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JP3206528B2 - バスブリッジ回路 - Google Patents
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JP3206528B2 - バスブリッジ回路 - Google Patents

バスブリッジ回路

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JP3206528B2
JP3206528B2 JP33237497A JP33237497A JP3206528B2 JP 3206528 B2 JP3206528 B2 JP 3206528B2 JP 33237497 A JP33237497 A JP 33237497A JP 33237497 A JP33237497 A JP 33237497A JP 3206528 B2 JP3206528 B2 JP 3206528B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータのロ
ーカルバスと汎用バスとの間に設置され、両バスの調停
を行うバスブリッジ回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図6に示すように、コンピュータ装置に
おけるCPU2側のローカルバス300を各種拡張機器
200が接続されるPCIバスのような汎用バス400
に変換するために、バスブリッジ回路100が設けられ
る。バスブリッジ回路100には、高速動作が可能なロ
ーカルバス300をローカルバス300より低速な汎用
バス400に接続するために、その速度差を緩衝する機
能が要求される。その際、高速なローカルバス300の
効率を極力低下させないことが重要である。
【0003】従来、バスブリッジ回路において、FIF
Oなどの一時的にデータを蓄える回路が用いられてき
た。図7は、従来のバスブリッジ回路の一例を示すブロ
ック図である。図に示すように、バスコントローラ13
には、ローカルバス300および汎用バス400双方の
制御信号が入力される。バスコントローラ13は、両バ
ス300,400のサイクルの調停を行い、コマンド信
号やレディ信号等を出力する。さらに、アドレス/デー
タマルチプレクサ14やFIFOコントローラ15の制
御も行う。
【0004】アドレス/データマルチプレクサ14は、
アドレスとデータが同じバスを使用している汎用バス4
00に対して、主にアドレスとデータを切り替える働き
をする。FIFOコントローラ15は、ライトFIFO
16およびリードFIFO17を制御し、データの取り
込みと出力を制御する。ライトFIFO16には、CP
U2が汎用バス400上のターゲット(各種拡張機器2
00)に対してライトするデータが保持される。また、
リードFIFO17には、CPU2がターゲットからリ
ードするデータが保持される。
【0005】CPU2からのデータライト動作におい
て、ライトFIFO16に空きがある限り、CPU2に
はウェイトはかからずにライトFIFO16に順次デー
タが取り込まれる。ライトFIFO16から汎用バス4
00に接続されたターゲットへのデータライトは、ター
ゲットの速度に合わせて順次行われる。一方、CPU2
へのデータリード動作において、最初にアクセスされる
アドレスから連続したアドレスのデータが、ターゲット
から先読みしてリードFIFO17に取り込まれる。C
PU2は、一旦リードFIFO17に取り込まれたデー
タをノーウェイトで取り出すことができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のバスブ
リッジ回路には、CPU2がターゲットに対するリード
アクセスを開始してから回路が動作を開始するので、ロ
ーカルバス300のサイクルが起動してから汎用バス4
00において実際のデータ転送サイクルが起動するまで
に時間がかかる。例えば、両バスを同期させるためにバ
スブリッジ回路において遅延が生ずる。また、PCIバ
スのようなアドレスとデータとが共用されるバスでは、
まずアドレスフェーズが実行され、その後に実際のデー
タ転送サイクルが開始する。そのために、一番最初のア
クセスでは必ずバスコントローラ13はCPUにウェイ
