DE3535436C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein dezentrales Arbitrationssystem für einen Datenbuszugriff mit mehreren, an einem gemeinsamen Bus verbundenen Modulen, die Identifikations­ ziffern aufweisen, die den jeweiligen Prioritätspegel darstellen, wobei jedes Modul eine Setzeinheit zum Setzen der Identifikationsziffer, eine Verriegelungseinheit zum Halten des Wertes einer von der Setzeinheit gesetzten Identifikationsziffer, eine Arbitrationseinheit, die den Prioritätspegel des Moduls mit denen anderer Module auf der Grundlage des Wertes der gehaltenen Identifikationsziffer vergleicht und ein Signal abgibt, das den Erwerb des Rechts der Benutzung des Busses anzeigt, wenn die Entscheidung getroffen wurde, daß der Prioritätspegel des mit ihr verbundenen Moduls der höchste ist, und eine Änderungseinrichtung enthält, die den Wert der von der Verriegelungseinheit gehaltenen Identifikationszif­ fer ändert, wenn die Arbitrationseinheit ein Busbele­ gungssignal abgibt.

Ein solches Arbitrationssystem ist in der Zeitschrift "Electronic", 1980, Heft 8, Seiten 65 bis 68 beschrie­ ben. In diesem bekannten System enthält jedes Modul ein Masken-Register, das als adressierbares Latch ausgeführt ist. Nachdem ein bestimmtes Modul Bus-Master geworden ist, muß das gesamte Masken-Register dieses Moduls ge­ löscht, d. h. auf "0" gesetzt werden, während in den Masken-Registern aller anderen Module dasjenige Masken- Bit, das der Anforderungsleistung des augenblicklichen Bus-Masters zugeordnet ist, gleich "1" gesetzt wird. Auf diese Weise wird erreicht, daß dieses Modul nun die niedrigste Priorität hat, so daß alle anderen Module nicht mehr auf Anforderungen dieses Moduls Rücksicht nehmen müssen; sie haben damit höhere Priorität. Dieses bekannte Arbitrationssystem ermöglicht zwar eine faire Bus-Zuteilung; jedoch ist die hierfür realisierte Schal­ tung recht aufwendig und erfordert zur Veränderung der Priorität aller Module mindestens zwei Schritte, nämlich (1.) Setzen des gesamten Masken-Registers des Bus-Ma­ sters auf "0" und (2.) Setzen des der Anforderungslei­ tung des augenblicklichen Bus-Masters zugeordneten Masken- Bits aller anderen Module auf "1". Eine solche Vor­ gehensweise erfordert nicht nur eine recht aufwendige Verwaltung des Arbitrationssystems, sondern auch recht viel Zeit, was sich insbesondere bei der Übertragung großer Datenmengen negativ auswirkt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, das eingangs genann­ te Arbitrationssystem so weiterzuentwickeln bzw. abzu­ wandeln, daß die Veränderung der Prioritäten der teil­ nehmenden Module einfacher und schneller erfolgt.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Arbitrations­ system der eingangs genannten Art mit den Merkmalen aus dem kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1, 2 oder 3 ver­ sehen wird.

Im Gegensatz zum Stand der Technik wird die Änderung der Prioritäten sämtlicher teilnehmender Module nur in einem einzigen Schritt vollzogen. Dies wird gemäß der Ansprü­ che 1 und 2 dadurch erreicht, daß bei jedem Arbitra­ tionszyklus der Wert der Identifikationsziffer des au­ genblicklichen Bus-Masters durch die Substraktionseinheit von dem Wert der Identifikationsziffern sämtlicher teil­ nehmender Module einschließlich des augenblicklichen Bus-Masters substrahiert wird, um die Identifikationszif­ fern und somit die Priorität aller teilnehmenden Module für den nächsten Arbitrationszyklus zu ändern. Die Ände­ rung der Prioritäten aller Module erfolgt somit erfin­ dungsgemäß in einem einzigen Schritt, wodurch das Arbi­ trationssystem nicht nur schneller, sondern auch dessen Verwaltung vereinfacht wird.

