DE2247735B2 - Schaltungsanordnung zur dynamischen Zuteilung von Rechenzeit - Google Patents

Description

In modernen Datenverarbeitungsanlagen werden der mit Decodern und 1 orschaltungen verbunden im sogenannten Multiprogrammingbetricb mehrere ist. durchgeführt wird. Aus dieser deutschen Offen-Programme quasi gleichzeitig in einem Rechner ab- 65 legungsschrift geht weitet hervor, daß der Zeitgearbeitet. Bei den bekannten Maschinen werden abschnitt »Null« einer der acht virtuellen Datenverdcshalb die Hauptspeicher- und/oder Programm- arbeilungseinheiten durch einen Schalter auf dem speicherzyklen in feste /.eitscheiben unierteilt und Bedienungspult zugeordnet werden kann und diese

Zuordnung nicht durch das Progiamm kontrolliert werden kann. Der Nachteil besteht darin, daß die Zuordnungssteuerung aus einem Ringzähler und Peripherieschaltungen besteht.

Außerdem ist es aus »Proceedings of the Eastern Computer Conference«, Dezember 1957, Seiten 128 bis 132, bekannt, ein Maskenregistei dazu zu verwenden, vorliegende Signale wunschgemäß auszuwählen und daraus die Adresse eines nächsten anzusteuernden Wortes abzuleiten.

Jedoch zeigt diese Veröffentlichung keine Schaltungsanordnung zur dynamischen Zuteilung von Rechenzeit in einer Datenverarbeitungsanlage/

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde.

/ander in Reihe «verbundenen Kästchen stellen dabei eine Folge von Index- oder Steuerworten dar. Über jedem Kästchen ist die Indexadresse in hexadezimaler Darstellung zu sehen, links im Kästchen jeweils der Zeiger PTR und rechts die Jeweilige Adresse LINK des nachfolgenden Steuerwofts. Die Zeiger PTR von 0 bis 7 sind, wie aus.de! untersten Zeile der Fig. 1 hervorgeht, den einzelnen Geräten oder Einheiten bzw. Programmen der Datenverarbeitungseinheit, wie z.B. 0 dem Kanal, 1 einem Lesegerät RDR PR T 1 usw. zugeordnet. Die Adresse im rechten Teil eines jeden Steüerwortkästchens ist ebenfalls hexadezimal dargestellt.

Zwischen der Indexadresse und der A.dresse des

eine Schaltungsanordnung ocr eingangs genannten .5 nachfolgenden Index- oder Steuerworts besteht die

Art zu schaffen, die es ermöglicht, daß die Zuteilung von Zeitabschnitten der gemeinsamen . Einheit in jedem Umlauf den jeweiligen Erfordernissen neu angepaßt wird, wobei die Bestimmung vom Programmierer beeinflußbar sein soll. " _2n

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe besteht im Kennzeichen des Patentanspruchs 1.

Der Hauptvorteil dieser Schaltungsanordnung besteht darin, daß durch das laufende Mikroprogramm die Zeitscheiben entsprechend zu- bzw. abgeschaltet werden können, indem lediglich die Indexworte s>eändert werden. Außerdem wird erreicht, daß bei mehreren von der Außenwelt kommenden Unterbrechungsleitungen durch ODER-Verknüpfunc mit der LWK-Adresse die Möglichkeit besteht, die Zeiticheibenkette zu verlassen, zu verändern oder beizubehalten, so daß unterbrechungsfähige oder nicht unterbrechungsfähige Programmwechsel definiert werden können.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die Erfindung wird nun an Hand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Aufteilung der Zeitscheiben in einem Steuerspcicher eines Rechners,

F i g. 2 eine Schaltungsanordnung zur Zeitscheibensteuerung mit Trapping und

Fig. 3 eine prinzipielle Art der Prioritätenberiicksichtigung bei Trapping.

Zum allgemeinen Verständnis di-r Erfindung soll noch folgendes ausgeführt werden:

Vorausgesetzt wird ein bekannter Rechner mit einem Steuerspeicher, in dem Anwenderprogramme in Form von Mikroprogrammen gespeichert sind. Die 5" Anwenderprogramme oder Aufgaben sind dabei jeweils einer äußeren Einheit, z. B. einer Ein-/Ausgabeeinheit in Form eines Plattenspeichers, eines Druckers oder eines Kartenlochers als Mikro- oder Steuerprogramme zugeordnet.

