JPH0424854A - データ処理装置 - Google Patents

データ処理装置

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JPH0424854A
JPH0424854A JP12910190A JP12910190A JPH0424854A JP H0424854 A JPH0424854 A JP H0424854A JP 12910190 A JP12910190 A JP 12910190A JP 12910190 A JP12910190 A JP 12910190A JP H0424854 A JPH0424854 A JP H0424854A
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JP
Japan
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external
cpu
dma
internal
external terminal
Prior art date
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Pending
Application number
JP12910190A
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English (en)
Inventor
Tatsuo Ochiai
辰男 落合
Kenji Miyazaki
健司 宮崎
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Hitachi Microcomputer System Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Microcomputer Engineering Ltd
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Publication date
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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〕 本発明はデータ処理装置さらにはダイレクトメモリアク
セス(DMAと略記する)転送を可能とするDMAコン
トローラを内蔵するデータ処理装置に関し、例えばネッ
トワークプロセッシングユニット(N P Uと略記す
る)に適用して有効な技術に関する。
〔従来の技術〕
データ処理装置の一例とされるNPUは、シリアルイン
タフェース、中央処理装置(CP Uと略記する)、チ
エイン・ブロック転送機能付DMAコントローラ、及び
タイマなどを一つのチップ上に集積した通信応用向はマ
イクロプロセッサである。例えばシリアルインタフェー
スには、MSCI  (Multiprotocol 
5erial Communication Inte
rface) 、 ASCI/ C8I O(Asyn
chronous 5erial Communica
tjon Interface/C1ocked 5e
rial Ilo Port)が含まれる場合があり、
多様な通信手順への対応と高速なデータ転送が可能とさ
れる。
特にMSCIは調歩同期、バイト同期、及びビット同期
の通信方式に対応され、またMSCIは内蔵DMAコン
トローラと接続されており、ビット同期通信の際、フレ
ーム単位のシングル・アドレスDMA転送(チエイン・
ブロック転送)が可能とされる。
DMAコントローラはLSIの内部バス(CPUに結合
された内部バスでCPUバスと称されることもある)に
結合され、単一ブロック転送モード(デュアル・アドレ
ス方式)、単一ブロック転送モード(シングル・アドレ
ス方式)、及びチエイン・ブロック転送モードの実現が
可能とされる。
いずれのモードにおいても、DMA初期状態においてC
PUによりレジスタ設定された後、DMAリクエスト信
号をイネーブル状態にすることで転送が開始されるよう
になっている。
尚、このようなNPUについて記載された文献の例とし
ては、昭和63年7月に株式会社日立製作所、lJ発行
さtしたrHD64180  S  NPUハードウェ
