DE2645593B2 - Verfahren zur prioritätsgesteuerten Unterbrechung einer Datenverarbeitungsanlage - Google Patents

Description

Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um ein Verfahren zur prioritätsgesteuerten Unterbrechung einer Datenverarbeitungsanlage nach dem Gattungsbegriff des PA 1.

Der Einsatz von Datenverarbeitungsanlagen in Handel, Industrie und Wirtschaft setzt in vielen Fällen die Unterbrechbarkeit eines laufenden Programms voraus, um ein möglicherweise dringlicheres Programm kurzfristig aufzunehmen. Dies ist immer dann notwendig, wenn eine Vielzahl von Aufgaben unterschiedlicher Dringlichkeit zur Bearbeitung auf der Datenverarbeitungsanlage vorliegt. Insbesondere gilt dies für Prozeßrechenanlagen. Zu unvorhersehbaren Zeitpunkten werden durch äußere Ereignisse oder durch das gerade laufende Programm Verarbeitungsanforderungen an die Datenverarbeitungsanlagen gestellt. Je nachdem, ob nun diese Anforderungen eine höhere Dringlichkeit, d. h. eine höhere Priorität oder eine niedrigere Dringlichkeit, d. h. eine niedrigere Priorität, gegenüber dem gerade laufenden Programm aufweisen, wird das Programm in der Datenverarbeitungsanlage unterbrochen oder nicht unterbrochen. Die Qualität einer Prozeßrechenanlage wird nun durch die Reaktionsfähigkeit auf solche Anforderungen bestimmt, d. h. von der Fähigkeit zu allen Zeitpunkten die jeweils wichtigste Aufgabe zu behandeln und weniger dringliche zurückzustellen.

Es sind nun eine Vielzahl von Verfahren zur prioritätsgesteuerten Programmunterbrechung von Datenverarbeitungsanlagen bekanntgeworden. Neuere Anordnungen weisen dabei häufig einen Aufbau auf, bei dem nur wenige Prioritätsebenen unterschiedlicher Dringlichkeit vorhanden sind. Hierbei ist von besonderem Nachteil, daß die Prioritätsebene höchster Priorität ohnehin dem Betriebssystem für die systemeigenen Alarme, d. h. Fehlerzustände, fest zugewiesen ist. Solche Alarme werden u. a. bei Fehlern in der Verarbeitungseinheit der Datenverarbeitungsanlage sowohl wie bei Fehlern an der Peripherie ausgelöst. Damit verbleiben für die freie Zuordnung von Prioritäten nur noch wenige Prioritätsebenen. Sie müssen zudem notwendigerweise aufgeteilt werden auf die von der Peripherie eintreffenden Unterbrechungswünsche sowie Unterbrechungsanfoiderungen der Anwenderprogramme. In aller Regel sind dabei die Unterbrechungsanforderungen der Peripherie fest verdrahtet, wohingegen die Unterbrechungsanforderungen der Anwenderprogramme auf die niedrigste Prioritätsebene gelegt werden.

Um eine größere Flexibilität in der Prioritätszuweisung bei den Anwenderprogrammen und bei der Peripherie zu bekommen, ist in einem Fall eine Datenverarbeitungsanlage bekanntgeworden, bei der die Prioritätsebenen jeweils nochmals in zwei Ebenen für bestimmte Aufgaben unterschiedlicher Priorität aufgeteilt worden sind (Siemens-Zeitschrift Mai 1973, Seiten 359 bis 364, insbesondere Bild 3). Bei diesem Unterbrechungssystem kann ein Anwenderprogramm mit dem Zustand 1 in der Prioritätsebene 2 durch ein Anwenderprogramm mit dem Zustand 0 in der gleichen Ebene bei einer Programmlaufbesonderheit unterbrochen werden. Desgleichen kann eine Alarmbehandlung mit dem Zustand 1 in der Prioritätsebene 1 von einer Alarmbehandlung mit dem Zustand 0 ebenfalls bei einer Programmlaufbesonderheit unterbrochen werden. Damit liegen also in jeder Prioritätsebene zwei Programmebenen vor, entsprechend kann auch eine Fehlerbehandlung mit dem Zustand 1 in der Prioritätsebene 0 durch eine Fehlerbehandlung mit dem Zustand 0 bei Programmlaufbesonderheiten ebenfalls unterbrochen werden. In der Reihenfolge der Prioritäten ist somit der Prioritätseoene 0 mit der höchsten Priorität die Fehlerbehandlung, der Prioritätsebene 1 die Alarmbehandlung mit Schnellreaktion und der Prioritätsebene 2, d. h. der Ebene mit der niedrigsten Priorität, die sogenannte Standardechtzeitverwaltung mit den Anwenderprogrammen zugewiesen. Bei einer solchen Anordnung ist es demnach nicht möglich, ein Anwenderprogramm in der Prioritätsebene 0 oder 1 laufen zu lassen, obwohl vielleicht ein Anwenderprogramm mit einer Dringlichkeit vorliest, die höher ist als die der Prioritätsebene 1 oder vielleicht der Prioritätsebene 0. Man kann sich hierzu eine Vielzahl von Datenverarbeitungsanlagen, insbesondere von prozeßrechnergesteuerten Prozessen, vorstellen, die eine außerordentliche schnelle Reaktion verlangen. Man denke z. B. an Kernkraftwerke,

