JPS6156542B2

JPS6156542B2 -

Info

Publication number: JPS6156542B2
Application number: JP57159712A
Authority: JP
Inventors: Jooji Guraisu Donarudo; Edowaado Haurii Furanku
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1981-11-03
Filing date: 1982-09-16
Publication date: 1986-12-03
Also published as: CA1173972A; MX153861A; EP0078389A1; ES517025A0; DE3271388D1; US4451881A; JPS5884332A; EP0078389B1; ES8309045A1

Description

【発明の詳細な説明】

本発明の分野本発明は処理エレメント（例えばプロセツサ、
データ・ストア、ストレージ・コントローラ、
Ｉ／Ｏプロセツサなど）を相互接続するバス・シ
ステムに関し、とくに処理エメレントごとにバ
ス・アクセスを制御する手段を設けるとともに、
バス・アクセスを決定するための優先順位コード
を複数組に分け、各組ごとを各ステージで段階的
に処理して最終的なバス・アクセスの可否を決定
し、これにより少ない本数の優先順位コード用バ
スで多数の優先順位を設定できるようにしたもの
である。緒言及び先行技術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、例えばプロセツサ及びメモリは、アド
レス及びデータを搬送するバスによつて相互接続
される。本発明は、バス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、一般的に処理エレ
メント（PE）と呼ばれる。本発明は、データ、
アドレス、状況ビツト、制御ビツトのような情報
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、他の処理エレ
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がある時、内部信号を発生す
る通常の手段を有する。例えば、処理エレメント
は状況信号を読取り、この信号は、情報バスの使
用をともなう何らかの動作が要求されていること
を示すかも知れない。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
為の他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の手段を有する。いくつかのPEがバスで相互に接続されている
時、優先順位装置及びプロトコルが設けられる。それは、各PEに対する優先順位割当てを含む
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
ビツト・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つて決まる。情報バスに対するアクセスの競争時間が始まつ
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
とによつて、相互にそれらのコードを伝達する。優先順位バスは情報バスとは別個のものであつ
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シーケンス
で決定された最高優先順位PEによつて使用され
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、他の優先順位
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。先行技術は、多数のPEが少数の線より成る優
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りも多いビツト
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（特開昭56―101237号公
報）を参照されたい。本発明の要約本発明の目的は、多数のPEがそれぞれ同一構
成の競争装置（優先順位装置）を具備し、同一の
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の数を簡単に増加又は減少さ
せることのできるシステムを提供する事である。この発明においては、PEの優先順位コード
は、例えばＡ、Ｂ、Ｃと呼ばれる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の競争段階があつて、（Ｎ＋１）Ｍ又
はそれより少ないPEを処理する一般的場合を説
明する。）。各競争段階において、競争するPE
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（優先コードに応じてアクセス可能
を示す信号）でなければ（NOT HIGH）、それは
その競争段階シーケンスで競争から脱落する。最後の段階（ステージＣ）で高（HIGH）であ
る１個のPEが、次に情報バスへのアクセスを与
えられる。具体的な例では各PEの競争装置はトツプ
（TOP）、グループ（GROUP）、タスク
（TASK）と呼ばれる３つの動作モードで動作す
る。トツプ・モードは、最高優先順位の競争してい
るPEが、他のフアクタを顧慮することなく、バ
スへのアクセスを獲得する動作を与える。グルー
プ・モードは、同時に競争に入つた全てのPEが
１つのグループを形成し、グループの各PEが、
次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。タス
ク―モードでは同一グループのPEは、優先順位
コ．ドの１部として（たとえばステージＡのコー
ド）、同一のタスク優先順位コードを割当てられ
ている。競争の第１段階として（ステージＡ）、
最高タスクの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）、
優先順位に従つて情報バスへのアクセスを与えら
れる。緒言（第１図の説明）第１図は本発明を例示する２個のPEを示す。
