JPS6265155A - デイジタル・デ−タ処理調停システム - 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】 Ａ０Ｍ業上０利用分野 本発明はディジタル・データ処理システムにおける調停
システムに関する。

Ｂ、従来技術とその問題点 ディジタル・データ処理システムにおいては、複数のユ
ーザ（プロセッサ等）による資源、（データ・バス等）
の共用が頻繁に要求される。どのユーザが資源を管理す
るかを決定するために調停機構が必要となる。

現在ある機構は一般に２つの形式の内の１つを用いてい
る。最初の形式では、資源要求装置（すなわち、関連の
ユーザのための資源を要求する装置）は互いに連結され
、いずれが１つからの要求信号は介在する全ての装置を
通過して共用のアービタに送られる。これは少数の接続
線のみを必要とするという利点を有するが、１つの装置
を除去するときは、連結を維持するためその場所に「身
代り」を置かねばならないことを意味する。

２番目の形式の調停機構では、全ての装置は個々にアー
ビタに接続される。この場合は、システムからの装置の
除去は簡単であるが、多数の接続線が必要となる。

したがって、本発明の目的は少数の配線のみを必要とし
、かつ再配線または「身代り」装置の代用なしに装置の
除去および置換ができる改良された調停機構を提供する
ことにある。

Ｃ０問題点を解決するための手段 したがって、本発明は、複数のユーザの間で共用される
資源を有するディジタル・データ処理システムにおいて
、各ユーザとそれぞれ関連した複数の資源要求装置と、
共通の要求線、許可線及び受諾線を介して要求装置が並
列に接続された資源許可装置とを具備し、各資源要求装
置は、関連のユーザが資源を要求するとき要求信号を要
求線に印加するようにされており、かつ資源許可装置は
要求信号の存在に応答して次に許可線に許可信号を印加
して資源の使用を許可し、資源を要求している各資源要
求装置は許可信号に応答して、各資源要求装置毎に異な
りかつ資源要求装置と関連したユーザの優先順位を決定
する遅延の後、受諾線に受諾信号を印加し、この受諾信
号は資源の使用を関連のユーザに許可しかつ資源が現在
のユーザにより解放されるまで他の資源要求装置が受諾
信号を受諾線に印加するのを阻止するようにした調停シ
ステムを提供する。

本発明の好適な実施例では、要求線における要求信号の
存在に関係なく、現在のユーザが資源を解放したとき許
可信号が許可線から除去され、他の資源要求装置からの
要求信号が要求線に存在する場合にのみ許可線に再印加
される。許可信号の除去は、どの資源要求装置も各々に
対応する完全な遅延の後まで受諾信号を受諾線に印加で
きないように、全ての資源要求装置をリセットする働き
をする。さらに、各資源要求装置における優先順位を決
定する遅延は、カウンタによるのが好ましい、このカウ
ンタは連続的かつ共通に全ての資源要求装置へ印加され
るクロック信号を所定数までカウントした後、受諾信号
を取出すための出力信号を与える。各カウンタは許可線
からの許可信号の除去により初期設定され、許可信号が
再印加されると、付勢されてカウントを始める。

Ｄ、実施例 以下の実施例において、本発明を多数のプロセッサが共
通バスを共用する必要があるディジタル・データ処理シ
ステムに関係して、説明する。したがって、資源要求装
置は「バス・マスタ」と呼ばれる。しかし、本発明は資
源（例えば、入出力袋！Ｉ￥）を多数のユーザにより共
用しなければならない場合に、汎用性を有するものであ
る。さらに、調停システム自体は別にして、関連のデー
タ処理システム（すなわち、バスおよびプロセッサ）の
詳細は本発明の理解のためには不必要でありかつ過度に
図面を複雑にするので示されない。

図および説明において、「要求」や「許可」といっｌと
信号の名称の前にマイナス符号がある場合は、ロー（論
理Ｏ）のとき有意となる信号を示し。

他方・名称の前にプラス符号がある場合（よ、）飄イ（
論理１）のとき有意となる。

第１図において、調停システムは３本の信号線１１（−
要求）、１２（＋許可）および１３（−受諾）を有する
資源付与装置１０（以下、便宜上、アービタと呼ぶ）を
備える。これらの線１１ないし１３は以下で説明する方
法でこれらの線に並列に接続された複数のバス・マスタ
１４．１５，１６、等に共通である。クロック・パルス
が別の線１７を介してバス・マスクに共通に印加される
。

線１１および１３はバス・マスクにより駆動され。

他方、ｌｌＡｌ２はアービター１０により駆動される。

以下で十分に説明するように、各バス・マスクはアービ
タ１０による線１２上の十許可信号の付勢とバス・マス
タによる線１３上の一受諾信号の付勢の間における遅延
として表される異なった優先順位が割当てられる。

バス・マスクのブロック図を第２図に示す。バス・マス
タ内のカウンタ２０のＡないしＤ入力に印加される電圧
により設定される優先順位を除くと、全てのバス・マス
タは同一の方式で動作し、したがって以下の説明は全て
のバス・マスタに当てはまる。ブロックの上に記しであ
るｒ７４ＬＳＩ６１」、ｒ７４Ｌｓ７４」等は市販の回
路部品の型番である。