Dieser Rechner, in dem der Steuerspeicher vorhanden ist, dient zur Koordinierung und Steuerung der angeschlossenen äußeren Einheiten, wie z. B. der genannten Ein- und Ausgabegeräte.

Die gewünschte Aufteilung der zur Verfügung fi» stehenden Zeitscheiben bzw. Zyklen bzw. Zuteilung der Aufgaben innerhalb eines gesamten Umlaufs im Steuerspeicher geschieht für eine bestimmte Konfiguration eines Datenverarbeitungssystems vom Programmierer der Mikroprogramme. α$

In Fig. 1 ist ein Zeitscheibensystem für einen Rechner, Her die Ein- und Ausgabegeräte innerhalb eines Rechnersystems steuert, dargestellt. Die mitein folgende Gesetzmäßigkeit:

fridexadresse ist 2 χ LINK + 1,
wobei wiederum sowohl die Indexadresse als auch LINK in hexadezimaler Darstellung einzusetzen ist.

Die jeweils dritten Kästchen in jeder Zeile mit den Indexadressen 11, 31, 19 und 39 sowie 13. 33, 18 und 38 zeigen eine Gruppe son Steuerworten, wobei innerhalb dieser Gruppe durch eine Verzweigung TRAP (ζ. B. C aktiv in Zeile 1) eines der Steuerworte ausgewählt werden kann. Die Zusammenhänge zwischen der L/NK-Adresse und den Verzweigungskommandos ist detaillierter an Hand der F i g. 3 beschrieben, so daß hier nicht näher auf die weiteren Zusammenhänge eingegangen wird.

Wie aus Fig. I zu sehen ist, sind in diesem Beispiel den im Ein-/Ausgaberechner simultan ablaufenden sieben Programmen 1 bis 7 außer 0 zu Beginn der Operationen je Viu Anteil eines Gesamtumlaufs zugeordnet, das heißt mit anderen Worten, daß in diesem Beispiel ein ganzer Umlauf aus 16 Zeitscheiben besteht. Je nach Bedarf schalten sich die einzelnen Teilprogramme nach der Festlegung vom Mikroprogrammierer her einzelne Zeitscheiben zu oder aktivieren andere zur Zeit ruhende Programme. Durch eine Verzweigung TRAP kann von einem Programm auf ein anderes Programm zu jeder Zeit umgeschaltet werden ("2 —<· "7"). Durch die gezeigte Form der Steuerworte, auch Indexworte genannt, die alle nacheinander im Register oder in einem Speicher, nämlich hier z. B. dem Steuerspeicher des Ein- und Ausgaberechners, stehen können, bestehen die zwei prinzipiellen Möglichkeiten und Vorteile:

1. Mikroprogramm: Durch das laufende Mikroprogramm lassen sich die Zeitscheiben zu- bzw. abschalten, indem die Steuer- oder Indexworte abgeändert werden. Hierdurch kann man Prioritäten abhängig vom Mikroprogramm setzen.

2. Verzweigung TRAP (s. Beschreibung von F i g. 2 und 3), unterbrechungsgesteuerte Zeiteinteilung: Mehrere von der Außenwelt kommende Unterbrechungsleitupgen bilden durch eine logische ODER-Verknüpfung mit der L//VK-Adresse des nächsten aktiven Steueroder Indexwortes, die Möglichkeit, die Zeitscheibenkette zu verlassen, zu verändern oder beizubehalten. Mit anderen Worten lassen sich dadurch unterbrechungsfähige und nicht unterbrechungsfähige Programmwechsel definieren. Außerdem können dadurch mehrere Unterbrechungsebenen relativ 7,ü einem oder mehreren Basisprogrammen realisiert werden. Durch die Tatsache, daß nicht alle Steuer «der Indexworte unterbrechungsfähig sind, bleibt auch im

Falle einer Verzweigung TRAP die Möglichkeit in den zugehörigen Aufgaben, per Mikroprogramm Zeitmessungen durchzuführen.

In F i g. 2 ist die Unterbrechung mit Hilfe einer logischen ODER-Verknüpfung des jeweiligen aktuellen TRAP mit der aktuellen LZ/VK-Adressc eines bestimmten L//VK-Adreßtcils eines Indexwortes gezeigt, wobei die einzelnen Indexworte / bis /i wiederum aus jeweils einem Zeiger und der L//ViC-Adresse bestehen, ic

Die Steuer- bzw. Indexworte sind in Fig. 2 in Zeilen eines Speichers ALS eines Rechners abgespeichert, der quasi simultan mehrere Programme ausführen kann.

