DE2523372C3

DE2523372C3 - Eingabe-/Ausgabe-Anschlußsteuereinrichtung

Info

Publication number: DE2523372C3
Application number: DE2523372A
Authority: DE
Inventors: Gerald Cagnessur-Mer Lebizay; Alfred Poughkeepsie N.Y. Weiss
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1974-06-26
Filing date: 1975-05-27
Publication date: 1981-07-09
Also published as: US3996564A; GB1494694A; JPS513741A; DE2523372B2; ES438727A1; DE2523372A1; FR2312072A1; CA1030267A; JPS5444579B2; CH580842A5; IT1037609B; FR2312072B1

Description

Die Einrichtung betrifft eine Eingabe-ZAusgabe-Anschlußsteuereinrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs I.

In Computersystemen im allgemeinen und in kleinen Systemen im besonderen ist es erwünscht, den gesamten Maschinenaufwand zu reduzieren, der für das System bei einem bestimmten Stand der Maschinenleistung erforderlich ist. Insbesondere ist aus der US-Patentschrift 36 Ot 806 eine Datenverarbeitungsanlage bekanntgeworden, die eine Eingabe-ZAusgabe-Anschlußsteuereinrichtung aufweist, die zum Verbinden einer Hauptstalion mit Ein- und Ausgabegeräten über eine bidirekiionale Eingabe-/Ausgabe-Sammelleitung verbunden ist. Außerdem kann eine derartige Eingabe-/ Aiisgabe-Anschlußstcuereinrichtung eine interne Bestimmungssammelleitung oder eine Quellensammelleitung mit der Eingabe/Ausgabe-Sammelleitung verbinden. Aus »Elektronische Rechenanlagen«, U. Jg-, Heft 3, 1969, Seiten 151 bis 161 ist es bekannt, zwischen dem Zentralprozessor eines Datenverarbeitungssystems und dem Arbeitsspeicher eine interne Arbeitsspeicher-Ί schnittstelle und zwischen dem Zentralprozessor und den Ein- und Ausgabekanälen eine interne Schnittstelle anzuordnen. Auch ist es aus dieser Veröffentlichung bekannt, zwischen den peripheren Geräten und einer für diese Geräte gemeinsamen peripheren Steuerein-

i" richtung Geräteschnittstellen vorzusehen, um die aus der peripheren Steuereinheit gelieferten S.gnale dem jeweiligen spezifischen Ein- und Ausgabegerät anzupassen.

Die solche externe Einheiten, wie Dateneingabesta- > tionen, Bildschirmstationen oder Kartenleser mit einem zentralen Prozessor verbindenden Datenleitungen erfordern normalerweise separate Steckerverbindungen für jede Datenleitung. In modernen Computern mit ihrer hochgradig integrierten Schaltungstechnik sind

2(1 diese Schaltmoduln bekanntlich in der Anzahl nach außen führender Schaltungsverbindungen oder Steckerstifte begrenzt, die auf einem derartigen Modul angebracht werden können. Durch Benutzung derselben Datenleitungen für Eingabe und Ausgabe könnte

2) aber die Anzahl der benötigten Verbindungen auf die Hälfte reduziert werden. Bei großen und sehr schnellen Computersystemen war es jedoch bisher allgemein nicht möglich, dieselben Datenleitungen sowohl zum Einlesen von Daten in das System als auch zum Auslesen

jo aus dem System zu benutzen, da dann viele Operationen aufgehalten werden, bis eine gerade ablaufende Operation beendet ist Obwohl ein solches Warten bei einem Zentralspeicher oder einer anderen gemeinsamen benutzten Funktionseinheit notwendig ist, ist es

!"' innerhalb der Zentraleinheit nicht so kritisch, da moderne Computer sehr schnelle Speicherschaltungen aufweisen, welche die geforderten Operationen in extrem kurzen Zeiten ausführen können. Bei kleineren und langsameren Computern jedoch, wo die Kosten und

4" die Herstellungsmöglichkeiten die Hauptfaktoren sind, und die Zeit gegebenenfalls 2in seVendärer Faktor, wird es möglich, die bidirektionalen Datenleitungen oder den Halbduplexbelrieb in Erwägung zu ziehen.

Durch die modernen integrierten Schaltungen und die

f> Mikroelektroniktechnik wurde die Konstruktion relativ kleiner und preisgünstiger Computer möglich, die beträchtlich höhere Arbeitsgeschwindigkeiten ohne wesentliche Erhöhung der Baukosten ermöglichen. Bisher erforderten solche Computer mit zwei Sammel-

v> leitungen jedoch eine große Anzahl von Anschlußstekkern, um den Computer sowohl mit den Dateneingabeais auch mit den Datenausgabeleitungen zu verbinden. Dieser Punkt wirft ernsthafte Probleme auf, wenn im Computer die hochgradig integrierte Schaltungstechnik angewandt wird.

Aus der DE-OS 23 39 084 ist eine Datenstation für eine Datenvermittlungsanlage mit einem ersten Empfänger und einem ersten Sender zum Datenaustausch mit einer entfernt im gemeinsamen Netz angeordneten zentralen Datenverarbeitungsanlage bekanntgeworden, die gekennzeichnet ist durch einen ersten Decoder zur Überwachung von der benachbarten Datenstation her empfangener Signale und zur Erkennung, wenn von der benachbarten Datenstation keine oder keine Daten mehr zur zentralen Datenverarbeitungsanlage zu übertragen sind. Steuerkreise, die mit dem Decoder verbunden sind, dienen dabei zur Einleitung der eigenen Datenübermittlung der Datenstation. Diese Schaltung

iai den Nachteil, daß sie weder im programmgesteuerten Modus noch im prioritätsgesteuerten Zykluszuordnungsmodus Operationen durchführen kann. Sie stellt sich nach Erkennen von Adressen in einer Ringleitung die entsprechenden Daten nur für die Ein-/Ausgabeeinheit zusammen.