アマニュアル」がある・ 〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、DMAコントローラを内蔵するNPUに
おいては、CPUとDMAコントローラとが同一の内部
アドレスバス/データバスに結合されており、DMAコ
ントローラが動作状態の場合、CPUは動作停止状MA
(スリーブモード)とされ、このためにCPUの有効利
用が十分に図られていないという問題点のあることが本
発明者によって明らかにされた。
本発明の目的は、CPUとDMAコントローラとを内蔵
するデータ処理装置において当該CPUの有効利用を図
ることにある。
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう
〔課題を解決するための手段〕
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば下記の通りである。
すなりち、少なくともDMAコントローラによって外部
端子が使用される期間、内部バスを外部端子より切放す
ことにより、CPUによる内部機能モジュールアクセス
が可能となるように構成するものである。ここで、外部
端子数の増大を阻止するには、DMAコントローラとC
PUとで同一の外部端子を共用させるようにするとよい
。また、この場合において、外部端子の使用についてD
MAコントローラを優先させることができ、その場合に
CPUの外部アクセス要求が生じたときには、当該CP
Uに所定の例外処理を実行させることにより当該外部ア
クセスの待ち状態を形成するようにするとよい。
〔作 用〕
上記した手段によれば、DMAコントローラによって外
部端子が使用される期間、CPUによる内部機能モジュ
ールアクセスが可能とされ、このことが、CPUの有効
利用を図るという本発明の目的を達成する。
〔実 施 例1〕 第1図には本発明に係るデータ処理装置の第1実施例で
あるNPUが示される。同図に示されるNPUは、特に
制限されないが、公知の半導体集積技術により単結晶シ
リコンなどの一つの半導体基板に形成される。
NPUlには、外部バス15に結合される複数の外部端
子が設けられる。11で示されるのはデータ入出力用の
外部端子群であり、このデータ入出力用外部端子群11
はデータバッファ群9を介してマルチプレクサ(MPX
と略記する)8に結合される。また12で示されるのは
アドレス出力用の外部端子群であり、このアドレス出力
用外部端子群12はアドレスバッファ群10を介して上
記MPX8に結合される。
MPX8は内部アドレスバス20とDMAアドレスライ
ン24とを択一的に上記アドレスバッファ群10に結合
させる第1の選択機能、及び内部データバス21とDM
Aデータライン25とを択一的に上記データ入出力バッ
ファ群9に結合される第2の選択機能とを有する。この
MPX8の動作は、CPU4から出力されるDMA内部
識別信号23に基づいて制御される。すなわちMPX8
は、特に制限されないが、DMA内部識別信号23が“
1″となった場合に、内部アドレスバス20をアドレス
バッファ群10に結合させ、また内部データバス21を
データバッファ群9に結合させる。そしてMPX8はD
MA内部識別信号23が“0”となった場合にDMAア
ドレスライン24をアドレスバッファ群10に結合させ
、またDMAデータライン25をデータ入出力バッファ
群9に結合させる。このような選択機能は、第2図に示
されるように、トライステートバッファ29゜30の制
御信号入力端子にインバータ28を結合し、CPU4か
らの内部識別信号23によって当該バッファ29.30
が相補的にオン・オフされるように構成された簡単なゲ
ート回路によって実現される。尚、第2図に示されるゲ
ート回路は、アドレス系、データ系それぞれのビット数
だけ配置される。
DMAコントローラ7は上EMPX8によってDMAア
ドレスライン、DMAデータライン25が選択されてい
る場合に外部端子群11.12を介して外部装置例えば
外部l10(インプット・アウトプット)デバイス16
との間のDMA転送を可能とする。このDMA転送は、
CPU4によってDMA転送条件が設定され、更に、D
MAリクエスト信号入力端子14及び入力バッファ13
を介して外部より取込まれるDMAリクエスト信号DR
EQがアサートされることによって行われる。すなわち
DMAコントローラ7は、特に制限されないが、DMA
リクエスト信号DREQがアサートされることにより、
外部I10デバイス16と同期をとって動作する。尚、
