KR100359314B1 - 데이터 버스 중재기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각종 보드로 구성되는 통신 기지국 등의 라우터 장치에 있어 각 보드의 버스 점유권을 우선 순위를 적용하여 중재하기 위한 데이터 버스 중재기에 관한 것으로서, 모든 보드(#0∼#3)와 신호 연결되어 채널 0번의 보드(#0)로부터의 버스점유 요구신호(Ch0_req), 채널 1번의 보드(#1)로부터의 버스점유 요구 신호(Ch1_req), 채널 2번의 보드(#2)로부터의 버스점유요구신호(Ch2_req), 및 채널 3번(#3)의 보드로부터의 버스 점유요구신호(Ch3_req)가 있는 지의 여부를 각 보드를 구분하여 인지하고 인지된 하나 이상의 해당 채널 보드의 버스점유 우선순위를 결정하는 우선순위 결정부(21); 상기 모든 보드(#0∼#3)로부터 출력되는 버스점유 요구신호를 논리합하여 출력하는 오아게이트(22); 및 상기 오아게이트(22)의 출력 신호에 근거하여 어느 불특정 보드(#0,#1,#2 또는 #3)로부터 버스점유요구신호가 있음을 인지함과 아울러, 상기 우선순위 결정부(21)에 의해 결정된 각 보드의 버스점유 우선순위에 따라 버스점유를 요구하는 해당 보드의 채널에 버스 점유 권리를 할당하는 버스점유권 할당부(23)로 구성되어, 버스 점유를 요구하지 않은 채널에도 버스 점유권을 할당하여 발생하는 처리 지연 등의 기존의 문제점을 해결한다.

Description

데이터 버스 중재기{Data Bus Arbiter}

본 발명은 데이터 버스 중재기(Data BUS Arbiter)에 관한 것으로서, 특히 각종 보드(board)로 구성되는 통신 기지국 등의 라우터 장치에 있어 각 보드의 버스 점유권을 우선 순위와 라운드 로빈(Round Robin) 방식을 적용하여 중재하기 위한 데이터 버스 중재기에 관한 것이다.

일반적으로, 통신 시스템에 있어서 기지국 장치, 중계 장치 등은 각종 기능의 복수개의 보드들로 구성되어 각 보드간의 데이터 통신 경로를 제공하는 패킷 라우터(Packet Router)가 있고, 그 패킷 라우터는, 도 1에 도시된 바와 같이, 각종 통신 보드(#0.#1,#2,#3...,#N 등)로부터 불규칙적으로 요구되는 버스 점유 요구 신호(Ch0_req, Ch1_req, Ch2_req, 또는 Ch3_req... 등)를 받아 이를 중재하고 요구한 해당 보드에 버스 점유권을 부여하는 버스 중재기(10)를 구비하고 있다.

도 1의 종래 버스 중재기의 동작을 간단히 설명하면, 상기 중재기(10)는 어느 불특정한 하나 이상의 보드로부터 버스 점유 요구신호(Ch_req)가 수신되면 기설정된 상기 보드들의 순서대로 최우선 채널 0번의 보드(#0)부터 순차적으로 각 보드의 채널 상태를 탐색하다가, 해당 채널의 보드 탐색 순서에서 버스 점유 요구가 인지되면 그 해당 채널의 보드에게 채널 점유권을 부여하도록 하였다.

보다 상세히 설명하면, 종래의 버스 중재기(10)는 시스템 클럭에 의해 동작하는 스테이트 머신(state Machine) 형태로 구성되어 동작하는 데, 도 2에 도시된 바와 같이, 버스 점유를 요구하는 보드(이하 "채널"이라 함)가 없으면 "Idle State"를 유지하고,그 "Idle State"에서 버스 점유를 요구하는 불특정 채널이 있으면 "Ch0 State"로 천이한다.

상기 천이된 "Ch0 State"에서 Ch0_req 신호가 있으면 그 채널 0번에 버스 점유 권리를 주고 상기 "Ch0 State"를 유지하며, Ch0_req 신호가 없고 Ch0_req 이외의 다른 채널의 버스점유 요구신호(Ch_req)가 있으면 "Ch1 State"로 천이하며, 아무 채널에서도 버스점유 요구신호가 없으면 다시 "Idle State"로 천이한다.

