JPS5884332A - バス・システム - 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】 本発明の分野 本発明は相互接続された処理エレメント（例えばプロセ
ッサ、データ・ストア、ストレージ・コントローラ、Ｉ
１０プロセッサなど）のシステムに関し、更に具体的に
はそのような処理エレメント・システムのためのバス及
びバス・アクセス制菌装置に関する。

本発明が有効に使用されるデータ処理システムにおいて
、例えばプロセッサ及びメモリは、アドレス及びデータ
金搬送するバスによって相互接続される。本発明は、バ
ス上で相互接続される任意のコンポーネント又はエレメ
ントに適用できる。

バスへ接続されるエレメントは、一般的に処理工レメン
ト又はＰＥと呼ばれる。本発明は、データ及びアドレス
、又は状況ビット及び劃−ビットのような情報を搬送す
る各種のバスと共に使用することができる。一般的に、
これらの信号を搬送する線は情報バスと呼ばれる。

それぞれのＰＥはアドレスを有し、かつ情報バスの上で
そのアドレスを認識すると共にＰＥへアドレスされたメ
ツセージを受入れる通常の手段を有する。更に、それぞ
れのＰＥは、池の処理エレメントへメツセージを送るた
め、それが情報バスへアクセスする必要かあ−る時、内
部信号を発生する通常の手段を有する。Ｎえば、処理エ
レメントは状況信号を読１！ｉ！シ、この信号は、情報
バスが使用される何らかの動作が要求されていることを
示すかも知れな凶゛。一般的には、このローカル信号は
ニード（ＮＥＥＤ）信号と呼ばれる。更にＰＥは、バス
上の他の処理エレメントと通信するための池の同期又は
制御信号と共に、アドレス及びデータを情報バス上に置
く通常め手段を有する。

いくつかのＰＥがバス上で相互に接続されている時、分
配型競争又は優先順位装置及びプロトコルが設けられる
。それは、各ＰＥに対する優先１＠位岬当てを含む基準
に基き、バス上の処理エレメントへアクセスを割当てる
ためである。通常、各ＰＥは独特の多ビット・コードを
割当てられ、処理エレメントの優先順位はコードの数値
の順序に従って走る。

情報バスに対するアクセスの競争時間が始った時、競争
するＰＥは、優先順位バスと呼ばれる多重線バス上にそ
れらの優先順位コードを置くことによって、相互にそれ
らのコ、−ドを伝達する。優先順位バスは情報バスとは
別間のものであってよく、その場合、情報バスに対する
優先順位決定シーケンスは、情報バスが先行する競争時
間から最高優先順位ＰＥによって使用されている間に、
起ることができる。それぞれの競争しているＰＥは、そ
の優先順位コードを優先順位バス上の優先順位コードと
比較し、池の優先１＠位の高いＰＥがそのコードをバス
上に置いたかどうかを検出する。もし置いていれば、ロ
ーカルのＰＥは競、争から脱落する。これに関しては、
米国特許第３９８３５４０号を参照されたいＪ 先行技術は、多数のＰＫが少数の線よシ成る優先順位バ
スと共に動作できるようにするため、ＰＥが優先順位バ
ス上の線の数よシも多いビットを有するコードと共に動
作できるようにするいくつかの方法を示唆している。こ
れについては、米国特許出願第１０８０６９号を参照さ
れたい。

本発明°の要約 本発明の目的は、多数のＰＥが独立している同じような
装置及びプロトコルを使用して、情報バスへのアクセス
を競争するシステムを提供することである。本発明の他
の目的は、ＰＥの数をＷＮ唾に増加又は減少させ、また
データ・バスの幅を簡単に増大又は縮小させ、しに特性
の異ったいくつかのＰＥを容易に使用するととっできる
システムを提供することである。

各ＰＥの競争装置はトップ（ＴＯＰ）、グループ（ＧＲ
ＯＵＰ）、タスク（Ｔ’ＡＳＫ）と呼ばれる３つの動作
モードを与える。トップ・モードは、最高優先順位の競
争しているＰＥが、他のファクタを顧慮することなく、
バスへのアクセスを獲得する普通の動作を与える。グル
ープ・モードは、全てのＰＥがグループのために同時に
競争に入シ、グループの各エレメントが、ＰＦＪの矢の
グループが、競争に入ることを許される前に、情報バス
へのアクセスを与えられる普通の動作を与える。タスク
・モードは、ＰＥのグループが特定のタスクのために協
動する場合に有用である。これらのＰＥは、優先順位コ
ードの１部として、共通のタスク優先順位コードを割当
てられ、かつタスク・グループ内の他の独特のコードを
割当てられる。競争の第１段階として、最高タスク優先
順位を有する競争グループが決定され、次の競争段階で
、タスク・グループの最高優先順位のＰＥが情報バスへ
のアクセスを与えられる。このタスク・グループの初め
から競争していた全てのＰＥは、競争が再び全てのＰＥ
へ許される前に（グループ・モードにおけるように）、
優先順位に従って情報バスヘのアクセスを与えられる。

ＰＥの優先順位コードは、例えばＡ、Ｂ、Ｃと呼ば五る
３つの部分として配列され、競争時間は同様にＡ、Ｂ、
Ｃの名称で呼ばれる３つの段階で進行する（３の数は、
特定の数のＰＥ及び競争バス線がある場合に便宜的な数
である。選択された数Ｎの競争線及び選択された数Ｍの
競争段階があって、（Ｎ＋１）Ｍ又はそれよシ少ないＰ
Ｅを処理する一般的場合を説明する。）。各競争段１階
において、競争するＰＫは、その優先順位コードの対応
する部分を優先順位バス上に置く。もしＰＥが最後の段
階を除く任意の段階で高でなければ（ＮＯＴ　　ＨＩＧ
Ｈ）、それはその競争段階シーケンスで競争から脱落す
る。／１ｌｋｖｋの段階（ステージＣ）で高（ＨＩＧＨ
）である１１１！のＰＥが、次に情報バスへのアクセス
を与えられる。グループ・モード及びタスク・モードで
は、最後の段階における他のＰＥが別個の競争シーケン
スを経ることなしに順次にバスへのアクセスを敬る。競
争するＰＥの最後のものが情轢バスへのアクセスを受暇
つた時、グループ中の他のＰＥは新しい競争シーケンス
を開始してよい。

