JPH02211509A - オン・チツプ・フエーズ発生器 - Google Patents

オン・チツプ・フエーズ発生器

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JPH02211509A
JPH02211509A JP1303415A JP30341589A JPH02211509A JP H02211509 A JPH02211509 A JP H02211509A JP 1303415 A JP1303415 A JP 1303415A JP 30341589 A JP30341589 A JP 30341589A JP H02211509 A JPH02211509 A JP H02211509A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、高速のメインフレームコンピュータにおける
動作を同期化するために採用されるクロック回路に関す
る。また、本発明は、特に、交換可能で同期化されたユ
ニットカードを有する同期化されたプロセッサ・システ
ムを提供するために、オフ・チップのマスタ・クロック
コントロールにより同期化されフェーズ制御されたとこ
ろの、オン・チップ・フェーズクロック発生器に関する
[従来の技術] 従来から、メインフレームの中央処理ユニット(CPU
)は自在に拡張され、また分散処理態様で動作するよう
に設計されてきた結果、システムは、プロセッサの異な
る要素における位相同期を調整するためのマスタ・クロ
ックを必要とするようになったということは良(知られ
ている。これまで、1つ以上のマスタ・クロックが、異
なるCPUに、そして(または)、メインフレームCP
Uの異なるキャビネットに、設けられてきた。高速のメ
インフレームコンピュータのクロックレート及びサイク
ルレートはこのように高速となった結果、ケーブルやパ
スによる遅延は、クロックパルスの時間幅を超えるもの
となってきた。もし、メインフレームCPUが高出力の
クロックトライバを必要とするならば、各々のCPU若
しくはキャビネット個々にドライバを設け、それらのド
ライバへの入力信号は、それらのCPU若しくはキャビ
ネットのある1つに置かれたマスタのクロックに同期化
される必要がると示唆されてきた。
先行技術のメインフレームコンピュータは、マスタのク
ロック・システムにより制御されるスレーブのクロック
・システム方式を採用してきた。
スレーブ、マスタのクロックシステム各々がクロックの
フェーズを発生させるためにカスケード接続のフリップ
フロップを採用するときは、そのフリップフロップに用
いられる半導体メーカのプロセスの相違により分離した
りオーバラップしたりすフェーズクロック信号を発生す
ることもあり得る。
この後者の問題は前から気付かれており、同期出力信号
をカスケード接続することにより同期化される多重のフ
ェーズを出力する発生器やクロック・システムを各々の
CPUにおいて設けることにより解決されてきた。この
タイプのシステムでは、マスタ発振器を設け、各々のC
PUのクロック・システムにおいて多重フェーズクロッ
ク発生器を同期化している。このようなシステムが、1
988年8月18日に出願され、本願と同じ譲り受は人
に譲渡された米国特許出願(r多重周波数クロック・シ
ステム1)に示され説明されている。
[発明が解決しようとする課題] この後者のタイプのクロック・システムは先行技術に係
る高速メインフレームコンピュータについてのクロック
の問題点をほとんど解決している。しかし、そのクロッ
クはCPUの高速ロジックに対しては外部的であり、C
PUに供給されるそのクロック信号はクロック発生器の
出力ラインを出た後で遅延やスキューが発生したりする
。この遅延やスキューはクロック発生器の出力ラインに
おける特別の調整無しでは、もはや調整は不可能である
フェーズクロツタ発生器レベルにおける特別な調整も必
要とせず、また、クロックの調整や特別な同期化も必要
としないで、1つのCPUにおけるユニットカードの内
部互換性を可能ならしめるような、単純化されたクロッ
ク・システムを提供することは極めて好ましいことであ
る。更に、CPUのユニットカードを工場で製造するレ
ベルにおいて前もって同期化しておき、オン・チップ・
ロジックのレベルに下がって、クロックパルスのオーバ
ラップや分離やスキューや差分遅延をなくすことができ
るなら好ましい。
[実施例] 第1図は、その各々のキャビネットが自身のクロック・
コントロール・ユニットカードな有する2つのメインフ
レームのキャビネットシステムを示すクロック・システ
ムのブロック図である。
プロセッサキャビネット10は、クロック・コントロー
ル信号をライン12上でロジック・ユニットカード13
〜17に供給するためのマスタのクロック・コントロー
ルカード11を備える。各々のユニットカードは、複数
のVLS Iチップを含む。各々のこのチップには、後
述する新規なオン・チップのクロック発生器(CLK 
GEN)  18が設けられている。保守コントローラ
19は、スキャン・セット・バス21を介してユニット
カード13〜17に接続される。バス21はユニットカ
ード17を超して延長され、拡張キャビネット24のメ
インバス拡張カード23に接続する。
メインの処理システムが最初に電源投入されると、保守
コントローラ19がシステムを立ち上げるのに使われる
。プロセッサ・キャビネットlOのパワーコントロール
・カード25が、両キャビネット10.24内のクロッ
ク・システムを同期化するのに使われる。パワー・オン
・クリア信号がライン26上に発生され、クロック・コ
ントロール・カード11をクリアする。パワー・オン・
クリア信号は、それからバス20上で、スキャン・セッ
ト・バス21に、そして、ユニットカード13から17
までの各々に・、そしてコネクタケーブル22を介して
ユニットカード23に分配される。スキャンセットバス
27はユニットカード23.28.29に接続される。
バス27は、また、マスタのクロック・コントロールカ
ード11と同じ拡張クロック・コントロールカード31
に接続する。このコントロールカード31は、マスタカ
ード11に対するスレーブとして動作する。
コントロールカード31は、コントロールカード23.