これらのPEはPE（Ｊ）及びPE（Ｋ）で示され
るが、その各々は例えば数百に達する多数のPE
を表わす。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信
を処理するプロセツ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「肯定応答」
（ACKNOWLEDGE）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つ
て制御される。競争回路は、例えば５本の線PO
―P4を有する優先順位バス及び３本の線（決定
線、競争線１及び競争線２）を介して通信する。更に、各PE及び競争回路によつて、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進信
号であつて、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
ツサPEは、それが通信する任意のPEのアドレス
を含む命令と共に動作し、プロセツサのマイクロ
コード又は他の命令デコード手段は、NEED信号
を与えるマイクロステツプを含む。更にNEED信
号は、通常、バツフア・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ヨン・キ
ーを押したりする時に発生される。トツプ・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定される。それ
は、３つのモードの各々に対する状況ビツトによ
つて表わされるか、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個のビツトによつて表
わされる。この状況レジスタは、システムの特定
のPEによつて直接又は間接にアドレス可能であ
り、このPEは、動作モードを選択しかつ対応す
るコードを各PEのレジスタへロードするため、
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、操作要員によつて選択されるとともにセツ
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ツ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へロードさ
れる。実施例の要部の概略さて以下実施例の要部の詳細な構成について順
次説明していくが、これに先だつて要部の概要に
ついて第６図を参照して簡単に説明しておくこと
にする。なお第６図は全体として第１図のPEの
競争回路に相当する。第６図において、優先順位バスには必要に応じ
て各PEから優先順位コードが転送される。決定
線にはビジイ信号すなわち情報バスが占有されて
いるかどうかを示す信号が供給される。競争線
１，２には各PEの競争状況を表わす信号が供給
される。たとえば競争シーケンスを開始するPE
は競争線１，２の信号レベルを同時に高レベルと
する。２つの競争線を設けているのは動作モード
が複数となつていることに対処するためである。
たとえばトツプ・モードでは競争から脱落した
PEは競争線１，２にともに低レベルの信号を供
給する。他方グループ・モードではその場合競争
線１は低レベルでも、競争線２は高レベルとなつ
ている。これにより、競争線２の高レベルのPE
のみ優先的につぎの競争に入れる。競争回路全体の動作はシーケンサ５によつて制
御される。シーケンサ５はゲーテツド・クロツク
４からのクロツクによつてその内部状態を更新し
て他の回路を制御する。競争回路１，２（符号
２，３で示す。両者の詳細は第４図に示され
る。）は競争線１，２に信号を供給して競争シー
ケンスの状況を示す。優先順位回路６は自己の優
先順位コードと、優先順位バスからの対応するコ
ードとを比較して、自己の方の優先度が高いとき
に「高」の信号を出力する。また優先順位回路６
は自己の優先順位コードを優先順位バスを介して
他のPEがわに送出する。リセツト回路７はたと
えば優先度が低い場合に非「高」の信号に応じて
シーケンス５をリセツトして競争を止めさせるも
のである。決定回路１は最終的な優先順位回路６の信号が
「高」のときにビジイ信号を決定線に送出し、ア
クセスを開始させる。なお、以下に説明で多く用いられる信号（とく
に第５図において）について以下に簡単に説明し
ておく。ステツプ信号…… シーケンサ５のステツプを
示す信号。 S1，S2，S3，S4…… シーケンサ５のカウン
タの４つのステージの信号、ステツプ信号に
対応する。クロツク信号…… シーケンサ５を歩進させる
クロツク。競争線１信号…… 各PEの競争シーケンスの
状況を示す。競争している間高レベルであ
る。競争線２信号…… 各PEの競争シーケンスの
状況を示す。モードに応じて変化する。グル
ープ・モードでは競争から脱落しても高レベ
ルである。優先順位バス信号…… Ａ、Ｂ、C3ステージ
のコードからなる。ロード信号…… 優先順位バス信号Ａ、Ｂ、Ｃ
をそれぞれ送出させるタイミングを決める信
号。シフトダン信号…… ロード信号発生後所定遅
延時間後に生じる信号。他のPEからの信号
の遅れを補償する。高信号…… 優先順位回路６からの出力で自己
の優先順位のほうが高いことを示す。決定信号……ビジイ信号。優先順位回路（第２図の説明）この回路は、５ビツトのローカル優先順位コー
ド（P0j、P1j、P2j、P3j、P4j）を優先順位バス
上の５個のビツトP0、P1、P2、P3、P4と比較す
る。５ビツトの各々は、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つて形成され
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、コンポネート１８の群
はロー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」（HIGH）
信号を発生する。コンポーネント１８は、レジスタ２３によつて
与えられる３ビツト・コードから５ビツト優先順
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、次の表に従つて動作す
る。

【表】

【表】表１において、最高優先順位は５ビツト・コー
ド11111である。ここでビツト値0.1は２つの電気
