DE2606295B2 - Anordnung zur Übertragung von Zeichen zwischen über einen Multiplexkanal ansteuerbaren peripheren Einheiten und einem Arbeitsspeicher eines Zentralprozessors - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Übertragung von Zeichen zwischen über einen Multiplexkanal eines Ein/Ausgabewerkes ansteuerbaren

to peripheren Einheiten und einem Arbeitsspeicher eines Zentralprozessors, wobei die Übertragung von Zeichen jeweils in drei Arbeitsphasen erfolgt, nämlich Veranlassen der Ein/Ausgabeoperation durch Anstoßen des Ein/Ausgabewerkes durch den Zentralprozessor,

Durchführen der Ein/Ausgabeoperation infolge Übertragung der benötigten Zeichen und Abschließen der Ein/Ausgabeoperation jnit Rückmeldung an den Zentralprozessor, und wobei die Übertragung eines jeden Zeichens während der Durchführung einer Ein/Ausgabeoperation durch eine Anforderung der zuständigen peripheren Einheit gestartet und durch eine erste Steuerschaltung an der Schnittstelle zwischen Arbeitsspeicher und Ein/Ausgabewerk sowie eine zweite Steuerschaltung an der Schnittstelle zwischen Ein/Ausgabewerk und peripherer Einheit unter Verwendung von Pufferspeichern gesteuert wird.

Ein Datenverarbeitungssystem besteht gewöhnlich aus einer Zentraleinheit und den peripheren Einheiten. Die Zentraleinheit ist dabei aus einem Arbeitsspeicher, mindestens einem Zentralprozessor und mindestens einem Ein/Ausgabewerk aufgebaut. Das Ein/Ausgabewerk kann sich aus einem Kanalwerk und den sogenannten Kanälen zusammensetzen. Die Kanäle können Selektorkanäle, Blockmultiplexkanäle oder Bytemultiplexkanäle sein. In dem Kanalwerk sind dann solche Einheiten zusammengefaßt, die beim Betrieb mehrerer Kanäle erforderlich sind und die darum nur einmal für mehrere Kanäle vorhanden sein müssen. Schließlich bestehen die peripheren Einheiten aus den peripheren Geräten und den für den Betrieb der peripheren Geräte notwendigen Gerätesteuerungen. Dabei kann eine Gerätesteuerung mehrere peripheren Geräte bedienen.

Es sind drei Kanalarten bekannt. Der Selektorkanal führt zur gleichen Zeit immer nur eine Ein/Ausgabeoperation mit einem peripheren Gerät aus. Eine weitere Operation kann erst nach Bearbeitung einer Abschlußunterbrechung von diesem peripheren Gerät eingeleitet werden. Der Blockmultiplexkanal ist dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal mit einem peripheren Gerät solange konnektiert ist, bis ein Block von Daten übertragen worden ist. Anschließend kann die Verbindung mit einem anderen peripheren Gerät hergestellt werden. Der Bytemultiplexkanal kann eine Vielzahl von Ein/Ausgabeoperationen simultan ausführen. Dabei wird so vorgegangen, daß jeweils nach der Übertragung eines einzelnen Bytes zwischen einem peripheren Gerät und dem Arbeitsspeicher der Kanal eine Datenanforderung von einem anderen peripheren Gerät bearbeitet.

Bei der Datenübertragung zwischen peripheren Geräten und dem Arbeitsspeicher bestehen zumindest zwei Schnittstellen. Die erste Schnittstelle tritt dabei zwischen dem Ein/Ausgabewerk und zwar zwischen den Kanälen und den peripheren Einheiten auf. Diese

ί>5 Schnittstelle ist gewöhnlich als Standardschnitistclle aufgebaut, so daß beliebige periphere Einheiten an die Kanäle des Ein/Ausgabewerkes angeschlossen werden können. Diese Schnittstelle soll im folgenden Standard-

schnittstelle genannt werden. Schließlich besteht eine Schnittstelle zum Arbeitsspeicher und zwar entweder zwischen dem Arbeitsspeicher und dem Zentralprozessor, wenn die zu übertragenden Daten über den Zentralprozessor zum Arbeitsspeicher geleitet werden, oder zwischen dem Arbeitsspeicher und dem Ein/Ausgabewerk, wenn der Datentransfer direkt vom Ein/Ausgabewerk zum Arbeitsspeicher erfolgt Diese Schnittstelle soll im foigenden Arbeitsspeicherschnittstelle genannt werden. ι ο

Der Ablauf von Ein/Ausgabeoperationen über die Schnittstellen muß von Steuerschaltungen gesteuert werden. Dabei ist eine erste Steuerschaltung notwendig, um die Arbeitsspeicherschnittstelle zu steuern. Diese erste .Steuerschaltung kann Teil des Zentralprozessors sein, wenn vom Zentralprozessor die Datenübertragung zwischen peripheren Einheiten und dem Arbeitsspeicher zumindest teilweise gesteuert wird. Diese erste Steuerschaltung kann in diesem Falle die Mikroprogrammsteuerung des Zentralprozessors mitbenutzen. Diese erste Steuerschaltung kann aber auch im Ein/Ausgabewerk realisiert sein, dann kann das Ein/Ausgabewerk die Datenübertragung simultan zur Arbeit des Zentralprozessors durchführen. Die Steuerung der Standardschnittstelle der peripheren Einheiten wird mit Hilfe einer zweiten Steuerschaltung durchgeführt. Diese zweite Steuerschaltung ist in der Regel Teil der einzelnen Kanäle. Dies ist besonders dann oer Fall, wenn in einem Ein/Ausgabewerk mehrere verschiedenartige Kanäle realisiert sind.

