御
部４６の制御の下にフリップフロップ４４へのクロック
信号の供給を制御するようになっている。

【００３０】この構成において、各データ処理ユニット
１の転送制御部４０は、クロック信号の立ち上がりで入
力信号をラッチし、出力信号を隣接ユニットに出力す
る。クロック信号とデータとは同様の伝送路を通るの
で、クッロクスキューの影響が相殺できる。また、１転
送クロック間の信号経路を隣接ユニット間に限定できる
ので、伝送路の負荷や経路が最小化され、各隣接ユニッ
ト間転送の高速化が可能になる。

【００３１】例えば、最左端のデータ処理ユニット１Ａ
が画像データを取り込むカメラユニットであり、その他
のデータ処理ユニット１Ｂ〜１Ｆが画像処理ユニットで
あるとすると、画像データはカメラユニット１Ａから画
像処理ユニット１Ｂ〜１Ｆに一方向に転送される。

【００３２】この画像データを１画面（フレーム）毎に
各ユニット１Ｂ〜１Ｆに割り当てれば、ユニット１Ｂ〜
１Ｆ相互間の入力データの位相は必ずしも揃っている必
要はなく、むしろ大量のデータを転送するためにスルー
プットを上げることが重要となる。そこで、本実施の形
態のようにパイプライン状に同期リレー転送でデータを
転送する方法が効果的に働く。

【００３３】（通常のデータ転送）本実施の形態におけ
る通常のデータ転送では、伝送路長と負荷を制限して電
気的動作環境の改善されたデータバスを高速動作させ、
パイプラインのようにデータをクロック同期でリレー転
送することにより、ユニット数の増減にかかわらず高ス
ループットで安定したデータ転送が可能となる。図３
は、そのときのタイミングチャートである。

【００３４】（コンカレントデータ転送）図４は、デー
タ処理ユニット１Ａをカメラ＃０ユニットとし、データ
処理ユニット１Ｂを画像処理＃０ユニットとし、データ
処理ユニット１Ｃをカメラ＃１ユニットとし、データ処
理ユニット１Ｄ〜１Ｆを画像処理＃１〜＃３ユニットと
した画像処理装置を示すものである。

【００３５】この構成において、画像処理＃０ユニット
１Ｂとカメラ＃１ユニット１Ｃとの間の転送経路を分断
し、カメラ＃０ユニット１Ａで取り込んだ画像データは
画像処理＃０ユニット１Ｂで処理し、カメラ＃１ユニッ
ト１Ｃで取り込んだ画像データは画像処理＃１〜＃３ユ
ニット１Ｄ〜１Ｆで分割して処理するようにする。

【００３６】具体的には、画像処理＃０ユニット１Ｂの
転送制御部４０内のスイッチ部４７を開放状態とし、フ
リップフロップ４４へのクロック信号の供給を停止する
ことで行う。

【００３７】これにより、カメラ＃０の画像転送経路と
カメラ＃１の画像転送経路とを分断し、同時に独立して
データ転送が行える。しかし、完全に分断された別々の
バスとは異なり、カメラ＃０の画像データを画像処理＃
１〜＃３に転送する場合は、画像処理＃０ユニット１Ｂ
の転送制御部４Ｂを駆動して画像データをリレー転送す
ることによりデータ転送が行える。

【００３８】（障害検知）図５は、転送経路上の障害を
検知する場合の動作を示すブロック図である。転送経路
上の障害を検知する手段としては、転送データの誤りを
検知し、その誤りを訂正するパリティやＥＣＣ（Error
Correcting Code ：誤り訂正符号）等の手段、転送プロ
トコルのエラーでスタックしたとき、それを検知して復
旧するのによく利用されるＷＤＴ（ウオッチド・タイマ
ー）がある。

【００３９】本実施の形態では、エラーを検知するとそ
のデータ処理ユニット内のレジスタＲＥＧにエラー検出
を示す情報をセットし、データ転送バス５とは別に設け
た非同期経路６を介して転送エラーの発生を他のデータ
転送ユニットに通知する。

【００４０】エラー通知を受けた他のデータ転送ユニッ
トは、直ちに転送を中止し、マスタユニットは各ユニッ
トのレジスタを調べて転送経路上のどのユニット間で障
害が発生したかを特定し、障害ユニットを切り離す等の
エラー処理を行う。

