DE2917441A1

DE2917441A1 - Multiprozessoranlage

Info

Publication number: DE2917441A1
Application number: DE19792917441
Authority: DE
Inventors: Fernando Augusto Luiz; Harlan Claire Snyder; Jun John Holliday Sorg
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1978-05-08
Filing date: 1979-04-28
Publication date: 1979-11-15
Also published as: SE7903939L; FR2425676B1; GB2020456B; GB2020456A; NL7903614A; AU521915B2; AU4564079A; IT1166776B; CH637229A5; BR7902718A; FR2425676A1; US4207609A; ES480295A1; IT7922196A0; CA1116260A; DE2917441B2; JPS5838818B2; SE440960B; DE2917441C3; JPS54146941A

Description

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10504

ru/ib Multiprozessoranlage

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 3.

Beim bisherigen Stand der Technik, wie er z.B. in der US-Patentschrift 3 725 864 beschrieben ist, wurde für die Datenübertragung von und zu einer Zentraleinheit, im folgenden kurz CPU genannt, und der angesteuerten (adressierten) Speicherstelle in einem Speichergerät eine Verbindung benutzt, zu der ein sogenannter Kanal, eine mit dem kanal kommunizierende Steuereinheit auf der einen Seite und auf der andern Seite angewählte Speichergeräte gehören, die asynchron arbeiten. Das Betriebssystem, d. h. das Steuerprogramm der CPU, leitete diese Datenübertragung durch eine START I/O-Instruktion ein. Dadurch wurde die Steuerung einer Folge von Kanalbefehlen (CCW) überlassen. Eine weitere Folge oder Kette von Kanalbefehlen wurde dann von der CPU über den Kanal an die Steuereinheit gesendet, um den Speicher zu wählen und anzusteuern, sowie die Datenbewegung über die Schnittstelle zu bewirken.

Wie in der erwähnten Patentschrift gezeigt wird, konnte eine entraleinheit (CPU) an ein Peripheriegerät nur über diesen zugeordneten Datenweg für ein gegebenes Kanalprogramm angeschlossen werden. Für die Trennung und den Wiederanschluß über einen anderen Weg mußte eine neue START I/0-Operation ausgeführt werden. Das Auffinden und die Wahl des Weges auf der Ebene der CPU belegte somit einen beträchtlichen Teil der Verarbeitungszeit der Zentraleinheit für jede START 1/0-Operation. Bisher erschienen solche Einzelwegverbindungen

SA 977 043

S09846/06$a

für einzelne Transaktionen von Daten ausreichend.

In der erwähnten Patentschrift wird auch die adaptive Trennung und Wiederverbindung der Kanäle und Peripheriegeräte beschrieben, wodurch die CPU und die GeräteZuordnung wegunabhängig werden. Das geschieht in dem beschriebenen System durch die Verwendung mehrerer Kanäle für die Planung und Ausführung von E/A-Programmen. Jeder Kanal oder jede Kanalsteuereinheit kann logisch mit einem Peripheriegerät über eine Art Kreuzschienenschalter verbunden werden. E/A-Aufgaben werden in eine für die Kanäle gemeinsame Warteschlange gesetzt. Die Kanäle holen die Aufgaben aus der Warteschlange heraus und führen die zu den Aufgaben gehörenden Kanalprogramme aus. Während der latenten Perioden der Gerätetätigkeit werden die ien Geräten entsprechenden Kanalprogramme in Gerätewarteschlangen eingereiht. Dadurch wird der Kanal zwischenzeitlich für andere Aufgaben freigesetzt. Wenn das Gerät an einem
Punkt ankommt, wo das Kanalprogramm fortgesetzt werden kann, beginnt irgend ein freier Kanal, der zu dem Gerät Zugriff hat, das Programm von neuem, indem er es aus der Gerätewarteschlange herausnimmt und dadurch die Ausführung des Programmes wieder aufnimmt.