レベルに対応するものである。ビツト値0.1がダ
ウンレベル、アツプレベルのどちらに対応するか
は駆動器１９に左右される。すなわちローカルコ
ードがわの信号線Pnj（P₀j〜P₄j、第２図参照）
がアツプレベルのとき、優先順位バスの対応する
信号線Pn（P₀〜P₄、第２図参照）を駆動器１９
が強制的にアツプレベルにするならばアツプレベ
ルがビツト値１になる。この場合ダウンレベルは
ビツト値０となり、Pnjが０のときは駆動器１９
が優先順位バスの信号線Pnを変更することはな
い、逆にPnjがダウンレベルのとき、駆動器１９
がPnを強制的にダウンレベルにするならばダウ
ンレベルがビツト値１になる。換言すれば、駆動器１９はPnjが１のときPnは
強制的に１にするよう設計する必要があるので
（コードの比較を行うため）、このような要件を満
たすようにビツト値０、１の電気レベルが決定さ
れる。５ビツト・コードを形成するコンポーネント１
８は、次の例から理解される。PEは優先順位コ
ードP0、P1、P2、P3、P4＝00111を有し、エン
コードされた対応する３ビツトはＷ、Ｘ、Ｙ＝
010であると仮定する。レジスタ位置Ｘにある１
ビツトは、それが入力される各OR反転回路（具
体的には優先順位ビツトP0j及びP1jを発生する２
個のOR反転回路。ここでOR反転回路とはNOR
回路とも呼ばれるものである。以下ではOR反転
回路とのみ指称する。）の出力にゼロ・ビツトを
発生する。他のゲートは全てゼロの入力を受取
り、線P2j、P3j、P4j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、Ｘ、Ｙ＝101をレジスタ２３にロードする。コンポーネント（比較回路）２２は、優先順位
バス上に他の信号がない場合を先ず考えることに
よつ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
された対応する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
ビツトに対するOR反転回路は、ローカル優先順
位コードの対応するビツトと、優先順位バスの対
応する線から来る信号を受取る。論先順位バス上
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 P0j、NOT P1j
＝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ビツトを受取り、
０の出力ビツトを発生する。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】 Pnjはビツト目のローカル優先順位コード。 Pnkは優先順位バス上のｎビツト目のコード。 Pnk′は駆動器１９によつて駆動されたのちの
優先順位バス上のｎビツト目のコード。 NOT高は高信号を出力するOR反転回路の入力
（このNOT高が１であれば高信号は０になり、
NOT高が０であれば他のビツトの入力すなわち
他のビツトのNOT高も０であることを条件とし
て高信号は１になる）。これらの機能は、各種の論理構成によつて達成
され得ることは明らかである。シーケンサ（第３図の説明）第３図のシーケンサ回路はグレイ・コード・カ
ウンタ（歩進のごとに１つのステージのビツト値
のみが変化するカウンタ）を含む。このカウンタ
はS1、S2、S3、S4の１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（S1、
S2、S3、S4）又はその補数（ノツトS1、ノツト
S2、ノツトS3、ノツトS4）によつて表わされ
る。グレイ・コード・カウンタは、計数遷移の間
に１ビツト位置だけ変化するから、カウントのパ
リテイは通常の２進カウンタの低順位ビツトのよ
うに交替し、排他的OR回路３０は奇数（ODD）
及び偶数（EVEN）の信号を発生する。これらの
出力は、グレイ・カウンタ又は２進カウンタの出
力より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、通常のクロツク
から入力CKへ与えられた入力パルスに応答し
て、16個の状態（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
S1S2S3S4（偶数）の如く表わすのが便宜であ
る。例えば、状態又はステツプ１については
S1S2S3S4（偶数）＝0010（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ステツプ S1S2S3S4（偶数）（リセツト）１ 0010（０）２ 0110(1) ３ 0111（０）４ 0101(1) ５ 0100（０）６ 1100(1) ７ 1101（０）８ 1111(1) ９ 1110（０） 10 1010(1) 11 1011（０） 12 1001(1) 13 1000（０） 14 0000(1) 15 0001（０） 16 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
テツプ１の状態0010（０）からステツプ２の状態
0110(1)へ進む動作を考える。ラツチS4は、ステ
ツプ１でダウンである「偶数」信号に応答し、そ
の状態をステツプ２のために維持する。ラツチ
S3はステツプ２で上昇する「奇数」信号及びス
テツプ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。ラツチS2は「奇
数」信号、S3信号、ノツト（NOT）S4信号に応
答する。これらの各々はステツプ１の間にアツプ
であるから、ラツチS2は状態を変化させる。ラ
ツチS1はその状態を維持する。何故ならば、そ
の入力の１つ（ノツト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
のステツプに対応する。ステツプ１はリセツト・
ステツプであり、競争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ツト・パルスは
ステージS1、S2、S4をゼロへリセツトし、ステ
ージS3を１へセツトする（第３図では、図面を
簡単にするため、クロツク線及びリセツト線のい
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