Zur Durchführung einer Ein/Ausgabeoperation Sind Steuerinformationen notwendig, die den Steuerschaltungen angeben, welche Funktionen sie veranlassen sollen. Die zur Datenübertragung zwischen peripheren Einheiten und dem Arbeitsspeicher erforderlichen 3^r> Steuerinformationen werden gewöhnlich in einem Kanalprogramm niedergelegt. Für jede Ein/Ausgabeoperation zwischen einem peripherem Gerät und dem Arbeitsspeicher ist dann ein solches Kanalprogramm, das im Arbeitsspeicher gespeichert sein kann, w erforderlich. Um bei Aufruf eines peripheren Gerätes durch einen Ein/Ausgabebefehl das richtige Kanalprogramm zu finden, wird die Adresse dieses Kanalprogrammes in ein Register für das Kanaladreßwort gespeichert, das vor Beginn des Ein/Ausgabebefehles « von dem übergeordneten Maschinenprogramm mit der richtigen Adresse geladen wird.

Tritt also in einem abzuarbeitenden Programm ein Ein/Ausgabebefehl auf, z. B. der Ein/Ausgabebefehl »Starten Gerät«, dann muß im Arbeitsspeicher bereits ein entsprechendes Kanalprogramm bestehen und außerdem muß bereits von dem Programm veranlaßt worden sein, daß das Kanaladreßwortregister mit der entsprechenden Adresse des Kanalprogrammes geladen worden ist. Der Ein/Ausgabebefehl gibt dann an, welches Ein/Ausgabewerk, welcher Kanal und welches periphere Gerät für die durchzuführende Ein/Ausgabeoperation vorgesehen ist. Der Ein/Ausgabebefehl wird nun von dem Zentralprozessor entschlüsselt und wenn eine Datenübertragung zwischen dem aufgerufe- t>o nen peripheren Gerät und dem Arbeitsspeicher möglich ist, wird die weitere Ausführung der Datenübertragung den beiden genannten Steuerschaltungen übei lassen. Diese Steuerschaltungen, insbesondere die erste Steuerschaltung, kann aus den Kanalbefehlsworten die für die «>5 Datenübertragung notwendigen Steuerinformationen entnehmen. Aus dem Kanalbefehl ergibt sich der Operationscode, also welche Art von Datenübertragung durchzuführen ist. Weiter ergibt sich die Datenadresse, aus der entnommen werden kann, an welcher Arbeitsspeicheradresse das erste zu übertragende Datenbyte abgespeichert werden muß oder aus welcher Arbeitsspeicheradresse das erste zu übertragende Datenbyte ausgelesen werden muß. Aus dem Befehlswort ergibt sich auch, wieviel Datenbytes zu übertragen sind. Ist der im Kanalbefehlswort angegebene Datentransfer beendet, so hängt der weitere Ablauf des Kanalprogramms vom Ergebnis dieses Transfers ab. Es kann z. B. so sein, daß weitere Kanalbefehlsworte abzuarbeiten sind. Es ist aber auch möglich, daß der Datentransfer beendet werden soll. In diesem Falle wird die periphere Einheit veranlaßt, eine Unterbrechungsanforderung an die Zentraleinheit zu stellen.

Erfolgt ein Datentransfer zwischen einer peripheren Einheit und dem Arbeitsspeicher über einen Bytemultiplexkanal, dann muß nach der Befehlseinleitung des Ein/Ausgabebefehls das periphere Gerät bei der Übertragung jedes Datenbytes eine Datenanforderung an den Bytemultiplexkanal im Ein/Ausgabewerk stellen. Mit der Datenanforderung (service-request) gibt die Gerätesteuerung an, daß sie bereit ist, die Übertragung eines Datenbytes durchzuführen. Die Datenübertragung zum Arbeitsspeicher wird aber erst dann durchgeführt, wenn die beiden Steuerschaltungen nicht mit einer anderen Aufgabe beschäftigt sind. Für den Fall, daß die zwei Steuerschaltungen bereit sind, die Datenanforderung von einem peripheren Gerät zu bearbeiten, wird von der ersten und der zweiten Steuerschaltung der Ablauf des Datentransfers koordiniert. Dazu ist es erforderlich, daß die zwei Steuerschaltungen miteinander zusammenarbeiten. Die Leistungsfähigkeit von bekannten Bytemultiplexkanälen während der Datenübertragung wird dann dadurch eingeschränkt, daß diese sowohl durch die Geschwindigkeit der Datenübertragung auf der Arbeitsspeicherschnittstelle und der Zugriffs- bzw. Zykluszeit des Arbeitsspeichers, wie auch durch die Geschwindigkeit der Abläufe auf der Standardschnittstelle bestimmt wird. Alle Wartezeiten, die auf einer dieser beiden Schnittstellen beim Datentransfer des Bytes auftreten, wirken sich voll auf die Datenrate eines Kanals aus. Dabei ist zu beachten, daß der Multiplexbetrieb über den Bytemultiplexkanal so ausgeführt wird, daß er zugleich nur mit einem seiner Anschlüsse zu einer peripheren Einheit arbeitet und daß der Wechsel zu einem anderen Anschluß zu einer anderen peripheren Einheit erst dann erfolgen kann, wenn die Übertragung eines Bytes abgeschlossen ist. Wartezeiten, die während der Übertragung für einen Anschluß auftreten, können somit nicht für die Bearbeitung von Anforderungen anderer Anschlüsse genützt werden.

