JPH03100817A - バス切換回路 - Google Patents

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〕 本発明は計算機系等に用いられるバス切換回路であって
、複数個の入力バス中の１個を択一的に指定する駆動指
令に基づき入力バスごとに設けられたバスドライバによ
り共通の出力バスを駆動すべき入力バスを切り換えるも
のに関する。

〔従来の技術〕

複数個のＣＰＵないしプロセッサを含む計算機系等では
、各プロセッサに付随するデータバスやアドレスバスと
くに前者をそれらに共通のバスに切り換え接続する必要
があることが多く、かがるバスの切り換え接続手段とし
てはバスドライバがふつう用いられる。このバスドライ
バとしては、オープンコレクタないしはオーブンドレイ
ン動作方式のものもあるが、バス駆動能力を備えバスに
対する駆動状態と浮動状態とを制御可能なトライステー
ト動作方式のものを用いる方が有利な場合が多い０本発
明はかかるトライステート動作のバスドライバを用いる
バス切換回路に関し、以下においてバスドライバで駆動
される側のバスを出力バス、駆動内容ないしデータを指
定する側のバスを入力バスということとする。

第４図にかかるバスドライバを用いて２個の入力バス１
１と１２によりそれらに共通な出力バス２０を切り換え
駆動する従来方式を示す、バスドライバ３１と３２はそ
の入力側にそれぞれ接続された入力バス１１と１２上に
乗せられて来るデータｄ１とｄ２をそれぞれ受け、その
データ内容に応じて出力側に接続された出力バス２０を
駆動できるが、この出力バス２０を駆動するか浮動させ
るかはそれぞれ駆動指令Ｓ１と３２により指定される。

これらの駆動指令は例えば鴇の論理状態で駆動をｔ’ｌ
１１の論理状態で浮動をそれぞれ指令するもので、図示
のように駆動指令Ｓ２をインバータｌによる駆動指令Ｓ
１の補信号とすることにより、バスドライバ１１と１２
が交互に駆動または浮動状態に置かれる。

第５図にこのバス切換方式の動作例を示す、同図（ａ）
とＣｂ）はそれぞれ入力バス１１と１２上の複数個のビ
ットからなるデータｄ１とｄ２を模式的に示し、それぞ
れのバスサイクルに従って例えば図示のようにデータｄ
ｉはｄｌａ、ｄｌｂと、データｄ２はｄ２ａ、ｄ２ｂと
それぞれ順次切り換わって行く。

第５図（Ｃ）と（６）はバスドライバ３１と３２にそれ
ぞれ与えられる駆動指令Ｓ１と８２を示し、図の前半で
は駆動指令Ｓ１が−で駆動指令Ｓ２がｔなので、バスド
ライバ３１が駆動状態、バスドライバ３２が浮動状態に
あり、同図（ｅ）の出力バス２０上のデータｄＯとして
は図示の＼ように入力バス１１からのデータｄｌａ、ｄ
ｌｂが乗せられるが、駆動指令Ｓ１が一１駆動指令Ｓ２
が−に切り換わった後半では、バスドライバ３１が浮動
状態、バスドライバ３２が駆動状態にそれぞれ変わって
、出力バス２０上のデータｄｏが入力バス１２からのデ
ータ　ｄ２ａ、ｄ２ｂに切り換わる。

以上のように従来のバス切換方式では、例えば職の論理
状態で駆動ないしイネーブル状態を、−の論理状態で浮
動ないしディセーブル状態をそれぞれ指定する駆動指令
やその補信号を、入力バスごとに設けられたバスドライ
バに対して直接的に与え、かつこの駆動指令により複数
個のバスドライバ中の１個に対して駆動状態を択一的に
指定することによって出力バスを駆動すべき入力バスが
切り換えられていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、かかる従来のバス切換方式では、出力バスを
駆動すべき入力バスが切り換わる途中で短時間ではある
が複数個の入力バスにより出力バスが同時駆動される不
都合が生じる。

すなわち、第５図（Ｃ）の駆動指令５１が−から〜に変
わり、これとほぼ同時に同図（ロ）の駆動指令Ｓ２が〜
から−に変わったとき、同図（ｅ）に示すようにそれに
若干遅れて出力バス２０を駆動する入力バスが１１から
１２に切り換わるが、図にＴｄで示す短時間内に再入力
バス１１と１２によりて出力バス２０が同時に駆動され
る。バスドライバ３１と３２は前述のように出力バス２
０に対する駆動能力を持つから、例えば入力バス１１と
１２上のデータｄ１とｄ２中の対応ビットの内容の一方
が鴇、他方が−であると、電源が出力バス２０の電線に
よって前述の同時駆動時間↑ｄの間短絡されるので、こ
の際に流れる大電流によりバスドライバの出力トランジ
スタが損傷し、あるいは短絡電流に付随する電源ノイズ
により誤動作が起きる問題が発生する。