상기 천이된 "Ch1 State"에서 Ch1_req 신호가 있으면 그 채널 1번에 버스 점유 권리를 주고 상기 "Ch1 State"를 유지하며, Ch1_req 신호가 없고 Ch1_req 이외의 다른 채널의 버스점유 요구신호(Ch_req)가 있으면 "Ch2 State"로 천이하며, 아무 채널에서도 버스점유 요구신호가 없으면 다시 "Idle State"로 천이한다.

상기 천이된 "Ch2 State"에서 Ch2_req 신호가 있으면 그 채널 2번에 버스 점유 권리를 주고 상기 "Ch2 State"를 유지하며, Ch2_req 신호가 없고 Ch2_req 이외의 다른 채널의 버스점유 요구신호(Ch_req)가 있으면 "Ch3 State"로 천이하며, 아무 채널에서도 버스점유 요구신호가 없으면 다시 "Idle State"로 천이한다.

상기 천이된 "Ch3 State"에서 Ch3_req 신호가 있으면 그 채널 3번에 버스 점유 권리를 주고 상기 "Ch3 State"를 유지하며, Ch3_req 신호가 없고 Ch3_req 이외의 다른 채널의 버스점유 요구신호(Ch_req)가 있으면 "Ch0 State"로 천이하며, 아무 채널에서도 버스점유 요구신호가 없으면 다시 "Idle State"로 천이한다.

즉, 종래의 버스 중재기의 스테이트 머신은 "Idle State"를 제외하고 다른 상태는 하나 이상의 불특정 채널의 보드로부터 버스 점유를 요구하게 되면 무조건 Ch0 State → Ch1 State → Ch2 State → Ch3 State → Ch0 State 순서의 라운드 로빈(Round Robin) 형태로 동작한다.

그러나, 이상 설명한 바와 같이 종래의 버스 중재기는 "Idle State"에서 0번째 채널(Ch0)의 보드(#0)가 아닌 다른 채널의 보드가 버스점유 요구를 하더라도 반드시 "Ch0 State"를 거쳐 순차적으로 버스 점유를 요구하는 해당 보드의 채널 상태로 천이하게 되며, 최악의 경우 최종 N번째 채널(ChN)의 보드(#N)가 버스 점유를 요구하게 되면, 그 이전의 모든 보드(#0,#1,#2,...#N-1)에 대한 채널 상태(Ch0 State, Ch1 State, Ch2 State,...ChN-1 State)를 순차적으로 천이하면서 버스 점유를 요구하지 않는 채널의 보드(#0,#1,#2,...#N-1)에 일시적(최소 1개이상의 클록)이나마 버스 점유를 할당하게 되는 문제점이 발생하기 때문에, 이로 인해 버스 점유권 할당의 효율성이 저하되는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로서, 그 목적은 현재 버스 점유권을 가진 채널 보드 이외의 채널 보드로부터 버스 점유 요구가 있으면 현 채널 보드의 처리가 끝난 후 다음 차순의 버스 점유권 우선 순위를 결정하여 그 결정된 순위에 따라 버스점유를 요구하는 채널로 바로 천이하여 버스점유권을 할당하도록 된 데이터 버스 중재기를 제공하고자 하는 것이다.

도 1은 일반적인 통신 시스템의 패킷 라우터의 개략적인 구성도이고,

도 2는 도 1의 종래 버스 중재기의 상태 다이어그램이고,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 버스 중재기의 블록도이고,

도 4는 본 발명의 상태 다이어그램이고,

도 5는 본 발명의 주요 동작에 대한 클럭 타이밍도의 일예이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

#0,#1,#2,#3 : 각종 채널의 보드 21 : 우선순위 결정부

22 : 오아게이트 23 : 버스 점유권 할당부

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 데이터 버스 중재기는, 각각 해당하는 기능을 수행하는 복수개의 보드와, 보드간의 버스 점유를 중재하는 데이터 버스 중재기가 구비된 패킷 라우터 장치에 있어서, 상기 각 보드로부터의 버스 점유 요구를 구분 인지하여 그 각 보드의 버스 점유 우선 순위를 결정하는 우선순위 결정수단; 상기 결정된 우선순위에 따라 상기 버스 점유를 요구하는 해당 보드로 버스 점유 권리를 할당하는 버스 점유권 할당수단을 포함하여 구성되며, 특히 상기 우선순위 결정수단은 현재 버스를 점유하고 있는 보드의 채널에 근거하여 다른 보드의 채널에 우선 순위를 결정하도록 한다.

