(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
調停用の第１のバス構成と一方向データ転送用の第２のバス構成とを形成でき、且つ、複数のローカル・ホストを相互接続する通信システムであって、
複数のノードを備え、各ノードには、アービタと，データ・バスと，少なくとも１つのポートとが含まれ，各ノードにはさらに、前期アービタに応答して当該ノードの各ポートを前記アービタおよび前記データ・バスの一方に選択的に結合させる少なくとも１つのマルチプレクサが含まれており、
複数のポイント・ツー・ポイント・リンクを備え、各ポイント・ツー・ポイント・リンクは、第１のノードの第１のポートを異なる第２のノードの第２のポートに結合させて、複数のノードでツリー・トポロジーを構成し、
複数のローカル・ホストを備え、各ローカル・ホストは、バス・アクセスを調停し、データを受信し、データを送信するよう前記ノードのうちの１つに結合され、
前記第１のバス構成においては、前記マルチプレクサによって、前記アービタが前記ポートから調停メッセージを送受信するように前記ポートに結合され、前記第２のバス構成においては、前記マルチプレクサによって、前記ポートがデータを選択的に送受信するようにデータ・バスに結合されている
ことを特徴とする通信システム。
【請求項２】
ポイント・ツー・ポイント通信リンクで各ノードが少なくとも１つの他のノードに結合されている類似の複数のノード間において、調停およびデータ転送を実行する通信ノードにして、調停用の単一論理バスと見える第１のバス構成と、バスが一方向データ転送用に構成される第２のバス構成とを形成でき通信ノードであって、
通信用の複数のポートを備え、各ポートは、前記ポイント・ツー・ポイント通信リンクの１つに結合され、受信機および送信機を含むトランシーバを有しており、
前記各ポートに結合され得るアービタを備え、
前記各ポートに結合され得るデータ・バスを備え、
複数の第１のマルチプレクサを備え、各第１のマルチプレクサは、前記受信機のうちの１つの受信機に結合されて、当該１つの受信機を前記データ・バスおよび前記アービタの一方に選択的に前記アービタに従って結合させ、
複数の第２のマルチプレクサを備え、各第２のマルチプレクサは、前記送信機のうちの１つの送信機に結合され、当該１つの送信機を前記データ・バスおよびアービタの一方に選択的にアービタに従って結合させ、
前記第１のバス構成においては、前記アービタが前記ポートから調停メッセージを送受信するように前記ポートに結合され、前記第２のバス構成においては、前記ポートがデータを選択的に送受信するようにデータ・バスに結合されていることを特徴とする通信システム。
【請求項３】
類似の複数のノード間で調停およびデータ転送を実行する通信ノードにして、各ノードは、ローカル・ホストに結合され、且つ、第１の信号を転送する第１の信号線と第２の信号を転送する第２の信号線とを有するポイント・ツー・ポイント・リンクで少なくとも１つの他のノードに結合されており、調停用の単一論理バスと見える第１のバス構成と、一方向データ転送用に構成される第２のバス構成とを形成できる通信ノードであって、
前記第１の信号線および前記第２の信号線にそれぞれ結合された通信用の複数のポートを備え、各ポートは、前記第１の信号線に結合された受信機と前記第２の信号線に結合された送信機とを含むトランシーバを有しており、
前記ポートを通過する信号フローの方向を制御するように前記ローカル・ホストおよび各前記ポートに結合され得るアービタを備え、
前記ポートにデータを供給するために前記ローカル・ホストおよび前記ポートに結合され得る送信バスを備え、
前記ポートからデータを受信するために前記ローカル・ホストおよび前記ポートに結合され得る受信バスを備え、
前記受信バスと前記送信バスの間に結合されたデータ・リピータ回路を備え、複数の第１のマルチプレクサを備え、各第１のマルチプレクサは、前記受信機のうちの１つの受信機に結合されて、当該１つの受信機を前記受信バスおよび前記アービタの一方に選択的に前記アービタに従って結合させ、
複数の第２のマルチプレクサを備え、各第２のマルチプレクサは、前記送信機のうちの１つの送信機に結合され、当該１つの送信機を前記送信バスおよびアービタの一方に選択的にアービタに従って結合させ、
前記第１のバス構成においては、前記アービタが前記ポートから調停メッセージを送受信するように前記第１および第２のマルチプレクサ結合され、前記第２のバス構成においては、前記第１のマルチプレクサがデータを受信するように前記受信バスに結合され、前記第２のマルチプレクサがデータを送信するように前記送信バスに結合される
ことを特徴とする通信ノード。
【請求項４】
類似の複数のノード間で調停および並列データ転送を実行する通信ノードにして、各ノードは、ローカル・ホストに結合され、且つ、第１の信号を転送する第１の信号線と第２の信号を転送する第２の信号線とを有するポイント・ツー・ポイント・リンクで少なくとも１つの他のノードに結合されており、調停用の単一論理バスと見える第１のバス構成と、一方向並列データ転送用に構成される第２のバス構成とを形成できる通信ノードであって、
前記第１の信号線および前記第２の信号線にそれぞれ結合された通信用の複数のポートを備え、各ポートは、第１の受信機および第１の送信機を含んでいて前記第１の信号線に結合された第１のトランシーバを有するとともに、第２の受信機および第２の送信機を含んでいて前記第２の信号線に結合された第２のトランシーバを有しており、
