JPH0630085B2 - 計算機システム - Google Patents

計算機システム

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JPH0630085B2
JPH0630085B2 JP58007531A JP753183A JPH0630085B2 JP H0630085 B2 JPH0630085 B2 JP H0630085B2 JP 58007531 A JP58007531 A JP 58007531A JP 753183 A JP753183 A JP 753183A JP H0630085 B2 JPH0630085 B2 JP H0630085B2
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JP
Japan
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dma
bus
processor
transfer
signal
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JP58007531A
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正治 薮下
誠 能見
信之 藤倉
捷二 宮本
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F13/00—Interconnection of, or transfer of information or other signals between, memories, input/output devices or central processing units
    • G06F13/14—Handling requests for interconnection or transfer
    • G06F13/20—Handling requests for interconnection or transfer for access to input/output bus
    • G06F13/28—Handling requests for interconnection or transfer for access to input/output bus using burst mode transfer, e.g. direct memory access DMA, cycle steal
    • G06F13/282—Cycle stealing DMA

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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、プロセッサの処理と並列にDMA転送を行
い、プロセッサの処理効率を向上させることが可能な計
算機システムに関するものである。
〔従来の技術〕 従来より、高速度転送を要するI/Oデバイス(例えば
CRTデイスプレイ装置)と主メモリの間では、プログ
ラムによることなく、DMA(Direct Memory Access)制
御によつてハードウエアでデータ転送を行つている。そ
の場合、従来の計算機システムでは、第1図に示すよう
に、プロセツサ1に対し、アドレス・バス104,データ
・バス105および制御バス103を介してメモリ4、DMA
制御素子2およびI/Oデバイス3が直結されているた
め、DMA制御素子2とプロセツサ1が同時にこれらの
バス103,104,105を占有することはできない。したがつ
て、DMA転送要求が発生したときには、その都度、プ
ロセツサ1を停止させたり、基本クロツクの幅を延長し
たりして、プロセツサ1の動作が停止している間に、D
MA転送を行う方法、つまり時分割方式によりDMA転
送を行つている。
第2図は、第1図の計算機システムの動作タイムチヤー
トである。
第2図において、先ず、(1)DMA転送要求TXRQn
が、I/Oデバイス3からライン106を介してDMA制
御素子2に入力されると、DMA制御素子2はその入力
をクロツクφ2の立上がり時点でチエツクし、もしDM
A転送要求TXRQnががハイレベルであれば、以下
(2)〜(11)の手順にしたがつて動作する。(2)DMA転送
要求TXRQnがハイレベルであることをチエツクした
