WO1987002488A1 - Multi-port memory system - Google Patents

Description

明 細 書 多ポ一 トメモリ システム 技 術 分 野

本発明は多数の同種または異種のプロセッサまたはディ スク システム （ディ スクュニッ トおよびディ スク コ ン ト ローラから なる） 等からページ萆位で同時にアクセスされるような多ポー トメ モリ システムに関するものである。

- , '背 景 技 術

従来の複数のプロセッサ等からアクセス可能なメモリ システ ムは、 各プロセッサ間で時分割を行なうか、 アービタ等を用い て各プロセッサからのアクセスの競合に対処するかしていた。

時分割を行なう場合には、 メ モリ のアクセスタイ ムの制限か ら、 プロセッサの数は高々数個であり、 一方アービタを用いた 場合には競合をおこした他のプロセッサの処理が終了するまで 待たされることになり、 プロセッサ数が増えると待ち時間が非 常に县く なるという欠点があった。

これに対して、 最近、 アクセス単位をページとし、 ページ内 であればどこからアクセスしてもよいとすることにより、 多数 のプロセッサから待ち時間なしで同時にアクセスすることが可 能な多ボー トメ モリ システムが発表された （ Yuzuru Tanaka.

^ M u 1 f l o r t Page - Meaory Architecture and A Mu 11 i por t Disk - Cache System New Generation Computing, Vol.2, o. 3, PP.241-260 ,1984.) 。

しかし、 上記論文にはァ ドレズの指定方法については記述が ない。 また、 プロセッサ数が増大した場合に接繞バス幅が広く なり実装上困難になること、 多段スイ ッチ ング ' ネッ トワーク を用いることによる遅延を力バーするためのバイ プライ ン化処 理が複雑になり、 経済性が悪いこと等の欠点がある。

そこで本発明の目的は従来の複数のプロセッサ等からァクセ ス可能なメ モ リ システムの持つ欠点を解決し、 或る程度の数（ 数十） の入出力用ボー トからの同時アクセスに対して、 十分短 い待ち時間でぺ—ジ単位で同一べ一ジの読み出しおよび害込み が可能な簡略かつ経済的な多ポー ト メ モ リ システムを提供する とにめる o 発 明 の 開 示

本発明ば、 第 1図に示すように M個のデータ入出力用のポー ト ^pQ 〜 ^Ρ Αί-ι と、 Μの整数倍の Ν個のメ モ リバンク Μ Β₀ 〜 M B _jV_₁ と、 各ボー ト と各メ モ リ バンク とを接続するスィ ッチ ング ' ネッ トワーク S Nと、 スイ ッチ ング ' ネッ ト ワ ーク のコ ン トローラ C NTとから構成され、 ページ （P A G E) を全メ モリバンクへまたがるように格納する。 そして、 接続バスは入 力用、 出力用データバスおよび数 -のコン ト ロ ールライ ンから なり、 各々のボー トから入力用データバスを用いてまずァクセ スすべきペー ジァ ド レスをメ モ リ バンク側へ耘送し、 ページ內 のァ ド レスのィ ンク リ メ ン トをメ モ リ ノ、'ンク側で行ない、 同期 してデータを入出力することにより、 複数のボー 卜から連続し たデータの読出しおよび書込みを同一ページに対しても行なえ るようにしている。

スイ ッチング ' ネッ トワーク S Nは、システム全体を簡略かつ 経済的にするために、遅延が少な く構成しやすいものが好まし く、 例えば、接続バスをビッ トスライ ス化して、 P L A ( Programma b l e Lo g i c Ar ray ) とカウ ンタを用いて構成するこ とができる。

メ モリ ノ、'ンク M B ₀ 〜 M B — 側ではスイ ッチング ' ネ ッ ト ワーク S Nによるポー トの切換に伴い、 ページァ ドレスをその 都度ポー ト側から設定し直すのを避けるため、 各メ モ.リバンク B _σ 〜 M B _ν _ がそれぞれ持つポ― ト対応のページァ ドレス を切換えられたメ モリ バンクへ耘送する必要がある。 このため. スィ ツチング · ネッ トワーク S Nの切換の方法を、 一つずつ右 または左へずらすようにし、 これと同期して各メモリ バンクの 持つページァ ドレスをスイ ッチング . ネッ ト ワーク S Nの切換 の方向の隣のメ モリバンクへ転送する。 この場合ページァ ドレ スの設定と転送用にシフ ト レジスタを用い、 シフ ト とメ モリ ア クセスを同時に行なう ことが可能なようにシフ ト中ページァ ド レスを固定しておく ラッチと、 メ モリ アクセス用にページ内の ァ ドレスを一つずつ増加させるための力 ゥ ンタ とを各メモリ ノヾ ンクに持つことが好ましい。

