DE2364082A1 - Speicherprogrammierte datenverarbeitungsanlage fuer die steuerung externer anlagen - Google Patents

Speicherprogrammierte datenverarbeitungsanlage fuer die steuerung externer anlagen

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DE2364082A1
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George Menicou
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Description

Patentanwalt
Dipl.-Phys. Leo Thul
Stuttgart
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IMTERäATIOitfAL STANDARD ELECTRIC CORPORATION, NEW YORK
Speicherprogrammierte Datenverarbeitungsanlage für die Steuerung externer Anlagen.
Die Erfindung betrifft eine speicherprogrammierte Datenverarbeitungsanlage für die Steuerung externer Anlagen, insbesondere für die Steuerung von Fernsprechvermittlungsanlagen, Die Datenverarbeitungsanlage eignet sich besonders für die Steuerung solcher Anlagen, bei denen die Arbeitsmenge so hoch ist, daß sie iia normalen Betrieb mehr als einen gleichzeitig arbeitenden Rechner benötigt.
Die Datenverarbeitungsanlage nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl selbständig arbeitsfähiger und funktionsraässig austauschbarer Rechner vorgesehen ist, auf die zur Steuerung der externen Anlage benötigten, verschiedenen Programme zumindest teilweise so verteilt sind, daß die für die Anlage durchzuführenden Aufgaben zumindest auf einige Rechner funktionell verteilt sind, und daß ein gemeinsamer Funktionsvertexler vorgesehen ist, der die Programme den Rechnern zuteilt und der in der Lage ist, die vorgenommene Zuteilung der Programme beim Auftreten von Fehlerzuständen
14.12.1973
Fk/Mr
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oder vorgewählten Bedingungen zu ändern.
Nähere Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand von beigefügten Zeichnung zu entnehmen.
Fig.1 zeigt eine allgemeine Übersicht eines Ausführungsbeispiels einer Mehrrechneranlage gemäß der Erfindung,
Fig.2 zeigt Einzelheiten des Blocks FTA nach Fig.1,
Fig.3 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung der Programm-Struktur und des Datenflusses in der Anlage nach Fig.l,
Fig.4 und 5 zeigen erläuternde Zeitdiagramme,
Fig.6 zeigt eine Übersicht entsprechend Fig.l für eine Anlage mit zwei Rechnern.
Systemstruktur
Die nachfolgend beschriebene Mehrrechneranlage dient zur Steuerung einer Fernsprechvermittlungsanlage, sie umfaßt drei grundlegende Bestandteile, eine physikalische Steueranlage, eine Echtzeitsteueranlage und Benutzer- (oder Anwender-) Programme. Die Verarbeitung ist in sechs größere Gruppen gegliedert; Ein- und Ausgabe, Prioritätszuordnung und Planung und Hauptorgan, Verbindungssteuerung und Verbindungsauslösung, Routineprüfung und Überwachung, Fehlersuche und Hilfsorgan.
Die Hauptaufgaben sind weiter in ünteraufgaben unterteilt entsprechend dem Aufbau der zu steuernden Anlage. Die Eingabe
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bilden eine große Anzahl von Vorgängen, die jeder aus einer oder mehreren Aufgaben bestehen, die einer bestimmten Priorität zugeordnet sind. Ein Vorgang ist grundsätzlich z.B. eine Fernsprechverbindung, und die Anzahl der bei einer Verbindung auszuführenden Aufgaben hängt von der Art der Verbindung, also z.B. Internverbindung, Ortsverbindung, Fernverbindung, Internationale Verbindung, Verbindung zum Vermittlungsplatz, und von den für jede Art von Verbindung zur Verfugung stehenden Einrichtungen ab. Ein Vorgang kann auch aus einer Überwachungsfunktion oder aus einer Dienstverbindung bestehen, die eine Bedienung erfordert.
Die Funktionen werden den Rechnern durch eine Funktionsverteilung zugewiesen, dies erfolgt mit der physikalischen Steuerung innerhalb eines ZeitvMfachzyklus. Die Vorgänge oder Aufgaben werden den Funktionen durch Planung mit Hilfe der Echtzeitsteuerung zugeordnet. Nachdem ein Vorgang oder eine_ Aufgabe geplant und zugeordnet wurde, wird er bzw. sie mit Hilfe eines Anwendungsprogrammes aufgeführt.
Die Hauptvorteile einer solchen Anlage bestehen in folgendem:
(l\ Fähigkeit zum Wachsen ohne großen Einfluß auf das Fortgehen der Arbeiten der Anlage.
(2) Gute Ausnutzung der Rechnereinrichtungen bei gegebener Arbeitsmenge.
(3) Hohe Zuverlässigkeit, wenn eine Redundanz in den Verarbeitungsund Speichereinheiten benutzt wird, so daß physikalische und logische Fehler eine erträgliche Herabsetzung der Leistung bewirken ( dies bedeutet, daß die gesamte Anlage mit geringerer Arbeitskapazität weiterarbeitet, wenn ein Element
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ausfällt) und Herabsetzung der Gesamtausfallwahrscheinlichkeit.
(4) Es ist ein modulares Wachstum von einer minimalen zu einer maximalen Größe möglich, dies stellt eine kostengünstige Lösung dar,
2. Die physikalische Steuerung
Die physikalische Steuerung umfaßt die Verbindungen der baulichen Einheiten zur i-lehrrechnerstruktur und den ; Funktionsund Zeitzuordner FTA. Die Anzahl der Einheiten jedes Typs ist theoretisch unbegrenzt, in der Praxis ist die Anzahl der Einheiten jedoch durch die physikalischen Kenngrößen jedes Typs der Einheiten begrenzt.
2.1 Zentrale Verarbeitungseinheiten
Die Anlage benutzt allgemein verwendbare zentrale Verarbeitungseinheiten CPUl bis CPUn, und die logischen Strukturen der Programme, die Adressierung und die Zuordnung der Speicherbereiche hängt von der Art der gewählten zentralen Verarbeitungseinheiten CPU ab. Jede zentrale Verarbeitungseinheit CPU hat über individuelle Anschlüsse an der Speichersteuereinheit MCU Zugriff zu jedem Block der freien Speicher Ml bis Mn. Perner kann jede zentrale Verarbeitungseinheit CPU über den Speicher mit anderen Teilen der Anlage und mit dem externen Netzwerk von Anpassungsschaltungen in Verbindung treten. Sie kann die Funktionen der Kanalmultiplexereinheiten CMUl bis CMUn steuern, wenn ihr diese Funktionen zugeordnet sind. Jede zentrale Verarbeitungseinheit CPU kann irgendeine Funktion der Anlage ausführen, wenn sie dazu angewiesen wird,
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und bei jeder zentralen Verarbeitungseinheit sind wenigstens zwei ihrer Unterbrechungsieitungen mit dem Funktions- und Zeitzuordner FTA verbunden.
Die Anzahl der zentralen Verarbeitungseinheiten CPU hängt vom Betrag des Fernsprechverkehrs und von der erforderlichen Güte, von den Teilnehmer- und Bedienungsdiensten der Anlage und schließlich vom Erfordernis der Zuverlässigkeit ab. Die Arbeitsgeschwindigkeit der zentralen Verarbeitungseinheit CPU, ihrer Programme und deren Wirksamkeit sind weitere maßgebende Faktoren.
2.2 Speicher und Speichersteuereinheiten
Der Speicher umfaßt eine Anzahl von standardisierten Einheiten (Ml bis Mn) von je 16,000 Wörtern, jedes Wort ist 8 Bit lang oder ein Vielfaches von 8 Bit bis zu 32 Bit, wobei in jedem Fall noch ein Bit für Paritätsprüfung hinzukommt. Die Anzahl der Speicherblöcke hängt von folgenden Bestandteilen ab, die sich im Speicher befinden:
a) Anzahl der Anwenderprogramme (24.000 bis 48.000 Wärter),
b) Echtzeitprogramme (4.000 bis 16.000 Wörter).
c) Konstante und seiaiperraanente Daten in Abhängigkeit von der Größe des zu steuernden Fernsprechnetzwerks.
d) Arbeitspeicher, abhängig vom Umfang des zu verarbeitenden Fernsprechverkehrs·
Jeder Speicherblock ist von allen zentralen Verarbeitungseinheiten CPU undajtei Kanalmultiplexeinheiten CMU über die dem
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Speicherblock zugeordnete Speichersteuereinheit MCU erreichbar. Es ist zu beachten, daß jeder Speicherblock, wie z.B. der Speicherblock Ml, seine eigene Speichersteuereinheit MCU hat, daß aber die Anzahl der Speicherblöcke, der Kanalmultiplexeinheiten und der Verarbeitungseinheiten verschieden sein kann.
Die Speichersteuereinheit MCU ist eine Spezialeinheit, die den ereigneten Speicherblock, also z.B. einen Ferritkernspeicher mit 16.000 Wörtern zu 32 Bit plus einem Paritätsbit, an den geeigneten Typ von Verarbeitungseinheit CPU und Kanalmultiplexeinheit CMU anpaßt. Die Speichersteuereinheit MCU besteht aus einer dem Speicherblock zugeordneten gemeinsamen Speicherlogik und einer Anzahl Ein- und Ausgängen, wobei diese Anzahl zwischen einem und maximal 16 Anschlüssen schwankt, je nach Größe der Anlage. Jeder Anschluß ist einzeln mit einer zentralen Verarbeitungseinheit CPU oder mit einer Kanalmultiplexeinheit CMU verbunden. Bin Anschluß kann beschältet sein, so daß Daten von und zum Speicher fließen können, oder er kann unbeschaltet sein, so daß Datenflüsse verhindert sind. Die Beschaltung eines Anschlusses kann von Hand durch Stellschalter an der Speichersteuereinheit erfolgen oder sie kann durch Programmbefehl von den zentralen Verarbeitungseinheiten aus erfolgen.
2.3 Kanalmultiplexereinheiten (CMU)
Eine Kanalmultiplexereinheit CMU kann maximal mit 6 zentralen Verarbeitungseinheiten CPU verbunden sein, wenn sie in einem von einer zentralen Verarbeitungseinheit CPU gesteuerten Vorgang belegt ist, dann ist sie so lange für andere zentrale Verarbeitungseinheiten CPU nicht erreichbar^ bis die eine zentrale Verarbeitungseinheit sie durch einen speziellen Befehl freigibt. Wenn jedoch ein Befehl einer Verarbeitungsein-
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hext CPU ausgeführt wird, dann arbeiten der Kanal und die zentrale Verarbeitungseinheit CPU unabhängig voneinander.
