JPH033257B2 - - Google Patents

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JPH033257B2
JPH033257B2 JP61242228A JP24222886A JPH033257B2 JP H033257 B2 JPH033257 B2 JP H033257B2 JP 61242228 A JP61242228 A JP 61242228A JP 24222886 A JP24222886 A JP 24222886A JP H033257 B2 JPH033257 B2 JP H033257B2
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JP
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JP61242228A
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Jonasan Auabatsuchi Danieru
Yakobu Pauru Uorufuganku
Chi Chen Teien
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International Business Machines Corp
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International Business Machines Corp
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Publication of JPH033257B2 publication Critical patent/JPH033257B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F13/00Interconnection of, or transfer of information or other signals between, memories, input/output devices or central processing units
    • G06F13/14Handling requests for interconnection or transfer
    • G06F13/36Handling requests for interconnection or transfer for access to common bus or bus system
    • G06F13/368Handling requests for interconnection or transfer for access to common bus or bus system with decentralised access control
    • G06F13/374Handling requests for interconnection or transfer for access to common bus or bus system with decentralised access control using a self-select method with individual priority code comparator
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F13/00Interconnection of, or transfer of information or other signals between, memories, input/output devices or central processing units
    • G06F13/14Handling requests for interconnection or transfer
    • G06F13/36Handling requests for interconnection or transfer for access to common bus or bus system
    • G06F13/362Handling requests for interconnection or transfer for access to common bus or bus system with centralised access control

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  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Multi Processors (AREA)
