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STN-28 添付資料

SEGASATURN

デュアルＣＰＵ使用方法

Ver1.1

１９９５年２月１０日

目次

  1. はじめに
  2. セガサターンにおけるデュアルＣＰＵの概要
  3. デュアルＣＰＵの開発機材の設定について
  4. スレーブＣＰＵを使用したプログラミングについて
  5. マスタＣＰＵ／スレーブＣＰＵ間の通信について
  6. マスタとスレーブ間のデータ受渡しについて
  7. スレーブＣＰＵを利用したプログラム
  8. ＩＢＭ−ＰＣ(互換機含む)１台よるデバック方法

■１．はじめに

　本マニュアルは、セガサターンの搭載しているＣＰＵ（ＳＨ２）を２個使用する方法を記したものです。 セガサターンの起動時には、メインＣＰＵのみで動作しています。スレーブＣＰＵを起動するには、 本マニュアルで説明する手順を行うことが必要です。
　本マニュアルは、セガサターンのハードウェアおよびソフトウェアの全般的知識があることを想定して 説明しています。以下のマニュアルをご用意の上お読みください。

■２．セガサターンにおけるデュアルＣＰＵの概要

　セガサターンにおけるデュアルＣＰＵの概要について説明します。

　●2.1　完全共有モード(メモリの共有)

　セガサターンのスレーブＣＰＵは全ての外部デバイスをマスタＣＰＵと共有しています。 スレーブＣＰＵで実行されるプログラムや、リセット時に取得するリセットベクタは、完全に マスタＣＰＵのそれと同一なのもです。
　だたし、ＢＯＯＴＲＯＭ内でマスタＣＰＵとスレーブＣＰＵの判定を行い、それぞれのＣＰＵ にたいして別々の初期化を行い必要があるため、ＢＯＯＴＲＯＭ内部でマスタ／スレーブの判断を行っています。
　マスタＣＰＵとスレーブＣＰＵの外部アクセスが競合すると、どちらかのＣＰＵがアクセスを待たされて、実行速度の低下が発生します。

　●2.2　フリーランニングタイマ(ＦＲＴ)による通信

　セガサターンにおいて、マスタＣＰＵとスレーブＣＰＵの通信手段として、ＳＨ２内臓モジュール のフリーランニングタイマ(ＦＲＴ)インプットキャプチャ信号を利用することができるようになっています。
　具体的には、２１００００００H番地に１６ビット長の任意のデータを書き込むとスレーブＣＰＵに、また、２１８０００００H番地に１６ビット長の任意のデータを書き込むとマスタＣＰＵにＦＲＴインプット キャプチャ信号を入力することができます。

　●2.3　スレーブＣＰＵの割り込みについて

　スレーブＣＰＵは、マスタＣＰＵと違いＳＣＵからの割り込みは設定されません。そのため、 このデュアルＣＰＵをコントロールする周辺モジュール（ＤＣＣ）から割り込みが接続されています。

　　(1)　スレーブＣＰＵで使用する割り込み

　　(2)　ＨブランクＩＮ割り込みとＶブランクＩＮ割り込みについて
　スレーブＣＰＵにおいては、ＨブランクＩＮ割り込みおよびＶブランクＩＮ割り込み は両方ともブランク期間中に割り込みを受け付けるレベル信号割り込みになっています。
例えば、ＶブランクＩＮ割り込み処理が開始され完了しても、なおＶブランク期間中ではれば 再び割り込みが開始されることになります。
□１回の割り込みに対して１回だけ割り込み関数を呼び出すためには、アプリケーション側で対策 する必要があります。具体的な方法として次の２つ方法が考えられます。

1.割り込み関数内でブランクの終了を待つ方法
　ブランクの終了を待つ方法として、 ＶＤＰ２の画面ステータスレジスタのブランクフラグを監視して、ブランク期間が終了したら割り込み関数から復帰する方法と 割り込み処理の先頭でブランク期間と同じ長さにタイマを設定し、設定時間が経過したことを確認してから割り込み関数から復帰する方法 が考えられます。前者は、外部アドレス(VDP2)をアクセスするので、マスタ側のパフォーマンスが低下する場合があります。