In gleicher Weise kann das Arbitrationssystem erfin­ dungsgemäß vereinfacht werden, wenn anstelle der Sub­ traktionseinheit ein Dekrementierer entsprechend An­ spruch 3 vorgesehen wird. Auch bei dieser Ausführung wird zur Veränderung der Priorität nur ein einziger Schritt benötigt, wobei hier nicht die Identifikations­ ziffern sämtlicher Module, sondern lediglich die Identi­ fikationsziffer des augenblicklichen Bus-Masters verän­ dert wird, in dem die Identifikationsziffer des augen­ blicklichen Bus-Masters dekrementiert wird, während die Identifikationsziffern der übrigen teilnehmenden Module unverändert bleiben.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungen der Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines mit dem Bus-Arbitrationssystem versehen Mo­ duls;

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Verbindung der Module mit einem Bus; und

Fig. 3 und 4 Blockschaltbilder von Modulen, die mit ver­ schiedenen Bus-Arbitrations­ systemen versehen sind.

In der in Fig. 1 dargestellten Anordnung setzt eine Setzeinheit 1 Identifikationsziffern, die nachstehend als "ID-Ziffern" bezeichnet werden und den Modulen zuge­ ordnet sind, und sendet diese an eine Arbitrationsein­ heit 2. Mit dem Empfang eines Arbitrationsbefehlssignals führt die Arbitrationseinheit 2 einen Arbitrationszyklus entsprechend der Reihenfolge der ID-Ziffern durch und gibt dann ein Busbelegungssignal 4 ab, wenn die Herr­ schaft über den Bus erlangt wurde. Mit der Bezugsziffer 5 ist ein Anschluß zur Verbindung der Arbitrationsein­ heit 2 mit dem Bus bezeichnet.

Zur Vereinfachung wird angenommen, daß drei Module 6, 7 und 8, die jeweils eine in Fig. 1 dargestellte Arbitra­ tionseinheit enthalten, mit einem Bus 9 gemäß Fig. 2 verbunden sind.

In dem Blockschaltbild gemäß Fig. 1 ist zusätzlich eine Selektoreinheit 10, eine Verriegelungseinheit 11, die an sie von der Selektoreinheit 10 abgegebene Signale spei­ chert, und eine Substraktionseinheit 12 vorgesehen, die ein über den Anschluß 5 abgegebenes Signal von dem Aus­ gangssignal der Verriegelungseinheit 11 subtrahiert, um eine Identifikationsziffer zu erhal­ ten. Die ebenfalls diese Einheiten aufweisenden Module 6 bis 8 sind in Übereinstimmung mit dem Blockschaltbild gemäß Fig. 2 mit dem Bus 9 verbunden.

Nachstehend soll die Funktionsweise der Module näher er­ läutert werden. Im Ausgangszustand jedes der Module 6, 7 und 8 wählt die Selektoreinheit 10 ein Signal aus den von der Setzeinheit 1 abgegebenen Signalen ID0 bis ID4 aus und speichert das ausgewählte Signal als die Identi­ fikationsziffer des Moduls in der Verriegelungseinheit 11. In einem Arbitrationszyklus wird die in der Ver­ riegelungseinheit gespeicherte ID-Ziffer über die Arbi­ trationseinheit 2 an einen Bus 9 abgegeben. Die Arbi­ trationseinheit 2 vergleicht die ID-Ziffern miteinander und entscheidet die Priorität des Moduls in bekannter Weise. Nur das Busbelegungssignal 4 des Moduls, das die höchste Priorität aufweist und Kontrolle über den Bus 9 erlangt hat, wird signifikant. Der Bus 9 und der An­ schluß 5 haben einen Wert, der der Inversion des Wertes der ID-Ziffer des Moduls entspricht, das Herrschaft über den Bus besitzt. Darüber hinaus subtrahiert die Substraktionseinheit 12 jedes der Module 6, 7 und 8 einen der Inversion des Wertes am Anschluß 5 ent­ sprechenden Wert von dem Wert der ID-Ziffer, d. h. dem Wert des Ausgangs der Verriegelungseinheit 11. Das Er­ gebnis der Subtraktion wird in der Verriegelungseinheit 11 gespeichert. In einem nach dem Anfangszustand liegen­ den Zustand wählt die Selektoreinheit 10 den Ausgang der Subtraktionseinheit 12. Zu jedem Arbitrationszyklus wird der Wert der ID-Ziffer des Moduls, das die Kontrolle über den Bus 9 erlangt hat, von dem Wert der in den Modulen 6, 7 und 8 gespeicherten ID-Ziffern sub­ trahiert, um die ID-Ziffern der Module 6, 7 und 8 für den nächsten Arbitrationszyklus zu ändern.