  • Bus Control (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 本発明は多重プロセツサ・システムにおけるデ
ータの伝達に関するもので、特に多重化したプロ
セツサを有するシステムの共有資源へのアクセス
がホスト・プロセツサにより調停可能となつたデ
ータ伝達方法に関するものである。この方法はホ
スト・プロセツサによりプロセツサのサブセツト
が演算処理状態にあることを検出するためにも使
用できる。 〔従来技術〕 共有資源を2つ以上の処理ユニツトが同時に用
いることのできない多重プロセツサ・システムで
は、資源へのアクセスは同時要請のプロセツサの
間で調停が必要となる。 調停は時間分割多重化により行われ、時間分割
多重化では各処理ユニツトに資源の専用使用が可
能となる特定の時間が割り当てられる。プロセツ
サがバーストモードで作動するシステムにおいて
明示されているように、この時間分割多重化方法
の欠点は、所定のスロツトには所定のプロセツサ
に資源が必らず割り当てられ、そのプロセツサが
動作していないときには、無意味に資源が割り当
てられ、したがつて資源の利用効率が低下すると
いうことである。 タネンボーム(Tanenbaum)“コンピユー
タ・ネツトワーク(Computer Network)”プレ
ンテイスホール出版社(Prentice−Hall
Publishing Cc.,)1981年に記載されている別の
調停方法では、資源へのアクセスを行なおうとし
ている間に各プロセツサが、衝突しているかどう
か検出する必要がある。衝突が検出された場合
は、ランダム化処理を実施してからでなければ、
再要請を行えない。ランダム化要請のため、この
方法ではプロセツサが資源へのアクセスを行える
時期は保証されていない。 米国特許第4470110号に記載されている調停方
法では、各プロセツサに優先番号が割り当ててあ
る。コンテンシヨン(競争)が行われている時
に、要請プロセツサにより提出されたすべての優
先番号の間で相互影響型ビツトの比較が行われ
る。それぞれのビツトの比較が行われた後に、ビ
ツト・ポジシヨンの比較的低い優先番号を有して
いる要請プロセツサのサブセツトは、最大の優先
番号を持つプロセツサが資源へのアクセスを完了
するまで排除される。 米国特許第4470110号に記載されている上記の
方法に類似した方法では、優先番号は、要請プロ
セツサのいくつかの状態を反映するパラメータ・
ビツトにより調整される。この方法では最初に要
請プロセツサの状態により、次にその優先番号に
より要請の優先順位が決められる。同様の方法が
タウブ(Taub)、“IEEE896未来バス案における
調停並びに捕捉制御(Arbitration and Control
Acquisition in the Proposed IEEE 896 Future
Bus)”IEEE MICRO、1984年8月、pp.28−41
に記載されている。かかる優先順位の決定された
調停方法では、アクセスが認められるプロセツサ
の選択は優先番号の割当てにより固定化している
ため、柔軟性が失われている。 要請プロセツサすべてが非バイアス方式で識別
される改良された方法が必要とされている。この
方法にもとづいて、集中調停システムを備えるこ
とができ、要請プロセツサの選択はホスト・プロ
セツサ内で実行される計算だけに基づいて行なわ
れる。かかるシステムの利点は以下の通りであ
る。 1 ホスト・プロセツサは、システムの状態によ
り動的な変化が可能な方法で、ランク付けされ
てない複数個のプロセツサにサービスを行う。 2 調停システムの複雑度並びに機能的な特徴は
ホスト・プロセツサ内で作動する可変ソフトウ
エアにもとづくこととなる。 3 資源に対するアクセスがいくつかの作動上の
理由により認められない要請プロセツサのサブ
セツトは、ホスト・プロセツサにより容易に識
別され無視される。 4 調停処理を行うのに必要な時間並びにハード
ウエアは最小限に抑えられる。 5 要請プロセツサのサブセツトを識別するのに
必要な工程の数が、資源を必要とする処理ユニ
ツトの数に応じて、指数的に増加することはな
い。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明の目的は、非バイアス方式において要請
プロセツサを識別することにより集中調停システ
ムのN≦2mの要請プロセツサ中でのアクセス衝突
の解決を簡素化することにある。 本発明の他の目的は、ホスト・プロセツサおよ
び要請プロセツサのm−1以下のインターチエン
ジにおける要請プロセツサを識別することにあ
る。 本発明のさらに他の目的は、ホスト・プロセツ
サおよび他のプロセツサ間のm−1以下のインタ
