DE2019444A1

DE2019444A1 - Datenverarbeitungsanlage

Info

Publication number: DE2019444A1
Application number: DE19702019444
Authority: DE
Inventors: Hauck Erwin Arthur; Werner John Richard
Original assignee: Burroughs Corp
Current assignee: Unisys Corp
Priority date: 1969-07-22
Filing date: 1970-04-22
Publication date: 1971-02-04
Also published as: DE2019444C3; FR2053063B1; GB1287656A; US3629854A; JPS5038463B1; BE750750A; FR2053063A1; DE2019444B2; CA929270A

Description

datum: 17. April 1970

BURROUGHS CORPORATION, eine Gesellschaft nach den Gesetzen des Staates Michigan, Detroit, Michigan (V.St.A.)

Datenverarbeitungsaniage

Die Erfindung betrifft eine Datenverarbeitungsanlage, bei der mehrere periphere Einheiten über eine gemeinsame Sammelleitung an Rechner angeschlossen sind. Die Erfindung befaßt sich insbesondere mit einem Mehrfachrechner, der um mehrere Einzelrechner erweiterbar ist.

Es sind Datenverarbeitungsanlagen mit einem Mehrfachrechner bekannt, bei denen mehrere Rechner sich in den gleichen Speicher und in gleiche Eingangs-/Ausgangs-Einrlchtungen teilen. Mehrfachrechner ermöglichen die gleichzeitige Ausführung mehrerer Programme; in bekannten Anordnungen jedoch arbeitet gemeinhin ein Rechner als "Hauptrechner", bearbeitet das Hauptsteuerprogramm und weist spezielle Operationen einem oder, mehreren zugeordneten "Folgerechnern" zu. Bei dieser Anordnung werden alle exekutiven Funktionen von dem Hauptrechner ausgeführt und alle anderen Rechner arbeiten lediglich als periphere Ausweitungen des Haüptrechners.

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Für den Aufbau eines vollständigen Baukastensystems, bei dem eine beliebige Anzahl von Rechnern in dem System vorgesehen sein kann, ist es erwünscht, daß die "hardware" der Rechner untereinander im wesentlichen identisch ist. Das bedeutet, daß die Rechner gleiche Arbeitskapazität zur Bearbeitung aller Programme einschließlich des Hauptsteuerprogramms aufweisen müssen, das für die Arbeitsplanung und -Zuweisung in dem System verantwortlich ist.

Die Erfindung richtet sich auf einen Mehrfachrechner in einer Datenverarbeitungsanlage, in der mehrere untereinander identische Rechner vorgesehen sein können, ohne daß dadurch die "hardware", d.h. im wesentlichen die elektrische Auslegung, modifiziert werden müßte. Jeder Rechner ist gleichermaßen imstande, jedes Programm einschließlich des Hauptsteuerprogramms zu bearbeiten. Dies wird, kurz gesagt, dadurch erreicht, daß eine gemeinsame Sammelleitung alle Rechner und alle Systemstufen, beispielsweise die Multiplexer, über die alle Eingangs-/Ausgangs-Vorrichtungen mit dem Hauptspeicher in Verbindung treten, Datenübertragungs-Steuerungen, Taktsteuerungen u. dgl. untereinander verbindet. Jeder Rechner kann irgendeine der Systemstufen über die gemeinsame Sammelleitung aufrufen. Eine Vorrangschaltung in Form einer alle Rechner verbindenden Schleife liefert ein umlaufendes Bit, das von jedem Rechner in Sequenz empfangen wird. Nur derjenige Rechner, der im Besitz dieses umlaufenden Bits ist, hat Zugriff zu der gemeinsamen Sammelleitung.

Die Erfindung wird nachstehend an dem in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel genauer

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beschrieben.

