JPS5822464A - マルチプロセツサの制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明ハ、マルチプロセッサの制御方式に％す、１個
のマスタープロセッサと複数のスレーブプロセッサによ
り構成されるｉルチプロセツサシステムにおいてマスク
プロセッサからスレーブプロセッサのプログラムをダイ
ナミックに変更して効率のよいシステムを可能とするも
のである。

この種の制御方式ＫＦｓＯＰＵ間の情報の送受方法が簡
単で効率の１いことが必要である。

この発明はマイクロコンピュータのａｔの開発リールの
製作に於いて考えられ友ものであるからまず従来の開発
ツールに関してのべる。

従来の開発ツールは対象となる装置に対して一発用のオ
ペレータコンソールを製作してい友。

オペレータはこのコンソールを介してＯＰＵの起動／停
止等を行ないプログラムの誤りを見つけ。

修正を行なってい友。

上記コンソール処理は装置ＣアＵのプログラムの一部を
占めており、ＯＲＨの内部レジスタ等の情１１ｖ％るＫ
ｆｌ、プログラムによって外部へ出力することＫよって
得ていた。　しかし、コンソール処理は装置のハトウェ
ア及びソフトウェアＫかなりの負荷となっている。　特
にメモリ容量０小さなシステムでは非常に大きな負荷と
なっている。

又装置が製品化され几場合にはコンソールは不要となり
取除かれる場合が多い。　しかも近年半導体の集積化が
進行するに伴ない通常はＣＰＵはＣＰＵで、１チツプで
メモリはメモリチップでその外側に構成していたが、そ
うでな（ＯＰＵＫｔは少ないが１にバイト程度のデータ
メモリが内蔵されているものが増えている。

こうゆう場合Ｋｆｌ、外部から直接メモリ内容なｏｐｔ
＋を介してアクセス出来なくなり、プログラムによって
外部に出力せざるを得ないが、プログラムの負荷が大き
くなる等の問題があり九。

この発明はこの工うな点を考慮してコンソール処理用に
別途ｃｐｔｙを設は装置の開発負荷を軽減し、よって価
格の低減を計り、効率のよいマルチプロセッサ方式を提
供する４０である。

１０ｔ＞この発明では、マスタプロセッサとスレーブプ
ロセッサとで構成されるマルチプロセッサシステムにお
いて切換器を設けることにエリ、マスタプロセッサから
スレーブプロセッサのプログラムをダイナ２ツクに変更
することＫよって効率のよいシステムをつるものである
。

）１Ｎは、この発明の実施例を示すブロック図である。

図で１はスレーブＯＰＴ：Ｊ、２ｄバス切換器、３はス
レーフ用主記憶領域、４ｉｊマスタｃｐ’ａ、５Ｂマス
タ用主記憶蕾域、６はスレーブ用パス、　　７Ｆｉスレ
ーブ用主記憶バス、９Ｎ１ｗスタ用パス、９はパス切換
信号、１０はコントロール信号、１１は要求信号、１５
はプログラムカウンタである。

図でスレーブａｐｔｒＨスレーブ用バス６とパス切換１
１１２とスレーブ用主記憶パス７とを介してスレーブ用
主記＊＊域５に接続されている。　又スレーブ０ＰＵ１
はスレーブ用主記憶領域１内に格納され几プログラムを
プログラムカウンタ１５を用いて実行する。

かくて、スレーブｃｐｍの内部情報を得る場合は以下の
手ＩＲＫて行なう。

ます、矛１にマスタ０ＰＵ４はコントロール信号１０に
よってスレーブ０Ｐｔｌ１１を停止させる。

矛２にマスタ０ＰＵ４からのバス切換信号９によッテハ
ス切換器２を制御し、マスク用パス８とスレーブ用主記
憶パス７を１ｉＩＩ＆する。　か（て矛５にマスタ０１
’Ｕ４ａスレーブ用主記憶領域３の内容をマスタ用主記
憶領域５の過ひ領域へ転送する。

