d6 81 1 2 4947twf.doc/0〇6 A7 B7 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 五、發明說明（/) 本發明是有關於一種晶片組，且特別是有關於一種電 腦系統中之控制晶片組、控制晶片組內晶片間的資料交易 方法以及控制晶片組內晶片間匯流排之仲裁方法。 第1圖所繪示的便是在電腦架構中使用PCI系統的一 種架構。中央處理器10經由主橋接器(host bridge)12耦接 到PCI匯流排14。PCI匯流排14則可以耦接多數個PCI相 容之周邊裝置的主控器(master)，其可以如圖所示之圖形介 面（graphic adapter)16a、延展匯流排橋接器（expansion bus bridge)16b、網路介面(LAN adapter) 16c與小型電腦系統主 匯流排介面（SCSI host bus adapter )16d等等》每一主控器 均可以送出要求訊號（request，REQ)要求使用PCI匯流排 14’而主橋接器12中的仲裁器(arbiter)則可送出同意訊號 (grant ’ GNT)給主控器，同意其使用PCI匯流排14。 PCI相容裝置（如主控器或電腦晶片組中之北橋）之間 的資料傳送主要係由下列之介面控制訊號所控制。週期框 (cycle frame ’ FRAME)係由起始器(其可以是主控器或北橋_)' 所送出，用以指示一存取操作的開始與持續期間。frame 訊號送出時，表不透過PCI匯流排的資料交易(transaction) 開始進行，賞FRAME訊號樺持在低準位則表示資料交易 持續進行。此時，位址匯流排AD便會在位址週期期間送 • .. · 出有效位址（valid address)，同時會在命命/位元組致能 (command/byte enable，CBE[3:0])線送出有效的匯流排命令 (滿异PCI規格），用以對目標裝置揩出起始器所要求的資 料交易型態，其中命命/位元組致能線係以4位元編碼成16 3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4规格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) i ! ! 訂-！ 4 81 1 2 4947twf.d〇c/〇〇<5 A7 __ ___B7____ 五、發明說明（：>.) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 種不同的命令’其在PCI規格中有詳細定義。緊接所送出 的有效位址後’位址匯流排AD便送出要傳送的資料，此 時期稱爲資料週期，同時於CBE線送出編碼後匯流排命令 之位元組致能訊號，藉以傳送資料。當FRAME訊號停止 送出’就表示交易狀態爲最後一筆資料傳送，或是已經完 成資料傳送。起始铸備妥訊號(initiator ready, IRDY)與目標 裝置備妥訊號（target read^-TRDY)，兩者配合使用，用以 分別指示起始裝置與目標裝置已經備妥而可以進行資料傳 送。在一讀取動作準行時，；[RDY訊號表示起始器準備好 接收資料；而在進行一寫入操作時，TRDY訊號表示目標 裝置準備好接收資料。停止訊號（stop，STOP)，用以指示 目標裝置要求起始器停止目前的資料交易行爲。 · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 請參-第2圖，其繪示以PCI匯流排介面進行一讀取 操，作進行時的操作時序圖。以PCI匯流排進行並完成資料 轉移的期間稱爲一匯流排交易週期（bus transaction)20，其 包括一位址週期（address phase) 22.與數個資料週期（data phase) ’如24a ' 24b與24c。每一個資料週期24a/b/c又分 別區分爲等待週期(wait cycle) 26a/b/c與資料轉移週期(data transfer cycle) 28a/b/c。接著配合第2圖的時序圖，以一讀 取操作來做爲PCI系統操作之簡單說明以及前文所述之pci 規格控制訊號的作用。 在週期T1時，起始器（主控器)送出REQ訊號，以要 求主控PCI匯流排，此時如果沒有其他更高優先權的裝置 要求使用PCI匯流排，則在週期T2時，主橋接器(仲裁器) 4 紙張尺度適用个國Ϊ家標平（CNS)A4規格「(210 X 297公釐) ~ 4 6 8：1| I： 2 4947twf.doc/006 -tr 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製. B7 五、發明說明（3) 送出GNT訊號，以允許起始器主控PCI匯流排，週期T3 時，起始器送出FRAME訊號，表示一資料轉移將開始進 行，並在AD匯流排送出開始位址（start address)，用以指 定一目標裝置，同時於CBE線送出一讀取命令。緊接著送 出的讀取命令，CBE線會送出位元組致能訊號（byte enable)，此位元組致能訊號在整個寳料週期期間(包括2^a、 24b與24c)會一直持續送出。