KR920008457B1 - 다중 버스 마이크로컴퓨터 시스템 - Google Patents

다중 버스 마이크로컴퓨터 시스템 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

다중 버스 마이크로컴퓨터 시스템
제1도는 본 발명을 이용하는 전형적인 마이크로컴퓨터 시스템의 3차원도.
제2도는 본 발명을 이용하는 전형적인 마이크로컴퓨터 시스템의 주요 구성 요소에 대힌 상세 블록선도.
제3도는 본 발명에 따른 CPU와 캐시 컨트롤러와 추가 논리와의 관계를 보인 도면.
제4도는 제3도의 시스템에서 이용되는 3개의 신호들간의 관계를 보인 상태도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 마이크로컴퓨터 시스템 20 : 모니터
30 : 시스템 유닛 225 : 마이크로프로세서(CPU)
230 : CPU 로컬 버스 250 : 시스템 버스
260 : 캐시 컨트롤러
본 발명은 마이크로컴퓨터 시스템, 특히 캐시 서브 시스템을 사용함과 아울러 LOCK 기능에 대한 프로그램 가능 제어를 제공하는 마이크로컴퓨터 시스템에 관한 것이다.
마이크로컴퓨터 시스템에서 캐시 서브 시스템의 사용은 많은 매력적인 동작상의 장점을 지니게 된다. 캐시 서브 시스템을 사용하는 마이크로컴퓨터 시스템은 실제로 2중 버스 마이크로컴퓨터이다. CPU와 캐시 서브 시스템은 소위 CPU 로컬 버스를 통해 서로 연결된다. 다른 장치(I/O장치, 추가의 메모리등)에 연결되는 시스템 버스는 CPU 로컬 버스와 분리된다. 캐시 서브 시스템의 존재로, 요망 정보가 또한 캐시 서브 시스템에서 발견되는 정도까지는 시스템 버스가 어떠한 판독 메모리 엑세스로부터도 구제되게 된다. 모든 요망 정보가 캐시 서브 시스템에서 발견되지는 않을 것이며 또한 기록 동작이 일반적으로 캐시 서브 시스템 및 메모리에 가해지기 때문에, 물론 시스템 버스와 CPU 로컬 버스간에 일부 연결부가 있어야만 한다.
그러나, 어떤 경우에서는 CPU 및/또는 캐시 컨트롤러가 배열되어 임의의 명령을 통해 캐시 동작을 억제하게 된다. 예컨대, 80386 CPU는 멀티프로세서 및 멀티마스터 디자인을 위한 LOCK 신호를 포함하고 있다. 이 신호는 다른 버스 마스터에게 프로세서가 인터럽트 되어서는 안되는 다중 버스 주기 동작을 행하고 있음을 알려준다. 80386은 예컨대 인터럽트 인식 버스 주기동안 세그먼트 디스크립터를 갱신하고 그리고 교환 지시를 행할때 자동으로 LOCK를 가정(assertion)한다. 80386 제작자는 80386의 LOCK 출력이 캐시 컨트롤러의 입력에 연결되어야함을 권고하고 있다. 캐시 컨트롤러는 CPU 로컬 버스(여기에, 캐시 메모리가 상주함)뿐만 아니라 시스템 버스(여기에 주 메모리 및 다른 메모리들이 상주함)에 대한 가시성(visibility)을 가지고 있기 때문에, 캐시 동작을 허락하거나 또는 억제하는 성능을 갖는다. 전형적으로, 캐시 컨트롤러(82385와 같은)는 LOCK 입력이 가정되는 어떤 주기동안 캐시 동작을 억제하게 된다.
80386 및 82385장치의 특성은 ＂Microprocessor and Peripheral Hand b o ok＂, ＂82385 High Performance 32-Bit Cache Controller＂ 및 ＂Introd uct i on to the 80386＂ 그리고 80386 Hardware Reference Manual에 상세히 기술되어 있는데, 이들 자료는 모두 Intel사가 발간한 것이다. ＂82385 High Perfo rmance 32-Bit Cache Controller＂(섹션 3.4.2)에는 LOCK 출력(80386)의 출력이 가정될때, 시퀸스가 이 시퀸스에 인용된 어떤 위치들이 캐시에 상주하는가의 여부에 관계없이 시스템 버스상에서 실행됨이 나타나 있다. 다시 말해서, 판독 히트(read hit)는 마치 이것이 판독 미스(read miss)인 것처럼 실행되게 된다.
