DE2248334B2 - Verfahren zur Synchronisation der Bausteine einer modularen Datenverarbeitungsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Synchronisation nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Das Konzept moderner Datenverarbeitungsanlagen basiert oft auf einer modularen Struktur, d. h., daß die zentrale Verarbeitungseinheit und die Steuerungen für die Peripheriegeräte aus einer Anzahl relativ selbständiger Bausteine, den sogenannten Verarbeitungsmoduln, aufgebaut sind.

Die Vorteile eines modularen Aufbaus, die sehr häufig in einer einfacheren logischen Struktur sowie einer einfacheren Wartung, infololge einer besseren Austauschbarkeit fehlerhafter Bausteine liegen, werden jedoch durch ein kompliziertes System von Datenaustauschkanälen erkauft, die die einzelnen Bausteine miteinander verbinden.

Zur Erzielung einer höchstmöglichen Arbeitsgeschwindigkeit des Geamtsystems ist es erforderlich, die Übertragungsgeschwindigkeiten zwischen den Verarbeitungsmoduln oder Bausteinen soweit wie möglich den internen Verarbeitungsgeschwindigkeiten derselben anzupassen. Die bisher benutzten Verfahren zur Datenübertragung weisen eine Reihe von Nachteilen auf, die infolge der Steigerung der internen Arbeitsgeschwindigkeiten durch Anwendung neuer Programmiermethoden (z. B. Mikroprogrammierung) und durch die Benutzung neuer Schaltkreistechnologien die Übertragungswege zwischen den einzelnen Rechnerbausteinen zum Engpaß des gesamten Systems werden lassen. Dies sei nachfolgend an Hand eines Beispiels verdeutlicht, das ein bisher benutztes Verfahren zur Informationsübertragung zwischen den Bausteinen beschreibt

Bisher wurde beim Austausch von Information zwischen sendenden und empfangenden Bausteinen (Sender und Empfänger) in der Weise verfahren, daß nach Eintreffen einer Anfrage vom Empfänger beim Sender letzterer die zu übertragenden Daten in ein Zwischenregister bringt und nach dieser Übertragung ein Antwortsignal generiert, das an den Empfänger zwecks Einleitung der Informationsübertragung übermittelt wird. Dieses Antwortsignal gibt an, daß die Information im Zwischearegister abgerufen werden kann. Daraufhin synchronisiert sich nun der Empfänger auf dieses Signal und übernimmt die Information aus dem Zwischenregister.

Solche und ähnliche Verfahren sind beispielsweise in dem Aufsatz »Ein Verfahren zur synchronen, codeunabhängigen Datenübertragung«, veröffentlicht in der Zeitschrift »Elektronische Rechenanlagen«, 12. Jahrgang, Heft 2, 1970. S. 59 bis 70 beschrieben. Alle diese Verfahren leiden unter dem Nachteil, daß sie auf Grund einer nicht optimalen Synchronisierung zwischen einem datenabgebenden und einem datenaufnehmenden Baustein einer elektronischen Datenverarbeitungsanlage Zeitverluste hinnehmen müssen (vgl. z. B. F i g. 1A, Zeitspanne Pi bis Ende Instruktion 3).

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, die genannten Nachteile der bekannten Verfahren zur Informationsübertragung zu vermeiden, um auf diese Weise eine größtmögliche Anpassung der Übertragungsgeschwindigkeit zwischen den mit verschiedenen Arbeitsgeschwindigkeiten arbeitenden Bausteinen eines modular aufgebauten Datenverarbeitungssystems an deren interne Verarbeitungsgeschwindigkeiten zu erzielen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen wowie weitere technische Merkmale des Gegenstandes der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Bei der durch die Erfindung vorgeschlagenen Lösung erfolgt eine unmittelbare Aneinanderreihung der für die Einleitung der Informationsübertragung notwendigen Schritte, wodurch ohne direkte Geschwindigkeitserhöhung, beispielsweise durch verbesserte Technologien, die für die Übertragung, besonders von großen Informationsmengen, erforderliche Zeit verkürzt wird. Diese Vorteile gehen ebenfalls aus den Fig. IA, IB hervor, da die dort gekennzeichnete Zeitspanne vom Punkte Pl bis zum Ende der Instruktion 3 für jeden Datenabruf eingespart wird. Die gesamte eingesparte Zeit ist umso größer, je größer die abzurufende Datenmenge ist.

In folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. IA eine zeitabhängige Darstellung der zwischen Empfänger und Sender übertragenen Signale für

eine Synchronisation in einem ersten Betriebsfall (1),

Fig. IB eine zeitabhängige Darstellung der zwischen Empfänger und Sender übertragenen Signale für eine Synchronisation im zweiten Betriebsfall (2),

F i g. 2 eine vereinfachte Darstellung einer Übertragungsschaltung zwischen Sender und Empfänger und

F i g. 3 eine ausführlichere Darstellung der Schaltung zur Informationsübertragung zwischen Sender und Empfänger und in der umgekehrten Richtung.

In Fig. IA ist die zeitabhängige Erzeugung der Steuersignale dargestellt, die eine Informationsübertragung in einem ersten Betriebsfall veranlassen. In dieser Figur stellt die obere Horizontale den Sender und die untere Horizontale, die gleichzeitig die Zeitachse bildet, die Empfängerebene dar. Im ersten Betriebsfall (1) erzeugt der Empfänger, durch eine Instruktion 1 gesteuert, ein Anfragesignal, das er an den Sender richtet und das den Sender abfragt, ob er Information für den Empfänger besitzt. Der Sender erzeugt daraufhin ein Antwortsignal, das während der Instruktion 2 vom Empfänger festgestellt wird und Auskunft darüber gibt, daß der Sender in Kürze Information für eine Übertragung bereitstellt.

Während bei dem bekannten Verfahren nun die Information in einem Zwischenspeicher, z. B. einem Senderegister, bereitgestellt wird, und nach der Bereitstellung und Gültigkeitsprüfung erst das Antwortsignal erzeugt und zu dem Empfänger übertragen wird, auf welches sich der angesprochene Empfänger dann synchronisiert und dann die Informationsübertragung durchgeführt wird, erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bereits am Anfang_ der auf die Instruktion 1 folgenden Instruktion 2 die Übermittlung des Antwortsignals, wodurch der Empfänger sich jetzt bereits synchronisieren und die Übernahme der Information vorbereiten kann.

Da die Bereitstellung der Information innerhalb des Senders einen Zeitraum einnimmt, der ungefähr, bzw. in manchen Fällen sogar exakt dem Zeitpunkt entspricht, den der Empfänger zum Starten der Übernahmeinstruktion benötigt, ergibt sich hier der Vorteil, daß die Information bereits kurz nach Bereitstellung übernommen werden kann, wie noch ausführlich im Zusammenhang mit der Erläuterung der F i g. i zu sehen sein wird. Auf diese Art wird während jeder Informationsübertragung ein kleiner Zeitraum eingespart, der wegen der erforderlichen Vielzahl von Informationsübertragungen bei den modular aufgebauten Systemen insgesamt eine erhebliche Zeitersparnis bedeutet.

In F i g. 1B ist die erfindungsgemäße Technik für einen zweiten Betriebsfall (2) dargestellt, der im Prinzip dem ersten sehr ähnlich ist. Bei diesem Betriebsfall erzeugt der Sender das Anfragesignal, das etwa die Bedeutung einer Aufforderung an den Empfänger hat, dem Sender Information abzunehmen.

Der Empfänger erzeugt daraufhin, wenn er nicht gerade eine dringlichere Funktion auszuführen hat, ein Antwortsignal, das die Bedeutung einer Aufforderung an den Sender hat, die Information zu liefern.

Bezüglich der in Informationsübertragung auslösenden und synchronisierenden Wirkung gibt es zwischen den beiden Betriebsfällen keinen Unterschied.