これらの動作を実行するに当って、ＰＥは競争ｉ！ｌｌ
ｊ！１、競争Ｉｗ２、及び決定線と呼ばれる線を使用す
る。本発明は、これらの線に沿って信号を転送する時の
遅延を補償するタイミング手段を各ＰＥに含むので、シ
ステムは、別個の同期手段又は監視手段を必要としない
。

第１図は本発明を例示する２＠のＰＥを示す。

これらのＰＥはＰＥ（Ｊ）及びＰＥ（Ｋ）で示されるが
、その各々は飼えば数百に達する多数のＰＥｆｆ：Ｗわ
す。ＰＥは、他のコンポーネント又はサブシステムと通
信するためバスを使用するコンポーネント又はサブシス
テムであることができる。

例えば、ＰＥ（Ｊ）及びＰＥ（Ｋ）の各々は、ターミナ
ル又はストレージ・コントローラのために通温を処理す
るプロセッサと同等のものと考えてよい。

ＰＥはデータ及び／又はアドレス、状況、命令などを搬
送するバス上で通信を行うため、通常の非同期通信回路
を有する。一般的に上記のバスは情報バスと呼ばれる。

情報バスは、通常、「有効」（ＶＡＬＩＤ）制御信号及
び「肯ｆＣ答Ｊ（ＡＣＫＮ’ｏｗｔ、ＥＤｃｇ）制御信
号のような信号を搬送する他のバスを有する。本発明は
、このような一般形式の非常に多様な通信システムに対
しても有用である。

ＰＥによるバスへのアクセスは競争回路によって制御さ
れる。競争回路は、例えば５本のｓｐａ、−Ｐ４を有す
る優先順位バス及び３本のｉＩ（決定線、競争線１及び
競争１１２）を介して通信する。

更に、各ＰＥ及び競争回路によって、いくつかの信号が
内部的に発生される。これらのコンポーネントは、信号
及び関係した動作に関する以下の説明に出てきた時に説
明する。

内部的に発生される信号 「ニード」信号は、内部的に発生された２通信号であっ
て、情報バスへのアクセスが何らかの理由で必要である
ことをＰＥへ知らせる。他の装置と通信する任意のデー
タ処理装置において、適当な信号が共通に使用可能であ
る。例えば、プロセッサＰＥは、それが′ａ信する任意
のＰＥのアドレスを含む命令と共に動作し、プロセッサ
の７１タロコード又は池の命令デコード手段は、ＮＥＥ
Ｄ信号を与えるマイクロステップを°含む。更にＮＥＥ
Ｄ信号は、通常、バッファ・ストアが一杯である時や、
ターミナル・オペレータがアテンション・キーを押した
りする時に発生される。

トップ・モード、グループ・モード、タスク・モードに
ついては前に説明した。動作モードは各ＰＥのための状
況レジスタで限足される。それは、３つのモードの各々
に対する状況ピットによって表わされるか、現モードの
ための信号を与えるためにデコードされる２個のビット
によって表わされる。この状況レジスタは、システムの
特定のＰＥによって直接又は間接にアドレス可能であシ
、このＰＥは、動作モードを選択しかつ対応するコ−ド
を各ＰＫのレジスタヘロードするため、プログラムを実
行する。通常、ＰＥは全て同一時間に同一モードで動作
するが、混合モードも有用である。モードは、システム
のタスク変更がモード又はモードの混合を変更するのが
望ましいとする時、頻繁に変更することができる。他方
、モードは、操作要員によって選択されるとともにセッ
トされることができ、また製造段階で汎用システムを個
性化するためセットされることができる。

同様に、各ＰＥは優先順位コードを保持する優先順位コ
ード・レジスタを有する。これについては前に言及した
。このコードは、モード・コードについて説明したよう
にしてレジスタヘロードされる。

この回路は、５ビツトのローカル優先順位コード（Ｐ″
ＯＬ　Ｐ１ｊ％　Ｐ２ｊ％　Ｐ３ｊ％　Ｐ４ｊ）を優先
順位バス上の５＠のビットＰＯ１Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ
４と比較する。５（ットの各々は、１５ビツトの循環シ
フト・レジスタとして考えられる回路によって形成され
る。このシフト・レジスタは１５ビツトのローカル優先
順位コードを保持し、選択された部分の５ビツトを出力
として発生する。回路は、線上の信号をローカル信号か
ら分離する駆動器を含み、かつ５ビツトのシーケンスを
検出する回路を有する。第２図の回路は、これらの一般
的な機能を実行し、かつストレージ要件を減少させるた
めローカル優先順位をエンコードする。

第２図の回路において、コンポーネント１８の群はｄ−
カル優先順位コードを形成し、駆動器１９の組はこのコ
ードを優先順位バスの５本の線へ印加し、コンポーネン
ト２２の群はバス上の優先順位コードをローカル・コー
ドと比較して、ローカルＰＥが高い優先順位を有する時
、「高Ｊ（ＨＩＧＨ）信号を発生する。

コンポーネント１８は、レジスタ２３によって与えられ
る３ビツト・コードから５ビット優先順位コードを形成
する。レジスタにある３ビツトは、デコーダの動作を示
すためＷ、Ｘ、Ｙとして示される。デコーダは、次の表
に従って動作する。