さらに上記本発明の構成において、 一つのページをい くつか のブロックに分け、 例えばメモリノ Nンク切換の一周で一ブロッ ク分のメ モリをアクセスするようにする構成をその態様に舍む < このブロック という単位を導入する理由は次の作用の項で詳し く説明する。

さらに、 本発明はスイ ッチング - ネッ トワーク と各ボ一 卜 と の間にバッファを設け、 スィ ツチング . ネッ トワークと耘送し 合うページ内のァ ド レスをスィ ツチング · ネッ トワークの切換 用カウンタの値と各ポー 卜の番号との和から計算するようにァ ドレス計算用加算器を各バッファに持たせるこ とによ り 、 各メ モリバンク と各ボー トの接続関係と独立に、 アクセスが開始で き多ポ一 トメモ リ シスチムを提供する。

第 1図において、 メ モ リ バンクおよびボ一 卜の数を Nと し、 時刻 t = 0の時左から i 番目のメ モ リ バンク M B i と i 番百の ボー ト P i が接続されていて、 t = j の時 （つまり j番目の切 換の時） M B _{i l+}j_{) mo}dN と P ¹ が接続されるようにスィ ッチ ング · ネッ トワークを切換るようにすると、 メモリ ノ ンクは右 隣のメモ リバンクへページァ ドレスを耘送すればよい。 ただし 最右端のメ モ リバンクについては、 ベ ージァ ド レスを最左嬙の メ モ リ ノ ンクへ送るよ う にする。 転送すべきビッ ト数は、 メ モ リバンクへ格納できる最大ページ数を K , ページ县を L_P , ブ ロック县 L _s とすると、

「 og₂ K l - 「 og₂jV ₊ 「 ₀g₂( L_P/L_B ) 1 となる。 ただし、 「 X Ί は X以上の最小の整数とする。 「 og₂ Z 1 はページア ド レス分、 「 ₀ g ₂ ( L_p / L ₅ ) 1 はページ 内のブロ ック ァ ド レス分、 「 o_g2JVl はァク セスを開始したメ モリバンクを示すため-のビッ ト-数である。 ここで、 ページの他 にブロックという単位を導入した理由を以下に述べる。

1 ポー トの最大待ち時簡はァクセス開始のメ モ リ バン.ク ボ ― ト側で認識できるとすればスイ ッチ ング · ネッ トワークの切 換間隔であり、 ブロックを考えないとすると L ノ N分のデー タ耘送時間待つ必要がある。 待ち時間を短くするためにページ 县を短く すると、 ページア ドレスが县く なる上メ モ リ管理が繁 雑になる。 そこで、 ポー トから指定するのはページ単位と し、 1 ページを複数のブロックに分割し、 メ モ リ バンクの切換が 1 周すると 1 ブロック分のメ モリ がアクセスされるようにする。 つま り、 メ モ ンバンク の切換の間隔中にア ク セスする単位は L_s / Nであり、 L_p / L_B 周するこ とにより、 1 ページ分のデー タをア ク セスする。 L_s ノ Nがあまり小さいと各メ モ リ ノ ンク 間でのページア ド レス転送の時間がな く なるため、 L _s は、 B/N ^ 「 。 g ₂ f Ί + 「 _og2iV "1

+ 「 O g₂ ( ^L P / ^LB )^Ί + を満足する必要がある 9 こ こで、 αはポー トからページァ ドレ スを設定するのに要する間隔である。

各ボー ト側では、 アクセスを開始したメ モ リ バンク とは独立 に、 ブロックの先頭を Μ Β _η にする必要がある。 ポー ト P i が 時刻 j に接読されているメ モ リ バンクは M Bぃ丄 ^^ であ るから、 そのブロックの、

C ( L_s / N ) { ( i + j ) mod N } + 1 ]