在週期T4時，起始器送出備 妥訊號IRDY，表示可以開始收送資料，然此時目標裝置 並未能備妥，此時期爲資料週期24a之等待週期26a，係 起始器等待目標裝置將資料備妥。在週期T5時，目標裝 置已經備妥並且送出備妥訊號TRDY，因此在IRDY與TRDY 訊號均送出的資料轉移週期28a期間，起始器從目標裝置 讀取資料。目標裝置在週期T6結束送出TRDY訊號，以 表示結束資料傳送，並且開始準備第二筆資料，此時爲資 料週期24b之等待週期26纟。在週期T7時，TRDY再度送’ , 1; 出，表示資料已經備妥，並在IRDY興TRDY訊號均送出 的資料轉移週期28b期間，起碑器從目標裝置讀取資料。 當起始器來不及讀取資料時，起始器於週期T8結束窣出 IRDY訊號’此時因爲TRDY訊號仍送出，所以此等待週 期26c係由起始器所發動。等起始，器備妥後，於週期T9 再送出IRDY訊號，此時<IRDY與TRDY訊號均送出的 資料轉移週期28c期間，起始器從目標裝置讀取資料。由 '於起始器在週期T9時，就已知道不再需要讀取資料，故 起始器結束送出FRAME訊號以及結束送出REQ訊號，在 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格<210 X 297公釐） ---- I--— ！— 訂--------.，線. C . C諳先閱讀背面之注意事項再填寫本耳) 46 Β1 Τ 2 4947twf.d〇c/006 B7 五、發明說明（午） 週期T10時，仲裁器結束送出GNT訊號。至此，.完成— 讀取操作。 如上所述’在PCI規格中爲了要完成PCI規格的資料 交易，必須使用繁複的控制訊號 '等待狀態與仲裁程序等， 而PCI所規定的訊號至少有45_5{)個訊號腳。目前之個人. 電腦內的寧構與第1圖所繪示之系統非常相似，其中主橋 接器12就是主機板內控^會曰片組之北橋晶片，而南橋晶 片就包括延展匯流排橋接器16b，個人電腦系統中之南橋 是一個主要且必然存在的主控器。至於個人電腦系統中的 圖形介面附加器’並未連接到PCI匯流排，而是透過一繪 ^圖加速璋（accelerated graphic port，AGP)介面連接到北橋晶 - L 1 片。 然而在一般控制晶片組內晶片間的資料交易，往往不 需‘要利用到一般^.用途匯流排如此複雜之功能程序，例 如：主機板控制晶片g內部之南北犒的資料交易，並不需 要用到完整PCI匯流费雜之程序-，fif此種 1T雜之程--.序爲了確保能適用多種應用環境，多半犧牲了許多效能特 性。且隨著高度;積集化的趨勢，任一控.制晶片可能會合倂 更~多功能，例如CPU與北橋晶片合倂爲一個晶片，抑或是 控制晶片組本身合倂成一ίή晶片，使晶片包裝上的接腳變 成二個非常寶貴的資源，必須盡量減少以降低控制晶片的 成本。因此爲了加速控制晶片組內部之間的資料交易，且 節省晶片接腳的資源，一種簡化但仍滿足控制晶片間賓料. 交易的特殊匯流排規格是需要的。例如：南北橋間設計一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 χ 297公釐〉 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) - ，装！---訂---------線J · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^ 6 81 12 4947twf.doc/006 B7 五、發明說明（f) 種簡化多個訊號線，快速的匯流排規格，且此匯流排規格 在晶片內部處理必須盡量近似一般pCI規格，以與晶片中 其他模組相容，避免控制晶片做過多修改。 因此，本發明提出一種控制晶片組、控制晶片組內晶 片間的資料交易方法以及控制晶片組內晶片間匯流排之仲 载方法’用以提高控制晶片組資料交易的.效能，並簡化控 制晶片組內的訊號線的種類與數量。 本發明提出一種控制晶片組及控制晶片組內晶片間的 資料交易方法’使控制晶片組內部控制.晶片間傳送資料， 可連續傳送多筆命令或資料，沒有任何等待週期，也不會 有停止或重試(retry)的情形，可節省使用匯流排之時間， 提高傳輸效益。 本發明提出一種控制晶片組及控制晶片姐內晶片間的 資料交易方法，可節省匯流排中有關等待狀態之訊號線、 有關資料交易週期長度之訊號線以及有關停fh雷試涌訊協 定的訊號線等。 本發明提出一種控制晶片組之間匯流排之仲裁方法， • 可縮短要求匯流排時的仲裁時間。 本發明提出一種控制晶片組之間匯流排之仲裁方法， 可節省有關匯流排同意(grant)的訊號線。 本發明藉由擇制晶片組中各控制晶片內部佇列的資料 緩衝器具有固定大小與數量，且晶片間發出讀寫確認命令 的順序完全依照發出讀寫命令的順序來回應’使控制晶片 完全可以掌握另一拜制晶片內部佇列中緩衝器的使用情 7 {請先閲讀背面之注意事項再漆寫本頁) ,裝--------訂---------線' 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準<CNS)A4規格（210 X 公釐） A7 B7 4 6 81 12 4947twf.doc/006 五、發明說明（<) 形，每一控制晶片發出的命令時，其相關資料必須先準備 好，亦即使控制晶片組之間的所有交易情況透明化，因而 可節省匯流排中有關等待狀態之訊號線、有關資料交易週 期長度之訊號線以及有.