DMA制御素子2は、ライン101を介してプロセツサ停
止要求信号▲▼=Oをプロセツサ1に出力し
て、プロセツサ停止を要求する。(3)プロセツサ1から
制御バス103を介してI/Oデバイス3に転送アクノリ
ツジ信号TXAKAを出力する。(4)プロセツサ1が停
止して、プロセツサ1からライン102を介してDMA制
御素子2に対し、DMA転送承認信号DGRNT(ハイ
レベル)が出力されるのを待つ。(5)承認信号DGRN
Tがハイレベルになると、転送アクノリツジ信号TXA
KB、アドレス信号およびDMA R/W信号を、DM
A制御素子2から制御バス103,およびアドレス・バス1
04を介してI/Oデバイス3に出力する。(6)DMA制
御素子2からライン107を介してDMA転送ストローブ
TXSTBnをI/Oデバイス3に出力して、データ・
バス105を介しメモリ4とI/Oデバイス3との間でD
MA転送を行う。(7)DMA制御素子2内のアドレス・
レジスタを+1し、転送語数レジスタを−1する。(8)
ライン101を介して送られるプロセツサ停止要求信号▲
▼がハイレベルに戻つて、プロセツサ1は再び
動作を開始する。(9)ライン106を介して送られるDMA
転送要求信号TXRQnがローレベルに戻る。(10)アド
レス・バス104、DMA R/Wの制御バス103は、再び
ハイインピーダンス状態となる。(11)ライン102を介し
て送られるDMA転送許可信号DGRNTが、ローレベ
ルに戻る。
このように、上記(1)〜(11)の手順でDMA転送が行わ
れるが、その都度、プロセツサ1を停止させる必要があ
るため、プロセツサ1の実行サイクルとDMA転送の前
後で、DMA制御素子2もプロセツサ1もともにバスを
使用しないデツド・サイクル(Dead Cycle)が生ずる。
このデツド・サイクルが生じることに加えて、プロセツ
サ1とDMA制御素子2が時分割で動作するため、DM
A転送により、DMA転送に関係のない処理に関してプ
ロセツサ1の処理効率が低下するという欠点がある。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、このような欠点を除去するため、プロ
セツサがDMA関連デバイスをアクセスしないときに
は、プロセツサとDMAデバイスを並列処理させること
により、DMA転送時のプロセツサの処理効率の低下を
防ぐことができる計算機システムを提供することにあ
る。
〔発明の概要〕
本発明の計算機システムは、プロセッサ、記憶装置およ
びDMA制御装置を共通バスで接続した計算機システム
において、上記共通バスに接続された上記DMA制御装
置と該DMA制御装置により制御される関連装置とを接
続するバス部分とその他のプロセッサ側のバス部分とを
切り離すためのバス・スイッチと、上記プロセッサから
アクセス先を指定する信号を受信し、該信号が上記DM
A関連装置をアクセス先として指定していないときにバ
ス切り替え信号およびバス不アクセス信号を発生するデ
コーダを設け、上記バス・スイッチは、上記デコーダか
ら発生された上記バス切り替え信号によって切り離さ
れ、上記DMA制御装置は、上記DMA関連装置である
DMA転送用I/O装置からデータ転送要求を受けたと
き、上記DMAバス不アクセス信号を上記デコーダから
受信した場合にDMA転送を行うことを特徴としてい
る。
〔発明の実施例〕
第3図は本発明の実施例を示す計算機システムのブロツ
ク図である。
本発明では、第3図に示すように、プロセツサ1と、D
MA関連デバイスであるDMA制御素子2、I/Oデバ
イス3、DMA転送用記憶素子5の間に、バス切替スイ
ツチ6を設け、このスイツチ6を制御するためのデコー
ダ7を設けている。
ところで、プロセツサ1は、直接、DMA関連デバイス
をアクセスするとき以外には、他の記憶素子あるいはI
/Oデバイスをアクセスするか、あるいはプロセツサ自
身の内部レジスタをアクセスしており、その間にDMA
制御素子2が単独でDMA関連デバイス3をアクセスで
きるようにすれば、プロセツサ1とDMA関連デバイス
は並列に動作することができる。プロセツサ1が直接D
MAデバイスをアクセスするのは、DMAデバイスをア
クセスする命令をフエツチした後、データを読み出し、
書き込みする1サイクルの間だけであり、全体からみる
と僅かな期間である。勿論、プロセツサ1がDMAデバ
イスをアクセスしない命令のときには、全くDMAデバ
イスはアクセスされず、無駄な時間となつている。これ