이와 같이 구성된 본 발명은, 하나 이상의 불특정한 보드로부터 버스 점유를 요구할 시 현재의 버스 점유 상태에 따라 우선 순위를 결정하고 그 결정된 우선 순위에 따라 상기 버스 점유 요구 보드에게 바로 버스 점유권을 할당하여 주기 때문에, 종래와 같이 불필요한 보드에게로 버스 점유권을 할당하게 되는 문제를 방지하여 버스 점유권 할당의 효율을 향상시킨다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 데이터 버스 중재기에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 버스 중재기의 블록도로서, 기지국 장치 등의 라우터에 구비되어 각각 해당 기능을 수행하는 각종 보드가 4개이고 이에 대응하는 채널이 4개인 경우를 일예로 설명하도록 한다.

도 3을 보면, 모든 보드(#0∼#3)와 신호 연결되어 채널 0번의 보드(#0)로부터의 버스 점유 요구 신호(Ch0_req), 채널 1번의 보드(#1)로부터의 버스 점유 요구 신호(Ch1_req), 채널 2번의 보드(#2)로부터의 버스 점유 요구 신호(Ch2_req), 및 채널 3번(#3)의 보드로부터의 버스 점유 요구 신호(Ch3_req)가 있는 지의 여부를 각 보드를 구분하여 인지하고 인지된 하나 이상의 해당 채널 보드의 버스 점유 우선 순위를 결정하는 우선순위 결정부(21); 상기 모든 보드(#0∼#3)로부터 출력되는 버스 점유 요구 신호를 논리합하여 출력하는 오아게이트(OR-Gate)(22); 및 상기 오아게이트(22)의 출력 신호에 근거하여 어느 불특정 보드(#0,#1,#2 또는 #3)로부터 버스 점유 요구 신호가 있음을 인지함과 아울러, 상기 우선순위 결정부(21)에 의해 결정된 각 보드의 버스 점유 우선 순위에 따라 버스 점유를 요구하는 해당 보드의 채널에 버스 점유 권리를 할당하는 버스 점유권 할당부(23)로 구성되어 있다.

이어 본 발명의 동작을 설명하기로 하되, 설명의 편의를 위해 이하의 동작 설명시 도 4 및 도 5를 참조하여 사용되는 용어를 정의하면, No_Ch_req는 버스 점유 유구 채널이 없음을 나타내고, CH_req는 1개 이상의 채널이 버스 점유를 요구함을 나타내며, Ch(n)_req는 N번의 채널이 버스 점유를 요구함을 나타내고, Idle State는 모든 채널에 버스 점유권을 할당하지 않았음을 나타내고, Ch(n) State는 N번의 채널이 버스점유권이 할당됨을 나타내는 것이다.

도 4는 본 발명의 상태 다이어그램(State Diagram)으로서, 먼저 버스 점유를요구하는 채널이 없으면(No_CH_req) "Idle State" 상태를 유지하다가, 그 "Idle State"에서 버스 점유를 요구하는 1개 이상의 불특정 채널(CH_req)이 있으면 상기 오아 게이트(22)는 '하이'신호를 출력하여 상기 버스 점유권 할당부(23)가 이를 인지함과 아울러, 상기 우선순위 결정부(21)에서 현재 버스 점유를 요구하는 채널의 우선 순위(즉, 상기 "Idle State"에서 천이할 차순의 상태)를 결정하고, 상기 버스 점유권 할당부(23)는 상기 결정된 해당 채널 상태로 천이하여 상기 천이된 채널에 버스 점유권을 할당하도록 한다. 예컨대 "Idle State"에서는 우선순위가 Ch0, Ch1, Ch2, 및 Ch3의 순으로 결정되고 이 순위에 따라 현재 버스 점유를 요구하는 채널이 Ch1와 Ch3이라면 Ch0을 거치지 않고 Ch1로 천이하여 그 Ch1에게 버스 점유권을 할당하고 그 Ch1을 처리하고 나서 Ch2를 거치지 않고 바로 Ch3으로 천이하여 그 Ch3에게 버스 점유권을 할당한다.