그러나 전술한 내용에도 불구하고, 대부분의 퍼스널 컴퓨터 CPU의 경우에서, 디스크립터들은 시스템 프로세서들 사이에서 공유되지 않는다. 결과적으로, LOCK 신호의 가정의 효과로 상당한 성능 저하가 유발되는데, 특히 80386 보호 모드에서 동작할때에 두드러진다. 이러한 성능 저하는 82385 캐시 컨트롤러가 모든 LOCK 동작을 캐시 불가능한 것으로 처리하기 때문에 야기된다.
상기 문제를 해결하기 위해서, 본 발명은 LOCK 출력(예컨데, 80386의 출력)과 LOCK 입력(예컨데, 82385의 입력) 사이에 결합되는 추가의 논리를 제공한다. 이 추가 논리는 2개의 2진 상태중 어떤 상태에 있을 수 있는 제어 입력 단자를 구비한다. 추가 논리의 제어 입력 단자는 선택된 I/O포트의 특정 비트에 의해 구동된다. I/O포트의 특정 비트가 가정되면, 상기 논리상에서의 효과로 인해 LOCK 출력(80386의 출력)과 LOCK 입력(82385)간의 어떤 관계가 디스에이블 되게 된다. 더 특별하게, 선택된 I/O포트의 비트가 동작 상태에 있을때, LOCK 입력(82385의 입력)은80386의 LOCK 출력에 관계없이 비동작상태에 있게 된다. 다른 한편으로, 비동작 상태에서, 선택된 I/O포트의 비트에 따라서 상기 논리는 82385의 LOCK 입력이 80386의 LOCK 출력 상태를 추종할 수 있도록 한다.
따라서 선택된 I/O포트의 비트 상태는 마이크로컴퓨터 시스템의 LOCK 기능을 인에블하거나 또는 디스에이블 한다.
본 출원의 양도인에 의해 개발되었으며, 단일 프로세서 또는 단일 마스터 시스템으로된 PS/2＂ 마이크로 컴퓨터 시스템으로 실시되는 본 발명의 바람직한 실시예에서, LOCK 기능을 디스에이블시키면, OS/2＂ 동작 시스템하에서 동작할때 상당한 성능 증대(최고 6％까지)가 나타나게 된다. 이러한 성능의 증대는 캐시 서브 시스템을 이용하여 성능 향상을 이룸으로써 기여된 것이다. 본 발명을 배제한 경우, CPU 및 캐시 컨트롤러는 상기한 동작 조건하에서 캐시 서브 시스템을 이용할 수 없으며 따라서 성능의 향상을 이룰 수가 없다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, LOCK 입력 및 출력은 로우 동작하며, 추가 논리는 단일의 OR게이트로 이루어진다. 이 실시예에서, LOCK 기능은 I/O포트의 특정 비트로부터 OR게이트로의 하이 제어 입력에 의해 디스에이블된다. 다른 한편으로, I/O포트의 특정 비트가 로우 상태에 있을때, LOCK 기능들은 종래의 기술에서처럼 동작한다.
제어 입력의 프로그램 가능성을 추가 논리에 제공함으로써, 마이크로컴퓨터 시스템이 I/O포트의 특정 비트(제어 비트)가 로우일때 추가 논리가 존재하지 않는 것처럼 동작하는 것이 허용될 수 있다. 다른 한편으로, 특정 비트, 즉 제어 비트가 하이인 경우, LOCK 기능들은 디스에이블된다. 따라서, 본 기술 분야에 통상 지식을 가진 자이면 분명히 알 수 있는 바와 같이, LOCK 기능에 대한 제어는 선택된 I/O포트의 특정 비트 상태를 제어하는소프트웨어로 대치된다.
따라서, 본 발명은 다중 버스 마이크로컴퓨터 시스템을 제공하는바, 이 다중 버스 마이크로컴퓨터 시스템은 CPU 로컬 버스에 의해 서로 연결되는 CPU 및 캐시 서브 시스템을 구비하여, 상기 캐시 서브 시스템은 82385 캐시 컨트롤러 및 캐시 메모리를 구비하고, 시스템 버스 수단은 상기 82385를 랜덤 엑세스, 메모리 및 다수의 어드레스 가능 기능 유닛에 연결하고, 상기 CPU는 LOCK 출력을 갖고, 상기 82385는 LOCK 출력을 가지고 있으며, 상기 CPU의 상기 LOCK 출력과 상기 82385의 상기 LOCK 입력 사이에 결합된 논리 수단을 구비하여, 상기 논리 수단이 상기 LOCK 출력과 상기 LOCK 입력간의 어떤 관계를 디스에이블 하는 제어 입력을 구비한다.