In der bisherigen Technik wurden auch öfters Anordnungen beschrieben, die den Speicher und die Übertragungseinrichtungen gemeinsam benutzen. Auch Multxprozessorsysteme wurden entsprechend eingerichtet. In der US-Patentschrift 3 581 286 wird beispielsweise die Vielfachschaltung der Kanäle
und ihrer Steuereinheiten beschrieben, während in der US-Patentschrift 4 004 277 der Einsatz der Steuereinheit für äie Wahl des Datenweges von den Peripheriegeräten zur CPU über einen sogenannten intelligenten Schalter beschrieben wird. Dadurch kann eine zweite CPU einen Teil des Betriebssystems einer ersten CPU durch die Adressierung von Rückriff speichern benutzen, wenn diese off-line geschaltet sind, eispiele für die Konfigurationssteuerungen in Multiprozessor-SA 977 043

909348/0663

systemen finden sich in den US-Patentschriften 3 768 074, 3 386 082 und 3 934 232.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur datenwegunabhängigen Reservierung, Freigabe und Wiederverbindung von gemeinsam benutzten Ein- und Ausgabegeräten und Speichern in einem Multiprozessorsystem zu schaffen, bei dem die Kanäle je nach anstehender Aufgabe variabel sowohl den Prozessoren als auch den Ein- und Ausgabeeinheiten zugeordnet werden können, ohne daß der technische Aufwand und überwachungsprogrammaufwand zu groß wird sowie eine Schaltungs anordnung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.

Die erfindungsgemäße Lösung ergibt sich aus dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1. Weitere Merkmale sind in den Ansprüchen 2 bis 6 gekennzeichnet.

In dieser Erfindung ist jede CPU ein Quellenknotenpunkt mit einer Gruppe von Ausleitwegen (Kanälen). Diese Wege werden von zusammenarbeitenden Steuerknotenpunkten (Steuereinheiten) aufgenommen, um in einem Bestimmungsgerät zu enden. Jede CPU kann ein Gerät über einen Kanal reservieren und später eine E/A-Operation mit demselben Gerät über einen anderen Kanal beginnen. Wenn der erste Kanal beispielsweise belegt ist, können die Operationen dennoch sofort eingeleitet werden und brauchen nicht darauf zu warten, bis der erste Kanal wieder frei ist, wie es beim gegenwärtigen Stand der Technik noch erforderlich ist. Der wesentliche Punkt der Erfindung liegt darin, daß die Wahl des Datenweges mittels eines Verfügbarkeits verzeichnises der Wege von der Steuereinheit her erfolgt. Infolgedessen kann jetzt ein Gerät von einem Kanal getrennt und später mit einem anderen Kanal für die Fortsetzung einer Folge von Befehlen (CCW) wieder verbunden werden. Wenn ein Peripherie gerät eine ganze Befehlskette nicht über eine einzelne Schnittstelle ausführen muß, wird es über den ersten freien Weg mit

der einlei■ tenden__CPü verbunden.

SA 977 043

909846/0663

- 7 - SA 977 043

29174A1

Die Geräteverfügbarkeit im Speicheruntersystem, bezogen auf die Zentraleinheit, wird dadurch verbessert, dass verschiedene Datenweggruppen von Geräten und Zentraleinheiten dynamisch auf Grund eines zeitweiligen Unterordnungsverhältnisses zugeordnet . werden. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit der Benutzbarkeit von Signalwegverbindungen durch die Peripheriegeräte zu den zugehörigen Zentraleinheiten verbessert, die in die Wahl der reservierten Geräte oder den-Wiederanschluss des Gerätes und der Zentraleinheit einbezogen sind.

Schliesslich werden die Kanäle auch nicht langer mehr als unabhängige logische Prozessoren, sondern als Bestandteil einer Gruppe kooperativer Kanäle betrachtet, von denen jeder eine Aufgabe beginnen kann. Jeder Kanal kann auch eine Aufgabe wiederaufnehmen, vorausgesetzt, dass die oben beschriebenen äusseren Einrichtungen die Ausführung dieser Vernetzung gestatten.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und werden anschliessend näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Paar Zentraleinheiten, die gemeinsam Zugriff zu einem Untersystem von Speichergeräten auf herkömmliche Art haben,

Fig. 2 mehrere Zentraleinheiten, die ein gemeinsam benutztes Untersystem von Peripheriegeräten adressieren, welches die erfindungsgemässe Einrichtung der dynamischen Zuordnung von Datenwegen enthält, -