前記ローカル・ホストに結合され、ノードの各ポート上の第１および第２の信号線上の信号に応答する調停制御論理機構を含む、アービタを備え、
前記ローカル・ホストに結合された第１の送信バスを備え、
前記ローカル・ホストに結合された第２の送信バスを備え、
前記ローカル・ホストに結合された第１の受信バスを備え、
前記ローカル・ホストに結合された第２の受信バスを備え、
前記第１の送信バスと前記第１の受信バスの間に結合された第１のデータ・リピータ回路を備え、
前記第２の送信バスと前記第２の受信バスの間に結合された第２のデータ・リピータ回路を備え、
複数の第１のマルチプレクサを備え、各第１のマルチプレクサは、ノード内で前記第１のトランシーバのうちの１つのトランシーバに結合されて、当該１つのトランシーバを前記第１の受信バス，前記第１の送信バス，前記アービタの何れかに選択的に結合でき、
複数の第２のマルチプレクサを備え、各第２のマルチプレクサは、ノード内で前記第２のトランシーバのうちの１つのトランシーバに結合されて、当該１つのトランシーバを前記第２の受信バス，前記第２の送信バス，前期アービタの何れかに選択的に結合でき、
前記アービタが、前記第１および第２のマルチプレクサに結合され、さらに前記マルチプレクサによる結合動作を選択するマルチプレクサ制御論理機構を含み、さらに、前記アービタが、各前記トランシーバを通過する信号フローの方向を選択するトランシーバ制御論理機構を含んでいる
ことを特徴とする通信ノード。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
発明の分野
本発明は、バスの制御を調停し、バス上でデータを転送するノードを有する通信システムに関する。詳細には、本発明は、二方向調停用の第１のバス構成と一方向データ送信用の第２のバス構成とを有するノードに関する。
関連技術の説明
限られた資源（通信バス）を争ういくつかの装置（ノード）を有するあらゆる通信システムはまず、どのノードが次にバスを使用するかを決定するための調停を行わなければならない。あるノードが勝利した後、通信システムは、勝利側ノードが他のノードから干渉されずにバスを使用できるようにしなければならない。したがって、通信システム用のバス・アーキテクチャは、調停とバス転送を共に容易に行えるように設計しなければならない。
１つの一般的なバス・アーキテクチャは、各ノードに直接接続された単一の物理的バス、たとえばケーブルを含む。単一バスに結合されたノードは、他のノードによって受信される信号を送信することができる。すなわち、単一バスは、任意のノード間の通信向けに設計される。調停時には任意のノードがバス上に信号を置くことができなければならず、かつ他のすべてのノードがその信号を受信しなければならないので、ノード間通信は特に有用である。どのノードが次に単一のバスを使用するかを決定する調停方法は周知であり、このような方法には、衝突検出、衝突回避、トークン・パッシングなどの方法を含めることができる。
調停が完了するとデータ転送フェーズが開始するが、その際、１つのノードだけがバスの制御を有する。他のすべてのノードは、受信を行い、あるいはリスンしていない。データ転送時には１つのノードしか送信を行わないので、バスが二方向性のものである必要はない。単一バスの例では、送信されるデータは、勝利側ノードから各受信側ノードへ一方向に伝搬する。
単一バスは、高速通信時、具体的にはデータ転送フェーズ中に非常に明らかになるいくつかの欠点がある。一般に、バス長さおよび構成は、バスの帯域幅に悪影響を及ぼし、そのため、最大データ転送速度を制限することがある。
単一バスに関する１つの特定の問題は、装置を接続するケーブルに設けられるタップの数である。各タップは、インピーダンスの不連続性を導入し、そのため電気的性能に悪影響を及ぼす反射および損失を発生させる。タップが多ければ多いほど、性能は劣化する。インピーダンスの不連続性は、スプリッタを使用することによってなくすことができる。しかし、スプリッタは、高価であり、半分の電力を２つの方向のそれぞれに分流する。したがって、少数のスプリッタでも、電力を大幅に低減させ、性能をかなり劣化させる。
単一バスをシリコン・チップで実施する場合、現在利用可能な相互接続技法は、インピーダンスの不連続性に関する問題を大幅に軽減させることができる。しかし、何メートルにもわたって分散できる装置の場合、単一シリコン・バスは実施不能である。要するに、単一物理バスを使用する調停およびデータ転送時の動作速度は、バスの構成によって制限される。
ポイント・ツー・ポイント・リンクによって接続できる複数のポートを有するノードを含む通信システムを提供し、それによって従来型のマルチアクセス・バスと比べて著しい速度面の利点を与えれば有利であろう。バスを単一の論理バスとみなすことができる調停用の第１のバス構成と、単一バスの帯域幅制限を伴わない高速一方向データ転送用の第２のバス構成とを備えたバス・アーキテクチャをノードが有すれば有利であろう。そのようなシステムが、それぞれ高速転送用の短いシリコン・バスを有するツリー構成で接続された複数のノードで実施でき、かつデータ転送時に各ノードでより高い帯域幅向けにデータを再同期させ、タイミングを取り直し、したがってデータを高速で転送することができれば、さらに有利である。
発明の要旨