關停止重試通訊協定的訊號線等。 並且可連續傳送多筆命令或資料，沒有任何等待週期，也 不會有停止或重試的情形發生，可節省使用匯流排之時 間’提高傳輸效益。 /本發明之，控制晶片組間的匯流排之仲裁方法，設定某 一控制晶片平常掌握晶片間匯流排之控制權，但另一控制 晶片卻享有較高之匯流排優先權，搭配沒有等待週期的晶 片間匯流排規格，就不需要GNT訊號線，可快速無誤的 仲裁匯流排之使用權歸屬，縮短仲裁的時間，並因爲第二 控制晶片組的交易要求總是被同意，進而提高整個傳輸效 益。 爲讓本發明之上述目的、特徵、和優點能更明顯易懂， 下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下： 圖式之簡單說明： 第1圖繪示一種習知在電腦架構中使用PCI匯流排系 統的架構示意圖； 第2圖繪示一 PCI系統之主控器進行讀取操作之時序 圖’用以簡單說明PCI系統之各控制訊號； 第3圖繪示依據本發明之—較佳實施例之一種控制晶 片組之方塊示意圖； 第4圖繪示依據本發明之—實施例中，傳送資料位元
I 本紙張尺度挪+關家標準（CNS>A4規格（210 X 297公楚） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) T—- .裝 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 4 6 8彳彳2 4947twf.d〇c/006 B7 五、發明說明（7) 時間（bit time)與匯流排時脈訊號以及觸發訊號線之間的時 序關係圖； ， . 第5圖繪示依據本發明之一較佳實施例之—種控制晶 片組’其中有關寫入交易之內部結構方塊示意圖； 第6圖繪示依據本發明之一較佳實施例之一種控制晶 片組’其中有關讀出交易之內音結構方塊示意圖； ·, · v 第7a圖繪示習知控制晶片組之間匯流排之仲裁方法， 有關要求及同意使用匯流排的訊號時序圖；以及 .第7b圖到第11圖繪示依據本發明之一實施例中，有 關要求及同意使用匯流排仏訊號時序圖。 標號說明： 10中央處理器 12主橋接器 14 PCI滙流排 16a圖形介面 16b延展匯流排橋接器 16c網路介面 16d SCSI 介面 20匯流排交易週期 22位址週期 24a/b/c資料週期 26a/b/c等待週期 28a/b/c資料傳送週期 30南橋 32北橋 34 CPU ' 36記憶體 500第一控制晶片 600第二控制晶片 510 ’ 610資料送收器 520目標控制器 525寫資料佇列 53◦寫交易佇列 535寫緩衝器大小暫存器 .540寫緩衝器計數暫存器 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注$項再填寫本頁) ^i!·1·訂-------丨-線：' 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 S81 1 2 4947twf.doc/〇〇5 A7 B7 五、發明說明（§ ) 545寫交易產生器 555寫比較器 550寫交易紀錄電路及佇列 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁> 625讀資料佇列 630讀交易佇列 635讀緩衝器大小暫存器640讀緩衝器計數暫存器 645讀交易產生器 .655讀比較器 65〇讀交易紀錄電路及佇列 較佳實施 胃7提出一種控制晶片組、控制晶片組內晶片間的資 米斗&胃力法以及控制晶片組內晶片間匯流排之仲裁方法， 能提高控制晶片組資料交易的效能，並簡化控‘制晶片組內 的訊號線的種類與數量，亦即簡化控制晶片間之匯流排。 本發明以電腦主機板內南橋與北橋所構成之控制晶片組爲 1.. t
例’重新定義數個命令訊號，在此稱爲高傳輸記憶連結(Hi钍 Through-put Memory Link簡稱HTML)來化簡原先惫雜起PCI
I 匯流排訊號。在此較-實施例#，原先之南橋$北橋之間 的訊號繚需要45條訊號線，本舞i月以I5個、命令'訊號線來 取代原先的PCI匯流排訊號線。 1 1 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 請參考第3圖興表_一，-其中第3圖係依據本發明之一 較佳實施例之一種控制晶片組之方塊示意圖r第3圖亦繪 示控制晶片組中之南橋與北橋間的訊號線；而表一詳紬說 該些訊號線的意義。由第3圖與表一可知，本發明之控 制晶片組包括南歸30與北橋32兩控制晶片，·南橋30與 北櫥七.之間^先的45個訊號接腳簡化爲15個，多餘的 本紙張尺度適用中國國家標準<CNS)A4規格巧1〇 X 297公釐） B7 4947twf.doc/006 五、發明說明（？） 接腳便可以提供做爲其他用途，以增進控制晶片組的功 能。 