JPS609305B2 - バス使用権制御方式 - Google Patents

バス使用権制御方式

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JPS609305B2
JPS609305B2 JP56049369A JP4936981A JPS609305B2 JP S609305 B2 JPS609305 B2 JP S609305B2 JP 56049369 A JP56049369 A JP 56049369A JP 4936981 A JP4936981 A JP 4936981A JP S609305 B2 JPS609305 B2 JP S609305B2
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JP
Japan
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bus
processor
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request
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JP56049369A
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JPS57166625A (en
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裕昭 野尻
孝憲 武井
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Fuji Electric Co Ltd
Fuji Facom Corp
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Fuji Facom Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F13/00Interconnection of, or transfer of information or other signals between, memories, input/output devices or central processing units
    • G06F13/14Handling requests for interconnection or transfer
    • G06F13/36Handling requests for interconnection or transfer for access to common bus or bus system
    • G06F13/368Handling requests for interconnection or transfer for access to common bus or bus system with decentralised access control

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Multi Processors (AREA)
  • Bus Control (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、複数のプロセッサを共通バスに並列に接続
してなる複数プロセッサシステムにおけるバス使用権の
制御方式に関するものである。
さて、マイクロプロセッサは、その処理速度は遅いがコ
ストは安価であるという特長があるので多数のマイクロ
プロセッサが使用される。又、個々のマイクロプロセッ
サは集積度の向上により、機能アップや周辺素子の内蔵
化が進んでいる。そこで、これらのマイクロプロセッサ
を応用したシステムにおけるバスに対して要求される機
能としては、{1} コンパクトなバス構成(安価なバ
ス)。
‘2} 共通部のないシステム構成(ハードェラの影響
が他のプロセッサにおよばない)。{3} バス使用効
率が良い。
等があげられる。
一般に共通バスを使用する、複数のプロセッサからなる
システムにおいては、各プロセッサ間のバス使用上の競
合の問題を解決するために、何らかのバス使用権の制御
を行っている。
従来、この種のバス使用権制御方式としては、各プロセ
ッサの優先順位を与え、システムクロックに同期してそ
のバス使用要求を処理するのが一般的である。第1図〜
第4図を参照して従来一般的に行われていたバス使用制
御方式の一例を説明する。第1図に、従来の並列式バス
使用制御方式の構成をブロック図で示す。ここで11は
パスコントローラ、1〜iは各プロセッサである。バス
使用中信号(斑y)については、各プロセッサが共通の
線を介してパスコントローラ11に接続され、バス使用
要求信号(BRQ,〜i)とバス使用許可信号(PMT
,〜i)については、各プロセッサは個別の線を介して
パスコントローラ11に接続される。またクロック信号