で勝つた結果として情報バスへのアクセスを受け
た時、リセツ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。クロツクは、１つのステツプから次のステツプ
へシーケンスを進めるためにゲートされるか、い
くつかのクロツク・サイクルの遅延動作が実行さ
れる時停止される。停止の後、カウンタを次のス
テツプへ進めるため、クロツクはオンにゲートさ
れる。シーケンサ、クロツク・ゲート回路、リセツト
回路の動作は、これらのコンポーネントが本発明
の他の動作中に現われる時に説明する。決定（RESOLUTION）信号決定信号は、情報バスがビジイであること（他
のPEに使用されていること）を知らせるもので
あり、この点通常のものである。PEは、情報バ
ス上の情報転送を開始するとき決定信号を上昇さ
せ、その転送が完了したとき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、そのPEが受信PEへの論理接続形成
処理を開始する。送信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」（第１
図）の通常の「有効」線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、そのPEは終了シーケンスを実行
する。このシーケンスでは、受信PEは、「他のバ
ス」の肯定応答線の信号を上昇させ、これによつ
て、その受信PEがメツセージを受取つたことを
知らせ、他方送信PEは、「有効」線上の信号を降
下させることによつて、この信号に応答する。こ
れらの説明から、決定信号の多くの機能が通常の
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つて、競争シ
ーケンスを開始する（後に説明するように、他の
信号が感知され、他の動作が起る）。決定信号の他の機能は、後に説明する。競争線１及び競争線２（第４図の説明） PEは、NEED信号＝１であり、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
ウンであつて競争線２がアツプである時、競争線
１を（更に競争線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
理積に応答してステツプ２へ進み、かつステツプ
１を表わすコントローラ信号に応答して競争線１
及び競争線２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（競争ステージにはステ
ージＡ、ＢおよびＣが含まれる。第５図の優先順
位バス信号参照）でそれがNOTHIGHであれば、
競争線１を降下させる（しかし、必ずしも競争線
２を降下させない）。ステージＣの終りにHIGH
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、競争線１
（及び競争線２）を降下させる。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。実施例の装置において、競争線１の信号は、シ
ーケンサの出力で論理和S1＋S2として形成さ
れ、従つてステツプ２の始めからステツプ11まで
アツプでありステツプ12，13もアツプであるが、
この例では使用されない）、シーケンサがステツ
プ１へ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は、競争線１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つて
降下させられる。その降下は、PEが競争線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PEは、異つた条件の下で競争
線２を降下させる。この条件は動作モードに依存
する。トツプ・モードにおいて、競争線１が降下
される時には、常にPEは競争線２を降下させ
る。タスク・モードにおいて、もしPEがステー
ジＡでNOT HIGHであれば、それは競争線２を
降下させる。PEがタスク・モードでステージＢ
の競争状態へ入つた後、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、競争線
２のアツプを維持する。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、競争線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（競争線１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・モードで競争線１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
させるまで続けられる。次いで、、グループの全
ての残りの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図は競争線２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
構成に適合化させるため、補数形式ノツト競争線
２で示される。）ラツチ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ツトされる。
それがリセツトされるのは、競争線１がゲート３
４，３５，３６への入力によつて制御される条件
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・モードにありかつステー
ジＡでNOT 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「ノツト・タスク」
＋「高」＝０は、PEがタスク・モードにありかつ
NOT HIGHであることを知らせる。論理和S1＋
ノツトS2＋ノツトS4＋EVEN＝０は、ステツプ
３を限定し、ノツト・シフトダン（NOT
SHIFTDONE）＝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がトツプ・モードにある時、競争線２を競争
線１と共に降下させる。但し、決定線がアツプで
