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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auswahl einer von mehreren Warteschlangen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Es sind Verfahren zur Auswahl einer von mehreren Warteschlangen bekannt, um aus der ausgewählten Warteschlange eines oder mehrere Datensegmente zu entnehmen.
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Offenbarung der Erfindung
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Das der Erfindung zugrundeliegende Problem wird durch ein Verfahren nach dem Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich in der nachfolgenden Beschreibung und in den Zeichnungen, wobei die Merkmale in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird.
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Durch einen ersten Scheduler, einen zweiten Scheduler und einen dritten Scheduler wird eine Warteschlange ausgewählt, so dass eines oder mehrere Datensegmente aus der ausgewählten Warteschlange an die Ausgangschnittstelle weitergeleitet werden können. Durch dieses vorteilhafte dreistufige Scheduling wird zum einen ermöglicht, dass hochpriore Daten, die für eine bestimmte Ausgangschnittstelle bestimmt sind, auch hochprior behandelt und versendet werden. Zum anderen wird durch diese dreistufige Scheduling-Operation ein Verfahren geschaffen, das auf einfache Art und Weise in Hardware ausgebildet werden kann.
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Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnungen dargestellt sind. Alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale bilden für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung oder Darstellung in der Beschreibung oder Zeichnung. Für funktionsäquivalente Größen und Merkmale werden in allen Figuren auch bei unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen verwendet. Nachfolgen werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1 ein Kommunikationsschema;
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2 ein dreistufiges Scheduling-Verfahren in schematischer Form; und
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3 ein schematisches Prozessdiagramm.
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1 zeigt ein Kommunikationsschema 2 bei dem mehrere Warteschlangen 4a–4c mit Daten gefüllt werden. Für die Warteschlangen 4 ist eine einzige Prozessiereinheit 6 vorhanden. Aufgrund der einzigen Prozessiereinheit 6 muss mittels einer Auswahleinheit 8 bestimmt werden, in welcher Reihenfolge und wie lange die Prozessiereinheit 6 Daten aus den unterschiedlichen Warteschlangen 4 erhält. Die Prozessiereinheit 6 ist mit unterschiedlichen Ausgangsschnittstellen 10a–10c verbunden, an die die Daten aus den Warteschlangen weitergeleitet werden.
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2 zeigt ein dreistuftiges Schedulingverfahren in einer schematischen Ansicht 12. Eine erste, aktive Ringliste 14, die auch als aktives Kalenderrad bezeichenbar ist, enthält eine Abfolge von jeweils für einen Zeitschlitz vorgesehenen Verarbeitungschritten, wobei ein Verarbeitungsschritt einer Ausgangschnittstelle 10 zugeordnet ist. Die Ringliste 14 wird pro Eintrag in einen Zeitschlitz abgearbeitet gemäß einem Pfeil 16. Nach Abarbeitung des untersten bzw. letzten Elements der Ringliste 14, hier für die Schnittstelle 10c, wird wieder bei dem ersten Element der Ringliste 14, hier für die Schnittstelle 10a, begonnen. So ist einem Zeitschlitz jeweils eine Ausgangschnittstelle 10 in der Ringliste 14 zugeordnet. So wird in dem ersten Element der Ringliste 10 eine Warteschlange 4 für die Ausgangsschnittstelle 10a abgearbeitet. Für den zweiten und dritten Eintrag wird jeweils eine Warteschlange 4 für die Ausgangsschnittstelle 10b abgearbeitet. Für den letzten Eintrag wird eine Warteschlange 4 für die Ausgangsschnittstelle 10c abgearbeitet.
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Es werden nur dann ein oder mehrere Datensegmente aus einer ausgewählten Warteschlange 4 entfernt, wenn in dem aktuellen Zeitschlitz die Ausgangsschnittstelle 10 empfangsbereit ist. In einer anderen Ausführungsform wird eine Warteschlange nur dann ausgewählt, wenn in dem aktuellen Zeitschlitz die jeweilige Ausgangsschnittstelle 10, die gemäß der aktiven Ringliste 14 ausgewählt ist, empfangsbereit ist.
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Des Weiteren ist neben der aktiven Ringliste 14 eine passive Ringliste 18 im Hintergrund dargestellt, die während der Abarbeitung der aktiven Ringliste 14 konfigurierbar ist. Die passive Ringliste 18 kann nach deren Konfiguration die aktive Ringliste 14 ersetzen. Die passive Ringliste 18 dient dazu, um während des Betriebs der Prozessiereinheit 6 hinzukommende Ausgangsschnittstellen 10 oder deaktivierte Ausgangsschnittstellen 10 zu berücksichtigen. Des Weiteren kann eine Gewichtung bei der Bedienung der Schnittstellen 10 in dem passiven Kalenderrad 18 berücksichtigt werden.