Das in der Zeichnung dargestellte digitale Rechnersystem umfaßt eine Anzahl identischer Rechner, von denen drei mit 10, 12 und 14 bezeichnet sind. Die Anzahl der Rechner im System kann zwischen eins und N innerhalb der vorgesehenen Kapazität der Anlage schwanken. Die Rechner können beispielsweise von der in dem U.S. Patent 3'200 379 beschriebenen Art sein, jedenfalls können sie Anweisungen aus einem nicht dargestellten Hauptspeicher holen und jede Anweisung in einem Befehlsregister 16 für die Ausführung speichern. Der Rechner weist gemeinhin eine arithmetische Einheit und mehrere Register sowie eine zugeordnete Steuerschaltung für die Ausführung der Befehle auf. Die beiden dargestellten Register 18 und 20 bilden normalerweise die beiden obersten Stellen eines Stapelspeichers zum Speichern von Operanden innerhalb des Rechners und werden gewöhnlich als das Α-Register und das B-Register bezeichnet.

Die Rechner sind so angeordnet, daß sie mit den übrigen Teilen der Datenverarbeitungsanlage über eine Abtast-Sammelleitung 22 in Verbindung treten können, an die alle diejenigen peripheren Steuervorrichtungen angeschlossen sind, die den Übertrag von Daten zwischen den verschiedenen Eingangs-/Ausgangs-Vorrichtungen und dem Hauptspeicher regeln. Drei derartige periphere Anordnungen sind mit 24, 26 und 28 angedeutet. Für diese Vorrichtungen ist typisch der in dem U.S. Patent 3 408 632 beschriebene Multiplexer.

Das Abfragen einer bestimmten peripheren Einheit über

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die Abtastleitung durch einen Rechner wird durch einen bestimmten speziellen Befehl eingeleitet, der entweder ein Eingabe-Befehl oder ein Ausgabe-Befehl sein kann. Wenn ein derartiger Befehl in dem Befehlsregister 16 als nächster, in dem von einem bestimmten Rechner gerade, ausgeführten Programm enthaltener Befehl aufgenommen wird, wird er entschlüsselt und gibt ein Ausgangssignal auf eine von zwei Ausgangsleitungen aus dem Register 16, die entsprechend als Ausgabe- bzw. als Eingabeleitung bezeichnet sind. Einer dieser beiden Befehle läßt den Inhalt des Registers 18 über eine UND-Schaltung 30 auf ein Ausgangssignal einer mit den Ausgabe- und Eingabeleitungen verbundenen ODER-Schaltung 29 hin auf die Sammelleitung gelangen. Die UND-Schaltung 30 stellt fest, daß die Ausgabe- oder Eingabeleitung ein Signal führt (logisch wahr ist) und daß eine Vorrangleitung wahr ist. Wie aus dem Nachfolgenden noch weiter deutlich werden wird, wird die Vorrangleitung jeweils nur für einen Rechner wahr, und zwar unter der Steuerung einer Vorrangschaltung.

Der Inhalt des A-Registers 18 wird über die Sammelleitung 22 auf jede periphere Einheit gegeben und gelangt insbesondere auf einen Adressen-Decodierer 32 der peripheren Einheit 24. Wenn der Inhalt des A-Registers 18 die Adresse der speziellen peripheren Einheit enthält, ist der Ausgang des Decodierers 32 wahr. Durch eine geeignete Steuerlogik, beispielsweise in der Form einer UND-Schaltung 34 oder einer UND-Schaltung 36 schließt der Decodierer die Eingangs- bzw. Ausgangsleitungen der peripheren Einheit an die Abtast-Sammelleitung 22 an. Je nach der in dem A-Register 18 gespeicherten Information können die peripheren Einheiten

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auf vielfältige Weise auf das Abfragen durch den Rechner ansprechen, insbesondere in der Art, wie sie in
der gleichlaufenden Patentanmeldung (Anwaltszeichen: B 162, entsprechend der US-Patentanmeldung
840 393 vom 9. Juli 1969) beschrieben ist.