本発明は、ツリー・トポロジとして結合された複数のノードを有する通信システム用のノードを提供するものである。各ノードは、ローカル・ノードに結合することができる。ノードは、ノード自体の間に、複数のポイント・ツー・ポイント・リンク、たとえばコネクタ・ケーブル、プリント回路トレース（バックプレーン環境で）、光学リンク、または少なくとも半二重二方向データ転送機能を有するその他の通信媒体によって結合される。ノードは、接続されたときに、調停用の単一バスのバス構成を形成するが、単一バスの帯域幅制限を伴わない高速一方向データ転送用の第２の構成が可能である。
このような利点は、アービタと、データ・バスと、ポートと、第１のマルチプレクサと、第２のマルチプレクサとを含むノードによって与えられる。第１のマルチプレクサはアービタとデータ・バスを選択し、第２のマルチプレクサはアービタとデータ・バスを選択する。データ・バスは、リピータ回路で結合された送信バスと受信バスとを含む。データは、リピータ回路内のリタイミング回路によって再同期させることができる。
調停時には、マルチプレクサがアービタを選択して、すべてのノードに対する単一バスの機能を提供する。データ転送時には、マルチプレクサが送信向けに構成される。あるノードが接続されたローカル・ホストが調停に勝利した場合、そのノードは、ローカル・ホストがそのデータを送信できるように前記ノードのすべてのポートからデータを送信するように構成される。しかし、ノードに接続されたローカル・ホストが調停に勝利しなかった場合、ローカル・ホストはリピータとして構成される。調停に勝利したノードは、１つのポートに信号を供給し、そのポートは信号を受信するように構成され、残りのポートはすべて、その信号を送信するように構成される。マルチプレクサおよびトランシーバは、上記の機能を提供するように制御される。
ノードがローカル・ホストに接続されておらず、あるいはローカル・ホストが、オフになっており、あるいは動作不能である場合、そのノードはリピータおよびリシンクロナイザとして機能することができる。この機能は、ローカル・ホストが遮断されたノードを単一の経路が通過している例での割り込みを伴わない装置間の通信に有用である。この機能は、最大ケーブル長よりも離れて位置決めされた装置間にリンクを提供するうえでも有用である。たとえば、２つの装置を２本のケーブルによって接続し、その装置の間にノードが配置されると、それによって実際上、信号をそれほど劣化させずにバスの長さを拡張することができる。IEEE1394標準では、電力がケーブルから得られ、したがってローカル・ホストや他の外部電源なしでもノードを操作する電力が与えられる必要がある。
本明細書に記載した特徴および利点は、包括的なものではなく、具体的には、当業者なら、本発明の図面、仕様、および特許請求の範囲に鑑みて多数の他の特徴および利点が明らかであろう。さらに、本明細書で使用した文言が主として、読みやすさと説明のために選択されたものであり、したがって本発明の主題を判定するには特許請求の範囲を参照する必要があることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の通信システムが有用なコンピュータ環境の図である。
第２図は、各ポートが１つの二方向トランシーバを有する直列ノードの図である。
第３図は、各ポートが二方向並列データ転送および調停用の二方向トランシーバを有するノードの図である。
第４図は、ノードを調停向けに構成することを含む調停動作のフロー・チャートである。
第５図は、ノードをデータ転送向けに構成することを含むデータ転送動作のフロー・チャートである。
第６図は、２つのノード間に結合されたリピータ・ノードのブロック図である。
好ましい実施の形態の詳細な説明
図面の第１ないし５図は、本発明の様々な実施の形態を例示だけのために開示するものである。当業者には、本明細書に例示した構造および方法の代替実施の形態を本発明の原則から逸脱せずに使用できることが、以下の議論から容易に認識されよう。
調停やデータ転送など通信機能を実行するうえで本発明によるノードが有用なコンピュータ環境を示す第１図を参照する。第１図に示した環境がこのノードの多数の可能な使用法のうちの１つに過ぎず、他の多数の通信システムでこのノードを使用できることが明らかであろう。第１図のコンピュータ環境は、ノード12を含むCPU装置10を示す。CPUノード12は、ハード・ドライブ自体のノード15を有する内部ハード・ドライブ14に接続され、外部周辺装置と同様に扱うことができる。ケーブル20は、モニタ18中のノード16とCPUノード12を接続する。ケーブル20は、IEEE1394規格に従って構成され、第１の信号を導通させる第１の差分信号線対、第２の信号を導通させる第２の差分信号線対と、一対の電力線とを含むことが好ましい。ケーブル20aは、モニタ・ノード16を他の周辺装置に接続し、ケーブル20bは、プリンタ26中のノード24にモニタ・ノード16を接続する。ケーブル20cは、プリンタ・ノード24からハード・ドライブ32中のノード30に接続する。ケーブル20dは、やはりプリンタ・ノード24からスキャナ36中のノード34に接続する。
CPU10に戻ると、CPUポート12は、ノード40およびキーボード42に接続され、キーボード・ノード40はマウス46中のノード44にも接続されている。一般に、各ノードは、そのそれぞれの装置に接続される。前記装置は、そのノード用の「ローカル・ホスト」を形成する。たとえば第１図で、CPU10はCPUノード12用のローカル・ホストであり、モニタ18はモニタ・ノード16用のローカル・ホストであり、以下同様である。しかし、後で第６図に関して論じるように、あらゆるノードがローカル・ホストを有する必要はなく、ローカル・ホストに常に電力を供給する必要はない。ノードの構成および動作について、本明細書で、具体的には第２ないし５図を参照して説明する。
