Q-bus

Q-bus (LSI-11バス)

Q-busは、ディジタル・イクイップメント・コーポレーション（DEC）が製造したPDPシリーズおよびMicroVAXで使用されたバス技術です。Unibusの設計を基に、アドレス信号線とデータ信号線を重ね合わせることで、コスト削減と小型化を実現しました。これにより、Unibusと同等の機能をより低価格で提供することが可能になりました。

Q-busの主な特徴

Q-busは、Unibusと同様に以下の特徴を備えています。

メモリマップトI/O: CPU、メモリ、I/Oデバイス間のデータ転送に同じプロトコルを使用します。UnibusではI/Oデバイス用に特定のアドレス範囲が予約されていましたが、Q-busでは特別な信号(BBS7,後にBBSIO)を用いることで、アドレス範囲を簡略化しています。
バイト単位のアドレス指定: 物理アドレスはバイト単位のデータブロックのアドレスとして解釈されます。2バイト分のデータ転送が可能なデータ信号線があるため、アドレスの最下位ビット(LSB)はバイト単位のデータ選択に使用されます。
厳密なマスター/スレーブ関係: バス上では、常に1つのデバイスが「マスター」となりデータ転送を開始します。それに対して、1つの「スレーブ」デバイスが応答します。データリード、ライトに関わらず、マスターデバイスが転送を開始できます。バスサイクル完了時には、バス調停プロトコルによって次のマスターデバイスが選択されます。
非同期バス: バスサイクルに固定時間がなく、マスターとスレーブデバイスの応答速度によって転送時間が変化します。デバイス間は「ハンドシェイク」信号を用いてタイミングを制御します。マスターデバイスにはタイムアウト回路があり、バスサイクル時間が制限されます。

バス信号とデータ転送

Q-busのBDAL (バスデータ/アドレス線)は、世代によって16本、18本、22本と変化しました。BDALは物理アドレスの送信に使用され、8本または16本がデータ転送にも使われます。後期世代ではブロック転送モードが導入され、1回のアドレス送信で連続するデータ転送が可能になり、バスの転送効率が向上しました。バス調停では、バスアービターに近いデバイスが優先的にマスターになりやすい傾向があります。

割り込み処理

Q-busには4段階の割り込み優先度があり、IFP (Interrupt-Fielding Processor)が対応します。IFPに近いカードがより高い優先度を持ちます。割り込み発生時には割り込みベクターがIFPに渡され、各I/Oカードからの割り込みを明確に区別できます。

回路の簡素化

Unibusと同様に、システム全体の回路量は最小限に抑えられています。非同期バスですが、スレーブデバイスは同期処理を意識する必要はなく、マスターデバイスがアドレスとデータの同期を担います。タイムアウトや割り込み処理もIFPが担当します。

互換性

Q-busはUnibusの設計思想と実装を密接に継承しています。DECやサードパーティが提供するアダプターにより、Q-busとUnibus間には互換性がありました。多くのI/Oデバイスは両バスで使用可能でしたが、一部にはわずかな差異も存在しました。

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