は、プロセツサ1とDMA制御素子2が直接バスで結ば
れているためであり、DMA転送制御時には、このバス
をプロセツサ1とDMA制御素子2が時分割で使用する
ので、プロセツサ1の処理効率は低下することになる。
そこで、第3図では、DMA関連デバイス(2,3,
5)とプロセツサ1の間にバススイツチ6を設け、DM
A転送時に、プロセツサ1の使用するバス(103,104,10
5)とDMA関連デバイスの使用するバス(203,204,205,3
03,304,305)を分離させ、プロセツサ1の処理と、DM
A転送とを並列に処理させることにより、処理効率の低
下を防止する。
第3図において、バススイツチ6は、デコーダ7により
開閉され、プロセツサ1がDMA関連デバイス(2,
3,5)をアクセスしないときには、プロセツサ側のバ
スからDMA側のバスを切り離す。DMA転送の手順は
ほぼ従来のDMA転送の場合と同じであるが、ただ、本
発明の場合には、I/Oデバイス3から転送要求があつ
ても、プロセツサ1に対して停止要求信号▲▼
を出力したり、またDMA転送許可信号DGRNTを入
力したりしない。すなわち、DMAは、プロセツサ1と
並列に動作するのである。
第4図は、第3図におけるDMA制御素子2の構成を示
すブロツク図である。
DMA制御素子2は、第4図に示すように、アドレス・
レジスタ8、データ・カウント・レジスタ9、コントロ
ール・レジスタ10、ステータス・レジスタ11、アド
レス・バス・バツフア12、アンド回路13,14を有
している。各レジスタ8,9,10,11は、各チヤネ
ルごとに1個ずつ設けられる。アドレス・レジスタ8
は、アドレス・バス・バツフア12を通して、バススイ
ツチ6に対し、DMA転送制御用のアドレスを出力する
(アドレス・バス204)。アドレス・レジスタ8の内容
は、そのチヤネルのDMAを実行している間、バス・ス
イツチ6に出力され、1語の転送が終ると+1される。
次に、データ・カウント・レジスタ9はDMA転送の転
送語数をセツトし、データ・カウント・レジスタ9の内
容を1語の転送が終了するごとに−1する。
コントロール・レジスタ10は、対応する各チヤンネル
の制御情報をセツトする。このコントロール・レジスタ
10には、I/Oデバイス3の選択情報DVSがあり、
選択情報DVSとDMA転送要求信号TXRQn(ライ
ン106)の論理積により、I/Oデバイス3に対するD
MA転送許可信号TXSTBnをライン107を介して出
力する。また、コントロール・レジスタ10の送信/受
信を指定するS/R信号と、DMA転送要求信号TXR
Qn(ライン106)の論理積により、制御バス203を介し
てDMAからのリード/ライト信号(DMA R/W)
を出力する。
ステータス・レジスタ11は、割込フラグ等のDMA制
御素子2の動作状態を読み出すために使用される。
各レジスタ8,9,10,11への書き込み、および読
み出しは、先ずデコード回路7のレジスタ選択信号によ
りレジスタが選択され、DMA側のデータ・バス205か
らバス・スイツチ6を通してプロセツサ1に読み書きさ
れる。
第5図は、第3図におけるバス・スイツチ6およびデコ
ード回路7の構成を示すブロツク図である。
バス・スイツチ6は、第5図に示すように、アドレス・
バツフア15,16、インバータ17、データ・バスゲ
ート制御器18、データ・バス・バツフア19、データ
・セレクタ20から構成される。バス・スイツチ6で
は、デコード回路7からのデコード信号(DMACS
CPU)、つまりプロセツサ1がDMA制御素子2、I
/Oデバイス3、DMA転送用メモリ5のDMA関連デ
バイスをアクセスするためのデコード信号21によつ
て、プロセツサ側のアドレス・バツフア15を開き、バ
ス304を介してメモリ5、I/Oデバイス3にアドレス
を出力する。プロセツサ1がDMA関連デバイスをアク
セスしない場合には、デコード信号(DMAC
SCPU)21がローレベルとなるため、プロセツサ側
のアドレス・バツフア15を閉じ、インバータ17を通
してDMA側のアドレス・バツフア16のゲートを開
き、DMA制御素子2の出力するアドレス(アドレス・
バス204)をDMA関連メモリ5、I/Oデバイス3に
供給する(アドレス・バス304)。
データ・バス105,205,305に対しては、デコード回路7
のデコード信号(DMACSCPU)21と、プロセツ
サ1のリード/ライト信号(バス103のR/W)とによ