０００　　１　　１　　１　　１　　１　　最高優先順
位００１　０１　１　１　１ ０１０００１１．１ ０１１０００１１ １００００００１ ｉｏｔ　　　ｏ　　　ｏ　　　ｏ　　　ｏｎ＠低優先順
位１１０００００００ｅ用されず １１１０００００　０２用されず 表１において、最高優先順位は５ビツト・コード１１１
１１である。一般的見地からは、１ビツトは、優先順位
バス上の低い優先順位コードｔ−１き換えるアップ・レ
ベル又はダウン・レベルによって表わされる。アップ・
レベル又はダウン・レベルは線駆動器の形式に依存する
。

５ビツト・コードを形成するコンポーネント１８は、次
の例から理解される。ＰＦ、は優先順位コードＰＯ１Ｐ
１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４＝００１１１を有し、エンコード
された対応する３ビツトはＷｌＸ、Ｙ＝０１０であると
仮定する。レジスタ位置ＸＫある１ビツトは、それが人
力される各ＯＲ反転回路（具体的には優先順位ビットＰ
Ｏｊ及びＰｌｊを発生する２個のＯＲ反転回路）の出力
にゼロ・ビットを発生する。他のゲートは全てゼロの人
力を受＠シ、線Ｐ　２　ｊＸＰ　３５％　Ｐ　４　ｊに
１の出力を発生する。

ＰＥがその優先順位コードを優先順位バスの上に置いて
いない時、それは駆動器をデゲートし、Ｗ、ＸＸＹ＝１
０１をレジスタ２３にロードするか、又はそれと同等の
動作を実行する。

コンポーネント（比較回路）２２は、優先順位バス上に
池の信号がない場合を先ず考えることによって容易に理
解することができる。比較回路はローカル優先順位コー
ドと優先順位バスから読出された同じコードとを比較す
る。インバータ２４は、優先順位バスから読出された論
理値を反転する。比較回路において、優先順位コードの
各ビットに対するＯＲ反転回路は、ローカル優先順位コ
ードの対応するビットと、優先順位バスの対応する線か
ら来る信号を受取る。筒先順位バス上に他の信号がない
この例において、各ＯＲ反転回路は、ローカル優先順位
コード（Ｐ２ｊ、Ｐ３ｊ、Ｐ４ｊ＝１１１）又は線から
の補数（ＮＯＴ　　ＰＯｊ、ＮＯＴ、　　ｐ１１＝１１
）のいずれかから１ビツトを受取る。この例において、
各ＯＲ反転回路は１ピツトを受取り、０の出力ビットを
発生する。優先順位バス上に他の優先順位コードがある
場合の回路の動作は、次の表から理解することができる
。

表　　２ １　　０　　０　０　　１　　　ＰＮｊ＝ＰＮｊ　　　
　０２　　０　１　１　　　ＯＰＭ高　　　　１３１０
１０ＰＮ・、ｊ高　　　０ ４　　１　　１　１　　０　　　ＰＮＪ＝ＰＮｊ　　　
　０表２の中のＰは５本の優先順位線の任意の１本を表
わす。

これらの＠能は、各種の論Ｂ１ｍ成によって達成され得
ることは明らかである。

第３図のシーケンサ回路はグレイ・コード・カウンタを
含む。このカウンタはＳｌ、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の４つの
ステージを有する。ステージの出力は、そのステージの
表示（８１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）又はその補数（ノット
Ｓ１、ノットＳ２、ノットＳ３、ノットＳ４　）によっ
て表わされる。グレトコード・カウンタは、計数遷移の
間に１ビツト位置だけ変「ヒするから、カウントのパリ
ティは通常の２ａカウンタの低順位ビットのように交替
し、排他的ＯＲ回路３０は寄数（ＯＤＤ）及び偶数（Ｅ
ＶＥＮ）の信号を発生する。これらの出１ 力は、グレイ・カウンタ又は２進カウンタの出力よシも
デコードするのに簡単である。

４つのカウンタ・ステージは、通常のクロックから入力
ＣＫへ与えられた入力パルスに応答して、１６ｆｉの状
態（そのいくつかは使用されない）を表わすようにカウ
ントを進める。状態を５ＩＳ２Ｓ　３Ｓ４　（偶数）の
如く表わすのが便宜である。

例えば、状態又はステップ１については８１８２Ｓ３Ｓ
４（偶数）＝ｏｏｔｏ（０）と表わす。表３は使用され
ない状態を含む状態シーケンスを示す。

表　　　３ ステップ　　　　５ＩＳ２Ｓ、５Ｓ４　　（偶数）（リ
セット）　　　１　　　　　　　　　　　　　ｏｏｌｏ
　　（０）−２ｏｌｌｏ　　（１） ３　　　　　　　　　０１１１　　（０）４　　　　　
　　　　　ｏｌｏｔ　　（１）５　　　　　　　　　０
１００　　（０）６　　　　　　　　　１１００　　（
１）７　　　　　　　　　１１０１　　（０）８　　　
　　　　　　１１１１　　（１）９　　　　　　　　　
　１１１０　　（０）１０　　　　　　　　　　１０１
０　　（１）１１　　　　　　　　　１０１１　（０）
１２　　　　　　　　　　１００１　　（１）１５　　
　　　　　　　　１０００　　（０）１４　　　　　　
　　　００００　　（１）１５　　　　　　　　　　０
００１　　（０）１＝６　　　　　　　　　００１１　
　（１）カウンタ動作の詳細は、第３図及び表３から容
易に理解することができる。１つの例として、ステップ
１の状態ｏｎ１ｏ（ｏ）からステップ２の状態、０１１
０　（１）へ進む動作を考える。ラッチＳ４は、ステッ
プ１でダウンである「偶数」信号に応答し、その状態を
ステップ２のために維持する。ランチＳ３はステップ２
で上昇する「全数」信号及びステップ２でダウンのまま
であるＳ４信号の一致に応答し、その状態を維持する。