(CLK)は、共通の線を介して各プロセッサに供給さ
れているが、これは各プロセッサからのバス要求の同期
をとるためのシステムクロツク信号である。第2図は、
第1図におけるパスコントローラ11の回路構成を示す
回路図であり、各プロセッサから同時に出されたバス使
用要求(BRQ,〜i)を受けた場合には、一番優先順
位の高い要求に対しバス使用許可(PMT)を出す回路
である。
第3図は、第1図の各プロセッサ(例えばi)における
バス使用制御回路を示す回路図であり「同図において、
REQは図示せざる中央処理装置CPUよりのバス使用
要求信号、ENDはCPUよりのバス使用終了信号、A
CKはCPUへのバス使用許可信号である。第4A図は
、バス空き状態におけるプロセッサ(i)よりのバス使
用要求のタイミングを示すタイミング図であり、第4B
図は、二つのプロセッサ(iとj)が同時にバス使用要
求を発した場合のタイミングを示すタイミング図である
第2図、第3図、第4A図を参照して動作を説明する。
プロセッサiにおけるバス使用要求(REQi)により
フリツプフロツプFF,がセットされてバス使用要求信
号(BRQi)が発せられる。パスコントロ−ラ11で
は、このときバスが空き状態(斑yオフ)にあるので、
バス使用要求(REQi)を受付けてバス使用許可信号
(PMTi)をプロセッサiに送る。プロセッサiでは
、このバス使用許可信号(PMTi)を受けると、フリ
ップフロツプFF2をセットすることによりバス使用中
信号(茂y)をオンにしてバス使用を開始する。バス使
用が終了すると、使用終了信号(ENDi)によりフリ
ツプフロツブFF2がリセツトされてバス使用中信号(
BSy)をオフにする。
一つのプロセッサ(iとi)が同時にバス使用要求を発
した場合には、第4B図から分かるように、優先順位の
高いプロセッサ(i)にバス使用許可信号(PMTi)
が与えられ、該プロセッサがバス使用中信号(斑y)を
オンにしてバスの使用を開始する。優先順位の低いプロ
セッサ(i)によるバス使用は、高いプロセッサ(i)
による使用が終了するまで待たされる。かかる従来のバ
ス使用制御方式では、次のような問題点がある。
‘ィ} パスコントローラ、クロック等の共通部がある
ため、該共通部にハードェラが生じると、それがシステ
ムダウンに結びつき、マルチプロセッサシステムの1つ
のねらいである、危険の分散という思想に合致しない。
‘ol 共通部があると、システムを最4・に構成した
時のベース部分が大きくなる。し一 バス使用要求の優
先順位判定に1クロックサィクルが必要となり、その時
間はバス使用ができず、バスの使用効率が悪い。
Q マイクロプロセッサのクロツク又はバスインタフェ
ース回路の動作クロックをシステムクロツクと同期化さ
せる必要があり、異なった種類のマイクロプロセッサに
よるマルチプロセッサシステムの構成に不便である。
この発明は、マルチプロセッサシステムにおいて、上述
の欠点を除去して、よりコンパクトなバス構成で、共通
部がなく各プロセッサが独立しており、かつバスの使用
効率の良いバス使用権制御方式を提供することを目的と
するものである。
この発明の構成の要点は、マルチプロセッサシステムに
おいて、各プロセッサに固有のクロック周期をもたせ、
互いに非同期で動作する複数のプロセッサの間で共通部
ないこバスの使用権制御を実現した点にある。次に図を
参照してこの発明の−実施例を説明する。
第5図は、この発明の一実施例を示す回路図である。
同図において、プロセッサ1内には、プロセッサ部P、
バス使用要求の優先順位判定回路Rのほか、フリツプフ
ロツプ30,31、デレイラィン(遅延回路)21のほ
かアンドゲート、オアゲート、ィンバータ等が多数図示
の如く接続されている。優先順位判定回路Rにおいて、
設定スイッチS,〜S5は、このプロセッサーの優先レ
ベルの設定を行うものである。なお共通バスに並列に接
続して成る複数プロセッサシステムにおいて、共通バス
に対するn本のバス使用要求線を設け、n本の中から選
択されたr本の組合せ(但しn>r)を各プロセッサに
割当て、該組合せに予め付与されている各バス使用要求
線に重みづけを与えてr本の組合せにより各プロセッサ
に優先順位を付加し、割当てられた以外のバス使用要求
線の状態を監視して優先順位に従って各プロセッサの共
通バス使用が可能なように構成されている。従ってnC
rの組合せに等しい数のプロセッサのバス使用権制御が
できる。第5図ではバス使用要求信号線は、BRQ,〜
BRQ5のn=5の場合であり、各プロセッサのバス使
用要求線は各2本づっ(r:2)としてある。この場合
5C2:10で10台までのプロセッサが使用でき、設
定スイッチS,〜S5にて優先順位が設定される。なお
、各スイッチS,〜S5は開放状態では“H”レベルの
出力を生ずるものとする。次の表(1)にS,〜S5の
スイッチの設定による優先順位を示す。第5図の例では
、スイッチS2とS5が設定されているので優先順位は
“7”となる。図示せざる他のプロセッサにおいては、
他の優先レベルの設定(例えばスイッチS,とS2を設