【００４１】この例では、データ処理ユニット１Ｄ〜１
Ｅ間に障害があり、データ処理ユニット１Ｄのレジスタ
ＲＥＧにエラー確認を示す情報をセットし、データ処理
ユニット１ＥのレジスタＲＥＧにエラー転送を示す情報
をセットする。そして、データ処理ユニット１Ｄ，１Ｅ
から非同期経路６を介して他のデータ処理ユニットにエ
ラーを通知する。

【００４２】（障害ユニットの切り離し）図６は、ある
ユニットの内部回路に障害が発生し、正常に動作できな
くなったときに、そのユニットの転送制御部４と内部回
路とを切り離すようにスルーパスモードを設けた場合の
動作を示すブロック図である。

【００４３】このモードでは、隣接ユニットから受け取
ったデータや制御信号はそのまま後段の隣接にユニット
に受け渡すもので、システム全体から見ればデータを１
クロック送らせる遅延素子となるが、データ転送には一
切干渉せず存在しないものとみなせる。

【００４４】この例では、データ処理ユニット１Ｄの内
部回路に障害が発生し、データ処理ユニット１Ｄの内部
回路と転送制御部４Ｄとを切り離し、転送制御部４Ｄは
データを１クロック送らせる単なる遅延素子として作動
する様子を示している。

【００４５】（優先度付きデータ転送）図７は、転送す
るデータに優先度を設け、低優先度データの転送中に高
優先度のデータを受け取ると、実行中の低優先度データ
の転送を一旦中断し、高優先度のデータを転送する。例
えば、画像表示など恒常的にデータ転送バス５を占有す
るバースト転送中に、緊急性の高い割り込み処理を速や
かに実行する場合などに有効である。

【００４６】図８は、各データ処理ユニットにおける優
先処理の手順を示すフローチャートである。まず、制御
部４６は転送中のデータよりも優先度が高いデータが来
ると（ステップＳ１１）、未転送のデータを自データ処
理ユニット内の一時バッファに保存し（ステップＳ１
２）、転送の優先度属性を更新し、高優先度データを次
のデータ処理ユニットに転送する（ステップＳ１３）。
転送完了後、優先度属性を元に戻し、一時バッファに保
存した低優先度のデータを転送する（ステップＳ１
４）。

【００４７】転送中のデータよりも優先度が低いデータ
が来ると（ステップＳ１１）、転送の衝突を通知し（ス
テップＳ１５）、実行中のデータの転送を続ける（ステ
ップＳ１６）。転送完了後、衝突解除を通知する（ステ
ップＳ１７）。

【００４８】図９は、優先処理の一例を示すタイミング
チャートで、データ処理ユニット１Ｂからデータ処理ユ
ニット１Ｃに８ビットのデータＬ０〜Ｌ７を転送してい
る途中で、データ処理ユニット１Ａから優先度の高い４
ビットのデータＨ０〜Ｈ３が転送されて来ると、データ
処理ユニット１Ｂは未転送のデータＬ３〜Ｌ７をユニッ
ト内の一時バッファに保存し、優先度の高いデータＨ０
〜Ｈ３を先に転送した後に、残りのデータＬ３〜Ｌ７を
転送する。

【００４９】（双方向転送）図１０は、データ転送バス
５を双方向転送のデータ転送経路に拡張し、データ処理
ユニット１Ａをマスタユニットとし、データ処理ユニッ
ト１Ｂ〜１Ｆをスレーブユニットとしたシングルマスタ
構成のユニット連結型システムのブロック図である。

【００５０】マスタユニット１Ａが発信したアクセスの
制御信号はスレーブユニット１Ｂ〜１Ｆ間をリレー転送
され、スレーブユニット１Ｂ〜１Ｆからのリードデータ
は双方向の逆の経路をリレー転送されてマスタユニット
１Ａへと到達する。

【００５１】従って、マスタユニット１Ａからのリード
アクセスに対して、スレーブユニット１Ｂ〜１Ｆがデー
タを返し、それがマスタユニット１Ａに到達するのに隣
接ユニット間でそれぞれ２クロックずつの時間差が生じ
る。この時間差を利用して２クロックで転送できるだけ
のデータを１回のリードアクセスで全てのユニットから
読み出すことが可能である。