bei denen der Kernreaktor überkritisch werden könnte, wenn nicht in kürzester Zeit durch den Prozeßrechner eine Überprüfung bestimmer physikalischer Zustände vorgenommen würde und eine entsprechende Anweisung an die Reaktorsteuerung erfolgte. In einem solchen Fall würde bei den bisherigen Datenverarbeitungsanlagen ein Fehler, z. B. eines Lochkartenlesers oder Lochkartenstanzers, in der Peripherie mit höherer Priorität abgearbeitet werden, d. h. erst nach der Fehlerbehandlung der Peripherie würde überhaupt auf den Unterbrechungswunsch des Reaktors reagiert werden können. Es sind eine Vielzahl von anderen Fehlern in der Datenverarbeitungsanlage und der Peripherie denkbar, die z. Z. noch mit einer so hohen Priorität abgearbeitet werden, daß selbst eine Programmunterbrechungsanforderung höchster Dringlichkeit seitens des Anwenders zunächst nicht beachtet wird. Zu diesen Fehlern gehören u. a. auch Fehler, die während der Abarbeitung der Anwenderprogramme erkannt werden. Dabei ist es relativ unverständlich, daß ein solches Anwenderprogramm einerseits zwar von einem Anwenderprogramm höherer Priorität unterbrochen werden kann, aber im Moment eines erkannten Fehlers nicht mehr unterbrechbar ist, weil das dazu gestartete Fehlerprogramm auf einer Prioritätsebene läuft, die von keinem der Anwenderprogramme mehr unterbrochen werden kann.

Die Nachteile lassen sich vermeiden, wenn, wie der aus der Druckschrift »Prozeßrechner AEG 80-60, Kurzbeschreibung, A5/V.6.6./0974« bekannt, den Unterbrechungsanforderungen durch Programm änderbare Prioritätsstufen zugeordnet werden.

Eine programmierbare Zuordnung von Prioritäten ist beispielsweise dadurch möglich, daß Unterbrechungsanforderungen über einen Prioritätsumschlüßler einem von vielen in einem Prioritätsregisterspeicher enthaltenen Prioritätsregistern zugeführt werden und durch den Inhalt der Prioritätsregister eine bestimmte Rangordnung der Unterbrechungsanforderungen für eine Prioritätssteuerung festgelegt wird. Ein solches Verfahren zur prioritätsgesteuerten Unterbrechung einer Datenverarbeitungsanlage, von dem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs die Erfindung ausgeht, ist aus der DE-OS 2249996 bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ausgestaltung eines derartigen Verfahrens anzugeben, die in besonders vorteilhafter Weise erlaubt, eine Vielzahl von Aufgaben unterschiedlicher Priorität unter Berücksichtigung sämtlicher im Betriebssystem und in den Anwenderprogrammen und bei der Peripherie auftretenden, beliebig zuzuordnenden Einzelprioritäten abzuarbeiten.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die gemeinsame Anwendung der im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Maßnahmen.

Es ist weiter vorgesehen, daß die Prioritätssteuerung und die Verarbeitungseinheit Zugriff zu einem Ebenenzustandsspeicher haben, in dem in je einem jeder Prioritätsnummer zugeordneten Ebenenregister der aktuelle Zustand jeweils der der Prioritätsnummer entsprechenden Programmebene abgespeichert ist.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Prioritätssteuerung über ein Prioritätslaufregister mit der darin gespeicherten Prioritätsnummer der jeweils zur Zeit aktiven Programmebene verfügt und beim Empfang einer Prioritätsnummer

auf dem zweiten Datenbus diese Prioritätsnummer mit dem Inhalt des Prioritätslaufregisters vergleicht und, soweit eine geringere oder gleiche Priorität gegenüber der gerade laufenden Priorität erkannt wird, den Unterbrechungswunsch in Form des zweiten Zustandsbits RS im zugeordneten Ebenenregister des Ebenenzustandsspeichers abspeichert, und daß sie bei einer höheren Priorität der Prioritätsnummer zusätzlich eine Statuswechselanforderung an eine Statuswechselsteuerung zur Unterbrechung des laufenden und zum Start eines Programms mit der neuen Priorität abgibt.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Prioritätssteuerung nur dann eine Statuswechselanforderung ausgibt, wenn von der Verarbeitungseinheit oder vom Anwendungsprogramm im Ebenenregister der neuen Prioritätsnummer das erste Zustandsbit RB zur Kennzeichnung der Betriebsbereitschaft der zugeordneten Progammebene gesetzt ist. Dadurch wird erreicht, daß durch die Abfrage eines Zustandsbits in einem besonderen Speicherbereich sofort die Betriebsbereitschaft einer Programmebene erkannt werden kann. Dadurch wird erhebliche Zeit eingespart, da die Programmebene gar nicht erst gestartet wird, wenn sie nicht betriebsbereit ist.

Weiter ist vorgesehen, daß die Statuswechselsteuerung gemeinsam mit der Verarbeitungseinheit der Datenverarbeitungsanlage Zugriff über die Prioritätsnummer zu den jeder Programmebene einzeln zugeordneten Speicherplätzen eines Ebenenspeichers mit dem jeweils notwendigen programmspezifischen Startstatus, Fortsetzungsstatus oder Alarmstatus der Maschinenregister der Verarbeitungseinheit hat.