Weiter ist aus der DE-AS 19 33 577 ein Übertragungssystem zwischen einer Zentraleinheit und peripheren Geräten bekanntgeworden, das jedes Anschlußgerät über jeweils eine Anpaßvorrichtung mit einem Multiplexer verbindet Durch das Einfügen eines Multiplexers in ein derartiges Übertragungssystem bzw. Schnittstellensystem wird die Datenübertragung jedoch relativ langsam und kann die anstehenden Forderungen für eine hochgradig integrierte Schaltungstechnik bei Systemen mit zwei Sammelleitungen nicht erfüllen, da die bisher große Anzahl von Anschlußstiiten für die Verbindung eines Rechners mit den Dateneingabe- und Ausgabeleitungen bei Verwendung des Multiplexers zu großen Zeitproblemen führen würde.

Außerdem ist aus dem Buch »Prozeßrechner« von Anke/Kaltenecker/Oetker, München 1971, Seiten 78 und 79, eine Schaltungsanordnung bekannt, bei der zur Eingabe und Ausgabe von Daten über Adapter, die den externen Einheiten zugeordnet sind, eine bidirektionale Eingabe-/Ausgabe-Sammelleitung wahlweise mit internen Bestimmungs-Datenleitungen oder mit internen QueHen-Datenleitungen eines zentralen Prozessors verbunden wird Auf der Eingabeseite geschieht das mit einer ersten Torschaltung und auf der Ausgabeseite mit einer zweiten Torschaltung. Jedem Adapter sind bei dieser Schaltung mehrere externe Einheiten fest zugeordnet, wobei die Adapter zum einen durch die Eingabe-/Ausgabe-Datensammelleitung direkt mit dem Prozessor und zum anderen durch Kennzeichenleitungen über eine Eingabe-/Ausgabe-Grenzstellensteuereinrichtung des zentralen Prozessors mit diesem verbunden sind. Die Adapter werden von einer Unterbrechungssteuereinrichtung periodisch abgetastet, die entsprechend einer Anforderung entweder im programmgesteuerten Zuordnungsmodiis oder mit prioritätsgesteuerter Zykluszuordnung arbeitet. Bei dieser Schaltungsanordnung hat die Eingabe-/Ausgabe-Grenzstelleneinrichtung nicht die Fähigkeit, Steuerinformationen festzuhalten, weshalb die Steuerinformationen auf den betreffenden Kennzeichenleitungen und Steuerleitungen von außen aufrecht erhalten werden müssen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Eingabe-ZAusgabe-Anschlußsteuereinrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß die Eingabe-/Ausgabe-Grenzstellensteuereinrich· tung durch Steuersignale in einen Zustand versetzt wird, der es der EingabeVAusgabe-Grenzstellensteuereinrichlung erlaubt, Ober Kennzeichenleitungen jeden Adapter direkt zu steuern.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch den kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst.

Der Vorteil dieser Lösung besteht bei Anwendung der hochgradig integrierten Schaltungstechnik darin, daß durch das Einfügen von Verriegelungsschaltungen in die Eingabe'/Ausgabe-Grenzstellensteuereinrichtung mit einem minimalen Aufwand an Schaltmitteln eine beachtliche Leistungssteigerung erzielt wird. Dadurch, daß diese Verriegelungen durch Steuersignale gesetzt werden können, die durch einen Decodierer von aus einem Festwertspeicher abgerufenen Steuer informationen gewonnen werden und dadurch, daß die Ausgänge der genannten Verriegelungen über die in einer Sieuersammelleitung zusammengefaßten Kennzeichenleitungen mit einer Adapter-Steuerschaltung in jedem der Adapter verbunden ist, ist eine direkte Steuerung jedes Adapters von der Grenzstellensteuereinrichtung her möglich.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird anschließend näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 in einem Funktionsblockdiagrymm die Anordnung der E-/A-Anschlußsteuereinrtchtung mit mehreren an eine bidirektionale E-/A-Samme!leitung angeschlossenen Adaptern, wobei an jeden derartigen Adapter mehrere externe Einheiten angeschlossen sind, F i g. 2 die Zusammensetzung der F i g. 2A und 2B und

Fig. 2A und 2B ein kombiniertes Logikschema und Funktionsblockdiagramm mit Einzelheiten der für die Eingabe-/Ausgabe-Anschlußsteuereinrichtung notwendigen Maschinenausrüstungen.

Es wird ein Datenverarbeitungssystem beschrieben. das mehrere Eingabe-AAusgabeeinheiten enthält, die mit einer zentralen VerarbeüungseinheM mittels einer aus einer Vielzahl von bidirektionalen Uatenleitungen ind Steuerleitungen bestehenden Sammelleitung sowie mit Einrichtungen verbunden sind, welche den bidirektionalen Betrieb der genannten Datenleitungen zwischen ausgewählten Eingabe-/Ausgabeeinheiten und dem Steuergerät durch eine steuerbare Zuordnung der Datenfunktion der genannten Datenleitungen für die Adressierung und für die Übertragung von Kommandos und von Daten bewirken. Die Einrichtung enthält eine erste gesteuerte Torschaltung für die wahlweise Verbindung der E-/A-Datenleitungen mit einer prozessorinternen zentralen Quellensammelleitung für die Lieferung ausgewählter Eingaben an interne Funktionseinheiten. Eine zweite gesteuerte Torschaltung ist für die wahlweise Verbindung einer prozessorinternen zentralen Bestimmungssammelleitung mit E-/A-Datenleitungen vorgesehen, wobei die Ausgaben interner Funktionseinheiten wahlweise mit der Besiimmungssammeileitung verbunden werden können. Ein Eingabe-/Ausgabe-Steueruntersystem ist ferner in dem genannten Prozessor vorgesehen, das auf E-/A-programmierte Instruktionen oder auf durch eine externe Einheit bewirkte Programmunterbrechunßen oder auf prioritätsgesteuerte Zykluszuordnungsanforderungen anspricht und das die genannten Treibcrtorschaltungen und die Selektion von Eingaben zu den Funktionseinheiten und von Ausgaben an diese Einheiten des Systems und zu den externen Einheiten betätigt und alle gewünschten E-/A-Operationen durchführt.