Fig. 3 Netzwerkbeziehungen unter den Zentraleinheiten, Steuereinheiten und Peripheriegeräten,die während einer Initialisierungsphase beliebig festgelegt werden können,

Fign.4a Matrixdarstellungen der Netzwerkbeziehungen in der Fig. 3 ^und *^b für zwei Geräte "DEVICE O" und"DEVICE 1" ,

~ * "" 3A 977 043

S 2017441

Fign.5a die Beziehungen zwischen den Anschlüssen von Zentraleinheiten und von Steuereinheiten, einen sogenannten Gerätebelegungsvektor und ein Beispiel für eine Gerätezuordnungs-Tabelle, sowie

Fig. 6 eine logische Implementierung des dynamischen Datenwegspeichers 25'des in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels auf der zweiten Ebene.

In der Fig. 1 ist eine erste Zentraleinheit 1 und eine zweite Zentraleinheit 3 dargestellt, die über einen ersten Kanal 5 und einen zweiten Kanal 7 (Datenwege 11, 13) bzw. über den zweiten Kanal 7 und über einen dritten Kanal 9 (Datenwege I5, 17) mit den entsprechenden Steuereinheiten,21 und 23 gekoppelt sind. Die Steuereinheiten haben über die Schalteinrichtung .· 25 gemeinsam direkten Zugriff zu den Speichergeräten 27 und 29. Zunächst sollen die Verhältnisse bei einer von der ersten Zentraleinheit ' (CPU I) begonnenen Aufgabe, den zugeordneten Datenwegverbindungen zwischen der CPU I und dem Speichergerät 27 für den Befehl und die Daten, nach dem bisherigen Stand der Technik betrachtet werden, wie er beispielsweise aus den US-Patentschriften 3 336 582 und 3 564 502 ersichtlich ist.

START I/O INSTRUKTION UND UEBERGABE DER STEUERUNG AN DIE CCW-FOLGE DER KANALBEFEHLE

Die Beziehung einer Zentraleinheit (CPU) zu einem Speichergerät (DASD) beginnt, wenn die CPU die Instruktion START I/O aufruft. Mit dieser Instruktion wird eine Verbindung zwischen der CPU und einem adressierten Gerät aufgebaut und die Ausführung eines Kanalprogrammes mit diesem Gerät festgelegt. Durch den Aufruf der Instruktion START I/O wird die Steuerung für eine Folge von Kanalbefehlen freigegeben. Diese Folge oder Kette von Kanalbefehlen (CCW) wird wiederum über den Kanal an die Steuereinheit gesendet, um das Gerät auszuwählen und zu adressieren und eine Datenbewegung über die Schnittstellen zu bewirken. Jedes Kanalprogramm besteht aus einer sequentieller L'iste'von Operationen, die im Hauptspeicher der CPU steht. Die Uebertragung an die Steuereinheiten und die Ausführung der Kanalbefehle (CCW) erfolgtnur, nachdem die erste

909846/0663

-¹VI- SA 977 043

Verbindung zwischen der CPU und der Steuereinheit hergestellt ist. Für jede Operation (CCW) im Kanalprogramm sind eine oder mehrere Operationen auf der Gegenseite über eine aktive Verbindung entweder auf der Ebene der Steuereinheit oder auf Geräteebene erforderlich. Die Liste oder CCW-Folge kann auch diskontiunierlich, d.h. in Segmenten ausgeführt werden.