如第3圖與表一所示，南橋30與北橋32之間，保留 原先PCi匯流排協定規格所定的位址資料匯流排(AD bus)， 但將其縮減爲僅有8條雙向訊號線，其他如CBE、FRAME、 IRDY、TRDY、STOP、DEVSEL、REQ 以及 GNT 等訊號線， 簡化爲一條|雙向1立元或能BE訊號線，以及由南橋30所驅 , · »· 動的上傳命令(up link command)UPCMD、上傳觸發(up link strobe) UPSTB :還有ή北橋_32所驅動的下傳命令(down l'ink command) DNCMD、下傳觸發（down 丨ink strobe) DN^XB 訊 號線等。南橋30與北橋32y各驅動一條獨立的命令訊號線， :代表此π較佳實施例具有全雙工命令傳送功能，能各自隨 時發出匯流排命令。且當發出匯流排命令的同時如秦取得 牝匯流排的使用權，就可在丨立址資ί斗匯流排上發岀位址， .並在BE訊號線發出jft命f的長/度資訊，或者在位址匯流 .排上送出資料，並在BE.訊號線發出這筆.資料的位元組致 能訊號。 ， ------- -- 訂--------·線( (請先閲讀背面之注意事項再化寫本頁} 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A7 B7 46 81 12 4947twf,doc/006 五、發明說明（/t?) 表一 訊號 驅動者 說明 CLK 66Mhz之時脈訊號 DNSTB 北橋 下傳觸發 UPSTB 南橋 上傳觸發 DNCMD 北橋 下傳命令 UPCMD 南橋 上傳命令 BE 北橋/南橋1 位元組致能 AD[7:0] 北橋/南橋 位址/資料匯流排 VREF 參考電壓 COMP 阻抗比較 請參考第4圖，其定義出本發明任一資料線傳送資料 位元時間與匯流排時脈訊號以及觸發訊號線之間的時序關. 係。由圖可以看出，一個時脈週期包含兩個觸發STB之時 脈訊號，亦即在上傳觸發訊號線以及下傳觸發訊號線致動 時之運作頻率係2倍於時脈訊號線上之時脈頻率。利用觸 發訊號之上升與下降邊緣共可以定義出四個位元時間 0~3，利用此四個位元時間共可取得4個位元的資粍，_並 可進行匯流排命令之編碼。因此8條資料線，每一時脈週 期可取得32位元的資料，其效果等於在PCI匯流排中， 同時有32條資料線在傳送資料般。而如BE訊號線代表長 度資訊時，可以在一個時脈週期得出1-16 (4個位元)資料 長度資訊。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂---------. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B7 46 81 12 494 7twf*doc/006 五、發明說明（// ) 上傳命令UPCMD與下傳命令DNCMD定義出各種不 同的資料交易型態4由南橋30所驅動的上傳命令UPCMD 包括北橋到南橋讀取確惑命令C2PRA、北橋到南橋寫入 確認命令C2PWA、南橋到北橋讀取命令P2CR、南橋到北 橋寫入命令P2CW等。其與位元時間之編碼關係則如表二 所示，請注意REQ匯流排要求訊號，係在位元時間〇發出， 與其他資料交易型態的命令並未重疊，所以在任何時間， 甚至在發出資料交易型態命令之同一時脈週期，可同時發 出此一 REQ訊號。由北橋32所驅動的下傳命令DNCMD 包括：北橋到南橋輸出入讀取命令C2PIOR、北橋到南橋 記億體讀取命令C2PMR、北橋到南橋輸出入寫入命令 C2PIOW 1北橋到南橋記憶體寫入命令C2PMW、南橋到北 橋讀取確認命令P2CRA、南橋到北橋寫入確認命令 P2CWA，其與位元時間之編碼關係則如表三所示。請注意， 在本實施例並無有關GNT的訊號定義。 上述命令中南橋與北橋晶片所發出的命令是對應的， 當南橋依序發出複數個P2CR及/或P2CW命令後，北橋必 須完全依照南橋發出命令的順序回應相對應的P2CRA及/ 或P2CWA命令。當北橋依序發出複數個C2PIOR、C2PMR、 C2PIOW及C2PMW命令後，南橋必須依序回應相對應的 C2PRA及C2PWA命令。且本實施例中，每一控制晶片發 出的命令時，其相關資料必須先準備好。例如；當南橋發 出P2CW時，必須要將所要寫入之資料準備妥當，當北橋 發出P2CRA時，必須要將所要傳回之讀出資料完全準備 本紙張尺度適用中國困家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---------“-------------訂·！---I!緣 / <請先《讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局貝工消费合作社印製 A7 B7 經濟部髻慧財產局貝工消费合作社印製 46 81 12 4947twf.doc/006 五、發明說明（β) 好，以避免在傳輸資料的當中有資料停頓無法接續的情 形。 表二(上傳命令UPCMD ) 位元時間 0 REQ 位元時間1 PMSTR 位元時間2 ΜΙΟ 位元時間 3 WR 說明 _ 0 0 C2PRA _ 0 1 C2PWA 1 0 0 P2CR 1 0 1 P2CW 1 1 1 ΚΟΡ 0 - - REQ 表三(下傳命令DNCMD) 位元時間 0 位元時間1 PMSTR 位元時間2 ΜΙΟ 位元時間 3 WR 說明 . 