Als Beispiel wird angenommen, daß die Werte der ID- Ziffern der Module 6, 7 und 8 gleich 10, 8 bzw. 5 sind und daß die Module 7 und 8, die die ID-Ziffern mit den Werten 8 und 5 aufweisen, einen Arbitrationszykus aus­ führen. Soweit erlangt das Modul 7, das den größeren Wert der ID-Ziffer, nämlich 8, aufweist, Zugriff zum Bus 9 und der Wert 8 wird von den Werten der ID-Ziffern der Mo­ dule 6, 7 und 8 für die nächste Arbitration subtra­ hiert. Demzufolge werden die Werte 10, 8 und 5 zu Werten 2, 0 bzw. -3 reduziert. Da die Subtraktionser­ gebnisse Vorzeichenbits ignorieren, wird -3 als 13 ange­ sehen und der Wert 13 als ID-Ziffer für den nächsten Ar­ bitrationszyklus gespeichert. Da der Wert der ID-Ziffer des Moduls, das 8 als Wert der ID-Ziffer im vorange­ gangenen Arbitrationszyklus hatte und Zugriff zum Bus erlangte, 0 (Null) wird, ist die Priorität dieses Mo­ duls beim nächsten Arbitrationszyklus die niedrigste, während der Wert der ID-Ziffer des Moduls, das 5 als Nummer für die ID-Ziffer in dem vorangegangenen Arbi­ trationszyklus hatte zu 13 beim nächsten Arbitrationszy­ klus, so daß dieses Modul die höchste Priorität beim nächsten Arbitrationszyklus hat.

Bei diesem Ausführungsbeispiel können 32 Werte, nämlich von 0 bis 31, entsprechend 5 Bits als Werte für die ID- Ziffern gesetzt werden, es kann aber auch jede belie­ bige Zahl von Bits entsprechend der Anzahl der Module gesetzt werden.

Aus der vorstehenden Beschreibung des Ausführungsbei­ spieles kann entnommen werden, daß die ID-Ziffer, die den Dringlichkeitspegel der mit dem Bus verbundenen Mo­ dule repräsentiert, mit jedem Arbitrationszyklus aktualisiert wird und die höchste Priorität dem Modul zugeordnet wird, das den größten Wert der ID-Ziffer hat. Demzufolge wird die Gelegenheit, Zugriff zum Bus zu erlangen, nicht für bestimmte Module erleichtert bzw. diesen Modulen leichter ermöglicht, sondern allen Mo­ dulen wird die gleiche Gelegenheit gegeben.

In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel darge­ stellt, wobei die in Fig. 3 verwendeten Bezugsziffern, die mit den in Fig. 1 verwendeten Bezugsziffern über­ einstimmen, gleiche Teile wie Fig. 1 bezeichnen. In dem in Fig. 3 dargestellten Modul ist die im Modul gemäß Fig. 1 verwendete Subtraktionseinheit 12 durch einen Dekrementierer 31 ersetzt worden. Der Dekrementierer 31 empfängt ein Signal von der Verriegelungseinheit 11 und gibt ein Ausgangssignal an die Selektoreinheit 10 ab.