Darüber hinaus ist noch vorgesehen, daß zur Abarbeitung von allen Programmebenen gemeinsamen Alarmen die Statuswechselsteuerung gemeinsam mit der Verarbeitungseinheit der Datenverarbeitungsanlage über eine Alarmnummer Zugriff zu dem in einem Alarmspeicher abgespeicherten für jeden Alarm notwendigen Alarmstartstatus der Maschinenregister der Verarbeitungseinheit hat und daß die Alarme jeweils mit der Priorität der durch den jeweiligen Alarm unterbrochenen Programmebene abgearbeitet werden, wobei eine entsprechende Statuswechselanforderung direkt von der Verarbeitungseinheit an die Statuswechselsteucrung abgegeben wird.

Durch die Ablage des jeweils für die Maschinenregister der Verarbeitungseinheit der Datenverarbeitungsanlage notwendigen Startinformationen bei allen Programmebenen gemeinsamen, d. h. identischen Alarmen führt zu einer erheblichen Speicherersparnis. Die Abarbeitung der aus den jeweiligen Programmebenen hervorgehenden Alarme bei in den Ebenen erkannten Fehlern mit der Priorität der unterbrochenen Programmebene erlaubt die Unterbrechung des nun laufenden Alarmprogramms durch ein Anwenderprogramm in einer Programmebene höherer Priorität.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden gegenüber bekannten Anordnungen erhebliche Vorteile erreicht. Es lassen sich leicht eine fast beliebige Anzahl von Prioritätsebenen, z. B. 100, verwalten. Da zudem die Unterbrechungsanforderung dynamisch zu den Prioritätsebenen frei wählbar zuordenbar sind, läßt sich eine optimale Verteilung der Prioritäten gemäß der Dringlichkeit der Unterbrechungsanforderungen erreichen. Hiermit wird gleichzeitig eine optimale Anpassung der gesamten Datenverarbeitungs-

anlage an beliebige Probleme erreicht. Je nach Dringlichkeit können bei der Prioritätszuordnung Programmebenen, aktiviert durch Software, Hardware und Betriebssystem in unterschiedlicher Reihenfolge, miteinander abwechseln. Insbesondere können auch nachträgliche Änderungen der Anlage sowie der Aufgabenstellung besonders leicht aufgenommen werden. Durch die dynamische Zuordnung der Prioritäten brauchen weder die Programme noch die Hardware der Datenverarbeitungsanlage bei Änderungen verändert zu werden. Dadurch läßt sich auch nachträglich immer wieder eine optimale Prioritätsverteilung und damit eine optimale Reaktionsfähigkeit einer Datenverarbeitungsanlage, insbesondere einer Prozeßrechenanlage erreichen. Das Verfahren läßt sich zudem besonders leicht auf einer Vielzahl von Datenverarbeitungsanlagen mittels eines Mikroprogramms durchführen.

Nachfolgend wird ein Beispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 zeigt eine beispielsweise Datenverarbeitungsanlage nach dem erfindungsgemäßen Verfahren;

Fig. 2 zeigt den Ebenenzustandsspeicher mit den Ebenenregistern zur Kennzeichnung des Zustandes einer jeden Programmebene;

Fig. 3 zeigt den Aufbau einer Statuswechselanforderung an die Statuswechselsteuerung.

In der Fig. 1 ist eine auf die wesentlichen Teile einer Datenverarbeitungsanlage beschränkte Anordnung zur prioritätsgesteuerten Unterbrechung von Programmebenen in der Verarbeitungseinheit 4 dargestellt. Die zentrale Verarbeitungseinheit 4 weist dabei einen Maschinenregistersatz 12 auf, dessen Register u. a. als Arbeitsregister den jeweils aktuellen Zustand der gerade laufenden Programmebene enthalten. Wird nun von der Verarbeitungseinheit 4, d.h. also von dem dort laufenden Programm bzw. dem Betriebssystem eine Programmunterbrechung durch Befehl zum Start einer anderen Programmebene gewünscht, so wird von der Verarbeitungseinheit eine Unterbrechungsnummer UNR über den Datenbus Bl an den Prioritätsumschlüßler 1 übersandt. Eine weitere Möglichkeit, eine Unterbrechungsnummer UNR zu erhalten, besteht darin, daß ein Unterbrechungswunsch von der Peripherie auf den Unterbrechungsleitungen IR am Prioritätsumschlüßler 1 anliegt. Dabei wird die Unterbrechungsnummer UNR im Prioritätsumschlüßler aus den anliegenden Unterbrechungsleitungen durch Dekodierung ermittelt.

Der Prioritätsumschlüßler 1 adressiert nun mit der Unterbrechungsnummer UNR eines der Prioritätsregister PR des Prioritätsregisterspeichers 5. Im Prioritätsregisterspeicher 5 wurde dazu vorher bei Inbetriebnahme der Datenverarbeitungsanlage von der Verarbeitungseinheit über einen Sonderbefehl jeder Unterbrechungsnummer UNR in den Prioritätsregistern PR eine bestimmte Prioritätsnummer zugeordnet. Durch diese freie Zuordnung der Prioritätsnummern, d. h. also der Prioritäten, ist es demnach auch möglich, verschiedenen Unterbrechungsnummern u. U. die gleiche Priorität, d. h. die gleiche Prioritätsnummer PNR zuzuweisen. Auch während des Laufs der Datenverarbeitungsanlage können über den besagten Befehl jederzeit Prioritäten in den Prioritätsregistern geändert werden. Dadurch ist es z. B. möglich, bei einer Prozeßrechenanlage bestimmte Programme von Teilprozessen, die zur Zeit gerade nicht laufen, in ihrer Priorität zu ändern ohne die Anlage anzuhalten. Die so ermittelte Prioritätsnummer PNR aus dem Prioritätsregisterspeicher S wird nun von dem Prioritätsumschlüßler 1 auf den Datenbus #2 zur Übersendung an die Prioritätssteuerung 2 abgesetzt. In den "> Fällen, in denen der Verarbeitungseinheit 4 auf diese Weise die Prioritätsnummer PNR bereits bekannt ist, kann dabei vorgesehen werden, daß von der Verarbeitungseinheit 4 direkt die Prioritätsnummer PNR über den Datenbus Bl an den Prioritätsumschlüßler 1

κι zur Weiterleitung an den Datenbus Bl übermittelt wird.

