DD273345A1 - Verfahren und anordnung zur datenuebertragung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf die Steuerung der Datenuebertragung zwischen Rechnern und Steuerungen gleichen oder unterschiedlichen Typs. Ziel ist es, die Produktivitaet und Effektivitaet des Entwurfs von Steuerungen der Datenuebertragung wesentlich zu steigern, indem dem Anwender einheitliche Beschreibungsmittel fuer das Definieren einer speziellen Steuerung zur Verfuegung gestellt werden. Wesentlich ist, dass alle spezifischen Eigenschaften einer Datenuebertragung in Operanden- und Steuerungsbeschreibungssaetzen dargestellt werden. Aenderungen und Erweiterungen der bei der Datenuebertragung zu realisierenden Protokolle werden durch Aenderung oder Erweiterung im Operanden- und/oder im Steuerungsbeschreibungssatz realisiert. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Kommunikation und Datenübertragung zwischen Rechnern und Steuerungen. Die Anwendung der Erfindung ist für die Datenübertragung nach fixierten Protokollen möglich.

Charakteristik des gegenwärtigen Standes der Technik

Mit der Einführung der Mikrorechentechnik und der damit verbundenen Einführung der verteilten Speicherung und Verarbeitung von Informationen entwickelte sich die Datenübertragung zwischen Rechnern und Steuerungen gleichen oder unterschiedlichen Typs umfangreich. Die Übersicht zeigt das typische Schichtenmodell heutiger Datenübertragungsverfahren zwischen Rechnern und Steuerungen auf Standleitungen.

NutzDrl Nutzer2

Däti-nubertr.igungsprotohol 1 ii. B. B3C3)

Datenübertragung < > Datenübertragung

._ Dr i verprotokol1

Driver < -- > Dr i ver

Hard war epr ο toi: ο Π

Hardware < > Hardware

RECHNER 1 RECHNER 2

Das Schichtenmodell hantiert die Grundbegriffe Schnittstelle und Protokoll. Die Einhaltung derselben ermöglicht die Austauschbarkeit von Modulen in vertikaler Richtung. Über die innere Struktur einer Schicht wird nicht ausgesagt. Die

erforderlichen geräte- und programmtechnischen Einheiten zur Datenübertragung worden zur Umsetzung der vorgegebenen Übortragungsprotokolle auf unterschiedlichen Niveau realisiert. Daraus ergibt sich wechselseitig bei jeder Änderung der kommunizierenden Hardware oder der iu verwendenden Protokolle dor Datenübertragung die Notwendigkeit, völlig odor teilweise das Verfahren der Datenübertragung und damit die programmtechnischon Einheiton neu zu erarbeiten. In JP 62-989770 (H04N1 /3:2) wird z.B. eine Schaltungsanordnung beschrieben, die die Kommunikationsrechte einer Teilnehmerstation an oinem Rechnernetz (z. B. Telefonnetz für Rechnerkommunikation) überprüft. Sie gewährleistet einen Schutz gegenüber unbefugtem Zugriff von Kommunikationspartnern. Dazu wird auf der Ebene der Zugriffseinheit ein spezielles Protokoll geschaffen, welches den Verbindungsaufbau, den Datenaustausch und die Fehlorroaktionon boschreibt. Die Lösung bezieht sich nur auf ein stai r vorgegebenes Protokol¹. Flexibilität des logischen Protokolls ist nicht möglich. Lediglich durch Änderung der Schlitzschlüssel kann Variabilität bezüglich der Zugriffsoigonschafton erreicht werden. JP 62-98939 beschreibt ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Weitergabe dos Pollingrechts in Mastor-Slave-Kommunikationsnetzen. Aufgrund einer speziellen Schaltungsanordnung ist es dadurch möglich oiner untergeordneten Station (Slave) das Steuerungsrecht für dio Kommunikation, welches sonst die sogenannte Steuerstation (Maser) inne hat, zeitweilig zu übertragen. Damit ist es möglich, einen Zusammenbruch dos Gesamtsystems bei Ausfall der Masterstation zu verhindern. Prinzipiell ist das Verfahren durch Anwendung des Zustandsgrapheninterpretorkonzopts lösbar. Es wird jodoch ausschließlich auf eine solche Hardwarelösung orientiert, die dio Flexibilität einschränkt.