Nachteilig ist dabei, daß die zweite Steuerschaltung, die in der Regel im Bytemultiplexkanal realisiert ist, keinen eigenen Zugriff zu den Steuerparametern (Kanalprogramm) hat, und nur durch Vermittlung und in Zusammenarbeit mit der ersten Steuerschaltung, die z. B. Teil der Mikroprogrammsteuerung des Zentralprozessors ist, mit diesen Steuerinformationen versorgt werden kann. Dies führt dazu, daß die erste und die zweite Steuerschaltung funktionell so miteinander verlanden sein müssen, daß die beiden Steuerschaltungen im Rahmen des auf Bytebasis ablaufenden Multiplexbetriebes immer demselben Ein/Ausgabeprozeß zugeordnet sind.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Anordnung anzugeben, bei der die

Datenübertragung zwischen peripheren Einheiten und Arbeitsspeicher über einen Vluliiplexkanal so organisiert ist, daß Parallelarbeit zwischen der ersten und der zweiten Steuerschaltung auch während der eigentlichen Datenübertragung, also während der Durchführung einer Ein/Ausgabeoperation möglich ist. Diese Aufgabe wird entsprechend den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Jede Übertragung eines Zeichens, z. B. eines Datenbytes, zwischen einer peripheren Einheit und dem Arbeitsspeicher wird somit in drei Abläufe aufgeteilt, wobei diese wiederum aus mehreren Grundscüritten bestehen können.

Im ersten Ablauf, der von der zweiten Steuerschaltung, die im Bytemultiplexkanal realisiert ist, durchgeführt wird, wird der zweiten Steuerschaltung die Datenanforderung und die Geräteadresse des anfordernden Gerätes der peripheren Einheil übergeben und anschließend werden die auf den Dateneingangsleitungen des Multiplexkanals anliegenden Informationen in das Ein/Ausgabewerk übernommen. Dabei ist bei der Dateneingabe die von den Dateneingangsleitungen übernommene Information das zu übertragende Datenbyte, bei der Datenausgabe werden diese Informationen ignoriert.

Der zweite Ablauf wird von der ersten Steuerschaltung ausgeführt. Der zweite Ablauf kann teilweise mit dem ersten Ablauf zeitlich überlappt sein. Er wird von einem Koordinierungssignal der zweiten Steuerschaltung angestoßen. Daraus kann die erste Steuerschaltung entnehmen, daß eine Datenanforderung von einem bestimmten peripheren Gerät vorliegt. Die erste Steuerschaltung holt nun die zur Datenübertragung notwendigen Steuerinformationen aus einem Registersatz, veranlaßt entsprechend dieser Steuerinformation den Datentransfer zwischen dem Arbeitsspeicher und dem Multiplexkanal und speichert schließlich die modifizierten Steuerinformationen in den Registersatz zurück. Der dritte Ablauf wird wiederum von der zweiten Steuerschaltung durchgeführt, er kann sich mit dem zweiten Ablauf zeitlich überlappen. Der dritte Ablauf wird von einem Koordinierungssignal der ersten Steuerschaltung angestoßen. Die zweite Steuerschaltung gibt in diesem dritten Ablauf Informationen auf die Datenausgangsleitungen zu den peripheren Einheiten, diese Informationen sind bei der Datenausgabe das zu übertragende Zeichen, z. B. ein Datenbyte, bei der Dateneingabe ein Quittierungssignal.

Wesentlich ist nun, daß die zweite Steuerschaltung während des ersten und des dritten Ablaufs unabhängig von der ersten Steuerschaltung arbeitet. Damit ist ein Parallelbetrieb zwischen der ersten und der zweiten Steuerschaltung möglich. Dies ergibt den Vorteil, daß zwischen dem ersten und dem dritten Ablauf eine Datenanforderung eines anderen peripheren Gerätes bearbeitet werden kann. Die Folge ist daß im Multiplexkanal ein Zeitmultiplexbetrieb auf der Basis der Abläufe durchgeführt werden kann. Die zweite Steuerschaltung kann sich also in der Zeit, die zwischen dem ersten und dem dritten Ablauf liegt mit einem anderen peripheren Gerät beschäftigen. Andererseits kann die erste Steuerschaltung während der Zeit in der die zweite Steuerschaltung unabhängig im ersten oder im dritten Ablauf arbeitet andere Aufgaben übernehmen.

Andere Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Anhand eines Ausführungsbeispiels, das in den Figuren dargestellt ist, wird das erfindungsgemäße Verfahren weiter erläutert. Dabei wird die Erfindung im Zusammenhang mit einem Bytemultipleskanal beschrieben, bei dem ein Zeichen ein Datenbyte ist. Es zeigt
Fig. 1 ein grundsätzliches Blockschaltbild eines Datenverarbeitungssystems,

Fig. 2 das Blockschaltbild eines Ein/Ausgabewerkes mit einem Bytemultiplexkanal, wobei nur die Einheiten dargestellt sind, die für die Erfindung benutzt werden,