かかる問題の解決には、例えば第５図の動作例では駆動
指令Ｓｌがへから〜に変わった後に駆動指令Ｓ２が−か
ら−に変わるタイミングを遅らせればよいが、これでは
駆動指令が逆に−から−に変化してバスドライバ１１が
浮動状態から駆動状態になつた後に、駆動指令Ｓ２のｈ
からしに変化してバスドライバ１２が駆動状態から浮動
状態になるタイミングが遅れて、同時駆動時間Ｔｄが長
くなってしまう逆効果が生じる。

また、このように複数個の駆動指令を切り換えタイミン
グを相互に一定時間ずらせるだけでは、バスドライバの
伝搬遅延時間に生じ得るばらつきを吸収することは実際
上困難である。

なお、バスドライバを出力バスの駆動能力のないオープ
ンコレクタやオープンドレイン方式にすれば、もちろん
問題は始めから発生し得ないが、出力バスの各電線に電
位引き上げ用抵抗を接続しなければならないので、バス
ドライバの実効動作速度が落ち、かつ出力バスの負荷駆
動能力が低下してしまう欠点がある。

本発明はかかる問題を解決して、上述のような複数入力
バスによる出力バスの同時駆動時間ないしは電源短絡時
間が発生し得ないバス切換回路を提供することを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

この目的は本発明によれば、複数個の入力バス中の１個
を択一的に指定する駆動指令に基づき入力バスごとに設
けられたバスドライバにより共通の出力バスを駆動すべ
き入力バスを切り換えるバス切換回路を、各バスドライ
バ内に出力バス駆動用チャネルとは別に設定され入力が
一方の論理状態に固定されたモニタチャネルと、バスド
ライバごとに設けられそのモニタチャネルの出力が浮動
状態になったときに他方の論理状態を取るモニタ信号を
発するモニタ信号回路と、駆動指令に基づいて他のバス
ドライバに対応するモニタ信号が他方の論理状態にある
ことを条件に駆動指令により指定された入力バスに対応
するバスドライバを駆動状態に置くバスドライバ制御回
路とで構成することにより達成される。

なお、モニタチャネルは新しくバスドライバ内に組み込
みないしそれに付随して設ける必要はな（、その複数個
の出力バス駆動チャネル中の１個を単に割り当てること
でよい。

モニタ信号回路は最も簡単にはモニタチャネルの出力に
接続された拳−の抵抗で構成でき、例えばモニタチャネ
ルの入力が−の論理状態に固定される場合はこれを電位
引き上げ抵抗とし、−の論理状態に固定される場合はこ
れを電位引き下げ抵抗とすることでよい。

バスドライバ制御回路は複数個のバスドライバに対して
共通に設けてもバスドライバごとに設けてもよい、後者
の場合、これを最も簡単には単一の論理ゲートで構成す
ることができる。なお、このバスドライバ制御回路が特
定のバスドライバを駆動状態に置くべき条件は、ふつう
は他のバスドライバに対応するモニタ信号のすべてが他
方の論理状態にあることとすることでよいが、場合によ
ってはその内の１個のみが他方の論理状態にあることと
することもできる。

〔作用〕

本発明では、上記構成にいうバスドライバ制御回路によ
り特定のバスドライバをそれが駆動指令により指定され
ているとき、他のバスドライバが浮動状態にあることを
条件に駆動状態に置かせ、この駆動状態に置く条件を確
認するためにモニタチャネルとモニタ信号回路をバスド
ライバごとに設け、モニタ信号回路にモニタチャネルの
出力が浮動状態になったときに所定の論理状態を取るモ
ニタ信号を発しさせる。

駆動指令による指定をあるバスドライバから次のバスド
ライバに切り換えたとき、指定されなくなったバスドラ
イバは直ちに駆動状態から浮動状態への動作を始めるが
、この動作が完了してそのモニタチャネルの出力が浮動
状態になるまでは、対応するモニタ信号回路からのモニ
タ信号は浮動状態を示す論理状態を取らないので、バス
ドライバ制御回路は次のバスドライバを駆動状態に置か
ない、従って、本発明では切り換え時に一旦すべてのバ
スドライバが浮動状態に置かれる。