Das Konzept des Eingabe-ZAusgabe-Grenzstellensteueruntersystems kann in ein zentrales Computersystem mit mindestens zwei Datensammelleitungen eingebaut werden. Es werden nur diejenigen Einzelteile der allgemeinen Bestandteile des zentralen Systems betrachtet, die unbedingt notwendig sind. Dazu gehören ein als Mikroprogrammspeicher im Ausführungsbeispiel benutzter Festwertspeicher und die zugehörige Decodierschaltung, sowie der zentrale Systemspeicher, aus dem und in det hinein E-/A-Daten gelesen werden, sowie die interne Quellensammelleitung und die interne Bestimmungssammeileitung.

Das beschriebene Ausführungsbeispic! zeigt ein von einer Datenstation betriebenes System. In einem solchen System leiten praktisch die verschiedenen Datenstationen w.i Tasteneingabegeräte oder Kreditkartenleser oder ähnliche Einrichtungen die Operation

des Systems durch Signalisierung vnn I lnterbrechungen oder durch Anforderungen einer prioritatsgesteuerten Zykkis/.uordniing auf vorgegebenen Prioritätsstiifen ein.

Die vorliegende Eingabe-/Ausgabe-, kurz E-/A-Anschlußsteuereinrichtung genannt, arbeitet unter Programmsteuerung oder in prioritätsgesteuerter ZykKiszuordnung. wobei sie durch Einrichiungen in den externen Einheiten gesteuert wird, die den Speicher schneller als übliche normal programmierte E-/A-Geräie benutzen können.

In Fig. I ist der Zentralspeicher IO mit dem Zentralprozessor 12 verbunden, der ein System mil zwei internen Datensammelleitungen, nämlich einer separaten Quellensammcllcitung und einer separaten Bestimmungssammellcitung bildet. Im unteren Teil ist die mungssammelleitung bildet. Im unleren Teil ist die Ε-/Λ Grenzstellensteuereinrichtung 14 als Teil des Zentral-Prozessors 12 dargestellt, da die E/A-Grenzslellensteuereinrichtung den Systemmikroprogrammspeicher mitbenutzt, der im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Festwertspeicher (ROS) ist. Die Ausgabesignale vom Festwertspeicherdecodierer und von der Steuereinheit setzen die notwendigen Stcuerhaliekreise der F./A-Anschlußsteuereinrichtung. Sie dienen dazu, die verschiedenen Kennzeichenleitungen zu verriegeln, welche zu den Adaptern 16 der externen Geräte 18 führen, mittels denen die externen Geräte 18 mil der bidirektionalen Hauptdatensammelleitung 20 verbunden werden. Außerdem ist eine Stcuersammcllcimng 22 zwischen die E-ZA-Grenzstellensteuereinrichtung 14 und die Adapter 16 geschaltet. Im vorliegenden Ausfiihrungsbeispiel handelt es sich um feste, parallele Leitungen zu den Adaptern, die nicht wie die Dalcnsammcllcitiing 20 bidirektional betrieben werden können.

Durch Benutzung des beschriebenen Systems ermöglicht es die E-ZA-Grenzstellensteuereinrichtung dem Zentralprozessor. mit bestimmten Einheilen in Verbindung zu treten, und bestimmte Einheiten können mit dem Zentralprozessor 12 durch die notwendigen Leitschaltungen über die E-/A-Datensammelleitung auf der Quellcnsammcllcitung oder von der Bcstimmungssam- !"o!!?'¹.¹"¹^ auf Hip rhitprnammplleitunp nach Redarf kommunizierten, wie es die laufende Operation erfordert. Eingeschlossen sind auch die Steuerungen, die Konflikte verhindern, daß beispielsweise eine F.-/A-Einheit oder der Prozessor 12 gleichzeitig mit einer anderen E/A-Einheit zu senden versucht.

Bevor die genaue Beschreibung der Arbeitsweise der speziell beschriebenen Anlagentcile fortgesetzt wird, die im Blockdiagramm der Fi g. 2 dargestellt sind, folgt zunächst eine allgemeine Beschreibung der Arbeitsweise.

Mit der vorliegenden E/A-AnschluBsteuereinrichtung sollen mehrere Funktionen erfüllt werden. Einmal sollen die Eingabe und die Ausgabe asynchron gesteuert werden. Zum anderen sollen der E-ZA-Steuermechanismus und die E-/A-Sammelieitung gemeinsam benutzt werden können aufgrund von Steuersignalen, die sowohl von der programmierten Eingabe/Ausgabe, von der prioritatsgesteuerten Zykluszuordnung als auch von den Programm-Unterbrechungssignalen herrühren.

Die F i g. 2. 2A und 2B zeigen die E-M-Grenzstellensteuerschaltung des Zentralprozessors 12 und die E-/A-Sammelleitung mit einem angeschlossenen Adapter 16. Die E-/'A-Sammelleitung enthält 16 bidirektionale Leitungen, ein werthohes Byte und ein wenniedriges Byte, jedes 8 Bits. Wenn das System keine prioritätsgesteuerte Zykluszuordnung oder eine programmierte E-/A-Operation ausführt, wird das niedere Byte der E-/A-Sammelleitung dazu benutzt, Unterbrechungsanforderungen vom Adapter 16 an den Zentralprozessor 12 zu senden. Wenn die E-/A-Sammelleitung durch das System auf Unterbrechungen abgefragt wird, dann wird mit dem TD-Kennzeichen ein Umschalten der Unierbrechungsanforderungshaltekreise während des Abfrageintervalls verhindert. Um eine programmierte E-/A-Instruktion oder eine prioritätsgesteuerle Zykluszuordnung zu beginnen, wird das E-/A-Kennzeichen frühzeitig in diesen Operationen als Signalspannung auf der entsprechenden Leitung angehoben, um die E/A-Sammelleitung freizumachen (d. h. die Unterbrechungsanforderungen werden gesperrt).