トをかけなければならないという問題がある。さらに、
リードFIFO17にデータが蓄えられるまでにも時間
がかかるため、CPU2の読み出し動作がリードFIF
O17へのデータ転送動作に追いついてしまった場合
は、やはりウェイトをかけなければならない。すなわ
ち、従来のバスブリッジ回路には、ローカルバス300
の効率が低下してしまい、ひいてはシステムの効率が低
下してしまうという課題がある。
【0007】本発明はそのような課題を解決するために
なされたものであって、汎用バス上の各種拡張機器から
データリードする際に、CPUにウェイトをかける回数
を減らすことができ、システムの効率を向上させること
ができるバスブリッジ回路を提供することを目的とす
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によるバスブリッ
ジ回路は、コンピュータのローカルバスと汎用バスとの
間に設置されるものであって、ローカルバスに出力され
たリードアドレスとそのリードアドレスを出力したリー
ドサイクルの直前に発生したライトアドレスとをそれぞ
れ記憶する複数のアドレス記憶手段(12b,121,
122)を備え、複数のアドレス記憶手段(12b,1
21,122)は、それぞれ、ローカルバスに出力され
たライトアドレスが、記憶されているライトアドレスと
一致した場合にライトアドレス一致信号を出力する第1
の比較手段(123)と、リードデータ保持手段(1
7)に保持されているデータが読み出されたリードアド
レスとローカルバスに出力されたリードアドレスとが一
致した場合にリードアドレス一致信号を出力する第2の
比較手段(124)とを含み、第1の比較手段(12
3)からライトアドレス一致信号が出力されると、ライ
トアドレス一致信号を出力した第1の比較手段(12
3)を含むアドレス記憶手段(12b,122)に記憶
されているリードアドレスからデータを読み出してリー
ドデータ保持手段(17)にデータを保持させる汎用バ
ス読み出し制御手段(11,13)と、第2の比較手段
(124)からリードアドレス一致信号が出力される
と、リードデータ保持手段(17)に保持されているデ
ータをローカルバス側に転送する転送手段(11,1
5)とを備えたことを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図1は、本発明によるバスブリッ
ジ回路を含むコンピュータ装置の概略構成を示すブロッ
ク図である。図に示すように、バスブリッジ回路1は、
CPU2から出力されるローカルバス300と、ビデオ
コントローラ(ビデオメモリ)3および各種メモリ・I
/O4が接続された汎用バス400との間に位置する。
バスブリッジ回路1は、それぞれ非同期で動いているバ
スの調停を行い、双方向のデータ転送を制御する。
【0010】図2は、バスブリッジ回路1の一構成例を
示すブロック図である。アドレスキャッシュコントロー
ラ11は、ローカルバス制御信号を受け、アドレスキャ
ッシュ12にアドレスラッチ信号(AL)、ライトアド
レスラッチ信号(WA)およびリードアドレスラッチ信
号(RA)を出力する。また、アドレスキャッシュ12
からライトアドレス一致信号(WM)およびリードアド
レス一致信号(RM)を入力し、バスコントローラ13
を通して、汎用バス400の制御とFIFOコントロー
ラ15およびリードFIFO17の制御とを行う。さら
に、リードFIFO17に有効なデータが保持されてい
るかどうかの管理も行う。アドレスキャッシュ12に
は、ライトアドレスとリードアドレスが記憶される。ア
ドレスキャッシュ12は、記憶されたアドレスと現在の
サイクルのアドレスとを比較し、比較結果をアドレスキ
ャッシュコントローラ11に出力するとともに、選択し
たひとつのアドレスをアドレス/データマルチプレクサ
14に出力する。
【0011】バスコントローラ13には、ローカルバス
300および汎用バス400双方からの制御信号および
アドレスキャッシュコントローラ11からの信号が入力
される。バスコントローラ13は、両バスのサイクルの
調停を行い、コマンド信号やレディ信号等を出力する。
バスコントローラ13は、さらに、アドレス/データマ
ルチプレクサ14やFIFOコントローラ15の制御も
行う。アドレス/データマルチプレクサ14は、アドレ