2.復帰時の割り込みマスクを操作する方法
　スタック上にセーブされた割り込みマスクを操作して、割り込み関数から復帰した後もブランク期間中は割り込みマスクを 戻さないようにして、同じ割り込みを受け付けないようにする方法が考えられます。
　この方法を実現するためにはタイマ割り込みを使用する方法が考えられますが、その際の注意点として ＨブランクＩＮ・ＶブランクＩＮ・タイマ割り込みよりも他の割り込み(内部割り込み)は高いレベルにする必要があります。

■３．デュアルＣＰＵの開発機材の設定について

　デュアルＣＰＵでの開発機材の設定方法やデバック方法について説明します。

　●3.1　デュアルＣＰＵの開発方法

　デュアルＣＰＵの開発を行う場合、マスタ側・スレーブ側にそれぞれＥ７０００エミュレータまたはＥＶＡボードを接続して行います。

　●3.2　Ｅ７０００エミュレータの設定方法

　スレーブＣＰＵにＥ７０００を使用する場合は、エミュレータの MODE コマンドで、スレーブモードを設定する必要があります。

    ★スレーブ側の設定方法
	    :mode;c (RET)
	    E7000 MODE(MD5-0)=xx? 2E(RET)
	    MODE SET (C:CONFIGURATION/U:USER/M:MASTER-SALVE)=X? C(RET)
	    CONFIGURATION WRITE OK?(Y/N)? Y(RET)
    ★マスタ側の設定
    	    E7000 MODE(MD5-0)=xx? 0E(RET)

　●3.3 ＥＶＡボードの設定方法

　□スレーブＣＰＵにＥＶＡボードを使用する場合は、次のような設定が必要です。 1.リセットの解除 □マスタＣＰＵ側のエミュレータでスレーブＣＰＵのリセットを解除します。 ★解除方法 :m 2010001f;b(RET) 2010001f xx ? 02(RET) 20100020 xx ? _(RET) 上記の設定でスレーブＣＰＵ側のＥＶＡボードが起動します。 2.確認事項 □スレーブＣＰＵ側のＥＶＡボードが、em ct=d であることを確認してください。 3.注意事項 □スレーブＣＰＵ側に、ＥＶＡボードを使用する場合は、スレーブＣＰＵのリセットが 解除されるまで、ＥＶＡボードの操作はできません。

　●3.4 デバック環境について

　使用する環境により以下のような構成が可能です。

　1.ワークステーションでの開発
　ワークステーション(Sun SPARCシリーズ，HP9000/700シリーズ)上で開発する場合は、マスタ側、スレーブ側に それぞれＥ７０００エミュレータを使用します。(注：ＥＶＡボードは使用できない) 使用するソフトウェアは、ＧＵＩＳＨ、ＬＡＮホストシステムのどの組み合わせでも動作可能です。

　2.ＩＢＭ−ＰＣ互換機での開発
　ＩＢＭ−ＰＣ(互換機含む)で開発する場合、２台のＰＣ互換機を使用する場合と１台のＰＣ互換機を使用 する方法があります。２台使用する場合は同時にマスタ側とスレーブ側を操作することが可能です。使用する ソフトはＧＵＩＳＨ、ＩＰＩのどの組み合わせも可能です。
　しかし、１台の場合はマスタ側とスレーブ側の操作はウインドウを切換えて行います。 (８章にて１台のＩＢＭ−ＰＣでの開発方法と制限について説明します)

■４．スレーブＣＰＵを使用したプログラミングについて

　●4.1 プログラムの共存

　マスタＣＰＵとスレーブＣＰＵは、全ての外部デバイスを共有しているので、どちらも一つの実行ファイル のどこでも自由に実行することができます。
(キャッシュを内臓ＲＡＭとして使用する場合は内臓ＲＡＭに置くプログラムは共有しません)

　●4.2 スタック変数とスタック，グローバル変数

　マスタＣＰＵとスレーブＣＰＵは、スタック領域が個々に確保(BOOT ROMの設定)されるためリエントラント な関数であれば同時に実行することが可能です。しかし、スタティック変数やグローバル変数を書き換える ようなプログラムを両ＣＰＵが実行する場合には、それぞれのＣＰＵにおける実行順序や同時実行に注意 する必要があります。