AKTIVE VERBINDUNGEN FUER DIE DATENUEBERTRAGUNG UND DEN GETRENNTEN BETRIEB FUER CCWs ZUR GERAETESTEUERUNG

Eine Aufzählung der aktiven Verbindungen zwischen Kanal, Steuereinheit und Geräten möge vorangestellt werden. Die erste aktive Verbindung ist die einer ersten Wahlfolge. Diese Folge wird mit der Operation START I/O aufgerufen, in der ein erster Datenweg sowohl elektrisch als auch logisch durch die Geräteadresse (virtuell/real) und den Gerätestatus (frei/belegt) aufgebaut wird. Die nächste aktive Verbindung bezieht sich auf die Uebertragung und die Ausführung von Kanalsbefehlsworten (CCW). Ein Steuer-CCW, wie das CCW SEEK, verlangt eine mechanische Einstellung oder Tätigkeit am Gerät. Nach dem Empfang eines Steuer-CCW kann eine Steuereinheit das CCW im getrennten Betrieb, d.h. selbständig, ausführen. Das bedeutet, dass die Steuereinheit sich vom Kanal trennt, während sie die angegebene Operation ausführt. Die Steuereinheit benötigt eine Kanaltätigkeit erst wieder bei der Wiederverbindung mit besagtem Kanal. In einem typischen System IBM 370 trennt sich die Steuereinheit für 30 Millisekunden oder mehr vom Kanal, nachdem sie das SEEK CCW und die Parameter (Zieladresse) empfangen hat. 30 Millisekunden ist eine mittlere Durchschnittszeit für die Bewegung eines Zugriffarmes in einem Speiehergerät, um die angesteuerte Spur in einem interessierenden Zylinder zu erreichen. Während dieser "Totzeit" sind Kanal und Steuereinheit freigegeben für den Aufbau anderer Verbindungen. Im Gegensatz zum getrennten Betrieb verlangen jedoch solche Befehle (CCW), wie READ oder WRITE, bei denen die Bewegung oder Uebertragung von Daten zwischen dem Kanal und dem Gerät betroffen ist, einen bleibenden Anschluss der -Steuereinheit an den Kanal, um die Daten völlig übertragen zu können.

909846/0663

~ ¹⁰ ~ SA 977 043

VERKETTETE UND NICHT-VER-KETTETE ENDFOLGEN

Jedes Befehlswort (CCW) muss von der Liste im Hauptspeicher der Zentraleinheit (CPU) über den Kanal in die Steuereinheit übertragen werden. In der Steuereinheit (CU) wird das CCW ausgeführt. Nach der Ausführung tritt eine Endfolge ein. Wenn das CCW ein Steuer-CCW ist, das die mechanische Einstellung eines Gerätes verlangt, trennt sich die Steuereinheit vom Kanal und muss erneut wieder angeschlossen werden, wenn die Steuerung oder die Geräteeinstellung beendet ist. Dann folgt eine Endfolge. Die Endfolgen können in zwei Typen unterteilt werden, nämlich die verkettete Endfolge zwischen CCWs in derselben Reihenfolge und die nicht-verkettete Endfolge, die sich auf das letzte CCW in einer gegebenen Folge bezieht.

ARBEITSWEISE DER STEUEREINHEIT IM GETRENNTEN BETRIEB

Zur Arbeitsweise der Steuereinheit im getrennten Betrieb gehört die Abtrennung von*der Kanalsteuereinheitsschnittstelle für jedes einzelne CCW, das keine aktive Verbindung verlangt. Die Klasse der CCWs, die keine derartige aktive Verbindung verlangen, enthält auch die Befehle für mechanische Bewegungen von Speichergeräten. Das CCW SEEK führt beispielsweise zum Abtrennen der Steuereinheit nach dem Empfang der Zieladresse.Auf Befehle von der Steuereinheit selbst reagierend, stellt das Gerät den Kopfarm auf die Spur gemäss der Adresse ein und gibt ein Abschlussignal ab. Die Steuereinheit wiederum fragt asynchron ein Abschlussignalregister ab und stellt die Kanalidentität fest, für die ein Wiederanschluss angefordert werden müsste. Diese Identität wird aus internen Tabellen bestimmt. Die Steuereinheit fordert dann den Wiederanschluss an den Kanal. Nebenbei bemerkt, kann die Steuereinheit im abgetrennten Betrieb nach dem Einsetzen des Gerätes X für die Ausführung eines CCW SEEK auch eine Operation mit dem Gerät Y ausführen. Dasselbe gilt für den Kanal, d.h. der Kanal kann auch in einem anderen Kanalprogramm eingesetzt werden.