′＞４にマスタ０ＰＵ４はマスタ用主記憶領域５からコ
ンノール処理プログラム５スレーブ用主記憶領域３へ転
送する。　矛５にマスタｃｐｔｒ４けバス切換信号９に
１ってマスク用パスを切り離す。

＞６に−ｖス１ＱＰＵはコントロール信−１ｏ＜よって
スレーブ０ＰＵ１を実行状態にする。　矛７にスレーブ
０ＰＵ１ｉｊコンソール処理プログラムを実行すること
によって７スタ。ＰＵ４の内部情報をスレーブ用土記憶
領域５へ転送する。　矛８にスレーブＣＩＰＵ４はコン
ソール処理プログラムの実行を終了すると　Ｗ求信号１
１によってマスクＯＰυ４へ通知する。　ｊＦ９にマス
クＯＰＴ７４はスレーブ０ＰＵ１をコントロール信号１
０によって停止させる。　ｊｙ　Ｉ　Ｑにマスタ○Ｐｔ
Ｊ４はバス切換信号９によってマスク用バス８とスレー
ブ用主記憶バス７とを接続する。　矛１１にマスタ０Ｐ
Ｕ４ｆｌスレーブＯＦＴ：ｒｌの内部情報をスレ−ブ主
記憶領域５からマスク主記憶領域５へ転送すル＊　　＊
　１２　ｔｔｃマスタ０ＰＵ４はマスタ用土１［領域５
の退ひ領域からスレーブＯＰＵ　’１のプログラムをス
レーブ用土記憶１域５へ転送し復元する。

矛１５にコントロール信号に！ｈリスレープＣＰＵ１ｖ
実行状態にする。　矛１４にマスタ０ＰＵ４はスレーブ
０ＰＵ１の内部情報を表示器やプリンタ等の外部機器へ
出力する。

以上要するＫこの発明では基本的にはスレーブ０ＰＵ１
が処理し九内容をマスタ０ＰＵ４の方にだすことにより
、そこからチェックできる形にしようとし、スレーブＯ
Ｆυ１がある処理をし九結果としてスレーブ用主記憶領
域３に残し、スレーブ０ＰＵ１ではこれはみられないの
で、マスクＣＰＵＡはこれｔｔ自分の方に移してスレー
ブｃＰＵ１の処理内容を表示器やプリンタを使って表示
せしめ確かめるのである。　従ってこの場合はスレーブ
０ＰＵ１が主役をなし、マスク０ＰＴ１４はそれをチェ
ックする定めにつけているようなものである。

スレーブＣ！ＰＵ１の処理内容をあるところで見比いと
すると、マスタｃｐＵ４ａスレーブｃＰＵ１を−たんと
めて、そこでやつ定ことをマスク０ＰＵ４の主記憶領域
５に移してからプリンタや表示器に出力させて、ｉスタ
ｃｐｎ４がスレーブ○ＰＵ１の処理したことを見てあっ
ているかどうかをチェックする。

以上のようｋして、スレーブ０ＰＵ１の内部状態情報を
スレーブＯＰ［Ｔ１のプログラムに負荷を掛けずに取出
す事が可能であるが、開発ルーツとするためｋは問題点
がある。　それはスレーブＣＲＨのプログラムが退ひ、
復元され九時に退ひされる直前に実行していｔアドレス
が復元さｎ几時実行開始するアドレスと一致しなくなっ
てし１つということである。

つ筐すマスタａｐｙａがスレーブ０ＰＵ１の処理中これ
を停止せしめてチェックするのけよいがチェックした後
停止し友ところから再スター　トする時のアドレスが問
題となるのである。

このような点を考慮してこの発明では矛２図忙示す工う
にアドレス比較回路１２を設けてスレーブ０ＰＵｆを停
止せしめた際に次に実行するアドレスとマスクＣＰＨの
データバスとを比較せしめこれらの一致出力信号１４ｖ
ｖスタコントロール信号１０と論理和回路１６で論理和
をとり、その出力のコントロール信号１３をスレーブ０
ＰｔＴ１のコントロール信号として用いることにより、
退ひされる直前に実行していたアドレスが復元される時
実行開始するアドレスと一致するのである。