본 기술 분야에 통상 지식을 가진 자이면, 본 발명은 80386 CPU, 82385 캐시 컨트롤러 또는 이들 중에 어느것도 사용하지 않는 마이크로컴퓨터 시스템에 적용될 수 있음을 잘 이해할 수 있을 것이다. 더 특별히, 본 발명은 캐시 컨트롤러에 응답하여, 캐시 동작을 금지하는 LOCK 신호를 포함하는 CPU를 그 내부에 장착한 캐시 서브 시스템을 구비하는 다중 버스 마이크로컴퓨터 시스템에도 적용이 가능하다.
따라서, 다른 양상에서 본 발명은, CPU 로컬 버스에 의해 서로 연결되는 CPU 및 캐시 서브 시스템을 구비하여, 상기 캐시 서브 시스템은 캐시 컨트롤러 및 캐시 메모리를 구비하고, 시스템 버스 수단은 상기 캐시 컨트롤러를 랜덤 엑세스 메모리 및 다수의 어드레스 가능 기능 유닛에 연결하고, 상기 CPU는 LOCK 출력을 갖고 그리고 상기 캐시 컨트롤러는 LOCK 입력을 가지며, 상기 캐시 컨트롤러는 동작 LOCK 입력과 관계하는 어떤 주기를 캐시 불가능한 주기로 처리하는 수단을 구비하며, 상기 CPU의 상기 LOCK 출력과 상기 캐시 컨트롤러의 상기 LOCK 입력 사이에 연결된 논리 수단을 구비하여, 상기 논리 수단은 상기 LOCK 출력과 상기 LOCK 입력간의 어떤 관계를 디스에이블하는 제어 입력을 구비하는 다중 버스 마이크로컴퓨터 시스템을 제공한다.
제1도는 본 발명이 이용될 수 있는 전형적인 마이크로컴퓨터 시스템을 보인 것이다. 보인 바와 같이, 마이크로컴퓨터 시스템은 서로 상호 연결되는 다수의 구성요소를 구비한다. 더 특별하게, 시스템 유닛(30)은 모니터(20)(종래의 비디오 디스플레이와 같은 종류)에 연결되어 이 모니터를 구동한다. 시스템 유닛(30)은 또한 키이보오드(40) 및 마우스(50)와 같은 입력 장치에 연결된다. 프린터(60)와 같은 출력 장치는 또한 시스템 유닛(30)에 연결될 수 있다. 마지막으로, 시스템 유닛(30)은 디스크 드라이브(70)와 같은 하나이상의 디스크 드라이브를 포함한다. 시스템 유닛(30)은 키이보오드(40) 및 마우스(50)와 같은 입력 장치와 디스크 드라이브(70)와 같은 입/출력 장치에 응답하여, 모니터(20) 및 프린터(60)와 같은 출력 장치들을 구동하는 신호를 제공하는바, 이에 대해서는 하기에 상세히 설명하기로 한다. 물론, 본 기술분야에 통상 지식을 가진자이면 다른 종래 구성 요소들이 또한 시스템 유닛(30)에 연결되어, 함께 상호 동작할 수 있음을 인식할 수 있을 것이다. 본 발명에 있어서, 마이크로컴퓨터 시스템(10)은 캐시 메모리 서브 시스템을 구비하는바, 이 캐시 메모리 서브 시스템은 또한 프로세서, 캐시 컨트롤 및 캐시 메모리를 상호 연결함과 아울러 버퍼를 통해 시스템 버스에 연결되는 CPU 로컬 버스를 구비한다(이에 대해서도 하기에 더욱 상세히 설명하기로 한다). 시스템 버스는 키이보오드(40), 마우스(50), 디스크 드라이브(70), 모니터(20) 및 프린터(60)와 같은 I/O장치에 상호 연결되어 상호 동작한다. 더우기, 본 발명에 따라서, 시스템 유닛(30)은 또한 시스템 버스와 다른(선택적) 입/출력 장치, 메모리등간의 상호 연결을 위한 Micro Channel(TM)버스로 구성된 제3버스를 구비한다.
제2도는 본 발명에 따른 전형적인 마이크로컴퓨터 시스템의 여러가지 구성 요소들에 대한 블록 선도이다. CPU 로컬 버스(230)(데이타, 어드레스 및 제어 성분을 구비함)는 마이크로프로세서(255)(80386형), 캐시 컨트롤러(260)(82385캐시 컨트롤러를 구비함) 및 랜덤 엑세스 캐시 메모리(255)의 연결을 제공한다. 또한 CPU 로컬 버스(230)에 버퍼(240)가 연결된다. 버퍼(240)는 자체적으로 시스템 버스(250)에 연결되는 바, 시스템 버스(250) 또한 어드레스, 데이타 및 제어 성분을 구비한다. 시스템 버스(250)는 버퍼(240)와 다른 버퍼(253) 사이에서 신장된다.