909846/0663

_ n_ SA 977 043

Der Wiederanschluss der Steuereinheit an den Kanal ist mit Bezug auf den Kanal zulässig. Nachdem der Kanal die Wiederanschlussanforderung durch ein Anforderungserlaubnissignal bestätigt, sendet die Steuereinheit die Identifikationssignale der Steuere!-heit und des Gerätes- Der Kanal spricht darauf an und benutzt besagte Identifikationen (ID) als Zeiger, die dem Kanal die Rückorientierung auf das interessierende Kanalprogramm gestatten.

KURZER BLICK AUF DIE DYNAMISCHE DATENWEGZUORDNUNG BEIM WIEDERANSCHLUSS UND DER RESERVIERUNG VON CPU UND GERAET

Einrichtung und Verfahren zur dynamischen Datenwegzuordnung gestatten eine Vernetzung von zu demselben System gehörenden Kanälen. Die Vernetzung wird bei der ersten Wahl eines Kanalprogrammes und beim Wiederanschluss der Steuereinheit angewendet. Die erste Wahl ist eine Befehlsfolge vorgegebener Form, d.h. ein sogenanntes Protokoll zwischen einem Kanal und einer Steuereinheit für den Aufbau der elektischen Verbindung und der logischen Steuerverbindung, damit die gewählte Steuereinheit eine CCW-Kette verarbeiten kann. Da die Kanalprogramme, wie schon erwähnt, bei der Zentraleinheit durch die Instruktion START I/O aufgerufen werden, muss die Steuereinheit während des Aufrufes die logische Führung übernehmen, z.B. "Darf Kanal 3 das Gerät Y benutzen?". Das wird dadurch gelöst, dass die Steuereinheit die CPU-Identifikation und Tabellen verwendet. Die Frage kann in Teilfragen aufgelöst werden: "Gehört der Kanal 3 der CPU II? Wenn das der Fall ist, welcher CPU gehört dann das Gerät Y?" Für den Wiederanschluss der Steuereinheit ist zu beachte.n, dass die Steuereinheit den "Besitz" (zeitweilige Unterordnung) eines Gerätes mittels der CPU- Identifikation (ID) und nicht mittels der Kanalidentifikation aufzeichnet. Wenn ein Gerät also ein Abschlussignal sendet, kann die Steuereinheit alle von der CPU II dominierten Kanäle identifizieren, basierend auf einer Tabelle, welche die Abschlüsse von CU-Kanal/Anschluss und die CPU-Identifikation enthält. Daraus folgt, dass eine den Wiederanschluss verlangende Steuereinheit eine solche Anforderung gleichzeitig auf alle Kanäle setzt, die an die Steuereinheit gekoppelt sind und zu der betreffenden CPU ID und dem Gerät gehört.

909846/0663

- 12 - SA 977 043

Auch die Reservierung eines Gerätes durch eine CPU möge betrachtet werden. In dem Datenverarbeitungssystem IBM 370 verknüpft das CCW RESERVE ein Gerät mit einem Kanal, wogegen bei der dynamischen Datenwegzuordnung das CCW RESERVE ein Gerät mit einem CPU-Namen verbindet. Im System 370 kann die Steuereinheit ausserdem keine Identität über die Kanäle hinaus feststellen. Somit wird jeder Kanal einmalig behandelt. Wenn der erste Kanal 5 beispielsweise das Speichergerät 27 reserviert hatte, dann kann der zweite Kanal 7 dieses Gerät nicht ansteuern, weil die erste Steuereinheit 21 nicht "weiss", dass eine CPU I existiert.Bei der dynamischen Datenwegzuordnung würde die Reservierung aber wegunabhängig vorgenommen (CPU I, DASD 27), wenn die CPU I das Gerät 27 reserviert hatte.