ラッチＳ２は「全数」信号、Ｓ３信号、ノット（ＮＯＴ
）Ｓ４信号に応答する。これらの各々はステップ１の間
にアップであるから、ランチＳ２は状態を変「ヒさせる
。ラッチＳ１はその状態を維持する。何故ならば、その
人力の１つ（ノットＳ３）がダウンだからである。

シーケンサの各カウントは、競争シーケンス中のステッ
プに対応する。ステップ１はリセット・ステップであシ
、１１２回路の全ての動作が禁止される。シーケンサ起
動線上のリセット・パルスはステージＳ１、Ｓ２、Ｓ４
をゼロへリセットし、ステージＳ３を１ヘセツトする（
第３図では、図面を開学にするため、クロック線及びリ
セットａのいずれも切断されている）。シーケンサは、
それが競争シーケンスから脱落するか、競争シーケンス
で勝った結果として情報バスへのアクセスを受けた時、
リセット又は起動化される。これについては、後に詳細
に説明する。

タロツクは、１つのステップから次のステップヘシーケ
ンスを進めるためにゲートされるか、いくつかのクロッ
ク・す１クルの遅延動作が実行される時停止される。停
止の陵、カウンタを次のステップへ進めるため、クロッ
クはオンにゲートされる。

シーケンサ、クロツタ・ケート回路、リセット回路の動
作は、これらのコンポーネントが本発明の池の動作中に
現われる時に説明する。

決定（ＲＥＳＯＬ、ＵＴＩＯＮ）＠号 決定信号は、情報バスがビジ１であることを知らせるこ
の限シにおいて、この信号は通常のものである。ＰＥは
、それが情報バス上で転送を開始する時決定信号を上昇
させ、その転送が完了した時決定信号を降下させる。大
部分のシステムでは、ＰＥが決定信号を上昇させた時、
それは受信ＰＥへの論＠接続を作る処頃を開始する。転
送中のＰＥは、情報バスが安定していることを知らせる
ため、「他のバス」上で通常の「有効」信号を上昇させ
てよい。大部分のシステムにおいて、ＰＥが決定信号を
降下させる前に１それは終了シーケンスを取る。このシ
ーケンスでは、受信ＰＥは、「他のバス」にある肯定応
答線上で信号を上昇させることによって、それがメツセ
ージを受暇ったことを知らせ、送信ＰＥは、「有効」線
上の信号を降下させることによって、このｉ号に応答す
る。

これらの説明から、決定信号の多くのｌ！ｌ！ａが通常
のシステムで利用できることが明らかである。

競争シーケンスは、情報バスが使用中である時に起るこ
とができるが、新しい競争シーケンスは、競争線１がダ
ウンである時にのみ始まることができる。情報バ・スへ
のアクセスを必要とするＰＥは（ＮＥＥＤ信号＝１）、
それが競争線１がダウンであることを感知した時、その
優先順位コードを優先順位バスの上に置くことによって
、競争シーケンスを開始す゛る（後に説明するように、
池の信号が感知され、他の動作が起る）。

決定信号の他の＠能は、後に説明する。

ＰＥは、ＮＥＥＤ信号＝１であシ、競争線１及び競争線
２の双方がダウンであるか、競争線１がダウンであって
競争線２がアップである時、競争線１を（更に競争１１
２をも）上昇させる。（説明している特定の実施例にお
いて、ＰＥはこれらの論畦積に応答してステップ２へ進
み、かつステップ１を表わすコントローラ信号に応答し
て競争線１及び競争ｉＩ２を上昇させる。）ＰＥは、ス
テージＣを除く任意の競争ステージでそれがＮ０ＴＨＩ
ＧＨであれば、競争ＩＮを降下させる（しかし、必ずし
も競争１！２を降下させない）。ステージＣの終シにＨ
ＩＧＨであるＰＥは、それが情報バスへのアクセスを獲
得し、かつ決定信号を上昇させた後に、競争１ｉ１（及
び競争１！２）を降下させ名。ステージＣでＮＯＴ　　
ＨＩＧＨであるＰＥのもつと複雑な動作は、後に説明す
る。

実ｍ例の装置において、競争ｉ１１の信号は、シーケン
サの出力で論理和Ｓ１＋８２として形成され、従ってス
テ・ツブ２の始めからステップ１１までアップであり、
シーケンサがステップ１ヘリセツトされた時に降下する
（表３を参照されたい）。

競争線２け、競争Ｉ１１と共に上昇させられ、かつＰＥ
が情報バスへアクセスした時それによって降下させられ
る。その降下は、ＰＥが競争ｉ！１を降下させる場合と
同じ条件による。しかし、ＮＯＴ　　ＨＩＧＨであるＰ
ＥＦｉ、異った条件の下で競争＠２を降下させる。この
条件は動作モードに依存スル。トップ・モードにおいて
、競争ｉ１１が降下される時には、常にＰＥは競５争＠
２を降下させる。タスク・モードＫ＞いて、もしＰＥが
ステージＡでＮＯＴ　　ＨＩＧＨであれば、それは競争
線２ｔ−降下させる。ＰＥがタスク・モードでステージ
Ｂの競争状態へ入った後、それは情報バスへのアクセス
を達成し決定信号を上昇させるまで、競争１１２のアッ
プを維持する。グループ・モードにおけるＰＥは、それ
が情報バスへのアクセスを達成するまで、競争１ｆＩｊ
２を降下させない。

本発明のシステムは、早い段階で競争から脱落した（競
争ｗｊ１を降下させた）ＰＥと、競争していないＰＥと
を識別するため、グループ・モード又はタスク・モード
で競争ＩＩｊ１及び競争線２を使用する。競争はステー
ジＣにおいて全てのＰＥの間で進行するが、その進行は
、これらＰＥの各々が情報バスへのアクセスを達成し競
争線１を降下きせるまで続けられる。次いで、グループ
の全ての残シのＰＥのために、グループ競争シーケンス
がステージＡで開始される。