　●4.3 スレーブＣＰＵの初期化

　マスタＣＰＵが、スレーブＣＰＵを起動する場合には、マスタＣＰＵはＢＯＯＴ ＲＯＭが読み込む 初期化後の実行エントリを書き換えた後(SYS_SETSINT(0x94, EntryFunc);)、スレーブのリセットを SMPC I/FライブラリのスレーブＳＨ２ ＯＮ関数(PER_SMPC_SSH_ON)により解除します。

※EntryFuncはスレーブのエントリ関数です

　●4.4 ＢＯＯＴ ＲＯＭによる初期化(ベクタ、スタック)

(1)ＢＯＯＴ ＲＯＭはスレーブＣＰＵを以下のように初期化します
・ベクタベースレジスタ(VBR)＝６０００４００H番地
・スタックポインタ(SP)＝６００１０００H番地
・割り込みの初期化＝ＦＲＴインプットキャプチャ割り込み有効(６４H，レベル１５)

(2)ワークＲＡＭ上のスレーブＣＰＵ用のベクタテーブルなどでは、スレーブＳＨ２のＯＮ／ＯＦＦ 操作で変更されることはありません。

　●4.5 クロックチェンジについて

　クロックチェンジを行う場合、スレーブＣＰＵは、ＳＭＰＣによって、リセット状態に移行するため 、クロックチェンジを行った後にスレーブＣＰＵをＳＭＰＣコマンド(SSH_ON = 02H)または SMPC I/F ライブラリのスレーブSH2_ON関数(PER_SMPC_SSH_ON)により、起動しなおす必要があります。

　●4.6 スレーブＣＰＵの使用上の注意

　以下の内容については、スレーブＣＰＵ側では実行できません。
・マルチプレイヤ呼び出し関数は使用できません
・ＳＣＵ割り込み入ることを前提としたプログラムは使用できません
・SMPC I/Fライブラリのペリフェラル取得に関する処理はできません

■５．マスタＣＰＵ／スレーブＣＰＵ間の通信について

　マスタＣＰＵとスレーブＣＰＵとの通信方法について説明します。
参照：「ＳＨ７０９５ハードウェアマニュアル」／11. １６ビットフリーランニングタイマ

　●5.1 マスタＣＰＵからスレーブＣＰＵへの通信

　マスタＣＰＵとスレーブＣＰＵを協調動作させるためには、双方向の通信手段が必要になります。

　(1) ＦＲＴインプットキャプチャ割り込み
　スレーブＣＰＵは、ＢＯＯＴ ＲＯＭ内の初期化でＦＲＴインプットキャプチャ割り込みが設定 されています。アプリケーションの初期化ルーチンで、スレーブＣＰＵの割り込みベクタの６４H に割り込みルーチンを登録することによって割り込みが発生したときの処理をマスタＣＰＵから 設定することができます。

→マスタＣＰＵから登録する場合の割り込みベクタは１６４Hです

　また、マスタＣＰＵからこの割り込みを発生させる場合には、２１００００００H番地に任意の １６ビット長データを書込みます。これによりスレーブＣＰＵはあらかじめ登録された割り込み 処理を開始します。

　(2) ＦＲＴインプットキャプチャフラグのポーリング
　ＳＨ２ＣＰＵは、ＦＲＴインプットキャプチャフラグを受け付けると、ＦＲＴユニット内部の レジスタにあるフラグを設定するので、処理待ち状態(または、同期待ち状態)においては、この フラグの変化をを監視する方法もあります。この方法は割り込みを処理する場合よりも受け付けに かかる時間が短時間で済むため同期や処理待ちが多い場合には特に有効です。
□この方法を使用する場合には、アプリケーションの初期化ルーチンで、ＦＲＴインプットキャプチャ 割り込みを無効に再設定する必要があります。