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Die Verwaltung und Abarbeitung der Ringlisten 14 und 18 wird mit Hilfe eines ersten Scheduler 20 durchgeführt, der die Ausgangsschnittstelle 10 auswählt. Beispielhaft anhand des zweiten Eintrages in der Ringliste 14 ist der Ausgangsschnittstelle 10b eine Anzahl von Prioritäten 22a und 22b zugeordnet wobei die gezeigte Anzahl von zwei Prioritäten 22 nur beispielhaft ist. Über die Anzahl der Prioritäten und eines Prioritäts-Schedulings bezüglich der Prioritäten 22 kann sichergestellt werden, dass hochpriore Daten in ausgewählten Warteschlangen 4, denen eine höherwertige Priorität 22 zugeordnet ist, bevorzugt bearbeitet und versendet werden.
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Mittels eines zweiten Scheduler 24 wird anhand fester Prioritäten 22 ein Prioritäts-Scheduling durchgeführt und damit eine Anzahl von Warteschlangen 4 auswählt. Der Priorität 22 ist eine Anzahl von Warteschlangen 4 zugeordnet. So ist der Priorität 22a eine erste Anzahl von Warteschlangen 4d–4i zugeordnet. Der zweiten Priorität 22b ist eine zweite Anzahl von Warteschlangen 4k und 4m zugeordnet.
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Beispielhaft wird anhand der ersten Anzahl von Warteschlangen 4d–4i die Funktion eines dritten Scheduler 26 erläutert. Der dritte Scheduler 26 umfasst einen Ready FIFO 30 sowie einen Wait FIFO 32. Zur Durchführung eines Weighted Round Robin Verfahrens mittels des dritten Scheduler 23 ist jeder der Wartschlangen 4d–4i ein Gewicht zugeordnet und in Abhängigkeit von der Abarbeitung wird pro Abarbeitungsschritt der Wartschlange 4 ein Zähler dekrementiert, der ursprünglich bei Eintritt der Warteschlange 4 in den FIFO 30 auf den Wert des Gewichts gesetzt wird. Gemäß dem Pfeil 34 wird eine neue Warteschlange 4 gemäß einer ersten Ausführung in den FIFO 30 eingestellt, wobei der Zähler der Warteschlange 4 auf ein Produkt aus dem Gewicht der Warteschlange 4 und der Anzahl der Warteschlangen 4 innerhalb der Priorität 22 geteilt durch X gesetzt wird. In einer alternativen Ausführung wird eine neue Warteschlange 4 gemäß dem Pfeil 36 in den FIFO 32 eingestellt.
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Bei der Auswahl der Warteschlange 4 wird die erste Warteschlange 4g aus dem Ready FIFO 30 zur Abarbeitung ausgewählt. Ist die Warteschlange 4g leer, hat also keine Datensegmente mehr, so wird die Warteschlange 4g gemäß dem Pfeil 38 vom Scheduling ausgenommen, wobei die Warteschlange 4g entsprechend entfernt wird.
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Nach einem Abarbeitungsschritt der Warteschlange 4g, also dem entnehmen eines Datensegments oder eines Datenblocks umfassend mehrere Segmente, wird der Zähler der Warteschlange 4g dekrementiert. Erreicht der Zähler der Wartschlange 4g einen Wert von Null, so wird gemäß einem Pfeil 40 die Warteschlange 4g an das Ende des Wait FIFO 32 gestellt und der Zähler der Warteschlange 4g auf den Wert des Gewichts der Warteschlange 4g gesetzt. Ist nach dem Dekrementieren des Zählers der Warteschlange 4g dieser größer Null, so wird gemäß dem Pfeil 42 die Warteschlange 4g an das Ende des FIFO 30 gestellt. Nach dem Ende eines Abarbeitungsschrittes der Warteschlange 4g wird die Warteschlange 4h an den Beginn des FIFO 30 gestellt.
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Es wird zwischen Datensegment-bezogenem Scheduling und Datenblock-bezogenem Scheduling unterschieden. Beim Datensegment-bezogenem Scheduling wird in Abhängigkeit von der Ausgangs-Schnittstelle 10 ein Datensegment aus der ausgewählten Warteschlange 4 entnommen, bevor zu einer anderen Warteschlange 4 gewechselt wird. Das Datensegment-bezogene Scheduling ist beispielsweise für Ausgangs-Schnittsttellen möglich, die mehrere Eingangs-Puffer besitzen und die empfangenen Datensegmente umsortieren können, da beim Datensegment-bezogenen Scheduling sich Datensegmente eines Datenblocks überholen können, womit die ursprüngliche Reihenfolge der Datensegmente, beispielsweise in einem Datenblock, nicht mehr eingehalten wird.