ίο Fig. 3 ein Diagramm, das die Lage der einzelnen Abläufe zueinander aufgetragen über der Zeit t darstellt, F i g. 4 ein Zeitdiagramm, bei dem der Zeitmultiplexbetrieb im Bytemultiplexkanal dargestellt ist.
Aus Fig. 1 ergibt sich der grundsätzliche Aufbau eines Datenverarbeitungssystems. Das Datenverarbeitungssystem besteht aus einer Zentraleinheit ZE und peripheren Einheiten PE. Die Zentraleinheit ZE ist aus einem Arbeitsspeicher ASP, einem Zentralprozessor ZP und einem Ein/Ausgabewerk IOC aufgebaut. Das Ein/Ausgabewerk IOC besteht seinerseits aus einem Kanalwerk KW und Kanälen KX und K2. In dem Kanalwerk KW sind die Steuerungen, Register und Schalter zusammengefaßt, die allen Kanälen K X und K 2 gemeinsam sind. Dabei ist das Kanalwerk im wesentlichen ein Schalter, der die von vielen peripheren Einheiten ankommenden Informationen auf eine Leitung zum Arbeitsspeicher bzw. Zentralprozessor durchschaltet. In den Kanälen K X und K 2 sind dagegen die Steuerungen, Register und Schalter zusammengefaßt, die speziell für den Betrieb eines Kanals erforderlich sind. Es sind also die Einheiten, die z. B. bei einem Bytemultiplexkanal oder einem Blockmultipiexkanal notwendig sind, um diesen Kanälen ihre Eigenschaften zu geben. In dem Beispiel der F i g. 1 wird zur Datenübertragung zwischen den peripheren Einheiten Pfund dem Arbeitsspeicher ASP der Zentralprozessor mitverwendet. Demgemäß besteht eine Verbindung zwischen dem Ein/Ausgabewerk IOC und dem Zentralprozessor ZP. Es ist aber auch möglich, daß die Verbindung vom Ein/Ausgabewerk IOC zum Arbeitsspeicher ASPdirekt gegeben ist (gestrichelt eingezeichnet). Schließlich sind die peripheren Einheiten PEX aus Gerätesteuerungen und peripheren Geräten aufgebaut. Dabei können in einer peripheren Einheit PEX eine Gerätesteuerung und mehrere periphere Geräte realisiert sein.

Zwischen dem Ein/Ausgabewerk IOC und den peripheren Einheiten PE ist eine sogenannte Standardschnittstelle SSS vorgesehen. Durch diese Schnittstelle SSS werden die Eigenschaften vorgegeben, die die peripheren Einheiten PE haben müssen, um an die Kanäle K X und K 2 angeschlossen werden zu können. Ebenso besteht zwischen dem Arbeitsspeicher ASP und dem Zentralprozessor ZP eine Schnittstelle, die Arbeitsspeicherschnittstelle ASS. Auch hier müssen für den Anschluß des Zentralprozessors an den Arbeitsspeicher gewisse Bedingungen eingehalten werden. Diese Bedingungen sind durch die Arbeitsspeicherschnittstelle ^SPdefmiert

Eine ausführlichere Darstellung des Ein/Ausgabewerkes IOC ist in Fig.2 dargestellt. Dabei sind nur diejenigen Einheiten gezeigt die zur Erklärung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlich sind. Weiterhin sind Teile des Zentralprozessors ZP und des Arbeitsspeichers ASP gezeigt Bei der Figur ist dabei davon ausgegangen worden, daß zur Ausführung von Ein/Ausgabeoperationen der Zentralprozessor ZP mitverwendet wird und zwar die im Zentralprozessor

ZP vorhandene Mikroprogrammsteuerung MST. Bei einer anderen Organisation des Datenverarbeitungssystems wäre es natürlich auch möglich, daß die erste Steuerschaltung im Ein/Ausgabewerk IOC realisiert ist. Ob die erste Steuerschaltung Teil des Zentralprozessors oder Teil des Ein/Ausgabewerkes ist, hat aber für das Verfahren keine ausschlaggebende Bedeutung.

Das Ein/Ausgabewerk IOC besteht aus dem Kanalwerk K Wund dem Kanal K l.der ein Bytemultiplexkanal ist und dem Kanal K 2 beliebigen Typs. Das Kanalwerk KW zeigt nur ein Register SCR, das sogenannte Kanalbasisregister. In diesem Register SCR steht ein Teil der Adresse, der zusammen mit der Geräteadresse die Adresse des Registersatzes ergibt, in dem das Kanalprogramm für eine bestimmte Ein/Ausgabeoperation steht. Der Registersatz kann Teil des Arbeitsspeichers sein. Weiterhin ist in dem Kanalwerk eine Kanalwerksteuerung K WST angeordnet, die die Verbindung zwischen der Mikroprogrammsteuerung MST im Zentralprozessor ZP, also der ersten Steuerschaltung, und der Kanalsteuerung KST im Multiplexkanal K 1, also der zweiten Steuerschaltung, herstellt. Weiterhin steuert die Kanalwerksteuerung KWSTdie im Kanalwerk K W enthaltenen Schalter, die den Informationstransfer zwischen Kanal K1 und Zentralprozessor ZP durchschalten, und die nicht dargestellt sind. Schließlich ist in dem Kanalwerk KW noch ein Register KXR vorgesehen, das als Eingaberegister für Daten- oder Gerätebytes bei Datentransfer und Endebehandlung dient.

Im Bytemultiplexkanal K 1 sind die Register D, Sund £ realisiert. Das Register D besteht aus zwei Teilen, DO und D 1. Beim Datentransfer enthält D 0 Steuerbits für die Kanalsteuerung KST, D1 Informationen für die Gerätesteuerung, also bei Datenausgabe das auszugebende Datenbyte. Bei Dateneingabe ist dieser Teil D1 gegenstandslos.