番目のデータから、

( L _β / Ν ) { ( i + j ) mod Ν + 1 }

番目のデータをアクセスすればよい。 このため、 スイ ッチング - ネッ トワーク と各ボー トの間にバッファを持ち、 スィ ッチン グ - ネッ ト ワーク側からア ク セスするバッファ内のァ ド レスを、 切換用のカ ウ ンタ の値と各ボー トの番号の値との和から計算す るよう にするこ とが望ま しい。 ブロック内のア ド レスは、 メ モ リ バンク側とバッファ側で同期する必要がある。 次に、 本発明の多ポー 卜メ モ リ システムの実装上の問題につ いて説明する。 接続バス幅が広いと実装上困難を来すが、 本発 明においては、 ぺ 一ジァ ド レスをスィ ツチング - ネッ ドワーク のデータ線を用いて！^送， 設定し、 ページ内のァ ド レ.スのィ ン ク リ メ ン ト をメ モ リ バンク衝で行なう ので接続バス幅が従来方 式より狭く でき、 実装上の困難性が少ない。 また経済的である. 以下さ らに詳細に本発明を説明するために、 実施例を用いて 説明する。 図面の簡単な説明

第 1図は本発明による多ボ一 トメモリ システムの概要を示す 構成図、 第 2図は本発明の実施例の要部ブ c?ッグ構成図、 第 3 図は第 1図および第 2図における 1 メモリ ノ ンク中のさらに詳 細なブロック図、 第 4図は第 1図， 第 2図および表 1 における システムの全体のメ モ リ の分割の様子を示した図、 第 5図は第 2図および第 3図におけるシステムの処理のタイ ミ ングチヤ一 ト、 第 6図は時刻 t = j における各ポー トからのアク セスの様 子を示した図、 第 7図は時刻 t == j + 1 における各ポー トから のア ク セスの様子を示した図、 第 8図および第 9図は 4 4 の スイ ッチング · ネッ トワークの 1 ビッ ト分をそれぞれボー トか らメ モ リ ノ ング方向へとメ モ リ ノ ンクからポー ト方向へ接繞す るために P L Aを用いて構成した場合の実施例の P L A内の配 線図、 第 1 0図は第 2図における 1 ボー トバッファ中めさ らに詳 細なブロック図である。 発明を実施するための最良の形態 第 2図は本発明の一実施例の要部ブロック構成図である。 P_Q , … P₁₅ は、 16本のデ一タ入出用カボー ト、 P B _Q , P B ₁ … P B ₅はボ一 ト側バッファで制御部 Cとバッファメ モリ B mを舍む。 M B 0 〜 M B₁₅ は 16個のメ モ リ ノ、'ンク、 S Nは 16 x l6スイ ッチング - ネッ ト ワーク、 C N Tは 16進のカ ウ ンタで ある。 接続バス B および B ₂ は書込みデータ用に 1バイ 卜 と パリ ティ ビッ ト 1 ビッ トの計 9 ビッ ト、 読出し用も同様に 9 ビ ッ ト、 制御用に 6 ピッ トの合計 24ビッ ト幅である。 スィ ッチン グ . ネッ ト ワーク S Nの切換は、 システムク ロック øと同期し て右回りで一周するよう になっており、 このため 16進カ ウ ンタ C N Tを用いている。

次の表 1 に 16進力 ゥ ンタ C N Tの値と各ポー ト と各メモリ ノ ンクの接続関係を示す。 ' ·

1 ό進カ ウ ンタ の値と各ボ— 卜 と各メ モ リ バン ク の接 $売 m係

1 ό進カウンタ Ρ₀ PI Pi PA P₅ 6 Pi s P9 ο

2 4

0 ΜΒ、 MB₂ MB, MB MB₇ M¾ MB₉ MB,₀ MB

1 ΜΒ、 ΜΒ₂ MB₅ MB₆ M ₇ MBQ MB₉ ΜΒ ₀ MB_N MB M ₁₅ MBQ

2 ΜΗ₂ Mお 4 M ₅ MB₆ MB₇ MBQ M _U MB M MBQ MB、

14 MB Mお ₀ MB、 MB₂ Ml M MB₆ MB₇ MB_B M ₉ M ₂ MB

15 ₁₅ MB MB₂ も MB₅ MB₆. MB₇ M ₈ M ₉ M MB、₂ 應

表 1 において、 P ひ … l^ ₅ はボー トの番号、 M B ₀ … M B ₅ はメ モリバンクの番号を表す。 各メ モリ バンクでは、 上記スィ ツチング . ネッ ト ワーク S Nの切換に同期してァ ド レスを右隣 のメ モ リ バンク （最右端の場合は、 最左嬙のメ モ リ バンク） へ 転送する。 そのために、' シフ ト レジスタ （メ モリ ノ ンク側のァ ド レス計算部 C Sに舍む） と各メ モ リ ノ ンク M B Q 〜 M B ₅間 を結ぶ 1 ビッ ト のデータ線 B ₅ を用いる。

