JPH0485647A - アービタ - 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、優先度を持つ７”’　Ｏセッサ等の複数のバ
スマスタからぴ）バス使用権の調停を１−］う集集中制
御式のアービタ（バスアクセス競合調停回路）に関する
ものである。

（従来の技術） 従来、このような分野の技術としては、次のような文献
に記載さｈるものがあった。

文献］−：　Ｊｏｈｎ　　Ｐ、Ｈａｙｅｓ　ｌコンビ、
−一タ　アー★−デクナＶ　”γンド　オーガナイゼイ
ション（ＣＯＭ　Ｐ　Ｕ　Ｔ　Ｅ　Ｒ，Ａ　ＲＣｌ−（
ＩＴＥＣ’ＴｔＪＲＡ、ＮＤ　　０ＲＧＡＮＩＺＡ’１
−ｒＯＮ）Ｊ　　（１９８８）ｌＶＩｃＧｒｏｗＨｉ　
　　ｌ　　　１　　　（米）　　Ｐ　、　　４８１−４
文献２；高橋義逍編「並列処理機構−］初版（１９８９
−８−２５＞丸首、Ｐ、１７３−１文献３：特開昭５３
−　１８６３５４号公報これへの文献に記載されている
ようＣ７：、アービタは、１つのバスを複数のバスマス
タか共用別る場合、各バスマスタからのバスリフ、１ス
ト（バス要求）と、バスの使用権を与んるための八人グ
ランド（バス承認）とを管理して、バスの調停を図る機
能を有している。アービタには、ハスシステムの１か所
で管理する集中制御方式かあり、さらＧ、二その方式は
、同時にバス要求が発生し７７ことき、どのバスマスタ
にバス使用権をりえるかを制御するためのデ′イジーチ
ェインカ゛式、ポーリング方式、及び独立要求方式に分
けられる。独立要求が式は、すべてのバスマスタとアー
ビタの間を独立し、ｌニリクエスト線とグランド線で接
続し５、複数のバスリクエストがあると、予め定めらＣ
７た優先度に従−・）でバスグラントによりバス使用権
をｌｊ疋る。この独立要求方式は、応答速度が速いとい
う利点を有しており、その−構成例を第２図及び第３図
に示す。

第２図は、前記文献に記載された集中制御６式における
独立要求方式を用いたバスシステムの構成１１１７２図
である。

このバスシステムは、アトしスパス１ａ及びデータバス
１１）からなる非同期バス１−を存１、その非同期バス
１−には、優先度を持つプロセッ＋ｊ等の複数のバスマ
スタ２−１〜２−１〕と、そのバスマスタ２−１−２−
〇によりアクセスされるメモリ等の複数のハススレーブ
３−１〜３−ｎとが、接続されている。各バスマスタ２
−１〜２−０は、バスリクエスト線４及びバスグラント
線５を介してアービタ１０に接続されている。

この種の非同期バス１に対するアクセスでは、優先度を
持つ複数のバスマスタ２−１〜２−ｎが、同時にバス使
用権をアービタ１０にリクエストすることがある。この
ようなリクエストがあると、アービタ１０では、バスリ
クエストの競合調停を行い、優先順位に従ってバスマス
タ２−１〜２−ｎに対し２てバスグラントを与える。

第３図は、第２図中のアービタ１０の一構成例を示すブ
ロック図である。

このアービタ］、０は、例えば４つのバスマスタ２−１
〜２−４に対するバスリクエストの競合調停を行うもの
で、非同期に入ってくるバスリクエストの同期１ヒと、
バスリクエストを出したバスマスタの優先順位の判定と
、現在のバスグラントの状況の検知を行うと共に前記優
先順位の判定結果によるバスマスタへのバスグラントの
応答・保持制御との、３つの機能を持っている。

このアービタ］０は、フリップフロップ（以下、ＦＦと
いう）からなるバスリクエスト同期化回路１１と、エン
コーダ１２及びデコーダ１３からなる優先順位判定手段
と、該優先順位判定手段により選ばれた信号の保持を制
御するためのバスグラント保持制御回路１４と、バスグ
ラントを保持するためのＦＦからなるバスグラント保持
回路１５とで、構成されている。