Das Register S setzt sich aus zwei Teilen 50 und Sl zusammen. Dieses Register wird besonders bei der Ausführung von Ein/Ausgabebefehlen benutzt, ebenfalls bei der Bearbeitung bei der Programmunterbrechung. Der Teil SO beinhaltet Steuerbits für die Kanalsteuerung KST, der Teil Sl die Information für die Gerätesteuerung, also z. B. Gerätenummer. Das Register E ist ein Eingaberegister für die Geräteadresse bei Datentransferendebehandlung bzw. Geräteadresse und Gerätebytes bei Ein/Ausgabebefehlen und Programmunterbrechungen. Weiterhin werden in dem Kanal K 1 Schalter AO, X1, AT 2, Xi, X 4 und X5 verwendet. Die Schalter XQ und X1 stellen sicher, daß die dem Ablauf entsprechenden Steuer- und Ausgabeinformationen richtig geschaltet werden. Der Schalter X 3 wählt die Dateneingabeleitungen D aus, mit denen verkehrt wird. Die Dateneingabeleitungen D führen zu den einzelnen peripheren Einheiten. Der Schalter X2 wählt die Datenausgabeleitungen DA aus, die für einen Informationstransfer mit einer peripheren Einheit benutzt werden. Diese Datenausgabeleitungen führen ebenfalls zu peripheren Einheiten. Mit Hilfe der Schalter X 4 und X5 werden Steuersignale von der Kanalsteuerung zu den peripheren Einheiten und umgekehrt übertragen. Mit Hilfe dieser Schalter ΛΓ4 und ΑΓ5 werden entsprechend den ausgewählten peripheren Einheiten Steuerleitungen ausgewählt Die Schalter X werden durch Steuersignale von der Kanalsteuerung KST betrieben, die als Pfeile angedeutet sind.'

Die Kanalsteuerung KST steuert den Schnittstellenverkehr über die Standardschnittstelle SSS. In ihr ist die zweite Steuerschaltung realisiert.

Von Zentralprozessor ZP sind nur wenige Einheiten gezeigt, die unmittelbar für das Verfahren erforderlich sind. Dazu gehört die Mikroprogrammsteuerung MST die zur Datenübertragung über die Arbeitsspeicherschnittstelle ASS mit verantwortlich ist. In ihr ist die erste Steuerschaltung inbegriffen. Die Mikroprogrammsteuerung MST arbeitet mit einem Mikroprogrammspeicher ROM zusammen. Im Mikroprogrammspeicher ROM sind Mikroprogramme abgespeichert, die zur Ausführung von Maschinenbefehlen notwendig sind. Schließlich sind in dem Zentralprozessor ZP noch zwei Register gezeigt, das Register KA und das Register KD. Das Register KD ist ein Dateneingabe- bzw. Ausgaberegister zum Ein/Ausgabewerk IOC. Das Register KA ein Adreßregister zur Übernahme von Arbeitsspeicheradressen aus dem Ein/Ausgabewerk.

Im Arbeitsspeicher ASP sind in dem sogenannten Registersatz die Kanalprogramme gespeichert. Sie enthalten also Kanalnummer, Gerätenummer, Steuerbits, die die auszuführende Operation angeben, Kanalbefehlsadresse des nächsten auszuführenden Kanalbeiehles usw.

Um das Zusammenarbeiten der einzelnen Einheiten des Ein/Ausgabewerkes des Zentralprozessors zu zeigen, wird kurz auf die einzelnen Schritte bei der Einleitung des Ein/Ausgabebefehles eingegangen. Im Ausführungsbeispiel erfolgt die Ausführung eines Ein/Ausgabebefehles im wesentlichen unter Steuerung der Mikroprogrammsteuerung MST. Diese verwendet ein im ROM abgespeichertes Mikroprogramm dazu. Dabei werden Zustandsabfragen durchgeführt, indem sich die Mikroprogrammsteuerung entweder an die entsprechenden Register des Ein/Ausgabewerkes bzw. an die Register im Arbeitsspeicher wendet. Diese Zustandsabfragen werden analysiert. Außerdem werden Register im Eir./Ausgabewerk entsprechend der Ausführungsvorschrift des Ein/Ausgabebefehles unmittelbar durch die Mikroprogrammsteuerung geladen. Das Kanalwerk KW verhält sich dabei im wesentlichen passiv. Es schaltet nur die Datenwege und Steuersignale zum Kanal durch. Ebenso verhält sich die Kanalsteuerung KST im wesentlichen passiv, solange kein Datenverkehr über die Standardschnittstelle SSS zu einer peripheren Einheit notwendig ist. Wenn ein Schnittstellenverkehr über die Standardschnittstelle SSS erforderlich ist, teilt die Mikroprogrammsteuerung MSTdies der Kanalsteuerung KSTmit, es lädt z. B. das Register S. Es übergibt damit der Kanalsteuerung den Steuercode, der der Kanalsteuerung sagt, was sie zu tun hat, die Gerätenummer oder einen Schnittstellenbefehl, der über die Datenausgangsleitungen DA der Schnittstelle SSS zu senden ist.

Die Kanalsteuerung führt selbständig den Schnittstellenverkehr aus. Gegebenenfalls übernimmt sie auch Rückinformation von den angesprochenen peripheren Einheiten z. B. in das Register E und sendet eine Fertigmeldung an die Mikroprogrammsteuerung MST, die dann die Rückinformation dem genannten Register £ entnehmen kann.