→TIMER：アドレス ＦＦＦＦＦＥ１０H番地にバイトで０１Hを設定

　●5.2 スレーブＣＰＵからマスタＣＰＵへの通信

　(1) ＦＲＴインプットキャプチャ割り込み
　マスタＣＰＵは、ＢＯＯＴ ＲＯＭ内の初期化でＦＲＴインプットキャプチャ割り込みが設定されています。 アプリケーションの初期化ルーチンで、マスタＣＰＵの割り込みベクタの６４Hに割り込みルーチンを登録する ことによって割り込みが発生したときの処理をマスタＣＰＵから設定することができます。
　また、スレーブＣＰＵからこの割り込みを発生させる場合には、２１８０００００H番地に任意の １６ビット長データを書込みます。これによりマスタＣＰＵはあらかじめ登録された割り込み処理を開始します。

　(2) ＦＲＴインプットキャプチャフラグのポーリング
　ＳＨ２ＣＰＵは、ＦＲＴインプットキャプチャフラグを受け付けると、ＦＲＴユニット内部の レジスタにあるフラグを設定するので、処理待ち状態(または、同期待ち状態)においては、この フラグの変化をを監視する方法もあります。この方法は割り込みを処理する場合よりも受け付けに かかる時間が短時間で済むため同期や処理待ちが多い場合には特に有効です。
□この方法を使用する場合には、アプリケーションの初期化ルーチンで、ＦＲＴインプットキャプチャ 割り込みを無効に再設定する必要があります。

■６．マスタとスレーブ間のデータ受渡しについて

　ＳＨ２のキャッシュユニットはスヌープ機能がありません。マスタＣＰＵとスレーブＣＰＵの間でデータ を受け渡す場合、データを読み込む側のＣＰＵではキャッシュスルーで読み込むか対象となるエリアの キャッシュをパージした後に読み込む必要があります。

参照：「ＳＨ７０９５ハードウェアマニュアル」／8.キャッシュ

　●6.1 キャッシュスルーの読み込み

　キャッシュスルーの読み込みは、対象となるアドレスに２０００００００Hを加算(論理和)した アドレスから読み込むことで行われます。

詳細：「ＳＣＵユーザーズマニュアル」／ＳＣＵマッピング

　●6.2 キャッシュの初期化(パージ)

　キャッシュメモリをパージする方法は以下の２つがあります。

　(1) キャッシュパージ(全初期化)
　初期化はＳＨ２のＣＣＲ(アドレス ＦＦＦＦＦＥ９２Hにバイトで１０Hを書き込む)のＣＰビット (４ビット目)に「１」を書き込むことで行われます。
　なお、この全初期化を行った後はあらためてＣＣＲに値を書込みキャッシュを有効にする必要があります。

　書込む値
：４ＫＢキャッシュモードの場合＝０１Ｈ
：２ＫＢキャッシュ＋２ＫＢ ＲＡＭの場合＝ ０９Ｈ

　(2)特定ラインのパージ
　対象となるパージに４０００００００Hを加算したアドレスに１６ビットアクセスで「０」を書き込む ことによって行われます。この操作により対象アドレスを含む１６バイトの領域がパージされます。

■７．スレーブＣＰＵを利用したプログラム

　スレーブＣＰＵを利用したプログラムを示します。ＦＲＴインプットキャプチャフラグをポーリングする方法で説明します。

　●7.1 スレーブＣＰＵの初期化／起動を行う関数

　スレーブＣＰＵの初期化および起動を行う関数をマスタＣＰＵ上で実行します。

	volatile Uint8 *SMPC_SF		=(Uint8 *)0x20100063;	/* SMPC status flag	*/
	volatile Uint8 *SMPC_COM	=(Uint8 *)0x2010001F;	/* SMPC command register */
	const	Uint8 SMPC_SSHON	=0x02;					/* SMPC slave SH on command */
	const	Uint8 SMPC_SSHOFF	=0x03;					/* SMPC slave SH off command */
	void 	InitSlaveCPU(void)
	{
		volatile Uint16	i;
		/* SlaveSH のリセット状態を設定する */

　●7.2 メインＣＰＵからスレーブＣＰＵのエントリ関数

　ＦＲＴインプットキャプチャフラグをポーリングする方法

　●7.3 マスタＣＰＵからスレーブＣＰＵへの関数実行依頼

　

