KR20020094129A - 데이터 전송을 위한 토큰링 방식의 데이터 전송 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이종의 동기신호에 의해 구동하는 디바이스간에 데이터 송수신 인터페이싱 시스템에 관한 것으로 특히, 데이터 입력과 출력을 각각 다른 클럭 신호에 의해 구동 가능하며 전송하고자 하는 데이터를 임시 저장하는 복수개의 레지스터 셀과; 상기 레지스터 셀들의 데이터 저장공간에 전송데이터가 모두 충진되어 있는 경우 송신측의 데이터 전송동작을 홀딩할 것을 경고하는 제 1저장상태 검출부와; 상기 레지스터 셀들의 데이터 저장공간에 전송데이터가 모두 충진되어 있는 경우 수신측의 데이터 억세스 동작을 수행할 것을 경고하는 제 2저장상태 검출부; 및 상기 레지스터 셀들의 리딩과 라이팅 동작을 송신측 혹은 수신측의 요청에 따라 제어하는 요청제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 데이터 전송을 위한 토큰링 방식의 고속 디지털 데이터 전송 시스템을 제공하여 클럭을 사용하지 않는 비동기 회로 또는 서로 다른 이종(異種)의 클럭 주파수를 가진 모듈사이에서 준 안전성을 제거하며 원활한 데이터 전송을 위한 데이터 전송을 수행할 수 있다.

Description

데이터 전송을 위한 토큰링 방식의 데이터 전송 시스템{Data transfer system of Token-ring type for data transfer}

본 발명은 고속 디지털 데이터 전송 방식에 관한 것으로 특히, 클럭을 사용하지 않는 비동기 회로 또는 서로 다른 이종(異種)의 클럭 주파수를 가진 모듈사이에서 준 안전성을 제거하며 원활한 데이터 전송을 위한 데이터 전송을 위한 토큰링 방식의 디지털 데이터 전송 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 고속으로 전송되는 이진 데이터 비트는 리타이밍 클럭 펄스와 데이터 비트의 지연 차이에 의해 발생되는 정적 스큐(static skew)와 시간과 온도의 변화에 의해 발생되는 지터(jitter)가 존재하게 된다.

특히, 고속 디지털 데이터전송 시스템은 전체 시스템이 시스템 클럭 펄스에 동기되어 동작하는 경우가 많다. 이 경우 데이터와 클럭 펄스 사이의 위상이 플립플롭의 셋업 시간(setup time) 및 보류 시간(hold time)을 만족할 만큼 충분히 떨어져 있지 않으면 준안정(metastability) 조건이 발생하여 데이터를 안정적으로 리타이밍할 수 없게 된다.

첨부한 도 1은 종래의 고속 디지털 데이터 리타이밍 장치의 구성도를 도시한 것이다.

첨부한 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 고속 디지털 데이터 리타이밍 장치는 다중 위상 클럭 펄스 생성기(101)와, 클럭 펄스선택 신호 생성기(102)와, 합성 클럭 생성기(103)와, 리타이밍기(104)와, 완충버퍼기(105)로 구성된다.

이와 같이 구성된 종래의 고속 디지털 데이터 리타이밍 장치의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 다중 위상 클럭 펄스 생성기(101)는 n개의 위상을 가진 n개의 다중 위상 클럭 펄스(Multi-phase Clocks)를 생성한다. 상기 클럭 펄스 선택 신호 생성기(102)는 n개의 다중 위상 클럭 펄스중에서 외부에서 입력되는 데이터 비트 간격(unit interval)의 중앙에 근접하여 천이가 발생되는 클럭 펄스를 1개 이상 선택하기 위한 선택신호(Clock Selection Signal)를 출력한다.

합성 클럭 생성기(103)는 클럭 펄스 선택 신호(Clock Selection Signal)를 입력 받아 외부에서 입력된 데이터 비트 간격의 중앙에서 클럭 펄스의 천이가 발생하도록 클럭 펄스를 합성한다. 리타이밍기(104)는 합성된 클럭 펄스(Synthesized Clock Pulse)로 외부에서 입력된 데이터(Serial Data)를 리타이밍하며, 리타이밍된 데이터는 완충 버퍼기(105)를 통해 외부 클럭 펄스에 동기되어 출력된다.

상기와 같은 종래의 고속 디지털 데이터 리타이밍 장치는 동작 조건에 따라 감쇄 요소(derating factor)의 변차에 의해 n/2개(n은 자연수)의 지연 소자로부터 생성된 n개의 위상을 갖는 n개의 다중 위상 클럭 펄스의 첫번째와 n번째 클럭 펄스의 위상차는 클럭 펄스의 m 주기(m은 자연수)가 될 수 있다.