0 0 0 C2PIOR 0 0 1 C2PIOW _ 0 1 0 C2PMR 0 1 1 C2PMW 1 0 0 P2CRA • 1 0 1 P2CWA 1 1 1 ΝΟΡ (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS>A4規格（210x297公釐> A7 B7 4 6 8彳 1 2 4947twf.doc/006 五、發明說明（G) 第5圖繪示依攄本發明之一較佳實施例之一種控制晶 片組，其中有關寫入交易之內部結構方塊示意^|，請參考 第5圖。此較佳實施例之控制晶片組，包括第一控制晶片 以及第二控制晶片，例如':第一控制晶片是北橋晶片500， 而第二控制晶片是南橋晶片6G0。其透過特殊的晶片^匯 流排連接在一起，就是本發明定義的HTML。北橋晶片500 * 包括：資料送收器510、目標控制器520C例如憶體控 制器520)、寫資料佇列、25以及寫交易佇列530等。南橋 晶片600包括：資料送收器·6ί〇、 寫緩衝器大小暫存器、535、寫緩衝器計數暫存器540、寫 /交易產生器545、寫交易紀錄電路及佇列550以及寫比較' 器 555。 . . 資料送收器510直接連接至HTML，是符合HTML介 面規格的資料收發与瀹器，能透過HTML接收與發送資科 訊號，來'完成複數個iX交易。在這裡我們簡稱每一次從 南橋晶片600送出P2CW瀹令與相關資料，到北橋晶片500 ^應相對此次P2CW命令的P2CWA命令爲一.次寫入交易。 '寫資料佇列525，能依序暫存寫入交易之資料。而寫交易. ‘ 佇列530, ^序暫存所有寫入之資料長度及寫入位址。 目標控制器520根據目前在寫交易佇列530中最先存入之 寫入弈易所對應之寫入位址與資料長度，以及在寫資料佇 列' 525中所對應之資料，將即將寫入目標裝置(如：外部記 ΐ意'體)之資料送出後，第一資料送收器510會送出寫入確認 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公多） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .襄--------訂---------，線、 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 46 46 A7 B7 4947twf.doc/006 五、發明說明。y) 信號(P2CWA命令），並且目前在寫交易佇列530中最先存 入之寫入交易所對應之寫入址與資料長度，以及在寫資 料佇列525中所對應之資料都會被釋放，也就是佇列中暫 /： 存這些資料的記憶位置都可在塡入其他資料。 南橋晶片600中.的寫緩衝器計數暫存器540以及寫緩 衝器大小暫存器535,分別儲存北橋.晶片500中寫交易佇 列530所可容納寫入交易之總數以及寫資料佇列525所可 容納資料之總數，本實施例中，寫交易佇列530所可容納 寫入交易之總數爲.4，而寫資料佇列525所可容納資料之 總藪爲16。這兩個數字可由基本輸出入系統在開機時設 .定，也可以在設計晶片時'就固定等。 資料送收器610，同樣耦接至HTML，能透過HTML， 接收與發送資料訊號，來完成所有的寫入交易，而且當資 料送收器610收到P2CWA命令後，會送出寫入成功釋敢 緩衝器訊號至寫交易紀錄電路:佇列550,可用以釋放佇 列中儲存對應此次寫入交易之資料長度之記憶位置。當寫 交易產生器545，產生新的寫入交易之資料長度，寫 入位址及資料時，也會將資料長度送至寫交易紀錄電路及 佇列550。 寫交易紀錄電路及佇列550能計算出目前北橋晶片500 中，有關寫資料佇列530之所有將用寫緩衝器資料個數， 以及寫交易佇列525之辦有將用寫入交易個數。這是由於 寫交易紀錄電路及佇列550中，依序暫存有所有寫入交易 之資料長度，又由於北橋晶片500發出P2CWA命令是完 !6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21CU 297公釐〉 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .^.丨--- - -- 訂------ - -線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 4 6 8112 4947twf.doc/006 五、發明說明（c) 全依照南橋晶片600發出P2CW命令的順序來回應，南橋 晶片600完全可以掌握北橋晶片500內部佇列中緩衝器的 使用情形。 寫交易紀錄電路及佇列550會將目前有關寫資料佇列 530之所有將用寫緩衝器資料個數，以及寫交易佇列525 之所有將用寫入交易個數送給寫比較器555，寫比較器555 將上述資訊與寫緩衝器大小暫存器535記憶之寫資料佇列 525所可容納資料之總數，以及寫緩衝器計數暫存器540 .記憶之寫交易佇列530所可容納寫入交易之總數來比較， 如果兩者都未超過可容納的總數，就可通知資料送收器610 ' t 送出新的寫入交易相關之資料訊號。 第6圖繪示依據本發明之一較佳實施例之一種控制晶 片組，其中有關讀出交易之內部結構方塊示意圖。請參考 第6圖。此較佳實ik例之控制晶片組，包括北橋晶片.500 .以及南橋晶片600。其透過特殊的晶片間匯流排.連接在一 起，就是本發明定義的HTML。北橋晶片500包括：資料 送收器510、目標控制器520(例如：記憶體控制器520)、 讀資料佇列625以及讀交易佇列630等。南橋晶片600包 括：資料送收器610、讀緩衝器大小暫存器635、讀緩衝 器計數暫存器640、讀交易產生器645、讀交易紀錄電路 及佇列650以及讀比較器655。 資料送收器510直接連接至HTML，是符合HTML介 \ . 面規格的資料收發控制器，能透過HTML接收與發送資料 訊號，來完成複數個讀出交易。在這裡我們簡稱每一次從