"Ch0 State"에서 0번 채널이 계속 버스 점유를 요구(Ch0_req)한다면 "Ch0 State"를 유지함으로써 그 0번 채널이 버스를 점유하여 해당 작업을 수행하도록 한다. 상기 우선순위 결정부(21)는 상기 0번 채널이 해당 작업을 수행하고 난 후 버스 점유를 요구하는 채널이 없으면(No_CH_req) 상기 "Idle State"로 천이하고, 그 0번 이외의 다른 채널이 버스 점유를 요구하면(CH_req) 다시 상기 우선 순위 결정부(21)에서 다음으로 천이할 우선순위 상태를 결정하며, 이에 따라 상기 버스 점유권 할당부(23)는 상기 결정된 해당 채널 상태로 천이하여 상기 천이된 채널에 버스 점유권을 할당하도록 한다. 예컨대, "Ch0 State"에서는 우선순위가 Ch1, Ch2 및 Ch3의 순으로 결정된다.

"Ch1 State"에서 1번 채널이 계속 버스 점유를 요구(Ch1_req)한다면 "Ch1 State"를 유지함으로써 그 1번 채널이 버스를 점유하여 해당 작업을 수행하도록 한다. 상기 우선순위 결정부(21)는 상기 1번 채널이 해당 작업을 수행하고 난 후 버스 점유를 요구하는 채널이 없으면(No_CH_req) 상기 "Idle State"로 천이하고, 그 1번 이외의 다른 채널이 버스 점유를 요구하면(CH_req) 다시 상기 우선 순위 결정부(21)에서 다음으로 천이할 우선순위 상태를 결정하며, 이에 따라 상기 버스 점유권 할당부(23)는 상기 결정된 해당 채널 상태로 천이하여 상기 천이된 채널에 버스 점유권을 할당하도록 한다. 예컨대, "Ch1 State"에서는 우선순위가 Ch2, Ch3 및 Ch0의 순으로 결정된다.

"Ch2 State"에서 2번 채널이 계속 버스 점유를 요구(Ch2_req)한다면 "Ch2 State"를 유지함으로써 그 2번 채널이 버스를 점유하여 해당 작업을 수행하도록 한다. 상기 우선순위 결정부(21)는 상기 2번 채널이 해당 작업을 수행하고 난 후 버스 점유를 요구하는 채널이 없으면(No_CH_req) 상기 "Idle State"로 천이하고, 그 2번 이외의 다른 채널이 버스 점유를 요구하면(CH_req) 다시 상기 우선 순위 결정부(21)에서 다음으로 천이할 우선순위 상태를 결정하며, 이에 따라 상기 버스 점유권 할당부(23)는 상기 결정된 해당 채널 상태로 천이하여 상기 천이된 채널에 버스 점유권을 할당하도록 한다. 예컨대, "Ch2 State"에서는 우선순위가 Ch3, Ch0 및 Ch1의 순으로 결정된다.

또한, "Ch3 State"에서 3번 채널이 계속 버스 점유를 요구(Ch3_req)한다면 "Ch3 State"를 유지함으로써 그 3번 채널이 버스를 점유하여 해당 작업을 수행하도록 한다. 상기 우선순위 결정부(21)는 상기 3번 채널이 해당 작업을 수행하고 난 후 버스 점유를 요구하는 채널이 없으면(No_CH_req) 상기 "Idle State"로 천이하고, 그 3번 이외의 다른 채널이 버스 점유를 요구하면(CH_req) 다시 상기 우선 순위 결정부(21)에서 다음으로 천이할 우선순위 상태를 결정하며, 이에 따라 상기 버스 점유권 할당부(23)는 상기 결정된 해당 채널 상태로 천이하여 상기 천이된 채널에 버스 점유권을 할당하도록 한다. 예컨대, "Ch3 State"에서는 우선순위가 Ch0, Ch1 및 Ch2의 순으로 결정된다.

도 5는 도 4를 참조로 상술된 본 발명의 주요 동작에 대한 일예 즉, 각 채널 보드의 버스 점유 요구 신호(Ch_req)와 이에 따른 버스 점유권 할당 신호(Ch_grant) 및 채널 점유 상태(Ch_state)를 클럭 타이밍도로 나타낸 것으로서, 도5의 (a)는 채널 0번 보드의 버스 점유 요구 신호(Ch0_req)의 클럭 타이밍도이고, 도5의 (b)는 채널 1번 보드의 버스 점유 요구 신호(Ch1_req)의 클럭 타이밍도이고, 도5의 (c)는 채널 2번 보드의 버스 점유 요구 신호(Ch2_req)의 클럭 타이밍도이고, 도5의 (d)는 채널 3번 보드의 버스 점유 요구 신호(Ch3_req)의 클럭 타이밍도이며, 도5의 (e)는 (a)에 따른 채널 0번 보드의 점유권 할당 신호(Ch0_grant)의 클럭 타이밍도이고, 도5의 (f)는 (b)에 따른 채널 1번 보드의 점유권 할당 신호(Ch1_grant)의 클럭 타이밍도이고, 도5의 (g)는 (c)에 따른 채널 2번 보드의 점유권 할당 신호(Ch2_grant)의 클럭 타이밍도이고, 도5의 (h)는 (d)에 따른 채널 3번 보드의 점유권 할당 신호(Ch3_grant)의 클럭 타이밍도이며, 마지막 도 5의 (i)는 상기 (e)(f)(g)(h)에 따른 각 채널 보드의 채널 점유 상태(Ch_state)를 나타낸것이다.