이와 같이 n개 다중 위상 클럭 펄스의 첫번째와 n번째 클럭 펄스의 위상차가 m 주기이면, 클럭 펄스 선택 신호 생성기(102)에서 생성된 선택 신호의 수가 m 개가되어 합성 클럭 생성기(103)에서 합성 클럭을 만드는 데 m개의 클럭이 사용될수 있다.

여러 개의 클럭으로부터 합성 클럭을 만드는 경우 합성된 클럭은 듀티 사이클(duty cycle)이 50%가 되지 않고, 합성에 참여하는 클럭 수에 따라 듀티(duty)가 점점 커지거나 작아지기 때문에, 클럭으로서의 최소 펄스폭을 갖지 못하게 될 수 있고 허용 입력 지터(jitter)의 범위도 작아지게 된다.

또한, 클럭 펄스 선택 신호 생성기(102)에서 다중 위상 클럭 펄스 생성기(101)로부터 입력되는 클럭 펄스와 외부 데이터에는 지터가 존재하므로 동기화 회로의 플립플롭과 리졸빙(resolving) 회로의 플립플롭은 모두 동기되지 않은 상태에서동작하여, 데이터와 클럭간의 셋업 시간(setup time)이나 보류 시간(hold time)이 보장되지 못할 경우 준안정(metastability) 조건에 의해 출력 값의 상태가로직 ‘0’도 아니고 ‘1’도 아니게 된다.

이 때, 동기화 회로와 리졸빙(resolving) 회로의 플립플롭에서 모두 준안정(metastability)이 발생하는 경우 종래의 고속디지털 데이터 리타이밍 장치는 클럭 펄스 선택 신호 생성에 실패하게 되는 문제점이 있었다.

더욱이, SOC기술이 발전함에 따라 서로 다른 클럭을 사용하는 프로세서를 사용하여 시스템을 온칩화 하는 경향이 늘어나고 있는데 이는 상술한 문제점들을 더욱 부각시키게 되었다.

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 고속 디지털 데이터 전송 방식에 관한 것으로 특히, 클럭을 사용하지 않는 비동기 회로 또는 서로 다른 이종(異種)의 클럭 주파수를 가진 모듈사이에서 준 안전성을 제거하며 원활한 데이터 전송을 위한 데이터 전송을 위한 토큰링 방식의 고속 디지털 데이터 전송 시스템을 제공하는 데 있다.

도 1은 종래의 고속 디지털 데이터 리타이밍 장치의 구성도.

도 2는 이종의 동기 클럭을 사용하는 데이터 송수신 프로세서간에 발생사능한 준안전성 형상을 설명하기 위한 예시도.

도 3은 본 발명에 따른 데이터 전송을 위한 토큰링 방식의 고속 디지털 데이터 전송 시스템의 구성 예시도.

도 4는 도 3에 도시되어 있는 시스템의 동작 흐름 예시도.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 데이터 전송을 위한 토큰링 방식의 고속 디지털 데이터 전송 시스템의 특징은, 이종의 동기신호에 의해 구동하는 디바이스간에 데이터 송수신 인터페이싱 시스템에 있어서: 데이터 입력과 출력을 각각 다른 클럭 신호에 의해 구동 가능하며 전송하고자 하는 데이터를 임시 저장하는 복수개의 레지스터 셀과; 상기 레지스터 셀들의 데이터 저장공간에 전송데이터가 모두 충진되어 있는 경우 송신측의 데이터 전송동작을 홀딩할 것을 경고하는 제 1저장상태 검출부와; 상기 레지스터 셀들의 데이터 저장공간에 전송데이터가 모두 충진되어 있는 경우 수신측의 데이터 억세스 동작을 수행할 것을 경고하는 제 2저장상태 검출부; 및 상기 레지스터 셀들의 리딩과 라이팅 동작을 송신측 혹은 수신측의 요청에 따라 제어하는 요청제어부를 포함하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 데이터 전송을 위한 토큰링 방식의 고속 디지털 데이터 전송 시스템의 부가적인 특징은, 상기 레지스터 셀들은 데이터를 전송하고자 하는 전송측과 데이터를 수신하고자 하는 수신측의 동기신호를 입력측 혹은 출력측의 클럭단자에 모두 입력받아 필요신 송신측의 동기신호를 구동클럭으로 사용하거나 수신측의 동기신호를 구동클럭으로 사용할 수 있는 구조를 가짐으로써, 송신측에서 발생되는 데이터를 입력받을 때에는 송신측의 동기신호를 구동클럭으로 입력받아 동작하고, 데이터를 출력하여야 하는 때는 수신측의 동기신호를 구동클럭으로 입력받아 동작하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 데이터 전송을 위한 토큰링 방식의 고속 디지털 데이터 전송 시스템의 부가적인 다른 특징은, 상기 각 레지스터 셀은 데이터의 저장시 플러그를 발생시켜 자신이 데이터를 저장하고 있음을 경고하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 데이터 전송을 위한 토큰링 방식의 고속 디지털 데이터 전송 시스템의 부가적인 또 다른 특징은, 상기 각 레지스터 셀은 저장되어 있는 데이터의 억세스시 플러그를 발생시켜 자신이 저장하고 있는 데이터가 리딩되었다는 것을 경고하는 데 있다.