Der Zentralprozessor 12 ist mikroprogrammgestcuert. |ede Operation hat eine Anfangsadresse (Instruktionsdecodierung) im Festwertspeicher, der nur eine feste Anzahl verkelteter Befehlswörter folgen kann, bis die instrukiion fertig ausgefiihri isi. Die ROS-Regisierausgabe sendet Steuersignale über die Kennzeichenleitungen innerhalb der Maschine für feste Zeitintervalle aus. ausgenommen allerdings E-M-Operalioncn und prioritätsgesteuerte Zykluszuordnungen. Für diese Operationen ist die ROS-REG-Einschaltleitung gesperrt, um das Ausgeben des Inhaltes des ROS-Registers so lange zu verhindern, bis bestimmte Bedingungen durch den Adapter 16 erfüllt sind. Dadurch können diese Operationen durch schneller arbeitende Adapter 16 schneller und durch langsamere Adapter 16 langsamer ausgeführt werden. Es gibt einen Grenzwert dafür, wie lange das System auf eir;c Antwort auf einen Adapter 16 wartet, und wenn diese Zeitgrcnzc erreicht ist. geht der Zeniralprozessor 12 in die Maschincnprüfstopfolge (MCK). Das Haltekennz.cichen wird angehoben, um dem Adapter 16 diesen Vorgang anzuzeigen. Es ist eine FehlerMichroiilinc, die irgendeine Art von Fehlleistung erkennt und darauf reagiert, beispielsweise durch einen Versuch für eine Wiederholung der letzten Operation.

Der Zentralprozessor 12 kann über die E-/A-Sammelleitung entweder mit einem oder mit zwei Datenbytes arbeiten, abhänaie von der Art des Gerätes und/oder der Operation. Es gibt zwei programmierte E-/A-Instriiktionen: IO und IC)H. Mit IO können Datenbytes in Verbindung mit einer Byte- oder Halbworteinheit (HW) gelesen oder geschrieben werden, während lOH nur bei einer Halbworteinheit benutzt werden kann. Eine E/A-Schreiboperation nimmt Daten aus dem Speicher und sendet sie über die E-/A-Sammellcitung an den Adapter 16. Eine E/A-Lcseoperation nimmt Daten von der E-/A-Sammelleitung und speichert sie im Spck.-cr.

In beiden Instruktionen IO und lOH muß die Adresse der Einheit und das Kommando (Lesen oder Schreiben) an die externe Einheit (auch Gerät genannt) gesendet werden, bevor Daten gelesen oder geschrieben werden können. Die Adresse und das Kommando sind jeweils eine Byteinformation und müssen daher an Byteeinheiten einzeln gesendet werden, wogegen sie für HW-Einheiten gleichzeitig gesendet werden können. Als Beispiel sei angenommen, daß eine lO-Schreibinstruktion für eine Byteeinheit benötigt wird. Der Instruktionsdecodierer sendet das erste Befehlswort aus dem Festwertspeicher für die ΙΟ-Instruktion. Während dieser Anfangssignale werden die Leitungen für das E'/A-Kennzeichen und das Bytekennzeichen aktiviert, um die E-/A-Sammeiieilung freizumachen und das Tor zur E-/A-Sammelleitung vom Pufferausgang wird

geöffnet. Das Speicherwort an der durch die Instruktion angegebenen Stelle des Speichers wird aus dem Speicher an den Puffer gesendet, und die Ausgabe des Puffers wird mit der E-/A-Sammelleitung verbunden. Das Speicherwort enthält die Adresse der Einheit in dem werthohen Byte (Bits 0 bis 7) und das Kommando in dem wertniedrigen Byte (Bits 8 bis 15). Der Adapter 16 reagiert auf das E-M-Kennzeichen durch Fallenlassen von VO (gültiges Byte-Byteadapter) und zeigt damit an, daß Programmunterbrechungen von der E-/A-Sammelleitung ferngehalten werden und daß der Adapter 16 ein Bytcndapter ist. Der Zentralprozessor 12 hebt dann das TA-Kennzeichen an. um dem Adapter 16 mitzuteilen, daß die Adresse einer F.inheit auf dem werthohen Byte der E/A-Sammelleitung liegt (und in gleicher Weise, daß das Kommando für einen IIW-Adapter auf dem niedrigen Byte liegt). Der Adapter 16 reagiert dann durch Anheben von VB. um anzuzeigen, daß eine gültige Adresse von dem Zentralprozessor 12 gesendet wurde

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TA-Kennzeichen zurück, und jetzt wird das Kommando auf das hohe Byte aus dem Puffer heraus und auf die E/A-Sammelleitung übertragen. Der Adapter muß auch VB abschalten, weil das TA-Kennzeichen zurückgestellt wurde. Wenn VB abgeschaltet wird, wird das TC-Kennzeichen angehoben, um dem Adapter 16 mitzuteilen, daß das Kommando auf dem hohen Byte der E/A-Sammelleitung liegt. VB wird erregt, um dem Zenlralprozessor 12 mitzuteilen, daß das Kommando im Kommandoregister gespeichert wurde und das TC-Kennzeichen zurückgestellt werden kann. Bit 15 aus den Puffer wird daraufhin überprüft, ob es sich um ein Lese- oder ein .Schrcibkommando handelt, so daß das richtige MicrocodenuiMcr decodiert wird.

Aufgrund der Rückstellung des TC"-Kennzeichens wird VB abgeschaltet, letzt werden Dalcn von einer durch die Instruktionsdecodierung angegebenen Speichcrstelle gelesen und durch den Puffer auf das werthohe Byte der E/A-Sammclleitung ausgesendet. Das TD-Kennzeichen kann angehoben werden nach der Abschaltung von VB. um dem Adapter 16 mitzuteilen, daß die Daten sich auf dem werthohen Byte der E/A-Sammelleitung befinden. Wenn die Daten im Dateneingangsregister vom Adapter 16 gespeichert werden, wird VB abgeschaltet, um dem Zentralproz.essor 12 anzuzeigen, daß der Adapter 16 die Daten hat. Als nächstes werden das E/A-Kennzeichen und das Byte-Kennzeichen zurückgestellt, um anzuzeigen, daß die E/A-Instruktion fertig ausgeführt ist und die IRP-Leitung wird, falls sie gebraucht worden war. abgeschaltet.um anzuzeigen.daß Unterbicchungssigna-Ie wieder auf der Sammelleitung liegen.