この後、駆動状態にあったバスドライバの浮動状態への
動作が完了してそのモニタチャネルの出力が浮動状態に
変わると、対応するモニタ信号回路からのモニタ信号が
浮動状態を示す論理状態を取るので、これを条件として
次のバスドライバがバスドライバ制御回路により駆動状
態に置かれ、これによって出力バスを駆動すべきバスド
ライバの切り換えが完了する。

このように本発明によるバス切換回路は、出力バスを駆
動すべきバスドライバを切り換える際、必ずすべてのバ
スドライバを一旦は浮動状態にした上で、今まで駆動状
態にあったバスドライバが浮動状態になったことをその
モニタチャネルの出力を見ているモニタ信号回路のモニ
タ信号の論理状態からバスドライバ制御回路によって確
認し、これが確認されたことを条件に始めてバスドライ
バ制御回路により次のバスドライバを駆動状態に置くこ
とにより、出力バスが同時駆動されて電源が短絡される
時間をなくして、前述の課題を解決するものである。

〔実施例〕

以下、図を参照しながら本発明の実施例を具体的に説明
する。第１図は本発明によるバス切換回路の実施例回路
図で、第２図はその動作を例示する波形等の線図であり
、第４図および第５図に対応する部分には同じ符号が付
されている。

第１図の実施例においても、第４図の場合と同じく２個
の入力バスＵと１２によって共通の出力バス２０が切り
換え駆動され、この切り換えのために入力バス１１と１
２に対してバスドライバ３１と３２がそれぞれ設けられ
、これらに対してそのいずれを駆動状態にすべきかをこ
の例では％の論理状態で指定する駆動指令５１とインバ
ータｌによるその補信号の駆動指令Ｓ２がそれぞれ与え
られる。

バスドライバ１１と１２は複数個のチャネルを備えるが
、本発明ではその内の１個がモニタチャネルＭＣとして
設定され、他の例えば８個が入出力バスと接続された駆
動チャネルＤＣとして用いられる。

モニタチャネル？ＩＣの入力はこの例では図のように接
地されて−の論理状態に固定される。

従って、このモニタチャネルＭＣの出力はバスドライバ
１１や１２が駆動状態にある時はその入力と同じ−の論
理状態を取り、バスドライバが浮動状態にある時に限っ
て％、’ＬＩいずれをも取り得る浮動状態となる。モニ
タ信号回路４１と４２はモニタチャネルＭＣのこの浮動
状態の検出のためバスドライバごとに設けられ、この例
ではモニタチャネルＭＣの出力に接続されたそれぞれ単
一の電位引き上げ抵抗からなる。従って、この例ではモ
ニタ信号回路４１と４２からのモニタ信号ＭｌとＰＩ３
は、対応するバスドライバ１１と１２が駆動状態の時は
−の、浮動状態の時は−の論理状態をそれぞれ取る。

なお、モニタチャネルＭＣの入力を〜の論理状態に固定
することもでき、この場合にはバスドライバが駆動状態
にある間はその出力が同じｈの論理状態になるから、モ
ニタ信号回路４１と４２としてこの出力に接続された例
えば単一の電位引き下げ抵抗を用いることにより、バス
ドライバが駆動状態の時は−の、浮動状態の時は〜の論
理状態をそれぞれ取るモニタ信号Ｍ１とＭ２が得られる
。

この例でのバスドライバ制御回路５１と５２はバスドラ
イバごとに設けられ、駆動指令かへの論理状態で駆動状
態を指定し、かつモニタ信号が−の論理状態でバスドラ
イバの浮動状態を示すのに対応して、この例ではそれぞ
れ単一のアンドゲートで構成される０図のように、バス
ドライバ３１に対応するバスドライバ制御回路５１のア
ンドゲートはその２個の入力に駆動指令ｓｔとバスドラ
イバ３２に対応するモニタ信号Ｍ２を受け、バスドライ
バ３２に対応するバスドライバ制御回路５２のアンドゲ
ートはその２個の入力に駆動指令Ｓ２とバスドライバ３
１に対応するモニタ信号ｈ１を受ける。これら両アンド
ゲートの出力である制御信号ＣＩとＣ２は、いずれもそ
の−の論理状態で対応するバスドライバ１１と１２を駆
動状態に、＋１４の論理状態で浮動状態にそれぞれ置く
ものとする。

なおこの例に限らず、バスドライバ制御回路は駆動指令
の駆動を指定する論理状態とモニタ信号のバスドライバ
の浮動状態を示す論理状態とに適した論理ゲートで構成
できる。