上記のノード12、18、24、30、34、40、44はそれぞれ同じ構成を有することができる。ただし、マウス・ノード44などいくつかのノードは、その特定の機能のために簡略化することができる。したがって、ノードは、特定のローカル・ホストのニーズを満たすように修正することができる。たとえば、各ノードは１つまたは複数のポートを有し、その数はノードのニーズに依存する。たとえば、図のCPUポート12は３つのポートを有するが、マウス・ノード44は１つのポートしか有さない。
直列ノード50のブロック図である第２図を参照する。ノード50は、単一のシリコン・チップ上に形成することが好ましい。第１図に示したノードなど外部ノードとコネクタ・ケーブル54aないしｄを接続するために複数のソケット52aないしｄが用意されている。繰り返される部品を論じる説明のために、特定の部品を参照しない場合、単一の参照符号を使用して各部品を参照することができる。たとえば、いくつかの例では、「52」を使用して、参照符号「52aないしｄ」で示される任意の部品を参照することができる。
ソケット52および54は、IEEE1394期規格に従って構成され、したがって２つの差分信号線対と１つの電力線対とを含むことが好ましい。各差分信号線対は、別々の信号を供給する。具体的には、第１の差分対は第１の信号線56上で第１の信号を提供するように接続され、第２の差分対はポート60への第２の信号線58上で第２の信号を提供するように接続される。しかし、他の実施の形態（図示せず）では、１つの信号入力しかなく、参照符号92で説明するトランシーバ制御論理を使用して、信号線を送信に使用するか、それとも受信に使用するかを制御することができる。
ソケット52およびケーブル54は、他のノードとのポイント・ツー・ポイント通信リンクを形成する。ポイント・ツー・ポイント通信リンクでは、唯一の接続は２つの端部にある接続だけである。電気的性能を劣化させるタップやその他のインピーダンスの不連続性がなく、その結果、ポイント・ツー・ポイント・リンクは、従来型のマルチアクセス・バスに勝る著しい速度上の利点を有する。使用できる他のポイント・ツー・ポイント・リンクには、光学リンク、同軸ケーブル、マイクロストリップが含まれる。一般に、少なくとも半二重二方向データ転送を行うことができる通信リンクは適当なポイント・ツー・ポイント・リンクである。もちろん、全二重データ転送リンクは、半二重システムに勝るより高い性能を提供する。
図のように、「60a、60b、60c、60d」と呼ぶ４つのポート60がある。他の実施の形態では、以下で論じる関連する回路に応じて、ポート60の数は１つでも、２つでも、３つでも、４つでもよい。各ポート60は、従来型の受信機64と従来型の送信機66とを含むトランシーバ62を含む。もちろん、受信機64はケーブル54を介してリモート・ポート（図示せず）上の送信機に結合され、送信機66はリモート・ポート上の受信機に結合される。図の実施の形態では、受信機64は、第１の信号線56を第１のマルチプレクサ70に結合し、送信機66は、第２の信号線58を第２のマルチプレクサ72に結合する。
第１のマルチプレクサ70は、第１の信号を１つの受信バス（RXBUS）80およびアービタ84に結合する。第２のマルチプレクサ72は、第２の信号を１つの送信バス（TXBUS）82およびアービタ84に結合する。受信バス80および送信バス82は、シリコンで構成することが好ましい。
直列ノード50は、２つのフェーズ用の異なる構成、すなわち調停フェーズ用の第１の構成とデータ転送フェーズ用の第２の構成とを有する。調停フェーズ用の第１の構成では、アービタ84は、ノード50を、他のすべてのノードから単一論理バスの一部のように見えるようにする制御論理を含む。言い換えると、アービタ84によって受信された信号は、他のすべてのノードに渡される。さらに、アービタ84は、信号を他のすべてのノードに送信することによって、独立にバス上に信号を置くことができる。他のノードはすべて同じ特性を有し、したがって、調停時にすべてのノードは全体的に１つのバスのように見える。データ転送フェーズ用の第２の構成を実施するために、アービタ84は、調停時に直列ポート60を介して受信された信号に応答して、データ転送フェーズ時にどのポート60を使用してデータを受信するかを決定する制御論理を含む。__に出願された「Method  and  Apparatus  for  Unique  Address  Assignment,Node  Self−Identification  and  Topology  Mapping  for  ａ  Directed  Acyclic  Graph」と題する出願、__に出願された「Method  and  Apparatus  for  Arbitrating  on  an  Acyclic  Directed  Graph」と題する米国特許出願第07__号、__に出願された「Method  and  Apparatus  for  Arbitrating  on  an  Acyclic  Topology  Collection  of  Nodes  into  an  Acyclic  Directed  Graph」と題する米国特許出願第07__号に記載された原則に従ってアービタ84を構成することが好ましい。これらの出願は、本発明の出願人に譲渡される。代替実施の形態では、アービタ84は、ドミナント論理を有する単一のバスを備えることができる。その実施の形態では、アービタ84は、その単一ドミナント論理バス上で調停を実行する従来型の制御回路を含む。