Für HW-Einheiten ist das TC-Kennzeichen nicht erforderlich, da die Einheit die Adresse und das Kommando gleichzeitig lesen kann. Eine Zeitsperre kann nur auftreten, während der Zentralprozessor 12 auf eine Antwort vom VB-Kennzeichen. VH-Kennzeichen. IRP-Kennzeichen oder EOC-Kennzeichen wartet. Die Ausnahmeleitung wird zur Verhinderung der Zeitsperre während der prioritätsgesteuerten Zykluszuordnung benutzt.

Die einzigen für die prioritätsgesteuerte Zykluszuordnung benötigten zusätzlichen Leitungen sind CS-Anforderungen. CSG-Kennzeichen und EOC-Kennzeichen. Die prioritätsgesteuerte Zykluszuordnung wird durch den Adapter 16 eingeleitet und braucht deshalb keine Adresse. Statt dessen wird ein Steuerwori vorn Adapter 16 an den Zentralprozessor 12 gesendet. Dieses Steuerwort enthält Information, die dem Zentralprozessor 12 mitteilt, ob gelesen oder geschrieben werden soll, und eine Anfangsadresse für die Adreßsteuerung und für die direkte Byteübertragung, bei welchem Byte das Lesen oder Schreiben beginnen soll. Mit der prioritätsgesteuerten Zykluszuordnung sollen viele Bytes oder Datenhalbwörter mit hoher Geschwindigkeit gelesen oder geschrieben werden. Die Anforderungsleitung für die prioritätsgesteuerte Zykluszuordnung kann zu jeder Zeit aktiviert werden. Sie wird jedoch ignoriert, bis die gerade in Arbeit befindliche Instruktion im Zentralprozessor 12 fertig ausgeführt ist. Dann ist der Zentralprozessor 12 bereit, mit der prioritätsgesteuerten Zykliiszuordnung zu beginnen, und das hierfür vorgesehene erste Befehlswort aus dem Festwertspeicher aktiviert das E'/A-Kennzeichen. Dadurch wird die E7A-Sammelleitung freigeschaltet und ein Kennzeichen für ein gültiges Byte oder Halbwort muß abschalten, um diesen Vorgang anzuzeigen. Dann hebt der Zentralprozessor !2 dn£ Si^rtrtn! für die ^-r!"i!"riⁿ Ί**ρ ⁿriⁱiri!ii!^c'^t'*M'^>i"^>r!'¹!* Zykluszuordnung (CSG-Kennzeichen) an. um anzuzeigen, daß er zum Empfang des Steuerwortes bereit ist. Das Gültigkeitskennzeichen (VB oder VH) muß zurückgegeben werden, um anzuzeigen, daß das Steuerwort auf der Sammelleitung steht.

Nachdem die Anfangsadresse in der Adreßsteuerung gespeichert ist. wird die Adresse für die Bytedatenübertragungen um I bzw. um 2 für die Halbwortdatenüberiragungen, auf den jeweils neuesten Stand gebracht, bis das EOC-Kennzeichen (Ende der Kette) anzeigt, daß der Adapier 16 die Zykluszuordnung beendet hat. Vorher wurde das TD-Kennzeichen in der gleichen Weise benutzt wie bei der programmierten Dateneingabe/Ausgabe. Das Ende der prioritätsgesteuerten Zy kluszuordnung ist ähnlich wie das Ende der programmierten Eingabe/Ausgabe. Eine weitere prioritätsgesteuerte Zykluszuordnungsanforderung kann dieser Operation folgen oder der Zentralprozessor 12 kehrt zu seiner nächsten Instruktion zurück.

Mit den AC-Haltekreisen für die Eingangskennzeichen vom Adapter 16 zum Zentralprozessor 12 wird letzterer daran gehindert, auf Störimpulse anzusprechen.die auf diesen Leitungen erscheinen können.

Annana aer l· i g. ι. iP\ und zö werden die einzelnen Blöcke im Zusammenhang mit den von ihnen ausgeführten Funktionen beschrieben. Im oberen Teil der F i g. 2A erscheinen die Quellen- und die Bestimmungssammelleitung des Computersystems. Der Zentral-Speicher 10 ist derselbe wie der in F i g. 1 dargestellte. Die Adreßsteuerung 30 übernimmt die konventionellen Adressierroutinen, enthält das Speicheradreßregister und besitzt außerdem Einrichtungen für die Durchführung von Irdexoperationen. Der CW Puffer 32 ist ein konventioneller Steuerwortspeicher, in den das Steuerwort vom CW Puffer 62 im Adapter 16 übertragen und für die Steuerung der Zykluszuordnungsoperationen benutzt wird.

Der Puffer 34 ist ein konventioneller Speicherpuffer zum Empfang von Daten aus dem Zentralspeicher 10 und zum Speichern von Daten in diesen Speicher. Die Unterbrechungseinrichtung 36 empfängt und analysiert Unterbrechungsanforderungen und enthält die notwendigen Logiksteuerungen zur Auswahl der L'nterbrechungsanfordeningen mit der höchsten Priorität. Von den zahlreichen im Computer verfügbaren Unterbrechungssystemen wurde im Ausführungsbeispiel eine einfache vorverdrahtete Prioritätsschalliing gewählt, bei der das Anheben eines Signals auf bestimmten

Datenleitungen während eines Unterbreehungsrufes Prioritätszuordnungen bestimmter externer Geräte anzeigt, die mit der Datensammelleitung über ihren speziellen Adapter 16 verbunden sind.