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に情報バスの制御を取らせ、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時）、
及びPEが決定線を上昇させて情報バスの制御を
取つた後に、競争線２を競争線１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
の異つた論理回路の配列によつても達成すること
ができよう。単純な例（第５図の説明）主たる信号及び回路の紹介を終つたので、これ
からPE(J)が唯一の競争PEであり、決定線が降下
している非常に単純な場合の動作を説明する。
PE(J)は、シーケンサがリセツトされているステ
ツプ１にある。信号の論理積「ニード」・「ノツト
競争線１」・「ノツト競争線２」・「ノツト決定信
号」＝１に応答して、PE(J)はシーケンサをステツ
プ２へ進める。ステツプ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、競争線１
及び競争線２を上昇させ、その遅延カウンタへ遅
延１のための計数値をロードする。クロツクはゲ
ートされたままであり、シーケンサはステツプ３
へ前進するためのクロツク・パルスを受取る。シ
ーケンサ信号0111（０）に応答して、クロツク・
ゲートが閉じられ、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期間の間待機
状態に入る。「高」信号は、PE(J)がその優先順位コードを
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点、すなわち遅延１の終りの
時点でアツプとなつている。PE(J)は優先順位バ
スの「高」信号をサンプルし、論理積ノツト
「高」・ステツプ３＝１であればシーケンサをリセ
ツトする。この例において、PE(J)はHIGHであ
り、クロツク・ゲートは開かれており、このため
シーケンサは次のクロツク・パルスでステツプ４
へ前進する。ステツプ４を指定するシーケンサ信
号0101(1)に応答して、遅延２が遅延カウンタへロ
ードされ、クロツクはステツプ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、
シーケンサをステツプ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ツク信号がゲー
トされる。競争シーケンスのステージＢはシーケンサ・ス
テツプ６，７，８，９で実行される。これらのス
テツプはステージＡのステツプ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では、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、ステツプ10で遅延
１をロードし、ステツプ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。
ステツプ11の終りでシフトダン信号が上昇する
と、PE(J)は論理積ステツプ10・シフトダン・
「高」・ノツト決定信号＝１をサンプルする。この
条件の下で、PE(J)は先ず決定信号を上昇させ、
次いでそのシーケンサをリセツトする。それによ
つて、「競争線１」信号及び「競争線２」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、もし情報バスがビシイで
あり、かつノツト決定信号＝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「競争線２」信号及びシフトダン信
号をアツプにし、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）。それによつて、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り、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、PE(J)はステージＣでPE
(K)より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でリセツ
トするので、PE(K)はステージＣでリセツトしな
い。その代り、PE(K)は信号論理積「高」・シフト
ダン・ノツト決定信号＝０を読取り、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機する。前の例では、
PE(J)は単一のPEとしてステージＣの終りに決定
信号がアツ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個のPEが関与する場
合、PE(J)が情報バスの使用を完了し決定信号を
降下した時、PE(K)は情報バスへのアクセスを得
る。（トツプ・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
ツプＣでリセツトする。論理の要約（第６図の説明）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を更に
説明する。次の表が説明の理解に役立つであろ
う。

【表】遅延回路８は、特定のステツプで適当な遅延を
カウンタへロードし、かつシーケンサ５がリセツ
トされた時遅延カウンタをリセツトするため、シ
ーケンサ５からの入力を有する。ステツプ２，
６，10で遅延１をロードするための信号は、表３
からわかるようにS4・ODD＝１である。ステツ
プ４及び８で遅延２をロードするための信号は、
S2・S4・ODD＝１である。同様に、カウンタ
は、0010（０）又はシーケンサ５がリセツトされ
ていることを示す他の利用可能な条件でリセツト
される。シフトダン信号はステツプ11でアツプさ
れたままであることに注意されたい。ステージＡ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の状態出力S1S2S3S4（EVEN）＝0111（０）に
従つて、ステツプ２でシーケンサ５によつて発生
され、ステージＢ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
コードをドロツプさせるため、ステツプ１に対す