スとデータが同じバスを使用している汎用バス400に
対して、アドレスとデータを切り替える。さらに、ロー
カルバス300のアドレスとアドレスキャッシュ12の
アドレスを選択する。FIFOコントローラ15は、ラ
イトFIFO16およびリードFIFO17を制御し、
データの取り込みと出力を制御する。ライトFIFO1
6には、CPU2が汎用バス400上のターゲット(ビ
デオコントローラ3や各種メモリ・I/O4)に対して
ライトしたデータが保持される。リードFIFO17に
は、CPU2がターゲットからリードしたデータが保持
される。
【0012】図3は、アドレスキャッシュ12の内部構
成を示すブロック図である。アドレスラッチ12aは、
ローカルバスのアドレスを一時的に保持する。アドレス
記憶/比較回路12bには、アドレスラッチ12aから
のラッチドアドレスとローカルバス300からのローカ
ルバスアドレスが入力され、さらに、アドレスキャッシ
ュコントローラ11からのアドレスラッチ信号が入力さ
れる。また、アドレス記憶/比較回路12bは、内部に
記憶されたアドレスを出力するとともに、比較結果の信
号を出力する。なお、アドレス記憶/比較回路12b
は、複数組搭載される。アドレスセレクタ12cは、全
てのアドレス記憶/比較回路12bからラッチドリード
アドレスとライトアドレス一致信号を入力し、ライトア
ドレス一致信号がアクティブとなっているアドレス記憶
/比較回路12bから出力されているラッチドリードア
ドレスを選択し、ラッチドリードアドレスとして出力す
る。
【0013】図4は、各アドレス記憶/比較回路12b
の内部構成を示すブロック図である。ライトアドレスラ
ッチ121は、アドレスラッチ12aからのラッチドア
ドレスとアドレスキャッシュコントローラ11からのラ
イトアドレスラッチ信号とを入力し、リード動作の直前
に発生したライトアドレスをラッチする。リードアドレ
スラッチ122は、ローカルバス300からのローカル
バスアドレスとアドレスキャッシュコントローラ11か
らのリードアドレスラッチ信号を入力し、リードアドレ
スをラッチする。ライトアドレス比較回路123は、ラ
イトアドレスラッチ121からのアドレスとローカルバ
スアドレスとを入力し、ライトアドレス一致信号を出力
する。また、リードアドレス比較回路124は、リード
アドレスラッチ122からのラッチドリードアドレスと
ローカルバスアドレス(CPU2からのライトアドレス
とリードアドレス)とを入力し、リードアドレス一致信
号を出力する。
【0014】なお、この実施の形態では、リードデータ
保持手段はリードFIFO17で実現され、アドレス記
憶手段はアドレス記憶/比較回路12bにおけるライト
アドレスラッチ121およびリードアドレスラッチ12
2で実現されている。また、第1の比較手段はアドレス
記憶/比較回路12bにおけるライトアドレス比較回路
123で実現され、第2の比較手段および第3の比較手
段はリードアドレス比較回路124で実現されている。
そして、汎用バス読み出し制御手段はアドレスキャッシ
ュコントローラ11およびバスコントローラ13で実現
され、転送手段および保持データ管理手段はアドレスキ
ャッシュコントローラ11とFIFOコントローラ15
とで実現されている。
【0015】次に、図5のフローチャートを参照して動
作を説明する。なお、ライトFIFO16の動作は従来
のバスブリッジ回路におけるものの動作と同じであるか
ら説明を省略し、本発明の特徴であるアドレスキャッシ
ュ周辺の動作を中心に説明する。
【0016】まず、アドレスキャッシュコントローラ1
1は、ローカルバス制御信号によって、CPU2がリー
ド動作をするのかライト動作をするのか判断する(ステ
ップS1)。ライト動作と判断した場合には、アドレス
キャッシュコントローラ11は、アドレスラッチ信号を
出力し、アドレスラッチ12aにライトアドレスをラッ
チさせる(ステップS2)。
【0017】続いて、各アドレス記憶/比較回路12b
におけるリードアドレス比較回路124が、ラッチドリ
ードアドレス(後述のステップS14参照)とライトア
ドレスを比較する。一致したならば、リードアドレス比
較回路124は、リードアドレス一致信号をアクティブ
にする。アドレスキャッシュコントローラ11は、リー
ドアドレス一致信号がアクティブになったときに、以前