I 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格mo X 297公釐） {請先'flg讀背面之注意事項再填窝本頁) '^------11 訂.1·.· — !!—線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 4681 1 2 4947twf.doc/006 五、發明說明（％ ) 南橋晶片600送出P2CR命令，到北橋晶片500回應相對 此次P2CR命令的P2CRA命令與相關資料爲—次讀出交 易。讀資料佇列625 ’能依序暫存讀出交易之資料。而讀^ 交易佇列630，依序暫存所有讀出交易之資料長度及讀出 位址。目標控制器520根據目前在讀交易佇列630中最先 存入之讀出交易所對應之讀出位址與資料長度，從目標裝 置（如：外部記憶體）將資料讀出後，存入讀資料佇列625 中。然後，，第一資料送收器510會送出讀出確認信號(P2CRA 命令)以及讀交易佇列630中最先存入之讀出交易所對應之 在讀資料佇列625之資料後，並且目前在讀交易佇列630 中最先存入之讀出交易所對應之讀出位址與資料長度，以. 及在讀資料佇列625中所對應之資料都會被釋放，_也就是 - - 佇列中暫存這些資料的緩衝器都可在塡入其他資料。 南橋晶片600中的讀緩衝器計數暫存器640以及讀緩 · . 衝器大小暫存器635,分別儲存北橋晶片500中讀交易佇 列6兕所可容細讀出交易之總數以及讀資料佇列625所可 容納資料之總數，本實施例中，讀交易佇列630所可容納 讀出交易之總數爲4 ,而讀資料佇列625所可容納資料之. • | 總數爲16。這雨個數字可由基本輸出入系統在開機時設 ' 定，也可以在設計晶片時就固定等。 資料送收器610，同樣耦接至HTML，能透過HTML， f 接收與發送資料訊號，來完成所有的讀出交易，而且當資 料送收器610收到P2CRA命令後，除了將對應此次P2CRA 命令之讀出交易的資料送給讀交易產生器645，也會送出 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）
-----_------------- —I 訂· — _![!線· (請先閲讀背面之注$項再犯寫本頁)I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B7 81 12 4947twf.doc/006 五、發明說明（Λ/) 讀出成功釋放緩衝器訊號至讀交易紀錄電'路犮佇列650 ’ 可用以釋放佇列中儲存對應此次讀出交易之資料長度之記 憶位置。當讀交:易產生器645，產生一個新的讀出交易之 資料長度及讀出位址時，也會將資料長度送至讀交易紀錄 電路及ί宁列650。 讀交易紀錄電路及佇列650能計算出目前*橋勗片500 中，有關讀資料佇列630之所有將用J賣緩衝器資料個數， 以及讀交易佇列625 .之所有將用讀出交易個數。這是由於 讀交易紀錄電路及佇列650中，依序暫存有所有讀出交易 〆 . 之資料長度，又由於北橋晶片500發出P2CRA命令是完全 依照南橋晶片600發出P2CR命令的順序來回應，南橋晶 片600完全可以掌握北橋晶片500內部佇列中緩衝器的ft 用情形。 ‘ 讀交易紀錄電路及佇列650會將目前有關讀資料佇列 630之所有將用讀緩衝器資料個數，以及讀交易佇列625 之所有將用讀出交易個數送給-tt較器655。讀比較器655 將上述資訊與讀緩衝器大小暫存器635記憶之讀資料佇列 625‘所可容納資料之總數，以及讀緩衝器計數暫存器640 記憶之讀交易佇列630所可容納讀出交易之總數來比較， 如果兩者都未超過可容納的總數，.就可通知資料送收器610 送出新的讀出交易相關之資料訊號。 上述第5圖及第6圖說明之本發明宅實施例，都是舉 ’例第一控制晶片.是北橋晶片，而第二控剌晶片是南橋晶 片’且由南橋晶片主動發出命令，控制北橋晶片來讀寫資 本紙張尺度適用中國國家標準（CNSHA4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之