第４図は競争＠１２の信号を形成する論理回路を示す。

（競争線２の信号は、前述した線駆動器の震成に適合化
させるため、補数形式ノット競争線２で示される。）ラ
ッチ３３は、競争線１が上昇する時競争線２を上昇させ
るためセットされる。

それかリセットされるのは、競争Ｉ１１がゲート３４．
３５．３６への入力によって劃−される条件の下で降下
する時である。ゲート３４への入力は。

もしＰＥがタスク・モードにあシかつステージＡでＮＯ
Ｔ　　ＨＩＧＨであれば、競争線２を競争線１と共に降
下させる。論理和「ノット・タスク」＋「高」二〇は、
ＰＥがタスク・モードにあシかつＮＯＴ　　ＨＩＧＨで
あることを知らせる。論理和Ｓ１＋／ツトＳ２＋／ツト
Ｓ４＋ＥＶＩＮ＝０は、ステップ３を限定し、ノット・
シフトダン（ＮＯＴ　　５ＨＩＦＴＤＯγＥ）＝０は、
遅延１の終りにおけるサンプル時間を限定する。ゲート
３５への入力は、ＰＥがトップ・モードにある時、競争
＠２を競争線１と共に降下させる。但し、決定縁がアッ
プである時を除く。この条件は、タスク・モード又はグ
ループ・モードにおけるように、最高優先順位のＰＥに
情報バスの劃−を取らせ、その後直ちに次の優先順位の
ＰＥに、競争シーケンスを経ることなく優先権を取らせ
る。ゲート３６への他の入力は、ＮＥＥＤ信号が降下し
た時（例えば、ＰＥが何らかの理由で競争シーケンスを
終了した呼）、及びＰＫが決定線を上昇させて情報バス
の制御を暇った後に、競争Ｗｊ２を競争＊ｉと共に下降
させる。第４図の回路で実行される機能は、他の多くの
異った論理回路の配列によっても達成することができよ
う。

曝純な例（第５図の説＃Ｊ） 主たる信号及び回路の紹介を終ったので、これ　　。

からＰＥ（Ｊ）が唯一の競争ＰＥであシ、決定線が降下
している非常に拳純な場合の動作を説明する。ＰＩＦ（
Ｊ）は、シーケンサがリセットされているステップ１に
ある。信号の論理積「ニード」・「ノット競争＠１」・
「ノット競争線２」・「ノット決定信号」＝１に応答し
て、ＰＥ（Ｊ）はシーケンサをステップ２へ進める。ス
テップ２のためのシーケンサ信号０１１０（１）に応答
して、ＰＥ（Ｊ）はそのステージＡ優先順位コードを優
先順位バス上に置き、競争ｉ１１及び競争線２ｆ：上昇
させ、その遅延カウンタへ遅延１のための計数値ヲロー
ドする。クロックはゲートされたままであシ、シーケン
サはステップ３へ曲進するためのクロック・パルスを受
暇る。シーケンサＦＩＯ１１１２１）に。答、ア、□ッ
７．ゲー、力、閉じられ、ＰＥ（Ｊ）は、他のＰＥから
の信号がその優先順位回路で安定化される朝間の間待機
状態に入る。

「高」信号は、ＰＫ（Ｊ）がその優先ｌＩ位コードを優
先順位バスの上に置いた時に上昇し、シフトダン信号が
上昇した時に遅延１の終シでアップとなる。ＰＥ（Ｊ）
は優先順位バスの「高」信号をサンプルし、論理積ノッ
ト「高」・ステップ３＝１に応答してシーケンサをリセ
ットする。この列において、ＰＥ（Ｊ）は）（ＩＧＨで
あり、タロツク・ゲートは開かれておシ、シーク／すは
次のタロツク・パルスでステップ４へ前進する。ステッ
プ４を指定するシーケンサ信号０１０１（１）に応答し
て、遅延２が遅延カウンタヘロードされ、り′ロックは
ステップ５へ進められる。この時間、遅延の後に、シフ
トダン信号が上昇し、シーケンサをステップ６へ進めて
競争シーケンスのステージＢを開始するためクロック信
号がゲートされる。

競争シーケンスのステージＢはシーケンサ・ステップ６
．７．８．９で実行される。これらのステツ゛プはステ
ージＡのステップ２．３．４．５に対応するが、ステー
ジＢの優先順位コードがステージＢで使用される点が異
なる。同様に、ステージＣ″″Ｃは、ＰＥ（Ｊ）はその
ステージＣ優先順位コードを優先順位バスの上に置き、
ステップ１０で遅延１をロードし、ステップ１１でロー
カル信号が安定化されシフトダン信号が上昇するのを待
機する。ステップ１１の終りでシフトダン信号が上昇す
ると、ＰＥ（Ｊ）は論理積ステップ１０・シフトダン・
「高」・ノット決定信号＝１をサンプルする。この条件
の下で、ＰＥ（Ｊ）／／ｉ先ず決定信号を上昇させ、次
いでそのシーケンサをリセットする。それによって、「
競争ｗｊＩＪ信号及び「競争＠２Ｊ信号及びその優先順
位コードが降下させられる。

ここで注意すべきは、もし情報バスがビジィであり、か
つノット決定信号＝０であれば、ＰＥ（Ｊ）は決定信号
が降下するのを待機する（「競争線１」信号及び「競争
！［２Ｊ信号及びシフトダン信号をアップにし、かつそ
の優先順位コードを優先順位バスの上に置いたまま）。