るシーケンサ・コード0010(1)を受取る。リセツト回路７は、ステツプ３及び７で、ノツ
ト「高」信号及びシフトダン信号でシーケンサ５
をリセツトするため、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
ステツプは、S2・S4・ODD＝１又はシーケンサ
からの同等の信号によつて限定される。ステージ
Ｃの後で、ローカル信号（競争線2iの補数信号）
でのみリセツトが起る。競争線2iの信号は、グル
ープ・モード又はタスク・モードにおけるPEが
情報バスへのアクセスを得た後、及びトツプ・モ
ードにおけるPEが、情報バスへのアクセスを得
た後か、既に説明したように競争線２を降下させ
た後に降下する。（競争線2iは、第２図に示され
るような駆動器によつて競争線２から分離される
が、この駆動器は第６図に示されていない。）ゲーテツド・クロツク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。スタート信号によつて表わされるように、
クロツク４は、シーケンサ５をステツプ２へ進め
て競争シーケンスを開始するため、NEED信号及
び「トツプ・モード」・「ノツト競争線１」・「ノツ
ト競争線２」＝１でゲートされる。更にそれは、
ロード・ステツプ（ステツプ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、ステツプ５及び９の後でノツト
S4・「奇数」・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、リセツトされていなければ
「高」・S4・「奇数」・シフトダン＝１に応答し
て、ステツプ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、ラツチ
は「高」・シフトダン・ステツプ11・ノツト決定
信号でセツトされる。ラツチがリセツトされるの
は、PEによつ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
路最適化の理由で選ばれた。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)、……がトツ
プ・モードで動作しており、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、「競争線２」信号がアツプであ
るものと仮定する。これらの信号が降下した時、
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
脱落してリセツトし、PE(L)がステージＣで脱落
してリセツ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り、従つてそれ
は、通常、トツプ・モードの場合を除いて、情報
バスが依然としてビジイでありかつ決定信号がス
テツプ11で依然としてアツプである間に完了す
る。）決定信号が降下した時、PE(J)は情報バスへ
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、状報バスへのア
クセスを必要とするPE(K)、PE(L)、及び他のPE
は新しい競争シーケンスを始める。トツプ・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、競争に入つたPE
はリセツトされているが、それらがステージＡ又
はＢで競争から脱落した時、「競争線２」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」信号をアツプにしているグループ中
のPEが存在すれば、「競争線２」信号がアツプで
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
て競争するトツプ・モードの動作として、ステー
ジＡを考えることによつて理解することができ
る。ステージＡで勝つたグループは、ステージＢ
へ進み、敗けたPEはリセツトされ、かつトツ
プ・モードにおけるように「競争線１」信号及び
「競争線２」信号の双方を降下させる。その後、
ステージＢで脱落したPEは「競争線２」信号を
上昇させたままにしており、それによつて次の開
放競争期間の前に、情報バスへのアクセスを獲得
するPEの群を形成する。（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
バス上に所定のフオーマツトで、受信PEのアド
レス、送信PEのアドレス、制御ワード、メツセ
ージの可変部分を置く。この可変部分はデータ、
命令などを含むことができる。メツセージの固定
部分は、エラー訂正ビツト、記憶保護キーのよう
な通常のフイールドを含むことができる。制御ワードは、非監視モード又は監視モードを
指定する１ビツト位置を有する。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・ビツトをセツトするため、監視モードが使用
されて命令が実行される。即ち、送信ステーシヨ
ンが、制御ワードのこのビツト位置によつて知ら
されるように、監視モードで動作していなけれ
ば、受信ステーシヨンは、そのモード・ビツトを
セツトするため、又はその優先順位ビツトをセツ
トするため、命令に応答しない。このフイールド
の他のビツトは、或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、受信ステーシヨンをして決
定信号をアツプに保たせるビツトを有する。それ
によつて、受信ステーシヨンは、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制御を有する。こ
の特殊機構は、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PEがデータをフエツチ
する場合に有用である。それは、通常、低速の電
気機械的記憶装置では使用されない。通常、電気
機械的記憶装置では、データ転送の指令を受取つ
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、制御ワードは送信PEのための優先順位
コードを有する。１つの例として、３ビツト・コ
ードは８つの優先順位レベルを設定する。或る
PEが他のPEから受信PEに或る動作を実行させ