28.29上のオン・チップ・クロック発生器18に送
られるクロック・コントロール信号をライン32上に発
生する。ライン26に発生されたパワー・オン・クリア
信号が非アクテイブ状態になると、第1図のクロックシ
ステムのユニットカード11,31が同期化される。こ
の時点では、オン・チップ・クロック発生器18ではク
ロック・フェーズ信号は発生されていない、保守コント
ローラ19がそれから、システム及びクロック発生器を
所定の適当なフェーズでスタートするのに使われる。即
ち、保守コントローラ19はクロック・コントロールカ
ード11,31内にスタート・パターンをロードする。
スタート・パターンがロードされると、マスタのコント
ロールカード11は拡張用のクロック・ラン信号をライ
ン33上に発生することになる。これにより、クロック
・コントロールカード11,31の両方のオン・チップ
クロック発生器18がライン12.32上でラン信号を
発生させる。こうして、システムのフェーズの同期化を
実現する。クロック・コントロールカード11上のマス
タ発振器34は同じ長さのケーブルを通して基礎クロッ
ク信号を分配する。これらのケーブルはクロック・コン
トロール11.31に接続してシステムに基礎基準タイ
ミング信号を提供する。
好適な実施例システムでは、各ユニットカード13〜1
5は、メインプロセッサのメモリ及びロジックを含み、
そして拡張スロットを有する。ユニットカード16は、
チャネル−チャネル開用のアダプタ・ユニットカードで
ある。ユニットカード17,23は、キャビネット−キ
ャビネット間用のアダプタ・ユニットカードである。ユ
ニットカード28と、ユニットカード29までの拡張ス
ロットとはチャネルと周辺ユニットのためのアダプタカ
ードのためにある。
1つのキャビネットに1つのプロセッサのシステムでは
、I10プロセッサ・カードはプロセッサ・キャビネッ
ト10に置かれる。将来的には、拡張キャビネット24
が追加されてもよい。この拡張キャビネット24は、1
つのアダプタカードとI10プロセッサカードとを含み
、そして更に、拡張クロック・コントロールカード31
、並びにケーブル38を介してマスタのパワー・コント
ロールカード25に接続されたパワー・コントロールカ
ード37とが設けられている。
第2図はマスタのクロック・コントロールカード11の
回路の更に詳細なブロック図である。
第1図にも併せて示すように、前述のマスタ発振器34
は100MHzの信号を、ライン35を介して自身のメ
インキャビネットに、ライン36を介して拡張キャビネ
ットに送る。ケーブル35は同期ロジック41に接続さ
れている。クロック・スタート(CLOCK 5TRA
T)信号が第2の入力として入力され、第3の入力はラ
イン26上の前述のパワー・オン・クリア(POWER
ON CLEAR)信号である。同期ロジック41は1
00 M Hzをライン42上に50 M Hz信号に
変換する。この50MH,信号は調整可能な遅延回路(
DLY) 43に入力され、ライン44に調整された5
 0 M Hzとされて、さらにシステム・ストローブ
・ロジック45に入力される。システム・ストローブ・
ロジック45はシステム・ストローブ(SYSTEM 
5TROBE)信号をライン46上に発生し、これが発
生器18そしてフェーズ・ゼロ規定ロジック47への入
力となる。フェーズ・ゼロ規定ロジックはシステム・フ
ェーズ・ゼロ規定信号(SYSTEM PHASEOD
EFINE)をライン48上に発生し、これは発生器1
8に入力される。ライン46上のシステム・ストローブ
信号とライン48上のフェーズ・ゼロ規定信号とは、オ
ン・チップクロック発生器18の各々に送られるところ
の密に制御された入力信号である。
保守コントロール19(第2図には不図示)は前述のス
キャン・データ信号(SCAN DATA)をバス21
に出力し、この信号はマスタのクロック・コントロール
カード11のへダーレジスタ49に入力される。このヘ
ダーレジスタ49はバス21の情報が送られるユニット
カードのアドレスを特定するために使われる。コントロ
ールカード11のアドレスがヘダーレジスタ49に置か
れたものと仮定すると、それから、ライン51のアドレ
ス出力信号はデコード/コントロール・ロジック52に
送られて、ここで、ユニットカードアドレスと比較され
て、ENABLE信号をスキャンセットレジスタ54に
向けてライン53上に発生する。
このレジスタ54は、付勢されると、バス21のスキャ
ンデータを72ビツトレジスタ54に受は入れる。本発
明の好適な実施例では、レジスタ54にロードされた最
初の16ビツトが、スタート/ストップ・データ・コン
トロール・ロジック56に向かうライン55上に現われ
る。このロジック56はすべてのクロック発生器18に
向けてライン57上にスタート/ストップデータ(ST
ART/5TOP DATA)を送出する。ライン55
の16ビツトは、データ・コントロール・ロジック56
をして、16個のデータクロックパルス(START/
5TOPDATA CLOCK)の流れを、システムク
ロックの属のレートでもってライン58上に発生せしめ
る。同期化クロック信号は、フェーズ規定ロジック47
により、ライン59上に出力される。この信号はデコー
ド/コントロール・ロジック52への入力となる。コン
トロール・ロジック52は代りにデータ・コントロール
・ロジック56に向けて、コントロール信号(CTRL
)をライン61上に出力する。
デコード/コントロール・ロジック52はライン21を
介して複数のコントロール信号を供給される。これらの
信号は、ライン62上で、データ・コントロール・ロジ
ック56に向けられたデータ信号(DATA)となる。
上記複数のコントロール信号のうちの1つであるアドバ
ンス・コントロール信号(ADVANCE)は、BIS
T(−−ド(後述)動作を制御する。後者の3つのスキ
ャンコントロール信号5CAN READERACTI
VE、 5CAN ACTIVE、 5CANBIT 