In der Prioritätssteuerung 2 ist in einem ersten Register 10 die laufende Priorität abgespeichert, d. h. die Priorität der z. Z. in der Verarbeitungseinheit 4 lau-

Ii fenden Programmebene. In einem weiteren Register 11 wird nun von dem Datenbus BZ die neue Prioritätsnummer PNR übernommen und abgespeichert. Zunächst prüft nun die Prioritätssteuerung 2, inwieweit die in dem Register 11 gespeicherte neue Priori-

:ii tätsnummer PNR eine Programmebene anspricht, die überhaupt startfähig ist. Hierzu hat die Prioritätssteuerung 2 gemeinsam mit der Verarbeitungseinheit 4 über den Datenbus ßl Zugriff zu einem Ebenenzustandsspeicher 6 mit den jeder Prioritätsnum-

:> mer PNR zugeordneten Ebenenregistern 13.

In Fig. 2 ist der Ebenenzustandsspeicher 6 mit den Ebenenregistern ER₁ bis ER_n dargestellt. Jedes Ebenenregister, das durch genau eine Prioritätsnummer PNR adressiert werden kann, weist dabei mindestens κι 4 Zustandsbits auf, und zwar ein erstes Zustandsbit RB zur Kennzeichnung der Betriebsbereitschaft der Programmebene, ein zweites Zustandsbit RS zur Kennzeichnungeines Startauftrages für die Ebene, ein drittes Zustandsbit RU zur Kennzeichnung, daß die )-. Ebene unterbrochen wurde und ein viertes Zustandsbit RA zur Kennzeichnung eines unterbrochenen Alarms in dieser Ebene. Das erste Zustandsbit RB wird dabei insbesondere von der Verarbeitungseinheit 4 gesetzt, wenn entweder noch kein Programm

4(i an die Programmebene angeschlossen ist oder durch die Verarbeitungseinheit erkannt wurde, daß notwendige Betriebsmittel für die entsprechende Programmebene fehlen, z. B. eine Seite aus dem virtuellen Adreßraum und die Programmebene daher z. Z.

-, nicht startfähig ist. Das zweite Zustandsbit RS weist darauf hin, daß für die Programmebene ein Startauftrag vorliegt. Der aufgerufenen Programmebene muß bei einem gesetzten Zustandsbit RS bei Durchführung des Startauftrages der Anfangsstatus der Maschinen-

iii register 12 der Verarbeitungseinheit 4 zur Verfügung gestellt werden.

Ist dagegen das dritte Zustandsbit RU gesetzt, wurde die zugeordnete Programmebene bereits unterbrochen. Demzufolge muß bei Wiederaufnahme der Programmebene der bei der Unterbrechung vorliegende Inhalt der Maschinenregister 12 der Verarbeitungseinheit wieder hergestellt werden.

Mit dem vierten Zustandsbit RA wird auf die Tatsache hingewiesen, daß ein Alarm einerseits diese

to Programmebene unterbrochen hat, der aber auf dieser Programmebenenpriorität !aufende Alarm seinerseits wiederum unterbrochen wurde. Demzufolge muß bei Wiederaufnahme dieser Ebene also zunächst der Alarm abgearbeitet werden. Die Maschinenregister

bs 12 der Verarbeitungseinheit 4 müssen dementsprechend wieder mit dem Inhalt versehen werden, den sie zum Zeitpunkt der Unterbrechung des Alarms gehabt haben.

Zur Überwachung der Antwortfähigkeit der Datenverarbeitungsanlage empfiehlt es sich, in den Ebenenregistern 13 des Ebenenzustandsspeichers 6 zusätzlich ein Zählerbitfeld (ZF) vorzusehen, in dem alle Startwünsche für die zugeordnete Programmebene bis "> zu deren Aktivierung gezählt werden. Beim Start der Programmebene kann der Inhalt des Zählerbitfeldes (ZF) von der Verarbeitungseinheit 4 abgefragt werden. Damit läßt sich z. B. überwachen, ob einzelne Programmebenen gegenüber anderen Programmebe- i< > nen in unzulässiger Weise benachteiligt werden.

Erkennt nun die Prioritätssteuerung 2 in dem der neuen Prioritätsnummer PNR aus dem Register 11 zugeordneten Ebenenregister 13, daß die zugeordnete Programmebene durch das Bit RB nicht gesperrt ist, ι > dann vergleicht sie zunächst die neue Prioritätsnummer PNR in dem Register 11 mit der Prioritätsnummer der laufenden Priorität im Register 10. Stellt sie dabei fest, daß die neue Priorität geringer oder gleich ist wie die alte Prioritätsnummer, vermerkt sie den -'« Startwunsch der zugeordneten Programmebene durch Setzen des zweiten Zustandsbits RS im zugeordneten Ebenenregister des Ebenenzustandsspeichers.