【００５２】図１１は、その動作を示すタイミングチャ
ートで、マスタユニット１Ａから発せられたリードアク
セスＢＲがスレーブユニット１Ｂ〜１Ｆに順次リレー転
送されて行く過程で、スレーブユニット１Ｂからはデー
タＤｏ〜Ｄ１、スレーブユニット１ＣからはデータＤ２
〜Ｄ３、スレーブユニット１ＤからはデータＤ４〜Ｄ５
というように、各スレーブユニットから２クロック分の
データが転送される様子を示している。

【００５３】（並列処理）ところで、データ入力をトリ
ガとして処理を開始し、データ単位と処理単位とが１対
１に対応する演算処理ユニットからなる並列処理システ
ムでは、処理するデータが画像データとすると、データ
源であるカメラユニットから画像処理ユニットに一方通
行で転送できる。各ユニットが処理に要する時間にバラ
ツキがある場合は、各ユニットに単純にデータを割り振
ると、転送の時間間隔をバラツキの最大値に合わせなく
てはならず無駄な時間を浪費する。

【００５４】一方、早く処理を完了したユニットを見つ
け出し、時間の無駄なくデータを割り振ろうとして状態
センス用信号線を設けると、処理を完了したユニットを
識別するために信号線が多数必要になり、識別処理のた
めに時間が掛ったりする。そこで、転送データに処理ト
ークンを付加してリレー転送し、処理開始可能状態にあ
るユニットがデータとトークンとを受け取るとそれらを
取り込み、処理を開始するようにした分配方式とする。
データとトークンとを受け取ったユニットの次のユニッ
トにはトークンを渡さないようにする。

【００５５】これにより、処理時間のバラツキのせいで
次の処理を開始できるまでの時間が長くなっても、いず
れかの処理開始可能なユニットがデータを処理できるの
で、タクト時間を短縮できる。

【００５６】図１２は、このような並列処理システムに
おけるマスタ側の処理手順とスレーブ側の処理手順とを
示すフローチャートである。マスタ側の処理手順として
は、処理依頼トークンと処理データとをスレーブ側に送
信し（ステップＳ２１）、スレーブ側からの返答（ＡＣ
Ｋ）が返ってくるのを所定時間待つ（ステップＳ２
２）。ＡＣＫが返ってくれば（ステップＳ２３）、再び
ステップＳ２１以降の処理を繰り返し、ＡＣＫが返って
こなければ、エラー処理（ステップＳ２４）した後にス
テップＳ２１以降の処理を繰り返す。

【００５７】スレーブ側の処理手順としては、トークン
が来ると（ステップＳ３１）、ユニットがアイドル状態
であれば（ステップＳ３２）、トークンを次のユニット
に送らずにデータを取り込み、マスター側にＡＣＫを返
す（ステップＳ３３）。取り込んだデータの処理が終了
すると（ステップＳ３４）、再びステップＳ３１以降の
処理を繰り返す。ユニットがアイドル状態でなければ
（ステップＳ３２）、トークンとデータを次のユニット
に転送し（ステップＳ３５）、ステップＳ３１以降の処
理を繰り返す。

【００５８】（拡張トークン方式）被処理データを複数
のユニットに転送し、それぞれ異なる処理を実行させる
場合、前述したトークン方式を拡張し、トークンに処理
条件などの情報を追加して転送するようにする。

【００５９】例えば、Ｎ個のユニットにデータを転送し
て分散処理させる場合、トークンにＮという数値情報を
追加する。処理開始可能なユニットはトークンを受け取
り、その値がＮならばデータを処理する最初のユニット
であると判断し、最初のユニットが実行すべき処理を行
う。同時にトークンの値を１減じて次のユニットに転送
する。

【００６０】以下同様に、処理開始可能ユニットは受け
取ったトークンの値に応じて処理を実行し、次ユニット
には１減じたトークンを受け渡す。処理開始可能でない
ユニットや、処理開始可能であっても既にトークン値が
ゼロの場合は、そのままトークンを次ユニットに渡す。

【００６１】こうして被処理データを複数ユニットで分
散処理する場合、割り振られた処理を完了して再び処理
開始可能になったユニットに次の処理を割り振れるの
で、Ｎ個のユニットで分散処理する場合でも、処理ユニ
ットの数が必ずしもＮの倍数である必要はなくなる。