ーチエンジにおける多重プロセツサ・システム中
のN個のプロセツサの処理状態をホスト・プロセ
ツサによる検出可能にすることにある。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明では、非バイアス調停システムを実施す
るのに使用できるデータ伝達方法が開示されてい
る。この方法を使用して、共有資源へのアクセス
を要請するN≦2m個のプロセツサの1つを識別す
ることができる。プロセツサの各々は独自のmビ
ツトの識別子で表わされる。また、この方法を使
用して、ホスト・プロセツサおよびプロセツサ間
のm以下のインターチエンジにおける前記N個の
プロセツサの処理状態を、ホスト・プロセツサに
より検出可能にすることもできる。 本発明では、この方法は以下の工程から構成さ
れる。要請プロセツサがその識別子を共通バスに
送る。識別子の2値補数も作成される。次いで、
プロセツサのすべての識別子を結合して、第1の
mビツト・ワードを形成する。同様に、識別子の
2値補数を論理的に結合することにより、第2の
mビツト・ワードを形成する。次いで、mデイジ
ツト・サブセツト識別子が要請プロセツサのサブ
セツトを示すよう作成される。各デイジツトは値
を有しており、その値は、第1ワードからのビツ
トと第2ワードからの同じ重みのビツトとの論理
的に可能な4つの結合のうち1つに基づいてい
る。次いで、要請プロセツサのサブセツトの最大
寸法は前記2つのワード要請プロセツサのサブセ
ツトとの間の衝突ビツトの数の関数であり、すべ
ての要請プロセツサを含む要請プロセツサのサブ
セツトは衝突ビツトのポジシヨンの関数として識
別される。次いで調停工程において、1つの衝突
ビツトと0または1の値が恣意的にまたは別の方
法で置換される。これにより、1つまたはそれ以
上の要請プロセツサがサブセツトから除去され
る。上記の工程は、ただ1つの要請プロセツサが
残るまで続けられ、その要請プロセツサにアクセ
スが認められる。 〔実施例〕 第1図において、本発明を具体化する多重プロ
セツサは16個のプロセツサU−0からU−15で
構成され、該プロセツサは8ビツト広域共通バス
100に接続され、ついて中央プロセツサ101
にリンクされる。各プロセツサUは個別の4ビツ
トアドレス(すなわち、2進数の0000から1111ま
で)により識別される。プロセツサU−0ないし
U−15は共有資源102(たとえば、データベ
ース、高価な入出力装置など)を共有し、それら
の共有資源へのアクセスは中央プロセツサ101
により制御される。共有資源102へのアクセス
の要請は、プロセツサU−0ないしU−15の要
請モジユール103−0ないし103−15によ
り行われる。システム・クロツク信号107ない
し110がシステム・タイミング発生器11によ
り発生するが、該発生器11は当技術分野には既
知の従来のデイジタル回路から構成される。 中央プロセツサ101は2つの4ビツト要素P
およびQから成る識別子YYを送ることにより、
プロセツサU−0ないしU−15のサブセツトを
アドレスする。
【表】 プロセツサがアドレスされ
る。
一例を挙げると、中央プロセツサ101は0011
と等価のP並びに1100と等価のQを有する識別子
を送ることによりプロセツサU−3(2進数アド
レス0011)をアドレスすることができる。 P並びにQの所定の値によつて、YYの値が特
定される。逆に言えば、YYの値を設定すること
で、P並びにQの値が画定されるのである。さら
に、所定の値のYYは多重プロセツサシステム内
のプロセツサの独自のサブセツトをアドレスする
のに利用される。例としては、中央プロセツサ1
01がU−1(2進数アドレス0001)並びにU−
3(2進数アドレス0011)を同時にアドレスしよ
うとしていると仮定する。これら2つのプロセツ
サのアドレスの3番目のビツトは互いに異なつて
いるので、0011と等価のPの第1ワード並びに
1110と等価のQの第2ワードが送られることとな
る。表1によると、P(0011)並びにQ(1110)が
結合して第3識別子ビツト・ポジシヨンの「無関
係」値を指示するYY識別子〔00X1〕を形成す
る。 アクセス調停 共有資源102の利用時に、中央プロセツサ1
01はSTART信号105を調停モジユール10
4に送り調停プロセスを開始させる。START信
号は、中央プロセツサ101によりその出力ポー
トの1つで実施される入出力操作により送られ
る。後に詳述されるが、START信号により調停
モジユール104は1111と等価の第1ワードP並
びに1111と等価の第2ワードQを有する識別子
YYを送る。表1に従つて結合された場合、P
(1111)並びにQ(1111)はYY識別子〔XXXX〕
を形成する。このYY識別子はプロセツサすべて
をアドレスするので、資源102へのアクセスを
要請するシステム内のいかなるプロセツサも調停