Programmunterbrechung >-,

Weist dagegen die im Register 11 der Prioritätssteuerung 2 enthaltende neue Prioritätsnummer PNR auf eine höhere Priorität als die gerade laufende Priorität hin, so wird zwar ebenfalls im zugeordneten Ebenenregister 13 der Programmebene im Ebenenzu- «> Standsspeicher 6 das Bit RS zur Kennzeichnung des Startwunsches gesetzt, gleichzeitig aber eine Statuswechselanforderung an die Statuswechselsteuerung 3 abgesetzt. Die Statuswechselanforderung SWA weist einen Aufbau nach Fig. 3 auf. Sie enthält 4 Bitfelder, r> ein erstes Bitfeld ENRL mit der jeweiligen Prioritätsnummer der gerade laufenden Programmebene, ein zweites Bitfeld SAS zur Steuerung der Ablage des Status der laufenden Programmebene durch die Statuswechselsteuerung 3, ein drittes Bitfeld ENRN mit -w der Prioritätsnummer der neuen Programmebene und ein viertes Bitfeld SNS zur Steuerung der Übergabe des Status bzw. des Startstatus der neuen Programmebene an die Verarbeitungseinheit 4 ebenfalls durch die Statuswechselsteuerung 3. -n

Nach dem Erhalt einer solchen Statuswechselanforderung SWA setzt die Statuswechselsteuerung 3 einen Befehlsstop BS an die Verarbeitungseinheit 4 ab. Das in der Verarbeitungseinheit 4 laufende Programm wird daraufhin entweder nach dem nächsten ί» Befehl oder an einer zulässigen Stelle unterbrochen und eine Befehlsstoprückmeldung BSR an die Statuswechselsteuerun^ 3 übermittelt. Anhand der Daten aus der Statuswechselanforderung ist die Statuswechselsteuerung 3 nun in der Lage, auf einen durch die π Prioritätsnummer zu den jeder Programmebene einzelnzugeordneten Speicherplätzen eines Ebenenspeichers 8 zuzugreifen. Im Ebenenspeicher 8 sind entsprechend zu den Maschinenregistern 12 der Verar^ beitungseinheit 4 für jede Programmebene eine feste t>o Anzahl von Speicherplätzen vorgesehen, in denen der jeweilige Startstatus SST, Fortsetzungsstatus FST und Alarmstatus AST der Maschinenregister 12 der Verarbeitungseinheit 4 abgelegt werden können. Insbesondere der Startstatus SST der Maschinenregister 12 b5 wurde dabei zuvor bei der Zuordnung eines Programms an die Programmebene über Sonderbefehle von der Verarbeitungseinheit 4 für jede Programmebene im Ebenenspeicher 8 abgelegt. Erst nach der Zuordnung eines Programms an eine Programmebene wird das Zustandsbit RB für die Kennzeichnung der Betriebsbereitschaft im zugeordneten Ebenenregister 13 des Ebenenzustandsspeichers 6 gesetzt. Die Statuswechselsteuerung 3 tauscht nun nach dem Erhalt der Befehlsstoprückmeldung BSR von der Verarbeitungseinheit 4 den Inhalt der Maschinenregister 12 gegen den notwendigen neuen Inhalt der Maschinenregister zum Start oder zur Fortsetzung des Programms mit der neuen Priorität aus. Entsprechend den Anweisungen in der Statuswechselanforderung legt sie den der unterbrochenen Programmebene zugeordneten Inhalt der Maschinenregister 12 im zugeordneten Speicherbereich FST des Ebenenspeichers 8 ab und holt aus dem der neuen Prioritätsnummer zugeordneten Speicherbereich SST des Ebenenspeichers 8 den notwendigen Inhalt der Maschinenregister. Sind die Maschinenregister 12 für den neuen Startwunsch gefüllt, setzt die Statuswechselsteuerung 3 über den Bus ß2 einen Startbefehl an die Verarbeitungseinheit 4 ab und startet damit die neue Programmebene. Sodann wird von der Statuswechselsteuerung 3 eine Statuswechselrückmeldung S WR, die im wesentlichen den gleichen Aufbau aufweist wie die Statuswechselanforderung, an die Prioritätssteuerung 2 abgesetzt.

Die Prioritätssteuerung 2 setzt daraufhin entsprechend zu den Informationen aus der Statuswechselrückmeldung S WR die laufende Priorität in das dafür vorgesehene Prioritätslaufregister 10, löscht den Inhalt des Registers 11, das jeweils für die neue Prioritätsnummer vorgesehen ist, löscht das Bit RS der nun gestarteten Programmebene im zugeordneten Ebenenregister 13 des Ebenenzustandsspeichers 6 und setzt das Zustandsbit RU zur Kennzeichnung der Unterbrechung der alten Programmebene in dessen zugeordnetem Ebenenregister.