又図ではマスク０ＰＵ４のデータバスは８ビツト、スレ
ーブ０ＰＵ１のアドレスバスが１６ビツトとあるのはマ
スクＣＰＵ４から８ビツトで送つてスレーブ○ＰＵＩＫ
１６　ピットでき几ものを帰さなければならないので、
８ビツト、８ビツトの２回分に分けて、２回にして送っ
て１６ビツトでできたものを帰す工うになるのである。

論理和回路１６を使って論理和をとっているのは２番目
の８ビツトが終り几状態でコントロール信号１５を帰す
ことを意味しており、そうでないと１番目の８ビツトを
送り始めた時にスタート信号つまりスレーブ０ＰＵ１を
スタートさせる制御信号力でるとおかしくなるので、１
６ビツトの２ＷＡ分そろった信号がアドレス−散出力信
号１４としてでたところで、更にこれをコントロール信
号１０と論理和をとった結果コントロール信号１３をだ
すことにＸリスタートを一致させるアドレス信号をだす
ようにしたのである。

ここでアドレス比較回路１２Ｆｉマスタ０ＰＵ４から比
較用アドレス情報をセットでき、さらにスレーブ０ＰＵ
１が停止し友時のアドレス情報を読みとれるよう構成す
る。　従ってマスタＣＰＴ１４はスレーブ０ＰＵ１が停
止した時のアドレス情報をしることができ、かつプログ
ラム復元時にはアドレスを連続的に開始することができ
るのである。

更Ｋ　ｗンンール処理プログラムの一終了時、スレーブ
ａｙυ１の実行開始アドレスを復元する場合の詳細を説
明すると、１ず、マスタ０ＰＵ４の指示によりスレーブ
０ＰＵ１を停止した状態では、シングルステップあるい
はウェイト可能なマイクロコンビエータは次に実行すべ
きアドレスをアドレスバス上に出力して停止する。

このスレーブ０１■１のアドレス情報をマスク０ＰＵ４
は読み込み用マスク用主記憶領域５に退ひスル、　　ス
レーブ０ＰＵ１のアドレスバスとマスタＯＰυ４のデー
タバスのビット巾が異る場合には８ビツトと１６ビツト
の例を前述し友ようにアドレス比較器１２にポート機能
を付加して数度に分割して読み込も。　コンンール処理
プログラムの開始アドレスはマスク０ＰＵ４から分岐命
令をロードする事により、スレーブ０ＰＵ１のプａグラ
ムカウｙり１５を容易に変えることができる。

あるいはコントロール信号をリセット信号とすることｋ
より所定のアドレスにプログラムカウンタ１５を変えて
もよい。

スレーブ０ＰＵ１の実行開始アドレスを復元するＫは、
プログラムカウンタ１５を復元すればよい。　又プログ
ラムカウンタ１５の内容を質更するＫは分岐命令を実行
する。

以下手順を列記する。

崗この場合の手順は、スレーブ０ＰＵ４の内部情報をつ
る場合の手順の）１１即ち、マスタｏｐｔＦ４はスレー
ブ０ＰＵ１の内部情報をスレーブ主記憶領域５からマス
ク主記憶領域５へ転送することに続いて実行する。

以下 １１−１　はｊンソール処理プログラムはスレーブ０Ｐ
Ｕ１の内部データを出力しｔ後、その終了直前に再び復
元してから停止する。　尚ＯＰＨの内部データを復元す
る場合マスクＯＰＵからの与えられたデータを復元する
事は簡単なことである。　従ってマスタ０ＰＵＫＩＩ続
されたキーボードからの指示に１ってスレーブＯＰＨの
内部情報を変更することができる。　この場合の停止方
法はアドレス比較器によるアドレストツブ機能によって
もよい。