C0UNTER)はへダーレジスタ49とスキャンセッ
トレジスタ54のロード制御を行なう。
コントロール・ロジック52は、拡張クロックラン信号
(EXPANSION CLOCK RUN)をライン
33上に(併せて第1図を参照)、そして、各々のクロ
ック発生器18に送られるラン信号(RUN)をライン
63上に出力する。もし、第2図のコントロールカード
11がクロック・コントロールカード31に対してスレ
ーブならば、拡張クロックラン信号(EXPANSIO
N CLOCK RUN)がカード31(7):2ント
ロール・ロジック52に向けてライン33°上に出力さ
れる。しかし、もしカード11がマスタならば、ライン
33°上には信号は無いことになる。
第3図はマスタ発振回路34のより詳細なブロック図で
ある。
100MHzの水晶発振器64は、安定な100 M 
Hz信号(100MH2CLOCK)を、4ビツトシフ
トレジスタ66と2つのANDゲート67.68に入力
される基礎クロック信号として、ライン65上に発生す
る。ライン39のクロック・スタート信号(CLO(J
 5TART)はパワーアップ時には通常ローである。
ライン39のクロックスタート信号は、ハイになって、
クロック・システムを安定化するために、この状態を所
定時間の間継続する。
ライン39のクロックスタート信号が再びローになり、
シフトレジスタ66からのラインB、C。
Dの出力信号が同時にロー・アクティブになるとライン
65の発振器信号はANDゲート67.68でゲートさ
れて、ライン35 (OSCI出力)、ライン36(O
SCI出力)となり(併せて第1図も参照)、クロック
・システムは以下説明するように同期化するようになる
第4図は、第3図のマスタ発振器回路34のタイミング
図である。
ライン65の100 M Hzクロック信号は5nsの
パルス時間若しくはIonsのサイクル時間を有してい
る。ライン39のクロックスタート信号(CLOCK 
5TART)は通常ローであって、このクロックスター
ト信号(CLOCK 5TART)がCLOCKパルス
の71部分のリーディングエツジの前でハイとなると、
これによりシフトレジスタ66からのラインへの“0″
出力がハイになる。同様にして、次のクロックサイクル
の時に、シフトレジスタ66からのラインBの“1″出
力が72の位置でハイになる。ANDゲート67.68
へのゲート入力としてのラインBがハイになると、ロー
入力アクチイブであるこれらのゲートからのライン35
,36上の出力は、不能にされて、点73に示されるよ
うにローになる0次のクロックサイクルでは、ラインC
,Dの出力がハイになる。
ライン39上のクロックスタート信号がローになると、
ラインAの出力は次のクロックで点74に示すようにロ
ーになる。続く各々のクロックサイクルで、ラインB、
C,Dは順にローになる。
CLOCKパルスの76部分のリーディングエツジがハ
イになり、次の5nsの遷移時間の間ハイに留まると、
ラインDはローになる。ANDゲート67.68は、そ
の入力ラインB、C,Dが同時にロー状態にあるときに
、エネーブルされる。この条件は、ライン35.36の
出力信号が、ライン65のパルス部分76がローになっ
た後の次のロークロックで、ライン65のCLOCKと
180度だけ位相がずれているライン35.36のパル
ス列を生成するのを可能にする。ゲート67゜68から
のライン35.36の反転出力は、ライン65の100
MH,クロックと位相があっている。
好適な実施例であるマスタ発振器34の動作を説明して
きた。これにより、ライン39のクロックスタート信号
(CLOCK 5TART)がライン65の発振信号(
100MH2CLOCK)と同期していないということ
が理解されたであろう、シフトレジスタ66はシフトレ
ジスタの4ステージを同期化し、このシフトレジスタ6
6の不安定性を除去するために用いられている。
第5図は第2図に示されたマスタのクロック・コントロ
ール回路11のより詳細なブロック図である。
前述の同期ロジック41は、ライン26のパワー・オン
・クリア信号(POWERON CLEAR)とライン
39のクロックスタート信号(CLOCK 5TART
ンとを入力する。これらの信号はゲートロジック76に
入力され、ライン26°の緩衝化されたパワー・オン・
クリア信号(POC)とライン77のSET信号とを発
生する。SET信号は部分の一回路78のセット入力サ
イドとインバータ79 (INV)とに入力され、ライ
ン81にエネーブル信号を発生する。ライン35,35
°、36(第3図)+7)100 M Hz信号はゲー
ト・ロジック82に入力され、部分の一回路78へのク
ロックエネーブル入力となるライン83のエネーブル信
号を発生する。この部分の一回路78は前述の50 M
 Hz基準信号(50MH2REF)をライン42に発
生し、可変の遅延回路(DLY) 43に送る。ライン
44の調整された5 0 M Hz基準信号はシステム
・ストローブ・ロジック45のゲート・ロジック84に
送られる。ゲート・ロジック84からのライン85゜8
6上のハイ/ローの出力は対称的な1組の可変の遅延回
路87.88に送られる。可変遅延回路87のライン8
9上の出力はゲート・ロジック91に入力され、より狭
いセットパルスをライン92に発生する。このパルスは
セット/クリアタイプのフリップ・フロップ93のSE
T入力に入力される。同様に、可変の遅延回路88のラ
イン94の出力はゲート95に入力され、より狭いリセ
ットパルスをライン96に発生する。このパルスはフリ
ップ・フロップ93のRESET入力に入力される。フ
リップ・フロップ93のデータ人力には、好ましくは図
示のように、+■のようなハイの基準電圧が印加される
。ライン92.96に現われる狭いセットパルスは18
0度相ゲイれており、そして、好ましくは、対啄的なシ
ステムストローブパルス(SYSTEM 5TROBE
)を出力ライン46に発生するように、遅延回路87.