Die Tore 38 und 40 sind die wesentlichen Torschaltungen für die Datenübertragung von der Bestimmungssammelleitung auf die E-/A-Sammelleitung oder von der E-/A-Sammelleitung auf die Quellensammelleitung. Der Instruktionsdecodierer 42 ist ein Gerät gebräuchlicher Art. wsiches mit dem (nicht dargestellten) Instruktionsregister verbunden ist. Hier werden nur diejenigen Funktionen gezeigt, die die vorliegende Erfindung betreffen. Die vom Instruktionsdecodierer 42 /um ROS-Adreßdecoclie^rer 44 laufende Leitung ist aktiv, wenn eine programmierte E/A-Operation aufgerufen wird Dadurch wird eine bestimmte Anfangsadresse im Festwertspeicher 46 (ROS) adressiert und nachfolgende Kommandos werden ausgelesen, bis die jeweils aufgerufene E/A-Operation abgeschlossen ist. Der ROS-Adreßdecodierer 44 wird auf ähnliche Weise aktiviert, wenn eine prioritätsgesteuerte Zykiuszuorcinung angefordert wird. Der Festwertspeicher 46 (ROS) ist in konventioneller Art gebaut und liest in das ROS-Register48aus. Die Ausgabe dieses Registers geht zum ROS-Decodierer 50, dessen Ausgangsleitungen mit den als Block dargestellten Haltekreisen oder Verriegelungen 52 verbunden sind, welche die Signale auf einer ocer mehreren Ausgabekennzeichenleitungen von diesem Block anheben oder senken. Die beiden gezeichneten Ausgangsleitungen vom Block 50 übernehmen die Funktionen »einschalten« und »rückstellen« für alle Verriegelungen 52, wogegen die mittleren Leitungen, durch gestrichelte Linien dargestellt, ausgewählte Kennzeichenleitungen einschalten, welche zur Adaptersteuerschaltung 54 laufen. Die Adaptersteuerschaltung 54 arbeitet in konventioneller Weise und übernimmt die üblichen Verbindungsoperationen zwischen den externen Einheiten und dem Zentralprozessor 12. Sie enthält auch die Steuerungen zum Einschalten des prioritätsgesteuerten Zykluszuordnungsbetriebes in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel. Mit anderen Worten, wenn eine der Kennzeichenleitungen von den Verriegelungen 52 ein hohes Signal führt, signalisiert die Adaptersteiierschaltiinp 54 rUß pinp hpoimmtp Onpratinn durch die externe Einheit auszuführen ist. Wenn diese Operation fertig ausgeführt wurde, unterrichtet die Einheit die Adaptersteuerschaltung 54. das Kennzeichen VH oder VB wird angehoben und damit wird angezeigt, daß die Operation ausgeführt wurde. Damit wird die ROS-Steuerung 56 davon unterrichtet, daß die niichste Instruktion gebraucht wird. Die Adaptersteuerschaltung 54 besteht im wesentlichen aus Haltekreisen oder Verriegelungen und aus einer Zeitgeberschaltung, welche die verschiedenen Steuersignale vom Steuersystem und den Einheiten annimmt, weiterleitet, und automatisch die benötigte Zeit zur fertigen Ausführung der aufgerufenen Operationen vorsieht. Die beiden Blöcke 58 und 60 unten in Fig. 2A dienen als AC-Verriegelungen dazu, ihre Ausgabesignale auf dem oberen Wert zu halten, wenn ein bestimmtes Signal auf einer der vier von der Adaptersteuerschaltung 54 in diese Blöcke laufenden Kennzeichenleitungen empfangen wird. Die Verriegelungen sind so ausgelegt, daß auf diesen Leitungen erscheinende willkürliche Störungen keine fehlerhafte Operation der ROS-Steuerung 56 auslösen können.

Das hier beschriebene System enthält eine prioritätsgesteuerte Zykluszuordnung, in der eine bestimmte Einheit eine ziemlich lange Datenkette vom Speicher an aufeinanderfolgenden Adressteilen anfordert. Bei einer solchen Operation braucht nicht jedes vom Speicher übertragene D'tenwort eine vollständige Zugriffanforderung zu durchlaufen, sondern statt dessen wird die komplette Datenreihe entweder in den Speicher ein- oder aus ihm ausgelesen, bis die Reihe beendet ist. An diesem Punkt wird auch die prioritätsgesteuerte Zykluszuordnungsoperation beendet und das System kehr! vorzugsweise /ur programmierten Standard-Eingabe/Ausgabe zurück. Der CW Puffer 62 enthält einen Teil der prioritätsgesteuerten Zykluszuordnungseinrichtung und wird während der entsprechenden Zuordnungsoperation benutzt.

Der Adreßdecodierer 64 speichert eine Adresse und decodiert sie /ur Identifizierung der jeweils durch das System adressierten Einheit. Eine Ausgabeleitung geht vom Adreßdecodierer 66 zu jeder einzelnen Einheit und zeigt an. daß sie gewählt wurde. Das Kommandorcgister 66 dient zum Speichern eines bestimmten Kommandos für die Einheiten. Das Kommando kann ein bestimmtes Lesc/Schreibkominamio sein und geht durch die Adaptersteuerschaltung 54 und weiter zu den Dateneingangs- und den Datenausgangsregistern 68 und 70, die entweder in den einzelnen externen Einheiten 18 liegen können oder in dem Adapter 16 angeordnet sein können. Ein Paar solcher Register könnte jedoch auch mit entsprechender Schaltung in Verbindung mit dem Adrclklecodierer 64 so benutzt werden, daß jede gegebene Einheit diese Datenrcgister benutzen kann und so eine Verdoppelung des .Schaltaufwandes vermieden wird. Das Kommando kann auch eine Anzahl anderer einheitenabhängiger Operationen enthalten, welche Datenübertragungen als solche einschließen können oder nicht. Zur Erklärung der Gesamtarbeitsweise der E/A-Anschlußstcuereinrichtung ist die I.ese/Schreiboperation jedoch die allgemeinste Form einer Operation. Der gestrichelte Block 72 umfaßt die Unterbrechungsanforderungseinrichtung. wo bestimmt wird, daß die Tore 74 erregt werden, wenn eine bestimmte externe Einheit eine Unterbrechung vom System anfordert. Es sind so viele Tore 74 vorhanden wie Einheiten 18. Die Tore 74 speisen die Unterbrechiingsanforderungsverriegelungv..i 76, um die

Zeit hochzuhalten. Es können mehrere Unterbrechungsanforderungsverriegelungen gleichzeitig verriegelt sein, und dann wird eine bestimmte Datenleitung in der E-/A-Sammelleitung erregt. Dadurch entscheidet das System, welche externe Einheiten zu einem bestimmten Zeitpunkt bedient werden.

Anschließend wird die Arbeitsweise des Systems beschrieben, und die Steuerleitungstabelle zeigt klarer den Unterbrechungsbetrieb und die darin enthaltenen prioritätsgesteuerten Zykluszuordnungsfolgen.