り、データ・バスゲート制御器18が、双方向データ・
バス・バツフア19を開閉する。すなわち、プロセツサ
1がDMA関連デバイスをアクセスするとき、デコード
信号(DMACSCPU)21がハイレベルとなり、プ
ロセツサ1のリード/ライト信号(制御バス103のR/
W)に対応していずれか一方のデータ・バス・バツフア
19が開き、プロセツサ1側のデータ・バス105とDM
A側のデータ・バス205,305が接続される。プロセツサ
1がDMA関連デバイスをアクセスしないときには、デ
ータ・バス・バツフア19は、デコード信号(DMAC
SCPU)21がローレベルとなるため、ハイインピー
ダンスとなり、プロセツサ側のデータ・バス105とDM
Aがわのデータ・バス205,305は分離される。
DMA側のメモリ5にリード/ライト信号(R/W)を
供給するために、データ・セレクタ20が設けられる。
データ・セレクタ20は、プロセツサ1がDMA関連デ
バイスをアクセスするか否かを示すデコード信号21が
ハイレベルのときには、プロセッサ側の制御バス103の
リード/ライト信号(R/W)を、またデコード信号2
1がローレベルのときには、DMA側の制御バス203の
リード/ライト信号(R/W)を、DMA側制御バス30
3に出力し、DMA用メモリおよびI/Oデバイス3に
供給する。
第6図は、本発明の実施例を示す計算機システムの動作
タイムチヤートであり、第7図は同じく処理フローチヤ
ートである。
先ず、(1)DMA転送要求TXRQnがライン106を介し
てI/Oデバイス3からDMA制御素子2に入力される
と(第7図のステツプ31)、DMA制御素子2は入力
をクロツクφ2の立上がりでチエツクし(ステツプ3
2)、もしDMA転送要求TXRQnがハイレベルであ
れば、下記(2)〜(6)の手順にしたがつて動作する(ステ
ツプ33〜)。(2)TXRQn=“H”を確認すると、
次のサイクルの先頭で、DMA制御素子2およびこの素
子2が制御するDMAデバイス(I/Oデバイス3、メ
モリ5)に対して、ライン206を介してプロセツサ1側
からのチツプセレクト信号▲▼CPUが出力
されていないこと(▲▼CPU=“H”)を
チエツクする(ステツプ34)。(3)▲▼
CPU=“H”を確認すると、DMA制御素子2はDM
A側バス(204,203,107)にそれぞれアドレス、DMAリ
ード/ライト信号(R/W)およびDMA転送ストロー
ブTXSTBを出力し、DMA転送を行う(ステツプ3
5)。この間、プロセツサ1は、他の処理を並列に実行
している。(4)DMA制御素子2内のアドレス・レジス
タ8を+1し、転送語数レジスタ9を−1する。(ステ
ツプ36)。(5)DMA転送要求信号TXRQn(ライ
ン106)がローレベルに戻る(ステツプ37)。(6)アド
レス・バス204,制御バス203は再びハイインピーダンス
状態になり、転送ストローブTXSTBはハイレベルと
なる(ステツプ38)。
以上の(1)〜(6)の手順で、DMA転送が行われる。プロ
セツサ1を停止させずにDMA転送ができるため、DM
A転送の処理時間は、プロセツサ1がDMA関連デバイ
スをアクセスしなければ、すべてのサイクルをDMA転
送の時間に充当できる。もし、DMA転送が終了しない
うちに、プロセツサ1からDMAデバイスをアクセスす
るような命令が実行されても、命令をフエツチするサイ
クル、そのオペランドを読み込むサイクルでは、まだD
MAデバイスをアクセスしないため、この期間内に十分
DMA転送することができる。したがつて、従来のDM
A転送のように、1語のDMA転送の前後で、プロセツ
サ1もDMA制御素子2もともにバスを使用しない、い
わゆるデツド・サイクルが発生せず、またDMA転送の
ために、プロセツサ1を停止させることもないので、D
MA転送中にプロセツサ1の処理効率を低下させない。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、プロセツサとD
MA関連デバイスを結ぶバス上に、DMA関連デバイス
をアクセスしないときには、プロセツサとDMA関連デ
バイスのバスを分離するためのバス・スイツチを設けた
ので、プロセツサがDMA関連デバイスをアクセスしな
いときには、プロセツサの演算とDMA転送を並列に処
理できる。さらに、プロセツサを停止させずにDMA転
送ができるため、DMA転送の前後で、DMA制御素子
もプロセツサもともにバスを使用しない時間、つまりデ
ツド・サイクルが生ずることはなく、DMA転送により