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Beim Datenblock-bezogenem Scheduling ist ein Datenblock umfassend mehrere Datensegmente zu Grunde zu legen. In Abhängigkeit von der Ausgangs-Schnittstelle 10 wird ein gesamter Datenblock aus der ausgewählten Warteschlange 4 entnommen, bevor zu einer anderen Warteschlange 4 gewechselt wird. Das Datenblock-bezogene Scheduling ist beispielsweise für Ausgangs-Schnittsttellen notwendig, die für den Datenblock nur einen Eingangs-Puffer besitzen und die empfangenen Daten nicht ohne weiteres umsortieren können, da beim Datensegment-bezogenen Scheduling sich Datensegmente eines Datenblocks überholen können, womit die ursprüngliche Reihenfolge der Datensegment im Datenblock nicht mehr eingehalten wird.
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Sind in dem aktiven FIFO 30 keine Warteschlangen mehr enthalten, so wird der FIFO 32 aktiviert und der FIFO 32 deaktiviert, wobei der FIFO 32 genauso behandelt wird wie der FIFO 30 wie zuvor beschrieben.
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Der erste Scheduler 20 startet das Scheduling der zweiten und dritten Scheduler 24 und 26, wenn in dem Zeitschlitz des Schedulings durch den Scheduler 20 die Ausgangsschnittstelle 10 nicht zum Empfang von Daten bereit ist. In diesem Fall könnten Daten verloren gehen, wenn das Verfahren bzw. System in Hardware als Pipeline ausgebildet ist und der zweite und dritte Scheduler 24, 26 sowie weitere hin zu der Ausgangsschnittstelle angeordnete Bearbeitungseinheiten bereits Daten für die jeweilige, nicht mehr empfangsbereite Ausgangsschnittstelle 10 prozessiert haben bzw. prozessieren. Vorteilhaft sind hierfür Zwischenspeicher in Eingangsschnittstellen vorgesehen, die einen Verlust von Datensegmenten aufgrund einer nicht empfangsbereiten Ausgangsschnittstelle 10 verhindern. Der jeweiligen Eingangsschnittstelle wird bei einem Auftreten eines Datenverlusts dieser signalisiert, damit die Daten erneut in eine Warteschlange 4 eingestellt werden können.
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3 zeigt in schematischer Form drei parallel ablaufende Prozesse, die während eines Zeitschlitzes 60 ausgeführt werden. Ein erster Prozess 62 registriert, wenn neue Daten einer Warteschlange 4 eingegangen sind und überprüft, ob die zugehörige Warteschlange bereits einem Scheduler 26 zugewiesen ist. Ist eine Warteschlange 4, die neue Daten enthält, noch keinem dritten Scheduler 26 zugewiesen, so wird diese in den entsprechenden FIFO 30 oder 32 gemäß dem Pfeil 34 oder 36 der 2 eingereiht.
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Ein zweiter Prozess 64 überprüft, ob die im dem aktuellen Zeitschlitz zu bearbeitende und zugehörige Ausgangsschnittstelle 10 bereits einem dritten Scheduler 26 zugeordnet ist. Ist die jeweilige Ausgangsschnittstelle 10 noch keinem Scheduler 26 zugeordnet, so führt der Prozess 64 in der passiven Liste 18 zumindest einen Eintrag für die jeweilige Ausgangsschnittstelle 10 hinzu. Ist hingegen bereits ein dritter Scheduler 26 für die jeweilige Ausgangsschnittstelle aktiv, so wählt der dritte Scheduler 26 die nächste Warteschlange 4 aus. Der zweite Prozess 64 aktiviert den FIFO 32, sobald der FIFO 30 keine Warteschlangen 4 mehr aufweist.
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Der dritte Prozess 66 führt die Schritte gemäß der Pfeile 38, 40 und 42 aus.
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Im Falle eines Datenblock-bezogenen Schedulings wählt der dritte Prozess 66 erst nach der Entnahme des letzten Datensegments eines Datenblocks aus der Warteschlange eine andere Warteschlange aus. Der erste Prozess 62 markiert eine Warteschlange erst als nicht leer, wenn das letzte Datensegment eines Datenblocks in der Warteschlange eingereiht ist, woraufhin die Warteschlange einem Scheduler 26 zugewiesen werden kann.