88により精密に調整されているとよい、フリップ・フ
ロップ93のライン97.98のハイとローの出力はE
CL/TTLレベル変換器99に入力され、システム・
ストローブ出力信号(SYSTEM 5TROBEDR
IVE )をライン101に発生する。この信号はバッ
ファトライバ(BUF) I O2に入力され、前述の
システムストローブ(SYSTEM 5TROBE)信
号をライン46に発生する。このストローブ信号はオン
・チップクロック発生器において使用され、以下に説明
される。
フリップ・フロップ93からのライン97,98のハイ
とロー信号は第2のECL/TTLレベルコンバータ1
03に入力され、フェーズ・ゼロ規定ロジック47の可
変遅延回路(DLY 4) 105に入力されるところ
のシステムストローブ信号をライン104に発生する。
可変遅延回路105の出力はライン101,104に現
われる50MH,のシステムストローブ信号の遅延され
たものを発生する。ライン106上の遅延された信号(
50MB2 DLY)ハ4ビット・シフトレジスタ1o
7へのクロック入力となる。このレジスタ107は、更
に前述のゲート76からのパワー・オン・クリア信号(
poc)がライン26°に入力してなる。ライン108
に設定されたハイとローのパターン(0010)が、ラ
イン26°のパワー・オン・クリア信号がハイアクティ
ブになったときに、レジスタ107にセットされる。シ
フトレジスタ107は、ライン26°のパワー・オン・
クリア信号がインアクティブのローになるまで、システ
ム・フェーズ信号(SPO〜5P3)をその出力ライン
O〜3に発生しない、システム・フェーズ・ゼロ信号(
spa)が、ライン109に、80ns毎の20nsの
信号(SYS PHDEF DR)として、バッファト
ライバ111の入力に現われる。バッファ・ドライバI
llは前述のライン48にファンアウト信号を発生し、
これがオン・チップクロック発生器18各々において用
いられるシステム・フェーズ・ゼロ規定信号(SYST
EM PHASE ODEFINE)となる、可変遅延
回路105の目的は、ライン48のパルスを、ライン4
6の20nsのクリチヵルなパルス(50MB2 SY
STEM 5TROBE)の立上がり若しくはリーディ
ングエツジに対して対称になるように、工場で調整する
ためにある。ライン46のこの20nsのクリチカルな
パルスの立上がり若しくはリーディングエツジがライン
48のパルスのパルスウィンド内にある限りは、オン・
チップクロック発生器の動作はノーマルモード動作を実
行するであろう。
同期ロジック41へのライン26,35.39上の入力
はカード11への入力である。ライン46のシステムス
トローブ信号(50MB2 SYSTEMSTROBE
)はカード11の出力で、オン・チップクロック発生器
に行く、ユニットカード11夫々の固定遅延回路105
を調整するためには、工場で遅延回路43だけを調整す
る必要がある。かくして、そのカードが入力から出力ま
で同じ遅延を有するようになり、そのために現場におい
て特別な調整を行なわなくても互換性を有するようにな
る。
ライン39のクロックスタート信号がハイで発振器から
の出力信号をカットオフしている間は、第3図、第4図
に関連して説明したように、フリップ・フロップ78は
ライン77のSET信号によりセット状態にされたまま
でいる。拡張キャビネット24のクロック・コントロー
ルカード31においても同じような動作が行なわれる。
このようにして、パワーコントロールカード25が、ラ
イン26.39のパワー・オン・クリア信号とクロック
スタート信号とを落すと、ライン35.36の発振器出
力信号(O20IN)を、クロック・コントロールカー
ド11,31の両方において、同期してリスタートする
。かくして、両ユニットにおいて、2つのキャビネット
若しくは2つのプロセッサの同期化が行なわれる。
第6図は、各々のVLS Iロジックチップ上で少なく
とも一度は実施される新規なオン・チップクロック発生
器18の詳細なブロック図を示す。
第1図に示された前述のロジックカードの各々はこのよ
うな複数のチップ18を備えており、これらのチップも
また互いに、後述するように、ユニットカード間で、キ
ャビネットあるいはプロセッサ間で同期化しているのと
同様に、十分に同期化している。第5図のライン46.