以下に各メ モリ ノ ンクの構成について更に詳し く 説明する。 第 3図は第 2図におけるメ モ リ ノ、'ンク M B Q 〜 M B _{1 5}の一つ を詳細に表したブロック図である。 また、 第 4図に本実施例に おけるシステムの全体のメ モ リ の分割の様子を示している。

この実施例においては、 第 4図に示すよ う に、 本メ モリ シス テムの全記憶容量を 256 メ ガバイ ト とし、 1 ページのサイ ズを 4 キロバイ ト、 1 ブロックのサイ ズを 51 2 バ イ ト とするこ とに した。 1 ブロックのサイ ズについては、 メ モリ ノ ンク数を 1 6と した場合に 1 メ モリ ノ ンク当り のブロックサイ ズが、 シフ ト レ ジスタによるァ ドレスの転送およびボー ト P ₀ 〜 P ₅からのァ ド レスの設定に要する時間とオーバラップしてアク セス可能な 程度であるため、 1 バンクのブロックを 32バイ ト としたので 32 < 1 6で51 2 ノ ィ 卜 となった。 また、 1 ページのサイ ズを 4 キ σ バイ ト と したことにより、 全記憶容量は 64キロページ分となり ， ページア ド レス指定に 2バイ ト必要になる。 1 メ モ リ ノ、'ンク中 の記憶容量は 256 メ ガバイ ト 1 6で割って、 1 6メ ガバイ ト とな る。

第 3図において、 Μは 8 ビッ ト X 1 6メ ガの 1 6メ ガバイ ト分の メ モ リ 、 S ₈ ， S _g_₂ はそれぞれペー ジア ド レスの上下 8 ビ αο)

ッ トずつを持つシフ ト レジスタ兼カウ ンタである。 また、 S J は 1 ページ 8 ブロックのブロックをカウ ンタするための 3 ビッ ト シフ ト レジスタ兼カ ウ ンタ、 C ₅ は 1 ブロック 32バイ トを力 ゥ ン トするための 32進カウ ンタである。 シフ ト レジスタ兼カ ウ ンタ S ₈ - , S 8 - 2 のページア ドレスおよびシフ ト レジスタ兼 カウ ンタ S ₅ のブロックア ドレスは、 スイ ッチング · ネッ ト ヮ ークの切換と同期して右隣のメ モ リ バンクに耘送されなければ ならないため、 シフ ト レジスタ兼カウ ンタ S 8 - 1 , S ₈ - 2 はぺ ージァ ド レス設定のため 8 ビッ ト ノ、 'ラ レル入力と、 メ モ リ ヘ ア ド レスを示すため 8 ビッ トパラ レル出力の他に 1 ビッ ト の シ リ アル入出力を持つ必要がある。 また、 同様に、 S 3 も 3 ビッ ト のバラ レル出力と 1 ビッ ト のシ リ アル入出力を持つ必要がある < ポ一 ト側から指定されるァ ド レスはページ単位であり、. ぺ —ジ の先頭からアクセスされるこ とを前提とするため、 S 3 はべ一 ジァ ド レスが設定された時点でリ セッ ト される必要がある。 さ らに、 メ モ リ ノ ンクを一周すると次のブロックに移らなければ ならないため、 1 6ブロック分をカウ ン トする 4 ビッ トのシフ ト レジスタ兼カウ ンタ S ₄ を用意し、 そのキャ リ ーを S ₃ へ入力 する。 なお、 各ポー ト とス イ ッチ ング - ネッ ト ワーク間のバッ ファを取り除き、 必ず M B。 からアクセスを開始すると仮定し た場合にはこの S ₄ を省略するこ とができる。 その場合には M B ₀ で必ず S ₃ を一つ増加させるよう にする。 さ らに、 ページ を越えて連続した領域をページをいちいち設定しなおすこ とな しにアクセス可能とするために、 S ₅ のキャ リ ーを S g - へ 、 S ₈ - ₂ のキャ リ ーを S ₈ - 1 へ入力することが望ま しい。