In F i g. 2 ist das Prinzipschaltbild einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Die mittels der Instruktion 1, die eine Mikroinstruktion sein kann, aufgesetzte Verriegelungsschaltung 21 erzeugt ein Anfragesignal, das an die Verriegelungsschaltung 22 innerhalb des Senders übertragen wird. Der Ausgang der Verritgelungsschaltung 22 beeinflußt die Prioritätssteuerschaltung 23, die einerseits Eingänge und andererseits Ausgänge für jeden mit dem Sender gekoppelten Empfänger besitzt Die Prioritätssteuerschaltung 23 dient dazu, die Reihenfolge der zu beantwortenden Anfragen nach vorgebbaren Gesichtspunkten zu ordnen. Das auf der rechten Seite der Prioritätssteuerschaltung 23 dargestellte Antwortsignal gelangt nun gleichzeitig beispielsweise in die Speicherlesesteuerung 25 des Senders und zu einer Verriegelungsschaltung 24 innerhalb des Senders. In der Speichersteuerschaltung 25 bewirkt das Antwortsignal die Bereitstellung der Information, beispielweise in einem Zwischenregister des Senders. Die ebenfalls vom Antwortsignal beeinflußte Verriegelungsschaltung 24 im Empfänger gibt ein die Instruktion 2 startendes Signal ab. Diese Instruktion bewirkt die Synchronisation des Empfängers mit dem Sender, wonach mittels der Instruktion 3 die Übertragung der Information aus dem Sender in ein Datenregister 26 des Empfängers bewirkt wird.

In F i g. 3 ist ein Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens als Blockschaltbild ausführlicher dargestellt. Die Bedeutung der einzelnen Bauteile für die Erfindung, soweit nicht die Beschriftung der Zeichnung selbsterklärend wirkt, sei nachfolgend erläutert. Die in F i g. 3 gezeigte Schaltung dient sowohl zur Informationsübertragung von einem zentralen Baustein MSC beispielsweise einer Hauptspeicher-Steuereinheit zu einem Satellitenbaustein IOP, beispielsweise einer Ein/Ausgebegeräte-Steuereinhcit, als auch zur Informationsübertragung in umgekehrter Richtung von IOP nach MSC Auch in dieser Darstellung der F i g. 3 sind die beiden Betriebsfälle (1) und (2) unterschieden.

Die für die Übertragung vorgesehene Information ist im Beispiel der F i g. 3 in, aus jeweils zwei Bytes bestehenden Halbwörtern organisiert. Diese Bytes v/erden nachfolgend als rechtes Byte (R) und linkes Byte (L) bezeichnet. Demzufolge sind auch von MSC zwei Eingangssammelleitungen vorgesehen, eine für das linke Byte (L) und eine für das rechte Byte (R) Die zu MSC führenden Datensammelleitungen sind in der gleichen Weise angeordnet.

Zu Beginn eines Übertragungszyklus wird mittels einer von IOP übertragenen /OP-Instruktion, die im Instruktionsdecodierer 31 dargestellt in F i g. 3, entschlüsselt wird, ein Anfragesignal an MSC generiert. Wie oben bereits beschrieben, erzeugt MSC das Antwortsignal, das im allgemeinen ein Rechteckimpuls ist, dessen Rückflanke bis zum Punkt Pi in den F i g. 1A und IB reicht. Mit diesem Antwortsignal synchronisiert sich nun der Baustein IOP auf den Sender MSC. Die Daten stehen auf den genannten Sammelleitungen im Betriebsfall (1) nur bis längstens zum Zeitpunkt Pl auf den genannten Eingangssammelleitungen von MSC zur Verfügung. Das Vorliegen des Antwortsignals vom MSC wird mittels der Instruktion 2 festgestellt. Die zu diesem Komplex gehörenden Details sind in F i g. 3 nicht näher erläutert. Nach seiner Synchronisierung mit dem Sender generiert der Baustein IOP, also der Empfänger, aus einer entsprechenden Instruktion (Instruktion 3) mit Hilfe des Instruktionsdecodierers 31 das Signal »Daten abrufen«. Hierdurch werden die vom Sender, also MSC, zwischenzeitlich in die Zwischenregister 32,4 und 325 übertragenen Daten über die Torschaltung 35 abgeben.