Läuft ein Datentransfer über den Bytemultiplexkanal ab, dann meldet sich das entsprechende periphere Gerät mit einer Datenanforderung. Die Kanalsteuerung KST leitet eine Datentransferoperation ein und führt dazu zunächst selbständig einen Schnittstellenverkehr mit der peripheren Einheit durch. Dabei übernimmt sie von den Dateneingangsleitungen KI die Gerätenummer des anfordernden peripheren Gerätes in das Register Evmd

die auf der Dateneingangsleitung Dl vorliegende Information in Zusammenarbeit mit dem Kanalwerk in das Register KXR.

Weiterhin wird aus dem Register SCR des Kanalwerkes und der Gerätenummer aus dem Register E die Adresse des Registersatzes im Arbeitsspeicher erzeugt. Diese Adresse wird in das Register KA des Zentralprozessors ZP übernommen und es wird ein Kanalprogramm gestartet, das von der Mikroprogrammsteuerung MSrausgeführt wird. Dabei wird der Registersatz im Arbeitsspeicher ASP gelesen, im Eingabefall das Datenbyte aus dem Register KXR des Kanalwerkes KWübernommen und in den Arbeitsspeicher geschrieben, im Ausgabefall ein Datenbyte aus dem Arbeitsspeicher gelesen, dabei der Bytezähler, der die Anzahl der zu übertragenden Bytes angibt, modifiziert, ein Steuercode für die Kanalsteuerung KST generiert, der Steuercode bzw. das Ausgabedatenbyte in die Register DO bzw. Dl des Kanals geschrieben und schließlich die modifizierten Steuerinformationen in den Registersatz im Arbeitsspeicher zurückgespeichert.

Sobald die Kanalsteuerung KST den Steuercode erhalten hat, führt sie selbständig den zweiten Teil des Schnittstellenverkehrs aus. Es wird also bei Datenausgabe das Ausgabebyte auf die Datenausgangsleitung DA gegeben bzw. bei Dateneingabe die Übernahme des Eingabebytes quittiert. Entsprechend dem Steuercode gibt die Kanalsteuerung KST Steuersignale an die periphere Einheit.

Soll eine Übertragung zwischen einem peripheren Gerät und dem Arbeitsspeicher ASP abgeschlossen werden, dann stellt die periphere Einheit eine entsprechende Endemeldung. Es wird dann das Gerätebyte in das Register KXR übernommen unu dies der Mikroprogrcmmsteuerung MST mitgeteilt. Diese veranlaßt, daß z. B. das Gerätebyte in den Zentralprozessor übernommen wird, dort analysiert wird und entsprechend die Steuerinformationen in Kanalregistern gesetzt werden.

Die Ausführung des Datentransfers, also die Übertragung jeweils eines Datenbytes zwischen einer peripheren Einheit und einem Arbeitsspeicher wird nun in drei Abläufe eingeteilt, wobei jeder Ablauf wiederum in Grundschritte unterteilt ist.

Der erste Ablauf, der Ablauf A genannt werden soll, wird von der Kanalsteuerung KST (der zweiten Steuerschaltung) durchgeführt. Dieser Ablauf A wird durch eine Datenanforderung von einem peripheren Gerät gestartet. In einem ersten Grundschritt veranlaßt die Kanalsteuerung KST die Gerätesteuerung der peripheren Einheit, die Gerätenummer des anfordernden peripheren Gerätes anzuliefern. Dazu wird der Zustand der Datensingangsleitungen Dl in das Register E übernommen. Im zweiten Grundschritt meldet die Kanalsteuerung der Mikroprogrammsteuerung (der ersten Steuerschaltung) mit einem Koordinierungssignal a 1, daß sie von einem peripheren Gerät eine Datenanforderung erhalten hat Damit weiß die erste Steuerschaltung, welches periphere Gerät einen Datentransfer durchführen will. Im dritten Grundschritt &o veranlaßt die Kanalsteuerung KST die Gerätesteuerung, das Eingabebyte anzuliefern. Dazu wird die Information auf den Dateneingangsleitungen DI abgefragt und in das Register KXR des Kanal Werkes KW eingespeichert Der Kanal K braucht dabei nicht zu wissen, ob es sich um eine Dateneingabe oder eine Datenausgabe handelt Die Übernahme der Information von der Dateneingangsleitung in das Register KXR wird in einem zweiten Koordinierungssignal a 2 der Mikroprogrammsteuerung mitgeteilt. Damit ist der Ablauf/* beendet.

Der zweite Ablauf wird von der ersten Steuerschaltung, der Mikroprogrammsteuerung, durchgeführt. Er wird im folgenden Ablauf C genannt. Dieser Ablauf C überlappt sich teilweise zeitlich mit dem Ablauf A. Sobald die Mikroprogrammsteuerung das erste Koordinierungssignal a 1 von der Kanalsteuerung KST erhalten hat, kann sie mit ihrer Tätigkeit beginnen. Sie wendet sich, da sie die Geräteadresse des anfordernden Gerätes kennt, in einem ersten Grundschritt an den Registersatz im Arbeitsspeicher, und liest diesen aus. Damit erhält sie die zur Ausführung des Datentransfer erforderlichen Steuerinformationen. Nach Erhalt des zweiten Koordinierungssignaies al von der Kanaisteuerung KST beginnt die Mikroprogrammsteuerung mit ihrem zweiten Grundschritt, nämlich dem Datentransfer. Bei Dateneingabe veranlaßt sie die Übernahme des Inhaltes des Registers KXR in den Arbeitsspeicher ASP, bei Datenausgabe wird der Inhalt des Registers KXR ignoriert, dafür ein Datenbyte aus dem Arbeitsspeicher ausgelesen und seine Übertragung in das Register D 1 im Kanal veranlaßt. Nach Abschluß dieses zweiten Grundschrittes gibt die Mikroprogrammsteuerung ein Koordinierungssignal can die Kanalsteuerung. Im dritten Grundschritt des Ablaufes C modifiziert die Mikroprogrammsteuerung die Steuerinformation und schreibt diese in den Registersatz im Arbeitsspeicher zurück.