アービタ84は、第１のマルチプレクサ70および第２のマルチプレクサ72を制御するマルチプレクサ制御論理機構90と、各ポート60中のトランシーバ62を制御するトランシーバ制御論理機構92も含む。したがって、マルチプレクサ制御論理90は、各ポート60とアービタ84、受信バス80、および送信バス82との間の結合を制御する。トランシーバ制御論理92を使用して、たとえば送信機66をオンまたはオフにすることによって、信号フローの方向を制御することができる。たとえば、データ転送時に、送信ポートの受信機をディスエーブルし、あるいは受信ポートの送信機をディスエーブルすることができる。一方がオフになっていない場合、正のフィードバックによって、受信機と送信機がそれ自体と他のノードの間で永遠に同じ値を渡し続けるラッチアップが発生する可能性がある。
調停フェーズ時に、アービタ84は、ポート60を介して信号を二方向送受信することができるように、第１のマルチプレクサ70および第２のマルチプレクサでアービタ84自体を選択する。データ転送時には、１つのポート60だけがデータを受信し、他のすべてのポート60はデータを送信する。
ローカル・ホスト94は、第１図に示した装置のうちのどれでもよく、受信バス80、送信バス82、およびアービタ84に結合される。大部分の一般的な応用例では、ローカル・ホスト94は、他の外部ノードと同様に、バス80、82およびアービタ84に結合することができる。しかし、この構成は大部分のホストでは不要である。というのは、ホストは、すでにインタフェース回路を含んでいる可能性が高く、あるいは直接アービタ84、受信バス80、および送信バス82とのインタフェースをとる回路またはソフトウェアによって容易に設計できるからである。
ローカル・ホスト94は、それがバスの使用を要求しているかどうかを示す信号をアービタ84に提供することができる。この場合、「バス」は、相互接続されたノードの集合を指す。ローカル・ホスト94がバスの使用を要求している場合、アービタ84は、各ポート60中の送信機66を介して他のノードへ信号を供給してバスの制御を得ようとする。ローカル・ホスト94が調停に勝利した場合、アービタ84は、ローカル・ホスト94が調停に勝利したことを示す信号を他の外部ポートへ送出する。アービタはその後で、送信バス82の制御をローカル・ホストへ転送し、各ポート60が送信バス82を選択できるように第２のマルチプレクサ72を制御する。
ローカル・ホスト94は、調停に勝利しなかった場合、調停に勝利した外部ノードから１つのポート60を介して信号を受信する。この例では、ノード50がリピータとして機能し、調停に勝利したあるポート60から受信された信号を繰り返し（リピータ処理し）て、前記ポートが接続されている他の外部ノードへその信号を供給する。好ましい実施の形態では、調停に勝利したノードは、たとえば60aで受信されたヘッダをアービタ84に供給または送信する。次いで、アービタ84は、ポート60aに接続されたノードが調停に勝利したことを認識し、第１のマルチプレクサ70aを選択して受信バス80にポート60aを接続する。次に、アービタ84は、他のポート60b、60c、60dのそれぞれを介してアービタ84のヘッダ情報を送出し、これらのポート60が、当該の速度でデータを受信できるノード内の他のポートに接続されている場合、アービタ84は、適当な第２のマルチプレクサ72を使用してそれらのポートを送信バス82に結合する。
ポート60aを介して勝利側ノードから受信されたデータは、受信バス80からデータ・リピータ回路96を通って伝搬する。データ・リピータ回路は、増幅器など従来型のデータ・リピータ回路を含むことができる。リピータ回路96は、他のいくつかの動作をデータに対して行うことができる。リピータ回路96は、データを所定のレベルに増幅させるだけでなく、データのタイミングを取り直すことも、あるいはデータが、最初に送信されたデータの形状を有するように、そのデータを再同期させることもできる。再同期機能は、高速通信に特に有用である。通信リンクから受信されるデータは、ある程度破棄されることがあり、少なくとも、最初に送信されたときとは異なる形になる可能性が高い。再同期機能はまず、たとえば長さが10nsのディジタル・データ信号、たとえば「１」を受信する。ただし、この信号は最初、15nsで送信された可能性がある。再同期機能は、この10ns信号を取り出し、最初に送信された信号と同様に15nsになるようにタイミングを取り直す。さらに、最初に送信された信号に応じて信号の振幅も調整することができる。もちろん、再同期機能は、信号の長さの所定の知識を必要とする。この所定の知識は、プロトコルまたは何らかの他のハイ・レベル機能によって決定することができる。したがって、送信中に劣化し、あるいはその他の原因で破壊された信号は、その最初の形に再構成され、それによって、相互接続されたノード間のデータ転送の帯域幅が増大するので有利である。