【００６２】図１３は、このような拡張トークン方式に
おけるマスタ側の処理手順とスレーブ側の処理手順とを
示すフローチャートである。マスタ側の処理手順として
は、転送先ユニット数を処理依頼トークンにセットし
（ステップＳ４１）、処理依頼トークンと処理データを
送信する（ステップＳ４２）。スレーブ側からの返答
（ＡＣＫ）が返ってくるのを所定時間待ち（ステップＳ
４３）、所定回数のＡＣＫが返ってくれば（ステップＳ
４４）、再びステップＳ４１以降の処理を繰り返す。Ａ
ＣＫが返ってこなければ、エラー処理（ステップＳ４
５）した後にステップＳ４１以降の処理を繰り返す。

【００６３】スレーブ側の処理手順としては、トークン
が正の値で（ステップＳ５１）、ユニットがアイドル状
態であれば（ステップＳ５２）、トークン値を１減じて
データを取り込み、マスター側にＡＣＫを返す（ステッ
プＳ５３）。次いで、トークンとデータを次のユニット
に転送し（ステップＳ５４）、取り込んだデータを処理
する（ステップＳ５５）。

【００６４】データの処理が終了すると、再びステップ
Ｓ５１以降の処理を繰り返す。ユニットがアイドル状態
でなければ（ステップＳ５２）、トークンとデータを次
のユニットに転送し（ステップＳ５６）、ステップＳ５
１以降の処理を繰り返す。

【００６５】（変換データの転送）被処理データが１つ
のデータ処理ユニットで処理される場合は、そのデータ
がそのユニットに伝送されると、もはやその後段のデー
タ処理ユニットに伝送する意味がない。一方、処理開始
可能なユニットはその前に完了した処理結果を出力する
必要がある。例えば、カメラからの画像入力を処理して
入力とは異なる画像を作り出し、これを表示する場合が
これに当たる。こうして同じバスを利用して転送するデ
ータを途中ですり替えることにより、バスのバンド幅の
２倍までの実質転送レートを実現できる。

【００６６】図１４および図１５は、ユニット１Ａから
送られてきた被処理データＤ０〜Ｄ７がユニット１Ｃで
処理され、ユニット１Ｃから処理結果データＲ０〜Ｒ３
として出力される様子を示すブロック図およびタイミン
グチャートである。

【００６７】（ウェイト制御）図１６は、転送制御部４
０の他の実施の形態を示すブロック図で、自ユニットの
内部回路または後段のデータ処理ユニットからウェイト
（Wait）信号を受け、前段のデータ処理ユニットに出力
するように構成され、さらにデータ転送用のフリップフ
ロップ４４の他にデータ一時保存用のバッファ４８を有
する構成となっている。その他の構成は図２に示す構成
と同一である。

【００６８】この構成によれば、マスタユニット１Ａか
ら連続的にデータが出力されたときに、スレーブユニッ
ト１Ｂ〜１Ｆ側で遅滞なくデータを受けたり出したりす
ることができない状態が生じた場合は、マスタユニット
１Ａに対しデータ出力を停止することを要求するウェイ
ト信号が必要となる。

【００６９】例えば、現在、他の処理を実行している
が、少し経てば受け付けることが出来る場合や、１６バ
イトの処理を続けて実行した後に数クロック休止してか
ら再び１６バイトの処理を実行するといった場合が相当
する。

【００７０】すなわち、データをある程度受け入れて処
理し、その処理結果を出力し、再びデータを受け入れる
という処理を実行するためにはウェイト信号が必要とな
る。各ユニットは自ユニットまたは後段ユニットからウ
ェイト信号を受け取ると、前段ユニットにウェイト信号
を出力し転送データを中断させる。

【００７１】しかし、複数のユニットが縦列接続されて
いるため、あるスレーブユニットからウェイト信号を出
力しても、マスタユニット１Ａに到達するには時間が掛
るため、その間にもマスタユニット１Ａからは次々とデ
ータが出力される。そのような場合には、すでに出力さ
れたデータを各ユニットのバッファ４８に保存し、ウェ
イトが解除されて転送が再開されるまで一時的に保存し
ておく。

【００７２】図１７は、このようなウェイト制御の手順
を示すフローチャートである。自ユニットの内部回路ま
たは後段ユニットからウェイト要求があれば（ステップ
Ｓ６１）、転送制御部４０は前段ユニットにウェイト信
号を出力し、後段ユニットへの出力を中断する（ステッ
プＳ６２）。前段ユニットからデータがあれば（ステッ
プＳ６３）、一時保存用のバッファ４８に格納する（ス
テップＳ６４）。