SYSTEMKONFIGURATION MIT MEHREREN ZENTRALEINHEITEN UND GEMEINSAMEN SPEICHERGERAETEN MIT DYNAMISCHER DATENWEGZUORDNUNG

In der Fig. 2 ist eine Konfiguration mit mehreren Zentraleinheiten und mit gemeinsam benutzten Speichergeräten nach dem Erfindungsgedanken gezeigt. Die drei Zentraleinheiten 1, 3, und 4 werden nachfolgend mit römischen Zahlen als CPU I, CPU II und CPU III bezeichnet und sind in geeigneter Weise mit den beiden Steuereinheiten 21 und 23 verbunden, die nachfolgend für die Kanäle mit CU I und CU II bezeichnet sind. So ist also die CPU I mit vier Kanälen 5, 7, 8 und 10, die CPU II mit zwei Kanälen 9 und 12 und die CPU III mit den beiden Kanälen 14 und 16 verbunden. Die ersten beiden Kanäle 5 und 7 der CPU I führen zu den Anschlüssen a und b der CU I, während die beiden nächsten Kanäle 8 und 10 der CPU I an den Anschlüssen e und f der CU II enden. Der erste Kanal 9 der CPU II endet am Anschluss c der CU I und der zweite Kanal 12 der CPU II endet am Anschluss g der CU II. Der erste Kanal 14 der CPU III speist den Anschluss d der CU I und der zweite Kanal 16 der CPU III .speist den Anschluss h der CU II. Diese direkte l:l-Beziehung zwischen Kanal und CU-Anschluss unterscheidet sich von der in der Fig. 1 gezeigten Konfiguration, wo der zweite Kanal 7 der CPU I sowohl in einem Anschluss der Steuereinheit 21 als auch in einem Anschluss der Steuereinheit 23 endet.

- 13 - Sa 977 043

291744t

Aus der Fig. 2 ist zu ersehen, dass an die CU I und an die CU II eine Gruppe von E/A-Geräten 53 über die Geräte-Steuerungen 27 und 29 und über eine Anfrage/Antwortschnittstelle angeschlossen sind, die Kennzeichen- und Datenleitungen umfasst. Die Schnittstelle zwischen der CU I und der Geräte-Steuerung 27 enthält die Kennzeichenleitungen 65 sowie die Dateneingangsleitungen 59. In ähnlicher Weise koppeln die Kennzeichenleitungen 67 sowie die Dateneingangsleitungen 61 und die Datenausgangsleitungen 63 die CU II mit der Geräte-Steuerung 29.

In der Anforderungs/Antwortschnittstelle bezeichnet das Ausgangskennzeichen die Information auf der Datenausgangsleitung und erklärt sie gültig und umgekehrt. Insofern arbeitet jede CPU/Steuereinheit/Geräte-Korffiguration asychron, wobei die Richtungssteuerung oder Rangordnung von oben nach unten festgelegt ist. Wie erwähnt, muss die Verbindung zwischen den Elementen für die Ausführung von Operationen nur bei der Verschiebung von Daten vom Gerät zum Kanal oder vom Kanal zur.i Gerät längere Zeit bestehen. Im übrigen können Aufgaben oder Operationen systemunabhängig ausgeführt werden.

E/A-Geräte werden entweder über die Geräte-Steuerung 27 oder die Geräte-Steuerung 29 angesteuert. Die Geräte-Steuerung 27 enthält eine Anschlussschaltung 39 und eine Reihenfolgesteuerung 41, welche die Geräte 53 über Datenwege 55 koppeln. In ähnlicher Weise enthält die Geräte-Steuerung 29 eine Anschlussschaltung 47 und eine Reihenfolgesteuerung 49, welche die Geräte 53 über Datenwege 51 betätigt. Es sind vier Geräte dargestellt, die für die Beschreibung der Arbeitsweise mit 0, 1, 2 und 3 von oben nach unten bezeichnet sind.

Zwischen den Geräte-Steuerungen 27 und 29 liegt ein dynamischer Datenwegspeicher 25 , der das Verzeichnis der Netzwerktopologie und die von den Steuereinheiten bei der Verwaltung der Datenverbindungen zwischen den CPUs und den E/A-Geräten benutzte Zusammenhangsinformation enthält. Hierbei wird besonders Wert auf den schnellen Zugriff gelegt. Der dynamische Datenwegspeicher 25 besteht aus einem Paar von Speichern mit direktem Zugriff (RAM) 43 und 45, die gemeinsam von jeder Steuereinheit (CU) über