Bei Beendigung eines z. Z. laufenden Programms in der Bearbeitungseinheit 4 wird von der Verarbeitungseinheit ein Endebefehl an die Prioritätssteuerung 2 abgesetzt, demzufolge im Ebenenzustandsspeicher 6 das einen Auftrag enthaltende Ebenenregister mit der höchsten Priorität ermittelt wird. Als Auftrag kann entweder ein durch das Zustandsbit RU gekennzeichneter Fortsetzungswunsch eines unterbrochenen Programms oder ein durch das Zustandsbit RS gekennzeichneter Startwunsch vorliegen. Sollten beide Zustandsbits RU und RS für eine Programmebene gesetzt sein, wird zunächst der Fortsetzungswunsch bearbeitet. Daraufhin wird eine Statuswechselanforderung S WA an die Statuswechselsteuerung 3 zur Einstellung des Inhalts der Maschinenregister 12 der Verarbeitungseinheit 4 eingeleitet. Der Inhalt des Bitfeldes SNS in der Statuswechselanforderung SWA wird durch die Prioritätssteuerung 2 nach Maßgabe des Inhalts des Ebenenregisters 13 des Ebenenzustandsspeichers 6 bestimmt. Der weitere Ablauf erfolgt wie bereits oben beschrieben, jedoch erfolgt in Abhängigkeit vom Bitfeld SAS der Statuswechselanforderung SWA keine Ablage eines Fortsetzungsstatus. Ob es sich dabei um den Wiederstart eines bereits unterbrochenen Programms oder um den Neustart eines Programms handelt, kann wiederum aus der Statuswechselanforderung 5HM nachFig. 3 entnommen werden. Aus dem Bitfeld SNS geht dabei hervor, ob der Startstatus für ein neu zu startendes Programm oder ob der Fortsetzungsstatus FST für ein bereits

unterbrochenes Programm aus dem Ebenenspeicher 8 entnommen und an die Maschinenregister 12 übergeben werden muß.

Alarmunterbrechung

Alarme, wie z. B. Spannungsausfall oder Paritätsfehler im Hauptspeicher, Ausschalten der Datenverarbeitungsanlage oder Rückmeldefehler vom Speicher werden als Systemalarme auf besonders hoher Priorität abgearbeitet. Grundsätzlich werden die Systemalarme genauso wie jede andere Unterbrechungsanforderung behandelt, nur mit dem Unterschied, daß ihnen eine geeignet hohe Priorität, d. h. eine besonders kleine Prioritätsnummer PNR zugewiesen wird.

Demgegenüber gibt es aber eine Vielzahl von ebenenspezifischen Alarmen, die sich aus dem Programmablauf heraus ergeben. Dazu gehören etwa Aufrufe an das Betriebssystem durch Befehl oder arithmetische Alarme, d. h., daß ein Fehler von der arithmetischen Einheit erkannt wurde, weiter Alarme, die einen nicht dekodierbaren Befehlsoperationskode anzeigen oder Alarme bei Adressierungsfehlern. Solche ebenenspezifischen Alarme sind für sämtliche Programmebenen identisch. Darüber hinaus empfiehlt es sich, solche Alarme auf der Ebene des durch den Alarm zu unterbrechenden Programms abzuarbeiten, um prioritätshöheren Programmebenen die Möglichkeit einer Unterbrechung auch des Alarmes zu geben. Die Verarbeitungseinheit 4 hat gemeinsam mit der Statuswechselsteuerung 3 Zugriff zu einem Alarmspeicher 7, in dem der jeweilige Startstatus für einen bestimmten Alarm in Abhängigkeit von dessen Alarmnummer in einem zugeordneten Speicherbereich abgespeichert ist. Der Startstatus für die Alarme wird bei der Inbetriebnahme durch Verarbeitungseinheit 4 im Alarmspeicher AS angelegt.

Wird von der Verarbeitungseinheit 4 ein ebenenspezifischer Alarm erkannt, so wird die Alarmnummer über den Bus ßl der Prioritätssteuerung 2 übergeben. Es wird eine Statuswechselanforderung an die Statuswechselsteuerung 3 abgegeben, aus der die Statuswechselsteuerung entnehmen kann, daß ein durch die Alarmnummer gekennzeichneter Alarmstart der Verarbeitungseinheit 4,d. h. also eine Unterbrechung des laufenden Programms, gewünscht wird. Die Programmunterbrechung der Verarbeitungseinheit 4 erfolgt im wesentlichen, wie bereits oben beschrieben, nur mit dem Unterschied, daß nach Ablage des Fortsetzungsstatus FST der Maschinenregister 12 der Verarbeitungseinheit 4 im Ebenenspeicher 8 der neue Status aus dem Alarmspeicher 7 entsprechend zur Alarmnummer entnommen wird. Die Prioritätssteuerung 2 setzt nun im Ebenenzustandsspeicher 6 in den der laufenden Ebene zugeordneten Ebenenregister das Bit RU zur Kennzeichnung einer Unterbrechung dieser Programmebene. Weiterhin wird im Register 10 der Prioritätssteuerung 2 ein zusätzliches Bit AK zur Kennzeichnung eines laufenden Alarmprogramms auf der gleichen Programmebene gesetzt. Anschließend wird die Arbeit durch die Verarbeitungseinheit mit dem Programm des Alarms fortgesetzt. Bei einem nachfolgenden Unterbrechungswunsch mit entsprechend höherer Priorität als der mit dem Alarm beaufschlagten Programmebene, wird der Status der Maschinenregister 12 der Veiarbeitungseinheit 4 in für die Alarme vorgesehenen Speicherplätzen AST für jede Programmebene im Ebenenspeicher 8 abgelegt. Weiterhin wird im zugeordneten Ebenenregister 13 des Ebenenzustandsspeichers 6 das Zustandsbit RA zur Kennzeichnung eines unterbrochenen Alarmprogramms auf dieser Programmebene gesetzt. Dadurch wird es möglich, beim Wiederstart der Programmebene infolge des gesetzten Zustandsbits RA im Ebenenregister 13 des Ebenenspeichers 6 ein unterbrochenes Aiarmprogramm zu erkennen und den Alarm-Fortsetzungsstatus AST der Maschinenregister 12 aus dem Ebenenspeicher 8 über die zugeordnete Prioritätsnummer PNR aufzunehmen. Anschließend wird das zugeordnete Zustandsbit RA im Ebenenregister 13 durch die Prioritätssteuerung 2 gelöscht und die Prioritätsnummer PNR mit dem Bit AK zur Kennzeichnung eines laufenden Alarmprogramms im Register 10 erneut abgelegt. Dadurch wird erreicht, daß die ebenenspezifischen Alarme auf der gleichen Priorität, d. h. mit der gleichen Prioritätsnummer PNR abgearbeitet werden, wie das Programm, in dem dieser Alarm entstanden ist. Dadurch ergibt sich z. B. die Möglichkeit, daß Anwenderprogramme höherer Dringlichkeit diese Programmebenen auch bei bestehendem Alarm unterbrechen können. Das Ende des Alarmprogramms wird durch einen speziellen Befehl von der Verarbeitungseinheit erkannt und der Prioritätssteuerung 2 über den Bus ßl mitgeteilt. Daraufhin wird von der Prioritätssteuerung 2 das Bit AK im Register 10 ebenfalls gelöscht. Der weitere Ablauf erfolgt wie beim Erreichen eines o. a. beliebigen Programmendes in einer Programmebene.