それによって、他の競争期間が始まるのが防止される。

２個のＰＥが関与する例 ＰＥ（Ｊ）及びＰＥ（Ｋ）の双方が競争状態にあシ、か
つそれらはステージＡ及びＢについては等しい優先順位
コードを有するが、Ｐ　Ｅ　（Ｊ　）はステージＣでｐ
Ｅ（Ｋ）よシ高い優先順位コードを有するものと仮定す
る。ＰＥ　（Ｊ　）は第５図に、ついて説明したように
動作し、優先順位バスが安定した時にそれをサンプルし
、それがＨＩＧＨであることを発見する。次いでＰＥ（
Ｊ）は、既に説明したように、決定信号を上昇させ、か
つその優先順位コードを降下させる。

競争に敗けたＰＥがステージＡ及びＢでリセットするの
で、’ＰＥ（Ｋ−）は゛ステージＣでリセットしない。

その代シ、ＰＥ（Ｋ）は信号論＠積「高」・シフトダン
・ノット決定信号＝０を＠叡９、前の例と同じように、
情報バスへのアクセスを得る前に、決定信号が降下する
のを待すする。＠の例では、ＰＥ（Ｊ）は曝−のＰＥと
してステージＣの終りに決定信号がアップであることを
発見し、決定信号が降下するのを待機した。２蘭のＰＥ
が関与する場合、ｐｇ（Ｊ）が情報バスの使用を完了し
決定信号を降下した時、Ｐｇ（Ｋ）は情報バスヘノアク
セスを得る。（トップ・モードでは、第４図に関して説
明した場合を除いて、競争に敗れたＰＥが通常ステップ
Ｃでリセットする。

第６図は今まで詳細に説明したコンポーネント及び既に
紹介したコンポーネントの全体図であるが、ここでこれ
らコンポーネントの関連性ヲ更に説明する。次の表が説
明の理解に役立つであろう。

表　　　　　　４ ステップ　　　　　　　　　動　作 １　　　　初期又はリセット状態 ２．６．１０　　　遅延１のロード、゛優先順位コード
Ａ１Ｂ、Ｃの人力 ＼７．１１　　待轡、優先順位バスのサンプル、Ｎ。

Ｔ　　ＨＩＧＨであればステップ３又は７でリセット ４．８　　遅延２のロード ５．９　　　待機 遅延回路８は、特定のステップで適当な遅延をカウンタ
ヘロードし、かつシーケンサ５がリセットされた時遅延
カウンタ會リセットするため、シーケンサ５からの入力
を有する。ステップ２．６．１０で遅延１をロードする
ための信号層表３かられかるように８４・０ＤＤ＝　１
である。ステップ４及び８で遅延２′ｆｔロードするた
めの信号は１、Ｓ２・Ｓ４・０ＤＤ＝１である。同様に
、カウンタは、００１０（０）又はシーケンサ５がリセ
ットされていることを示す池の利用可ｑヒな条件でリセ
ットされる。シフトダン信号はステップ１１でアップさ
れたま゛まであることに注意されたい。

ステージＣコードを入れるためシーケンサ５から優先順
位回路６へ送られる信号は、シーケンサ５の状態ｌｆｊ
力ｓＩ　５２Ｓ３Ｓ４　（ＥＶＥＮ）＝０１１１（０）
に従って、ステップ２でシーケンサ５によって発生され
、ステージＣコード及びステージＣコードを入れるため
の信号は、同様にそれぞれ１１０１（０）及び１０１１
（１）として形成される。既に説明したように、優先順
位回路は、優先順位バスから優先順位コードをドロップ
させるため、ス、テップ１に対するシーケンサ・コード
ｏｏ１ｏ（１）を受取る。

リセット回路７は、ステップ３及び７で、ノット「高」
信号及びシフトダン信号でシー、ケンサ５をリセットす
るため、シーケンサ５、遅延回路８、優先順位回路６か
ら信号を受取る。これらのステップは、８２’−８４・
０ＤＤ＝１又はシーケンサからの同等の信号によって限
定される。ステージＣの陵で、ローカル信号（競争＠２
１の補数信号）でのみリセットが起る。競争＠２１の信
号は、グループ・モード又はタスク・モードにおけるＰ
Ｅが情報バスへのアクセスを得た後、及びトップ・モー
ドにおけるＰＥが、情報バスへのアクセスを得た代か、
既に説明したように競争１１２ｔ−降下させた後に降下
する。（競争＠２１は、第２図に示されるような駆動器
によって競争ｉ１２から分離されるが、との駆゛動器は
第６図に示されていない。）ゲーテッド・クロック４は
通常の発振器である。

この発振器はシーケンサ５を進めるた゛めパルスを与え
、かつ遅延カウンタのためにパルスを与える。

スター１号によって表わされるように、クロック４は、
シーケンサ５をステップ２へ進めて競争シーケンスを開
始する九め、ＮＥＥＤ＠号及び「トップ・モード」・「
ノット競争１１１Ｊ・「ノット競争＠２Ｊ＝１でゲート
さ八る。更にそれは、ロード◆ステップ（ステップ２．
４．６．８．１０）の後でシーケンサ５を自動的に進め
るため、「ロード」・「偶数」；１でシーケンサ５から
゛信号を受取る。それは、ステップ５及び９の後でノッ
トＳ４・「全数」・シフトダン＝１の条件でシーケンサ
５を進めるため、遅延回路８から信号を受取る。更にそ
れは、リセットされていなければ「高」・Ｓ４・「全数
」・シフトダン＝１に応答して、ステップ３及び７から
前進する。

決定回路１において、前述したように、ラッチは「高」
・シフトダン・ステップ１トノット決定信号でセットさ
れる。ラッチがリセットされるのは、ＰＥによって形成
された信号が、情報バスの使用が完了したことを示す時
である（例えば、「有効」信号が「他のバス」上で降下
する時）。