■８．ＩＢＭ−ＰＣ(互換機含む)１台よるデバック方法

　１台のＩＢＭ−ＰＣ(互換機含む)でＥ７０００ ＰＣ及びＥＶＡボードを接続しでデュアルＣＰＵの デバックを行う場合、次の２つ方法があります。

　●8.1 ＩＰＩのみを使用した場合の設定と操作方法

　MS-WindowsのＤＯＳプロンプトを２つ開き、それぞれのウインド上でＩＰＩを動作させます。設定手順を 説明するにあたりマスタ側にＥ７０００、スレーブ側にＥＶＡボードを接続した想定で説明します。

接続例
使用ツール ソフト IBMインタフェースボード
マスタ側 Ｅ７０００ＰＣIPI.EXE D000:0000H　IRQ11
スレーブ側ＥＶＡボード IPI.EXE D400:0000H　IRQ12
★上記の設定は、その他の拡張ボードの設定とぶつからないことが前提です

　(1)ＰＣ I/F ボードの実装アドレス
　マスタ側ＰＣ I/Fボード(以下、マスタ側ボード)の実装アドレスとスレーブ側ＰＣI/Fボード(以下、スレーブ側ボード) の実装アドレスを異なったアドレスに設定する必要があります。

接続例では、マスタ側＝D000:0000H、スレーブ側＝D400:0000H と設定しています。

　(2)CONFIG.SYS の設定
　CONFIG.SYSで仮想ＥＭＳメモリドライバを組み込んでいる場合、その設定変更を行う 必要があります。設定方法は「ＩＢＭ−ＰＣインタフェースユーザーズマニュアル／p6〜p7」を参照してください。
　接続例では、マスタ側ボードおよびスレーブ側ボードメモリアドレス範囲(D0000H〜D3FFFHおよびD4000H〜D7FFFH) を仮想ＥＭＳドライバの管理下に設定し、ＥＭＳのページフレームの基底アドレスをE0000Hに設定する場合は、

DEVICE=C:¥WINDOWS¥EMM386.EXE RAM /X=D000-D7FF FRAME=E000

　(3)SYSTEM.INIの設定
　マスタ側ボードおよびスレーブ側ボードメモリアドレス範囲(D0000H〜D3FFFHおよびD4000H〜D7FFFH)を MS-Windowsのメモリ管理下に設定するために SYSTEM.INI を変更します。

接続例では、 
	   
	   [386Enh]
	     EMMExclude=D000-D7FF

　(4)環境変数の設定
　マスタ側ボードをスレーブ側ボードの使用する環境変数を設定します。あらがじめこの環境変数を AUTOEXEC.BAT に定義しておくと便利です。なお、環境変数にはマスタ側ボードとスレーブ側ボードの実装アドレスを 必ず設定してください。設定しないと２つのＩＰＩが同時にマスタボードを使用することになります。

接続例では、 
	   SET SYS1=C:¥SYS1,1B,D0  マスタ側ＩＰＩの環境変数→¥SYS1にE7000PCシステムを導入する必要あり
               				   
	   SET SYS2=C:¥SYS2,1B,D4  スレーブ側ＩＰＩの環境変数

注意：スレーブ側にもＥ７０００を使用する場合は¥SYS2にＥ７０００ＰＣシステムプログラムを導入する必要があります。

　(5)ＩＰＩによるマスタ側とスレーブ側ボードの起動
マスタ側ボードの起動
　MS-WindowsのメイングループのＤＯＳプロンプト起動後、以下のようにＩＰＩを起動させてＥ７０００ＰＣと接続します。

C:¥>IPI SYS1(RET)

　Ｅ７０００モニタメニューで「Ｓ」、または「Ｒ」を入力してＥ７０００ＰＣのシステムプログラムをロードします。 Ｅ７０００ＰＣのプロンプト「：」が表示されたら、スレーブ側ボードの起動を行います。

スレーブ側ボードの起動
　MS-WindowsのメイングループのＤＯＳプロンプト起動後、以下のようにＩＰＩを起動させてＥＶＡボードと接続します。

C:¥>IPI SYS2(RET)