バス・マスタは入力２１に印加された十内部要求信号に
より作動されて資源（バス）を要求する。

＋内部要求信号はバスを必要とする関連のプロセッサ（
図示せず）により印加されるものとする。

＋内部要求信号はオープン・コレクタ・ドライバ（ＯＣ
Ｄ）２４により反転されてアービタ１０への一要求線１
１をローに駆動する。十内部要求信号はまた準安定状態
を避けるために２つのフリップ・フロップ２２および２
３を用いてクロック１７と同期される０例えば関連する
プロセッサが全て共通のクロックにより駆動される完全
な同期システムでは、フリップ・フロップ２２および２
３は必要ではない。

カウンタ２０にはバス・マスクの優先順位を決定する数
がロードされる。値１４が最高の優先順位であり、以下
１３．１２．１１・・というように続く。第２図に示さ
れるバス・マスクは、入力ＡないしＤに示される電圧が
数１４を表わすので、最高の優先順位を有するバス・マ
スタである。他のバス・マスクでは、入力ＡないしＤに
異なる組合せの電圧が印加される。クロック・パルスが
カウンタ２０に印加されるたびに、線１２上の十許可信
号がローであると５各バス・マスタに対する優先順位決
定数がそれぞれのカウンタ２ｏにロードされる。しかし
、いずれかのバス・マスタによリー要求線１１がローに
駆動されたのに続いて、線１２上の十許可信号がアービ
タ１０によりハイにセットされると、カウンタ２０は付
勢されて値１５に達するまでカウントし、そこでカウン
タ出力Ｇｏはハイになる。同期した十内部要求信号がロ
ーのときは（すなわち、バス・マスタが資源を要求して
いないときは）、カウントはゼロに復帰してさらに続行
し、Ｃｏ上のハイ出力は除去される。他方、同期した十
内部要求信号がハイのときは、ｃｏにおけるハイ出力は
ＡＮＤゲート２５を通過して、反転オープン・コレクタ
・ドライバ（ＯＣＤ）２６を介してアービタ１０への一
受諾線１３をローに駆動する。

線１３上の一受諾信号はシステム内の全てのバス・マス
タ・カウンタ２０のカウントを禁止し、−受諾線１３を
駆動している特定のバス・マスタに関連したプロセッサ
はこれで資源を自由に使用できるようになる。このこと
は線２７上に与えられた十内部許可信号により関連のプ
ロセッサに知らされる。

各バス・マスタ・カウンタ２０内に設定された数は十許
可線１２がローの間その初期値に保たれ、＋許可信号が
ハイになったときにのみ一斉にカウントを開始するので
、資源を要求している最高の優先順位を有するバス・マ
スクのみが資源を得ることができる。これは−受諾線１
３が資源を獲得したバス・マスクによりローに駆動され
るや否や他の全てのバス・マスクは締め出されるからで
ある。

現在資源を使用しているプロセッサがその使用を終ると
、関連の十内部要求償号２１はローにセットされる。−
要求線１１は解放され、資源を要求しているバス・マス
タが他にないときはハイになる。フリップ・フロップ２
２および２３による遅延のため、２クロツク・サイクル
後に一受諾信号が解放される。第３図と関連して説明す
るように、この結果アービタ１０は少くとも１クロツク
・サイクルの間＋許可線１２をローにセットし、それに
より全てのカウンタ２０をそれらの初期状態にリセット
する。したがって、たとえ未だ満たされていない要求を
有していても、他のバス・マスクはその初期値からカウ
ントしなければ、資源を得ることはできない。

アービタ１０を第３図においてブロック図の形式で示す
、線１１上のローである一要求信号はバス・マスクの１
つが資源を要求していることを示し、この信号はＡＮＤ
ゲー）−３０の一方の入力に印加される。本例では、ア
ービダはそれ自身、空いているときに資源を使用するデ
フォルト・プロセッサに関連づけられているものとする
。従って、線１２への十許可信号は全ての場合に直ちに
与えられるわけではない。しかし、デフォルト・プロセ
ッサが資源を解放、するときは、ゲート３ｏの他方の入
力に印加された十内部許可信号がローにセットされる。

アービタが資源を使用しないときは。

＋内部許可信号は必要ではない。

ＡＮＤゲート３０からの出力は準安定状態を防ぐため直
列のフリップ・フロップ３１および３２を用いてクロッ
ク１７と同期される。前述のように、完全に同期したシ
ステムにはこれらのフリップ・フロップは必要ない。

第２のフリップ・フロップ３２からの同期信号がＡＮＤ
ゲート３３の一方の入力に印加される。

ＡＮＤゲート３３の他方の入力はＯＲゲート３４からき
ており、ＯＲゲート３４の２つの入力はそれぞれ一受諾
線１３に直接、ならびにフリップ・フロップ３５を介し
て間接に接続される。この段階では、線１３上の一受諾
信号はハイであるので、ＡＮＤゲート３３はＯＲゲート
３４の出力にょす付勢される。したがって、フリップ・
フロップ３２からの信号は線１２上で十許可信号になる
。

