JPS635785B2

JPS635785B2 -

Info

Publication number: JPS635785B2
Application number: JP58081794A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Takamatsu
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1983-05-12
Filing date: 1983-05-12
Publication date: 1988-02-05
Also published as: JPS59208623A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明は共有データバスの優先制御方法に係
り、特に共通データバスの高占有状態時の占有制
御に好適なバス優先制御装置に関する。

〔発明の背景〕

第１図及び第２図は計算機システム等のバス構
成の代表例を示すものである。これらは計算機内
の高速バス、計算機間リンケージバス、入出力バ
ス等のシステムで用いられる。第１図はデータバ
ス１にプロセツサ等の機器３〜８が接続されてお
り、機器３〜８がバス１を占有しようとする時
は、アービタ２に対し占有要求を出す。アービタ
２は、複数の占有要求に対し１つの機器を選択し
てバス占有を許可するための制御回路である。し
かし、このようなシステムでは、アービタ２の電
源がオフとなつたり故障によりダウンすると、全
系ダウンとなる欠点をもつ。またアービタ２に
は、各機器３〜８からの占有要求信号とアービタ
２からの許可信号が集中するので、入出力ピンが
ネツクとなる場合がある。

一方、第２図の構成では、データバス１に機器
１０〜１５が接続されているが、第１図のような
独立したアービタはなく、バスの占有制御回路は
各機器１０〜１５に分散されている。このような
バス構成は集中制御部がないので部分ダウンが全
系ダウンに結びつくことが少なく、経済的に高信
頼性を実現できる。本発明はこの第２図のバス構
成の占有優先制御に関するものであつて、その詳
細な構成を以下に示す。

第３図は、第２図のバス構成をもつ情報処理装
置の一例を示したものである。一般に機器間の情
報伝送バス１は、クロツク信号CLOCK、占有制
御線REQ、データ線DATA、アドレス線ADDR
等より構成されている。機器１０，１１，１２は
データ処理装置であり、内部レジスタ１０４〜１
０６、演算器１０７、内部メモリ１０８、内部バ
ス１０９，１１０等をもつ。また情報伝送バス１
とのインターフエースとしてデータ送信のための
レジスタ２９、アドレス送信のためのレジスタ１
１１、データ受信のためのレジスタ１１２、アド
レス受信のためのレジスタ１１３とバス占有機構
１１４、クロツク回路１１５等をもつ。このう
ち、本発明に関する分散設置された占有制御回路
１６のより詳細な構成が第４図に示されている。
但し同図では、簡単のため機器１０の関連部分１
６のみを示している。またこの例ではクロツク同
期式のバスを考え、そのためのクロツク信号は別
の部分から供給されるものとする。バス占有要求
フリツプフロツプ２６の出力Ｑが１になると機器
１０からバス占有要求が出されたことを意味し、
フリツプフロツプ２７の出力Ｑ＝１は、後述のよ
うに機器１０がバスを占有していることを意味す
る。バス優先制御回路２８の詳細は第５図に示さ
れている。また第４図の回路１６内のインバータ
２２１〜２２３の入力端の一部が接地されている
が、これは各機器１０〜１２の優先度を定めるも
のであつて、各機器１０〜１２の回路１６〜１８
毎に番号として各機器１６〜１８が異なつた位置
で接地されている。