Verfahre nsausf uhr ung

Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung in dem erfindungsgemäßen Verfahren kann sowohl hardwaremäßig als auch firmwaremäßig oder rein softwaremäßig ausgeführt werden. Es bietet sich z. B. an, die verschiedenen Speicher mit dem Hauptspeicher zusammenzufassen. Dementsprechend könnten also der Prioritätsregisterspeicher 5, der Ebenenzustandsspeicher 6, der Alarmspeicher 7 und der Ebenenspeicher 8 im Hauptspeicher angelegt werden. Der Prioritätsumschlüßler 1, die Prioritätssteuerung 2 sowie die Statuswechselsteuerung 3 könnten dagegen entweder durch ein Mikroprogramm oder durch einzelne Prozessoren ausgeführt werden. Besonders bei der rein softwaremäßigen Lösung, bei der die gesamte anfallende Steuerung über ein Mikroprogramm durchgeführt wird, und sämtliche Speicher im Hauptspeicher angelegt sind, ergibt sich eine außerordentlich preiswerte Lösung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (15)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur prioritätsgesteuerten Unterbrechung einer Datenverarbeitungsanlage, wobei "· Unterbrechungsanforderungen über einen Prioritätsumschlüßler einem von vielen in einem Prioritätsregisterspeicher enthaltenen Prioritätsregistern zugeführt werden und durch den Inhalt der Prioritätsregister eine bestimmte Rangordnung i< > der Unterbrechungsanforderungen für eine Prioritätssteuerung festgelegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

a) den Anwenderprogrammen und dem Betriebssystem Unterbrechungsnummern ι "> (UNR) direkt zugeordnet sind, die dem Prioritätsumschlüßler (1) direkt über einen ersten Datenbus (51) von der Verarbeitungseinheit

(4) zugeführt werden, während den auf Unterbrechungsleitungen (IR) ankommenden -¹» Unterbrechungsanforderungen der peripheren Einheiten erst durch interne Kodierung im Prioritätsumschlüßler (1) Unterbrechungsnummern (UNR) zugeordnet werden,

b) die jeweilige Unterbrechungsnummer -'"> (UNR) zur Adressierung eines Prioritätsregisters (PR) des Prioritätsregisterspeichers

(5) verwendet wird, das eine Prioritätsnummer (PNR) enthält, die über einen zweiten Datenbus (B2) zur Prioritätssteuerung (2) «> übertragen wird, wobei die Prioritätsstcuerung (2) sich bei der Prioritätsvergabe ausschließlich nach der Prioritätsnummer (PNR) richtet, und

c) der Inhalt des Prioritätsregisterspeichers (5) r> mittels eines besonderen Maschinenbefehls änderbar ist.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Verarbeitungseinheit (4) an den Prioritätsumschlüßler (1) gege- ι» bene Unterbrechungsnummer bereits die Prioritätsnummer (PNR) ist.

3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Prioritätssteuerung (2) und die Verarbeitungseinheit (4) Zugriff r> zu einem Ebenenzustandsspeicher (6) haben, in dem in je einem jeder Prioritätsnummer (PNR) zugeordneten Ebenenregister (13) der aktuelle Zustand jeweils der der Prioritätsnummer (PNR) entsprechenden Programmebene abgespeichert .n ist.

4. Verfahren nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der aktuelle Zustand einer Programmebene im Ebenenregister (13) des Ebenenzustandsspeichers (6) in Form eines ersten Zu- v> Standsbits RB zur Kennzeichnung der Betriebsbereitschaft der Ebene, eines zweiten Zustandsbits RS zur Kennzeichnung eines Startauftrags für die Ebene, eines dritten Zustandsbits RU zur Kennzeichnung, daß die Ebene unterbrochen wurde, mi und eines vierten Zustandsbits RA zur Kennzeichnung eines unterbrochenen Alarms in dieser Ebene abgespeichert ist.