T 一裝· — ------- 訂.」.--------線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 6 8112 A7 4947twf.doc/006 ___B7__ 五、發明說明（W) 料。如熟悉此藝者可輕易知曉，只要南北橋中有對應的，結 構，並不限定要由南橋晶片主動發出命令，亦即第一控制 晶片可以是南橋晶片，而第二控制晶片是北橋晶片。 上述說明中，並未針對南北橋如何取得HTML匯流排 之使用權作敘述。以下，闡述本發明之控制晶片組內晶片 間匯流排之仲裁方法，本發明主要設定控制晶片組內第一 控制晶片平常掌握晶片間匯流排之控制權，但另一第二控 制晶片卻享有較之匯流排優先權當第二控制晶片發出 匯流排要求REQ訊號時，第一控制晶片必須立即或在完 成其目前執行之匯流排命令週期後，交出匯流排之控制權 給該第二控制晶片，此協定搭配沒有等待週期之匯流排規 格，例如HTML等，就可快速無誤的仲裁匯流排之使用權 歸屬。 ， 本發明之一種控制晶片組之間匯流排之仲裁方法，其 運作環境必須：控制晶片組包括第一控制晶片（如：北橋 晶片）及第一控制晶片（如：南橋晶片）’此第一與第二控制 晶片透過晶片間匯流排（如：HTML)互相傳送資料時，不 會有等待週期，當然此晶片間匯流排必須包括有共用雙向 匯流排，否則就根本不需仲裁。就如第3-6圖所述之本發 明較佳實施例之一種主機板南北橋控制晶片組所示。’ 首先第二控制晶片必須知道有關第一控制晶片所有具 有固定時脈數之匯流排命令與其使用該共用雙向匯流排之 時脈數。當第二控制晶片發出第一命令（如：讀取命令）給 第一控制晶片時，第二控制晶片必須記憶第—控制晶片傳 20 =紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公爱) (請先閱讀背面之注項再填寫本1) 裝 •f\
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T 46 31 1 2 A7 4947twf.doc/006 經濟部智慧財產局貝工消费合作杜印製 五、發明說明（θ > 送對應第一命令之確認命令及資料所需的時脈數，其中第 一控制晶片回應確認命令及資料所需的時脈數係由第一命 令中的資訊來決定。例如：南橋發出P2CR命令給北橋時， 由於有讀出資料長度之資料在內，又因爲HTML傳送資料 時沒有等待週期，所以南橋可知道北橋發出對激之P2CRA 命耆及資料赉需的時脈數。 ' 當第二控制晶片需使用晶片間匯流排時，第二控制晶 片就直接發出匯寧排要求訊氣。第一控制晶片偵測到此匯 流排要求訊號後，如第一控制晶片目前沒有使用此共用雙 向匯流排，則第一控制晶片交出匯流排控制權，不驅動此 共用雙向匯流排，但是如第一控制晶片正使用此共用雙向 '匯流排時，則第一控制晶片等到完成目.前之匯流'排命令 後，立即交出匯流排控制權，不驅動此共用雙向匯流排。 反觀，第二控制晶片發出匯流排要求訊號後，就偵測 ，匯流排是否正由第一控制晶片使用，當第二控制晶片未偵. 測到第一控制晶片正使用此晶片間匯流排時，第二控制晶 片等待一預定週期後並持續偵測此晶片間匯流排·，再驅動 此晶片間匯流排，等待此一預定週期主要目的，是由於訊 號在晶片間匯流排中傳輸可能有傳輸延遲，避免第一控制 晶片已送出命令，而第二控制晶片誤以爲第一控制晶片沒 有正使用此晶片間匯流排。另外，爲避免兩控制晶片同時 驅動此晶片間匯流排，轉換匯流排控制權至少須有一個時 脈週期的轉變週期(turn-aroulid cycle)。 ' 當第二控制晶片偵測到第一控制晶片正使用晶片間匯 2] 本紙k尺度適用_國0家標準<CNS)A4規格（210 x297公釐)"""""! ----;---4—---1«^ in----訂-J1I---1-!線 ^^ * ./IV (請先《讀背面之注f項再填寫本頁) , 46 81 12 A7 B7 4947twf.doc/〇〇6 五、發明說明（>) 請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 流排時，由於第二控制晶片可知道是第一控制晶片正執行 什麼命令，執行到那裡及其總共所需的時脈數，第二控制 晶片在第一控制晶片完成正執行之匯流排命令，並等待轉 變週期後，立即驅動晶片間匯流排。一般具有GNT訊號 之匯流排仲裁方法，在第一控制晶片完成正執行之匯流排 命令後’才可能驅動GNT訊號以通知第二控制晶片可掌 握匯流排主控權，等待第二控制晶片偵測到此一 0ΝΤ訊 號’加上等待轉變週期並考慮傳輸延遲之安全因素後，第 二控制晶片才驅動晶片間匯流排。請參照第7a圖，在週 期T1時第二控制晶片發出匯流排要求訊號DREQ#，在週 期T2時第二控制晶片接著發出REQSTB訊號，第一控制 晶片在週期T4時收到第二控制晶片的要求並立即驅動GNT ’ 訊號以通知第二控制晶片可掌握匯流排主控權。第一控制 晶片在週期Τ5時停止驅動匯流排。在週期Τ6時第二控制 晶片才收到GNT訊號並開始驅動晶片間匯流排。因此習 知晶片組之間使用GNT之仲裁方法必然比本發明之仲裁 方法耗時。 經濟部智慧財產局興工消费合作杜印製 接著’以數個例子，來說明本發明之實施例之運作時 序。第7b圖到第11圖繪示依據本發明之一實施例中，有