るメツセージを受取つた時、受信PEは、その情
報を送信PEの優先順位に従つて待ち行列へ入れ
ることができる。もし受信PEによつて実行され
るべき高い優先順位のシヨブが待機中であれば、
受信PEはそのビツトを無視することができる。
それによつて、受信PEは、情報バスを争うこと
なく応答することができ、かつ優先順位に従つて
そのジヨブをとることができる。 PEは、或る種のデータ・プロセツサの動作と
類似した方法で、監視モード・ビツトを優先順位
フイールドと結合することができる。或る種のプ
ロセツサは割込レベルを有し、割込みが起つた優
先順位レベルに従つてジヨブを処理する。これら
システムの或るものにおいて、割込レベル当り２
つのプログラムが存在する。１つはユーザのジヨ
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ペレーテイング・シス
テム機能を実行する。この能力は、本発明のシス
テムにおいて、メツセージ・フオーマツト中の優
先順位フイールドと監視モード・フイールドとの
組合せによつて実現される。タスク・モードの動作において、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PE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ヨ
ンの優先順位を、そのステージＡ優先順位コー
ド・レジスタへロードすることができる。例え
ば、もしPEが優先順位コード２を有する送信PE
のためにジヨブを完了した場合、それは２をその
ステージＡ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。そしこのPEに対する次の最高優先
順位のジヨブが、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、より低い優先順位
レベルで競争する。もしこのPEがタスク・グル
ープ５の１部としてバスへのアクセスを待機して
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のジヨ
ブを中断し、レベル４のジヨブを実行し、タス
ク・グループ４の１員としてのレベル４のPEに
応答する。例えば、PEは、低い優先順位レベルで磁気デ
イスク記憶装置のためにハウスキーピング・ジヨ
ブを実行し、かつ高い優先順位のジヨブが実行さ
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よい。情報バスは任意適当な幅であつてよく、その１
部の幅が他の部分よりも広くてもよく、又は１部
の幅が増大又は減少されてよい。情報バスは、任
意のフオーマツトでバス上に置かれることができ
る。例えば、固定フオーマツトのブロツクが可変
調部分のブロツクによつ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PEのデータ
通路の幅に従つて、各種のブロツクが並列に転送
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・システムで通常行わ
れるように、PEはそのメツセージをバス幅のブ
ロツクへ分割する。PEは、同様に、受信PEに接
続されるバスの線上に、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り、PEを据付ける要
員によつて与えられるか、又はメツセージの１部
としてバス上を転送される。例えば、新しく付加
されたPEはその構成を他のPEへ同報通信する
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
るシステムにコンポーネントを加えるか、又はコ
ンポーネントを除くことによつて達成され、更
に、設計を変更して異つ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
させることによつて達成される。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
リケーシヨンを有するバス・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）システムのブロツク図、第
２図は第１図のシステムの各PEに対する優先順
位決定回路を示す略図、第３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図は回路の動作を示すタイミング・チ
ヤート、第６図は１個のPEのシステムのコンポ
ーネントの相互接続を示すブロツク図である。１……決定回路、２……競争回路１、３……競
争回路２、４……ゲーテツド・クロツク、５……
シーケンサ、６……優先順位回路、７……リセツ
ト回路、８……遅延回路。

Claims

【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・システムであつて、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
先順位バスと、各処理エレメントのために上記優
先順位バスの上に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優先順位コード
とを比較する比較手段と、複数の線と、各処理エ
レメントに設けられた信号通知兼信号検出手段で
あつて、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線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
を検出するものと、上記複数の線によつて通知さ
れた所定の信号条件の下で、上記情報バスへのア
クセス取得のための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
記複数の線を介して他の処理エレメントと通信す
る時の遅延を補償する手段とを有し、さらに上記
優先順位コードは複数組の多重ビツトの部分優先
順位コードからなり、上記競争シーケンスにおい
て上記比較手段が上記部分優先順位コードの各組
に関する比較を順次段階的に行つて上記情報バス
へのアクセスの可否を決定するようにしたことを
特徴とするバス・システム。