モジユール104へのそれらの要請を提示するこ
とができる。 プロセツサU−jは、資源102へのアクセス
を必要とする時には、信号ASK−jをその要請
モジユール103−jに送る。ASK−j信号は
プロセツサU−jにより出力ポートの1つで実施
される入出力操作により送られる。要請モジユー
ル104により送られたYY識別子がプロセツサ
U−jを包合する場合にASK−j信号が動作し
ていれば、要請モジユール103−jは指定の応
答時間でプロセツサU−jのアドレスをバス10
0に送ることとなる。バス100に送られている
i番目のアドレス・ビツトBj〈i〉それぞれに対
応して、要請モジユール103−jはCj〈i〉を
も送る。Cj〈i〉はBj〈i〉の2進数の補数であ
る。バスの構造上の性質によつて調停モジユール
104に入力された対応するビツトB〈i〉は、
プロセツサU−0からU−15により同時に送ら
れたすべてのBj〈i〉ビツトの論理和の結果であ
る。同様に、調停モジユール104が受け取る対
応するビツトC〈i〉はプロセツサU−0ないし
U−15により同時に送られたすべてのCj〈i〉
ビツトの論理和の結果である。 結果として、 B〈i〉=0 すべてのBj〈i〉ビツトが0ビツト
である場合のみ。 =1 Bj〈i〉ビツト中に少なくとも1
つ「1」がある場合のみ。 C〈i〉=0 送られたすべてのCj〈i〉ビツトが
0である場合のみ、または送られた
すべてのBj〈i〉ビツトが1ビツト
である場合のみ。 =1 送られたCj〈i〉ビツト中に少な
くとも1つ「1」がある場合のみ、
または単に送られたBj〈i〉ビツト
中に少なくとも1つ「0」がある場
合のみ。 値がB〈i〉並びにC〈i〉のそれぞれ可能な組
合せに割当てられ、さらに記号YY〈i〉がかか
るすべての値を表わすのに利用されていれば、B
〈i〉並びにC〈i〉のそれぞれの可能な組合せ並
びにかかる組合せが発生する状態を以下の表に要
約することができる。
【表】 れる。
さて、プロセツサU−0,U−1,U−2,U
−12,U−13およびU−14(2進数アドレ
ス0000、0001、0010、1100、1101および1110)が
資源102へのアクセスを必要としていると仮定
する。次いで、かかるプロセツサのそれぞれの要
請モジユール103がそのアドレス並びにその2
進数の補数を共通バス100に送る。従つて、調
停モジユール104が受け取つた第1アドレスB
(0000、0001、0010、1100、1101および1110の論
理和の結果)は1111である。それに相応して、調
停モジユール104が受け取つた第2アドレスC
(補足されたアドレス1111、1110、1101、0011お
よび0001の論理和の結果)は1111である。1111と
等価のアドレスB並びに1111と等価のアドレスC
が表2に示された法則に従つて結合されると、そ
の結果として調停モジユールが受け取るYY識別
子は〔XXXX〕となる。 多くのアルゴリズムが要請モジユールのサブセ
ツトを除去するために利用される。たとえば、
YY識別子の各「X」をランダム化処理によつて
「0」または「1」と継続的に置換できる。しか
しながら、一番左の未解決のYYビツトを「0」
に設定することによりこのシステムの調停が続行
すると仮定される。従つて、調停モジユール10
4はYY識別子〔0XXX〕をプロセツサに送る。
これは、0111のP要素並びに1111のQ要素をプロ
セツサに送ることによつて行われる。 元来の要請プロセツサU−0,U−1,U−
2,U−12,U−13およびU−14の中で、
YY識別子〔0XXX〕はU−0,U−1およびU
−2(2進数アドレス0000、0001および0010)を
アドレスする。2度目の繰返しとして、U−0,
U−1およびU−2はそれらのアドレス並びに2
進数の補数を調停モジユール104に送り、同時
に調停モジユール104が受け取るYY識別子
〔00XX〕をもたらす。調停モジユール104は
再び最も左の未解決のYYデイジドを「0」値と
取り替え、YY識別子〔000X〕を送ることとな
る。これは0011のP要素並びに1111のQ要素をバ
ス100に送ることによつて行なわれる。 残りの要請プロセツサU−0,U−0およびU
−2の中で、U−0およびU−1(2進数アドレ
ス0000および0001)のみがアドレスされる。した
がつて、それらの要請モジユールはそれらのアド
レス並びに2進数の補数を同様にして送り、YY
識別子〔000X〕をもたらす。 最後に、調停モジユール104はアドレスの最
後の未解決デイジツトと「0」値を取り替え、
YY識別子〔0000〕をもたらす。このYY識別子
はプロセツサU−0のYY識別子と合致するの
で、資源へアクセスすることになる。 調停モジユール104の作用 PP〈i〉が調停モジユール104のYY識別子
出力のi番目のデイジツトを意味し、YY〈i〉