以上で回路構成の説明を終え、第２図を参照してその動
作を説明する。第２図（ａ）の入力バスｌｌ上のデータ
ｄ１．同図（ロ）に入力バス１２上のデータｄ２゜同図
（Ｃ）の駆動指令Ｓｌ、および同図（ロ）の駆動指令Ｓ
２は第５図（ａ）〜（ロ）と同じであり、駆動指令５１
が−で８２が−である図の前半ではバスドライバ１１が
駆動状態、バスドライバ１２が浮動状態で、第２図（１
）の出力バス２０上のデータｄＯとしては入力バス１１
からのデータｄｌａ、ｄｌｂが順次乗せられている。こ
の間には、同図（ｅ）のモニタ信号Ｍｌは一９同図（ｆ
）のモニタ信号Ｍ２はす、同図（２）の制御信号ＣＩは
％、同図（ハ）の制御信号Ｃ２は−の論理状態にある。

第２図、（Ｃ）の駆動指令５１がｈから−に、これに応
じて同図（イ）の駆動指令Ｓ２が−から−にそれぞれ変
わった時、まずバスドライバ制御回路５１のアンドゲー
トのアンド条件が破れ、矢印Ｐで示すようにその出力で
ある同図（２）の制御信号Ｃ１が〜から−に変わり、こ
れによりバスドライバ１１が浮動状態に移り、矢印Ｑで
示すように同図（ｉ）の出力バス２０上のデータｄＯが
消失する。

バスドライバ１１が浮動ａ′履に変わると、そのモニタ
チャネルＭＣの出力も浮動状態になるので、モニタ信号
回路４１からの第２図（ｅ）のモニタ信号Ｍ１が−の論
理状態になり、これを一方の入力に受けるバスドライバ
制御回路５２のアンドゲートはすでにその他方の入力に
駆動指令Ｓ２のｈの論理状態を受けているので、これに
よってそのアンド条件が整うて、矢印Ｒで示すように同
図（ハ）の制御信号Ｃ２がｈの論理状態となってバスド
ライバ１２を駆動状態に置く、これにより矢印Ｓで示す
ように同図（ｉ）の出力バス２０上のデータｄＯが入力
バス１２上のデータｄ２ａに切り換えられる。

なお、バスドライバ１２が駆動状態に変わるとそのモニ
タチャネル？ＩＣの出力も−の論理状態に変わり、モニ
タ信号回路４２からのモニタ信号Ｍ２が同図（ｆ）のよ
うにへから−に変わるが、どれを受けるバスドライバ制
御回路５１のアンドゲートはすでにアンド条件が破れて
いるのでその出力である制御信号Ｃ１の−の論理状態は
変化せず、バスドライバ１１の浮動状態はそのまま維持
される。

以上の動作かられかるように、本発明回路では出力バス
２０の駆動を入力バス１１から入力バス１２に切り換え
る際、第２図０）に示すように必ず出力バスを一時浮動
させる時間Ｔｆを置いた後に切り換えが行なわれ、これ
によって従来の出力バスに対する同時駆動とそれによる
電源短絡が確実に防止される。逆に、出力バス２０の駆
動を入力バス１２から入力バス１１に切り換える際にも
必ず一時浮動時間Ｔｆが置かれる。なお、この際の動作
は上述と同様なので重複を避けるため説明を省略する。

第３図は１個の出力バス２０の駆動が３個の入力バス１
１〜１３間で切り換えられる場合に本発明を適用した実
施例を示す回路図である。３個の入力バス１１〜１３に
対応して３個のバスドライバ３１〜３３が用いられ、こ
れらの入力バスをこの例では−の論理状態で指定する駆
動指令３１−５３は、２ビツトの指定データＳＤを受け
るデコーダ回路２によって作られ、その内の１個の駆動
指令をｂの論理状態にすることによって３個の入力バス
１１〜１３中の１個が択一的に指定される。

各バスドライバ内のモニタチャネルＭＣの入力はこの実
施例でも−の論理状態に固定され、その出力を受けるモ
ニタ信号同Ｉａ４１〜４３も単一の電位引き上げ抵抗で
それぞれ構成され、対応するバスドライバ１１〜１３が
浮動状態の時にｈの論理状態を取るモニタ信号Ｍｌ−１
１３をそれぞれ発する。バスドライバ制御回路５１〜５
３はこの例ではそれぞれ３入力のアンドゲートで構成さ
れ、それらの出力である制御信号Ｃ１−Ｃ５の−の論理
状態によりバスドライバ１１−１３を駆動状態に置く０
図示のように、あるバスドライバに対応するバスドライ
バ制御回路のアンドゲートは、そのバスドライバを指定
する駆動指令と他のバスドライバに対応する２個のモニ
タ信号とを受ける。