JP 62-98943 (H04L13/00) beschreibt eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren zur Datemkommunikation mit hoher Zuverlässigkeit und Effektivität. Das Konzept beruht auf der Erkennung eines Begrenzerzeichens in den empfangenen Daten. Dieses Zeichen führt beim Empfänger zu fostdefinierten Fehler- bzw. Datenendebehandlungsreaktionen. Der Gegenstation wird der aktuelle Stationszustand mitgeteilt. Diü Lösung bezieht sich auf ein fixiertes Protokoll. Die Vorgehensweise, ein Protokoll durch selbständig arbeitende Logikbausteine zu realisieren ist prinzipiell bekannt. Das Abstract der Patentschrift enthält keine Aussagen übe'die Strukturierung und den inneren Aufbau der Logik zur Gewäh; leistung der Funktionen.

Ziel dar Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Übertragung gegenüber Änderungen des verwendeten Protokolls und der verwendeten Hardware flexibel zu gestalten, und eventuell notwendige Ergänzungen schnell und übersichtlich ausführen zu können.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine spezielle Steuerung für eine Datenübertragung zu entwickeln, die es ermöglicht, verschiedene Protokolle umschaltbar bereitzuhalten.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Steuerung der Datenübertragung unter Anwendung des Zustandsgraphen-Interpreter-Konzepts aus drei Grundelementen besteht:

1. dem universellen Steuerungskern, der für alle Anwendungsfälle dieselben Steuerungsalgorithmen enthält,

2. dem Operandensatz, welcher eine Zusammenfassung aller notwendigen Einheiten (Entitäten), steuerunysintern widergespiegelt als Operanden mit d/namischem (abzulegen auf RAM) und statischen (abgespeichert z. B. auf PROM) Informations'.eil, enthält und

3. dem Steuerungsbeschreibungssatz, welcher für jede im Operandensatz dargestellten Einheit die notwendige Steuerungsbeschreibung beinhaltet.

Der Steuerungskern legt die von einer Schnittstelle zum Nutzor oder zum Treiber eintreffenden Daten in dynamischen Informationsteilen des Operandensatzes ab. Aus dazugehörigen Steiierungsboschreibungen im Steuerungsbeschreibungssatzer mittelt er Aktionen und löst diese aus. Die Ste jorungsbeschreibungen sind interne Darstellungen datenflußorientierter Modelle.

Eine Aktion wird ermittelt, indem ausgehend vom Graph, der Bestandteil der Siteuerungsbeschreibung ist, alle möglichen Transitionen sequentiell in einer Transitionstabelle geprüft werden. Bei erfüllter Bedingung wird aus einer Bedingungstabelle unter Verwendung einer Bedingungsbibliothek die zugehörige Aktion aus einer Aktionstabelle entnommen und unter Verwendung einer Aktionsbibliothek ausgelöst. Tabelle und Bibliothek sind jeweils über Reflexion oder Indizierung miteinander verbunden.

Wie die rechentechnische Praxis zeigt, sind die heute ?ur Anwendung kommenden Protokolle sehr vielgestaltig. Allen Protokollen ist gemeinsam, daß ihre Realisierung durch die Anwendung der flexiblen, datenflußorientierten Datenübertragung einheitlich beschrieben werden kann. Erfolgt die Beschreibung in der im Ausführungsbeispiel näher erläuterten kanonisierten Form, so ist eine formale Umsetzung in den Steuerungsbeschreibungssatz möglich. Ein weiterer wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht in der Möglichkeit der Mehrfachdefinition des Steuerungsbeschreibungssatzes. Es ist nicht notwendig, eine eimmal kontigurierte Steuerung starr beizubehalten. Durch die flexible, datenflußorientierte Datenübertragung wird es möglich, mehrere Protokolle zeitlich parallel oder nacheinander zu handhaben. Dies erfolgt durch die Umschaltung zwischen mehreren Steuerung?boschreibungssätzen. Es ist möglich, diese Teilfelder auf verschiedenen Teilen verfügbarer Speichermedien abzulegen, so z. B. auf EPRCM oder im Hauptspeicher. Der Steuerungskern nutzt nach seiner Initialisierung die im Steuerungsbeschreibungssatz abgelegten Informationen, indem or die in der Hardware eintreffenden Datenübertragungseinheiten bewertend klassifiziert und unter Berücksichtigung des aktuellen Zustands des zugeordneten Operanden aus dem Operandensat2 die notwendige Veränderung dieses Zustande und die abzusendenden Datenübertragungseinheiten der Hardware bereitstellt. In jedem aktuellen Zustand der Datenübertragung gibt es stets eine aktuelle Menge zulässiger Datenübertragungseinheiten, so daß jede Einheit, die nicht Element dieser aktuellen Menge ist, als fehlerhaft klassifizierbar ist und zu entsprechenden, gemäß Protokoll festgelegten Übermittlungen von Datenübertraguhciseinheiten führt. In jedem aktuellen Zustand der Datenübertragung gibt es darüber hinaus eine aktuelle Grenzzeit, die angibt, daß bis zum Erreichen der Grenzzeit eine Datenübertragungseinheit an der Hardware eintreffen muß. Wird diese Grenzzeit, die ii> einem aktuellen Zustand auch potentiell unendlich sein kann, überschritten, so ist damit die