48の出力信号は、クロック発生器ロジック18を含む
チップのビン若しくは端子において、ライン46.48
の入力信号として示されている。クロック発生器が設け
られているチップ部分はロジックチップの非常に小さな
部分であり、その論理機能を実行するのに必要なだけの
なるべく少ないビンを有することが好ましい。更に、ク
ロック発生器18が設けられているロジックチップを含
むユニットカードは、ライン48のフェーズ・ゼロ規定
信号(PRASEo DEFINE)やライン46のよ
りクリチカルなシステムストローブ信号(SYSTEM
 5TROBE)がスキュウや波形歪が除かれて、複数
のVLS Iロジックチップ上の全てのクロック発生器
18に同時に到着するように設計されている。ライン4
6のクリチカルなストローブ信号は、ライン113.1
14の夫々にハイとローのストローブ出力信号(旧5T
ROBE、LO5TROBE)を発生するところのオン
・チップの入力バッファドライバ(BUF)  l 1
2に入力される。ライン113のハイ・ストローブ信号
は偶数クロック・シフトレジスタ115に入力される。
ライン113の20ns毎に発生するそのパルス(HI
 5TROBE)は、80ns毎にライン48に発生す
る最初の20nsのパルス(PHASE ODEFIN
E)の到着時にクロック入力される。ライン116のシ
フトレジスタ0(SRO)のパルスは奇数クロック・シ
フトレジスタ117に入力される。ライン116のこの
信号は20nsの間ハイで留まり、80nsのマシーン
サイクル毎に発生する。ライン114のローのストロー
ブ信号(LO5TROBE)の立上がりエツジはシフト
レジスタ0 (SRO)パルスのハイ状態の後半部分の
間に起こる。このパルス(LOSTROBE)は、ライ
ン116の信号(SRO)から10nsだけ離れている
ところの、ライン118のハイ出力のSRI信号を発生
する。シフトレジスタ115.117のフリップ・フロ
ップは順に、ラインSR2〜SR7と記された出力ライ
ンに、ライン113,114の入力信号のIons後に
出る出力を発生する。かくして、ライン116のSRO
信号は、Ions遅らされ、ライン114のLOSTR
OBE信号がハイになると、フェーズ0ANDゲート1
19によりハイ信号として発生することになる、同様な
状態が、ライン118の20nsパルスの最後のIon
sがライン113のハイストロープ信号がハイになるの
と同時にハイになるときに、起こる。
前に説明したように、複数のフリップ・フロップを具備
するシフトレジスタ115,117は、よく定義されて
はおらず、20nsパルスを発生する。これらの出力信
号は、ライン113,114に起こっているライン46
の極めて密に制御されたシステムストローブ信号により
再定義される。
か(して、ゲート119,121の出力は、ライン46
の極めて密に制御されたシステム・ストローブ信号(S
YSTEM 5TROBE)により再定義される。
コントロールゲート119,121への他の入力の役目
は、スタート・シフトレジスタ122とストップ・シフ
トレジスタ123にセットされた所定のフェーズでのス
タートとストップとを許容するように、それらのコント
ロールゲートtt9゜121をスタートし、ランし、ス
トップすることである。所定のラン時間はライン63の
ランライン信号(RUN)により選択される。スタート
・シフトレジスタ122とストップ・シフトレジスタ1
23にセットするためのデータ(START/5TOP
DATA)は、前述したように、オフ・チップのデータ
ライン57から供給される。このデータは、スタート・
シフトレジスタ122とストップ・シフトレジスタ12
3にロードされ、所望の8つのフェーズのうちのいずれ
かの1つでオン・チップのクロック発生器18のスター
トを可能とし、ランライン63 (RjJN)がアクテ
ィブである限りランを許すような16ビツトの情報から
なる6発生器18は、ランライン63がインアクティブ
になるとストップ・シフトレジスタ123内に定義され
た位相(フェーズ)でもって位相発生動作のシーケンス
を停止することになる。
ラン・コントロール・ロジック124は、ライン48の
フェーズO規定パルス(PHASE ODEFINE)
によりクロックされ、即ち同期化されると共に、クロッ
ク化され同期化された出力信号を各々のライン125上
に出力する。フェーズOからフェーズ7までのコントロ
ールゲー)(119,121その他)は夫々のライン1
25の入力を有する。
これらのフェーズ・コントロールゲートは、後で詳述す
るような、最終段のフリップ・フロップ若しくは単一ス
テージのシフトレジスタ出力を有するステージ化された
AND10Rゲートである。
同様に、各々のフェーズ・コントロールゲート119.
121その他は、ストップ・シフトレジスタ123.ス
タート・シフトレジスタ122からの各々の入力ライン
126,127 (第6図)を有する。コントロールゲ
ート119,121に必要な入力は、Ionsのいずれ
かの1つのストローブ・サイクルの間に、一方のフェー
ズ・コントロールゲートにて起こることとなる。8つの
フェーズに亙って循環するには80nsを有する。クロ
ックの4つのフェーズだけが採用されるのならば。
奇数若しくは偶数のフェーズ・コントロールゲートが2
0nsの幅を有する4つのフェーズクロック信号を発生
するように接続される。
テストの目的のために、単一の位相を発生し、または1
つ以上のサイクルを発生し、そしていずれかの位相でス
タートし他のいずれかの位相でストップするのを停止す
ることが可能となる0通常シフトレジスタ122,12
3にセットされるパターンは前述したように、保守コン
トローラ19から与えられる。内蔵自己テスト(BIS
T=built−in 5elf test)モードに
移行することが望みのときは、ライン57のデータパル
ス(START/5TOPDATA)が、ライン21に
送られてくるアドバンス信号(ADVANCE)の起動
毎に、第2図に示されたコントロール・ロジック52か