＋許可信号は前述したようにバス・マスタ１４ないし１
６におけるカウンタ２ｏを付勢し、最初にカウント１５
に達したものが一受諾線１３をローにセットして他のバ
ス・マスタを禁止し、関連のプロセッサが資源を使用で
きるようにする。ＡＮＤゲート３３はＯＲゲート３４を
介してフリップ・フロップ３５の出方によって付勢され
るので、−受諾線１３上の信号のハイがらローへの変化
はへＮＤゲート３３を消勢しない。

資源の現在のユーザがその使用を終って、線１３上の一
受諾信号をハイにさせると、他のバス・マスクのいずれ
かからの一要求線１１上におけるロー状態がたとえ継続
して存在していても、それにかかわりなく、ＯＲゲート
３４およびフリップ・フロップ３５は線１２上の十許可
信号を少くとも１クロツク・サイクルの間強制的にロー
にする。

前述のように、このことは全てのカウンタ２ｏを初期設
定する。しかし、−要求線上の信号がローであるときは
、アービタ１０は次のクロック・パルスで十許可線をハ
イにセットしてバス・マスクに優先順位にしたがって資
源を使用させる。他方、他に資源を要求しているバス・
マスクがないときは（−要求信号がハイ）、十許可信号
はローのままである。

調停システムの動作の典型的な例を、第４図および第５
図のタイミング・ダイヤグラムを参照して、以下で説明
する。これらの図は１４および１３の優先順位値（カウ
ンタ初期値）をそれぞれ有する２つのバス・マスクが同
じデータ・バスの使用に関して競合する場合を示す。こ
れらの図は実質的に同一であるが第４図では２つのバス
・マスク（バス・マスタ１及びバス・マスタ２と呼ぶこ
とにする）に関する信号が併せて示されており、第５図
ではそれらの信号がバス・マスク別に分けて示されてい
る。第５図において、−要求１、−受諾１およびカウン
ト１はバス・マスタ１に関係し、他方−要求２、−受諾
２およびカウント２はバス・マスタ２に関係している。

「カラントノは関連のバス°マスダカウンタ２ｏにおけ
る現在のカウント値を指している。−要求信号における
斜線部分は遷移がクロック１７に対して非同期的なこと
があることを意味する。

動作の順序は次の通りであり、以下のパラグラフの番号
は第４図及び第５図で同様に番号を付された時点に対応
するものである。

（１）バス・マスタ２が資源を要求する。

（２）バス・マスタ１が資源を要求する。

（３）アービタ１０がそれ自身の資源使用による任意の
時間遅れの後資源使用を許可する。この時点において、
すでに初期値に保持されていた両方のカウンタ２０がカ
ウントを開始する。

（４）バス・マスタ１がバス・マスタ２より先にカウン
ト１５に達して資源を獲得し、それによってバス・マス
タ２を制する。全てのカウントは一受諾１信号により停
止される。

（５）バス・マスタ１が要求を除去する。

（６）ハス・マスタ１が資源を解放する。これはフリッ
プ・フロップ２２および２３における遅延のため遅れて
生じる。

（７）アービタ１ｏは許可を解除してバス・マスク・カ
ウンタをリセットする。

（８）−要求２がローであるので、アービタ１０は資源
使用を許可する。

（９）バス・マスタ２がカウント１５に達し、資源を獲
得する。

（１０）バス・マスタ２が要求を除去する。

（１１）バス・マスタ２が資源を解放する。

（１２）アービタ１０が許可を解除する。

Ｅ０発明の効果 本発明によれば、各バス・マスクが要求線、許可線及び
受諾線を共用するので配線が少なくてすみ、またハード
ウェア上の変更なしにバス・マスクの除去や置換を簡単
に行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による調停システムの概略ブロ
ック図、第２図は第１図のバス・マスクの１つのブロッ
ク回路図、第３図は第１図のアービタのブロック回路図
、第４図及び第５図は第１図のシステムにおける典型的
な動作順序のタイミングを示す図。 出願人　　インターナショナル・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） ＦＩＧ、４

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数のユーザにより共用される資源を有するディジタル
   ・データ処理システムにおいて、前記ユーザとそれぞれ
   関連した複数の資源要求装置と、前記資源要求装置が共
   通の要求線、許可線及び受諾線を介して並列に接続され
   た資源許可装置（１０）とを具備し、各資源要求装置は
   、関連のユーザが資源を要求するとき、前記要求線に要
   求信号を印加するようになされており、かつ前記資源許
   可装置は前記要求信号の存在に応答して、資源使用を許
   可するため次に前記許可線に許可信号を印加し、資源を
   要求している各資源要求装置は前記許可信号に応答して
   、各資源要求装置毎に異なりかつ資源要求装置と関連し
   たユーザの優先順位を決定する遅延の後、前記受諾線に
   受諾信号を印加し、該受諾信号は前記関連したユーザに
   資源の使用を許可しかつ資源が現在のユーザにより解放
   されるまで他の資源要求装置が受諾信号を前記受諾線に
   印加するのを阻止することを特徴とする調停システム。