そして、バスリクエスト線４からバスリクエストがある
と、バスリクエスト同期化回路１〕は、クロック信号φ
に同期して該バスリクエストを受け付ける。受け付けら
れたバスリクエストは、エンコーダ１２により符号化さ
れた後、デコーダ１３により解読されて優先順位の判定
が行われる。

その判定結果はバスグラント保持制御回路１．・・↓に
入力さね、その回路１４の出勾で制御さｈる一バスグラ
ン）−保持回路１５により、選択されたバスマスタ（１
，：対するバスグラン［−が保持さり、る。

（発明が解決しようとする課題） し、かし、ながら、ト記構成のアーし夕では、入力され
たバスリクエストから、優先順位を判定し、てバスグラ
ントを出力するまて°のバー　ドウエア量（回路規模）
が多いため、パスリフニスＩ・に対゛づるバスグラント
の応答時間が長い。さらに、バスマスク２〜１〜２−ｎ
の増加や、非同期バス１へのアクセス頻度の増加Ｃ６：
より、非同期バス１の効率の良い利用も難ｊ、べなると
いう問題もあり、枝体】的に十分満足のゆ・くものが得
られなが−）た。

本発明は前記従来技術が持っていた課題として、ハード
ウェア量が多いなめに応答時間が長くなる点、及びバス
利用効率が低重するという点について解決したアービタ
を提伊するものである。

（課題を解決するための千８段） 前記課題を解決揮るために、第１の発明は、優先度を持
つ複数のへスマスタから非同期４Ｊ９＞ｉされるバスリ
クエストに月してその競合調停を行い優先順位に従い自
ｊｆ記バスマスタにｋ・慣シて非同期バスの使用承諾の
バスグラン１へを１ｊ、−る集中制御方式のアービタに
おいて、１ｆ記各ハスマスタから非同期にバスリクエス
トを受け付（〜する複数の！−’　ｒ；と、選択回路と
、複数のＪＫフリップフロッフ゛（貝汁。

Ｊ　Ｋ−Ｆ　Ｆという）とを、備えたものである。

ここで、選択回路は、前記ＦＦからのバスリクエスト信
号を入力し、現在バスグラントを受けでいるバスマスタ
がなく、かつ現在受け付けらｔでいるパスリフニス（・
を出したバスマスタの中て′鱈も優先度が高いことを条
件に前記バスリクエスト信号を選択する機能を有してい
る。複数のＪＫＦＦは、前記選択回路の出力を制御端子
Ｊより入力し、前記バスリクエストを受け付けたＦＦか
らのバスリクエスト信号の論理反転信号を制御端子によ
り入力する。

第２の発明は、優先度を持つ複数のバスマスタからのバ
スリクエストの競合調停を１１・う、同期バスの集中制
御方式γ−し夕において、選択［ｌｊｌ路と複数のＪ　
Ｋ　−Ｆ　Ｆとを、ｇａえたものζ′ある。

ここで、選択回路は、前記各バスマスタからの同期ｕｆ
（−バスリクエスト信号を入力し、現在バスクラン′１
・を受けているバ、ス゛ンスタかなく、かつ・現在バス
リクエストを出したバスマスタ（７］中で最も優先度が
高いことを条件にπ前記パスリフニス１〜信号を選択す
る機能を有している。複数のＪ　Ｋ−ＦＦは、前記選択
回路の出力を制御端子、Ｊより入力し、前記バスリクエ
スト信号の論理反転信号を制御端子により入力する。

（作用） 第１の発明によれば、以上のようにアービタを構成１１
．なので、複数のバスマスタから非同期にバスリクエス
トがあると、複数のＦＦは、それらのバスリクエストを
受け付ける。受け付けられたバスリクエストは、選択回
路により、優先順位の判定が行われる。この判定結果に
よりｊ’に−ＦＦが制御され、そのＪＫ〜ＦＦによって
バスグラントの保持が行われ、該Ｊ　Ｋ　−Ｆ　Ｆから
出力されたバスグラン１−が該当゛するバスマスタＣン
ザえられる、このよっに、Ｊ　Ｋ−Ｆ　Ｆを用いる４二
とに４より、簡ｍな回路構成で、優先順位の判定とバス
グラントの保持が行え、バスリクエストからバスタ”ラ
ントまでの応答時間の短縮化が図れる。