条件を示すために使用された特定の信号は、回路最適「
ヒの理由で選ばれた。等価の信号を使用できること、又
は代替的最適化を計画してよいことは明らかである。

動作の説明 いくつかのＰＥ（Ｊ）、ｐＥ（Ｋ）、ＰＥ（Ｌ）、・・
・・・・がトップ・モードで動作しておシ、それぞれの
ＰＥが情報バスへのアクセスを必要とし、かつ決定信号
、「競争線１」信号、［競争１！２Ｊ信号がアップであ
るものと仮定する。これらの信号が降下し象時、ＰＥは
競争シーケンスを開始する。

競争シーケンスで、例えばＰＥ（Ｊ）が勝ち、ＰＥ（Ｋ
）がステージＢで脱落してリセットし、ＰＥ（Ｌ）がス
テージＣで脱落してリセイトしたものと仮定する。（競
争回路は迅速に走るように設計されておシ、従って♀れ
は、通常、トップ・モ　。

−ドの場合を除いて、情報・くスが依然としてビジィで
ありかつ決定信号がステップ１１で依然としてアップで
ある間に完了する。）決定信号が降下した時、ＰＥ（Ｊ
）は情報Ｉ（スへのアクセスを獲得し、メツセージを転
送し始める。決定信号が降下している間、情報バスへの
アクセスを必要とするＰＥ（＊）、ＰＥ（Ｌ）、及び他
のｐｇＩ／ｉ新しい競争シーケンスを始める。、トップ
・モードにお゛いて、このシーケンスは開放されており
、ＰＥが前の競争シーケンスに置かれていたかどうかか
ら独立している。

グループ・モードにおいて、競争に入ったＰＥはリセッ
トされているが、それらがステージＡ又はＢで競、争か
ら脱落した時、［競争＆２Ｊ信号を降下させない。更に
、ステージＣへ達した全てのＰＥは、それらがアクセス
を獲得するまで、ステージＣに残る。次いで「競争線１
」信号が降下し、かつ通常遅れて決定信号が降下する。

もし「競争線２」信号をアップにしているグループ中の
ＰＥが存在すれば、「競争Ｉｔ！２Ｊ信号がアップであ
るＰＥについてのみ、新しい競争期間がステージＡで開
始する。

タスク・モードの動作は、同一のステージＡ優先順位コ
ードを割当てられたＰＥがグループとして競争するトッ
プ・モードの動作として、ステージＡを考えることによ
って理解することができる。

ステージＡで勝ったグループは、ステージＢへ進み、敗
けたＰＥはリセットされ、かつトップ・モードにおける
ように「競争１ｉ１１　Ｊ信号及び「競争１１ｉ１２Ｊ
信号の双方を降下させる。その後、ステージＢで脱落し
たＰＫは「競争線２」信号を上昇させたままにしておシ
、それによって次の開放競争期間の前に、情報バスへの
アクセスを獲得する２９０群を形成する。（代替方法と
して、敗けたＰＥは、小さなグループを多数作るため、
ステージＡ及びステージＢの双方で脱落することができ
る。

ＰＥ間の通信 ＰＥが情報バスへのアクセスを得た時、それはバス上に
ＦＭ定のフォーマットで、受信ＰＥのアドレス、送信Ｐ
Ｅのアドレス、劃−ワード、メツセージの町変部分を置
く。この町変部分はデータ、命令などを含むことができ
る。メツセージの固定部分は、エラー訂旧ビット、記Ｉ
保護キーのような通常のフィールドを含むことができる
。

劃−ワードは、非監視モード又は監視モードを指定する
１ビット位置を有する。監視モードは、特権命令の実行
を制御するために使用される。それは、多くのデータ処
理システムで通常行われるとおりである。本発明のシス
テムにおいて、優先順位レジスタをロードし、かつ既に
説明したモード・ピッＩｆセットするため、監視モード
が使用されて命令が実行される。即ち、送信ステーショ
ンが、Ｉｊｌａワードのこのピッ１置によって知らされ
るように、監視モードで動作していなければ、受信ステ
ーションは、そのモード・ビットをセットするため、Ｚ
はその優先順位ビラトラセラトスるため、命令に応答し
ない。このフィールドの他のビットは、成る種のデータ
処理システムで通常行われるように、いくつかの特権状
態を限定してよい。

更に制御ワードは、受信ステーションをして決定信号を
アップに保たせるビットを有する。それによって、受信
ステーションは、アクセスを獲得するための競争シーケ
ンスに入ることなく、応答メツセージのために情報バス
の１ｌｌＩｌｌ［ｌｔ−有する。この特殊＠溝は、例え
ば最小の遅延で応答することのできる高速メモリからＰ
Ｅがデータをフェッチする場合に有用である。それは、
通常、低速の電気機械的記１装置では使用されない。通
常、電気機械的記１装置では、データ転送の指令を愛敬
つた時点と第１バイトの転送時点との間に著しい遅延が
ある。

更に、制御ワードは送＠ＰＥのための優先順位コードを
有する。１つの列として、３ビツト・コードは８つの優
先＠位しベルを設定する。成るＰＥが他のＰＥから受信
ＰＥに成る動作を実行させるメツセージを受取った時、
受信ＰＥは、その清報を送＠ＰＥの優先順位に従って待
ち行列へ入れることかできる。もし受＠ＰＥによって１
部行されるべき高い優先順位のジョブが待機中であれば
、受信ＰＥはそのビットを無視することができる。