は調停モジユール104へのYY識別子入力のi
番目のデイジツトを意味するものとする。次い
で、本実施例に用いられている除去アルゴリズム
では、調停モジユール104の出力ビツトPP
〈i〉は次の論理方程式に支配されている。 PP〈3〉=0 if−START* ((YY〈3〉=0+YY〈3〉=X)) PP〈i〉=0 if−START* ((YY〈i〉=0) +(YY〈i〉=X)* (YY〈3〉≠X)*……*(YY〈i+1〉 ≠X))for i≠3 PP〈i〉=1 if−START*(YY〈i〉=1) PP〈i〉=X otherwise. START信号は上記の方程式に含まれているの
で、START信号が作動している時はすべての
PPビツトが〔X〕に設定される。 P〈i〉並びにQ〈i〉が表1に応じてデイジツ
トPP〈i〉をコード化すると、B〈i〉はi番目
の真アドレス入力ビツトをすべて組み合せた結果
を表わすために使用され、C〈i〉はi番目の補
足されたアドレス入力ビツトをすべて組み合せた
結果を表わすために使用される。上記の方程式は
さらに表3に示された方程式に還元できる。 i=0、……、3のそれぞれにおいて、調停モ
ジユールが発生した信号P〈i〉並びに要請モジ
ユールが発生した信号Bj〈i〉の布線論理和であ
る信号B〈iは、共通バス100の同じラインを
共有する。同様に、i=1、……、3のそれぞれ
において、信号Q〈i〉並びに信号C〈i〉は共通
バス100の同じラインを共有する。このことに
より共通バス100の他の4本のラインの説明が
つく。共通バスを使用するとタイミング発生器1
11が発生した信号AおよびRにより調停モジユ
ールおよび要請モジユール間で時間が多重化す
る。
【表】
【表】 第2図に示すように、調停モジユール104は
モノリシツク・メモリ(Monolithic Memories)
が市販している部品No.PAL20R8などのプログラ
マブル・アレイ論理回路208を備えている。表
3の方程式はプログラマブル・アレイ論理回路2
08をプログラムするために利用される。さら
に、第2図に示すように、プログラマブル・アレ
イ論理回路208への入力は共通バスからのデー
タから成る。かかるデータは、調停のため、B
〈0〉からB〈3〉へのアドレス・ビツト並びにC
〈0〉からC〈3〉のアドレス・ビツトから成る。
通常の実施では、信号Bj〈i〉およびBj〈i〉の
論理和は布線OR回路(すなわち負論理におい
て)により行われる。従つて、この実行では、次
のようになる。 YY〈i〉=〔1〕 B〈i〉の電圧が高く、C
〈i〉の電圧が低い場合、 YY〈i〉=〔X〕 B〈i〉の電圧が低く、C
〈i〉の電圧が低い場合、 YY<i>=〔X〕 B<i>の電圧が低く、
C<i>の電圧が低い場合、 それ故、B〈i〉またはC〈i〉の電圧が高い場
合、YY〈i〉≠Xが成り立つ。ORゲート201
で入力B〈1〉およびC〈1〉の論理和をとること
により、信号YY1NEXが発生する。同様にOR
ゲート202で入力B〈2〉およびC〈2〉の論理
和をとることにより、入力信号YY2NEXが発生
する。最後にORゲート203でB〈3〉および
C〈3〉の論理和をとることにより、入力信号
YY3NEXが発生する。プログラマブル・アレイ
論理回路200はモジユール111で発生させた
信号107によりクロツクを発生する。 プログラマブル・アレイ論理回路200の内部
では、表3に示された方程式により入力は論理的
に結合され、出力−P〈0〉、−P〈2〉、−P〈3〉

−Q〈0〉、−Q〈1〉、−Q〈2〉および−Q〈3〉

作成する。これらの信号はそれぞれNANDゲー
ト204から211のそれぞれの一方の側に供給
され、これらのゲートは開放コレクタ出力を有す
ることとなる。NANDゲート204から211
のそれぞれの出力は共通バスのそれに対応するビ
ツトを駆動する。 要請モジユール103の作用 一例として、プロセツサU−13(2進数アド
レス1101)用の要請モジユール103−13が第
3図に示されている。このモジユールはモノリシ
ツク・メモリが市販している部品No.PAL16R4の
ようなプログラマブル・アレイ論理回路300で
構成されている。プロセツサの識別は図示された
NANDゲート301ないし308のそれぞれの
一方の側を接続することにより各要請モジユール
に設定されている。NANDゲート301ないし
308の各開放コレクタ出力は共通バス100の
対応するビツトを駆動させ、他のプロセツサから
のすべての同程度の有効出力デイジツトの布線論
理和を計算する。信号INH−13が作動(低作動)
ていないから、ゲート301ないし308の識別
ビツトは共通バス100に供給される。 上記のように、ASK−13信号がプロセツサU
−13により作動させられている場合、プロセツ
サのYY識別子および調停モジユール104によ
り送られたYY識別子の間の不整合がない限り、