Fehlerhaftigkeit der Datenübertragung diagnostiziert und entsprechende Aktionen können nach Protokoll eingeleitet werden. Der Nutzer der Datenübertragung spezifiziert also lediglich ein Grundelement des Systems, in welchem alle stouerungstypischen Daten zusammengefaßt sind, und modifiziert eventuell den zugehörigen Operandensatz. Hierin liegt die Ursache der Effektivitätssteigerung bei der Entwicklung von Stouerungsprogrammen für die Datenübertragung. Bei lotzterem bietet die Erfindung des weiteren die Möglichkeit, die zu realisierenden Protokolle dynamisch durch Veränderung des zugeordneten Steuerungsbeschreibungssatzes zu ändern. Der ökonomische Vorteil des Verfahrens besteht in der Universalität des Stauerungskorns und damit verbunden in der Möglichkeit der Übersichtlichen und effektiven, weil kanonisierten Änderbarkeit und Erweiterbdrkeit der Protokolle, mit geringem ogrammleraufwand. Es entfällt damit, wie gezeigt, die Notwendigkeit, bei Änderungen und Erweiterungen der Protokolle das gesamte Steuerungsprogramm zu überarbeiten bzw. neu zu erstollon. Durch die Universalität cos Steiiorungskerns vergrößert sich die Transparenz und zugleich wird die Produktivität boi der Entwicklung fiinor neuen Steuerung wesentlich erhöht.

Ausführungsbeispiel

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1. die erfindungsgemäße Strukturierung der Datenübertragung und Fig. 2: die or'indungsgomäße Struktur des Steuerungsbeschreibungssutzes 3.

Die Erfindung bezieht sich auf die Struktur der Schicht „Datenübertragung" oben gezeigter Übersicht. Die Datenübertragung wird durch die drei Grundbausteine Steuerungskern 1, Operandensatz 2, und Steuerungsbeschreibungssatz 3 realisiert (Fig. 1). Der Steuerungskern 1 legt die von einer Schnittstelle zum Nutzer oder zum Treiber eintreffenden Daten im Operdndensatz 2 ab. Aus der dazugehörigen Steuerungsbeschreibung 3, die interne Darstellungen datenflußoriontiortor Modelle enthält, ermittelt er eine Aktion und löst diese aus. Die Aktion wird ermittelt, indem ausgehend vom Graph 9, der Bestandteil des Steuerungsbeschreibungssatzes 3 ist, alle möglichen Transitionen sequentiell in einer Transitionstabelle 6 geprüft werden. Bei erfüllter Bedingung wird aus einer Bedingungstabelle 5 unter Verwendung einer Bedingungsbibliothok 4 die zugehörige Al.'.lon aus einer A.aionstabelle 7 entnommen und unter Verwendung einer Aktionsbibliothek 8 ausgelöst. Tabelle und Bibliothek sind jeweils über Reflexion oder Indizierung miteinander verbunden.

Anders als alle bekannten Lösungen zur Datenübertragung ist die Erfindung datenflußorientiort, insofern die Steuerungsb.!Schreibungen interne Darstellungen datenflußorientierter Modelle sind. Des weiteren ist die erfindungsnemäße Lösung auch dadurch flexibel, daß mehrere voneinander unabhängige Steuerungsbeschreib jngssätze bereitgehalten werden können. Im Sti'uorungskern werden alle stets gleichen Steueralgorithmen unabhängig vom Protokoll (BSC3, XON/XOFF) zusarnmengeft ßt. Der Inhalt des Steuerungsbeschreibungssatzes wird vom konkret zu realisierenden Protokoll der Übertragung bestimmt. Die Beschreibung einer Steuerung erfolgt mit dem Modell des doterminierten abstrakten Automaten. Die externe Darstellung des determinierte abstrakte Automaten erfolgt mit Hilfe des Zustandsgraphen. Wird eine Steuerung zur Datenübertragung mittels abstrakten Automaten beschrieben, so erfolgt deren Beschreibung im Steuerungsbeschreibungssatz, welcher eine steuerungsinterne Darstellung vom Zustandsgraphen ist. Für die Definition eines Steuerungsbeschreibungssatzes sind erfindungsgemäß reservierte Schlüsselwörter in Bedingungs-, Transitions- und Aktionstabelle 5,6 und 7 vorhanden. Für jede notwendige Einheit (Entität) ist ein solcher Zustandsgraph angegeben und formal in die rechnerinterne Darstellung umgesetzt. Das Ergebnis dieser Umsetzung stellt eine Steuerungsbeschreibung dar. Dieser werden die Entitaten in ihrer rechnerinternen Darstellung als Operanden zugeordnet. Die Operanden enthalten ein eineindeutiges Identifikationszeichen, den aktuellen Zustand, die Nummer des zugeordneten Zustandsgraphen als Teil der Steuerungsbeschreibung sowie eine bestimmte Anzahl von Parametern zur freien Verwendung. Der Stnuerungsbeschreibungssatz stellt die Gesamtheit aller zu einem zu realisierenden Protokoll benötigten Steuerungsbeschreibungen, durch welche die Gesamtheit der Eigenschaften eines Protokolls beschrieben wird, dar.