【００７３】ウェイトが解除されると（ステップＳ６
５）、後段ユニットへの出力を再開し（ステップＳ６
６）、一時保存用のバッファ４８に格納したデータを排
出し（ステップＳ６７）、それが終了すると前段ユニッ
トへウェイト解除を通知する（ステップＳ６８）。

【００７４】図１８は、ウェイト制御の動作を示すタイ
ミングチャートである。自ユニットに前段ユニットから
データＤｏ〜Ｄ２が送られて来た時点で、後段ユニット
からウェイト信号が送られて来た場合は、ウェイト信号
を前段ユニットに転送し、データＤ３を一時保存用のバ
ッファ（ｔｍｐ）４８に格納し、後段ユニットへの出力
を中断する。同様にして前段ユニットの一時保存用のバ
ッファ４８にはデータＤ４が格納される。

【００７５】ウェイトが解除されると、バッファ４８に
格納したデータＤ３を排出して後段ユニットに出力し、
前段ユニットにウェイト解除を通知する。すると、前段
ユニットの一時保存用のバッファ４８に格納されていた
データＤ４が排出されて自己ユニットに転送される。そ
れ以降のデータＤ５〜Ｄ７は通常通り転送される。

【００７６】（ＦＩＦＯ制御）このように、各ユニット
は発信側ユニットから受信側ユニットの間では転送デー
タを一時保存するＦＩＦＯとみなすことができる。ユニ
ットがｎ個あるとすると、最左端から最右端までデータ
転送を行うときは、ｎ−１クロックの遅延があり、最右
端のスレーブユニットがウェイト信号を出してマスタユ
ニットに伝わるまでに「（ｎ−１）×２−１」クロック
が経過する。

【００７７】このため、「（ｎ−１）×２−１」段のＦ
ＩＦＯが必要となる。各ユニットに１段のＦＩＦＯを持
ち、スレーブユニットからマスタユニットに向ってウェ
イト信号が順に伝わって来るが、１クロックづつの遅れ
があるので、各ユニットには２個のデータが保存され
る。１個はドライブしておき、もう１個はＦＩＦＯ（バ
ッファ４８）に入れる。

【００７８】マスタユニット１Ａは各スレーブユニット
がＦＩＦＯを持っているか否かの情報を有しており、Ｆ
ＩＦＯのないスレーブユニットに対してはバースト転送
を行ってはならない。また、ＦＩＦＯが必要な段数より
少ないときは、マスタユニットがウェイト信号を挿入
し、ＦＩＦＯの必要量を低減させることができる。

【００７９】次に、図１９は、マスタユニット１Ａから
例えばスレーブユニット１Ｄにデータを転送する際に、
その間のスレーブユニットをＦＩＦＯとみなし、マスタ
ユニット１Ａとスレーブユニット１Ｄとの接続が確立す
るまで数段分のデータを転送し、スレーブユニット１Ｄ
からのレディー信号（転送可能信号）またはウェイト信
号によって転送制御する様子を示すタイミングチャート
である。

【００８０】すなわち、マスタユニット１Ａからデータ
Ｄ０，Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３の順にデータが出力され、デー
タＤ０がスレーブユニット１Ｄに達すると、スレーブユ
ニット１Ｄからレディー信号がマスタユニット１Ａに送
られる。

【００８１】レディー信号がマスタユニット１Ａに到達
するまではデータ転送を停止し、レディー信号がマスタ
ユニット１Ａに到達すると、マスタユニット１Ａは次の
データＤ４，Ｄ５を出力する。この後、スレーブユニッ
ト１Ｄからウェイト信号が到達すると再びデータ転送を
停止し、次のレディー信号の到達によってデータＤ６，
Ｄ７，…を出力する。

【００８２】図２０は、マスタユニットからスレーブユ
ニットにデータを転送する際に、マスタユニットとその
スレーブユニットとの接続が確立してからブロック転送
を行う様子を示すタイミングチャートである。マスタユ
ニット１Ａが転送要求をスレーブユニット１Ｄに出し、
スレーブユニット１Ｄがレディー信号を返すまで、２番
目以降のデータを転送することはできない。マスタユニ
ット１Ａはスレーブユニット１Ｄからレディー信号を受
け取るたびに新しいデータの転送を行い、ウェイト信号
を受け取るとデータの転送を停止する。