にそのラッチドリードアドレスからリードしたデータが
既にリードFIFO17に取り込まれている場合には、
リードFIFO17の内容を無効とする(ステップS
3)。後述するように、ラッチドリードアドレスが存在
する場合には、そのラッチドリードアドレスからのデー
タがリードFIFO17に格納されている場合がある。
ラッチドリードアドレスとライトアドレスとが一致した
ということは、リードFIFO17に格納されているデ
ータが、汎用バス400につながる書き込み先において
書き換えられることを意味する。すなわち、リードFI
FO17に格納されているデータが古いデータとなるこ
とを意味する。従って、そのようなデータは無効とされ
る。
【0018】次いで、各アドレス記憶/比較回路12b
におけるライトアドレス比較回路123は、ライトアド
レスラッチ121にラッチされているアドレスとライト
アドレスを比較する(ステップS4)。一致したなら
ば、ライトアドレス比較回路123は、ライトアドレス
一致信号をアクティブにする。ライトアドレス一致信号
が非アクティブのときはステップS1に戻り、アクティ
ブのときはステップS5に進む。ステップS5では、ア
ドレスキャッシュコントローラ11は、引き続きCPU
2が汎用バス400へのアクセスを起こすかどうかロー
カルバス300を監視する。起こした場合にはステップ
S2に戻り、起こさない場合にはステップS6に進む。
【0019】ステップS6では、ライトアドレス一致信
号がアクティブになったアドレス記憶/比較回路12b
から出力されるラッチドリードアドレスが、アドレスセ
レクタ12cによって選択される。そして、選択された
ラッチドリードアドレスは、アドレス/データマルチプ
レクサ14に与えられる。さらに、アドレスキャッシュ
コントローラ11は、バスコントローラ13を制御し
て、アドレス/データマルチプレクサ14に与えられた
アドレスからバーストリードを起動させ、リードFIF
O17にデータを取り込ませる。また、リードFIFO
17にラッチドリードアドレスから読み出された有効な
データが保持されているという情報と、どのアドレス記
憶/比較回路12bから出力されたラッチドリードアド
レスが使用されたかという情報を記憶する。なお、デー
タライト動作そのものは、従来の場合と同様に、ライト
FIFO16を介して行われる。
【0020】以上のようにして、CPU2が汎用バス4
00に接続されたターゲットからのデータライト動作を
開始すると、過去のデータライト動作に伴って行われた
データリード動作におけるリードアドレスからのデータ
がリードFIFO17に取り込まれて保持される。ま
た、そのリードアドレスがラッチドリードアドレスとし
て保持される。
【0021】ステップS1においてリード動作と判断さ
れると、アドレスキャッシュコントローラ11は、上述
したデータリードに使用されたラッチドリードアドレス
を出力したアドレス記憶/比較回路12bからのリード
アドレス一致信号がアクティブで、かつ、リードFIF
O17内のデータが有効かどうか判断する(ステップS
11)。ここでは、アドレス記憶/比較回路12bにお
けるリードアドレス比較回路124は、リードアドレス
ラッチ122からのラッチドリードアドレスとローカル
バス300におけるリードアドレスとを比較する。リー
ドアドレス一致信号がアクティブで、かつ、リードFI
FO17内のデータが有効である場合には、CPU2が
必要としているデータは既にリードFIFO17に取り
込まれていることになる。一方、リードアドレス一致信
号が非アクティブ、または、リードFIFO17内のデ
ータが無効の場合には、CPU2が必要としているデー
タはリードFIFO17に存在しないことになる。
【0022】CPU2が必要としているデータは既にリ
ードFIFO17に取り込まれている場合にはステップ
S12の処理が行われる。ステップS12では、アドレ
スキャッシュコントローラ11は、ローカルバス制御信
号を出力し、CPUにウェイトをかけることなくCPU
にデータを転送する。その後、ステップS1に戻る。
【0023】リードFIFO17に有効なデータが取り
込まれていない場合にはステップS13の処理が行われ
る。ステップS13では、通常のリード動作と同様の処
理が行われる。すなわち、アドレスキャッシュコントロ
ーラ11は、ローカルバス制御信号を出力し、CPU2