Eine Anzahl von Steueranpassungen CEl sind mit jedem Kanal, z.B. dem Kanal Cl, verbunden (gesteuert von der Kanalmultiplexeinheit CMUl), die über jede Steueranpassung eintreffenden Nachrichten in Form von Zeichenreihen werden auf jedem Kanal verschachtelt und direkt zu den von der steuernden zentralen Verarbeitungseinheit CPU bezeichneten Speicherplätzen übertragen. Wie sich aus dem Leitungsnetzwerk entnehmen läßt, hat jede Kanalmultiplexeinheit CMU direkten Zugriff zu allen Speicherb locken. Wenn eine Kanalmultlplexeinheit CMU frei ist und eine Nachricht ankommt, dann schaltet die Kanalmultiplexeinheit CMU alle mit ihr verbundenen zentralen Verarbeitungseinheiten CPU bis auf eine zentrale Verarbeitungseinheit ab, die Ein- und Ausgabevorgänge bearbeitet, und gibt die nötigen Befehle für die Übertragung zum gemeinsamen Speicher. In ähnlicher Weise wird, wenn eine zentrale Verarbeitungseinheit CPU für Ein- und Ausgabevorgänge eine Nachricht abzusetzen hat für die peripheren Anpassungen, der entsprechende Kanal angewiesen, die Übertragungen auszu*· führen.
Die Anzahl der Kanäle hängt von dem Aufkommen an Eingabe- und Äusgabeverkehr ab, von der Anzahl der gesteuerten Anpassungen und von der erforderlichen Zuverlässigkeit.
2.4 Der Funktions- und Zeitzuordner (Fig.2)
Der Funktions- und Zeitzuordner FTA liefert Taktunterbrechungen für jede zentrale Verarbeitungseinheit CPU, indem er die direkt mit dem Funktions- und Zeitzuordner FTA verbundenen Unterbrechungsleitungen erregt. Jede Verarbeitungseinheit hat zwei
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ünterbrechungsleitungen, die als Leitung Il und 12 bezeichnet werden. Wenn eine zentrale Verarbeitungseinheit CPU unterbrochen wird, dann bestätigt sie die Unterbrechung mittels eines normalen Äusgabebef.ehls über die entsprechende Kanalmultiplexeinheit CIlU, und der Funktions- und Zeitzuordner FTA gibt dann der zentralen Verarbeitungseinheit CPU Befehle, die anzeigen, welche Punktionen sie während der nächsten Periode des Rotationszyklus auszuführen hat. Der Funktionsund Zeitzuordner FTA verteilt die Funktionen und weist sie den zentralen Verarbeitungsexnheiten CPU gemäß einem veränderlichen Algorhythmus zu. Wie noch später erläutert wird, liefert der Funktions- und Zeitzuordner FTA auch allen zentralen Verarbeitungsexnheiten CPU taktmässige Unterbrechungszeichen auf einer zweiten Unterbrechungsleitung, aber es reagiert nur die sntrale Verarbeitungseinheit CPU auf diese Unterbrechungen, die sich mit Planungsaufgaben befaßt, da diese Unterbrechungen dazu benutzt werden, die Planungsprogramme miteinander abzustimmen und Programmüberläufe zu verhindern.
Der Funktions- und Zätzuordner FTA ist gemäß Fig.2 aus mehrfach vorgesehenen Einheiten zusammengesetzt und ist mit der Anlage über eine Majoritätslogik MDL verbunden.
Jede der mehrfach vorgesehenen Einheiten enthält einen Taktgenerator, wie z.B. den Taktgenerator CL3, der mit den Taktgeneratoren der anderen Einheiten synchronisiert ist, ein Ein- und Ausgaberegister, eine einfache Entscheidungslogik und einen Mikroprogrammspeicher. Die Register und die Logik sind in der Zeichnung in der Steuereinheit CUl zusammengefaßt. Alle Ein- und Ausgänge jeder Einheit sind über die Majoritätslogik MDL miteinander verbunden.
Unterbrechungsleitungen verbinden direkt die zentralen Verarbeitungsexnheiten CPU und den Funktions- und Zeitzuordner FTA.
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Alle Ein- und Ausgabebefehle zwischen dem Funktions- und Zeitzuordner FTA und der Anlage werden über die Kanalmultiplexereinheiten CMU als normale Ein- und Ausgabenachrichten ausgetauscht.
Der Mikroprogrammspeicher ist variabä. von zwei Wörtern bis zu einem Maximum von 32 Wörtern zu je 16 Bit, zuzüglich einem Paritätsbit. Der Speicher speichert den Zustand jeder zentralen Verarbeitungseinheit CPO und zwei veränderliche Algorithmen, die die 5feLt- und Verteilungsfunktion steuern. Das Lesen und Schreiben des Speicherinhalt^ kann von Hand über Stellschalter am Pult des Funktions- und ZeitzuordneisFTA und/oder durch Programm von den zentralen Verarbeitungseinheiten CPU vorgenommen werden« Es sind Alarmeinrichtungen vorgesehen, die den Sustand der Anlage auf einer Anzeigeeinheit DU anzeigen, dabei umfaßt der Änlagenzustand aich den eigenen Zustand,
Der Funktions- und Zeitzuordner FTA ist modular aufgebaut und entsprechend den Erfordernissen der Anlage eingerichtet, so das er mit der Anlage von einer Zweirechneranlage zu einer Sechsrechneranlage erweitert werden kann.
2.5 Andere Standardperipheriegeräte (Fig.l?
Der Massenspeicher MM besteht aus Magnettrommeln oder Magnetplatten mit Prograinmkopien und mit Daten, die von der Anlage weniger oft benötigt werden. Der Zugriff zum Massenspeicher MM erfolgt über die Kanalmultiplexereiriheiten CMU als normale Ein- und Ausgabeübertragungen. Andere Standardperipheriegeräte SP, wie z.B. Fernschreiber, Zeilendrucker usw. sind ebenfalls über die Kanalmultiplexereinheten CMU angeschlossen.
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3. Die Echtaätsteuerung (Fig. 3)
Die Echtzeitsteuerung ist ein gegliedertes System von Programmen, die synchron nach der Steuerung durch regelmässige Taktunterbrechungen vom Funktions- und Zeitzuordner FTA ablaufen. Das Programmsystem umfaßt Bin- und Ausgabe, Prioritätszuteilung für Vorgänge oder Aufgaben, Planung emnd Aufreihung und Hauptsteuerung. Der logische Aufbau dieser Programme ist in Fig.3 dargestellt.
3.1 Ein- und Ausgabe
Dieses Programm ist normalerweise dem Rechner zugewiesen, der die Echtzeitsteuerung ausführt, jedoch ist dieses Programm modular aufgebaut und daher ist es möglich, diese Aufgabe einer besonderen zentralen Verarbeitungseinheit CPU zu übertragen, wenn die Menge der anstehenden Ein- und Ausgabevorgänge groß genug ist. Das Programm bearbeitet alle Echtzeitereignisse, die vom externen Netzwerk erzeugt werden und als Datenketten über eine Kanalmultiplexereinheit CMU eintreffen. Diese Funktion muß sp vorgesehen werden, daß die Möglichkeit besteht, Daten in einem bestimmten Takt zu empfangen, der häufig nicht gesteuert werden kann.
Die Funktion steuert außerdem die Kanalmultiplexereinheiten CMU, so daß die bei einer Kanalmultiplexereinheit CMU als Datenreihen eintreffenden Informationen im gemeinsamen Speicher an Stellen eingeschrieben werden, die von der Hauptsteuerung (siehe unten) vorgeschrieben werden und deren Adressen durch die Ein- und Ausgabesteuerfunktion ergänzt werden. Wie Kanalmultiplexereinheiten CMU sind normalerweise vorbereitet, so daß die Daten beim Eintreffen unmittelbar zum Speicher geleitet werden können, ohne die Ein- und Ausgabesteuerfunktion
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unterbrechen zu müssen. Wenn jedoch Daten bei einer nicht vorbereiteten Kanalmultiplexereinheit CHU eintreffen, dann unterbricht diese Kanalmultiplexereinheit CMU alle zentralen Verarbeitungseinheiten CPU, jedoch reagiert nur die zentrale Verarbeitungseinheit CPU, der die Ein- und Ausgabesteuerfunktion zugewiesen wurde, diese gibt Befehle an die Kanalmultiplexereinheit CMU für die Übertragung der Daten zum Speicher ab.
Die Ein- und Ausgabesteuerfunktion bringt zugleich die Eingangsdaten in eine für den Speicher brauchbare Form, so daß sie von dem nachfolgenden Programm, also im wesentlichen bei der Prioritätszuordnung und bei der Planung, besser benutzt werden können. Bei dieser Punktion werden ebenfalls Tabellen und Verbindungsspeicher abgefragt, die Ergebnisse von Aufgaben enthalten, die zuvor bei anderen Funktionen bearbeitet wurde». Die Ausgabeaufgaben umfassen drei Kategojien:
a) Aufgaben, die auf weitere Ereignisse warten (z.B. bei einem gerufenen Teilnehmer auf seine Antwort),
b) Aufgaben, die zur weiteren Bearbeitung neu geplant werden müssen {z.B. eine Verbindung, die wegen einer aufgetretenen Blockierung in der Anlage neu festgelegt werden mußj,
c) Aufgaben, die eine fertige Ausgangsinformation erzeugt haben, die zum externen Hetzwerk übertragen werden muß. In diesem Fall liefert die Ein- und Ausgabesteuerfunktion Befehle an die Kanalmultiplexereinheit CMU und organisiert die Übertragung dieser Daten vom Speicher zum externen H-.etzwerk.
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3.2 Prioritätszuordnung, Planung und Reihenbildung für Vorgänge und Aufgaben.
Vorgänge sind überwiegend Anforderungen für Verarbeitung und können aus folgenden Quellen kommeng
(a) vom externen Netsxtferk über die Ein- und Ausgabesteuerfunktion, einschließlich der Mensch-Maschine Kommunikation.