I 關要求及同意使用匯流排的訊號時序圖。這些圖中，都是 由南橋(HUB)發出匯流排要求訊號，向北橋(HOST)要求使 用匯流排’ DREQ#代表南橋晶片內部要求匯流排之內部訊 號，其爲高電位時代表南橋晶片內部要求使用匯流排， REQSTB亦爲內部訊號，其爲高電位時，代表晶片(如未繪 本紙張尺度適用中00家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐> -----" 經濟部、智慧財產局貝工消费合^:社印製 16 81 1 2 4947twf.doc/006 A7 _B7_;__ 五、發明說明（4 ) 示南橋或北橋’則指爲南橋)利用上傳命令訊號線UPCMD， 在時脈週期的第一ji位元時間（BitTime .O)發出REQ訊號， HOSTOE與HUBOE爲高電位時，分別代表非橋與南橋獲 .得匯流排之掌控權，得以驅動晶片間匯流排之雙向匯流 排。HOSTSTB訊號變化時，代表北橋正使用雙向匯流排。 首先，請參考第7b圖:。週期T1時，DREQ#上升爲窩 電位，表示南橋需要使用匯流排。在週期T2起，要求觸 發訊號REQSTB爲高電位，南橋便由上傳命令UPCMD在 位元時間0發出寫正的REQ訊號。由於考慮傳輸延遲，此 REQSTB訊號·在週期T4才安全無虞被北橋所接受，因此北 橋如果已開焓一命令週期，就可能在週期T3送出下傳命 命DNCMDb而南橋等到週期T5,才會偵測到此命令週期， •却北橋並未送出下傳命令DNCMD時，南橋便擁有BE/AD 匯流排，於是南橋便可以在週期T5送出上傳$令UPCMD 並驅動BE/AD匯流排。本實施例南橋由週期T2發出真正 的REQ訊號，等待一預定週期(3個時脈數），等到週期T5 才驅動BE/AD (位元組致能/位址資料匯流排），此一期間包 含週期T4轉換匯流排控制權之轉變週期。 請參考第8圖，週期T1時，DREQ#上升爲高電位， 表示南橋需要使用_流排。.在週期T2起，要求觸發訊號 REQSTB爲高電位，南橋便由上傳命令UPCMD在位元時 間0發出真正的REQ訊號。但是北橋在週期T3送出下傳 命令(DNCMD)，此例送出P2CRA命令，假設此命令交易 的資料長度爲8個雙字組(8DW)。此8DW的資料傳送在週 % 23 本紙張尺度適用争國國家標準（CNS)A4規崧Y210 X 297公* ) (請先閱讀背面之注$項再螻寫本頁) 46 81 1 2 4947twf.doc/006 _B7_ 五、發明說明（u) 期Τ3到週期ΊΊΟ進行，由於南橋完全知道此交易所費的 時脈數，且確定北橋交易完成後必定會交出匯流排，故交 易進行完成後，再經過T11之轉變週期，在週期T12時， 南橋便可以驅動訊號BE/AD(位元組致能/位址資料匯流 排）。 請參考第9圖，週期T1時，DREQ#上升爲高電位，
V 表示南橋需要使用匯流排/在週期Ή起，要求觸發訊'號 REQSTB爲高電位，南橋便由上傳命令UPCMD在位元時 間0發出真正的REQ訊號。但是北橋在週期Τ3送出下傳 命令(DNCMD)，此例送也C2PR命令，此命令交易的時脈 數是固定僅有1個時脈週期，此命令在週期T3進行，由 ^ 於南橋完全知道所有固定週期命令所費的時脈數，旦確定 北橋必定會交出匯流排、故南橋經過T4之轉變週，期，在 週期T5時，南橋便可以驅動雙向之訊號位元ϋί致能與位 址資料匯流排。 ’ 1請參考第10圖，在週期Τ2後，芦求觸發訊蒇REQSTB 爲高電位，南橋便在週期T5時，開始送出上傳命令 UPCMD，並驅動雙向匯流排，在此例爲連續兩個P2CR命 令，且在週期T5與T6進行資料的傳送。注意的是，在週 期T6時，要求觸發訊號REQSTB便變爲低電位.。亦即雖 然南橋仍在使用匯流排，並發出P2CR命令，但在週期T6 之位元時間0的要求訊號已經取消，故北橋便在週期T8 前偵測到南橋結束要求使用匯流排，於是北橋在週期T8 便開始驅動BE/AD的訊號線。 24 本紙張尺度適用中國Η家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） 請先閲讃背面之注f項再填寫本頁： • ϋ ---.訂--------- 經濟部智慧財產局貝工消费合作社印製 46 81 12 4947twf.d〇c/006 A7 _^_ B7_ 五、發明說明（M ) 請參考第11圖，在週期T1時，北橋送出C2PR之言_ 取命令。當南橋的資料已經備妥時，南橋便在週期Τ4使' 要求觸發訊號REQSTB變爲高電位。等待預定之3個時脈 敷後，在週期Τ7，南橋驅動AD匯流排將北橋要讀取的資 料送出，C2PRA命令亦同時出現在UPCMD上。同時，在 週期Τ7之位元時間0的REQ訊號已經取消，北橋在週期 T9，重新掌控晶片間匯流排。 綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭霽如上j然 其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本 發明之精神和範圍~，當可作各種之更動與潤飾，因此本 發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者爲_。 (請先閱讀背面之生意事項再填寫本頁) ---Γ訂-l·-------線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 25 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）