実際にはDMA転送終了を意味するTEND信号もDM
Aコントローラ7に入力されるが、図面上省略されてい
る。
更に、上記内部アドレスバス20及び内部データバス2
1にはI10モジュール2、ROM (リード・オンリ
・メモリ)3、CPU4、タイマ5、RAM (ランダ
ム・アクセス・メモリ)6が結合される。上記I10モ
ジュール2には、特に制限されないが、シリアルインタ
フェースとしてのMSCIやASCI/C3lOが含ま
れ、多様な通信手順への対応と高速データ転送が可能と
される。
ROM3にはCPU4によって実行されるプログラムが
格納され、RAM6にはCPU4の演算結果やDMA転
送に係る種々のデータなどが格納される。タイマ5はC
PU4の制御下で時間測定と計測を行う。
CPU4は本実流側NPUI全体の動作制御を行うもの
で、このCPU4とDMAコントローラ7との関係は次
のようになっている。
DMAコントローラ7はCPU4の直接的な介在なしに
DMA転送を高速に行い得るが、DMAコントローラ7
、CPU4ともに外部アドレス/データバス15に対し
てバスマスタとしての機能を有するため、当該DMAコ
ントローラ7とCPU4とが同時に外部アドレス/デー
タバス15を使用することはできない6本実施例では外
部端子群11.12の使用についてDMAコントローラ
7を優先させ、このDMAコントローラ7が動作される
場合にCPU4の外部アクセスは禁止される。すなわち
DMAコントローラ7は、外部から取込まれるDMAリ
クエスト信号DREQがアサートされると、DMA内部
要求償号22をアサートする。これにより、CPU4は
シングルチップモードに移行される。すなわち、内部ア
ドレスバス20、内部データバス21を介して内部機能
モジュール(I10モジュール2やRAM6など)だけ
のアクセス可能状態、換言すれば外部メモリや周辺回路
のアクセスが禁止されるモードに移行され、このモード
においてDMA内部識別信号23が例えば“0”レベル
にアサートされる。この信号の“0”レベルによりMP
X8はDMAアドレスライン24をアドレスバッファ群
1oに結合させ、またDMAデータライン25をデータ
入出力バッファ群9に結合させる。この状態でDMA転
送が開始される。このDMA転送動作期間においては内
部アドレスバス20、内部データバス21と外部アドレ
スバス/データバス15とがMPX8によって切放され
ているから、換言すればDMAコントローラ7の内部ア
ドレスバス20、内部データバス21への関与が排除さ
れるから、CPU4による内部機能モジュールアクセス
が可能とされる。つまりDMA転送期間においてCPU
4の外部アクセスは禁止されているが、この期間スリー
ブモードとされるのではなく、内部アクセスが可能とさ
れ、これによってCPUの有効利用が図られる。
また、DMA転送期間においてCPU4が、外部デバイ
スをアクセスするプログラムを実行した場合、DMA内
部要求償号22がアサートされていることから、CPU
4は、特に制限されないが、無効命令(NOP命令)の
実行若しくはウェイトステート挿入などの例外処理によ
り、当該外部アクセスの待ち状態とされる。そしてDM
A転送が終了されることにより、換言すればDMA内部
要求償号22がネゲートされることにより当該外部アク
セス待ち状態が解除される。すなわち、DMA内部要求
償号22がネゲートされると、CPU4によってDMA
内部識別信号23が例えば1′″にネゲートされ、MP
X8により、内部アドレスバス20がアドレスバッファ
群10に結合され、また内部データバス21がデータバ
ッファ群9に結合されるので、外部アクセス権がDMA
コントローラ7からCPU4に移行され、これにより、
CPU4からの外部アクセスが可能とされる。
上記実施例によれば以下の作用効果を得ることができる
(1)DMA転送期間において内部アドレスバス2o、
内部データバス21が外部アドレス/データバス15よ
り切放されるので、CPU4は内部アドレスバス20及
び内部データバス21を使用することができ、これによ
りDMA転送期間においてもCPU4からの内部機能モ
ジュールアクセスが可能とされ、CPU4の有効利用が
図れる。
(2)CPU4とDMAコントローラ7とで外部端子群
11.12を共有するようにしているので、CPU4.
DMAコントローラ7それぞれに専用の外部端子群を設
けるのに比べて外部端子数を減少することができる。
(3)DMAコントローラ7によって外部端子群11.