ページァ ドレスおよびブロックァ ドレスを隣のメ モリ ノ ンク へ転送するのとメ モリ アクセスをオー バ 一ラップして可能とす るために、 ページァ ドレスおよびブロックァ ドレスを固定して お く ために、 L₈_！ , L ₈ — ₂ というページア ド レス用の 8 ビッ 卜のラッチと L ₃ という ブロックァ ドレス用の 3 ビッ 卜のラッ チを用いる。 また、 1 ブロック内でア ド レスを一つずつ増加さ せるための 5 ビッ トつま り 32進カウ ンタ C ₅ を用意する。 ベ 一 ジア ドレスおよびブロックア ドレスは、 この 32バイ トをァクセ ス中に隣のメ モリ バンクへ耘送するか、 またはボー トから別の ページァ ドレスおよびブロックァ ド レスが設定されなければな らない。

データおよびァ ド レスは、 8 ビッ ト +バリ ティ ビッ トの計 9 ビッ 卜の単方向性バス 2 本 21 , 22 を用いて.ボー ト間を転送きれ る。 ノ、 'リ.ティ のチェック並びにバリ ティ ビッ トの付加は第 3図 の P Cおよび Ρ Αのよう に各メ モリ ノ ンクの出入口で行なわれ る。

書込み、 読出しのタ イ ミ ングゃイ ネ一ブル等はシステムク ロ ック およびボー トからの制御信号を用いて第 3図のメ モリ バ ンク制御部 M B Cで解折され、 各カウ ンタやラッチおよびメ モ リ に制御信号が送られる。

第 5図は第 2図および第 3図における多ボー トメ モ リ システ ムのタイ ミ ングチヤ一 トである。 各メ モ リ ノ ンクのァ ドレスは 第 5 図における A ₀ , A ₁ , A 2 , A 3 , A ₄ , …のよう に指 '定され、 システムク ロック ø と同期して各ボー トからア ク セス される。 これと同時にペー ジァ ド レスおよびブロックァ ド レス を隣のメ モリ バンクに転送させるために、 耘送に先立ちラッチ セッ ト L s のタイ ミ ングでラッチ L ₈— ， L ₈ _ ₂ および L ₃ に 02)

シフ ト レジスタ兼カ ウ ンタ S 8— , , S ₈— 2 および S ₃ のァ ド レ スをセッ ト し、 ページア ドレス 1 6ビッ ト， ブロックア ドレス 3 ビッ トおよびバンク カ ウ ン ト 4 ビッ 卜 の計 23ビッ トをシフ ト ク ロック Φ s に従って右隣へ 1 ビッ トずつ転送する。 ここで、 前 述したように各ボ一 ト ともバンク メ モ リ M B ₀ からアク セスを 開始するとした場合には、 ノ ンク カ ウ ン トの 4 ビッ ト分は不要 となる。 もしそうでないとすると、 S ₄ カウン トアップのタイ ミ ングでノ'ンク カ ウ ン ト用のカ ウ ンタを一 つカ ウ ン トアップす る必要がある。 この場合、 この S ₄ カウ ンタはページア ドレス を設定する時点でリ セッ ト しなければならない。 ページァ ドレ スがボー トから設定可能な期間は、 S ₄ のカ ウ ン トアップが終 了してからァ ド レスのシフ トを開始する'までの間で、 第 5図.の ァ ドレスセッ トイネーブル A Eのタイ ミ ングはその区間を示し ている。 また、 スイ ッチング · ネッ ト ワークの切換も、 このシ ステムク ロック に同期して行なわれる必要があり、 ラッチに ァ ド レスが設定されると同時に切換られるのが好ましい。 第 5 図のネッ トワーク切換 N S Wのタ イ ミ ングは、 この切換時期を 示している。

第 6図は本発明の多ポー トメモ リ システムにおいて、 入岀カ ボー トを 4 とした時のある時点 （ t = j ) の各ボー トからのァ クセス状況を.示し、 また-第 7図は次に-スイ ッチング- ' ネットヮ ークの切換を行なった時点 （ t = j + 1 ) の各ボー トからのァ クセス状況を示したものである。

第 8図は 4 X 4のスイ ッチ ング ' ネッ トワークのボ一 卜から メ モ リ ノ ンク側へ書込むデータ ラ イ ンの 1 ビッ ト分を P L Aを 用いて構成した場合の例を示している。 I _{P n} 〜 I が入力