Die folgende Tabelle zeigt die Funktionen einer jeden Steuerleitung, welche die Adapter 16 direkt mit dem Zentralprozessor 12 verbindet. Diese Leitungen sind im gezeigten Ausführungsbeispiel als einer Übertragungsrichtung zugeordnet dargestellt, obwohl sie mit zusätzlicher entsprechender Programmunterstützung und Maschinerssteuerungen auch bidirektional ausgelegt werden können. Die Richtung des Signalflusses auf diesen Leitungen ist in der Tabelle angegeben.

Die Adaptersteuerschaltungen sind in konventioneller Weise ausgelegt, so daß verschiedene Operationen entweder auf der Anstiegs- oder auf der Abfallseite des Steuerkennzeichensignals erfolgen können. Das erreicht man beisDielsweise durch Aberiff der Steuerune

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en'weder von iji.r Finschalt- oder von der Rückstellseite eines ΠίρΓΙορ.

Tabelle der Steuerleitungsfunktionen

Leitungen

I/O Tag

(Zentralprozessor an
Adapter)

BYTE TAG
(Zentralprozessor an
Adapter)

TA TAG

(Zentral)irozessor an
Adapter)

TC TAG

(Zentralprozessor an
Adapter)

TDTAG

(Zentralprozessor an
Adapter)

HALT TAG
(Zentralprozessor an
Adapter)

Bediente Funktionen

Befreit die E/A-Sammelleitung von Unterbrechung*- anforderungsverriegelungcn. Öffnet Tor von der Bestimmungssanimelleitung /ur E/A-Sammcllcitung /.um Schreiben. Zeigt abgeschlossene Ε/Λ-lnstniktion an. Zeigt Anfang einer CS-lnstruktion an.

Zeigt Bytcoperation an.

Teilt dem Adapter mit, daß das werthohe

Datenbyte eine Adresse enthält und das Kommando für einen HW-Adapter auf dem wertniedrigen Datenbyte liegt. Zeigt an, daß das Kcnmando für einen Byteadapter auf die Datenleitungen für das werthohe Byte verschoben wird.

Zeigt an. daß das Kommando auf dem werthohen Byte liegt. Zeigt an, daß das Kommando gespeichert ist (für HW-Adapter, die Adresse und Kommando auf derselben Leitung lesen können, nicht erforderlich).

Verhindert Umschaltung von Unterbrechungsanforderungsverriegelungen im Adapter während der Abfrage von Unterbrechungsleitungen. Zeigt an, daß Daten auf dem werthohen Byte liegen. Bei der prioritätsgesteuerten Zykluszuordnung Anzeige für Daten auf der Sammelleitung.

Teilt dem Adapter 16 mit. daß die Zählgrenze überschritten wurde für VB- oder VH- oder IRP- oder EOC-Antwort vom Adapter 16 oder interne Verriegelung (eine Maschinenprüfung, die eine Unterbrechungsstufe auslöst!

mtsct/imu

IRP TAG

(Adapter an Zentralprozessor)

VH TAG

(Adapter an Zentralprozessor)

VHTAG

(Adapter an Zentral-

pro/essor)

CS REQ

(Adapter an Zentralprozessor)

CSG TAG
(Zentralprozessor an
Adapter)

FX)C TAG

(Adapter an Zentralprozessor)

(Adapier an Zentralprozessor)

U- I unk.ticMK-11

Zeigt an. daß Unterbrechungsanforderungen auf der Sammelleitung liegen.

Dasselbe wie VB für Halbworteinheit.

Zeigt an. JaU von Unierb^rec hu ngsan fordern π gen freigehalten wird und die I inhe'i eine Byteeinheit ist. Zeigt Empfang einer gültigen

Λ,(Jr ο ς ς ρ :ιη

Zeigt an. daß Kommando im Kommandoregisier 66 gespeichert ist. Zeigt an. d,iB Adapter 16 Daten gespeichert hat. Zeigt bei der prioriutsgesteuerten Zskluszuordnung an. daß das Steuer«ort auf der F-•■•\-Sammelleitung hegt.

Zeigt eine Anforderung einer prioritätsgesteuerten Z\kluszuordnung .in. (Eingeleitet durch den Adapter 16 — wird ignoriert, bis laufende Instruktion fertig ausgeführt ,st).

Z^igt an. daß der Prozessor 12 zum Empfang eines prioritätsgesteuerten Z\klus-/uordnungs-Steueruories bereit ist (CSCW).

Zeig! Ende der pnont.itsgesteuerten Zykluszuordnuncskette an.

Verhindert Zeitsperre während CS.

Tabelle der Datenleitungsfunktionen
(E'A-Sammeüeitung)

HOCH 0-7 »Daten..
(Zentraiprozessor an
Adapter)

Bed on:c· f^:unknorien

Werthohes Byte »Schreibdaten« für HW-Adapter. Einheitenadresse für B\teoperation. Bvtedaten an Bvte-

Fortsetzung

zyklen erforderlich sind.

Leitungen

Bediente Funktionen

HOCH 0-7 »Daten« (Adapter an Zentralprozessor)

NIEDRIG 8-15 »Daten«

(Zentralprozessor an Adapter)

Niedrig ö—15 »Daten«

(Adapter an Zentralprozessor)

Werthohes Byte »Lesedaten« von HW-Adapter. Bytedaten von Byteadapter.

Wertniedriges Byte »Schreibdaten« zum HW-Adapter, Kommando für Byteoperation.

Un terbrechungsanforderungen vom Adapter 16 (wenn nicht in CS- oder E/A-Betrieb). Wertniedriges Byte »Schreibdaten« vom HW-Adapier.