Durch das Koodinierungssignal c von der Mikroprogrammsteuerung wird der dritte Ablauf, der Ablauf B, von der Kanalsteuerung ausgeführt. Dazu ist das Register D im Kanal geladen worden. Bei der Datenausgabe ist in D 1 das auszugebende Datenbyte enthalten, in DO die Steuerinformation, die angibt, ob ein Datenbyte ausgegeben werden soll oder nicht. Die Kanalsteuerung KST veranlaßt nun die Ausgabe der Information in D 1 auf die Datenausgangsleitung DA. Entsprechend den von der Kanalsteuerung KST zu der peripheren Einheit gegebenen Steuersignalen kann diese entscheiden, ob die Information auf den Datenausgangsleistungen DA ein Datenbyte oder ein Quittierungssignal ist. Auch dieser dritte Ablauf B überlappt sich teilweise zeitlich mit dem Ablauf C.

Das zeitliche Verhältnis der einzelnen Abläufe A. B, C ergibt sich aus der Fig.3. Hier ist ein Zeitdiagramm dargestellt, das auf zwei Stufen die Zeit der Tätigkeit der ersten Steuerschaltung, der Mikroprogrammsteuerung, und der zweiten Steuerschaltung der Kanalsteuerung, zeigt. In der Zeile Il ist die Zeit angezeigt, in der die zweite Steuerschaltung tätig ist während sich aus der Zeile I die Zeit ergibt in der die erste Steuerschaltung arbeitet. Weiterhin sind die Zeitpunkte eingetragen, in denen Koodinierungssignale von der zweiten Steuerschaltung zu der ersten Steuerschaltung bzw. von der ersten Steuerschaltung zu der zweiten Steuerschaltung gehen. Aus der Fig.3 ergibt sich sehr gut das Wechselspiel zwischen der Kanalsteuerung und der Mikroprogrammsteuerung. Fig.3 zeigt auch, daß zwischen den einzelnen Abläufen Wartezeiten W auftreten. Zum Beispiel hat die zweite Steuerschaltung zwischen dem Ablauf A und dem Ablauf B eine Wartezeit IVII. Die erste Steuerschaltung hat dagegen zwischen Beendigung eines Ablaufes C und dem frühesten Auftreten des nächsten Koordinierungssignaies a 1 eine Wartezeit WI. Während dieser Wartezeit W\ bzw. WII sind die erste bzw. die zweite

Steuerschaltung nicht tätig.

Das Zeitdiagramm in Fig. 3 zeigt die zeitlichen Verhältnisse beim Datentransfer mit einem einzigen peripheren Gerät. Um die Datenrate über einen Kanal zu erhöhen, wird nun die Wartezeit W Il zwischen den Abläufen A und B ebenfalls benutzt. Während dieser Wartezeit IVII kann die zweite Steuerschaltung Datenanforderungen von anderen peripheren Einheiten entgegennehmen. Die sich dadurch ergebenden zeitlichen Verhältnisse sind in Fig. 4 dargestellt. Zunächst kommt eine Datenanforderung von einem ersten peripheren Gerät über einen Anschluß Vl. Dadurch wird der Ablauf An von der zweiten Steuerschaltung durchgeführt. Während dieses Ablaufes gibt die zweite Steuerschaltung die Koordinierungssignale a\n und a 2/7 an die erste Steuerschaltung. Daraufhin beginnt der Ablauf Cn bei der ersten Steuerschaltung. Nach Beendigung des Ablaufes An bei der zweiten Steuerschaltung tritt eine Datenanforderung von einem zweiten peripheren Gerät über einen Anschluß V2 auf. Diese Datenanforderung wird von der zweiten Steuerschaltung bearbeitet, da sie zu diesem Zeitpunkt nicht tätig ist und ein zugeordneter Ablauf An + 1 wird gestartet. Die während dieses Ablaufs angegebenen Koordinierungssignale al.¹?+ 1 und a2n + 1 werden der ersten Steuerschaltung erst dann übergeben, wenn diese ihren Ablauf Cn beendet hat. Dann wird sie für das zweite periphere Gerät tätig und beginnt mit dem diesen peripheren Gerät zugeordneten Ablauf Cn + 1. Vorher gab sie aber ein Koordinierungssignal Cn an die zweite Steuerschaltung, die nach Beendigung des Ablaufes An + 1 mit dem Ablauf Bn für das erste periphere Gerät beginnt. Nach Beendigung des Ablaufes Bn kann ein drittes peripheres Gerät über einen Anschluß V3 eine Datenanforderung stellen, die J5 von der zweiten Steuerschaltung bearbeitet wird und ein zugeordneter Ablauf An + 2 beginnt. Die während des Ablaufes An + 2 anfallenden Koordinierungssignale a in + 2 und a2n + 2 werden der ersten Steuerschaltung zugeführt, die diese bearbeitet, wenn der Ablauf Cn + 1 beendet ist. Anschließend an den Ablauf An + 2 der zweiten Steuerschaltung führt diese den Ablauf Bn + 1 für das zweite periphere Gerät durch. Dieser eben geschilderte Vorgang kann sich fortwährend wiederholen. In Fig.4 sind die verschiedenen peripheren Geräte zugeordneten Abläufe A und B durch verschiedene Lagen gekennzeichnet, die mit Vl, V2, V3 der Anschlüsse benannt sind.