１１−２　はスレーブ０ＰＵＩが停止すると、マスク０
ＰｔＴ４はパス切換器２によってバスを切換え、退ひさ
れていたアドレス情報忙もとづい次分岐命令を生成し、
スレーブ０ＰＵ１が次に実行するスレーブ用主記憶アド
レス（コンソール処理プログラム停止アドレスの次のア
ドレス）に配置する。

尚分岐命令を生成ということの説明を加えるとプログラ
ムカウンタがさしているところからＯＰＵはスタートす
る。　ここに次に入るものをセットしてやればよいが、
［接よそからセットできない。　そのため−回分岐命令
を送ってどことこへ分岐しなさいという命令をやり、そ
）結果として分岐した時のアドレスがここｋかかれる。

　−回分岐命令を実行することＫより１７ｙカウンタを
書きかえる。　マスクロア■ではそのアドレスで分岐す
る分岐命令を生成してスレーブ用主記憶領域に配するの
である。

１１−３　はパス切換器２によってスレーブ用土記憶領
域！ＩｖスレーブＯＩ’Ｕ１と接続する。

１１−４　はアドレスストップ機能を並用する事によっ
て上記の分岐命令実行後停止させる。

この動作に１リプログラムカウンタ１５の内容は復元さ
れ九〇 以後は再び前述の矛１２にもどり、矛１２〜）１８の手
ＩＩＫより実行させればよめ。　マイクロプロセッサ開
発ツールとしては、ターゲラ）ＯＰＵの負荷を極力少な
くするために要求信１１１１１’アドレス一致出力信号
１４で代用させる。　こうするととＫよりスレーブ０Ｐ
ＵＫまったく負荷ｖＩＩけずｋすむ。

Ｃ０発明は開発用つ１リマスタプロセツサは単にスレー
ブをチェックする意味でしか使っていない。　そういう
意味でスレーブＣＰＵが実際に正しく動いているかは開
発段階でチェックする九めＫその時だけ使うということ
だけでなく、一般的なマルチプロセッサ方式として使用
することができる。　又スレーブ０ＰＴＴを複数ケ設け
ることも可能である。

一般的な使用法としていくつか考えられる。

矛１のスレーブ用主記憶容量に制限がある場合例えば従
来の８ビツト０ＰｔＴｖイクロプロセツサではアドレス
線が１６本つまり６４ＫＢＹＴＥ　　までしかアドレス
指定ができないもので、これが限度のものが多いが、こ
の発明によれば前述の手職を刹用してスレーブ用主記憶
領域の不必要なものをマスクＯＰＨの指示で必要なもの
を逐次入れかえてマスクＯＰＨのもっている主記憶領域
を使い、プログラムをダイナミックに交換することによ
り、見掛上の制限をなくすことが可能である。

さらＫはマスタＯＰＵ制隈によるフロラビューディスタ
等の補助記憶を追加することＫよりマスタ０？Ｕがスレ
ーブ０ＰＴＴ領域の内容を入れかえてやることｋより、
スレーブ用主記憶領域は無限に拡張され几ようにみ見る
のである。　この場合のマスクＯＰＵはメモリ管理ユニ
ットとして機能する。

Ｘ＞２にニスレープ（ＩＰＨの機能をダイナミックに変
更する場合、複数のスレーブＯＦＵが各々の機能を外部
要因（たとえば時刻）ｋよってダイナミックに変更する
場合、従来の方式では各々の機能に対応するプログラム
を各々のＯＰＵが全て格納しておかなければならなかっ
た。

しかしこの発明によれば、プログラムは全てマスタ傭０
メモリに格納されており、外Ｓ要因によって必要なプロ
グラムのみを＃擁するスレーブＣＰＵＫロードしてやれ
ば工（、メモリの効率的な使用が可能である。

以上のようｋこの発明によれば、通常のプログラムとコ
ンソール処理用プログラムなダイナミックに交換するよ
うに構成したｔめに通常のプログラムに対する負荷が軽
減で裏、メモリ効率のよいシステムを構成することが可
能となった。