0 *J 側、 つまりボー ト側で、 0 ,_tfs。 〜 0._VB3 が出力側つまり メ モ リ バンク側、 また 。 ， A t が接続切換用の 4進カ ウ ンタ の出力 である。 I佘理式でこ のカ ウ ンタ の出力 A₀ , A i 、 I p . 〜

I P および O 0 の関係を表すと次式 (1)のよ う になる

また、 第 9図は 4 x 4 ス ィ ツチ' ング · ネ ッ ト ワ ー ク のボー ト からメ モ リ バンク側を読出すデータ.ライ ンの 1 ビッ ト分を同様 こ P L A ( P rogrammable L ogic Array) を用しヽて構成し た場合の洌を示している。 I MB, MB, が入力側つまり メ モ リ ノ、'ンク倒で、 0 O P, が出力側つまりボー ト側、 A

, A , は第 8図と同様に接続切換用の 4進カ ウ ンタの出力であ S冊 ¾ x で A ₀ , A！ 、 I }fB_Q 〜 I .WS 3 » 0 p_Q 0 の 関係を表すと次の式 (2)のよ う になる。 i

0 _P P₂

O P₃

上記 (1)式および )式を入力 16ビツ ト 岀カ 16ビッ ト、 接読切 換用の 16進カ ウ ンタの出力 4 ビッ 卜にそのまま拡張するこ とに より、 第 2図のて'示したボー ト とメ モ リ バンクの接铙関係を双 方で実現することができ、 その拡張レた下記の式 ： （³)式， （⁴)式 を 16 X 16の P L Aに適用し、 その P L Aをバズ幅の個数分つ まり 24個並列に用いることにより、 第 2図に示した多ボ一 トメ モ リ システム用の小型で経済的なス ィ ツチ ング - ネッ ト ワー ク を作ることができる。

. 第 10図は第 2図におけるポー トバッファ Ρ Β , の一つを詳細 に表したブロック図である。

このボー トバッファは書込み及び読出しの全体と しての効率 を向上させるためのものである。

或.る 1 ページの.書'込みの時、 書込みをその時スィ ツチング ' ネッ トワーク S Ν で'接続した任意のメ モリ ノ ンク Μ Β にべ一 ジの先頭から行なう と、 読出し時にはどこがページの始めかが わかり難く 、 ア ク セスに因難性が生じる。 そ こで、 ペー ジの始 めは特定のメ モリ ノ ンク、 例えばメ モ リ ノ 'ンク Μ Β。 であると 決めてお く こ とが望ま しい。 ところが書込み時に当該ポー トが ス イ ッチ ング · ネ ッ ト ワ ーク S Νによ り メ モ リ ノ、'ンク Μ Β ₀ に 切換られるまで待つのでは全体として効率が悪い。

この第 10図の実施例においては、 4 キロバイ トのバッファを 2 面持ち （11及び 12) 、 ·一方のバッファ 11 ( または 12) がポー ト Μからアクセスされている時、 もう一方のバッファ 12 (また は 11 ) をメ モリ バンク とのデータ転送に利用できるよう にダブ ルバッファを構成している。 その際バッファ 11, 12 のいずれを- ボー ト側からのアクセス，メモ リ ノ ンク とのデータ転送に用いる かの選択は、 各バッファ 11 , 12 のア ドレス側のセ レクタ 11 A S tt6)

及び 12A S とデータ倒のセ レク タ 11 S D及び 12S Dで切換制御 される。 例えばメ モ リ バッファ 11がボー トの上方からアクセス されるようにセ レク タ 11 A S , 11 S Dで切換接続されている時 セ レク タ 12 A S及び 12 S Dはメ モ リ ノ、'ッファ 12をメ モ リ ノ ンク 側に切換接続する。

メ モリ ノ N ンク側とデータ転送し合うためのァ ド レスは、 下位 5 ビッ ト A。 〜 A ₄ をシステムクロック øをカウ ンタ D I で 分周して作り、 その上の 4 ビッ ト A₃ 〜 A_S をスィ ッチ P B S でセッ ト されたポ一 卜の番号とスイ ッチング · ネッ ト ワークの 切換用カ ウ ンタ （ C N T) の出力を加算器 A D Dで和をとつて 作り、 上位 3 ビッ ト A₉ 〜 A" をシステムク ロック ？ >をカ ウ ン タ Ώ I 2で分周し-て作っている。 なお、 P B Cはポー ト側のコ ン ト ローラ、 p B P Aはボー ト側からの書込みデータのパリ テ ィ付加部、 P B P Cはメモリ ノ、'ンク側から読出したデータのパ リ ティ チェック 、 。