Bei der beschleunigten Übertragung wird vom IOP-

Programm jedoch nicht die Instruktion 3, die das Ausgangssignal »Daten abrufen« erzeugt, ausgeführt, sondern eine kombinierte Instruktion, die nach ihrer Decodierung das Signal »Anfrage und Daten abrufen« generiert, wodurch für unmittelbar aufeinanderfolgende Arbeitszyklen die zeitliche Abstimmung bewirkt wird.

In dem Augenblick, in dem die Daten aus den Zwischenspeichern, den Registern 32Λ und 32B abgerufen werden, wird durch das ODER-Tor 44, das UND-Tor 45 und die Verriegelungsschaltung 46 automatisch ein Anfragesignal an MSCerzeugt.

Wenn zwischenzeitlich keine Antwort mit einer höheren Priorität vorliegt, so wird die nächste Informationsgruppe, z. B. das nächste Byte, unmittelbar anschließend dem gleichen Baustein 1OP zur Verfugung gestellt. Die Beendigung der Informationsübertragung in dem angeschlossenen Baustein IOP geschieht da-

durch, daß wieder nur das Signal »Daten abrufen« aus einer IOP-Instruktion generiert wird.

Beim Betriebsfall (2) sind quasi Empfänger und Sender in der Darstellung nach Fig. IA gegeneinannder vertauscht, wobei eine Datenübertragung ebenfalls bis zum Zeitpunkt Pl feststehen muß.

Wie F i g. 3 weiter zeigt, ist eine weitere Verriegelungsschaltung 38 vorgesehen, die der Abgabe eines die Überprüfung von MSC anzeigenden Signals dient Sämtliche genannten Verriegelungsschaltungen sind mit Rückstelleingängen ausgerüstet, wobei die Rückstelleingänge der Verriegelungsschaltungen 37 und 38 durch das gleiche Signal beaufschlagt werden. Ferner zeigt F i g. 3, daß die Daten jeweils über Tore auf die Sammelleitungen zu dem Baustein MSC oder IOF übertragen werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Synchronisation des rufenden end des gerufenen Bausteins einer modular aufgebauten Datenverarbeitungsanlage für die Übertragung von Informationen zwischen den mit verschiedenen Arbeitsgeschwindigkeiten arbeitenden Bausteinen, bei dem die Einleitung der Datenübertragung durch ein Anforderungssignal des eine Übertragung wünschenden Bausteins vorgenommen und von dem gerufenen Baustein ein Antwortsignal erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Fall, d. h. gleichgültig, ob er als Sender zu übertragende Daten zur Verfugung hat oder nicht oder als Empfänger zur Datenaufnahme bereit ist oder nicht, der angerufene Baustein ein Antwortsignal erzeugt, auf das hin sich der rufende Baustein sofort für die Dauer eines Arbeitszyklus mit seinem Arbeitszyklus auf den des gerufenen Bausteines zeitlich abstimmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anfrage- und Antwortsignale durch Maschineninstruktionen (Instruktion 1, 2; Fig. IA, IB) im Sender- oder Empfängerbaustein erzeugt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Maschineninstruktion bezüglich des Empfängers das Abrufen einer im vorangehenden Schritt bereitgestellten Information und eine, zur zeitlichen Abstimmung eines unmittelbar nachfolgenden Arbeitszyklus, weitere gleichzeitige Anfrage an den Sender auslöst.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Maschineninstruktion des Senders gleichzeitig das Bereitstellen der Information und Erzeugen der Anfrage und ferner eine zweite oder weitere Instruktion ein Abwarten auf das Eintreffen des Antwortsignales bewirken.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Sender- und Empfängerbaustein ein Glied einer aus mehreren solcher Glieder aufgebauten Übertragungsstrecke ist.