본 발명의 상술한 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해, 첨부된 도면을 참조하여 후술되는 본 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

우선, 본 발명에서 이야기 하고자 하는 종래 기술의 문제점인 준안전성에 대한 이해를 돕기 위해 첨부한 도 2를 참조하여 간략히 살펴보면, 이종의 데이터 클럭간에 비동기화로 인한 셋업 타임 위배(setup time violation) 현상이 발생되는 구간에서 입력되는 데이터를 정확하게 전달받지 못함에 따라 실제적으로 출력되는 데이터는 입력 데이터의 일부만이 전달되는 현상을 칭하는 것이다.

따라서, 이와 같은 현상은 고속화되고 있으면서 단일화되고 있는 프로세서들의 결합이나 원칩화되고 있는 디지털 디바이스의 성능에 치명적인 악영향을 미지체 되는 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

첨부한 도 3은 본 발명에 따른 데이터 전송을 위한 토큰링 방식의 고속 디지털 데이터 전송 시스템의 구성 예시도로서, 전송하고자 하는 데이터를 저장하고 있는 복수개의 레지스터 셀(20a∼20n)들과 상기 레지스터 셀(20a∼20n)들에 데이터가 저장되어 있는지를 저장되어 있지 않은지를 검출하는 디텍터(10A, 10B), 및 상기 레지스터 셀(20a∼20n)들의 동작을 제어하는 요청제어부(참조번호 미부여)로 크게 구성된다.

이때, 상기 레지스터 셀(20a∼20n)들은 데이터를 전송하고자 하는 전송측과데이터를 수신하고자 하는 수신측의 동기신호를 입력측 혹은 출력측의 클럭단자에 모두 입력받아 필요신 전송측의 동기신호를 구동클럭으로 사용하거나 수신측의 동기신호를 구동클럭으로 사용할 수 있는 구조를 갖는다.

따라서, 전송측에서 발생되는 데이터를 입력받을 때에는 전송측의 동기신호를 구동클럭으로 입력받아 동작하고, 데이터를 출력하여야 하는 때는 수신측의 동기신호를 구동클럭으로 입력받아 동작하게 된다.

또한, 상기 참조번호 10A로 지칭되는 제 1저장상태 검출기는 각 레지스터 셀(20a∼20n)에 데이터가 저장되어 있는 가를 검출하여 모든 셀(20a∼20n)에 데이터가 저장되어 있는 경우 Full 상태 검출신호를 데이터 전송측 프로세서 혹은 디바이스에 전송함으로써 더 이상의 데이터를 전송하지 말고 잠시 홀딩할 것을 요청하기 위한 구성이다.

또한, 참조번호 10B로 지칭되는 제 2저장상태 검출기는 각 레지스터 셀(20a∼20n)에 데이터가 억세스되어 해당 레지스터 셀(20a∼20n)의 데이터 저장공간이 비어있는 가를 검출하여 모든 셀(20a∼20n)의 데이터 저장공간이 비어있는 경우 Empty 상태 검출신호를 데이터 수신측 프로세서 혹은 디바이스에 전송함으로써 더 이상의 데이터를 읽는 동작을 하지 말고 잠시 홀딩할 것을 요청하기 위한 구성이다.

따라서, 그 반대의 경우 제 1저장상태 검출기(10A)에서 모든 레지스터 셀(20a∼20n)의 데이터 저장공간이 모두 충전상태가 아니라고 검출하는 경우 전송측에서는 데이터를 전송하게 되면, 수신측에서도 역시 제 2저장상태 검출기(10B)에서 모든 레지스터 셀(20a∼20n)의 데이터 저장공간이 모두 비어 있는 상태가 아니라고 검출하는 경우에는 데이터 수신동작을 수행하게 된다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 데이터 전송을 위한 토큰링 방식의 고속 디지털 데이터 전송 시스템의 동작을 첨부한 도 4를 참조하여 살펴보기로 한다.

우선, 전송측에서는 각 레지스터 셀 내부의 저장공간에 대해 초기화를 수행하기 위해 초기화신호를 '1'로 세팅한다.

이후, 데이터 전송을 위해 전송측은 구동요청신호를 전송하고 그에따라 제 1구동요청 제어부는 모든 레지스터 셀들이 데이터 수신이 가능한 상태인지 질의하게되고 그에 따른 답변은 제 1저장상태 검출기(10A)에서 검출한 후 모든 셀들이 풀상태가 아니라고 판단되는 경우 full상태 검출신호를 '0'으로 출력하게 된다.