リピータ回路96からの繰返しデータは送信バス82に供給され、送信バス82は、それに接続されたポート60にそのデータを分配する。リピータ回路96は、データ転送時に送信できるメッセージの終り信号などの信号を検出する回路も含むことができる。ローカル・ホスト94またはアービタ84にこの情報を提供して、通信動作の効果的な促進をすることができる。
データ転送用のデータ・バス構造98が受信バス80と、送信バス82と、リピータ回路96とを含む構成は、それを通過する信号の帯域幅を増加させるうえで有利である。しかし、他の実施例では、バス構造98は送受信用の単一のバスを使用することによって簡略化することができる。その代替実施例では、第１のマルチプレクサと第２のマルチプレクサが共に、単一のデータ転送バスとアービタ84に結合される。そのようなバス構造は、リピータ回路96を有さず、したがってより低い帯域幅を有するが、簡略化され、実施費用が低くなる可能性が高い。
IEEE1394規格に従って構成されたコネクタを使用する信号の二方向並列送受信を可能にする並列ノード100の図である第３図を参照する。第２図の場合と同様に、複数のソケット52aないしｄが外部ノードに接続される。各ソケット52は、IEEE1394規格に従って構成され、したがって２つの差分信号線対と１つの電力線対を有し、第１の信号線56上で第１の信号を、第２の信号線58上で第２の信号を供給する。これらの信号は並列ポート110に供給される。並列ノード100中の各ポート110は、第１の信号線56に結合された第１の二方向トランシーバ112と、第２の信号線58に結合された第２の二方向トランシーバ114とを含む。第１の二方向トランシーバ112は、第１の受信機116と第１の送信機118とを含む。第２の二方向トランシーバ114は、第２の受信機120と第２の送信機122とを含む。第１のトランシーバ112は第１のマルチプレクサ130に接続され、第２のトランシーバ114は第２のマルチプレクサ132に結合される。
第１のマルチプレクサ130は、第１の送信バス（TXBUS）140と、第１の受信バス（RXBUS）142と、アービタ144のうちの１つを選択するように結合される。第２のマルチプレクサ132は、第２の送信バス（TXBUS）146と、第２の受信バス（RXBUS）148と、アービタ144のうちの１つを選択するように結合される。したがって、並列バス転送のために２組の送信バスおよび受信バスが提供される。具体的には、第１の組は、第１の送信バス140と第１の受信バス142とを含み、第２の組は、第２の送信バス146と第２の受信バス148とを含む。第１のマルチプレクサ130は、第１の組のアービタ144、送信バス140、または受信バス142に第１のトランシーバ112を結合する。同様に、第２のマルチプレクサ132は、アービタ144、第２の送信バス146、または第２の受信バス148に第２のトランシーバ114を結合するように選択することができる。
アービタ144は、調停時に並列ポート110を介して受信される信号に応答して、次のデータ転送フェーズ時にどのポート110を使用してデータを受信するかを決定する。前述した「Method  and  Apparatus  for  Unique  Address  Assignment,  Node  Self−Identification  and  Topology  Mapping  for  ａ  Directed  Acyclic  Graph」と題する出願、__に出願された「Method  and  Apparatus  for  Arbitrating  on  an  Acyclic  Directed  Graph」と題する米国特許出願第07__号、__に出願された「Method  and  Apparatus  for  Arbitrating  on  an  Acyclic  Topology  Collection  of  Nodes  into  an  Acyclic  Directed  Graph」と題する米国特許出願第07__号に記載された原則に従ってアービタ144を構成することが好ましい。これらの出願は、本発明の出願人に譲渡される。
また、アービタ144は、各マルチプレクサに提供されたMUX制御論理160を使用して、各マルチプレクサによる選択を制御するように、第１および第２のマルチプレクサ130、132に結合される。アービタ144は、各トランシーバ112、114にも結合され、各トランシーバ112、114を通過するデータ・フローの方向を制御するトランシーバ制御論理162を含む。たとえば、所定のプロトコルに従って、ポート110a中の第１および第２のトランシーバ112a、114aがデータを受信するように制御することも、あるいはトランシーバ112a、114aが共にデータを送信するように制御することも、あるいは第１のトランシーバ112aがデータを受信し、かつ第２のトランシーバ114aがデータを送信するように制御することもできる。
調停時に、第３図の並列ノード110は、第１および第２のマルチプレクサ130、132でアービタ144を選択し、第１のトランシーバ112を受信を行うように制御して第２のトランシーバ114を送信を行うように制御することによって、第２図の直列ノード50と同様に動作することができる。しかし、ポート110は、両方のトランシーバ112および114を通過する二方向メッセージ・フロー用の追加制御回路を含むことが好ましい。