(b) von den zentralen Verarbeitungseinheiten CPU selbst, die bei der Durchführung von Aufgaben feststellen,, daß weitere Aufgaben zu bearbeiten sind, einschließlich der Feststellung von Fehlern bei -bestimmten Prograramprüfpunkten„
(c) von Fehlerfeststellungsschaltungen, Prüfroutine-der Überwachungseinrichtungen, die die Durchführung von Fehleroder Störungssuchaufgaben fordern„
Das Prioritätsuordnungsprogramm teilt Vorgänge in eine Anzahl von Aufgaben s manchmal bestellt der ganze Vorgang aus einer einzigen Aufgabe, dabei kann die Eingabe der Funktion aus einer großen Menge von Vorgängen bestehen, von denen jeder aus einer oder mehreren Aufgaben besteht, denen die Funktion eine bestimmte Prioritätsklasse zuordnen muß. Das Problem erhöht sich noch durch die Vermaschung zwischen den Aufgaben, da manche Aufgaben.Ausgangsinformationen liefern, die eine Eingangsinformation zu späteren Aufgaben darstellen, deren Ausgangsinformationen wiederum.Eingangsinformationen für spätere Aufgaben darstellen können, usw. Die Regel der. Priori tat sz Unordnung bestimmt die Reihenfolge, in der die Aufgaben bearbeitet werden und es ist eine Planungsregel erforderlich, die diese Aufgaben entsprechend ihrer Prioritätsstufe und ent-
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sprechend unter Berücksichtigung der Aufgabenabhängigkeiten einplant. Die Aufgaben werden dann entsprechend den Funktionen, die die Aufgaben zu bearbeiten haben, in eine Reihenfolge gebracht, und es gibt so viele Reihen, wie Punktionen vorhanden sind. Die Ordnung innerhalb der Reihe ist unabhängig von der Priorität, das heißt, wenn eine Verarbeitungseinheit CPU eine Aufgabe vollendet, dann wird sie der nächsten Aufgabe mit der höchsten Priorität in der Reihe zugewiesen. Aufgaben mit gleicher Priorität werden nach dem Prinzip "Wer zuerst kommt wird zuerst bearbeitet" bearbeitet. Wenn eine zentrale Verarbeitungseinheit CPU einer Aufgabe zugewiesen ist, dann kann sie diese bis zur Vollendung bearbeiten, dies beansprucht eine bestimmte Anzahl von Seiteinheiten. Wenn eine zentrale Verarbeitungseinheit CPU eine Aufgabe vollendet hat und die Wartereihe leer ist, dann erledigt die zentrale Verarbeitungseinheit CPü Funktionen der Hilfssteuerung, bis eine weitere Aufgabe in der Wartereihe auftritt.
Da die zentralen Verarbeitungseinheiten CPü aufgrund einer Funktion den Aufgaben zugewiesen werden, und da andererseits die Funktionen den zentralen Verarbeitungseinheiten CPU durch den Funktions- und Zeitzuordner FTA zugeordnet werden, ordnet man praktisch Aufgaben und Vorgänge den zentralen Verarbeitungseinheiten CPü zu und plant die Programme, die von den zentralen Verarbeitungseinheiten CPU zur Durchführung der Aufgaben benutzt werden. Wenn mehr als eine zentrale Verarbeitungseinheit CPU die gleiche Funktion ausführen wollen und aus Suverlässigkeitsgründen die entsprechenden Programme mehrfach im Speicher vorhanden sind, dann gibt die Planungsfunktion dfe Startbefehlsadresse in der Weise an, daß jede zentrale Verarbeitungseinheit CPU das gleiche Programm parallel durchführen kann# aber den Zugriff zu diesen Programmen von ver-
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schiedenen Bereichen des Speichers erhält, so daß die Qefahr eines Konflikts beim Speicherzugriff minimalisiert ist.
3.3 Hauptsteuerorgan
Das Hauptsteuerorgan ist die Rahmensteuerung der Anlage und führt folgende Funktionen aus:
(a) die Zeitvorgabe. Nachdem eine Aufgäbe geplant und in der entsprechende Reihe plaziert wurde, wird eine Zeitvorgabe für jede Aufgabe gestartet. Eine Aufgabe muß innerhalb
. eines bestimmten Zeitraums durchgeführt worden sein, und die durchführende zentrale Verarbeitungseinheit CPU muß ein Aufgabenergebnis oder eine Fehlernachricht innerhalb dieser Zeitvorgabe hervorbringen. Das Hauptsteuerorgan überwacht dies um sicherzustellen, daß nicht eine eine Aufgabe durchführende zentrale Verarbeitungseinheit CPU die Zeitvorgabe überschreitet. Wenn eine zentrale Verarbeitungseinheit CPU die Zeitvorgabe für eine durchgeführte Aufgabe überschreitet und keine Fehlernachricht erzeugt, dann startet das Hauptsteuerorgan eine Suchaufgabe, um die Überschreitung zu ergründen, sie hält dabei alle Ereignisse fest, die bei der Durchführung dieser Aufgabe auftreten.
(b) Die Funktionsprüfung. Nach einer periodischen Prüfregel kopiert das Hauptsteuerorgan eine Aufgabe aus einer Rlihe, ohne diese Aufgabe aus dieser Reihe zu löschen, und führt diese Aufgabe selbst parallel zu der zentralen Verarbeitungseinheit CPU durch, der diese Aufgabe zugewiesen ist.Das Hauptsteuerorgan speichert das Aufgabenergebnis und vergleicht es mit dem selbst ermittelten Aufgabenergenis, wenn keine Abweichungen festgestellt werden, dann löscht es das eigene Aufgabenergebnis, Wenn eine Abweichung festgestellt
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wird, dann erzeugt das HauptSteuerorgan eine Suchaufgabe und speichert alle bei deren Ausführung auftretenden Ereignisse.
(c) Die Speicherzuteilung. Die Zuteilung von Speicherbereichen für Programme,Daten und Arbeitsspeicher erfolgt durch das Hauptsteuerorgan, ebenso die übertragung von Programmenund Daten aus dem Massenspeicher. Ss gibt zwei Methoden der Speicherplatzzuteilung, je nach Art der benutzten zentralen Verarbeitungseinheit CPU» Wenn die zentrale Verarbeitungs einheit CPü ein begrenztes Speicheradressenzugriffsregister hat, dann erfolgt die Zuteilung der Speicherbereiche für Programme und Daten aufgrund ständiger Regel, während die Zuteilung von Arbeitsspeichern für die Durchführung von Aufgaben dynamisch mit Hilfe der Steuerung des Hauptsteuerorgans erfolgt. Wenn dagegen die zentrale Verarbeitunseinheit CPU eine erweiterte Adressierbarkeit, wie z.B. Anfangsund Endregister, oder die Möglichkeit zum indirekten Speicheradressieren aufweist, dann werden alle Bereiche des Speichers dynamisch für Programme, Daten und Arbeitsplätze zugewiesen. Abschnitte mit Programmen und Daten werden durch die Steuerung des Hauptsteuerorgans in allen Speicherbereichen verteilt.
(d) Die Fehler- und Störungsbehandlung.
Eine Störung einer Einrichtung oder ein Programmfehler, oder durch Übertragungen oder externe Ereignisse veränderte Daten oder Programmbefehle erzeugen alle an irgendeiner Stelle während des Ablaufs eines Programmes eine Fehlfunktion. Eine solche Fehlfunktion muß festgestellt werden, ebenso der fehlerhafte Bestandteil (Einrichtung, Programm oder Säten). Da die FBhIfunktion während des Laufs eines Programmes auftritt, .ist dies der geeignete Zeitpunkt,
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um die Fehlfunktion festzustellen. Jedes Programm hat an bestimmten Punkten Prüfpunkte, und an jedem Prüfpunkt werden folgende Entscheidungen dynamisch getroffen:
(i) Alle Daten werden wenigstens für eine Seitdauer von zwei Prüfpunkten aufbewahrt, d.h. nicht mehr benötigte Daten werden nicht vor dem dritten Prüfpunkt danach gelöscht.
(ii) An jedem Prüfpunkt wird eine einfache Seitberechnung durchgeführt, indem die Zeitangaben der Abschnitte 3»3 (2) abgefragt werden. Wenn die Zeit nicht größer als Y und nicht kleiner als X ist, dann schreitet das Programm zum nächsten Abschnitt fort. Wenn die Seit größer als Y oder kleiner als X ist, dann wird eine Codeprüfung durchgeführt und wenn dabei eine Fehlfunktion festgestellt wird, dann wird eine Suchaufgabe erzeugt.
(iii) Wenn alle Daten gespeichert wurden, und der Programmabschnitt festgestellt wurde, während dessen die Fehlfunktion aufgetreten ist, dann wird das Programm erneut gestartet, um die Wiederholbarkeit der Fehlfunktion als Bestandteil der Suchroutine zu prüfen.
Es ist nicht möglich, genau vorherzusagen, wie lang die Durchführung eines bestimmten Programmabschnitts dauern wird, und deshalb sind die Prüfpunkte dynamisch eingefügt, so daß sie effektiv zu verschiedenen Zeitpunkten mit unterschiedlichen Daten ausgeführt werden» Die Entscheidung muß in Echtzeit mit möglichst geringem Aufwand durchgeführt werden.
Die gewählte Regel ist optimal^ um beide erwähnten Forderungen zu erfüllen.
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(e) Die Anlagenzusammensetzung. Das Hauptsteuerorgan ist unter den folgenden Bedingungen zuständig für eine erneute Anlagenzusaitiraenstellung.!'
(i) Wenn eine zentrale Verarbeitungseinheit CPU als gestört erkannt wurde, dann wird sie außer Betrieb gesetzt und eine Zustandsnachricht erzeugt und zum Funktions- und Zeitzuordner FTA gesandt, so daß eine erneute Funktionsverteilung und Aufgabenzuordnung durchgeführt vzLrd.
(ii) Wenn ein Speicherblock gestört ist, dann wird er durch Abschaltung all seiner Eingangsanschlüsse außer Betrieb gesetzt. Ein Reservespeicherblock (falls vorfanden) erhält den Wert des außer Betrieb gesetzen Speicherblocks und alle Eingangsanschlüsse des Reservespeicherblocks werden beschaltet. Zuvor muß gegebenenfalls der neue Speicherblock erneut mit Programmen und Daten von anderen vorhandenen Kopien geladen werden.
(iii) Wenn ein Programm- oder Datenabschnitt (Konstante oder semiperraanente Art) als gestört erkannt wurde, dann wird er von einer anderen Kopie ersetzt.
(iv) Wenn veränderliche Daten als gestört erkannt wurden, dann werden sie erneut erzeugt, falls dies möglich ist, oder der gestörte Bereich wird gelöscht und alle damit in Verbindung stehenden Verbindungen werden beendet.
Die Wiederinstancfsetzungsregel beruht auf Sustandsinformationen und statistischen Informationen, die dreifach als Kopie im Kernspeicher, im Massenspeicher und im Funktionsund Zeitzuordner FTA vorhanden sind»
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4. Hilfsteuerorgan
Trotz der vorgesehenen Einrichtungen für die Feststellung von Störungen und Fehlern könnte das Hauptsteuerorgan bei bestimmten Programmfehlern oder Datenfehlern oder Störungen einer zentralen Verarbeitungseinheit CPU unter nicht festgestellten Fehlern weiterlaufen. Um den Zeitraum für diese Möglichkeit einzuschränken überwacht das HiIfssteuerorgan das Hauptsteuerorgan.