시스템 버스(250)는 또는 버스 제어겸 타이밍 요소(265) 및 DMA 컨트롤러(325)에 연결된다. 중재 제어버스(340)가 버스 제어겸 타이밍 요소(265) 및 중앙 중대 요소(335)를 결합하고 있다. 메모리(350)가 또한 시스템 버스(250)에 연결된다. 메모리(350)는 메모리 제어 요소(351), 어드레스 멀티플랙서(352) 및 데이타 버퍼(353)을 구비한다. 이들 요소들은 제2도에 보인 바와 같이 데이타 버퍼(361-364)와 상호 연결된다.
또다른 버퍼(267)가 시스템 버스(250)와 플래너 버스(270) 사이에 연결된다. 플래너 버퍼(270)는 각각 어드레스 데이타 성분 및 제어 성분을 구비한다. 플래너 버스를 따라서 디스플레이 어댑터(275)(모니터(20)구동을 위해 사용됨)와 같은 다양한 I/O어댑터 및 다른 구성 요소들과, 클럭(280)과, 추가의 랜덤 엑세스 메모리(285)와, RS 232어댑터(290)(직렬 I/O동작시 사용됨)와, 프린터 어댑터(295)(프린터(60) 구동을 위해 사용될 수 있음)와, 타이머(300)와, 디스켓 어댑터(305)(디스켓 드라이버 (70)와 함께 동작함)와, 인터럽트 컨트롤러(310) 및 판독 전용 메모리(315)들이 연결된다. 버퍼(253)는 Micro Channel(TM)소켓으로 나타내지는 Micro Channel(TM) 버스(320)와 같은 선택적 특징의 버스와 시스템 버스(250) 사이에 인터페이스를 제공한다. 메모리(331)와 같은 장치들은 버스(320)에 연결된다.
캐시 기록용 데이타는 메모리(350)로부터 유도되지만은, Micro Channel(TM) 버스상에 설치되는 메모리와 같은 다른 메모리로부터도 유도될 수 있다.
제3도 및 제4도는 CPU(225)의 LOCK 출력과 캐시 컨트롤러(260)의 LOCK 입력간의 관계를 본 발명에 응용한 것을 보인 것이다. 제4도의 표는 LOCK 출력과, OR게이트 01로의 제어 입력과, 캐시 컨트롤러(260)의 LOCK 입력에 연결된 OR게이트 01의 출력과의 관계를 보인 것이다. 제4도 아래에 쓰인 용어들은 LOCK 신호가 로우 동작하고, LOCK 기능이 하이 신호의 경우에 디스에이블됨을 나타낸다. 로우 상태에서, 제어 신호는 LOCK 입력이 LOCK 출력을 추종할 수 있도록 하는데 반해, 하이 상태에서, LOCK 입력은 LOCK 출력의 상태에 관계없이 디스에이블(하이)된다.
바람직한 실시예에서, CPU(225)는 80386으로 그리고 캐시 컨트롤러는 82385로 이루어져 있다. OR게이트 01로의 제어 입력 단자는 임의로 선택된 I/O포트로부터 나오는 임의의 특정 비트에 연결될 수 있다. 이와 같이 연결될때, 상기 I/O포트의 상태는 캐시 컨트롤러(260)의 LOCK 입력이 CPU(225)의 LOCK 출력상태를 추종하는지 아니면 추종하지 않는지에 관한 여부를 결정할 것이다. 캐시 컨트롤러(260)의 LOCK 입력이 CPU(225)의 LOCK 출력 상태를 추종하지 않는 경우, 이것은 디스에이블 상태, 즉 하이 상태에 있게 된다. 이 상태에서, 본 기술 분야에 통상 지식을 가진 자이면 잘 인식할 수 있는 바와 같이 캐시 컨트롤러(260)는 다른 파라메터들을 토대로 하여 어떤 주기가 캐시 가능한지 아니면 캐시 불가능한지를 결정하게 될 것이다. 다른 한편으로, 제어 비트가 로우(LOCK를 인에이블함) 함수인 경우, 캐시 컨트롤러(260)는 CPU(225)의 LOCK 출력 로우의 로우 상태와 관련된 어떤 주기를 다른 파라메터들에 관계없이 캐시 불가능한 것으로 처리할 것이다.
따라서, 본 발명은 소프트웨어의 제어하에서 그리고 CPU(225)에 완전히 투명한 방식으로, LOCK 기능을 인에이블 또는 디스에이블 하는 성능을 제공한다.