このボー ト ノ -ッファを用いるこ とにより、 スイ ッチング . ネ ッ ト ワーク C Ν Τの接続関係と独立して、 ボ― ト側からページ 単位でァクセスするこ とができる。 例えばボ一 トの上方からの 書込みを考えると、 第 10図のボー トバッファ （11又は 12) では、 書込む 1 ページ内のどこから送るかというア ド レス： 書込み開 始ァ ド レスを計算-している-。 -先に-説明-したように一つのベージ ( 4 Κノ ィ ト） という のは第 4図のよう に縦に 8ブロックに分 れており 、 さ らにその 1 ブロック は 32バィ トずつ分けて右回り で隣のメ モ リ バンクに順に格納されている。 例えば表 1 の 16進 カ ウ ンタ の値が 0 の時にボー ト 4から書込む時は第 2図のメ モ リ ノ ンク M B ₄ から書込みが開始される。 またカウ ンタの値が 1 の時にポー ト 4から書込みを関始する時にはメ モ リバンク M B 5 から書込みが開始される。 即ち、 16進カウンタの値プラス ボ一 卜の番号のメモ ンク M B に当該ボー トは切換られて いる。 従って、 ボー ト側から書込みを開始するメ モ リ バンク へ 格納するページのデータを適当な部分から転送し、 1 ペー ジの ブロ ック の途中から当該書込み開始メ モ リ バンク に書込み、 順 に前記の態様で隣のメ モ リバンクに書込みそのページの一番最 後まできて、 そのページのブロックの頭までもどった時、 丁度 メ モ リ バンク の頭 （冽えば M B。 ) に来るようにすれば良い。 本実施例ではその、 書込むペー ジの書込み開始ア ドレスの計算 は 16進のカウ ンタ C N Tの値と書込みを行なうボ— 卜が持って いるァ ド レス ： ボー P ₅ なら 5 という値を加算してやると丁 度そのペー ジの書込み開始ァ ド レスの値がでて く る。 従って、 それぞれのボー トでこの計算を行なうようにすれば良.い。

以上は書込みの場合であるが、 読出しの場合も同様であり、 ボー 卜の上からのア ク セス時に、 当該ポー トが接続しているメ モ リ バンク M B _¾ から読出しを開始し、 その読出したデータを 1 1 , 12 の一方例えば 1 1のバッファに書込む時、 やはり加算器 A D Dで当該ボー トの持つ番号と 16進カ ウ ンタ C N Tの値の和を 計算し、 それを書込むバッファ 1 1をア ク セスするァ ド レス 〜 A ₈ に用いることにより、 書込み完了時には該バツファ 1 1に はペー ジの始めからメ モ リ バンク側から読出したデータが格納 される。 従って、 当該ポー ト の上方からこ のメ モ ンク 1 1を ア ク セス して読出すこ とが容易になる。

以上本発明について実施例を示したが、 本発明に係る多ポー トメモ リ システムはこれに限らず、 請求の範囲内で種々変更可 能なこと勿論である。 産業上の利用可能性

本発明によれば、 ページァ ドレスをデータ線を用いて耘送し メ モリノ、'ンク内でア ド レスの計算を行なう ようにすることによ り、 多ボ— トメモ リ システムにおいて実装上困難を来すバス幅 をせま くすることができ、 システム全体を小型で経済的に構成 することができる。

さ らに.、 スイ ッチング ' ネッ ドワーク自体をビッ トスライス 化して P L Αを用いて構成することにより、 遅廷の少ない簡略 なスイ ッチング · ネッ トワークを構成することができる。 ·- - また、 スイ ッチ ング ' ネッ トワーク'の接続の'切換を一つずづ 隣へ移すよ'うにすることにより、 ア ド レスをシフ ト レジスタを 用いて各メモリバンクの隣へ転送するだけで、 バンクの切換毎 にァ ド レスを設定しなおす必要がな く なり、 連続した領域を効 率よ く アクセスすることが可能なシステムを構成することがで き る。 その上、 ア ド レスの隣のメ モリ バンクへの転送と、 ポー トからのメモリへのァ ド レスを独立して同時に行なう ことが可 能になるため、 連続した領域をア ク セスタ イ ムのよどみな く 、 読出し、 書込みが可能となる。