にウェイトをかけリードFIFO17にデータを取り込
んだ後、または取り込みと平行してCPU2にデータを
転送する。
【0024】続いて、ステップS14において、アドレ
スキャッシュコントローラ11は、まだアドレスがラッ
チされていないアドレス記憶/比較回路12bに対し
て、ライトアドレスラッチ信号とリードアドレスラッチ
信号を出力する。信号を受けたライトアドレスラッチ1
21およびリードアドレスラッチ122は、それぞれア
ドレスラッチ12aからのラッチドアドレスおよびロー
カルバスアドレス(CPU2からのリードアドレス)を
ラッチする。アドレスがラッチされていないアドレス記
憶/比較回路12bがないときは、過去一番古い時期に
アドレスをラッチしたアドレス記憶/比較回路12bに
対して、アドレスラッチ信号を出力する。そして、ステ
ップS1に戻る。
【0025】以上のように、本発明によるバスブリッジ
回路1は、汎用バス400に接続されたターゲットに対
するライト動作があるときに、過去の同一アドレスに対
するライト動作に伴って行われたリード動作の際に用い
られたリードアドレスからデータを読み出してリードF
IFO17に設定しておく。そして、今回CPU2が読
み出したいデータがリードFIFO17に既に設定され
ているならば、そのまま、リードFIFO17からロー
カルバス300にデータが転送される。換言すれば、本
発明によるバスブリッジ回路1が、ローカルバスの動作
を記憶学習し、あらかじめリードデータを予測して先読
みしておくことで、CPU2の汎用バス400からのデ
ータ読み出し効率が向上する。特に、データライトとそ
れに続くデータリードとの相関が大きいビデオメモリを
有するビデオコントローラ等のターゲットを対象とする
場合には、このような予測処理は効果が大きい。
【0026】なお、この実施の形態では、リード動作の
直前のライト動作でリードアドレスを予測していた。し
かしライト動作に限らず、その他の特定のローカルバス
サイクルを監視し、その結果によって次のリードサイク
ルを予測するように構成してもよい。
【0027】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、バスブ
リッジ回路を、ローカルバスに出力されたリードアドレ
スとそのリードアドレスを出力したリードサイクルの直
前に発生したライトアドレスとをそれぞれ記憶する複数
のアドレス記憶手段を備え、複数のアドレス記憶手段
は、それぞれ、ローカルバスに出力されたライトアドレ
スが、記憶されているライトアドレスと一致した場合に
ライトアドレス一致信号を出力する第1の比較手段と、
リードデータ保持手段に保持されているデータが読み出
されたリードアドレスとローカルバスに出力されたリー
ドアドレスとが一致した場合にリードアドレス一致信号
を出力する第2の比較手段とを含み、第1の比較手段か
らライトアドレス一致信号が出力されると、ライトアド
レス一致信号を出力した第1の比較手段を含むアドレス
記憶手段に記憶されているリードアドレスからデータを
読み出してリードデータ保持手段にデータを保持させる
汎用バス読み出し制御手段と、第2の比較手段からリー
ドアドレス一致信号が出力されると、リードデータ保持
手段に保持されているデータをローカルバス側に転送す
る転送手段とを備えた構成としたので、汎用バス上のビ
デオコントローラ等の拡張機器からデータを読み出す際
にCPUにウェイトをかける回数を減らすことができ、
システム効率を向上させることができる効果がある。そ
して、第3の比較手段からアドレス一致信号が出力され
るとリードデータ保持手段に保持されているデータを無
効とする保持データ管理手段を備えている場合には、古
いデータがCPUに渡ることがないようにすることが
きる。また、拡張機器が、ビデオメモリを有するビデオ
コントローラである場合には、リード動作とリード動作
直前のライト動作との相関の学習効果が大きくなり、シ
ステム効率をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明によるバスブリッジ回路を含むコンピ
ュータ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図2】 バスブリッジ回路の一構成例を示すブロック
図である。
【図3】 アドレスキャッシュの内部構成を示すブロッ