第２の発明の選択回路及びＪ　Ｋ、　−１”　Ｉ”も、
第１の発明のものとほぼ同様の働きをする。

従って、耐記課題を解決できるのである。

（実施例） 第１図は、本発明の第１の実施例を示すものζ“、非同
期バスの独立要求方式アービタの構成ブ１−゛７ツク図
である。

このアービタは、例えば第２図のバスシステムに設けら
れるもので、優先度を持つ・１つの非同期バスマスタ２
−１−〜２−４に対する競合調停を＋１う機能を有して
いる。

即ち、このアービタは、バスマスタ２−１＝−２−４に
接続されたバスリクエスト線４からのバスリクエストを
非同期に受け付ける４つの遅延型ドＦ（以下−１Ｄ−Ｆ
Ｆという＞２０−１へ２０−４を有し、そのＩ’）−Ｆ
Ｆ２Ｏ−１＼２０−４の各入力端子りがパスリクエスト
線４に、各クロック端子ＣＫがクロック信号φに、それ
ぞれ接続されている。さらに、この各Ｄ−ＦＦ２０〜１
・〜２０４の各出力端子Ｑには、選択回路３０及び４つ
のＪＫ−ＦＦ４０−１−〜４０−４が接続されている。

選択回路３０は、優先順位判定機能及びバスグラント保
持制御機能を有し、Ｄ−ＦＦ２０−１−〜２０−４に対
応して］−段の論理ゲート３０−１〜３０−４で構成さ
れている。ＪＫ−ＦＦ４０−］〜４０−４は、選択回路
３０の出力により制御されてバスグラントを保持する機
能を有し、この各ＪＫ−ＦＦ４０−１〜４０−４の制御
端子Ｊが、各論理ゲート３０−１〜３０−４の出力側に
それぞれ接続されている。さらに、各Ｄ−ＦＦ２０−１
〜２０−４の出力端子Ｑが、論理反転されて各ＪＫ−Ｆ
Ｆ４０−１−〜４０−４の制御端子Ｋにそれぞれ接続さ
れ、その各ＪＫ−ＦＦ４０−１〜４０−４のクロック端
子ＣＫかクロック信号φに、出力端子Ｑがバスグラント
線５を介して第２図のパスマスタ２−１〜２−４に、そ
れぞれ接続されている。

次に、動作を説明する。

第２図の優先度を持つ４つのバスマスタ２−１〜２−４
から、バスリクエスト線４を介して非同期にパスリクエ
ストが送られてくると、Ｉ）−ＦＦ２０−１〜□２０−
４は、クロック信号φのタイミングにより、非同期のバ
スリクエストを受け付ける。受け付けられたバスリクエ
ストが、論理ケート３０−１〜３０−４の条件を成立し
１．Ｊ　Ｋ−ＦＦ４０−１〜４０−４に収り込まれるに
は、現在バスグラントが出ていなくて、かつ最も優先度
の高いことが必要である。この条件を満たしたバスリク
エストに対するバスマスタ（２−１〜２−４中の１つ）
へバスグラントが出される。

収り込んだバスリクエストに対して前記条件の論理ゲー
！−３０−１〜３０−４を経た出力が、ＪＫ−ＦＦ４（
＞１〜４０−４の制御端子、Ｊに入力される。さらに、
取り込んだバスリクエストの論理を反転した信号が、Ｊ
Ｋ−ＦＦ４０−１〜４０４の制御端子Ｋに入力される。

すると、優先度を持つ複数の非同期のバスマスタ（２−
１〜２４）からのバスリクエストに対して、バスグラン
トを出！、−（い６ＪＫ−ＦＦ　（４０−１〜４０−４
中の１つ）は、このバスグラントを得ているバスマスタ
（２−１〜２−４中の１つ）がバスリクエストを終了さ
せるまで、このバスグラントを保持し、他のバスリクエ
ストに対するバスグラントを抑える。

このＪＫ−ＦＦ４０−１〜４０−４のバスグラント保持
動作を、次表１に示すＪＫ−ＦＦの真理値表に基づき、
説明する。

表１ ＪＫ−ＦＦの真理値表 但し、出力Ｑｎ；クロック信号φの入力で、制御端子、
Ｊ、にノ＼の入力 により状態が変化 出力Ｑ。−１；前の状態 出力可。−１’　Ｑｎ　−１の反転 表１に示すように、制御端子Ｊ、にの入力状態に、状態
Ａ〜Ｄがあり、また出力Ｑ。の状態が′″１１パ、バス
グラントが出ているものとする。