　ＥＶＡボードのプロンプト「：」が表示されたら、「●3.3 ＥＶＡボードの設定方法」の手順でＥＶＡボードを起動させます。

　●8.2 ＧＵＩＳＨを使用した場合の設定と操作方法

　GUISH(グラフィカルユーザインタフェースソフトウェア)は２つ同時に起動することはできません。 一方をIPIという形では動作可能です。
以下にIPIとGUISHを同時実行する設定を記します。設定手順を説明するにあたり、マスタ側、スレーブ側ともにE７０００ＰＣで 接続したという想定で説明します。

　■接続例
使用ツール使用ソフトIBMインタフェースボード(DSW)
アドレス(1〜5)割り込みレベル(6〜7)
マスタ　側 E7000PC GUISH.EXE D000:0000H IRQ11
スレーブ側 E7000PC IPI.EXE D400:0000H IRQ12
（上記の設定は、その他の拡張ボードとぶつからないことを前提としています。）

　(1)ＰＣ　Ｉ／Ｆボードの実装アドレスの設定
GUISHで接続するPC　I/Fの実装アドレスは、IPIで接続するPC　I/Fボードの実装アドレス より上位に設定する必要があります。
接続例では、マスタ側でGUISHを使用しているため、スレーブ側の実装アドレス　D400:0000H　 より上位の 　D000:0000H　を設定しています。

　(2)CONFIG.SYS　の設定
　CONFIG.SYSで仮想ＥＭＳメモリドライバを組み込んでいる場合、その設定変更を行う 必要があります。設定方法は「ＩＢＭ−ＰＣインタフェースユーザーズマニュアル／p6〜p7」を参照してください。
　接続例では、マスタ側ボードおよびスレーブ側ボードメモリアドレス範囲(D0000H〜D3FFFHおよびD4000H〜D7FFFH) を仮想ＥＭＳドライバの管理下に設定し、ＥＭＳのページフレームの基底アドレスをE0000Hに設定する場合は、

DEVICE=C:¥WINDOWS¥EMM386.EXE RAM /X=D000-D7FF FRAME=E000

　(3)SYSTEM.INIの設定
　マスタ側ボードおよびスレーブ側ボードメモリアドレス範囲(D0000H〜D3FFFHおよびD4000H〜D7FFFH)を MS-Windowsのメモリ管理下に設定するために SYSTEM.INI を変更します。

接続例では、 
---------------------------------------------	   

[386Enh]
    EMMExclude=D000-D7FF

---------------------------------------------

　(4)環境変数の設定
　GUISH（マスタ側）とIPI（スレーブ側）の使用する環境変数を設定します。あらかじめ この環境変数は　AUTOEXEC.BAT　に定義しておくと便利です。なお、IPIが使用する環境変数には スレーブ側ボードとの実装アドレスを必ず設定してください。
設定しない場合、GUISHとIPIが同時にマスタ側ボードを使用してしまうことになります。

接続例では、以下のように設定しています。

---------------------------------------------

SET GUISHPATH=C:¥GUISH    　　GUISH環境変数
SET E7000SYS=C:¥SYS2,IB,D4　　IPIの環境変数

---------------------------------------------

　(5)起動方法について

  1. マスタ側（GUISH）の起動
    　MS-WindowsのGUISHグループのE7000PCアイコンをクリックします。
    GUISHが起動してE7000PCと接続します。
    GUISHのコマンドエリアにE7000モニタメニューが表示されますので、「Ｓ」、または「Ｒ」 を入力してE7000PCのシステムプログラムのローディングを行います。E7000PCのプロンプト の：が表示されたら、次にスレーブ側の起動を行います。

  2. スレーブ側（IPI）の起動
    MS-WindowsのメイングループのDOSプロンプト起動後、以下のようにIPIを起動させてE7000PCと接続します。

    ---------------------------------------------

C:¥>IPI(RET)

---------------------------------------------

    E7000モニタメニューで、「Ｓ」、または「Ｒ」 を入力してE7000PCのシステムプログラムのローディングを行います。

以上
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