바람직한 실시예에서 CPU(225)는 80386으로 그리고 캐시 컨트롤러(260)는 82385로 이루어졌지만은, 본 발명의 응용이 상기 장치들을 구비하는 마이크로컴퓨터 시스템에서의 이용에만 국한되지 않음이 분명해질 것이다. 오히려, 80386/82385의 LOCK 기능 특성들을 중복시킨 캐시 서브 시스템을 구비하고 있는 마이크로컴퓨터 시스템이 본 발명의 응용에 포함될 수 있다. 그리고 본 발명은 또한 LOCK 신호가 로우 동작이 아닌 하이 동작에 있도록된 마이크로컴퓨터 시스템에도 적용될 수 있음이 분명해질 것이다. 예를 들어, 하이 동작 조건은 컨트롤 비트의 상태에 적절한 변화를 가함과 더불어 OR게이트 01을 AND게이트로 대체함으로써 처리될 수 있다. 하이 동작 신호와 더불어서 그리고 추가 논리로서 AND게이트를 사용함으로써, 하이 컨트롤 신호는 LOCK 입력이 LOCK 출력을 추종하도록 하는데 반해, 로우 컨트롤 비트는 LOCK 입력을 디스에이블 한다.
본 발명의 상세한 설명은 한 바람직한 실시예와 관계하여 상술하였지만은 전술한 사항들로부터, 본 발명의 정신 및 범주를 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지 변형이 가능함이 분명해질 것이다. 따라서, 본 발명은 전술한 특정예로써 보다는 뒤에 첨부한 특허청구범위로 해석되어야만 할 것이다.

Claims (6)

  1. CPU 로컬 버스에 의해 서로 연결되는 CPU 및 캐시 서브 시스템을 구비하여, 상기 캐시 서브 시스템은 82385 캐시 컨트롤러 및 캐시 메모리를 구비하고, 시스템 버스 수단은 상기 82385를 랜덤 엑세스 메모리 및 다수의 어드레스 가능 기능 유닛에 연결하며, 상기 CPU는 LOCK 출력을 갖고 그리고 상기 82385는 LOCK 출력을 갖고 있으며, 상기 CPU의 상기 LOCK 출력과 상기 82385의 상기 LOCK 입력 사이에 연결된 논리 수단을 구비하여, 상기 논리 수단은 상기 LOCK 출력과 상기 LOCK 입력간의 어떤 관계를 디스에이블 하는 제어 입력을 구비하는 다중 버스 마이크로컴퓨터 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 논리 수단이 OR게이트로 이루어진 다중 버스 마이크로컴퓨터 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 논리 수단이 한 조건에서는 상기 제어 입력에 응답하여 상기 LOCK 입력을 디스인에이블 하고 그리고 다른 조건에서는 상기 LOCK 입력이 상기 LOCK 출력을 추종할 수 있도록 된 다중 버스 마이크로컴퓨터 시스템.
  4. CPU 로컬 버스에 의해 연결되는 CPU 및 캐시 서브 시스템을 구비하여, 상기 캐시 서브 시스템은 캐시 컨트롤러 및 캐시 메모리를 구비하고, 시스템 버스 수단은 상기 캐시 컨트롤러를 랜덤 엑세스 메모리 및 다수의 어드레스 가능 기능 유닛에 연결하며, 상기 CPU는 LOCK 출력을 갖고 그리고 상기 캐시 컨트롤러는 LOCK 입력을 갖고 있으며, 상기 캐시 컨트롤러는 동작 LOCK 입력과 관계하는 어떤 주기를 캐시 불가능한 주기로 처리하는 수단을 구비하며, 상기 CPU의 상기 LOCK 출력과 상기 캐시 컨트롤러의 상기 LOCK 입력 사이에 연결되는 논리 수단을 구비하여, 상기 논리 수단이 상기 LOCK 출력과 상기 LOCK 입력간의 어떤 관계를 디스에이블 하는 제어 입력을 구비하는 다중 버스 마이크로컴퓨터 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 동작 LOCK 출력은 로우 상태이고, 상기 논리 수단이 OR게이트로 이루어진 다중 버스 마이크로컴퓨터 시스템.
  6. 제4항에 있어서, 상기 논리 수단이 하이 상태에서는 상기 제어 입력에 응답하여, 상기 LOCK 입력이 상기 LOCK 출력에 관계없이 비동작 상태에 있도록 제어하고, 로우 상태에서는 상기 LOCK 입력이 상기 LOCK 출력을 추종하도록 된 다중 버스 마이크로컴퓨터 시스템.
KR1019900007311A 1989-05-31 1990-05-22 다중 버스 마이크로컴퓨터 시스템 KR920008457B1 (ko)

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