Außer der zentralen Verarbeitungseinheit CPU, der die Hauptsteuerfunktion zugewiesen ist, ist allen zentralen Verarbeitungseinheiten CPU zusätzlich au anderen Funktionen auch die Hilfssteuerfunktion zugewiesen, die von einer zentralen VerarMtungseinheit CPU bei folgenden Bedingungen ausgeführt wird:
(i) Wenn eine Reihe leer ist und eine zentrale Verarbeitungseinheit CPU keine Arbeit zu tun hat, dann beginnt sie mit der Hilfssteuerfunktion.
(ii) Eine zentrale Verarbeitungseinheit CPU kann durch eine andere zentrale Verarbeitungseinheit CPU unterbrochen ■werden, um die Hilfssteuerfunktion durch eine Programmunterbrechung über einen gemeinsamen Speicherplatz zu beginnen, der von allen zentralen Verarbeitungseinheiten CPU abgefragt wird, wenn sie Verbindungsauslösevorgänge beginnen.
(iii) Wenn eine zentrale Verarbeitungseinheit CPU der Prüffunktion, der überwachungsfunktion oder einer Fehlersuchfunktion zugewiesen ist, dann hat die Hilfssteuerfunktion die höchste Priorität.
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Da das Arbeitsvolumen stets größer ist als das aus Zuverlässigkeitsgründen benötigte Volumen, wird diese Funktion häufig durchgeführt. Unter Ausfallbedingungen, wenn die Arbeitskapazität reduziert ist, genießt diese Funktion eine höhere Priorität.Bei extremen Ausfallerscheinungen, wenn die Arbeitskapazität unter einen bestimmten Wert sinkt, dann wird diese Funktion überhaupt nicht mehr durchgeführt.
Wenn in einer zentralen Verarbeitungseinheit CPU die Hilfssteuerfunktion durchgeführt wird, dann überwacht diese die Aktivitäten des Hauptsteuerorgans und wenn dabei eine Fehlfunktion festgestellt wird, wird eine entsprechende Nachricht erzeugt und an einen gemeinsamen Speicherplatz übertragen, dabei erfolgt zugleich eine Programmunterbrechung bei einer anderen zentralen Verarbeitungseinheit CPU, deren Identität durch Sufallsauswahl festgelegt wird.
Letztere zentrale Verarbeitungseinheit CPU übernimmt zeitweilig eine Ausgabefunktion, wenn sie nach Wiederholung des Vorgangs anhand des gemeinsamen Speicherplatzes eine Majoritätsentscheidung dafür trifft, daß die Hauptsteuerung eine Fehlfunktion aufweist. Sie erzeugt eine Sustandsnachricht, belegt eine freie Kanalmultiplexereinheit CMU (oder erzwingt eine Belegung nach einem zweiten Versuch), und sendet die Nachricht dem Funktions- und Zeitzuordner FTA, der daraufhin eine Funktionsneuverteilung veranlaßt, dabei wird die Hauptsteuerfunktion von der Einheit mit der Fehlfunktion verschoben.
Wenn mehrere Störungen gleichzeitig auftauchen, dann wird dieser Vorgang wiederholt und die Funktionen so lange neu verteilt, bis ein sicherer Zustand erreicht ist. Andernfalls ist ein manueller Eingriff in die Anlage erforderlich,
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5, Die Benutzer- (oder Anwendungs) Programme
Die Anwendungsprogramme umfassen die Verbindungsherstellung (einschließlich Aufrechterhaltung und Aufsicht), Prüfung und überwachung (Netzwerk und Peripherie), Fehlersuche, und betirniate Auslösungsprcgramme.
Die physikalische Steuerung und die Echtzeitsteuerung sind allen Anwendungen gemeinsam, aber die Anwendungsprogramme hängen vom jeweiligen Anwendungfall ab und bilden nicht Gegenstand der hier zu beschreibenden Anlage.
6. Funktionsneuverteilung und -neuzuordnung
Bei jeder Mehrrechneranlage verändert sich beim Auftreten einer Störung oder eines Fehlers das Verhalten der Anlage und die Anzahl der brauchbaren Möglichkeiten wird reduziert. Aus diesen Gründen ist eine itfeuzusammenstellung der Anlage, eine Neugruppierung und eine Neuzuordnung der Funktionen erforderlich:
(a) Um einen maximalen Durchsatz und eine höchstmögliche Wirksamkeit mit den zur Verfügung stehenden Hilfsmitteln .ζλι erreichen.
(b) Um die Möglichkeiten für Störungen und Fehleranhäufungen zu verringern. Wenn eine Gruppe von Programmen und Daten ständig mit den gleichen Einrichtungen bearbeitet wird, dann werden bestimmte Teile der Anlage nicht genügend geprüft und Störungen oder Fehler in diesen Teilen bleiben unentdeckt. Solche Störungen können falsche Codewörter hervorrufen, die nach richtigen Codworten aussehen und verursachen, daß Verbindungen falsch behandelt werden, also z.B. Ealschverbindungen, vorzeitige Auslösungen, falsche Belegungen, usw. Wenn solche Fehler unentdeckt bleiben,
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dann können sie sich über einem bestimmten Zeitraum aufsummieren und bestimmte Kombinationen von Störungen und/ oder Fehlern können zu einem Kollaps der gesamten Anlage führen. Die Funktionsneuverteilung ermöglicht es, daß alle Teile der Anlage ausreichend und genügend häufig geprüft werden, so daß alle Störungen und Fehler systematisch festgestellt werden, und damit wird die Möglichkeit der Aufsummierung und des Kollapses der Anlage minimalisiert.
Die neue Gruppierung und die Neuzuordnung der Funktionen kann auf drei verschiedene Arten bewirkt werden:
(i) Ausschließlich durch Programm mit Hilfe der Echtzeitsteuerung nach einem dynamischen Prinzip. Diesp.st schwer, da das Programm selbst gestört sein kann und Fehler schwer festzustellen sind. Um ein Programm zu sichern sind viele Codeprüfvorgänge und Suchvorgänge erfordalich, dies erhöht die Vielfalt der Programme bis zu einem Ausmaß, daß sie schwer zu handhaben sind. Dies erhöht auch den Nebenaufwand an Seit und Raum, dadurch wird die Wirksamkeit der Gesamtanlage reduziert.
(ii) Ausschließlich mit Anordnungen mit Hilfe der physikalischen Steuerung. Anordnungen können durch Duplizierung gesichert werden und Fehler in den Anordnungen sind leichter festzustellen. Für eine maximale Sicherheit und um den Zuverlässigkeitsforderungen zu genügen ergibt dies einen großen Aufwand, und es ist schwer, den Betrieb ohne Unterbrechung aufrecht zu erhalten.
(iii) Durch eine optimale Mischung von Programmen und Anordnungen.
Die dritte Methode wird hier für diese Anlage benutzt und verwendet beide unter (i) und (ii) erläuterten Techniken,
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aber mit einem Minimum an Nebenaufwand und mit einem höheren Grad an Sicherheit.
6.1 Der Vorgang der Funktionsneuverteilung— Normalfall
Im Normalfall, wenn die Anlage frei von schwereren Störungen und/oder Fehlern ist, erfolgt die Funktionsneuverteilung durch Steuerung mit Hilfe der physikalischen Steuerung und insbesondere durch den Funktions- und Zeitzuordner FTA. Die Entscheidung für eine Neugruppierung und/oder eine Neuzuteilung der Funktionen an die zentralen Verarbeitungseinheiten CPU der Anlage wird vom Funktions- und Zeitzu ordner FTA aufgrund des Ergebnisses einer Berechnung durchgeführt. Diese Berechnung wird mit Hilfe eines veränderlichen Algorithmus der Zuteilung im Funktiona- und Zeitzuordner FTA durchgeführt, indem die Anlagenzustandsinformation geprüft wird, die von der Echtzeitsteuerung geliefert und im Funktionsund Zeitzuordner FTA gespeichert wird. Die Einleitung dieser Berechnung, die eine Neuverteilung der Funktionen bewirkt, kann sich aus folgendem ergeben:
(a) Wenn ein Ausfall einer zentralen Verarbeitungseinheit CPU festgestellt oder vermutet wird.
(b) Wenn eine zentrale Verarbeitungseinheit CPU systematisch Fehler liefert, und die logischen Schaltkreise nicht in der Lage sind/ die Fehler zu korrigieren.
(c) Wenn (im Fall einer Fernsprechvermittlungs anlage) - ' die Verkehrsmeßeinrichtung anzeigt, daß der Verkehrswert unter einem bestimmten Wert gesunken ist, und wenn dies für einen vorgegebenen Zeitraum der Fall ist.
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(d) Wenn ein Unterbrechungszeichen vom Echtzeittaktgeber empfangen wurde.
(e) Durch ein manuell erzeugtes Zeichen.
(f) Durch einen Befehl von der Echtzeitsteuerung, der anzeigt, daß eine zentrale Verarbeitungseinheit CPU ihren Zustand vom Zustand "in Betrieb" in einen Zustand "außer Betrieb11 oder in einen Sustand "der Reserve oder umgekehrt verändert hat,
(g) Beim Auftreten von Störungen, die zu einer erheblichen Reduzierung des zur Verfügung stehenden Speichers führen.
Wenn der Funktions- und Zeitzuordner FTA eine der vorstehenden Anzeigen empfängt, dann berechnet der Neuverteilungsalgorithmus das folgende:
(i) Die Anzahl der zentralen Verarbeitungseinheiten CPU, die in Betrieb bleiben sollen, entsprechend der zur Verfügung stehenden Zustandsinformation.
(ii) Die Heugruppierung der Funktionen entsprechend der Anzahl an zentralen Verarbeitungseinheiten CPU, die gemäß (i) berechnet wurde.
(iii) Die Reihenfolge, in der die zentralen Verarbeitungseinheiten CPU unterbrochen werden sollen und neuen Funktionsgruppen zugewiesen werden sollen unter ausdrücklicher Angabe des Zustands und der Stellung des Hauptsteuerorgans, der Stelle des letzten Ausfalls (festgestellt oder vermutet) und des Kennzeichens der zentralen Verarbeitungseinheit CPU, die den Ausfall berichtet hat.