要請モジユール103は指定の応答時間にそのア
ドレスをバス100に供給する。MMT−13が
プロセツサU−13の不整合条件を表わし、さら
にRが指定の応答時間を表わすなら、INH−1
3信号は下記の論理方程式にあてはまることとな
る。
【表】 整合。
プロセツサU−13の不整合条件は下記の論理
方程式を利用するプログラマブル・アレイ論理回
路300に備えられている。
【表】 調停モジユールにより送られたYY識別子がプ
ロセツサU−13の要請モジユールのYY識別子
と正確に整合すると、GRT−13信号がプロセツ
サU−13に送られ、共有資源102へのアクセ
スを有していることを指適する。プロセツサU−
13のGRT−13信号は下記の論理方程式を利用
するプログラマブル・アレイ論理回路300に備
えられている。
【表】 システム・タイミング発生器111の作用 第5図において、システム・タイミング発生器
はカウンタ400で構成されている。カウンタ4
00はシステム・クロツク信号401をカウント
し4ビツト出力d0をd2に供給する。次いで、こ
れらの出力はプログラマブル・アレイ論理回路4
02に利用され、下記の方程式に従つて信号10
7から110を発生する。
〔発明の効果〕
この発明によれば、中央プロセツサで実行され
る計算だけに基づいて複数プロセツサ間のアクセ
ス調停を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を具体化するシステムの簡素化
したブロツク・ダイアグラムである。第2図は共
有資源へのアクセスを要請するプロセツサ間のコ
ンテンシヨンを解消する中央プロセツサにより利
用される調停モジユールのブロツク・ダイアグラ
ムである。第3図は共有資源へのアクセスがプロ
セツサによつて行なわれる要請モジユールのブロ
ツク・ダイアグラムである。第4図は調停プロセ
スで用いられる数個のクロツク信号の作動上の関
係を示すタイミング・ダイアグラムである。第5
図は調停プロセスで用いられるタイミング信号を
発生するモジユールのブロツク・ダイアグラムで
ある。 U−0〜U−15……プロセツサ、101……
中央プロセツサ、102……共有資源、103−
0〜103−15……要請モジユール、104…
…調停モジユール。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 個別のmビツトの識別子で指示されるN(≦
    2m)個のプロセツサが共有資源へのアクセスを同
    時に要求しているときに、そのうちの1つを中央
    プロセツサが選択する方法において、つぎのステ
    ツプを有することを特徴とするプロセツサ選択方
    法。 (a) N個の識別子の各々を論理的に結合するとと
    もに、N個の上記識別子の2値補数の各々を論
    理的に結合して、第1のmビツト・ワードおよ
    び第2のmビツト・ワードを生成するステツ
    プ。 (b) 第1の値、第2の値および第3の値を要素と
    する集合から選択された値を各デイジツト位置
    に代入してmビツトのサブセツト識別子を生成
    し、要求プロセツサのサブセツトを指示するス
    テツプ。 上記サブセツト識別子の各デイジツト位置の
    値は、上記第1のmビツト・ワードおよび上記
    第2のmビツト・ワードの対応するデイジツト
    位置の一対のビツト値の配列に応じて決定され
    る。上記第1の値および第2の値はサブセツト
    に含まれる要求プロセツサの特定を行い、上記
    第3の値は特定を行わず、上記第3の値により
    上記サブセツトの大きさが決定される。 (c) 上記サブセツト識別子の第3の値を、上記中
    央プロセツサで実行される予め定められた処理
    により、上記第1の値または第2の値に置き換
    えて、上記サブセツト中の単一のプロセツサの
    みを残すステツプ。
JP61242228A 1985-10-31 1986-10-14 プロセツサ選択装置 Granted JPS62107363A (ja)

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JPH033257B2 true JPH033257B2 (ja) 1991-01-18

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DE (1) DE3676426D1 (ja)

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EP0220536B1 (en) 1991-01-02
JPS62107363A (ja) 1987-05-18
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