이에 따라, 데이터 전송측에서는 전송하고자 하는 데이터를 송출하게 된다. 이때, 상기 전송측은 상기 full상태 검출신호가 '0'이라는 신호를 받게되는 동시에 자신의 동기신호에 맞추어 데이터를 전송하고, 이때 각 레지스터 셀에서는 우선적으로 최초의 데이터는 도 3에서는 20n으로 지칭되는 레지스터 셀 그리고 첨부한 도 4에서는 '①'로 지칭되는 레지스터 셀에 저장된다.

이후에 다음 동기신호에 의해 입력되는 데이터는 도 3에서는 20c(레지스터 셀이 4개로 구성되었다고 가정하면)로 지칭되는 레지스터 셀 그리고 첨부한 도 4에서는 '②'로 지칭되는 레지스터 셀에 저장되어진다.

각 셀에서는 데이터가 저장되면 데이터가 저장되었다는 플래그를 발생시키며, 이는 상기 제 1저장상태 검출기(10A)에서 취합되어 추후 전송측에서 데이터 전송을 잠시 홀딩하여야하는 경우를 경고하기 위해 사용된다.

반면에 수신측에서는 데이터 수신을 위해 구동요청신호를 전송하고 그에 따라 제 2구동요청 제어부는 모든 레지스터 셀들이 데이터 전송이 가능한 상태인지 질의하게 되고 그에 따른 답변은 제 2저장상태 검출기(10B)에서 검출한 후, 모든 셀들이 비어있는 상태가 아니라고 판단되는 경우 empty상태 검출신호를 '0'으로 출력하게 된다.

이에 따라, 데이터 수신측에서는 상기 empty상태 검출신호가 '0'이라는 신호를 받게되는 동시에 자신의 동기신호에 맞추어 데이터를 억세스하게 되고, 억세스되는 동작은 저장되어진 순서에 대응하여 첫 번째 셀에서부터 순차적으로 데이터를 억세스하게 된다.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 데이터 전송을 위한 토큰링 방식의 데이터 전송 시스템을 제공하면 비동기 회로에서의 준안전성과 같은 문제를 해결할 수 있으며, SOC와 같이 여러 개 이종의 클럭 주파수를 가지고 있는 회로에서의 데이터 전송을 저전력으로 수행할 수 있다.

Claims (4)

1. 이종의 동기신호에 의해 구동하는 디바이스간에 데이터 송수신 인터페이싱 시스템에 있어서:

   데이터 입력과 출력을 각각 다른 클럭 신호에 의해 구동 가능하며 전송하고자 하는 데이터를 임시 저장하는 복수개의 레지스터 셀과;

   상기 레지스터 셀들의 데이터 저장공간에 전송데이터가 모두 충진되어 있는 경우 송신측의 데이터 전송동작을 홀딩할 것을 경고하는 제 1저장상태 검출부와;

   상기 레지스터 셀들의 데이터 저장공간에 전송데이터가 모두 충진되어 있는 경우 수신측의 데이터 억세스 동작을 수행할 것을 경고하는 제 2저장상태 검출부; 및

   상기 레지스터 셀들의 리딩과 라이팅 동작을 송신측 혹은 수신측의 요청에 따라 제어하는 요청제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 데이터 전송을 위한 토큰링 방식의 고속 디지털 데이터 전송 시스템.
2. 제 1 항에 있어서

   상기 레지스터 셀들은 데이터를 전송하고자 하는 전송측과 데이터를 수신하고자 하는 수신측의 동기신호를 입력측 혹은 출력측의 클럭단자에 모두 입력받아 필요신 송신측의 동기신호를 구동클럭으로 사용하거나 수신측의 동기신호를 구동클럭으로 사용할 수 있는 구조를 가짐으로써, 송신측에서 발생되는 데이터를 입력받을 때에는 송신측의 동기신호를 구동클럭으로 입력받아 동작하고, 데이터를 출력하여야 하는 때는 수신측의 동기신호를 구동클럭으로 입력받아 동작하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송을 위한 토큰링 방식의 고속 디지털 데이터 전송 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 각 레지스터 셀은 데이터의 저장시 플러그를 발생시켜 자신이 데이터를 저장하고 있음을 경고하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송을 위한 토큰링 방식의 고속 디지털 데이터 전송 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 각 레지스터 셀은 저장되어 있는 데이터의 억세스시 플러그를 발생시켜 자신이 저장하고 있는 데이터가 리딩되었다는 것을 경고하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송을 위한 토큰링 방식의 고속 디지털 데이터 전송 시스템.