ク図である。
【図4】 アドレス記憶/比較回路の内部構成を示すブ
ロック図である。
【図5】 バスブリッジ回路の動作を示すフローチャー
トである。
【図6】 従来のバスブリッジ回路を含むコンピュータ
装置の概略構成を示すブロック図である。
【図7】 従来のバスブリッジ回路の一例を示すブロッ
ク図である。
【符号の説明】
1 バスブリッジ回路 2 CPU 3 ビデオコントローラ 4 各種メモリ・I/O 11 アドレスキャッシュコントローラ 12 アドレスキャッシュ 13 バスコントローラ 15 FIFOコントローラ 16 ライトFIFO 17 リードFIFO 12a アドレスラッチ 12b アドレス記憶/比較回路 12c アドレスセレクタ 121 ライトアドレスラッチ 122 リードアドレスラッチ 123 ライトアドレス比較回路 124 リードアドレス比較回路 300 ローカルバス 400 汎用バス

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コンピュータのローカルバスと汎用バス
    との間に設置され、複数データを一時に格納しうるFI
    FOで構成され汎用バスからのデータを保持するリード
    データ保持手段(17)を有するバスブリッジ回路にお
    いて、ローカルバスに出力されたリードアドレスとその
    リードアドレスを出力したリードサイクルの直前に発生
    したライトアドレスとをそれぞれ記憶する複数のアドレ
    ス記憶手段(12b,121,122)を備え、前記複
    数のアドレス記憶手段(12b,121,122)は、
    それぞれ、ローカルバスに出力されたライトアドレス
    が、記憶されているライトアドレスと一致した場合にラ
    イトアドレス一致信号を出力する第1の比較手段(12
    3)と、前記リードデータ保持手段(17)に保持され
    ているデータが読み出されたリードアドレスとローカル
    バスに出力されたリードアドレスとが一致した場合にリ
    ードアドレス一致信号を出力する第2の比較手段(12
    4)とを含み、 前記第1の比較手段(123)からライトアドレス一致
    信号が出力されると、ライトアドレス一致信号を出力し
    た第1の比較手段(123)を含むアドレス記憶手段
    (12b,122)に記憶されているリードアドレスか
    らデータを読み出して前記リードデータ保持手段(1
    7)にデータを保持させる汎用バス読み出し制御手段
    (11,13)と、 前記第2の比較手段(124)からリードアドレス一致
    信号が出力されると、前記リードデータ保持手段(1
    7)に保持されているデータをローカルバス側に転送す
    る転送手段(11,15)と を備えたことを特徴とする
    バスブリッジ回路。
  2. 【請求項2】 アドレス記憶手段(12b)は、ライト
    アドレスをラッチするライトアドレスラッチ(121)
    とリードアドレスをラッチするリードアドレスラッチ
    (122)とを含み、 第2の比較手段(123)からアドレス一致信号が出力
    されなかった場合には、汎用バス読み出し制御手段(1
    1,13)は、汎用バスからのデータをリードデータ保
    持手段(17)に取り込む制御を行い、 前記アドレス記憶手段(12b)は、リードアドレスを
    前記リードアドレスラ ッチ(122)にラッチするとと
    もに、ローカルバス側からのリード動作の直前に発生し
    たライトアドレスを前記ライトアドレスラッチ(12
    1)にラッチする 請求項1記載のバスブリッジ回路。
  3. 【請求項3】 アドレス記憶手段(12b)は、記憶し
    ているリードアドレスとローカルバスに出力されたライ
    トアドレスとが一致した場合にアドレス一致信号を出力
    する第3の比較手段(124)を含み、 前記第3の比較手段(124)からアドレス一致信号が
    出力されるとリードデータ保持手段(17)に保持され
    ているデータを無効とする保持データ管理手段(11,
    15)を備えた 請求項2記載のバスブリッジ回路。
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