【００８３】（リング状接続）図２１は、データバス５
の両端を接続してリング状になるように構成したユニッ
ト連結型システムのブロック図で、マスタユニット１Ａ
からのアクセスがスレーブユニット１Ｂ〜１Ｆを一巡し
て戻るようなデータ経路を作り、全ての信号を一方通行
で処理することによってバスアクセスをパイプライン方
式で実行できるようにしている。

【００８４】例えば、マスタユニット１Ａがライトアク
セスを実行する場合、スレーブユニットにライトバッフ
ァを持たせておき、ポステッド・ライト方式でパイプラ
イン的に異なるライトアクセスを連続して発行できる。
これに対し、リードアクセスでは、データが返って来る
のを待つ間、バスを占有してスループットを低下させる
ことができる。

【００８５】また、この構成ではスレーブユニットから
のリードデータがアクセス制御信号と同じ方向に伝送さ
れてマスタユニットに返るため、アクセスが完了するの
を待たずに次のアクセスを連続して発行することができ
る。リードアクセスおよびライトアクセスともにスルー
プットを向上させることができる。

【００８６】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、伝送路長
と負荷の制限された高速動作可能な伝送路環境を作り出
し、切断されたデータバス間をパイプライン状に同期リ
レー伝送することにより、ユニット数によらない安定し
た高スループットのデータ転送が行える。

【００８７】請求項２記載の発明によれば、システムの
データ転送経路を複数の経路に分割して同時に動作させ
ることができる。

【００８８】請求項３記載の発明によれば、転送経路上
の障害を検知してユニット単位で障害箇所を特定するこ
とができる。

【００８９】請求項４記載の発明によれば、ユニットの
内部回路の故障時に、内部回路を転送経路から切り離し
てシステムを引き続き稼働させることができる。

【００９０】請求項５記載の発明によれば、優先度が高
いデータを優先的に転送するので、アービトレーション
に要する時間をなくすことができる。

【００９１】請求項６記載の発明によれば、各スレーブ
ユニットはマスタユニットからの１回の読み出し命令を
受けて最大２転送クロック分ずつのデータを出力するこ
とができる。

【００９２】請求項７記載の発明によれば、各ユニット
の処理開始可否状態をマスタユニットが確認しなくと
も、処理開始可能なユニットが自律的にデータを取り込
んで処理実行することができる。

【００９３】請求項８記載の発明によれば、予め定めら
れた条件に従って複数の処理開始可能なユニットに対し
てデータをマルチキャスト転送し、分散処理させること
ができる。

【００９４】請求項９記載の発明によれば、同一バス上
で被処理データと処理結果データとを転送することがで
きるので、バスを実質的に２倍のバンド幅で利用するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されるユニット連結型システムの
ブロック図である。