Während der Ausgabe- bzw. Austastoperation wird der Inhalt des B-Registers 20 auf die Sammelleitung 22 über
eine UND-Schaltung 36 gegeben, die durch die Ausgangsbzw. Austastleitung des Befehlsregisters 16 aktiviert
wird. Die auf die Sammelleitung gegebene Information
aus dem B-Register 20 gelangt durch die UND-Schaltung 3U derjenigen bestimmten peripheren Einheit, die durch den vom Decodierer 32 in der entsprechenden peripheren Einheit festgestellten Inhalt des A-Registers 18 aktiviert ist. In ähnlicher Weise wird während der Eingabebzw. Eintastoperation der Ausgang der UND-Schaltung 34 über die Abtast-Sammelleitung 22 durch eine UND-Schaltung 38 auf das B-Register 20 gegeben. Die UND-Schaltung 38 wird durch die Eingabe- bzw. Eintastleitung des Registers 16 aktiviert. Somit kann jeder Rechner jede periphere Einheit unabhängig befragen. Beispielsweise kann jeder Rechner eine Eingabe-/Ausgabeoperation zwischen
einer peripheren Einheit und dem Hauptspeicher auf den Austast-Befehl hin einleiten, er kann den Zustand der
peripheren Einheit erfragen, die verfügbaren Eingangs-/ Ausgangspfade auf einen Eintast-Befehl hin abfragen, das alles vorteilhafterweise auf die in der oben erwähnten Patentanmeldung beschriebene Weise.

Die vorbeschriebene Einrichtung der Abtast-Sammelleitung gibt allen Rechnern die Fähigkeit, das Hauptsteuerprogramm auszuführen, da alle Rechner gleichen Zugriff zu

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allen Systemquellen besitzen. Damit wird es möglich, die Anlage vollständig nach dem Baukastenprinzip auszulegen, so daß die Größe der Anlage nahezu unbegrenzt ausgedehnt werden kann. Da jedoch mehr als ein Rechner das Hauptsteuerprogramm gleichzeitig ausführen kann, ist es möglich, daß mehrere Rechner gleichzeitig sich der Sammelleitung bedienen möchten. Derartige mögliche Konflikte werden von einer speziellen Vorrangschaltung gelöst, die die vollständige modulartige Bauweise der Anlage aufrecht erhält.

Diese Vorrangschaltung ist so angelegt, daß jeder Rechner mit dem nächsten in einer geschlossenen Schleife 40 verbunden ist. Die Vorrangschaltung umfaßt in jedem Rechner ein Flip-Flop 42. Es ist jeweils das Flip-Flop in nur einem Rechner auf 1 gesetzt und alle entsprechenden Flip-Flops in den anderen Rechnern stehen im Zustand , 0. Das Flip-Flop 42 wird normalerweise auf 0 zurückgesetzt, wenn der zugehörige Rechner keine Abfrage über die Sammelleitung 22 ausführt. Dazu sind die Austast- und Eintastleitungen an eine Umkehrstufe 44 gelegt, deren Ausgang über eine UND-Schaltung 46 .auf das Flip-Flop 42 gelangt. Der andere Eingang der UND-Schaltung 46 wird aus dem Vorrang-Flip-Flop des in der Kette vorhergehenden Rechners aus einer weiteren Umkehrstufe 48 abgeleitet. Wenn also das Befehlsregister 16 weder einen Eintast- bzw. Eingabe- noch einen Austast- bzw. Ausgabebefehl enthält, wird das Flip-Flop 42 auf 0 zurückgesetzt und verbleibt in diesem Zustand, bis die Vorrangleitung aus dem in der Schleife vorhergehenden Rechner 20 wahr wird. Diese Leitung liegt außer an der Umkehrstufe 48 noch an dem Flip-Flop 42, um es in den Zustand 1 bei dem nächsten Taktimpuls zu setzen, wenn die ankommende Leitung der Schleife wahr wird.