さらに、 本発明によればスイ ッチ ング · ネッ トワーク と各ボ 一 卜との間にバッファを設け、 スィ ツチング - ネッ トワーク と 耘送し合うページ内のァ ド レスをス イ ッチ ング - ネッ ト ワ ーク の切換用カウ ンタの値と各ボ一 トの番号との和から計算するよ うにア ドレス計算用加算器を各バッファに持たせることにより、 各メ モ リバンクと各ボー トの接続関係と独立に、 ァクセスが開 な9)

始できる。

このよう な特長を有する本発明の多ポー トメモ リ システムは 並列処理システムにおける共有メ モ リ として多用するこ とが可 能であり、 特にページ単位のアクセスを基本とする関係データ ベースマ シ ンや知識ベースマ シ ンの構成に極めて有用である。

Claims

請 求 の 範 囲

1. 複数のデータ入出力用のボ一 ト と、 複数のメモリ バンク と 各ボ一 ト と各メ モ リ バンク とを接続するスイ ッチ ング ' ネッ ト ワーク とを有し、 ページを全メモリ ノ、'ンクへまたがるよう に格納し、 ページ単位で各入出力用ボー トからァ ドレスが指 定される多ボー トメモリ システムにおいて、 ページァ ド レス を前記スィ ツチング · ネ-ッ トワークのデータ镍を用いて耘送 , 設定し、 ア ド レスの計算を各メ モ リ バンク側で行なう よう に構成したこ とを特徴とする多ボー ト メ モ リ システム。

2. 請求の範囲第 1 項記載の多ポー トメ モ リ システムにおいて 前記スイ ッチング ' ネッ ト ワーク は、 データ転送バス.を 2方 向^持ち、 該バスはビッ トス ライ ス化され、 P L Aとカウ ン タを用いて構成されるこ とを特徵とする多ポ一 トメ モリ シス テム。

3. 請求の範囲第 1 項または第 2 項記載の多ポ— トメ モ リ シス テムにおいて、 前記各メ モリ バンク間でポー トの切換と同期 してべ一ジァ ドレスを耘送し合うためにスィ ツチング · ネッ ト ワークの切換をロ ーテー トさせると共に、 ア ド レスを隣接 メ モリ ノ ンクへ耘送するためのシフ ト レジスタ と、 シフ ト中 ページァ ド レスを固定させてお く ラッチと、 該耘送の間ぺ一 ジァ ドレスを一つずつ増加させるための力力 ンタと-、 切換が 1 周した時にブロックのァ ド レスを一つ増加させるための力 ゥ ンタ とを各メ モリ バンクに持つこ とを特徴とする多ボー ト メ モ リ システム。

4. 各々からページ単位でア ドレスが措定される複数のデータ 入出力用のポー ト と、 複数のメモリ バンク と、 該各ボー ト と 各メモリ ノ ンク との接読の切換をローテ一 ト させるスィ ツチ ング . ネッ トワーク と、 ァ ドレスを隣接メ モリ バンクへ耘送 するためのシフ ト レジスタ と、 そのシフ トの間ページァ ドレ スを固定させてお く ラッチと、 そのシフ トの間ページァ ド レ スを一つずつ増加させるためのカウ ンタ と、 該各ポ一 ト と各 メ モ リ バンク との接続の切換が 1 周した時にブロックのア ド レスを一 つ増加させるためのカウ ンタ とを各メ モリ ノ ンクに 有し、 前記各メ モ リ バンク間でポー トの切換と同期してベー ジァ ド レスを耘送し合う ようになし、 ページを全メ モ リ バン クへまたがるよう に格納し、 ページア ド レスを上記スィ ッチ ング · ネッ ト ワークのデータ線を用いて転送， 設定し、 ア ド レスの計算を各メ モ リ バンク側で行ない、 複数のボー 卜から の連続したデ—タの読出しおよび書込みを！ ^一べ一ジに対し ても行なえるよう にした多ポ一 トメ モリ システムにおいて、 さ らに、 前記スイ ッチング · ネッ ト ワーク と各ポ一 ト との 間にそれぞれバッ ファを持ち、 該各バッファはス ィ ッチ ング . ネッ ト ワーク と耘送し合う ページ内のァ ド レスを前記スィ ツチング . ネッ ドワークの切換用カウ ンタの値と各ボ一 卜の 番号との和から計算するァ ドレス計算用加算器を持ち、 各メ モ リ バンク と各ボー トの接続関係と独立に、 アクセスが開始 されるようになすこ とを特徴とする多ポー トメ モリ システム <