ら送られる。好適な(BIST)モード動作では、アド
バンス信号がクロック発生器18を、各々のアドバンス
パルス毎にその動作の9つの位相に亙って、アドバンス
する。例えば、最初のアドバンスパルスは9つの位相を
含むフェーズOからフェーズ0まで進む。
2番目のアドバンスパルスは、9つの位相を含むフェー
ズ1からフェーズlまで進み、各々の連続するアドバン
スパルスに対し、クロック発生器は連続の9つの位相に
亙って続(。
テスト分野の技術で良く知られているように、各々のV
LS Iチップにあるラッチの、アドバンスクロック間
の状態を、シリーズの閉じたループチェーン状に接続さ
れたフリップ・フロップを多項式発生器に通して循環す
ることにより、調べることが可能である。自己テストの
ためのスキャン−セット構成が、より良く設計されたメ
インフレームコンピュータのロジックに設けられている
簡略化の目的のために、フェーズ・コントロール出力ゲ
ート119,121だけへの入力が示されている。しか
し、フェーズ2からフェーズ7までのゲートが前述した
ように動作することが理解されるであろう。
第7図はオン・チップクロック発生器18の詳細なロジ
ックブロック図を示している。前述のオフ・チップシス
テムのライン57のスタート/ストップデータ信号(S
TART/5TOP DATA)が、第6図のSR8か
ら5R23(122,123)と番号を付けられた16
個のシフトレジスタのオン・チップデータ入力に入力さ
れる。オフ・チップシステムのライン58のスタート/
ストップデータ・クロック信号(START/5TOP
 DATA CLOCK)が同じシフトレジスタのクロ
ック入力に入力され、ライン57のスタート/ストップ
データパルス(START/5TOP DATA)のシ
フト動作を発生させる。SR8から5R15のシフトレ
ジスタの出力は、スタート・レジスタ0からスタート・
レジスタ7までの出力信号(START REG O〜
5TART REG 7)をライン128〜135に出
力する。同様に、5R16から5R23のシフトレジス
タステージの出力は、ストップ・レジスタOからストッ
プ・レジスタ7までの出力信号(STOP REG O
〜5TOP REG 7)を出力する。これらの出力信
号は、フェーズO、フェーズ1、その他の出力ゲート手
段のフェーズコントロールゲート119,121、その
他の入力に入力される。
ライン63のオフ・チップのシステムクロックラン信号
(SYSTEM RUN CLOCK)及びライン48
のオフ・チップシステム・フェーズ・ゼロ規定信号(S
YSTEM PHASE ODEFINE)は、シフト
レジスタ5R24,5R28に入力され、ライン144
,145のスタート・フリップ・フロップ信号(STA
RTFF)及びエンドフリップ・フロップ信号(END
 FF)を発生する。ライン63の信号(SYSTEM
 RUNCLOCK)はインバータ60で反転され、ラ
イン70に反転クロック信号を発生する。ライン63,
70のクロック信号は、ライン144,145のスター
トとエンド信号(START FF、 END FF)
と共に、ANDゲート146,147に入力され、そし
て、5R25,5R29に入力されるゲート出力信号を
ライン148,149に発生する。ライン48のシステ
ム・フェーズ・ゼロ規定信号(SYSTEM PHAS
E ODEFINE)は、シフトレジスタ5R25,2
9に入力され、ライン151の継続ランフリップ・フロ
ップ信号(CONTINUE RUN FF)と、ライ
ン152の停止フリップ・フロップ信号(STOPPE
D FF)と、ライン153の否停止フリップ・フロッ
プ信号(STOPPED FF)とを発生する。ライン
144のスタートフリップ・フロップ信号(START
 FF)とライン145のエンドフリップ・フロップ信
号(END FF)とは夫々シフトレジスタ27.31
に、SR3出力信号と共に入力され、ライン154の遅
延スタートフリップ・フロップ信号(DELAYED 
5TART FF)とライン155の遅延エンドフリッ
プ・フロップ信号(DELAYED END FF)を
発生する。ライン151の信号とSR3信号とはシフト
レジスタ26に入力され、ライン156の遅延継続ラン
フリップ・フロップ信号(DELAYEDCONTIN
UE RUN FF)を発生する。ライン152のスト
ップフリップ・フロップ信号(STOP FF)とライ
ン157のSR3信号はシフトレジスタ30に入力され
、ライン158の非遅延ストップフリップ・フロップ信
号(DELAYED 5TOPPED FF)を発生す
る。シフトレジスタ25−31から発生された信号は、
ラン・コントロール・ロジック124の出力からライン
125上に現われるコントロール信号である。
ライン125のラン・コントロール信号(第6図)がど
のようにコントロールゲート119,121その他に入
力されるかの典型例は以下のようである。即ち、スター
ト・ANDゲート159(第7B図)は、スタート・レ
ジスタ0信号(START REG O)とスタートフ
リップ・フロップ信号(START FF)を入力し、
クロックフェーズのスタート・シフトレジスタのスター
トを制御する信号をライン161に発生する。、ラン・
継続ANDゲート162はクロックフェーズを第2のそ
して連続するクロックサイクルに発生する手段を提供す
る。ストップ・ANDゲート163は1サイクルの間ス
トップ・レジスタにより発生された位相を制御し、OR
ゲート165に入力されるライン164の出力信号を発
生する。ORゲート165のライン166の出力はAN
Dゲート167への3つのうちの1つの入力として入力
され、ライン168に所望のフェーズ・ゼロ出力(PH
ASE O)を発生する。
ライン169のフェーズ1出力(PHASE l)は3
人力のANDゲート171により発生され、そのうちの
2人力は第6図上のライン113(旧5TROBE)、
 118 (SR1)に発生される。ライン172の第
3の入力はORゲート173の出力で作られる。このゲ