In Fig. 3 ist nun eine Schaltungsanordnung dargestellt, die die logische ODER-Verknüpfung der L//VK-Adressen mit den TRAPs bewirkt, wobei bei der Verzweigung TRAP Prioritäten, entsprechend der in der Mitte gezeigten Tabelle, die sich durch die ODER-Verknüpfung des aus vier Bits bestehenden *° anliegenden TRAP und der aus vier Bits bestehenden L/.tyK-Adresse ergibt, berücksichtigt werden. Bei ODER-Verknüpfung der ZJA/K-Adresse 0000 mit den Verzweigungsadressen TRAP 0001 bis 1111 ergeben sich die im rechten Teil der Fig. 3 gezeigten TRA /'-gesteuerten prioritätsabhängigen Programmebenen über dem Basisprogramm. Falls keine Anfordcrungssignalc TRAP aktiv sind (0000). wird die Indexadresse 0000 erzeugt. Die entsprechende Index-Wort-Adressc löst ein Hintergrundprogramm aus.

Wie sowohl aus der F i g. 2 als auch aus der Fig. 3 'u ersehen ist, ist es durch die logische ODHR-Vcr-•,nüpfung möglich, zu jeder Zeit die aktuelle LINK- \drcsse gewissermaßen zu maskieren und damit sowohl untcrbrechungsfähige als auch nicht unterbrechungsfähige Steuer- bzw. Indexworte sogar unter Berücksichtigung verschiedener Prioritäten und damit eine dynamische Aufgabenverteilung, das heißt, eine dynamische Zeitscheibenzuteilung, zu ermöglichen.

Es soll noch erwähnt werden, daß die in F i g. 1 gezeigte Aufteilung eines Gesamtumlaufs in 16 Zeit-, scheiben und die in F i g. 3 gezeigte logische Verknüpf ungstabeüe mit der L!NK-Adresse 0000 willkürlich gewählt sind und jede Modifizierung ohne erfindetiiches ZuUiη möglich ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. jedem Programm eine bestimmte feste Anzahl dieser Patentansprüche: Zeitscheiben zugeteilt.