12が使用される期間においてCPU4の外部アクセス
要求が生じた場合、CPU4はDMA転送が終了される
までNOP命令実行等により外部アクセス待ち状態とな
り、DMA転送終了後に速やかに外部アクセスを行うこ
とができる。
〔実 施 例2〕 第3図には本発明に係るデータ処理装置の第2実施例で
あるNPUが示される。
同図に示されるNPUが第1図に示されるのと異なるの
は、内部アドレスバス20.内部データバス21に結合
される第1のポート41の他に入出力バッファ群9、出
力バッファ群1oに結合される第2のポート42を備え
たCPU40が適用されることによって内部アドレスバ
ス20及び内部データバス21が外部端子群11.12
より予め切放されている点、及び第1図に示されるMP
X8が省略された点である。CPU40の第2のポート
42からは、外部アクセス専用とされるCPUアドレス
ライン43.CPUデータライン44が引出され、それ
らはDMAコントローラ7からのDMAアドレスライン
24、DMAデータライン25とともに入出力バッファ
群9、出力バッファ群1oにそれぞれ結合される。
上記CPU40は、特に制限されないが、各ポート41
.42毎に専用のアドレス出力レジスタやデータ入出力
レジスタを有する。そして内部機能モジュールがアクセ
スされる場合には第1のポート41が使用され、外部デ
バイスがアクセスされる場合には第2のポート42が使
用される。
このような構成において、DMAコントローラ7によっ
てDMA転送が行われた場合でも、CPU40は第1の
ポート41を介して内部アドレスバス20及び内部デー
タバス21を使用するこ2ができ、内部機能モジュール
アクセスが可能とばれる。従って上記第1実施例と同様
の効果を得ンことができる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例し6基づい
て具体的に説明したが、本発明は上記実筋例に限定され
ず、その要旨を逸脱しない範囲に才いて種々変更可能で
ある。
また以上の説明では主として本発明者によってなされた
発明をその背景となった利用分野であこNPUに適用し
た場合について説明したが、本り明はそれに限定される
ものではなく、例えば汎片マイクロコンピュータなどの
データ処理装置なとにも広く適用することができる。本
発明は少なくともDMAコントローラを備える条件のも
のに通用することができる。
〔発明の効果〕
本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば下記の通りである。
すなわち、DMAコントローラによって外部端子が使用
される期間、CPUによる内部機能モジュールアクセス
が可能とされ、これによりCPUの有効利用を図ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るデータ処理装置の第1実施例ブロ
ック図、 第2図は第1実施例の主要部の詳細を示す回路図、 第3図は同上装置の第2実施例ブロック図である。 1・・・NPU、2・・・工/○モジュール、3・・・
ROM、4,40・・・CPU、5・・・タイマ、6・
・・RAM、7・・・DMAコントローラ、8・・・M
PX、9・・・人出カバ277群、10・・・出力バッ
ファ群、11,12・・・外部端子群、15・・・外部
アドレス/データバス、20・・・内部アドレスバス、
21・・・内部データバス、22・・・DMA内部要求
信号、23・・・DMA−一二一/

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、外部バスに結合される外部端子と、この外部端子を
    介して外部装置との間のダイレクトメモリアクセス転送
    を可能とするダイレクトメモリアクセスコントローラと
    、内部バスを介して内部機能モジュールに結合された中
    央処理装置とを含み、少なくとも上記ダイレクトメモリ
    アクセスコントローラによって上記外部端子が使用され
    る期間、内部バスを当該外部端子より切放すことにより
    、上記中央処理装置からの内部機能モジュールアクセス
    を可能としたデータ処理装置。 2、上記ダイレクトメモリアクセスコントローラと上記
    中央処理装置とは同一の外部端子を共有し、且つ当該外
    部端子の使用について上記ダイレクトメモリアクセスコ
    ントローラを優先させた請求項1記載のデータ処理装置
    。 3、上記ダイレクトメモリアクセスコントローラによっ
    て上記外部端子が使用される期間において上記中央処理
    装置の外部アクセス要求が生じた場合、上記中央処理装
    置に所定の例外処理を実行させることにより当該外部ア
    クセスの待ち状態を形成するようにした請求項2記載の
    データ処理装置。 4、一つの半導体基板に形成された請求項1、2又は3
    記載のデータ処理装置。
JP12910190A 1990-05-21 1990-05-21 データ処理装置 Pending JPH0424854A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6763448B1 (en) 1999-02-16 2004-07-13 Renesas Technology Corp. Microcomputer and microcomputer system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6763448B1 (en) 1999-02-16 2004-07-13 Renesas Technology Corp. Microcomputer and microcomputer system
US6907514B2 (en) 1999-02-16 2005-06-14 Renesas Technology Corp. Microcomputer and microcomputer system

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