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Wenn das Flip-Plop 42 auf 1 gesetzt ist, aktiviert eine Ausgangsleitung, die eine Anzeige des Einschaltzustandes des Flip-Flops 42 führt, die UND-Schaltung 30 sowie eine UND-Schaltung 50, an der außerdem der Ausgang des Inverters 44 liegt. Wenn somit also das Register 16 einen Austast- oder einen Eintastbefehl bei auf 1 gesetztem Flip-Flop 42 enthält, gibt die UND-Schaltung 30 den Ausgang des A-Registers 18 auf die vorbeschriebene Weise auf die Sammelleitung 22. Das Flip-Flop 42 verbleibt eingeschaltet, bis der Ausgang der UND-Schaltung 46 wahr wird und damit anzeigt, daß ein Tast— oder Austastbefehl in dem Befehlsregister 16 nicht vorhanden sind. Der nächste Taktimpuls setzt dann das Flip-Flop 42 auf 0. Wenn das Register 16 einen Eintast- oder Austastbefehl nicht enthält, wird das UND-Tor 50 wahr und gibt ein Ausgangssignal auf den in der Schleife nächsten Rechner« Der Ausgang auf der Schleife bleibt wahr, bis der nächste Taktimpuls das Flip-Flop 42 abschaltet; der gleiche Taktimpuls sorgt in dem in der Schleife folgenden Rechner jedoch dafür, daß das entsprechende Flip-Flop eingeschaltet wird. Somit läuft also ein Bit von Rechner zu Rechner die Schleife entlang und schaltet jedes Flip-Flop in·Sequenz für ein Taktimpuls-Intervall ein, es sei denn, der spezielle Rechner besitzt in seinem Befehlsregister 16 einen Eintast- oder Austastbefehl. Im letzteren Falle verbleibt das Bit in diesem bestimmten Rechner solange, bis der Befehl ausgeführt und durch einen neuen Befehl in dem Befehlsregister 16 ersetzt ist.

Man entnimmt der vorstehenden Beschreibung, daß eine einfache Vorrangeinrichtung getroffen ist, die es gestattet, die Anzahl von Rechnern beliebig dadurch zu vergrößern, daß jeder Rechner in die geschlossene Schleife eingefügt wird. Es kann jeweils nur ein Rechner über die Sammellei-

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tung 22 abfragen.

Es wird also eine Datenverarbeitungsanlage vorgeschlagen, die mehrere Rechner gleicher Kapazität enthält, wobei jeder Rechner alle peripheren Einheiten über eine gemeinsame Sammelleitung abtasten kann. Eine Vorrangentscheidung ist in der Weise vorgesehen, daß die Rechner zu einer geschlossenen Schleife verbunden werden, in der ein Vorrangbit umläuft. Nur der das Bit empfangende Rechner kann sich der gemeinsamen Sammelleitung bedienen; der Umlauf des Bits wird von demjenigen Rechner unterbrochen, der mit der Sammelleitung arbeitet.

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Claims

Ansprüche

η.J Datenverarbeitungsanlage, bei der mehrere periphere Einheiten über eine gemeinsame Sammelleitung an Rechner angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Rechner (10,12,14) mindestens eine zur Signalübertragung mit der Sammelleitung (22) verbundene Torschaltung (30) enthält; und daß eine Vorwahlschaltung (40,42,46,48,50) an die Torschaltungen aller Rechner angeschlossen ist und jeweils nur die Torschaltung eines Rechners zur Signalübertragung zwischen Rechner und Sammelleitung freigibt.
2. Datenverarbeitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwahlschaltung die Torschaltungen Rechner in Sequenz freigibt.
3. Datenverarbeitungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vorwahlschaltung für jeden Rechner (10) ein Speicher (42) für ein Binär-Bit sowie eine auf ein gespeichertes Binär-Bit ansprechende Übertragerschaltung (50) vorgesehen ist; und daß die Torschaltung (30) auf ein gespeichertes Binär-Bit anspricht.
4. Datenverarbeitungsanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher ein Flip-Flop (42) und da· Binär-Bit ein Ausgangssignal des Flip-Flops ist; daß alle Flip-Flops für die Rechner zusammen mit den Übertragerstufen eine geschlossene Leiterschleife bilden; daß ferner für jedes Flip-Flop ein Schaltkreis (46,46,50) vorgesehen ist und alle Schaltkreise die Flip-Flops nacheinander ein- und ausschalten.

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5. Datenverarbeitungsanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Rechner einen Informationsspeicher (18) sowie einen Anzeigesignalgeber (16) enthält, dessen Signal eine erforderliche Informationsübertragung über die Sammelleitung (22) zu einer peripheren Einheit (24,26,28) anzeigt; daß in Jedem Rechner an die Eingänge der Torschaltung (30) der Signalausgang des Vorwahl-Flip-Flops (42), des Informationsspeichers und des Anzeigesignalgebers angeschlossen sind.

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