909846/0663

2317441

die entsprechende Anschlussschaltung angesteuert werden können. So kann die CU I diese Speicher 43 und 45 über die Anschlusschaltung 39 und die Leitung 67 für das Lesen, Schreiben oder Fortschreiben der Information ansteuern. Die CU II kann beide Speicher über die Anschlusschaltung 47 und^xfie Leitung 65 ansteuern. Die mit der Adressierung der E/A-Geräte zusammenhängenden Operationen, welche die Verstellung und Einstellung elektromechanischer Elemente, wie etwa der Zugriffsarme bei den Plattenspeichern 0 bis 3 betreffen, werden durch Befehle und Parameter geregelt, die von der Steuereinheit über die Anschlussschaltung und die Reihenfolgesteuerung gesendet werden.

NOTWENDIGKEIT VON VERZEICHNISSEN UEBER DATEN-WEGVERFUEGBARKEIT UND SYSTEMINITIALISIERUNG

Aus der Fig. 2 geht hervor, dass jede CPU selbst ihre gewünschten Kanäle, Steuereinheiten und daher auch Geräte-Steuerungen wählen kann. Selbstverständlich gibt es viele mögliche Wege zum Koppeln eines gegebenen Gera- _v tes, z.B. des Plattenspeichers 0, mit der CPU I. Ein Weg kann z.B. über die Geräte-Steuerung 27, die Steuereinheit CU I und einen der Kanäle 5 oder 7 verlaufen. Zu einem anderen Weg gehört beispielsweise eine Gerätesteuerung 29, die CU II und die Kanäle 8 und 10. Das erste Problem besteht dann darin, ein Verzeichnis über die verfügbaren Datenwege auf der Basis aufzubauen,dass die Zentraleinheiten die Geräte bezeichnen, mit denen sie verbunden werden wollen. Da die Zentraleinheiten und die Geräte mit bestimmten Steuereinheiten und deren Anschlüssen gekoppelt sind, können dann solche Zuordnungen durch Netzwerke, Verzeichnisse und/oder Baumstrukturen dargestellt oder aufgezeichnet werden. Beispiele für Baum-· Strukturen sind in der Fig.3 gegeben, das Tabellenäquivalent ist in den Fign.4a und b und die Kontextinformationstabellen sind in den Fign.5a bis c gezeigt.

Ausser der Netzwerktopologie und der Kontextinformation muss ein System aus mehereren Zentraleinheiten und gemeinsam benutzten E/A-Geräten auch systematisch für die Einrichtung nach diesen Aspekten und für eine Aenderung nach Bedarf zunächst einmal initialisiert werden. Anschliessend

9Q9846/Q663

- 15 - SA 977 043

werden daher die Eigenschaften verschiedener Kanalbefehlswörter bezüglich der Initialisierung der Steuereinheit sowie der Statuserkennung des Netzwerkes beschrieben. Jede Steuereinheit wiederum ist für die Abgabe von Befehlen an die zugehörigen Gerätesteuerungen verantwortlich, um zu der im dynamischen Datenwegspeicher 25 gespeicherten Information Zugriff zu erhälten.Die notwendigen Operationselemente für die Unterstützung der wegunabhängigen Gerätereservierung und Wiederverbindung umfassen sowohl zugeordnete Steuereinheiten mit einer Reihe von Anschlüssen, eine ganze Gruppe von E/A-Geräten, eine Schaltung für die Auflösung von Konkurrenz-Situationen bei der Adressieung gemeinsam benutzter Geräte und Steuereinheiten, welche Daten über die Systemtopologie durch einen Lese/Schreibzugriff zu einem Speicher (RAM) gemeinsam benutzen, der zwischen den Gerätesteuerungen angeordnet ist, wobei die Steuereinheiten die notwendige Datenverarbeitung für das Durchschalten von Kanälen und Geräten übernehmen.