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Wenn die Berechnung vervollständigt ist, dann unterbricht der Funktions- und Zeitzuordner FTA erneut jede zentrale Verarbeitungseinheit CPU entsprechend der berechneten Reihenfolge, und ordnet ihr eine neue Funktionsgruppe zu. Wenn das Anzeichen zur Neuverteilung der Funktionen gemäß den obigen Punkten (a), (b), (f) oder (g) hervorgerufen wurde f dann werden nur bestimmte zentrale- Verarbextungseinheiten CPU unterbrochen, während in den Fällen, wenn die Anzeichen zur Funktionsneuverteilung entsprechend den obigen Punkten(c), (d) oder (e) erzeugt werden, dann werden erneut alle zentralen Verarbeitungseinheiten CPU unterbrochen«,
Eine unterbrochene zentrale Verarbeitungseinheit CPU nimmt die Unterbrechung beim nächsten Prüfpunkt im laufenden Programm an (dies erlaubt es, die Aufgabe später vollständig zu lösen). Wenn eine zu unterbrechende zentrale Verarbeitungseinheit ,CPU die Unterbrechung nicht innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne,die im Funktions- und Zeitzuordner FTA gemessen wird, bestätigt, dann wird die nächste zentrale Verarbeitungseinheit CPU unterbrochen, und wenn die Unterbrechungsfolge vollständig ist, dann wird erneut die zentrale Verarbeitungseinheit CPU angesprochen, die zunächst nicht reagiert hat» Wenn diese zentrale Verarbeitungseinheit CPU erneut nicht reagiert, dann erzeugt der Funktions- und Zeitzuordner FTA einen Befehl, der die Identität der zentralen Verarbeitungseinheit CPU anzeigt und ein Fehlersuchprogramm aufruft. Diese Aufgabe gelangt wie eine normale Ein- und Ausgabeaufgabe in die Anlage, aber das Hauptsteuerorgan erkennt diese Aufgabe und gibt dieserjAufgäbe die entsprechende Priorität. Nach der Bestätigung der Unterbrechung sucht die unterbrochene zentrale Verarbeitunseinheit CPU kontinuierlich an bestimmten Stellen im gemeinsamen Speicher nach einem Befehl, der ihre neue Funktion anzeigt. Dieser Befehl wird vom Funktions-
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und Zeitzuordner FTA nach der Bestätigung der Unterbrechung als normaler Eingabe-/Äusgabebefehl abgegeben. Wenn die zentrale Verarbeitungseinheit CPU eine vorbestimmte Anzahl von Suchvorgängen durchgeführt und keine Befehle gefunden hat, dann nimmt sie die Funktion des Hi If s Steuer organs an.
Wenn die zentrale Verarbeitungseinheit CPU, die die unterbrechung nicht bestätigt, gerade die Funktion der Hauptsteuerung hat, dann wird die nächste zentrale Verarbeitungseinheit CPU, die die ünterbrechnung bestätigt, vom Funktions- und Zeitzuordner FTA angewiesen, die Funktion der Hauptsteuerung zu übernehmen, wobei zunächst die Speicheranschlüsse der bisherigen Hauptsteuerung abgetrennt werden. Die zentrale Verarbeitungseinheit CPU, die die Funktion der Hauptsteuerung übernimmt, erzeugt zunächst ein Zustande an zeigezeiehen, das angibt, daß diese zentrale Verarbeitungseinheit CPU nunmehr die Funktion der Hauptsteuerung hat, diese Anweisung muß den Funktions- und Zeitzuordner FTA innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne erreichen, die im Funktions- und Zeitzuordner FTA abgemessen wird. Wenn die Zustandswechselanzeige nicht innerhalb der vorgegebenen Zeit empfangen wird, dann wird die nächste zentrale Verarbeitungseinheit CPU unterbrochen, usw. Da die zentrale Verarbeitungseinheit CPU, die die Unterbrechung nicht bestätigt hat, die Funktion der Hauptsteuerung hatte, ist es möglich, daß vom Funktions- und Zeitzuordner FTA abgegebene Befehle die Anlage nicht erreichen. Unter diesen Umständen nehmen alle unterbrochenen zentralen Verarbeitungseinheiten CPU die Funktion der HilfsSteuerung an, und die erste zentrale Verarbeitungseinheit CPU, die eine Majoritätsentscheidung zu Ungunsten der derzeitigen Hauptsteuerung zustande bringt, nimmt selbst die Funktion der Hauptsteuerung an, und trennt die bisherige Hauptsteuerung vom Speicher ab. Die neu ausgewählte Hauptsteuerung zeijt einen Zustandswechsel beim Funktions- und Zeitzuordner FTA
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an, der seinerseits einen Befehl zurückschickt, der das Zeitintervall kennzeichnet, daß zur Neukonfiguration der Anlage benötigt wurde. Wenn dieses Zeitintervall kleiner ist als ein vorgegebenes Zeitintervall, dann werden alle laufenden Aufgaben bis zur Vervollständigung weiter durchgeführt. Wenn dieses Zeitintervall jedoch größer ist als das vorgegebene Zeitintervall, dann werden alle wartenden Aufgaben gelöscht und nur neue Aufgaben werden bearbeitet.
6.2 Funktionsneuverteilung unter ausschließlicher Programmsteuerung.
Eine Funktionsneuverteilung unter ausschließlicher Programmsteuerung erfolgt bei vollständigem Ausfall des Funktionsund Zeitzuordners FTA. Wie bereits im Abschnitt 2.4 erwähnt, handelt es sich beim Funktions- und Zeitzuordner FTA um eine kleine dreifach vorgesehene Einheit hoher Zuverlässigkeit, und um die Zuverlässigkeit der-Gesamtanlage zu erhöhen, ist vorgesehen, daß die Anlage ohne den Funktions- und Zeitzuordner FTA arbeiten kann. Der Funktions- und Zeitzuordner FTA wird von der Anlage mit normalen Befehlen in regelmässigen Abständen überwacht und abgefragt. Die Hauptsteuerung erzeugt in regelmässigen Abständen eine Prüfaufgäbe für den Funktions- und Zeitzuordner FTA, und die diese Aufgabe wahrnehmende zentrale Verarbeitungseinheit CPU sendet bestimmte Befehle zum Funktions- und Zeitzuordner FTA, die ganz bestimmte Antworten erfordern. Wenn die zentrale Verarbeitungseinheit CPU eine falsche Antwort oder überhaupt keine Antwort erhält, dann speichert sie diese Information in bestimmten Bereichen des gemeinsamen Speichers und erzeugt einen Ruf zur Hauptsteuerung, ferner werden weitere Prüfaufgaben verteilt. Wenn zwei oder mehr zentrale Verarbeitungseinheiten CPU
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feststellen, daß der Funktions- und Zeitzuordner FTA gestört ist, dann setzt die Hauptsteuerung den Funktions- und Zeitzuordner FTA außer Betrieb* Die Funktionsneuverteilungsprogramme sind jeweils im Programmvorrat der Hauptsteuerung geplant, aber wenn der Funktions- und Zeitzuordner FTA in Betrieb ist, dann werden diese Programme übersprungen. Wenn der Funktions- und Zeitzuordner FTA außer Betrieb ist, dann läuft dieses Programm nur, wenn der Ausfall einer zentralen Verarbeitungseinheit CPU festgestellt wurde. Die Zustandsinformation und der Ve±.eilungsalgorithmus sind in dem im Hintergrund stehenden Ilassenspe icher gespeichert, sie werden auf den neuesten Stand gebracht, wenn die Information über den Funktions- und Seitzuordner FTA auf den neuesten Stand gebracht wird.
Die Steuerung der Funktionsneuverteilung durch Programm ist nur erforderlich, wenn der Funktions- und Zeitzuordner FTA für wenige Stunden außer Betrieb ist. Die Anlage bleibt während dieser gesamten Periode in einem stationären Zustand, Wenn nicht ein Ausfall einer zentralen Verarbeitungseinheit CPU festgestellt wird, wie oben bereits erwähnt. Die für die Synchronisierung der Programme der Echtzeitsteuerung benutzten Unterbrechungstaktimpulse werden normal von dem Funktions- und Zeitzuordner FTA geliefert, und wenn der Funktions- und Zeitzuordner FTA außer Betrieb gesetzt wird, dann erfolgt eine automatische Umschaltung, bei der die entsprechenden Unterbrechungsleitungen an einen bestimmten Ausgang des Talctgebers angeschlossen werden. Wenn während eines festen Zeitintervalls keine Unterbrechungsimpulse empfangen werden, dann benutzt die Hauptsteuerung den Taktgeber der zentralen Verarbeitungseinheit CPU, auf der die Hauptsteuerung läuft, als Zeittaktlieferanten. Die Unter-
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brechungsimpulse haben in diesem Fall eine gleiche Dauer.
Wenn'der Funktions- und Zeitzuordner FTA repariert wurde, dann wird er mit der nachfolgenden Prozedur wieder in Betrieb genommenι
(i) Die Anlage wird durch eine liensch-Maschine Nachricht unterbrochen. - ,
(ii) Dann wird eine Aufgabe durchgeführt, bei der die Zustandsinformation und der -Jeuverteilungsalgorithmus in den Funktions- und Zeitzuordner FTA gebracht wird. Diese werden dann auf dem Bedienungspult des Funktions- und Zeitzuordners FTA angezeigt und können manuell geprüft werden.
(iii) Suchaufgaben werden durchgeführt und der Funktions- und Seitzuordner FTA wird durch die Anlage mehrfach geprüft.
(iv) Wenn der Funktions- und Zeitzuordner FTA die Prüfung besteht, dann bringt ihn ein Befehl der Anlage wieder in Betriebszustand. Dieser Zustand wird auf dem Bedienpult des Funktions- und Seitzuordners FTA angezeigt.
(v) Wenn der Funktions- und Zeitzuordner FTA die Prüfung nicht besteht, dann druckt die Anlage eine Anweisung zu weiteren manuellen Prüfvorgängen und Prüfungen außerhalb des Betriebszustandes und zu Reparaturen des Funktions- und Zeitzuordners FTA aus.
(vi)Wenn der Funktions- und Zeitzuordner FTA wieder in Betrieb genommen wurde, dann wird die erste Funktionsneuverteilung durchgeführt, Wenn die erste der Bedingungen
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(a) bis (g) erfüllt ist, die im Abschnitt 5.1 erläutert wurden. Dies ermöglicht es, weitere normale Prüfungen des Funktions- und Zeitzuordners FTA durchzuführen, bevor eine Neuverteilung der Aufgaben durchgeführt werden muß. Eine Umschaltung zum Unterbrechungstaktgeber des Funktions- und Zeitzuordners FTA für die Steuerung der synchronen Programme wird ebenfalls selbsttätig eingeleitet.
6.3 Funktionsneuverteilung durch manuelle Steuerung
Die lieugruppierung der Funktionen, die Neuverteilung der Funktionen und Veränderungen des :Teuverteilungsalgorfchmu3 können durch Handsteuerung und entsprechende Anzeigen am Bedienungspult des Funktions- und Seitzuordners FTA hervorgerufen werden. Diese Möglichkeit wird aus folaenden Gründen benötigt:
(a) Während des Aufbaus der Anlage.