ート173は、スター)ANDゲート174.ランAN
Dゲート175.ストップANDゲート176を夫々有
し、これらのANDゲートはスタート・シフトレジスタ
122.ストップ・シフトレジスタ123.ランコント
ロール・ロジック124で発生された入力を有する。ラ
イン116のシフトレジスタOからの信号(SRO)は
、ライン48の前述のシステム・フェーズO規定信〜号
(SYSTEM PHASE ODEFINE)と入力
バッファ112の出力で発生されたライン113のスト
ロ−ブ・ハイ信号(HI 5TROBE)とによって発
生される。ライン118の信号(SRl)はシフトレジ
スタ1からの出力である。シフトレジスタ1はシフトレ
ジスタ0からの入力信号(SRO)と大力バッファ11
2からのローストローブ入力信号(SYSTEMSTR
OBE)とを有する。
フェーズ0信号(pHO)を発生する出力ゲート119
及びフェーズ1信号(PH1)を発生する出力ゲート1
21との好適な実施例の動作を説明してきたので、フェ
ーズ2 (PH2)からフェーズ7 (PH7)の信号
は同様に発生されることが理解され、詳しい説明は不要
であることが理解されよう。ラン・コントロール・ロジ
ック124で発生される全ての必要な制御信号が示され
る。SR2〜SR7のシフトレジスタからの信号のカス
ケード伝統は、第6図に関連するところの、フェーズ2
からフェーズ7までの信号を発生するゲートの各々が、
第6図のラインSR2〜SR7で発生された信号と同時
に起こるライン113または114からの入力を有する
、という意味である。
[発明の具体的な効果] 本発明のオン・チップクロック発生器18及び、クロッ
ク・コントロールカード11,31のマスタのクロック
・システムからの信号がどのようにしてオン・チップク
ロック発生器18のオフ・チップ・コントロールを実現
するかということを今まで説明してきた。それで、クロ
ック発生器18の出力におけるフェーズ・コントロール
ゲート119,121その他の出力がユニットカード上
のロジックチップの各々で、非常に接近して規定された
時間内に、オフ・チップクロック発生器を用いたときに
発生するようなタイプのスキューも発生することな(生
成される。本発明の実施例で起こる唯一のスキューも、
規定の範囲内に入るように前もって計算されたゲート1
19と121(その他)からの出力の後に起こるだけで
ある。
このことが適切な高速動作を確実にする。
PHOからPH7のクロックフェーズ信号とされたクロ
ック信号が大規模集積(VLSI)回路チップ上で発生
される最初は、クロック発生器の最終ステージにおいて
である。かくして、あらゆるロジックチップが、またユ
ニットカードがシステム内のどこに置かれているかに関
わりな(、同時にフェーズ信号を受けるということが確
実になる。更に、システムの残りの部分がラン状態に保
っている間に、ユニットカード若しくはユニットカード
上のロジックチップに保守を行なっている最中に、どん
なユニットカードもシャットダウンすることができると
いうのが本発明の特徴である。システムの残りの部分が
ラン状態に保っている間に、保守を受けているユニット
カード上のロジックチップの位相を動かしたりステップ
したりするであろう第2図のコントロール・ロジック5
2におけるコントロール・ロジックを提供することがで
きる。更に、ロジックチップやユニットカードに対して
保守作業を実行した後で、ユニットカードをリスタート
したり、交換したり、そして、ユニットカードの全ての
ロジックチップを、システムの残り部分がランを続行し
ている間に、適切な所望の所定の位相に置くことが可能
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、少な(とも1つのオン・チップのクロック発
生器を持つところの複数のロジックチツブを各々有する
ユニットカードな含む、プロセッサキャビネットや拡張
キャビネットを示すクロック・システムのブロック図、 第2図は、オフ・チップのクロック・コントロール・ロ
ジックを含むユニットカード上のマスタのクロックコン
トロール回路の更に詳細なブロック図、 第3図は、第2図のマスタのクロックコントロール回路
のオフ・チップのマスタ発振回路部の更に詳細なブロッ
ク図、 第4図は、第3図のマスタ発振回路に関連した波形を示
すタイミング図、 第5図は、オン・チップのクロック発生器の各々に供給
されるシステム・ストローブやシステム・フェーズO信
号を発生する、第2図のマスタのクロック制御回路のオ
フ・チップのマスタ発振回路部の更に詳細なブロック図
、 第6図は、ロジックチップの各々の上で少なくとも一回
再現される新規クロック発生器の詳細なブロック図、 第7図は第7A図と第7B図との関連を説明する図で、 第7A図と第7B図は、オン・チップのクロック発生器
の最終段の出力バッファドライバを示す詳細なブロック
図である。

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)オフ・チップ・コントロール信号を有するコンピ
    ュータのためのオン・チップ・フェーズ発生器であって
    、 複数の出力ゲートを有するオン・チップ・フェーズ発生
    器手段と、 前記フェーズ発生器手段とオフ・チップ・コントロール
    信号とに接続されたスタート/ストップ・ラン・コント
    ロール・ロジツク手段と、 前記フェーズ発生器手段の前記出力ゲートに接続され、
    前記フェーズ発生器の所定の位相において、スタートし
    ストップするスタート・レジスタ手段とストップ・レジ
    スタ手段であって、前記オフ・チップ・コントロール信
    号に接続され、所定のフェーズ・スタート・データとフ
    ェーズ・ストップ・データをセットするためのスタート
    ・レジスタ手段とストップ・レジスタ手段と、 前記フェーズ発生器手段の前記ゲートと前記オフ・チッ
    プ・コントロール信号とに接続され、フェーズ規定タイ
    ミング信号を発生するフェーズ規定手段とを具備するこ