Nachstehend soll die Funktionsweise dieses Ausführungs­ beispieles beschrieben werden. Befinden sich die Module 6, 7 und 8 im Ausgangszustand, so wählt die Selektorein­ heit 10 ein Signal aus den Signalen ID0 bis ID4 aus, die von einer Setzeinheit 1 abgegeben werden und über­ trägt das ausgewählte Signal an eine Verriegelungsein­ heit 11, die das an sie abgegebene Signal als ID-Ziffer des Moduls speichert. Wird eine Verbindung zu dem Bus gewünscht, so wird die in der Verriegelungseinheit 11 gespeicherte ID-Ziffer über eine Arbitrationseinheit 2 an den Anschluß 5 als ID-Ziffer abgegeben. Die Arbi­ trationseinheit entscheidet den Prioritätspegel des Mo­ duls auf der Grundlage der ID-Ziffer in der vorbeschrie­ benen Weise. Nur das Busbelegungssignal 4 des Moduls mit dem höchsten Prioritätspegel, beispielsweise das Modul 6, das Kontrolle über den Bus 9 erlangt, wird signifikant. Mit der Entscheidung, daß das Busbelegungs­ signal 4 signifikant wird, reduziert der Dekrementierer den Wert der ID-Ziffer um einen Wert, beispielsweise um 1 (Eins), um die ID-Ziffer zu aktualisieren. Diese aktualisierte ID-Ziffer wird in der Verriegelungsein­ heit 11 des Moduls 6 für den nächsten Arbitrationszyklus gespeichert. In einem anderen Zustand als im An­ fangszustand wählt die Selektoreinheit 10 den Ausgang des Dekrementierers 31. Da die ID-Ziffer der anderen Mo­ dule 7 und 8, die noch nicht Zugriff zum Bus erlangen konnten, unverändert gehalten wurden, hat entweder das Modul 7 oder das Modul 8 den höchsten Prioritätspegel für den nächsten Arbitrationszyklus.

In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der vor­ liegenden Erfindung dargestellt, in dem der Ausgangsan­ schluß der Setzeinheit 1 sowohl mit einem Eingang der Eingangsanschlüsse einer anderen Subtrationseinheit 42 als auch mit einem mit einem Bus verbundenen Anschluß 40 verbunden ist. Der Anschluß 40 ist darüber hinaus mit dem Eingangsanschluß einer Verriegelungseinheit 41 ver­ bunden. Der Ausgangsanschluß der Verriegelungseinheit 41 ist mit dem anderen Eingangsanschluß der Subtrak­ tionseinheit 42 verbunden. Damit ist die Subtraktions­ einheit 42 in der Lage, den Wert einer in der Verriege­ lungseinheit 41 gespeicherten ID-Ziffer von dem Wert einer von der Setzeinheit 1 gesetzten ID-Ziffer zu sub­ trahieren. Das Ergebnis der Subtraktion wird an die Arbitrationseinheit 2 übertragen. Die Funktion der Arbi­ trationseinheit 2 ist dieselbe wie die der in den Aus­ führungsbeispielen gemäß den Fig. 1 und 3 dargestellten und erläuterten Arbitrationseinheiten.

Die Setzeinheit 1 eines Moduls, das Kontrolle über den Bus 9 erlangt hat, gibt ein signifikantes Signal an einen Anschluß 40 ab. Eine Verriegelungseinheit 41 hält bzw. verriegelt den Wert des signifikanten Signals. Die Subtraktionseinheit 42 subtrahiert das Signal der Ver­ riegelungseinheit von dem Signal der Setzeinheit 1 und gibt den Rest als Ausgangssignal ab, das als ID-Ziffer der Module 6 bis 8 beim nächsten Arbitrationszyklus ver­ wendet wird. In einem Arbitrationszyklus wird die von der Subtraktionseinheit 42 abgegebene ID-Ziffer über die Arbitrationseinheit 2 an den Bus 9 abgegeben. Die Arbitrationseinheit 2 führt einen Vergleich und die Ent­ scheidung über den Prioritätspegel in bekannter Weise durch. Nur das Busbelegungssignal 4 eines Moduls, das die höchste Priorität hat und Zugriff zum Bus erlangt hat, wird signifikant und die von der Setzeinheit 1 an den Anschluß 40 abgegebene ID-Ziffer wird so übertragen wie sie ist. Die Verriegelungseinheit 41 wird in den An­ fangszustand zurückgesetzt.

Somit wird bei jedem Arbitrationszyklus die ID-Ziffer des Moduls, das Kontrolle über den Bus erlangt hat, von den ID-Ziffern der Module 6, 7 und 8 subtrahiert, um den Modulen unterschiedliche ID-Ziffern für den nächsten Arbitrationszyklus zuzuführen.