以上の従来回路の動作を説明する。第４図に於
て、接地電位を論理値０、V_cc＞０の電位を論理
値１に対応させると、回路１６〜１８のインバー
タ２２１〜２２３の出力論理値Ｉ〜Ｋは、インバ
ータ２２１〜２２３の入力の接地の有無、つまり
機器毎に設定された優先順位のみで定まる。回路
１６の場合は（Ｉ，Ｊ，Ｋ）＝（１，０，０）であ
り、同様に回路１７，１８に対しては（０，１，
０）、（０，０，１）になる。一方、フリツプフロ
ツプ２６は、自系（回路１６では機器１０）から
の占有要求信号３７がオンするとその出力Ｑが１
となり、従つてナンドゲート２４１〜２４３の出
力は（０，０，１）になる。但し、Ｑ＝０の時、
つまり自系からの占有要求のない時は（１，１，
１）である。同様に、他系の回路１７，１８から
の同様の出力は、その系の占有要求有の時（１，
０，１）及び（１，１，０）、占有要求なしの時
はいずれも（１，１，１）である。これらの各回
路１６〜１８のナンドゲート２４１〜２４３出力
は、占有制御線REQi，Ｊ，ｋでそれぞれ接続さ
れており、例えばREQiの論理値は、回路１６〜
１８からの出力が１つでも０（接地レベル）なら、
他に１（ハイレベル）があつてもこれは接地され
て０になるものとする。従つて、制御線REQi，
ｊ，ｋは、回路１６，１７，１８のそれぞれが占
有要求有の時は他に関係なく０になる。即ち、対
応制御線を占有要求時にオンにする。そしてこれ
が再びインバータ２３１〜２３３で反転されるの
で、信号RI〜RKの各々は、回路１６〜１８の
各々が占有要求有のとき１、ないとき０となり、
これと前述のインバータ２２１〜２２３の出力Ｉ
〜Ｋ（固定）が第５図に示す各回路１６〜１８の
優先制御回路２８へ入力させる。この優先制御回
路２８は固定した優先順位に従つて対応機器１０
の占有の可否を判定する。従つて、優先判定回路
と呼んでもよい。

第５図の回路では、まずRI＝１の時、これは
ゲート３８，３９へ反転入力されるので強制的に
オフとなる。即ち機器１０から占有要求が出され
てRI＝１となると、占有制御線REQi（＝０）を
通して回路１７，１８のゲート３８，３９はオフ
されるので、回路１７，１８に占有要求RJ＝RK
＝１があつてもなくても出力Ｓは０となり、バス
占有は許可されない。そして回路１６のみがＩ＝
１，RK＝１の条件によつてアントゲート３７
が、従つてオアゲート４０がＳ＝１を出力し、第
４図のフリツプフロツプ２７をセツトする。これ
によつてゲート２５がオンし、データレジスタ２
９がデータ線DATAと接続される。即ち回路１
６（機器１０）が最優先的にバスを占有する。

次にRI＝０、即ち回路１６からの占有要求が
ない時は、RI＝０の条件で各回路１６〜１８の
ゲート３７はオフ、ゲート３８，３９はオン状態
になる。この時RJ＝１、即ち回路１７（機器１
１）から占有要求があると回路１７のゲート３８
のみはＪ＝１の条件で１を出力し、これがＳ＝１
を出力する。即ちバス占有を前述と同様にして許
可される。回路１６，１８のゲート３８はＪ＝０
のため出力は０、また回路１６〜１８のゲート３
９はRJ＝１の条件でオフのままである。このよ
うに、回路１６に占有要求がなく、回路１７にあ
ると、回路１８の占有要求有無に関わりなく回路
１７がバスを占有できる。即ち回路１７（機器１
１）は第２順位の優先権をもつ。

同様な考察により、回路１８は、回路１６，１
７に占有要求がない時のみ、バスを占有でき、第
３順位の優先権を持つ。即ち、このバス優先制御
回路２８は、Ｉ，Ｊ，ＫとRI，RJ，RKに対して
固定した順位のもとにゲート３７，３８，３９に
入力させるようにした。この結果、バス優先制御
回路２８は、当該対応機器１０に占有要求があれ
ば、優先順位に従つて占有確保されることにな
る。しかしながらこの独立アービタのない従来方
法には次のような問題点がある。

第６図及び第７図は上記の優先制御方法によつ
た時の動作例を示すタイムチヤートで、同期用の
クロツク信号CLOCKより少し遅れて占有要求の
有無を示す信号RI，RJ，RK等が確立され、これ
を受けて占有許可が優先制御回路２８により与え
られるまで、最低１クロツクを要する。そこで
今、第６図のようにタイミングt₀においてRI＝
RK＝１になつたとする。つまり、回路１６，１
８から占有要求が出されたとすると、タイミング
t₁において各機器のバス優先制御回路２８が働
き、前述のように優先順位の高い回路１６により
バス占有が許可される。しかしこれによつて回路
１６のフリツプフロツプ２７の出力Ｑが１となつ
て、フリツプフロツプ２６が次のタイミングでリ
セツトされるので、タイミングt₂では回路１８に
よるバス占有が許可される。以下、同様に動作す
る。第７図の例では優先度の高い機器１０，１１
（回路１６，１７）が非常に高速な転送を行うも
のとする。そうすると、RI＝１，RJ＝１の信号
が交互に連続して出される可能性があり、この時
RK＝１、即ち機器１２（回路１８）からの要求
は中々受付けられない。このため、機器１２がタ
イムアウト等でダウンしてしまう。