    とを特徴とするオン・チップ・フェーズ発生器。
  2. (2)前記スタート・レジスタ手段は前記オフ・チップ
    ・コントロール信号に接続されたシリアル・シフトレジ
    スタを具備する事を特徴とする請求項の第1項に記載の
    オン・チップ・フェーズ発生器。
  3. (3)前記ストップ・レジスタ手段は前記スタート・シ
    フトレジスタとオフ・チップ・コントロール信号とに接
    続されたシリアル・シフトレジスタを具備する事を特徴
    とする請求項の第2項に記載のオン・チップ・フェーズ
    発生器。
  4. (4)前記スタート/ストップ・ラン・コントロール・
    ロジック手段は、並列に接続された複数のスタート・シ
    フトレジスタとストップ・シフトレジスタとを具備する
    事を特徴とする請求項の第3項に記載のオン・チップ・
    フェーズ発生器。
  5. (5)前記複数のスタート・シフトレジスタとストップ
    ・シフトレジスタとは単一要素のシフトレジスタからな
    る複数のステージを具備する事を特徴とする請求項の第
    4項に記載のオン・チップ・フェーズ発生器。
  6. (6)前記オフ・チップ・コントロール信号はシステム
    ・ラン・クロック信号若しくはシステム・非ラン・クロ
    ック信号を具備する事を特徴とする請求項の第1項に記
    載のオン・チップ・フェーズ発生器。
  7. (7)システム・クロック・ラン信号の存在は、前記ス
    タート・レジスタ手段を、それにセットされた前記所定
    の位相でスタートするのに有効である事を特徴とする請
    求項の第6項に記載のオン・チップ・フェーズ発生器。
  8. (8)システム・ラン信号の不存在は、前記ストップ・
    レジスタ手段を、それにセットされた前記所定の位相で
    ストップするための前記システム・非ラン・クロック信
    号を発生する事を特徴とする請求項の第7項に記載のオ
    ン・チップ・フェーズ発生器。
  9. (9)前記オフ・チップ・コントロール信号は、前記フ
    ェーズ発生器の前記出力ゲートの、マシーンサイクル若
    しくはマシーンサイクルの一部の数を決定する事を特徴
    とする請求項の第1項に記載のオン・チップ・フェーズ
    発生器。
  10. (10)前記オフ・チップ・コントロール信号に接続さ
    れた前記フェーズ決定手段はオフ・チップ・クロック・
    カード手段に接続され、 このオフ・チップ・クロック・カード手段はメインのス
    キャン・セット・バスに接続され、前記オン・チップ・
    フェーズ発生器をコントロールする事を特徴とする請求
    項の第1項に記載のオン・チップ・フェーズ発生器。
  11. (11)前記クロック・カード手段は、前記フェーズを
    含むチップから離れた位置にあるオフ・チップである事
    を特徴とする請求項の第10項に記載のオン・チップ・
    フェーズ発生器。
  12. (12)前記クロック・カード手段は、前記コンピュー
    タの各々のキャビネットに1つの複数の別個のクロック
    ・カードであり、1つのクロック・カードはマスタ・ク
    ロック・カードで、他の全てのクロック・カードは前記
    マスタ・クロック・カードにケーブルを介して接続し所
    定の等遅延量を有するスレーブのクロック・カードであ
    る事を特徴とする請求項の第11項に記載のオン・チッ
    プ・フェーズ発生器。
  13. (13)異なるキャビネットの異なるクロック・カード
    は前記マスタ・クロック・カードにより同期化され、自
    身のオン・チップ・クロック発生器を各々有する複数の
    ロジックチップを含むユニットカードに、同期化された
    オフ・チップ・コントロール信号を供給する事を特徴と
    する請求項の第12項に記載のオン・チップ・フェーズ
    発生器。
  14. (14)前記クロック・カードとユニットカードは前も
    って同期化され、前記コンピュータの前記キャビネット
    内でフィールドにおける調整無しに交換可能である事を
    特徴とする請求項の第13項に記載のオン・チップ・フ
    ェーズ発生器。
  15. (15)前記オフ・チップ・クロック・カード手段はマ
    スタ発進器と前記オフ・チップ・コントロール信号を発
    生する手段とを備えた事を特徴とする請求項の第10項
    に記載のオン・チップ・フェーズ発生器。
  16. (16)前記オフ・チップ・コントロール信号を発生す
    る手段は前記クロック・カード手段の所定の遅延の全量
    を同期化するための可変遅延手段を備える事を特徴とす
    る請求項の第15項に記載のオン・チップ・フェーズ発
    生器。
  17. (17)前記遅延手段は前記マスタ発進器の出力におい
    てシリーズに接続された調整可能な遅延回路を備える事
    を特徴とする請求項の第15項に記載のオン・チップ・
    フェーズ発生器。
  18. (18)前記オフ・チップ・コントロール信号を発生す
    る手段は前記マスタ発進器の出力に接続され、マスタ・
    システム・ストローブ・クロック信号を発生するための
    システム・ストローブ・ロジック手段を備え、 このシステム・ストローブ・ロジック手段は少なくとも
    1つの調整可能な遅延回路を有する事を特徴とする請求
    項の第15項に記載のオン・チップ・フェーズ発生器。
  19. (19)前記オフ・チップ・コントロール信号を発生す
    る手段は前記システム・ストローブ・ロジック手段の出
    力に接続されたフェーズ規定ロジック手段を備え、この
    フェーズ規定ロジック手段は調整可能な遅延回路を有す
    る事を特徴とする請求項の第18項に記載のオン・チッ
    プ・フェーズ発生器。
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