又例えば、マスクＯＰＵはメモリは管理機能及びスケジ
ュール機能、スレーブＯＰσは入／出力コントロール機
能というＬうに′ｖマスクＰＵとスレーブＣＰＨの機能
を完全に分離することが可能となり、プログラム作成効
率がよくなり、システムの柔軟性がました。

この発＠によるマルチプロセッサ方式に外部に主記憶を
接続できるｃｐｖならば全てに応用可能であり、又開発
ツールとしては小容量メモリｃｐＵに対して威力を発揮
する。

以上エリして仁の発明の要点をとってみると、（１）　
　コントロール信号に工りマスタｃＰＵからスレーブＯ
ＰＨの起動／停止を行なう。

（２）　　バス切換器を設はスレーブＯＰＵの主記憶を
マスクから書替え可能とじ几。

（３）マスタ○ＰＵＫ工ってスレーブＯＰＵのプログラ
ムをグイナ電ツク忙入れ替える工うにした。

（４）上記方式を用い、通常の処理プログラムと状態監
視用のコンソール処理プログラムをダイナミックに入れ
替るよりにし友。

【図面の簡単な説明】 矛１図はこの発明の実施例による大部分の手順を含むブ
ロック図、矛２図はこの発明に付加する１手Ｈ’ｌ含む
実施例ブロック図である。 ｍで１：ｘｖ−プＯＰＵ、２：バス切換器、５ニスレー
プ用主記憶領域、４＋マスタＣＰＵ、５：マスク用主記
憶領域、６：スレーブ用パス、７：スレーフ用土記ｔＪ
ｌｌバス、８Ｘマスタ用バス、９’　パＸ切１４Ｍ号、
１ｏ　　：コントロール信１ｔ、１１＋ｌ［求信号、１
２　ニアドレス比＊１１．１５　　：コントロール信号
、１４　しアドレス−款出カ信号、１５Ｘプログラムカ
ウンタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）マスクＯＰＵとスレーブ０ＰＵＩＣより構成され
   るマルチプロセッサシステムにおいて、パス切換−を設
   ｉてスレーブａｙｖの主記憶領域の内容をマスク０Ｐｔ
   Ｆから書替え可能とすることＫよってマスタＯＰＵ［よ
   りスレーブＯＰＵのプログラムをダイチャックに入れ替
   え可能とじ几ことを特徴トスルマルチプロ七ツすの制御
   方式。 （！ｌ　　ｆｆスタＯＰＵとスレーブＯＰＵ＆Ｃより構
   成されるマルチプロ七ツすシステムにおいてスレーブＣ
   ＰＵが内容を処理している間に１スタＯＰＵがコントロ
   ール信号を用いてこれを停止せしめ、スレーブ用主記憶
   領域の内容をパス切換器を介してマスク０ＰＵｅ主記憶
   領域に移して表示鰭やプリンタを用いて表示することに
   よりオペレータによってスレーブＯＰＵで処理し次内容
   についてのチェックを行い、チェック後のスレーブＯＰ
   Ｈの再スタートのためにスレーブ０ＰＵｖ停止し几際に
   次に実行するアドレスとマスクＯＰＨのデータバスとを
   アドレス比較回路に与えることにより見られるアドレス
   −散出力信号とマスタコントロール信号との論理和をと
   ってスレーブＯＰＨのコントロール信号とすることｋよ
   りスレーブＯＰＵ＆Ｃよる処理復元される場合の退ひさ
   れる直前に実行してい友アドレスに一致せしめるようＫ
   し九ことを轡黴とするマルチプロセッサ制御方式。 Ｌ３）　　スレーブ０Ｐ１１Ｔのアドレスバスとマスタ
   ＯＰＵのデータバスのビット巾が異る場合Ｋｄアドレス
   比較回路にポート機能を付加して数度に分割して読み込
   むようにし定ことを特徴とする特許請求の範囲矛２項記
   載のマルチプロセッサの制御方式。