Die Gesamtheit der benötigten Operanden ist der Operandensatz 2, wobei mehreren Operanden eine Steuerungsbeschreibung zugeordnet sein kann. Zur Darstellung von Zustandsgraphen stehen die folgenden Elemente zur Verfugung:

- Bedingung als Beschreibung der Voraussetzungen für eine Transition,

- Aktion als auszuführende Aktivität einer Transition,

- Transition als zusammenfassende Darstellung des Tupels (Quellzustand, Ziolzustand, Bedingung, Aktion) und

- Graphen als zusammenfassende Darstellung der Menge aller Transitionen eines Zustandsgraphen.

Die Darstellung erfolgt in Vektorform, wobei als erstes Element des Vektors stets die Anzahl der folgenden Tupel angegeben ist. Bedingungs 4 und Aktionsbibliotheken 8 fassen die als Bedingungen und Aktionen aller Transitionen definierten Funktionen logisch zusammen. Es entsteht damit die aus Fig.2 ersichtliche Referonzkette.

Claims (5)

1. Verfahren zur Datenübertragung zwischen elektronischen Digitalrechnern und/oder Steuerungen nach fixierten Protokollen unter Nutzung des Zustandsgraphen-Interpreter-Konzepts, gekennzeichnet dadurch, daß ein Steuerungskern (1) die ^v/on einer Schnittstelle zum Nutzer oder zum Treiber eintreffenden Daten in Operandensätzen (2) ablegt und aus einem dazugehörigen Steuerungsbeschreibungssatz (3), der interne Darstellungen datenflußorientierter Modelle enthält, eine Aktion ermittelt und auslöst.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Aktion ermittelt wird, indem ausgehend vom Graph (9), der Bestandteil des Steuerungsbeschreibungssatzes (3) ist/alle möglichen Transitionen sequentiell in einer Transitionstabelle (6) geprüft werden, bei erfüllter Bedingung aus einer Bedingungstabelle (5) unter Verwendung einer Bedingungsbibliothek (4) die zugehörige Aktion aus einer Aktionstabelle (7) entnommen und unter Verwendung einer Aktionsbibliothek (8) aufgelöst wird.

3. Anordnung zur Datenübertragung zwischen elektronischen Digitalrechnern und Steuerungen nach fixierten Protokollen unter Nutzung des Zustandsgraphen-Interpreter-Konzepts, gekennzeichnet dadurch, daß die Datenübertragung aus den drei Grundelementen Steuerungskern (1), Operandensatz (2) und Steuerungsbeschreibungssatz (3)bes':eht, der Steuerungskern (1) mit dem Operandensatz (2) einerseits und andererseits mit Steuerungv.beschreibungssatz (3) verbunden ist, zu jedem Operandensatz (2) mindestens ein Steuerungsbeschreibungssatz (3) vorhanden ist und der Steuerungsbeschreibungssatz interne Darstellungen datenflußorientierter Modelle enthält, wobei an sich bekannte Schnittstellen des Steuerungskerns (1) zum Nutzer und zum Treiber vorhanden sind.

4. Anordnung nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß der Steuerungskern (1) alle für jede Anwendungen gleichen Steueralgorithmen enthält und alle steuerungsspezifischen Informationen im Operanden- (2) und im Steuerungsbeschreibungssatz (3) enthalten sind.

5. Anordnung nach Anspruch 3 und 4, gekennzeichnet dadurch, daß der Steuerungsbeschreibungssatz (3) Graphen (9), eineTransitio;istabelle (6), eine Bedingungstabelle (5), eine Bedingungsbibliothek (4), eine Aktionstabelle (7) und eine Aktionsbibliothek (8) enthält und Tabelle und Bibliothek jeweils durch Reflexion oder Indizierung miteinander verbunden sind.