状態Ｂは、バスリクエストを受け収っていない状態で、
クロック信号φが入っても、バスグラントが出ない。状
態Ｃは、受け取ったバスリクエスト・が、論理ゲート３
０−１〜３０−４の条件を満たしている状態で、クロッ
ク信号φによってバスグラントが出る。

状態Ａは、バスリクエストを受け取っていて、かつこの
優先度より低いバスグラントが出ている状態、またはバ
スリクエストを受け取っていて、かつこの優先度より高
いバスリクエストを受け取っている状態で、クロック信
号φが入ると、出力Ｑ、がそれぞれ前の状態Ｑｎ　−１
を保持する。

状態Ａの次に、バスグラントを得ているバスマスタが、
出力しているバスリクエストを終」゛させ、それを受け
収ると、状態Ｂとなる。状態Ｂでは、クロック信号φに
より現在出力されているバスグラントが終了し、他のバ
スリクエスト・の選択が行われる。

この第１の実施例では、次のような利点等を有している
。

（ａ）ＪＫ−ＦＦ４０−１〜４０−４の特徴を利用して
いるので、複数のバスマスタ２−４−　２ｎからの非同
期バスリクエストの優先順位の判定と、バスグラントの
保持の制御とを、１段の論理ゲー１−３０−１〜３０−
４で実現できる。そのため、バスグラント保持のための
組合せ回路数を削減でき、バスリクエストからバスグラ
ントまでの応答時間を短縮できると共に、ハードウェア
星を減少できる。

（ｂ）第２図に示す非同期バス１の使用中を示すビジー
信号は、アービタ側、あるいはバスマスタ２−１〜２−
４１則のいずれか一方から出力すれば′よい。

（（へ）クロ・ツク信号φの同期は、パスリフニス１へ
を受け付けるｆ）−ＦＦ２０−１・へ、２０−４のメタ
ステーブル保持時間（論理遷移時の非安定時間）と、論
理ゲート３０−１〜３０−４の遅延時間と、ＪＫ−ＦＦ
４．０−１〜４０−４のセット・アップ時間とを、加え
た時間より長くする。これにより、表１の状態りがクロ
ック信号φで取り込まれることはない。

第４図は、本発明の第２の実施例を示すもので、同期バ
スの独立要求方式アービタの構成ブロック図である。第
１図中の要素と共通の要素には、共通の符号が付されて
いる。

このアービタは、優先度を持つ４つのバスマスタに対す
る競合、調停を行うもので、４つの同期したバスリクエ
ストが入力されるので、第１図のような非同期バスリク
エスト受け付は用のＤ−ＦＦ２０−１〜２０−４が省略
され、第１図と同様の選択回路３０及びＪＫ−ＦＦ４０
−１〜４０４か畏けられている。

このアービタでは、優先度を持つ４つの同期したバスリ
クエストが、選択回路３０中の論理ゲート３０−１〜３
０−４に入力されると、第１図とほぼ同様の競合調停の
処理が行われる１、即ち、４つの同期したバスリクエス
トか、論理ゲート３０−１〜３０−４の条件を成立し、
ＪＫ−ＦＦ４０−１〜４０−４に取り込まれるには、現
在バスグラントが出力されていなくて、かつ最も優先度
の高いことが必要である。この条件を満たしたバスリク
エストに対するバスマスタへバスグラントが出力される
ことになる。そこて゛、入力されたバスリクエストに対
して前記条件の論理ゲート３０−１〜３０−４を経た出
力が５．Ｊ　Ｋ−ＦＦ４Ｃ）−１〜４０−４の制御端子
Ｊに入力される。

さらに、入力されたバスリクエストの論理を反転した信
号が、ＪＫ−ＦＦ４０−１〜４０−４の制御端子Ｋに入
力される。すると、優先度を持つ複数のバスマスタから
の同期したバスリクエストに対して、ハスグランドを出
している。Ｊ　Ｋ　−Ｆ　Ｆ（４０−、Ｌ　□〜４０−
４中の１つ）は、このバスグラントを得ているバスマス
タかハスリフニス１〜を終了させるまで、このバスグラ
ントを保持し、他のバスリクエストに対するバスグラン
トを抑える。