도 5를 보면 상술된 바와 같이 현재 버스를 점유하고 있는 보드의 채널에 근거하여 다른 보드의 채널에 우선 순위를 결정하고, 그 결정된 보드의 채널에 버스 점유권을 할당하도록 함으로써, 도 5의 (i)에 도시된 채널 점유 상태에서와 같이, "Idle State"→"Ch0 State"→"Ch1 State"→"Ch2 State"→"Ch3 State"→"Idle State"→"Ch1 State"→"Ch3 State"→"Ch0 State"→"Ch3 State"→"Idle State"로 천이할 수 있다.

즉, 예를 들어 t₀시점에서 도 5의 (b)를 보면 채널 1번 보드의 버스 점유 요구 신호(Ch1_req)가 '하이'에서 '로우'로 변함과 아울러 도 5의 (d)와 같이 채널 3번 보드의 버스 점유 요구 신호(Ch3_req)가 '하이' 상태를 유지하고 있으므로, 도 5의 (f)와 같이 채널 1번 보드에 할당되었던 점유권 할당신호(Ch1_grant)는 중단됨과 아울러 도 5의 (h)와 같이 채널 3번 보드의 점유권 할당 신호(Ch3_grant)가 '하이'에서 '로우'로 변하게 되어 그 채널 3번 보드에 점유권이 할당된다. 따라서, 도 5의 (i)와 같이 t0 시점에서 "Ch1 State" 상태로부터 "Ch2 State"를 거치지 않고 곧바로 "Ch3 State"로 천이하게 되는 것이다. 이와 마찬가지로 t₁시점에서는 "Ch0 State" 상태로부터 "Ch1 State"와 "Ch2 State"를 거치지 않고 곧바로 "Ch3 State"로 천이하게 된다.

이상의 설명에서 버스 점유를 요구하는 채널(즉, 보드)가 4개인 경우를 예로 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 채널이 4개 이상의 N개로 확장되어도 상술된 본발명이 적용될 수 있음은 물론이다.

이상 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 데이터 버스 중재기에 의하면, 실제 버스 점유를 요구하는 채널에 대해서만 버스 점유권을 할당하므로, 버스 점유를 요구하지 않은 채널에도 버스 점유권을 할당하여 발생하는 처리 지연 등의 기존의 문제점을 해결함과 아울러, 본 발명의 우선순위 결정부 및 버스 점유권 할당부는 최소의 로직(Logic)만을 필요로 하는 스테이트 머신으로 구현가능하므로 경제성이 우수한 최적 성능의 버스 중재기를 제공하는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 각기 해당하는 기능을 수행하는 복수개의 보드와, 그 보드들간의 버스 점유를 중재하는 데이터 버스 중재기가 구비된 패킷 라우터 장치에 있어서,

   상기 각 보드로부터의 버스 점유 요구를 인지하여 그 각 보드의 버스 점유 우선 순위를 결정하는 우선순위 결정수단; 및

   상기 결정된 우선순위에 따라 상기 버스 점유를 요구하는 해당 보드로 버스 점유 권리를 할당하는 버스 점유권 할당수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 데이터 버스 중재기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 우선순위 결정수단은 현재 버스를 점유하여 사용 완료한 보드의 채널에 근거하여 다음 우선 순위의 보드의 채널을 결정하는 것을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 데이터 버스 중재기.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 우선순위 결정수단은 버스를 점유하여 사용 완료한 보드의 사용 완료 시점에서 버스 점유를 요구한 보드가 없는 경우에는 기 지정된 우선 순위에 따라 다음 버스 점유를 요청한 보드간의 우선 순위를 결정하는 것을 특징으로 하는 데이터 버스 중재기.