(b) Während des Wachstums der Anlage, d.h., wenn eine neue zentrale Verarbeitungseinheit CPU hinzugefügt wird.
(c) Während der Arbeit, wenn die Anlage instabil zu sein scheint.
6.4 Einfluß von Speicherausfällen
Die Bedingung (g) des Abschnitts 5.1 ergibt eine Heugruppierung und Heuzuordnung von Funktionen in negativem Sinn, während Ausfälle von zentralen Verarbeitungseinheiten CPU eine Beeinflussung der Vorgänge in postiveia Sinn hervorrufen. Die Bedingung (g) tritt auf, wenn die außer Betrieb genommenen
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Speichereinheiten die Anzahl der zur Verfügung stehenden
Reservespeichereinheiten übersteigt. Bei dieser Bedingung ist die Anzahl der zur Verfügung stehenden, betriebsbereiten zentralen Verarbeitungseinheiten CPU zu hoch itti Verhältnis zur Anzahl der betriebsbereiten Speicherblöcke, dadurch
steigt die Speicherzugriffsschwierigkeit und verursacht
eine unwirksame Aufgabenbearbeitung. Die NeugruppJerung und üeuZuordnung von Funktionen erfolgt in der Weise, daß eine oder mehrere zentrale Verarbeitungseinheiten CPU überhaupt keinen Funktionen zugeordnet werden, und daß diese praktisch außer Betrieb gesetzt werden.
Wenn die Speichereinheiten repariert und wieder in Betrieb gesetzt werden, werden auch die zentralen Verarbeitunaseinheiten CPU entsprechend dem Ergebnis der mit dein Neuzuordnungsalgorithmus durchgeführten Berechnungen wieder in
Betrieb genommen.
7. Funktionsneuverteilung in Abhängigkeit von der Anlagengröße und von den Wachstumsschritten.
7.1 Allgemeines
Die beschreibene Anlage besitzt einen minimalen Ausbau mit zwei-zentralen Verarbeitungseinheiten CPU und einen entsprechenden Aufwand an Speicherkapazität und kann in geeigneten Schritten von jeweils einer oder zwei zentralen Verarbeitungseinheiten CPU und entsprechendem Aufwand an Speicherkapazität bis zu einem maximalen Ausbau mit sechs zentralen Verarbeitungseinheiten CPU und dem maximalen Aufwand am erforderlichem
Speicherplatz wachsen.
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Die Anzahl der zentralen Verarbeitungseinheiten CPD der Anlage, einschließlich der aktiven Reserve an zentralen Verarbeitungseinheiten CPU, und die Anzahl der Speichereinheiten, einschließlich der aktiven Reserve an Speichereinheiten, beeinflußt das Ergebnis der Berechnungen mit dem Heuverteilungsalgorithmus (Abschnitt 5.1) und mit dem Zeitalgorithmus (Abschnitt 6.2). Das Ergebnis der Berechnung liefert einen Wert, der die Anlagenreserven darstellt, die zu jeder Zeit sinnvoll benutzt werden können, und nicht die tatsächlichen Reserven der Anlage.
7.2 Zeitfunktionen und der Zeitalgorithmus
Es wurde oben bereits erwähnt, daß jede zentrale Verarbeitungseinheit CPU mit zwei ünterbrechnungsleitungen an den Funktionsund Zeitzuordner FTA angeschlossen ist, diese Leitungen werden in der folgenden Weise benutzt:
7.2.1 erste Unterbrechungsleitung
Diese Leitung ist der höchsten Prioritätsstufe zugeordnet und wird für die Funktionsneuverteilung benutzt. Die Zeitintervalle sind in Fig.4 dargestellt und haben folgende Bedeutung:
(i) Das Intervall a stellt die Zeit dar, die benötigt wird, um ein Ereignis dem Funktions- und Zeitzuordner FTA mitzuteilen, sie variiert in Abhängigkeit von der Qualle und von der Art des Ereignisses. Im Abschnitt 5.3 sind die Ereignisse gemäß den Bedingungen (a), (b), (f) und (g) Eingabe/Ausgabebefehle, die von den zentralen Verarbeitungseinheiten CPU zum Funktions- und Zeitzuordner FTA übertragen werden, die im Funktions- und Seitzuordner FTA gespeichert und decodiert werden, bevor die Be-
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rechnung durchgeführt werden kann, dagegen handelt es sich bei den Ereignissen gemäß den Bedingungen (c), (d) und (e) um Taktimpulse, bei denen die Berechnung sofort einsetzen kann.
(ii) Das Intervall b ist der für den Neuverteilungsalgorithmus benutzte Zeitraum, um die Berechnungen durchzuführen, und variiert in Abhängigkeit vom vorausgegangenen Zustand der Anlage, vom gegenwärtigen Sustand der Anlage und von dem Seitaufwand für das Suchen und. Erstellen einer Zustandsmatrix für eine optimale Lösung bezüglich der Jleugruppierung und Neuzuordnang der Funktionen.
Bei den Bedingungen' (c) , (d) und (e) des Abschnitts 5.3, bei denen der vorausgegangene Zustand der Anlage dem gegenwärtigen Zustand entspricht, wird das im Speicher des Funktions- und Zeitzuordners FTA gespeicherte Ergebnis der vorausgegangenen Berechnung benutzt und die Funktionsgruppen werden den zentralen Verarbeitungseinheiten CPU in einer numerischen Reihenfolge neu zugeordnet.
(JiL) Das Intervall c ist das Unterbrech^ungsIntervall einer zentralen Verarbeitungseinheit CPU. Der Funktions- und Zeitzuordner FTA unterbricht der Reihe nach jede zentrale Verarbeitungseinheit CPU, eine zentrale Verarbeitungseinheit CPU wird im Zeitpunkt χ unterbrochen und muß die Unterbrechung bis zum Zeitpunkt y bestätigen. Das Intervall c wird auf der Grundlage des maximalen Zeitraums berechnet, der zwischen zwei Prüfpunkten in einem Programm auftritt, das gerade in einer zentralen Verarbeitungseinheit CPÜ läuft, wenn eine Unterbrechung auftritt. Ferner ist maßgebend die Anzahl der zentralen Verarbeitung%inheiten CPU in der Anlage und die Anzahl der zu unterbrechenden zentralen
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Verarbeitungseinheiten CPU, die mit dem Neuverteilungsalgorithmus berechnet wird.
(iv) Das Intervall SI der Anlagenunterbrechung ist ein direktes Ergebnis der unter (iii) angestellten Berechnung und der Anzahl der zu unterbrechenden zentralen Verarbeitungseinheiten GPU, Xtfie bereits im Abschnitt 5.] erwähnt wurde, wird eine zentrale Verarbeitungseinheit CPU erneut unterbrochen, wenn sie eine Unterbrechung nicht bestätigt hat, und das Intervall SI verlängert sich dann entsprechend. Ära Ende der Neuverteilung wird der Wert des Intervalls SI als normaler Eingabe/Ausgabebefehl zur Hauptsteuerung übertragen, um anzuzeigen, ob die während dieses Intervalls wartenden Aufgaben weiter erledigt werden sollen oder gelöscht werden sollen. Die Bedingungen, nach denen dies zu regeln ist, wurden ixa Abschnitt 5.3 erläutert.
(v) Die Zyklusdauer FRC der Funktionsneuverteilung ist ereignisabhängig, wobei drei Ereignisarten zu unterscheiden sind:
(1) In Zufallsverteilung auftretende Anordnungsausfälle und Programmfehler. Jedoch verursachen nicht alle Arten von Ausfällen und Fehlern eine Funktionsneuverteilung.
(2) Seiträume mit geringem Verkehrswert, die zwar systematisch aber nicht regelraässig auftreten.
(3) Von der Tageszeit abhängige Ereignisse und manuelle Eingriffe, die vorher geplant werden können, da sie während bestimmter Seitintervalle eines 24 Stundentages auftreten und sich in bestimmten Seiträumen eines Kalenderjahres verändern.
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Das tatsächliche Unterbrechungszeichen ist ein Impuls definierter Amplitude und Dauer, der vom Funktions- und Zeitzuordner FTA der ersten Unterbrechungsleitung derjenigen zentralen Verarbeitungseinheit CPU zugeführt wird, die unterbrocaen werden soll.
7.2.2 Zweite Unterbrechungsleitung
Die zweite Unterbrechungsleitung ist der zweithöchsten Prioritätsstufe zugeordnet, sie steuert den Ablauf der synchronen Programme. Die Programme der Echtzeitsteuerung laufen synchron in ständiger Wiederholung aufgrund der Steuerung durch die Unterbrechungszeichen, die vom Funktionsund Zeitzuordner FTA der zweiten Unterbrechungsleitung zugeführt vier den. Alle anderen Programme laufen asynchron und dynamisch verteilt entsprechend der Planung und Reihenfolgebildung für die verschiedenen Aufgaben. Deshalb wird nur die zweite Unterbrechungsleitung derjenigen zentralen Verarbeitungseinheit CPU aktiviert, der die Echtzeitsteuerung zugewiesen wurde. Die zweiten Unterbrechungsleitungen aller anderen zentralen Verarbeitungseinheiten CPU bleiben inaktiv. Zuerst führt der Funktions- und Zeitzuordner FTA Unterbrechungszeichen der ausgewählten zentralen Verarbeitungseinheit CPU zu-und sperrt die zweiten Unterbrechungsleitungen aller anderen zentralen Verarbeitungseinheiten CPU, außerdem wird eine Programmaske im gemeinsamen Speicher abgespeichert, die es nur der ausgewählten zentralen Verarbeitungseinheit CPU ermöglicht, diese Unterbrechungszeichen anzunehmen, und die alle anderen zentralen Verarbeitungseinheiten CPU an der Annahme der Unter brechungszeichen hindert. Dies stellt sicher, daß irgendwelche Ausfälle oder Fehler nicht andere zentrale Verarbeitungseinheiten CPU aktivieren, die nicht zur Annahme der Unterbrechungszeichen
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vorgesehen sind.