従って、バスグラント保持のための組合せ回路数を削減
し、複数のバスマスタからの同期し５たバスリクエスト
の的確な競合調停を行シことかできる。そのため、第１
の実施例の（ａ）〜（ｃ）とほぼ同様の利点等が期待で
きる。

なお、本発明は上記実施例に限定されず、例えば第１図
のＤ−ＦＦ２０−１〜２０−４を、ＪＫ−ＦＦ等の他の
ＦＦで構成したり、第１図及び第４図の選択回路３０を
、リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）等で構成してもよ
い。ＲＯＭを用いて選択回路３０を構成すれば、回路規
模をより縮小化できる。また、第１図及び第４図では、
４つのバスマスタに対する競合調停を行−）でいるが、
このバスマスタの数は任意の数に設定できる。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、第１の発明によれは、バス
グラント保持４：　Ｊ　Ｋ　−Ｆ　Ｆを用い、そのＪＫ
−ＦＦの特徴を利用して選択回路Ｇによって優先順位の
判定とバスグラン［・保持の制御とを１−］゛うように
したので、複数のバスマスタからの非同期バスリクエス
トの競合調停が簡単、かつ的確に行える。従って、バス
グラント保持のための組合せ回路数等が減少し、てハー
ドウェア量を削減できると共に、バスリクエストからバ
スグラン１〜までの応答時間を短縮できる。

第２の発明によれば、第１の発明とほぼ同様の選択回路
及びＪ　Ｋ−Ｆ　Ｆを設けたので、複数のバスマスタか
らの同期したバスリクエストの競合調停を行うことがで
き、第１の発明とほぼ同様の効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示ずアービタの構成１
１７７２図、第２図は従来の集中制御方式のバスシステ
ムを示す構成ブｒ’７ツク図、第３図は第２図中のアー
ビタの構成ブロック図、第４図は本発明の第２の実施例
を示すアービタの構成ブロック図である。 １・・・非同期バス、２−１−、〜・２−計・・バ、ス
マスタ、２０−１〜２０−４・・佳）　−Ｆ　Ｆ、３０
・・・選択回路３０−１−〜３０−４・・・論理ゲート
、４０−１□＼４０−４・・・ＪＫ−ＦＦ１．、Ｊ、Ｋ
・・・制御端イ、Ｑ山田内端子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、優先度を持つ複数のバスマスタから非同期に要求さ
   れるバスリクエストに対してその競合調停を行い、優先
   順位に従い前記バスマスタに対してバス使用承諾のバス
   グラントを与える集中制御方式のアービタにおいて、 前記各バスマスタから非同期にバスリクエストを受け付
   ける複数のフリップフロップと、 前記フリップフロップからのバスリクエスト信号を入力
   し、現在バスグラントを受けているバスマスタがなく、
   かつ現在受け付けられているバスリクエストを出したバ
   スマスタの中で最も優先度が高いことを条件に前記バス
   リクエスト信号を選択する選択回路と、 前記選択回路の出力を制御端子Ｊより入力し、前記バス
   リクエストを受け付けたフリップフロップからのバスリ
   クエスト信号の論理反転信号を制御端子Ｋより入力する
   複数のバスグラント保持用のＪＫフリップフロップとを
   、 備えたことを特徴とするアービタ。 ２、優先度を持つ複数のバスマスタから要求される同期
   したバスリクエストに対してその競合調停を行い、優先
   順位に従い前記バスマスタに対してバス使用承諾のバス
   グラントを与える集中制御方式のアービタにおいて、 前記各バスマスタからの同期したバスリクエスト信号を
   入力し、現在バスグラントを受けているバスマスタがな
   く、かつ現在バスリクエストを出したバスマスタの中で
   最も優先度が高いことを条件に前記バスリクエスト信号
   を選択する選択回路と、 前記選択回路の出力を制御端子Ｊより入力し、前記バス
   リクエスト信号の論理反転信号を制御端子Ｋより入力す
   る複数のバスグラント保持用のＪＫフリップフロップと
   を、 備えたことを特徴とするアービタ。