Nimmt man beispielsweise an, daß die Werte der ID- Ziffern der Module 6, 7 und 8 gleich 3, 5 bzw. 10 sind und die Module 7 und 8 mit den Werten 5 und 10 der ID- Ziffern in einen Arbitrationszyklus eintreten, während das Modul 6 Kontrolle über den Bus 9 im vorangegangenen Arbitrationszyklus erlangt hatte, so wird der Wert 3 der ID-Ziffer des Moduls 6 von der Verriegelungseinheit 41 gehalten. Anschließend betragen die Werte der Sub­ traktionseinheiten 42 der Module 7 und 8 gleich 2 und 7 und demzufolge erlangt das Modul 8 mit seiner größeren ID-Ziffer Kontrolle über den Bus 9. Die Verriegelungs­ einheit 41 jedes Moduls hält den Wert 10 der ID-Ziffer, die von der Setzeinheit 1 des Moduls 8 gesetzt wurde. Dem­ zufolge subtrahieren die Module 6, 7 und 8 den Wert 10 (Zehn) von den Werten ihrer ID-Ziffern, so daß die ID-Ziffern der Module 6, 7 und 8 zu -7, -5 und 0 werden. Da bei dieser Operation die Vorzeichen igno­ riert werden, werden die Werte -7 und -5 als Werte 9 bzw. 11 angesehen und die Werte 9 und 11 als Werte für den nächsten Arbitrationszyklus verwendet. Damit wird der Wert der ID-Ziffer des Moduls 8, das Kontrolle über den Bus 9 im vorangegangenen Arbitrationszyklus erlangt hatte zu 0 (Null) und demzufolge der Prioritätspegel des Moduls 8 im nächsten Arbitrationszyklus der niedrigste.

In diesem Ausführungsbeispiel können 32 Werte, nämlich von 0 bis 31, entsprechend 5 Bits als Werte für die ID- Ziffern gesetzt werden, jedoch ist dieses Ausführungs­ beispiel nicht auf diese Anzahl von Bits beschränkt.

Claims (3)

1. Dezentrales Arbitrationssystem für einen Datenbuszu­ griff mit mehreren, an einem gemeinsamen Bus (9) verbun­ denen Modulen (6 bis 8), die Identifikationsziffern aufweisen, die den jeweiligen Prioritätspegel darstel­ len, wobei jedes Modul (6; 7; 8)
eine Setzeinheit (1) zum Setzen der Identifikationszif­ fer,
eine Verriegelungseinheit (11) zum Halten des Wertes einer von der Setzeinheit (1) gesetzten Identifikations­ ziffer,
eine Arbitrationseinheit (2), die den Prioritätspegel des Moduls (6; 7; 8) mit denen anderer Module (6 bis 8) auf der Grundlage des Wertes der gehaltenen Identifika­ tionsziffer vergleicht und ein Signal abgibt, das den Erwerb des Rechts der Benutzung des Busses (9) anzeigt, wenn die Entscheidung getroffen wurde, daß der Priori­ tätspegel des mit ihr verbundenen Moduls der höchste ist, und
eine Änderungseinrichtung (12, 31, 42) enthält, die den Wert der von der Verriegelungseinheit (11) gehaltenen Identifikationsziffer ändert, wenn die Arbitrationsein­ heit (2) ein Busbelegungssignal abgibt; dadurch gekennzeichnet, daß
die Arbitrationseinheit (2) einen Wert an den Bus (9) abgibt, der der Inversion des Wertes einer von der Ver­ riegelungseinheit (11) an die Arbitrationseinheit (2) abgegebenen Identifikationsziffer entspricht; und
die Änderungseinrichtung (12, 31, 42) eine Subtraktionseinheit (12) aufweist, die den invertierten Werte von dem Wert der Identifikationsziffer subtrahiert, der von der Verriege­ lungseinheit (11) gehalten wird und die Verriegelungs­ einheit (11) veranlaßt, das Ergebnis der Subtraktion zu halten.

2. Dezentrales Arbitrationssystem nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderungseinrichtung (12, 31, 42) eine andere Subtraktionseinheit (42) aufweist, die den von der Verriegelungseinheit (11) gehaltenen Wert der Identifi­ kationsziffer von dem Wert einer von der Setzeinheit (1) gesetzten Identifikationsziffer subtrahiert.

3. Dezentrales Arbitrationssystem nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderungseinrichtung (12, 31, 42) einen Dekrementierer (31) aufweist, der den Wert der von der Verriegelungseinheit (11) gehaltenen Identifika­ tionsziffer um einen vorbestimmten Wert bei jedem Erwerb des Rechts zur Benutzung des Busses (9) durch die Arbi­ trationseinheit (2) reduziert.