   Außerdem ist es bekannt, in modernen Datenver-

   L Schaltungsanordnung zur dynamischen Zu- urbeitungsanlagen angeschlossene Eingabe-'Ausgabeteilung von Rechenzeit an Aufgaben oder Pro- 5 geräte durch e'igene Mikroprogramme zu steuern, die gramme im Zeitteilbetrieb mittels Zeitscheiben, in besonderen Bereichen eines Speichers oder in beinsbesondere an mehrere in einem Rechner be- sonderen Steuerspe^;cherri zur Verfugung stehen. Die arbeitete Aufgaben öder Programme mit oder ' Mikroprogramme oder einzelne Mikroinstruktionen ohne Prioritätsstcuerung, wobei gegebenenfalls werden jedoch nur benötigt, wenn ein Gerät oder die · die -Prioritätsmarkierungen in Anforderungs- >° ihm zugehörenden Pufferspeicher und Register Ini'orsignalcn ciiiiiaiien sind, und die SehaltungsS mationen benötigen bzw. abgeben. Wenn mehrere anordnung abhängig von in Registern oder Geräte einen Zugriff zu ihrem speziellen oder zd" Speicherteilen gespeicherten, den Aufgaben oder einem allgemeinen Steuerprogramm anfordern, muß Programmen zugeordneten Steuerworten die eine Reihenfolge festgelegt werden, da jeweils nur ein Zeit"scheiben nacheinander, entsprechend einer '5 Zugriff zu diesem gewünschten Steuerprogramm vorgegebenen Reihenfolge, zuteilt und damit die möglich ist. Auch hier liegt das allgemeine Prinzip Zeitscheiben nach den jeweiligen Erfordernissen zugrunde, daß mehrere anfordernde Einheiten oder an die Aufgaben oder Programme abgibt, da- Programme vorhanden sind, die quasi gleichzeitig durch gekennzeichnet, daß die Steuer- mit einer gemeinsamen benutzbaren Einheit, nämlich woi-te aus einem die Anzahl der zugeordneten 20 dem Hauptspeicher oder dem Instruktionsspeicher. Zeitscheiben angebenden Zeigerteil (PTR) und zusammenarbeiten. In der deutschen OITenlegungscinem Adreßteil (Y.//V/C) bestehen und daß der schrift 2 230 727 ist nun eine Schaltungsanordnung Adreßteil (LINK) der gerade ablaufenden Auf- ζιτ dynamischen Zuteilung von Speicherzyklen mit gäbe oder des Programms über eine Maskierungs- Vorrangsteuerung vorgeschlagen worden, die zur schaltung (O) mit den Verzweigungen (TRAP) 25 Steuerung des Verbindungsaufbaus zwischen den anangcbenden Anforderungssignalen logisch zur fordernden Einheiten und einer gemeinsamen Fi η Adresse des nächsten Steuerworts verknüpft wird. heit. 1. B. dem Speicher einer Datenverarbeitungs-
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- anlage, angeordnet ist und Vorrangmarkierungen, die durch gekennzeichnet, daß die Maskierungs- in den Anforderungssignalen enthalten sind, berückschaltung als logische ODER-Schaltung ausge- 3° sichtigt, die dadurch charakterisiert ist, daß jeder anführt ist. " fordernden Einheit ein gesondertes Speicheradreß-
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 register zur Ansteuerung einer in gemeinsam benutz- und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den bare Teile und die nur für bestimmte anfordernde Unterbrechungsleitungen ankommenden Signale Einheiten benutzbare Teile aufgeteilten Einheit zu- (TRAPs) bestimmte Prioritätsmerkmale tragen 35 geordnet sind und daß Auswertungsschaltungen bei und von internen Operationen im Rechner aus- Nichtvorliegen von Anforderungen immer ein Steuergelöst werden. signal abgeben, das die Bedienung eines bestimmten
4. 4. Schaltungsanordnung nach den Ansprü- anfordernden Geräts durch die teilweise gemeinsame chcn 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf Einheit bewirkt, und daß bei gleichzeitigem Vorliegen den Unterbrechungsleitungen ankommenden Si- 40 von Bedienungsanforderungen mehrerer anforderngnale (TRAP;) bestimmten Prioritätsmerkmalen· der Einheiten von den genannten Auswcrtungsschalzugeordnet sind und von externen Einheiten des Hingen Steuersignale erzeugt'werden, die den Zugriff Rechners ausgelöst werden. zur teilweise gemeinsamen Einheit abwechselnd den

   anfordernden Einheiten für je einen, durch Takt-45 signale bestimmten Zyklus zuteilen.

   Obwohl hier gezeigt ist, daß bereits Prioritäten

   dahingehend berücksichtigt werden, daß eine gerade

   Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung ablaufende Operation mit der gemeinsamen Einheit zur dynamischen Zuteilung von Rechenzeit an Auf- dann unterbrochen wird, wenn eine höherwertige gaben oder Programme im Zeitteilbetrieb mittels 50 Einheit ein Anforderungssignal abgibt und daß dann Zeitscheiben, insbesondere an mehrere in einem abwechselnd die höherwertige und die niedrigwerti-Rechner bearbeitete Aufgaben oder Programme mit gere Einheit bedient werden, so daß also auch kein oder ohne Prioritätssteuerung, wobei gegebenenfalls fester Zuteilungsrahmen der Zeitscheiben vorhanden die Prioritätsmarkierungen in Anforderungssignalen ist, hat diese Schaltungsanordnung jedoch den Nachenthalten sind und die Schaltungsanordnung abhiin- 55 teil, daß eine völlig freie vom Programmierer begig von in Registern oder Speicherteilen gespeicher- stimmbare dynamische Zuteilung der Aufgaben zu ten, den Aufgaben oder Programmen zugeordneten den Zeitscheiben nicht möglich ist.
   Steuerworten die Zeitacheiben nacheinander, ent- Außerdem ist durch die deutsche Offenlegungs-

   sprechend einer vorgegebenen Reihenfolge, zuteilt schrift 1 942 005 eine Datenverarbeitungsanlage mit und damit die Zeitscheiben nach den jeweiligen Er- 60 dynamischer Zeitzuteilung bekanntgeworden, die die fordernissen an die Aufgaben oder Programme ab- Zuteilung vom Programm her steuert, wobei jedoch gibt. die Zuordnungssteuerung mit Hilfe eines Ringzählers,