Somit werden in die Wartezeiten WII zwischen den Abläufen A und B bei der zweiten Steuerschaltung jeweils Datenanforderungen von anderen peripheren Geräten eingeschoben. Die Folge ist, daß die erste Steuerschaltung ununterbrochen beschäftigt ist, solange entsprechend viele Datenanforderungen von peripheren Einheiten vorliegen. Somit entsteht ein Zeitmultiplexbetrieb im Bytemultiplexkanal, der nicht mehr auf Bytebasis, sonderen auf der Basis von Abläufen stattfindet. Dadurch kann die Wartezeit W\ der ersten Steuerschaltung beseitigt werden, so daß die Datenrate des Bytemultiplexkanals allein durch die Leistung der Steuerschaltung 1 bestimmt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren wurde an einem Datenverarbeitungssystem beschrieben, bei dem die erste Steuerschaltung gleichzeitig in der Mikroprogrammsteuerung des Zentralprozessors realisiert war. Es ist natürlich auch möglich, das erfindungsgemäße Verfahren mit Hilfe einer ersten Steuerschaltung zu verwirklichen, die in dem Ein/Ausgabewerk eingebaut ist. Die Erfindung ist im Zusammenhang mit einem Bytemultiplexkanal beschrieben worden. Sie ist aber auch für andere Multipiexkanäle geeignet, bei denen bei einem Datentransfer das zu übertragende Zeichen größer oder kleiner als ein Byte ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 Patentansprüche:

1. Anordnung zur Übertragung von Zeichen zwischen über einen Multiplexkanal eines Ein/Ausgabewerkes ansteuerbaren peripheren Einheiten und einem Arbeitsspeicher eines Zentralprozessors, wobei die Übertragung von Zeichen jeweils in drei Arbeitsphasen erfolgt, nämlich Veranlassen der Ein/Ausgabeoperation durch Anstoßen des Ein/Ausgabewerkes durch den Zentralprozesscr, Durchführen der Ein/Ausgabeoperation infolge Übertragung der benötigten Zeichen und Abschließen der Ein/Ausgabeoperation mit Rückmeldung an den Zentralprozessor, und wobei die Übertragung eines jeden Zeichens während der Durchführung einer Ein/Ausgabeoperation durch eine Anforderung der zuständigen peripheren Einheil gestartet uncj durch eine erste Steuerschaltung an der Schnittstelle zwischen Arbeitsspeicher und Ein/Ausgabewerk sowie eine zweite Steuerschaltung an der Schnittstelle zwischen Ein/Ausgabewerk und peripherer Einheit unter Verwendung von Pufferspeichern gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Steuerschaltung (KST) nach Anforderung durch eine periphere Einheit (PE) und anschließendem Ablauf des Zeichenübernahmevorganges für die Übertragung eines Zeichens von der peripheren Einheit (PE) in einen ersten Pufferspeicher (KXR) ein Koordinierungssignal (a 2) an die erste Steuerschaltung (MST) abgibt und sich freischaltet, so daß sie für die Entgegennahme einer Anforderung einer weiteren peripheren Einheit zur Verfügung steht, daß die erste Steuerschaltung (MST) aufgrund des Koordinierungssignals (a i/a 2) der zweiten Steuerschaltung (KST) und der im zugehörigen Registersatz des Arbeitsspeichers (ASP) vorhandenen Steuerbefehle das im ersten Pufferspeicher (KXR) zwischengespeicherte Zeichen an den Arbeitsspeicher (ASP) weiterleitet bzw. das nächste auszugebende Zeichen aus dem Arbeitsspeicher liest und zusammen mit einer Steuerinformation an einen zweiten, dem Kanal (z. B. K 1) individuell zugeordneten Pufferspeicher (DMDQ) weiterleitet, ein Anforderungssignal (c)an die zweite Steuerschaltung (KST) abgibt und sich freischaltet, und daß die zweite Steuerschaltung (KST) nach Vorliegen einer Anforderung (c) der ersten Steuerschaltung (MST) und aufgrund der im zweiten Pufferspeicher (Teil DO) gespeicherten Steuerinformation das im zweiten Pufferspeicher (Teil D 1) enthaltene Zeichen bzw. ein Quittungszeichen an die zugehörige periphere Einheit (PE) weiterleite!, damit die Zeichenübertragung abschließt und sich wieder freischaltet.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Steuerschaltung (KST) bei jeder Anforderung für die erste Steuerschaltung (MST) zwei Koordinierungssignale (a 1 und a 2) abgibt, von denen das erste (a 1) nach Vorliegen der Gerätenummer der anfordernden peripheren Einheit (PE) und das zweite (a2) nach Ablauf des Zeichenübernahmevorganges ausgelöst wird.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß während der Arbeitsphase (C) der ersten Steuerschaltung (MST) von der zweiten Steuerschaltung (KST) abgegebene und durch Anforderung einer zweiten peripheren Einheit (PE) bedingte Koordinierungssignale (z. B. a in + 1, a 2n+ 1) der ersten Steuerschaltung (MST) erst nach deren Freischaltung zugeleitet werden.