第８図は、従来の優先制御方法の別の例を示す
もので、伝播論理を用いている。例えば機器４２
が現在バス占有中であり、その占有を解除したと
き機器４３に対して伝播信号４５を送る。ここで
機器４３がバス占有要求状態でなければその信号
をバイパスして伝播信号４６として機器４４に送
る。たまたま機器４４がバス占有要求状態である
場合はバスを占有すると共に伝播信号４７はオン
しない。すなわちバス占有要求状態において前の
機器より伝播信号をとらえた時、バス占有権を得
る方法である。しかし、この方法では、機器４２
〜４４のいずれかが非実装であると伝播信号が伝
わらないため、非実装状態が考えられる場合は採
用できない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、前述した従来技術の問題点を
解決し、独立アービタのない分散制御形のデータ
バスに接続される機器に対して、常にバス占有の
機会が与えられるようにすることによつて、バス
負荷の高いところでも高速機器群と低速機器群に
対して本来のバス性能の限界まで効率よくサービ
スできるようにした、バスの優先制御装置を提供
するにある。

〔発明の概要〕

本発明は、バス占有の優先順位を変化させる手
段を設けるとともに、いずれかの機器によつてバ
スが占有された時に、その機器の優先順位を上記
手段によつて低下させるようにしたことを特徴と
するものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を第９図の実施例を用いて説明す
る。本実施例は、各機器に設定された優先順位を
示す信号（Ｉ，Ｊ，Ｋ）を符号化するコーダ１４
９と、ゲート群１５０と、バスに付加された識別
線IDと、この識別線IDの内容に応じて優先順位
を変更するためのシフタ１４８とが第４図の従来
回路１６〜１８に追加されたものであつて、その
動作は以下の通りである。即ち、シフタ（優先順
位変更回路）１４８は、制御線REQとバス優先
制御回路（優先判定回路）２８との間にあつて、
優先制御回路２８へのＩ，Ｊ，Ｋ，RI，RJ，RK
の入力順位を識別線IDに乗つている占有番号に
従つて変更させ、実質的に優先順位を変更させる
こととした。更に詳細する。但し、従来例と同様
に、バスに接続される機器は３台として説明す
る。

エンコーダ１４９は、識別線IDの本数をでき
るだけ少なくするために設けられており、自機器
の優先順位を示す信号（Ｉ，Ｊ，Ｋ）を２進パタ
ーンに符号化して出力する。この優先パターン
は、いずれかの機器がバスを占有してその内部の
フリツプフロツプ２７がオンしている時、ゲート
群１５０がオンして識別線IDへ送出される。各
回路のシフタ１４８は、その入力信号（Ｉ，Ｊ，
Ｋ）及び（RI，RJ，RK）をシフトすることによ
つて、以下のように優先順位の変更を識別線ID
の内容に応じて行う。

第１０図はシフタ１４８の構成例を示すもの
で、デコーダ１６３は、識別線ID上の優先パタ
ーンを解読し、もしその内容が（Ｉ，Ｊ，Ｋ）＝
（０，０，０）、即ち回路１８（機器１２）がバス
を占有していた時は、その出力Ｄ３のみを論理値
１とする。解読結果が（Ｉ，Ｊ，Ｋ）＝（１，０，
０）又は（０，１，０）、即ち回路１６（機器１
０）又は回路１７（機器１１）がバスを占有して
いる時は、その出力Ｄ１又はＤ２のみを論理値１
とする。従つてゲート１６４は、その構成から明
らかなように、その入力（RI，RJ，RK）をその
出力（XI，YJ，ZK）へ第１１図に示すように対
応づけて出力する。もう１つのゲート群１６５も
ゲート群１６４と全く同じ構成であるので、入力
（Ｉ，Ｊ，Ｋ）と出力（Ｘ，Ｙ，Ｚ）も全く同様
に対応づけられる。