5. Verfahren nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Prioritätssteuerung (2) i,^r> über ein Prioritätslaufregister (10) mit der darin gespeicherten Prioritätsnummer (PNR) der jeweils zur Zeit aktiven Programmebene verfügt und beim Empfang einer Prioritätsnummer (PNR) diese Prioritätsnummer mit dem Inhalt des Prioritätslaufregisters (PLR) vergleicht und, soweit eine geringere oder gleiche Priorität gegenüber der gerade laufenden Priorität erkannt wird, den Unterbrechungswunsch in Form des zweiten Zustandsbits RS im zugeordneten Ebenenregister (13) des Ebenenzustandsspeichers (6) abspeichert, und daß sie bei einer höheren Priorität der Prioritätsnummer (PNR) zusätzlich eine Statuswechselanforderung (SWA) an eine Statuswechselsteuerung (3) zur Unterbrechung des laufenden und zum Start eines Programms mit der neuen Priorität abgibt.

6. Verfahren nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Prioritätssteuerung (2) nur dann eine Statuswechselanforderung (SWA) ausgibt, wenn von der Verarbeitungseinheit (4) oder vom Anwendungsprogramm im Ebenenregister (13) der neuen Prioritätsnummer (PNR) das erste Zustandsbits RB zur Kennzeichnung der Betriebsbereitschaft der zugeordneten Programmebene gesetzt ist.

7. Verfahren nach Patentanspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Statuswechselanforderung (SWA) aus mindestens vier Bitfeldern besteht, einem ersten Bitfeld (ENRL) mit Prioritätsnummer (PNR) der laufenden Ebene, einem zweiten Bitfeld (SAS) zur Steuerung der Ablage des Status der laufenden Programmebene durch die Statuswechselsteuerung (3), einem dritten Bitfeld (ENRN) mit der Prioritätsnummer (PNR) der neuen Programmebene und einem vierten Bitfeld (SNS) zur Steuerung der Übergabe des Status und des Startstatus der neuen Programmebene an die Verarbeitungseinheit (4) durch die Statuswechselsteuerung (3).

8. Verfahren nach Patentanspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Prioritätssteuerung (2) nach Erhalt einer Statuswechselrückmeldung (SWR) von der Statuswechselsteuerung (3) die neue Prioritätsnummer (PNR) im Prioritätslaufregister (10) ablegt, im zugeordneten Ebenenregister (13) das zweite Zustandsbit RS löscht und im Ebenenregister (13) der alten Prioritätsnummer das dritte Zustandsbit RU zur Kennzeichnung der Unterbrechung der Programmebene setzt.

9. Verfahren nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Statuswechselrückmeldung (SWR) von der Statuswechselsteuerung (3) die gleichen Bitfelder enthält wie die Statuswechselanforderung (SWA) mit den entsprechenden Informationen der unterbrochenen Programmebene.

10. Verfahren nach einem der Patentansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Statuswechselsteuerung (3) gemeinsam mit der Verarbeitungseinheit (4) der Datenverarbeitungsanlage Zugriff über die Prioritätsnummer (PNR) zu den jeder Programmebene einzeln zugeordneten Speicherplätzen eines Ebenenspeichers (8) mit dem jeweils notwendigen programmspezifischen Startstatus (SST), Fortsetzungsstatus (FST) oder Alarmstatus (AST) der Maschinenregister (12) der Verarbeitungseinheit (4) hat.

11. Verfahren nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Statuswechselsteuerung (3) infolge einer Statuswechselanforde-

rung (S WA) von der Prioritätssteuerung (2) einen Befehlsstop (BS) an die Verarbeitungseinheit (4) abgibt, und daß, nachdem dadurch das laufende Programm in der Verarbeitungseinheit unterbrochen wurde, von der Verarbeitungseinheit (4) eine Befehlsstoprückmeldung (BSiI) an die Statuswechselsteuerung (3) abgegeben wird, demzufolge die Statuswechselsteuerung den der unterbrochenen Programmebene zugeordneten alten Status der Maschinenregister (12) der Verarbeitungseinheit (<*) gegen den erforderlichen neuen Status der zu startenden Programmebene aus dem Ebenenspeicher (8) austauscht und die Verarbeitungseinheit (4) erreut startet.

12. Verfahren nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der der unterbrochenen Ebene zugeordnete Fortsetzungsstatus (FST) der Maschinenregister (12) von der Statuswechselsteuerung (3) im Ebenenspeicher (8) abgespeichert wird.

13. Verfahren nach einem der Patentansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abarbeitung von allen Programmebenen gemeinsamen Alarmen die Statuswechselsteuerung (3) gemeinsam mit der Verarbeitungseinheit (4) der Datenverarbeitungsanlage über eine Alarmnummer (ANR) Zugriff zu dem in einem Alarmspeicher (7) abgespeicherten für jeden Alarm notwendigen Alarmstartstatus der Maschinenregister (12) der Verarbeitungseinheit (4) hat.

14. Verfahren nach Patentanspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Alarme jeweils mit der Priorität der durch den jeweiligen Alarm unterbrochenen Programmebene abgearbeitet werden, wobei eine entsprechende Statuswechselanforderung (SWA) direkt von der Verarbeitungseinheit (4) an die Statuswechselsteuerung (3) abgegeben wird.

15. Verfahren nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Ebenenregister (13) des Ebenenzustandsspeichers (6) in einem Zäh- !crbitfeld (ZF) sämtliche Startaufträge bis zur Aktivierung der zugeordneten Programmebene gezählt werden.

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