かかる構成のバス切換回路は、バスドライバ等の個数が
第１図の実施例の２個から３個に増え、バスドライバ制
ｍ回路のアンドゲートの接続がこれに応じて異なるだけ
で、動作はそれと実施上間じなのでその説明は省略する
。このように本発明は任意の複数個の入力バスに適用で
きる。

なお、この第３図の実施例回路では、デコーダ回路２に
与える指定データＳＯを切り換えることにより、任意の
順序で出力バスを駆動すべき入力バスを指定できるよう
になっているが、複数個の入力バスが一定の順序で循環
的に指定される場合もあり得る。かかる場合のバスドラ
イバ制御回路には２入力のアンドゲートを用いることで
よく、あるバスドライバに対応するバスドライバ制御回
路のアンドゲートには、前述の説明からもわかるように
このバスドライバ用の駆動指令とその前に駆動されるバ
スドライバに対応するモニタ信号とを与えればよい。

これからもわかるように、本発明は以上例示した実施例
に限らず種々の態様で実施をすることができる０例えば
、実施例ではバスドライバの入出力が同じ論理状態にあ
ることを前提としたが、逆の論理状態になる場合にもモ
ニタ信号のバスドライバの駆動状態を示す論理状態をそ
れに応じて適宜に選択することにより、本発明を容易に
実施することができる。

（発明の効果〕 以上述べたとおり本発明では、各バスドライバ内にモニ
タチャネルを設定してその入力を所定の論理状態に固定
し、このモニタチャネルの出力が浮動状態になったとき
所定の論理状態を取るモニタ信号をモニタ信号回路によ
り−作り、バスドライバ制御回路により駆動指令により
指定されたバスドライバを他のバスドライバに対応する
モニタ信号が浮動状態を示す論理状態にあることを条件
に駆動状態に置くことにより、ある入力バスに対応する
バスドライバから次の入力バスに対応するバスドライバ
に駆動状態を切り換える際、駆動状態にあったバスドラ
イバがまず浮動状態にされ、この浮動状態への移行動作
の完了をバスドライバ制御回路によりモニタ信号の論理
状態から確認した後に始めて次のバスドライバが駆動状
態に置かれるので、出力バスを駆動する入力バスを切り
換える途中で出力バスを確実に一時浮動状態にして、従
来の出力バスの同時駆動や電源短絡の問題を発生し得な
いようにすることができる。

これにより、ないしこれと関連して、本発明により次の
効果を挙げることができる。

（匈電源短絡時に流れる大電流によりバスドライバの出
力トランジスタが損傷するおそれをなくすことができる
。

（ロ）急峻な短絡電流に伴う電源ノイズによる計算機や
電子回路の誤動作を有効に防止できる。

（Ｃ）２個の入力バスからのデータが一時的にせよ出力
バス上で衝突する不都合がなくなり、これによる計算機
系の誤動作も防止できる。

■出力バスの同時駆動を避けるためオーブンコレクタや
オープンドレイン方式のバスドライバを用いる必要がな
くなり、バスドライバの実効動作速度を高め、かつ出力
バスの負荷駆動能力を高めることができる。

また、本発明は実施例からもわかるように簡単な回路構
成で容易に実施することができ、上述の諸効果により計
算機系や電子回路系、とくに複数ＣＰＵ系の動作信鯨性
と動作速度を高める上で著効を発揮し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図までが本発明に関し、第１図は本発明
によるバス切換回路を２人カバス系に適用した実施例回
路図、第２図はこの実施例の動作を示す主な信号の波形
等の線図、第３図は本発明回路を３人カバス系に適用し
た実施例回路図である。第４図以降は従来技術に関し、
第４図は第１図に対応する従来のバス切換方式を示す回
路図、第５図はその動作を示す主な信号の波形等の線図
である。これらの図において、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数個の入力バス中の１個を択一的に指定する駆動指令
   に基づき入力バスごとに設けられたバスドライバにより
   共通の出力バスを駆動すべき入力バスを切り換えるため
   の回路であって、各バスドライバ内に出力バスの駆動用
   チャネルとは別に設定され入力が一方の論理状態に固定
   されたモニタチャネルと、バスドライバごとに設けられ
   そのモニタチャネルの出力が浮動状態になったときに他
   方の論理状態を取るモニタ信号を発するモニタ信号回路
   と、駆動指令に基づいて他のバスドライバに対応するモ
   ニタ信号が他方の論理状態にあることを条件に駆動指令
   により指定された入力バスに対応するバスドライバを駆
   動状態に置くバスドライバ制御回路とを備えてなるバス
   切換回路。