定して第1番目の優先順位をもつ)がなされていること
は云うまでもない。
そのほか、12はデータバス、13はデータ線、INH
はBRQ出力禁止線である。第6図は本回路の各部信号
の基本タイムチャ−トである。
第5図、第6図を参照して基本的な動作を説明する。全
てバス要求がなくデレィラィン21の出力であるRQL
信号が“L”(ロー)の時、フ。。セッサ部Pからバス
要求REQがあったとするとフリツプフロツプ30がセ
ットされその出力30Qが“H”となる。上位レベルの
バス使用要求信号BRQ,〜日がないと、自分のレベル
のバス使用要求信号BRQi(この場合i=2、5)を
出力する。自分のレベルのバス使用要求信号BRQiが
出力されるとオアゲート1 1の出力が“H”となり、
デレイライン21により、t,時間後にRQL=“H”
となり、以後のプロセッサ部PからのREQの受け付け
を禁止する。この時点で優先判定回路Rは安定状態とな
り、その出力BGが“H”となりバス使用権を獲得する
。デレイラィン21により更に上2時間後、ゲート12
を通してINH信号を“H”とし、その時点でバスがビ
ジーでなければ(BSY=“H”)、ゲート1 5によ
りフリツプフロツプ31をセットしてBSYを“L”に
転じると共にプロセッサ部Pへはバス使用許可信号PM
T=“H”を送り、バスを使用してのデータ転送動作を
開始する。フリップフロップ31のセット出力によりフ
リツプフロツプ30かりセットされBRQ;=“H”、
INH=“L”となり、バスによるデータ転送動作と並
行して、該バスが空いたときの次のバス優先制御が行な
われる。プロセッサ部Pはデータ転送が終了すると、E
ND信号を出してフリップフロップ31をリセットし斑
Y=“H”として動作を終了する。第7図、第8図は2
台のプロセッサによりバスの使用要求が競合したときの
バス使用権の獲得の様子を表わしたタイムチャートであ
る。第7図は2台のプロセッサが時間をずらしてバス使
用要求BRQiを発生させた場合のタイムチャートであ
る。7図においてCLK,,CLK2はそれぞれのプロ
セッサのクロック信号で、互いに無関係に発生している
以下に動作を説明する。
第1のプロセッサにおけるバス要求REQ,によりバス
使用要求BRQ,がセットされる。このBRQ,により
、2台のプロセッサのデレイライン出力RQL,RQL
が共に“H”となり、そのためその後第2のプロセッサ
において発生したREQ2信号がフリツプフロツプ30
‘こセットされるのがロック(阻止)される。その後、
各プロセッサは一定時間(デレィラィン21で決まる時
間t2)後にi瓜日,、iINH2信号を“H”にする
。jINH,信号はオ−プンコレクタゲート12を通し
てバス上の州日ラインでワイヤードORされており、両
方のjINHが“H”となることによりINHラインカ
rH”となりアンドゲート15を開き、斑Y信号の出力
可能ぐL”に転じることの可能)状態となる。第1のプ
ロセッサはINHが“H”となると、BSY=“H”で
あることを確認してからゲート15の出力によりフリツ
プフロップ31をセットしバスを占有する。既Yを出力
してバスを占有するとフリップフロップ30をリセット
し、次のバス使用権優先制御可能状態にする。第2のプ
ロセッサは第1のプロセッサより遅れてバス要求REQ
2を発生させているが、RQL2出力によりフリツプフ
ロツプ30へのセットを妨げられる。第1のプロセッサ
がバス占有して既Y信号を出力することによりRQL出
力は解除され、フリツプフロップ30がセットされバス
使用要求BRQ2を出力する。バス使用要求BRQ2を
出力するとBRQIの時と同様、RQL,,RQL2が
再び“H”になる。その後各プロセッサはiINH,,
iINH2を出力して次のバス使用権の制御を完了し第
2のプロセッサが使用権を得る(この動作は第1のプロ
セッサがバスを使ってデータ転送を実行しているのと並
行して実行される)。
第2のプロセッサはバス使用権を得たが、第1のプロセ
ッサ既Y信号を解除するまで待たされ、その解除後にバ
スを使用する。第8図は2台のプロセッサがほゞ同時期
にバス使用要求BRQ,を発生させた場合のタイムチャ
ートである。
なお第7図の場合と同様CLK,,CLK2は互いに無
関係なクロック信号である。ここで第1のプロセッサと
第2のプロセッサでは第1のプロセッサの方がバス使用
の優先レベルが高いこととする。両プロセッサからのバ
ス要求REQ,.REQ2がほゞ同時に発生し、両プロ
セッサのフリツプフロツプ30がセットされ、バス使用
要求BRQ,,BRQ2が出力され、それにより、RQ
L,.2が“H”になり、優先判定回路Rの入力を安定
化させる。優先判定回路Rは第1のプロセッサの優先を
判断し、バス上にBRQ,信号が出力され、BRQ2信
号は出力されなくなる。第1のプロセッサはBSY=“
H”を確認してからBSYを出力ぐL”に転じること)
してバスを占有すると共にフリップフロップ30をリセ
ットし、BRQ信号をオフする。BRQ,信号がオフす
ると、第2のプロセッサは優先判定回路Rにより待たさ
れていたBRQ2信号を出力する。この間、RQL,.