以上のシフタ１４８の出力（Ｘ，Ｙ，Ｚ），
（XI，YJ，ZK）は、第５図で説明した優先制御
回路２８へ入力される。この回路は、前述したよ
うにＸ，Ｙ，Ｚの順に高い優先度でもつて優先制
御を行う。このため、第１１図のＤ３＝１の時、
即ちバスがいずれの機器によつても占有されてい
ないか、あるいは最も設定優先順位の低い機器１
２（回路１８）によつて占有されている時は、
（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（Ｉ，Ｊ，Ｋ），（XI，YJ，ZK）＝
（RI，RJ，RK）となり、実際の優先順位は従来
例で説明した通りの、設定された優先順位のまま
となる。この様子は第１２図のタイムスロツト
t₀，t₃，t₆に示されている。

Ｄ１＝１、即ちバスが最も設定優先順位の高い
機器１０により占有されている時は（Ｘ，Ｙ，
Ｚ）＝（Ｊ，Ｋ，Ｉ），（XI，YJ，ZK）＝（RJ，
RK，RI）となつて、優先順位は高い方から機器
１１，１２，１０に変更される。即ち今、バスを
占有した機器１０は次のタイムスロツトでは最低
の優先順位とされる。この時の様子は第１２図の
タイムスロツトt₁，t₄，t₇に示されている。Ｄ２
＝１の時も同様にして、バスを占有した機器１１
が次には最低の優先順位を与えられる。

以上のように、本実施例では、各機器はバス占
有権を均等に割当てられるので、従来の分散形制
御方法のように、低速機器のバス使用が長期間許
可されないといつた不都合をなくすことができ
る。なお、本実施例では、バスに接続される機器
は３台としたが、これは台数がふえても容易に本
発明の方法を適用可能なことは明らかであり、ま
た、バス占有の優先権変更のためのシフタ１４８
に代つて別の適当な論理構成の回路を用い、高速
機器には低速機器よりも多い頻度で優先権を与
え、かつ低速機器が待ち時間中にタイムアウトし
ないようにすることも可能である。

以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、高信頼度の分散制御を実現することができ、
バスの効率よい使用が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は独立アービタを有するバス構成を示す
図、第２図は分散制御形のバス構成を示す図、第
３図はバスに接続される機器の構成例を示す図、
第４図は従来の優先制御のための関連回路を示す
図、第５図は優先制御回路を示す図、第６図及び
第７図は従来方法の動作タイムチヤート、第８図
は別の優先制御方法を示す図、第９図は本発明の
一実施例を示す図、第１０図及び第１１図は第９
図のシフタの構成図及びその動作説明図、第１２
図は第９図の実施例の動作説明図である。１……バス、１０〜１５……機器、２６……占
有要求フリツプフロツプ、２８……優先制御回
路、１４８……シフタ、１４９……エンコーダ、
１６３……デコーダ、１６４，１６５……ゲート
群、REQ……占有制御線、ID……識別線。

Claims

【特許請求の範囲】１複数個の機器と、該機器に共通に接続した共
通バスと、各機器対応に設けた占有制御回路と、
上記機器対応に設けられた複数の信号線であつ
て、各占有制御回路に共通に接続した占有制御線
と、を有し、各占有制御回路は、対応機器番号設定部と、対応機器からの占有要
求ありの条件で機器番号をもとに当該機器対応の
占有制御線をオンする手段と、全機器に対して予
じめ定まつた優先順位を持ち、対応機器の占有制
御線のオン状態及び対応機器番号を予じめ定まつ
た順位で入力し、このオン状態及び機器番号をも
とに上記優先順位に従つて自己の占有の可否を決
定する優先判定回路と、該判定回路の占有確保信
号をセツトするフリツプフロツプと、該フリツプ
フロツプ出力有りの条件で対応機器番号を上記識
別線に乗せ且つ上記共通バスの占有を確保させる
制御を行わせる手段と、より成ると共に、上記占有要求線と優先判定回路との間に、当該
共通バスの占有状態終了後の次の優先順位設定用
の優先順位変更回路を設け、該優先順位変更回路
は、上記識別線上の占有機器番号をラツチする手段
と、該ラツチした占有機器番号に従つて上記優先
判定回路に入力させる占有要求線のオン状態及び
機器番号の入力順位を、次の占有確保時に使用さ
せるべく、変更する手段と、より成る、ことを特
徴とするバス優先制御装置。