【図２】転送制御部の構成を示すブロック図である。

【図３】本発明による通常のデータ転送を示すタイミン
グチャートである。

【図４】本発明によるコンカレントデータ転送の動作を
示すブロック図である。

【図５】本発明による転送経路上の障害を検知する動作
を示すブロック図である。

【図６】本発明による障害ユニット切り離し動作を示す
ブロック図である。

【図７】本発明による優先度付きデータ転送の動作を説
明するブロック図である。

【図８】優先度付きデータ転送の動作を示すフローチャ
ートである。

【図９】優先処理の一例を示すタイミングチャートであ
る。

【図１０】本発明による双方向の動作を示すブロック図
である。

【図１１】双方向の動作を示すタイミングチャートであ
る。

【図１２】本発明による並列処理の動作を示すフローチ
ャートである。

【図１３】本発明による並列処理の他の動作を示すフロ
ーチャートである。

【図１４】本発明による変換データの転送動作を示すブ
ロック図である。

【図１５】本発明による変換データの転送動作を示すタ
イミングチャートである。

【図１６】転送制御部の他の構成を示すブロック図であ
る。

【図１７】本発明によるウェイト制御の手順を示すフロ
ーチャートである。

【図１８】本発明によるウェイト制御の動作を示すタイ
ミングチャートである。

【図１９】本発明によるＦＩＦＯ制御の動作を示すタイ
ミングチャートである。

【図２０】本発明によるＦＩＦＯ制御の他の動作を示す
タイミングチャートである。

【図２１】データバスの両端を接続してリング状に構成
したユニット連結型システムのブロック図である。

【図２２】従来のユニット連結型システムを示すブロッ
ク図である。

【図２３】従来のユニット連結型システムを示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１（１Ａ〜１Ｆ） データ処理ユニット ２（２Ａ〜２Ｆ），３（３Ａ〜３Ｆ） コネクタ ４（４Ａ〜４Ｆ） Ｉ／Ｆ部 ５ データバス ４０ 転送制御部 ４１ 入力部 ４２ 出力部 ４３ クロックドライバ ４４ フリップフロップ（ＦＦ） ４５ マルチプレクサ（ＭＵＸ） ４６ 制御部 ４７ スイッチ部 ４８ バッファ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 データ処理部と前記データ処理部の入出
   力データを転送するデータバスを備えたデータ処理ユニ
   ットを着脱自在な接続部を介して複数個縦列接続し、前
   記データ処理ユニット間でデータ転送を行うデータ処理
   装置において、 前記各ユニット内の入力側接続部および出力側接続部間
   に転送制御部を設け、前記データバスでデータをクロッ
   ク同期で入力時のクロック信号の次のクロック信号に同
   期してフリップフロップを介して隣接ユニットに転送す
   るように構成したことを特徴とするデータ処理装置。
2. 【請求項２】 データバス上で転送された自ユニット宛
   のデータを受け入れると、転送制御部を制御して後段の
   データ処理ユニットへの前記データの転送を停止するよ
   うに構成したことを特徴とする請求項１記載のデータ処
   理装置。
3. 【請求項３】 転送データのエラーチェックを行い、デ
   ータバス上の障害発生箇所をデータ処理ユニット毎に特
   定するように構成したことを特徴とする請求項１記載の
   データ処理装置。
4. 【請求項４】 自データ処理ユニット内の故障時に、デ
   ータバス上を転送されてきたデータを自データ処理部に
   転送せず、データバス上を送られて来るデータを後段の
   データ処理ユニットへ転送するように構成したことを特
   徴とする請求項１記載のデータ処理装置。
5. 【請求項５】 データを後段のデータ処理ユニットへ転
   送中に優先度が高い属性を有するデータが前段のデータ
   処理ユニットから入力されると、後段のデータ処理ユニ
   ットへ転送中のデータの転送を中断して前記優先度が高
   いデータを後段のデータ処理ユニットへ転送するように
   構成したことを特徴とする請求項１記載のデータ処理装
   置。
6. 【請求項６】 データバスは双方向の伝送路から構成さ
   れ、複数のデータ処理ユニットは１つのマスタデータ処
   理ユニットとそれに従属する複数のスレーブデータ処理
   ユニットとから構成され、スレーブデータ処理ユニット
   はマスタデータ処理ユニットからの読み出し命令を受け
   てマスタデータ処理ユニットにデータを転送し、マスタ
   データ処理ユニットにデータが到達するまでの間に１回
   の読み出し命令で最大２転送クロック分のデータを転送
   するように構成したことを特徴とする請求項１記載のデ
   ータ処理装置。
7. 【請求項７】 複数のデータ処理ユニットは１つのマス
   タユニットとそれに従属する複数のスレーブユニットか
   ら構成され、マスタユニットは被処理データに処理トー
   クンを付加してスレーブユニットに転送し、処理開始可
   能状態にあるスレーブユニットは被処理データおよび処
   理トークンを受け入れると後段のスレーブユニットへの
   転送を停止し、処理開始可能状態にないスレーブユニッ
   トは被処理データおよび処理トークンを後段のスレーブ
   ユニットへ転送するように構成したことを特徴とする請
   求項１記載のデータ処理装置。
8. 【請求項８】 マスタユニットは被処理データに条件付
   き処理トークンを付加してスレーブユニットに転送し、
   処理開始可能状態にあるスレーブユニットは被処理デー
   タおよび処理トークンを受け入れて処理トークンの条件
   を変更し、被処理データおよび条件を変更した処理トー
   クンを後段のスレーブユニットへ転送するように構成し
   たことを特徴とする請求項７記載のデータ処理装置。
9. 【請求項９】 処理開始可能状態にあるスレーブユニッ
   トは被処理データおよび処理トークンを受け入れ、後段
   のスレーブユニットへは内部回路で処理した処理結果デ
   ータを転送するように構成したことを特徴とする請求項
   ７記載のデータ処理装置。