ローカル・ホスト170は、第１図に示した装置のうちのどれでもよく、第１および第２の受信バス142、148、第１および第２の送信バス140、146、およびアービタ144に結合される。大部分の一般的な応用例では、ローカル・ホスト170は、他の外部ノードと同様に、バス140、142、146、148およびアービタ144に結合することができる。しかし、この構成は大部分のホストでは不要である。というのは、ホストは、すでにインタフェース回路を含んでいる可能性が高く、あるいは直接アービタ144および140、142、146、148とのインタフェースをとる回路付きで容易に設計できるからである。
ローカル・ホスト170は、それがバスの使用を要求しているかどうかを示す信号をアービタ144に提供することができる。調停の結果に応じて、並列バス110は、ローカル・ホスト170が調停に勝利した場合は送信機として構成され、あるいは他のローカル・ホストが勝利した場合はリピータとして構成される。ローカル・ホスト170が勝利した場合、MUX制御論理160が、第１のマルチプレクサで第１の送信バス140と第２のマルチプレクサ132中の第２の送信バス146を選択し、トランシーバ制御論理162が、第１および第２のトランシーバ112、114を送信を行うように制御する。ローカル・ホスト170は、第１および第２の受信バス142、148にローカル・ホスト自体のデータを供給する。このデータは各並列ポート110から送信される。したがって、データ転送時に、並列ノード100中のアービタ144は、並列してデータを送受信するように各ポート110を制御する。この構成は、次の調停フェーズまで継続する。
しかし、ローカル・ホスト170が勝利しなかった場合、並列ノード100はリピータとして構成され、１つのポート110上で並列してデータを受け取り、他のすべてのポート上で送信する（外部ノードがデータを受信できると仮定する）。リピータ構成では、アービタ144中のトランシーバ制御論理162は、受信側ポート110、たとえばポート110a中の第１および第２のトランシーバ112、114を、データを受信するように制御する。さらに、MUX制御論理160は、それぞれ、第１の受信バス142および第２の受信バス148に接続されるように、受信側ポート110a中の第１および第２のマルチプレクサ130、132を制御する。残りのポート110はすべて送信側ポートであり、したがって、トランシーバ制御論理162は、送信側ポート110中のトランシーバ112、114をデータを送信するように制御し、MUX制御論理160は、第１のマルチプレクサ130および第２のマルチプレクサ132で送信バス140、146を選択する。
第１のリピータ回路180は、第１の受信バス142を第１の送信バス140に結合する。同様に、第２のリピータ回路182は、第２の受信バス148を第２の送信バス146に結合する。第１および第２のデータ・リピータ回路180、182は、第２図に関して説明したデータ・リピータ回路96に類似しており、増幅器、リシンクロナイザ、データ・リジェネレータなど従来型のデータ・リピータ回路を含むことができる。第１および第２のリピータ回路180、182は、メッセージの終り信号など、データ転送時に送信できる信号を検出する回路を含むこともできる。ローカル・ホスト170またはアービタ144にこの情報を提供して、通信動作の効果的な制御を促進することができる。
調停構成を実施することを含む調停動作を示す第４図を参照する。続いて、データを転送するようにノードを構成することを含め、調停の後に続くデータ転送に関する動作を示すフロー・チャートである第５図を参照する。
まず第４図を参照すると、論理ブロック200は、すべてのノードに対して調停が開始されることを示している。次に、ボックス202で、各ノードで調停構成が実施される。具体的には、調停構成を実施するために、第１のマルチプレクサと第２のマルチプレクサが共にアービタを選択し、そのため、ポートがアービタに結合される。次いで、調停構成が実施された場合、ポートが二方向信号フロー向けに構成される。第２図の実施例で、トランシーバ62はすでに二方向信号フロー向けに構成されており、したがって、必要なのは受信機64および送信機66を動作可能にすることだけである。しかし、第３図の実施例で、並列ポート110は、送信機118と送信機122を共にイネーブルすることによって送信向けに構成される２つのトランシーバ112、114を有する。次に第４図中のボックス204で、各ノード中のアービタが調停動作を実行し、その間、信号が他のアービタと、それらのアービタを介して交換される。アービタの動作についてはすでに、第２および３図に関して論じた。次に、ボックス206に示したように、１つのノードが調停に勝利して、調停が完了する。
次に、論理ブロック210に示したように調停が完了した後のデータ転送のステップを示す第５図を参照する。決定論理ブロック212で、特定のノードが勝利したかどうかが判定される。このステップは通常、各アービタ内で実行される。具体的には、各アービタは、特定のノードが調停に勝利したかどうかを知り、これを判定するある種の機構がセットアップされている。しかし、この点では、アービタにはどのノードが調停に勝利したかは分からない。決定論理ブロック212で、第１図に示したような接続されたノードの通信システム中の任意のノードであるノードＡを参照する。ノードＡが勝利した場合、ボックス214に示したように送信機構成が実施される。次いで、ノードＡに接続されたローカル・ホストＡが、ステップ216に示したように、データを送信する送信バスに結合される。次に、ステップ218に示したように、ノードＡ中のすべてのノードに関して、マルチプレクサおよびトランシーバが送信バスからデータ送信するように構成される。この構成についてはすでに、第２および３図に関して論じた。