プロセツサの処理効率は低下しない。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の計算機システムを示すブロツク図、第2
図は第1図の動作タイム・チヤート、第3図は本発明の
実施例を示す計算機システムのブロツク図、第4図は第
3図におけるDMA制御素子の構成を示すブロツク図、
第5図は第3図におけるバス・スイツチおよびデコード
回路の構成を示すブロツク図、第6図は本発明の実施例
を示す計算機システムの動作タイム・チヤート、第7図
は同じく処理フローチヤートである。 1:プロセツサ、2:DMA制御素子、3:DMA転送
用I/Oデバイス、4:主メモリ、5:DMA制御用メ
モリ、6:バス・スイツチ、7:バス・スイツチを開閉
するデコーダ回路、8:アドレス・レジスタ、9:デー
タ・カウント・レジスタ、10:コントローラ・レジス
タ、11ステータス・レジスタ、12:アドレス・バツ
フア、18:データ・バス・ゲート制御回路、19:双
方向データ・バス・バツフア、20:データ・セレク
タ。
フロントページの続き (72)発明者 藤倉 信之 神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099番地 株 式会社日立製作所システム開発研究所内 (72)発明者 宮本 捷二 神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099番地 株 式会社日立製作所システム開発研究所内 (56)参考文献 特開 昭56−87128(JP,A) 特開 昭57−176442(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】プロセッサ、記憶装置およびDMA制御装
    置を共通バスで接続した計算機システムにおいて、 上記共通バスに接続された上記DMA制御装置と該DM
    A制御装置により制御されるDMA関連装置とを接続す
    るバス部分とその他のプロセッサ側のバス部分とを切り
    離すためのバス・スイッチと、 上記プロセッサからアクセス先を指定する信号を受信
    し、該信号が上記DMA関連装置をアクセス先として指
    定していないときにバス切り替え信号およびバス不アク
    セス信号を発生するデコーダを設け、 上記バス・スイッチは、上記デコーダから発生された上
    記バス切り替え信号によって切り離され、 上記DMA制御装置は、上記DMA関連装置であるDM
    A転送用I/O装置からデータ転送要求を受けたとき、
    上記DMAバス不アクセス信号を上記デコーダから受信
    した場合にDMA転送を行うことを特徴とする計算機シ
    ステム。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第1項記載の計算機システ
    ムにおいて、 上記バス・スイッチは、プロセッサ側のバスまたはDM
    A関連装置側のバスに接続されかつ上記バス切り替え信
    号によって切り替え制御されるバッファまたはセレクタ
    からなることを特徴とする計算機システム。
JP58007531A 1983-01-20 1983-01-20 計算機システム Expired - Lifetime JPH0630085B2 (ja)

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JPS59133629A JPS59133629A (ja) 1984-08-01
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JPS62260256A (ja) * 1986-05-06 1987-11-12 Nec Corp インタフエ−ス切替回路
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JPS5687128A (en) * 1979-12-19 1981-07-15 Fujitsu Ltd Data transfer system
JPS57176442A (en) * 1981-04-24 1982-10-29 Fujitsu Ltd Information processing system

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