Die mit der Unterbrechungsfolge gesteuerten Funktionsgruppen sind die Ein- und Ausgaben IOH, die PrIoritMtsZuordnung PrA, die Planung TPS, die Reihenbildung QF der Aufgaben, die Hauptsteuerung MAEX und die Aufgabenbearbeitung AP (Fig.3),
Diese Funktionsgruppen laufen in der gegebenen Folge ab, jeder Abschnitt fängt bein Beginn der Unterbrechung an und hört am Ende der unterbrechung auf. Ein gewisses Intervall der Überschreitung, das vom Funktions- und Zeitzuordner FTA abgemessen wird, ist erlaubt. Die gewählte zentrale Verarbeitungseinheit CPU bestätigt den Beginn jeder Unterbrechung, indem sie den entsprechenden Befehl zum Funktions- und Seitzuordner FTA überträgt. Wenn die zentrale Verarbeitungseinheit CPU, auf der diese Funktionen laufen, es bis zum Ablauf der zulässigen Übersehreiungszeit versäumt, die Unterbrechung zu bestätigen, dann leitet der Funktions- und Seitzuordner FTA eine erzwungene Neuverteilung ein, um diese Funktion in eine sicherere Stellung zu bringen, falls die zentrale Verarbeitungseinheit CPU gestört wurde oder ein Fehler sie von der ordnungsgemäßen Funktion abgehalten hat.
Die verschiedenen Programmabschnitte innerhalb obiger Funktionsgruppen laufen synchron und dynamisch entsprechend den Erfordernissen der gesteuerten Anlage.
Fig.5 zeigt die Struktur und die Ableitung der Unterbrechungsfolge j
(i) Der Grundtakt T hat eine Periodendauer t, die bei der Installierung der Anlage definiert und eingestellt wird» Sie kann jederzeit erforderlichenfalls von Hand am Steuer-
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pult des Funktions- und Zeitzuordners FTA eingestellt v/erden.
(ii) Die Takte W, X, Y und Z werden direkt durch Frequenzteilung aus dem Grundtakt T abgeleitet.
(iii) Die Takte (i) und (ii) werden entsprechend dem Ergebnis einer Berechnung mit dem Zeitfunktionsalgorithmus verknüpft, um die erforderliche Unterbrechungsfolge zu erzeugen. Die Unterbrechungsfolgen A und B sind zwei Beispiele einer solchen Folge, wobei die Intervalle a, b, C/ d und e solche Zeiträume sind, in denen die oben erläuterten Funktionsgruppen ablaufen. Die Intervalle a, b, c, d und e und demzufolge auch der Unterbrechungszyklus IC ergeben sich aus einer Berechnung mit dem Zeitfunktionsalgorithmus auf folgender Grundlage:
(1) Eine Gruppe von konstanten Parametern t die zur Zeit der Anlageninstallation definiert und festgelegt werden, die jedoch erforderlichenfalls von Hand am Steuerpult des Funktions- und Zeitzuordners FTA verändert werden können.
(2) Aufgrund von Informationen der Anlage, die laufend während der Arbeit gewonnen werden und dazu benutzt werden/ letzte Veränderungen an dem konstanten Parameter in positiver oder negativer Richtung vorzunehmen. Die zur Veränderung dieser Parameter herangezogenen Daten sind die Länge der verschiedenen Reihen und der Pufferspeicher und die Frequenz, mit der Aufgaben diese Reihen und Pufferspeicher ergänzen oder verlassen.
(3) Die Anzahl der in Betrieb- befindlichen zentralen Verarbeitungseinheiten CPU. Das Aufgabenbearbeitungs Intervall .;
(e) ist normalerweise sehr klein, da die Echtzeitsteuerung
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vergleichsweise wenig zu arbeiten hat, jedoch kann dieses Intervall (e) bei einer Anlage mit zwei zentralen Verarbeitungseinheiten CPU wesentlich länger sein.
7.3 Übertragung von Daten zwischen dem Funktions- und Zeitzuordner FTA und den zentralen Verarbeitungseinheiten CPU.
Die mit dem ifeuverteilungs- und Seitfunktionsalgorithmus durchgeführten Berechnungen hängen in hohem Maße von den im Funktionsund Seitzuordner FTA von den zentralen Verarbeitungseinheiten CPU empfangenen Daten ab und die Übertragung dieser Daten muß daher gut gesichert sein. Wenn ein Befehls- oder Datenwort zum Funktions- und Seitzuordner FTA übertragen wird, dann hält die befehlsgebende zentrale Verarbeitungseinheit CPU das Wort in drei (oder wenigstens in zwei) Xanalmultiplexereinheiten CMU fest, so daß die Information den Funktions- und Zeitzuordner FTA auf drei Wegen erreicht. Die Daten v/erden im Funktionsund Seitzuordner FTA erst benutzt, wenn eine Majoritätsentscheidung durchgeführt wurde. Die Übertragung eines Datenwortes oder eines Befehls vom Funktions- und Zeitzuordner FTA zu den zentralen Verarbeitungseinheiten CPU erfolgt in entsprechender Weise.
7.4 Eine Zwei-Rechner Anlage
Der Aufbau einer Zwei-Rechner Anlage ist in Fig.6 dargestellt, wobei die Einheiten teilweise mit ReserveanSchlussen für zukünftiges Wachstum der Anlage versehen sind. Insbesondere der Funktions- und Zeitzuordner FTA ist nur zur Erzeugung der festen Unterbrechungstakte, der Zustandsinformation für eine Abfrage und Anzeige und mit einem ilinimum an Entscheidungslogik ausgerüstet. Die Funktionsneuverteilung ist in diesem Fall fest und dauernd vorgegeben und hängt nicht von Ereignissen abv
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Die der höchsten Prioritätsstufe zugeordnete erste Unterbrechungsleitung jeder zentralen Verarbeitungseinheit CPU wird durch eine kontuierliche Taktfolge eingeschaltet, wobei der Unterbrechungszyklus und das Verhältnis zwischen niedriger Aktivitätsstufe und hoher Aktivitätsstufe zur Zeit der Anlageninstallation definiert und festgelegt wird. Jeweils eine zentiaLe Verarbeitungseinheit CPU befindet sich in der hohen Aktivitätsstufe und die andere in der niedrigen Aktivitätsstufe, wobei sich diese beiden Zustände abwechseln. Dies wird fortgesetzt, bis eine zentrale Verarbeitungseinheit CPU durch die andere außer Betrieb gesetzt wird, wenn ein Ausfall festgestellt wurde. Bei der in Betrieb verbleibenden zentralen Verarbeitungseinheit CPU bleibt dann der Takt der ersten Unterbrechungsleitung auf der hohen Aktivitätsstufe. Wenn die außer Betrieb gesetzte zentrale Verarbeitungseinheit CPU wieder eingeschaltet wird, dann setzen automatisch auch wieder dfe Taktunterbrechungen ein.
Die verschiedenen Funktionsgruppen werden ständig zwischen den beiden zentralen Verarbeitungseinheiten CPU umverteilt, wobei die eine die Funktionsgruppen A, B und C und die andere die Funktionsgruppen O1 E und F bearbeitet, wenn beide zentrale Verarbeitungsexnhexten in Betrieb sind.
BeiEin-Rechner Betrieb werden alle Funktionsgruppen von der in Betrieb befindlichen zentralen Verarbeitungseinheit CPU durchgeführt, dabei erscbänt eine abgewandelte Unterbrechungsfolge auf der zweiten Unterbrechungsleitung.
Die rait der zweithöchsten Prioritätsstufe versehene zweite Unterbrechungsleitung jeder zentralen Verarbeitungseinheit CPU wird von einer kontinuierlichen Taktunterbrechungsfolge ein-
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geschaltet, deren Unterbrechungszyklus IC und deren Grundzeitintervalle a, b, e, d und e (siehe Abschnitt 6.2.2) durch die konstanten Parameter festgelegt sind, die zum Seitpunkt der Installation der Anlage definiert und festgelegt wird. Diese Intervalle sind nicht dynamisch veränderbar wie bei einer Anlage mit mehr als zwei zentralen Verarbeitungseinheiten CPU, aber sie können erforderlichenfalls von Hand geändert werden. Eine grundlegende Änderung erfolgt, wenn eine der zentralen Verarbeitungseinheiten CPU außer Betrieb gesetzt wird. Da auf der ersten Unterbrechungsleitung der in Betrieb verbleibenden zentralen Verarbeitungseinheit CPU die Prioritätsstufe der niedrigen Aktivität eingeschaltet wird, wird das Intervall e auf der zweiten Unterbrechungsleitung verlängert, so daß Punktionen niedriger Aktivität laufen können. Wenn die außer Betrieb gesetzte zentrale VerarbeitungseinbsLt CPU wieder ±n Betrieb genommen wird und die Unterbrechungsfoige auf der ersten Unterbrechungsleitung jeder zentralen Verarbeitungseinheit CPU wieder eingeschaltet wird, dann kehrt automatisch die Unterbrechungsfolge auf der zweiten Unterbrechungsleitung jeder zentralen "Verarbeitungseinheit CPU selbsttätigt zu ihrer ursprünglichen Form zurück.
7.5 Eine Drei-Rechner Anlage
Die Konfiguration einer Drei-Rechner Anlage seilt eine Wachstumsstufe einer Zwei-Rechner Anlage dar. Die benötigte Speicherkapazität hängt von den Erfordernissen des gesteuerten iletzwerks ab. Der Funktions- und Zeitzuordner FTA ist nun vollständig bestückt, so wie er-im Abschnitt 2.4 beschrieben wurde.
Es sind drei Kanalmultiplexereinheiten CMU vorgesehen, dies stellt das benötigte Maximum für die erforderliche Zuver-
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lässigkeit dar, aber die Anzahl der Kanalraul tiplexereinheiten CMU kann in Abhängigkeit von der Anzahl der Steueranpassungen CEl, dem Aufkommen an Signalverkehr in beiden Übertragungsrichtungen, und von der Anschlußart der ankommenden Leitungen erhöht werden, um jeden Signalweg zu sichern und die erforderliche Zuverlässigkeit für jeden ?7eg zu erreichen. Die Funktionsneuverteilung und Neuzuordnung und die Zeitfunktionen der ünterbrechungsfolgen sind vollständig ausgebildet, wie es im Abschnitt 5 beschrieben wurde.
Wenn alle drei Rechner in Betrieb sind, dann gilt folgende ' Funktionsverteilung:
A und B; C und F; und D, E und F. Wenn jedoch nur zwei Rechner arbeiten, dann gilt folgende Funktionsverteilung! A, B und D; und C, E und F.
7.6 Eine Vier-Rechner Anlage
Die Konfiguration für eine Vier-Rechner Anlage ist ähnlich wie die einer Drei-Rechner Anlage<, Wenn alle vier Rechner in.Betrieb sind, dann gilt folgende Funktionverteilung: A und B? C, D und F; C, D und F; und Ξ und F.
7.7 Eine Fünf-Rechner Anlage
Durch einfaches Hinzufügen einer weiteren zentralen Verarbeitungseinheit CPU und der erforderlichen Speicherkapazität ergibt sich aus einer Vier-Rechner Anlage eine Fünf-Rechner Anlage. Alle im Abschnitt 5 angegebenen Bedingungen sind erfüllt.