Anschließend wird als Beispiel ein Unterbrechungssystem zur Bedienung der anfordernden externen Einheiten und die Zyklusstartoperation selbst beschrieben, die das Lesen relativ langer Datenreihen in das System oder aus dem System gestattet, ohne daß einzelne Übergabeoperationen zwischen den Speicher-

E/A-Unterbrechung

Die folgende Beschreibung nimmt ein möglicherweise fest verdrahtetes Unterbrechungsprioritätsschema an, wo das Anheben einer bestimmten Datenleitung automatisch auch die Unterbrechungsstufe anzeigt. Dieses E/A-Unterbrechungxschema arbeitet in zwei Schritten unter der Annahme, daß mehrere Einheiten auf einer gegebenen Unterbrechungsstufe liegen. Zuers wird die E/A-Sammelleitung daraufhin untersucht welche Stufen ein hohes Signal aufweisen. Es können mehrere Einheiten die Bedienung auf einer gegebenen Stufe anfordern. Die Bestimmung der höchsten anfordernden Stufe erfolgt in einer konventionellen Decodierschaltung. Eine Programmroutine wird dann aufgerufen, um die höchste Stufe aufzufordern, herauszufinden, welche Einheiten auf dieser Stufe bedien werden wollen. (Wenn mehr als eine Einheit auf eine Stufe liegt, müssen diese Einheiten mit Spezialadaptern arbeiten, die ebenfalls die E-/A-Sammelleitung während eines Anrufintervalls zur Anzeige dafür benutzen, daß sie bedient werden sollen.) Wenn z. B. eine 4 die höchste anfordernde Stufe ist, dann wird das Programm auf die

-¹' Stufe 4 E/A umgeschaltet und eine Instruktion auf den Daterileitungen ausgeführt. Einer der Adapter hat die Möglichkeit, ein Adapteridentifizierungssignal auf eine einzelne E-/A-Leiiung zu setzen, um anzuzeigen, daß er bei seiner Unterbrechung bedient werden will. Die

i" Datensammelleitung wird ausgelesen und eine weitere Instruktion stellt fest, welche Einheiten auf der Stufe 4 bedient werden sollen. Die Einheilen werden dann in einer vorbestimmten Reihenfolge drangenommen, bis alle Unterbrechungen der Stufe 4 bedient wurden, und dann werden die Unterbrechungen auf niedrigeren Stufen bedient.

Priorilätsgcstcuerte Zykluszuordnung (CS)

Wenn ein Adapter 16 für prioritätsgestcuerle Zykluszuordnung das Signal auf der Anforderungsleitung anhebt, wird ein Haltekreis am Ausgang der gegenwärtig verarbeiteten Instruktion verriegelt. Dadurch wird das ROS-Adreßregisler mit der Anfangsadrcssc des CS-Mikroprogramms geladen. Die E-/A-Leitung wird angehoben, die dem Adapter 16 anzeigt, daß das Steuergerät in eine CS-Roinine eingelaufen ist. Der Adapter 16 hebt ein Signal auf einer Gülligkcitslcitung (VB oder VH) an. was durch die Zykluszuordnungslcitung (CSG) bestätigt wird.

Der Adapter 16 setzt dann das Prioritätssleucrungs-Zykluszuordnungswort (CSCW) auf die E-ZA-Sammclleitung. Das CSCW wird an den CSCW Puffer 32 durch eine entsprechende Operation geleitet.

Das CSCW-Stcuerwort gibt an, ob es sich um cini Lese- oder um eine Schreiboperation handelt (Adreß sammelleilungsbit 8) und gibt eine Anfangsadresse in den Zentral-Speichcr 10. Anschließend werden Lese oder Schreibzyklcn durch die Adreßsteuerung 30

adressiert, bis der Adapter 16 die gewünschte Anzahl von Zyklon beendet hat. Zu diesem Zeitpunkt hebt er das Signal auf der EOC-Lcilung an. Dadurch wird das Mikroprogramm für die prioriiätsgesteuertc Zykluszuordnung beendet. Die Adresse derjenigen Instruktion.

die zuletzt vor Beginn der Zykluszuordnungsoperation beendet wurde, wird in das Speicheradreßrcgisier zurückgeladen und eine normalprogrammiertc Eingabe/Ausgabe kann wieder aufgenommen werden oder es kann eine andere Zyklusoperation eingeleitet werden.

Hici/u 3 Hliiil

Claims

Patentansprüche:

1. Eingabe-/Ausgabe-Anschlußsteuereinrichtung zum wahlweisen Verbinden einer internen Bestimmungssammelleitung eines zentralen Prozessors über eine erste Torschaltung mit einer bidirektionalen Eingabe-/Ausgabe-Datensamme||(iitung zum Eingeben von Daten mehrerer externer Einheiten an den zentralen Prozessor sowie zum wahlweisen Verbinden einer internen Quellensammelleitung des zentralen Prozessors über eine zweite Torschaltung mit der genannten Eingabe-/Ausgabe-Datensammelleitung zum Ausgeben von Daten des zentralen Prozessors an die externen Einheiten, wobei mehrere der externen Einheiten jeweils einem Adapter fest zugeordnet sind und die Adapter zum einen durch die Eingabe-/Ausgabe-Dal:ensammelleitung direkt mit dem zentralen Prozessor und zum anderen durch Kennzeichenleitungen über eine Eingabe-/Ausgabe-Grenzstellensteuereinrichtung des zentralen Prozessors mit diesem verbunden sind und periodisch von einer Unterbrechungssteuereinrichtung abgetastet werden, die entsprechend einer Anforderung entweder im programmgesteuerten Zuordnungsmodus oder mit prioritätsgesteuerter Zykluszuordnung arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß in der Eingabe-/Ausgabe-Grenzstellensteuereinrichtung (14) Verriegelungen (52) angeordnet sind, welche durch Steuersignale gesetzt werden, die durch einen Decodierer (50) von aus einem Festwertspeicher (46) abgerufene;· Steuerinformationen gewonnen sind, und daß die Ausgänge der g-nannten Vsrriegelungen (52) über die in einer Steuersammelleitung (22) zusammengefaßten Kennzeicb^nleitungen mit einer Adapter-Steuerschaltung (54) in jedem der Adapter (16) verbunden sind.

2. Eingabe-/Ausgabe-Anschlußsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von jeder Adaptersteuerschaltung (54) Kennzeichenleitungen zu Verriegelungen (58,60) in der Eingabe-/ Ausgabe-Grenzstellensteuereinrichtung (14) fuhren, deren Ausgänge mit der ROS-Steuerung (SS) des die Steuerinformationen enthaltenden Festwertspeichers (46) verbunden sind.