次いでボックス220で、勝利側ノードを識別するヘッダ・メッセージを送信することができる。他の実施例では、他の方法を使用して、勝利したノードを識別することができる。ステップ220は、ポートＡが調停に勝利したことを他のノードに通知する１つの方法を示すために提供される。続いて論理ブロック222で、ノードＡからデータが送信され、データ転送の完了時に、動作がボックス224へ移り、メッセージの終り信号が送信される。続いて、論理ブロック226に示したように、データ転送が完了する。
第５図の上部、すなわち決定論理ブロック212に戻ると、ノードＡが調停に勝利しなかった場合、動作は論理ブロック230に移り、ノードＡが受信機構成を実施する。ノードＡは実際には、どのノードが調停に勝利したかを知らないので、動作は決定論理ブロック232に移り、勝利側ノードからヘッダ・メッセージが受信されるまで動作は待機状態になる。ヘッダ・メッセージが受信された後、動作はボックス234に移り、ヘッダを受信したポートで、マルチプレクサおよびトランシーバが、そのポートが接続されたケーブルからデータを受信し、このデータを受信バスに供給するように構成される。次いで、ボックス236に示したように、他のすべてのポートが、送信バスからデータを送信するようにマルチプレクサおよびトランシーバによって構成される。したがって、前述のように、データは、受信側ポートに入ることができ、繰り返され他のすべてのポートを介して送信される。次に、論理ブロック238に示したように、ローカル・ホストＡが、回路の設計に応じて受信バスまたは送信バスからデータを受信するように結合される。ノードは、決定論理ブロック240に示したように、メッセージの終りを受信するまでリピータ構成のままである。メッセージの終りを受信した後、データ転送が完了し、動作がボックス226に移る。
ローカル・ホストがノードに接続されていない場合でも、そのノードは、動作するのに十分な電力が供給された場合、リピータ機能を実行することができる。これは、プリンタ26など１つのローカル・ホストを遮断することができる第１図に示したようなコンピュータ環境で特に有用である。IEEE1394規格では、直接ケーブルからノードに電力を供給し、それによって繰返し機能用の電力を与えることができることが明示されている。したがって、たとえば、プリンタ・ノード24は、プリンタ26が動作不能である場合でも、ケーブル20bから受信したデータを繰り返して、ハード・ドライブ32およびスキャナ36に供給することができる。
第１のケーブル・セグメント252と第２のケーブル・セグメント254の間に設置されたリピータ・ノード250のブロック図である第６図を参照する。リピータ・ノード250は、ローカル・ホストに接続されないことを除き、前述のノード50または100と同じであってよい。リピータ・ノード250を動作させる電力は、いずれかのケーブル・セグメント252、254を介して、あるいは他の何らかの従来型の電力源から供給することができる。第１のケーブル・セグメント252は、第１のローカル・ホスト262に接続された第１のノード260中のポート258に結合される。第２のケーブル・セグメント254は、第２のローカル・ホスト272に接続された第２のノード270中のポート268に結合される。ローカル・ホスト262、272は適当なローカル・ホストでよく、たとえば第１図に示したローカル・ホストが適当である。
リピータ・ノード250は、最大単一ケーブル長よりも離れて位置決めされたノードを接続するうえで特に有用であり、したがって実際上、２つのローカル・ホスト間のケーブルの最大長を拡張する。たとえば、ノード260は第２のノード270から10mの位置に位置決めすることができる。最大ケーブル長が6mであり、ケーブル・セグメント252、254がその長さを有する場合、第１のケーブル・セグメント252、リピータ・ノード250、および第２のケーブル・セグメント254によって12mの接続が形成される。特定の実施態様、たとえばIEEE1394規格の最大ノード数を超えない限り、適宜、複数のリピータ・ノードを使用して、信号をそれほど劣化させずに、離れたノード間の接続ケーブルの長さを拡張することができる。さらに、IEEE1394規格では、ケーブルに電力線を含める必要がある。したがって、ケーブル252または254から直接リピータ・ノード250に電力を供給することができ、それによって外部電力接続が不要になる。
上記の説明から、本明細書で開示した発明が、新規の有利な混合バス・アーキテクチャを提供することは自明であろう。前記の議論は、本発明の典型的な方法および実施例を開示し説明したものである。当業者には理解されるように、本発明は、その趣旨からも基本的特性からも逸脱せずに他の特定の形で実施することができ、したがって前述の実施例は本発明の範囲を制限するものではない。以下の請求の範囲は、本発明の範囲を示すものである。請求項の等価物の意味および範囲の範囲内のすべての変形例は、請求項の範囲内に包含されるものである。
【図４】
0003571340.tif 000002
【図１】
0003571340.tif 000003
【図２】
0003571340.tif 000004
【図３】
0003571340.tif 000005
【図６】
0003571340.tif 000006
【図５】
0003571340.tif 000007