7.8 Eine Sechs-Rechner Anlage
Durch Hinzufügen einer zentralen Verarbeitungseinheit CPU und des erforderlichen Speichers zu einer Fünf-Rechner Anlage
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ergibt sich eine Sechs-Rechner Anlage, in der alle im Abschnitt 5 erwähnten Bedingungen erfüllt sind.
.Eine wesentliche Änderung für diesen Fall besteht in der l'rennung der Eingabe/Ausgabe- und PrioritätsZuordnungsfunktion von der Funktion der Echtzeitsteuerung, so daß diese Funktionen einer eigenen zentralen Verarbeitungseinheit CPU zugewiesen werden können, aber nach wie vor noch von der Hauptsteuerfunktion abhängen. Diese Änderung ist nicht unbedingt erforderlich, aber es wird davon ausgegangen, daß bei einer Sechs-Recimer Anlage der Aufwand an Eingabe/Ausgabearbeit hoch genug ist, um die Kapazität einer eigenen zentralen Verarbeitungseinheit GPU zu rechtfertigen«, Die gleiche Änderung kann auch bei jeder anderen Änlagengröße vorgenommen v/erden, wenn eine Notwendigkeit hierzu besteht»
8. Unbegrenzte Mehrrechneranlage
Die Prograinrastruktur der Echtzeitsteuerung und deren Trennung von den Anwendungsprogrammen erlaubt es theoretisch f so viele zentrale Verarbeitungseinheiten CPU und Speicherblöcke hinzuzufügen, wie für eine beliebig große riehrrechneranlage erforderlich sind. Die hauptsächlichen Grenzen für ein solches Wachstum sind die physikalischen Anordnungen und Verbindungen zwischen den verschiedenen Einheiten, die beiia Wachsen der Anlage anlagenbedingte Verzögerungen und Verzerrungen der verschiedenen Signale hervorrufen, die zwischen den. Einheiten übertragen werden,, Durch Messen dieser physikalischen Parameter kann raan die Änlagengröße ermitteln^ nach der ein weiteres Hinzufügen von zentralen Verarbeitungseinheiten CPÜ kein Anwachsen der Kapazität oder Wirksamkeit bewirkt v dies ist dann praktisch die maximale Änlagengröße»
15 Patentansprüche
6. Blatt Zeichnungen, 6 Fig*
] Liste der Bezeichnungen.
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Claims (1)

  1. G.IIenicou - 3
    Patent an Sprüche
    Speicherprogrammierte Datenverarbeitungsanlage für die Steuerung -externer Anlagen, insbesondere für die Steuerung von Fernsprechvermittlungsanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl selbständig arbeitsfähiger und funktions» isäßig austauschbarer Rechner (CPUl.„.CPUn) vorgesehen ist, auf die die zur Steuerung der externen Anlage benötigten, verschiedenen Programme zumindest teilweise verteilt sind;, so daß die für die Anlage durchzuführenden Aufgaben zumindest auf einige Rechner funktionell verteilt sind, und daß ein gemeinsamer Funktionsverteiler (FTA) vorgesehen ist,, der die Programme den Rechnern zuteilt und der in der Lage ist, die vorgenommene Zuteilung der Programme beim Auftreten von Fehlerzuständen oder vorgewählten Bedingungen zu ändern„
    2«, Datenverarbeitungsanlage nach Anspruch 1 ? dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von Eingabekanälen vorgesehen ist, von denen jeder Zugriff zu jedem Rechner hat, und daß eine Anzahl von Speichereinheiten vorgesehen ist, von denen jede von jedem Singabekanal und von jedem Rechner erreichbar ist, so daß eine die Anlage über irgendeinen Kanal erreichende oder verlassende Information aufgrund der Steuerung durch den Rechner, der gerade die Ein- und Ausgabefunktion bearbeitet, jeder ■ Speichereinheit zugeführt oder entnommen werden kanno
    3ο Datenverarbeitungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet e daß jeder Eingabekanal eine Anzahl von Anpassungseinheiten bedient, und daß in jedem Eingabekanal ein Multiplexer eingefügt ist, so daß die mit den Anpassungseinheiten ausgetauschten Informationen auf dem Eingabekanal nach dera Seitviel= faciipsrinzip übertragen werden o
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    G.Menicou - 3
    4. Datenverarbeitungsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß beim Empfang einer in einen Speicher einzuschreibenden Jachricht auf einem der Kanäle der riultiplexer veranlaßt, daß ünterbrechungszeichen zxx allen Rechnern übertragen v/erden, daß nur der Rechner, der gerade die Ein- und Äusgabefunktion steuert, mit der Abgabe von Befehlen antwortet, um die liachricht in eine gewünschte Speichereinheit zu bringen, und daß ein Rechner Befehle abgibt, um eine liachricht von der Anlage auf einen geeigneten Kanal zu bringen, wenn die vom Rechner durchgeführten Arbeiten anzeigen, daß eine Information von der Steueranlage abgesetzt werden nuß.
    5, Datenverarbeitungsanlage nach einem der Anspräche 1 bis 4, dadurch gekennzeicunet, daß der Funktionsverteiler (FTA) einen Seitgeber aufweist, dessen Taktunterbrechungszeichen in bestimmten Seitintervallen die FunktionsZuordnungen verändern, so daß die Funktionen in regelmäßigen Seitabständen neu zugeordnet werden.
    6·. Datenverarbeitungsanlage nach Anspruch S1 dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsverteiler (FTA) allen Rechnern weitere Taktunterbrechungszeichen sendet, die jedoch nur von den Rechner beachtet werden, dessen zugewiesene Funktionen auch die Planung der von der Anlage raitgeteilten Arbeiten umfassen, und daß diese weiteren Taktunterbrechungszeichen die Planung synchronisieren und Prograrnmüberlaufe verhindern.
    7. Datenverarbeitungsanlage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsverteiler (FTA) einen Speicher enthält, in dem die laufenden Zustände aller Rechner und Prograramalgorithiaen für die Steuerung der LJeuzuordnung von Funktionen gespeichert sind, und daß eine Veränderung der Algorithmen manuell oder mit Programmsteuerung durch einen Rechner durchgeführt werden kann.
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    G.Menicou
    8. Datenverarbeitungsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Aufgabenzeiehen in einer Reihenfolgeschaltung eingegeben wird, wenn eine die Anlage erreichende Nachricht anzeigt, daß eine Auf garbe zu erledigen ist, daß eine Angabe über das Zeitintervall hinzugefügt wird, innerhalb dessen die Aufgabe erledigt werden soll, daß der die Aufgabe bearbeitende Rechner bei Abschluß der Aufgabe ein Äufgabenausgabezeichen und bei nicht erreichtem Abschluß ein Fehlerzeichen abgibt, und daß beiia Ablauf der für die Erledigung vorgesehenen Seit ohne Abgabe eines Aufgabenausgabezeichens oder eines Fehlerzeichens Steuereinrichtungen ein Untersuchungsprogramm einleiten, um den Überlauf zu untersuchen und Einzelheiten darüber zu speichern.
    9. Datenverarbeitungsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß periodisch eine Prüffolge für die Funktionsfähigkeit durchgeführt wird, bei der die Prüfeinrichtung eine auf Erledigung wartende Aufgabe selbst ausführt und das von ihr ermittelte Ergebnis mit dem vom zuständigen Rechner erzeugten Ergebnis vergleicht, und daß bei einer festgestellten Abweichung ein Untersuchungsprograrom eingeleitet wird»
    10. Datenverarbeitungsanlage nach Anspruch 8 oder 9f dadurch gekennzeichnet, daß jedes durchzuführende Programm mit Prüfpunkten verseilen ist, an denen die Durchführung des Programms auf Richtigkeit geprüft wird, daß alle ein Programm betreffenden oder von ihm erzeugten Daten für eine vorgegebene Anzahl von Prüfpunkten nach dem Prüfpunkt nach ihrer Benutzung oder Erzeugung aufbewahrt werden, und daß bei einer mit der Prüfung ermittelten Fehlfunktion ein Untersuchungsprogramm eingeleitet wird, mit dem der Fehler und über die zurückbehaltenen Daten das betroffene Programm gesucht werden.
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    11. Datenverarbeitungsanlage nach einem der Ansprüche 8, 9 oder 1O, dadurch gekennzeichnet, daß eine neue Zusammensetzung der Anlage eingeleitet wird, wenn eine Rechnereinheit oder eine Speichereinheit als fehlerhaft erkannt wird, daß bei der neuen Zusammensetzung die fehlerhafte Einheit nicht benutzt und außer Betrieb gesetzt wird, daß die neue Zusammensetzung durch die Steuerung des Funktionsverteilers bestimmt wird, und daß Programme oder Daten vermittels anderer Exemplare derselben ersetzt werden, wenn sie als falsch erkannt sind.
    12. Datenverarbeitungsanlage nach einem der Ansprüche 8 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung dieser Prüfvorgänge von einem der Rechner durchgeführt wird.
    13. Datenverarbeitungsanlage nach Anspruch 3 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Prüfeinrichtung vorgesehen ist, die den die Prüfvorgänge steuernden Rechner prüft, daß bei Feststellung von Fehlern eine neue Funktionsverteilung vorgenommen wird, um die Steuerung der Prüfvorgänge dem gestörten Rechner abzunehmen, und daß diese Prüfeinrichtung ebenfalls von einen der Rechner gebildet wird.
    14. Datenverarbeitungsanlage nach Anspruch 3 2 oder 3 3, dadurch gekennzeichnet, daß der die Steuerung der Prüfvorgänge durchführende Rechner auch den Funktionsverteiler prüft und im Störungsfall abschaltet, daß die Anlage bei abgeschaltetem Funktionsverteiler ohne ihn weiterarbeitet, und daß in diesem Sustand der Anlage die Funktionsneuzuordnung nur beim Auftreten eines weiteren Fehlers durch den die Prüfvorgänge steuernden Rechner mittels Programmsteuerung bewirkt wird.
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    15. Datenverarbeitungsanlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsverteiler nach Abschaltung und Reparatur mit folgenden Schritten wieder in Betrieb genommen wird:
    (a) manuelle Unterbrechung der Anlage,
    (b) Eingabe der Aufgabe, die laufende Zustandsanzeige der Rechner und die Funktionsneuverteilungsprogramme in den Funktionsverteiler zu laden,
    . (c) Prüfung des reparierten Funktionsverteilers mit Prüfprogrammen und Inbetriebnahme nach erfolgreichem Bestehen der Prüfungen.
DE19732364082 1973-01-04 1973-12-21 Speicherprogrammierte datenverarbeitungsanlage fuer die steuerung externer anlagen Withdrawn DE2364082A1 (de)

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