2は“H”のままであり、ほゞ同時に発生したバス要求
REQに対しては、全REQを一旦フリップフロップ3
川こ記憶しておき、優先順位の高い方から順にバスを使
用させて行く。以上説明したとおりであるから、本発明
によれば、(1} 各プロセッサごとに、固有の周期を
もつクロックを使用することができ、プロセッサ相互の
間のクロックの同期化を図る等の問題もなく、簡単にバ
スィンタフェース回路を構成できる、‘2} バス優先
権制御の為の共通部が不要である、{3} バスを使用
してのデータ転送と該バスが空いたとき次にどのプロセ
ッサが該バスを使用するかのバス優先権制御が並行して
行なわれるのでバス使用効率が改善される、{4) 少
ないバス信号線で機能を達成できる、などの効果が期待
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従釆の並列式バス使用制御方式の構成を示す
ブロック図、第2図は、第1図におけるパスコントロー
ラ11の回路構成を示す回路図、第3図は、第1図の各
プロセッサ(例えばi)におけるバス使用制御回路を示
す回路図、第4A図は、バス空き状態におけるプロセッ
サiからのバスアクセス要求のタイミングを示すタイミ
ング図、第4B図は、二つのプロセッサ(iとj)が同
時にバス使用要求を発した場合の動作のタイミングを示
すタイミング図、第5図は、この発明の一実施例を示す
回路図、第6図は、第5図に示す実施例の基本動作のタ
イミングを示すタイミング図、第7図および第8図は、
異なったクロック周期をもち互いに非同期で動作する2
台のプロセッサよりバス使用要求が競合して発生した場
合の動作をそれぞれ示すタイミング図、である。 符号説明、1〜i・・・・・・プロセッサ、11・・・
・.・パスコントローラ、12”””データ/ゞス、2
1”””デレイライン、30,31……フリツプフロツ
プ、P・・・・・・プロセッサ部、R・・・・・・優先
順位判定回路。 繁1図 豹2図 第3図 繁ムA図 第48図 第5図 簾6図 第7図 第8図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 各プロセツサ固有のクロツク周期をもち、互いに非
    同期で動作する複数のプロセツサを共通バスに並列に接
    続してなる複数プロセツサシステムにおいて、共通バス
    に対する複数本のバス使用要求線と前記共通バスの空き
    の有無を知らせるビジー信号線と各プロセツサにおける
    バス使用要求の優先の可否判定完了まで出力を禁止する
    禁止信号線とを設け、各プロセツサに割当てられた特定
    のバス使用要求線の優先順位を予め設定され、該プロセ
    ツサにおいて発生したバス使用要求の優先の可否を前記
    優先順位に従って判定する優先判定回路と、何れかのバ
    ス使用要求線上に使用要求信号が発生したときそれを検
    出し、その一定時間後には新たなバス使用要求の発生を
    阻止する阻止手段と、同じく何れかのバス使用要求線上
    から検出された前記バス使用要求信号を、前記優先判定
    回路において発生したバス使用要求の優先の可否判定動
    作の完了に要する時間だけ遅延させた後、出力禁止の解
    除信号として前記禁止信号線上に出力する手段と、該禁
    止信号線から取り込んだ禁止解除信号と前記優先判定回
    路からの判定結果信号と前記ビジー信号線から取り込ん
    だビジーの有無信号とから共通バス使用の可否を決定し
    、可のときはその旨を出力すると共に、前記阻止手段に
    おける阻止を解除し、かつ前記ビジー信号線に共通バス
    の空きがないことを表わすビジー信号を送出する手段と
    を各プロセツサ毎に設け、バス使用中はバス使用要求線
    上にバス使用要求信号を送出しているプロセツサに次の
    バス使用権を与えるようにしたことを特徴とするバス使
    用権制御方式。
JP56049369A 1981-04-03 1981-04-03 バス使用権制御方式 Expired JPS609305B2 (ja)

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JPS57166625A JPS57166625A (en) 1982-10-14
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US4661905A (en) * 1983-09-22 1987-04-28 Digital Equipment Corporation Bus-control mechanism
JPH06110825A (ja) * 1992-09-30 1994-04-22 Nec Corp 共通バス制御方式

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