それによって、受＠ＰＥは、情報バスを争うことなく応
答することができ、かつ優先順位に従ってそのジョブを
とることができる。

ＰＥは、成る種のデータ・プロセッサの動作と類似した
方法で、監視モード・ビットを優先順位フィールドと結
合することができる。成る種のプロセッサは割込レベル
を有し、割込みが起った優赤順位レベルに゛）、従って
ジョブを処ｌする。これら）、１ システムの成る′１ものにおいて、割込レベル当シ２つ
のプログラムが存在する。１つはユーザのジョブを実行
し特権を与えられていない。他の１つは特権を与えられ
ていて、同一の割込レベルでユーザ・プログラムのため
にオベレーテインク・システム＠能を実行する。この能
力は、本発明のシステムにおいて、メツセージ・フォー
マット中の優先順位フィールドと監視モード・フィール
ドとの組合せによって実現される。

タスク・ｉ〜ドの動作において、ステージＣコードをタ
スク・モードのための可変優先順位コー・ドとして使用
できるようにするため、Ｂ及びＣステージ（もし必要な
ら他のステージも）の優先順位コードを設定して、各Ｐ
Ｅを独特に限定するのが有利である。（タスク・モード
においてバスへのアクセスを獲得する動作は、前の説明
と変らない。）ＰＥは、それが応答している送信ステー
ションの優先順位を、そのステージＡ優先順位コード・
レジスタヘロードすることができ条。飼えば、もしＰＥ
が優先順位コード２を有する送＠ＰＥのためにジョブを
完了した場合、それは２をそのステージ人優先順位レジ
スタへロードし、タスク・グループ２の１部として、情
報バスへのアクセスを争う、もしこのＰＥに対する次の
最高優先順位のジョブが、レベル５にあれば、それはそ
のタスク・グループ表示をグループ５へ変更し、かくて
バスへアクセスするため、よ）低い優先順位レベルで競
争する。もしこのＰＥがタスク・グループ５０１部とし
てバスへのアクセスを待機シている間に、それが優先順
位４を有するＰＥからメツセージを受取るならば、それ
はレベル５のジョブを中断シ、レベル４のジョブを実行
し、タスク・グループ４の１員としてのレベル４のＰＥ
ＫＣ答する。

例えば、’ＰＥは、低い優先順位レベルで磁気ディスク
記ｌ装置のためにハウスキーピング・ジョブを実行し、
かつ高い優先順位のジョブが実行されるべきである時、
アクチブなデータ転送動作を実行するよう割込みを受け
て上い。

情報バスはｒ任意適当な幅であってよく、その１部の幅
が他の部分よシも広くてもよく、又は１部の幅が増大又
は減少されてよい。情報バスは、任意のフォーマットで
バス上に置かれることができる。例えば、固定フォーマ
ットのブロックが可変調部分のブロックによって時間的
に後続されてもよく、バスの幅及び送信ＰＥ及び受信Ｐ
Ｋのデータ通路の幅に従って、各種のブロックが並列に
転送されてもよい。もしＰＥがバスよりも広いデータ通
路を有するならば、バス・システム”ｒａ常行われるよ
うに、ＰＥはそのメツセージをバス幅のブロックへ分割
する。ＰＥは、同様に、受＠ＰＥ・に接続されるバスの
繰上に、そのメツセージを置かなければならない。この
情報は、処理エレメント中のテーブルに維持されておｐ
、ＰＥ’ｊｉ据付ける要員によって与えられるか、又は
メツセージの１部としてバス上を転送される。列えば、
新しく付加されたＰＥはその構成を他のＰＥへ回報通信
するか、又はその構成情報が個々のメツセージと共に与
えられる。

要約 これまで説明したシステムは、ＰＥがバス・コントロー
ラと独立して動作するという事実から見て多くの利点を
有する。例えば、このシステムは容易に拡張又は縮小可
能である。それは、現存するシステムに弓ンポ〜ネント
を加えるか、又はコンポーネントヲ除くことによって達
成され、更に、設計を変更して異った情報バスの構造に
するか、又は競争シーケンス中のステージの数を増減さ
せることによって達成される。多重モード動作は、多数
のＰＥを有しかつ多様なタスク又はアプリケーションヲ
有するバス・システムで特に有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のバス・システムを使用した処理エレメ
ント（ＰＥ）システムのブロック図、第２図は第１図の
システムの◆ＰＥに対する優先順位決定回路合本す略図
、第３４図はシステムの各ＰＥに対するシーケンサ回路
の略図、第４図は各ＰＥのために「競争線２」信号を形
成する回路の略図、第５図は回路の動ｒｆ−を示すタイ
ミング・チャート、第６図は１圓のＰＥのシステムのコ
ンポーネントの相互接続を示すプロッタ図である。 １・・・・決定回路、２・・・・競争回路１．６・・・
・競争回路２．４・・・・ゲーテッド・タロツク、５・
・・・シーケンサ、６・・・・優先順位回路、７・・・
・リセット回路、８・・・・遅延回路。 出願人　　インタブカシ司ｂＬ／＠ビジネス・マシーン
ズ・コーポレーション代理人　弁理士　　頓　　　宮　
　　孝　　　−（外１名）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数の処理エレメントのために使用するバス・システム
   であって、情報バスと、該情報バスの上で通信を行わせ
   るため処理エレメントの各々を情報バスへ接続する手段
   と、多重線より成る優先順位バスと、各処理エレメント
   のために上記優先順位バスの上に多重ビツト優先順位コ
   ードを置き、かつそのコードと・他の処理エレメントの
   多重ビツト優先順位コードとを比較する手段と、複数の
   線と、各処理ニレメン）Ｋ設けられた一信号通知兼信号
   検出手段であって、処理エレメントにおける情報バスの
   使用に関する状況及び情報バスに対するアクセス競争に
   関する状況を上記複数の１を介して通知するとともに他
   の処理エレメントにおける対応する状況を噴出するもの
   と、上記複数の線によって通知された所定の信号条件の
   下で競争シーケンスを開始する手段と、上−記信号通知
   兼信号検出手段に含まれ、上記複数の線を倉して他の処
   理エレメ？トと通信する時の遅延を補償する手段とを−
   Ｘ（Ｒするバス・システム