SYSTEMINITIALISIERUNG MIT NEU DEFINIERTEN KANALBEFEHLSWORTEN

Zusätzlich zu den in der US-Patentschrift 3 226 689 und in der Veröffentlichungen "IBM System 370 Principles of Operation" beschriebenen Ergänzungen gibt es zwei weitere neue CCWs, nämlich SHID (Set Host ID) und SNID (Sense ID). Das Kanalsbefehlswort SHID ist eine Erklärung durch eine initiierende CPU, die über eine Steuereinheit eine Bezeichnung aus mehreren Bytes für eine Zuordnung (KONKORDANZ) zwischen irgend einem Gerät und irgend einer CPU benutzt, d.h. Gerätename und CPU-Name. Diese zeitweilige Zuordnung wird durch die Steuereinheit (CU) aufgrund dieses CCW gebildet. Die Anzahl der Bytes sollte ausreichen für die Code-Kapazität zur Unterteilung zweier oder mehr logischer Systeme für Mehrprozessorenanlagen, d.h. zwei oder mehr Identifikationen für jede CPU. Eine Zentraleinheit sollte daher für jede interessierende Paarung CPU/Gerät ein neues CCW SHID ausführen.

909846/0663

- 16 - SA 977 043

Das zweite neu definierte Kanalbefehlswort SNID bezieht sich auf einen Abfdhlbefehl für die Abfrage des Netzwerkes (Baumstruktur) eines E/A-Gerätes. Das Befehlswort wird benutzt, wenn eine CPU den Besitz auf eine andere CPU überträgt oder die Steuerung abgibt.

Im CCW SHID ist das erste Byte das Funktionssteuerbyte und das folgende Byte bildet die CPU-Bezeichnung.-Das CCW SHID sollte vorzugsweise nicht in einer CCW-Kette mit einem anderen Befehl verbunden werden. Die Funktion der CPU-Bezeichnung besteht in der Zuordnung der Geräteidentität zur Identität des dieses Gerät wählenden Systems. Mit Ausnahme des Wertes null kann von der CPU jede Identifikation vergeben werden. Da vorzugsweise einer CPU zu einem bestimmten Zeitpunkt jeweils nur ein ID-Signal zugeordnet ist , braucht eine Steuereinheit nicht eine CPU ID für jedes Gerät einer jeden Schnittstelle zu speichern. Für jede Schnittstelle braucht die Steuereinheit daher nur eine CPU ID, ungeachtet der Anzahl der an die Steuereinheit angeschlossenen Geräte, zu speichern. Das erste an ein Gerät bei der Steuereinheit adressierte Befehlswort CCW SHID, das von der CU angenommen wird, ordnet diesen ID-Wert derjenigen Schnittstelle zu, über die es empfangen würde.Dieser ID-Wert kann nur durch eine Systemrückstellung verändert werden. Jeder nachfolgende SHID-Befehl auf diesem Datenweg, der an daselbe Gerät oder ein anderes an diese Steuereinheit angeschlossenes Gerät adressiert ist,muss einen identischen ID-Wert haben oder das CCW wird zurückgewiesen.

Der SHID-Befehl sollte vorzugsweise ein Funktionssteuerbyte enthalten, das die nachfolgende Benutzung der Parameter innerhalb des SHID-Befehls definiert. Unter den interessierenden Funktionen befindet sich der Aufbau einer Gruppe. In diesem Zusammenhang versteht man unter einer Gruppe die Zuordnung einer CPU ID zu bestimmten Geräte-IDs. Andere interessierende Funktionen können die Auflösung der Gruppe und der Austritt aus der Gruppe sein.

NETZWERKE, VERZEICHNISSE UND BAUMSTRUKTUREN

909846/0663

~ ¹⁷ SA 977 043

Das CCW SHID ist nur der Mechanismus, durch den die Steuereinheit ein Netzwerkverzeichnis formuliert. Verschiedene in den Figuren 3 und 5 gezeigte Zusammenhänge dienen dem besseren Verständnis des Netzwerk-Topologieverzeichnisses (Verzeichnis der verfügbaren Datenwege) und der Kontextinformation. Die nachfolgenden Ausführungen beziehen sich auf ein Beispiel der Verzeichnisbildung und der Beteiligung der Systemelemente bei der Erstellung und Wartung dieser Verzeichnisse.

Es sei angenommen, dass die CPU I über den Anschluss "_a" der Steuereinheit CU I mit dem Speichergerät 0 in Verbindung treten will. Ausserdem soll sie mit dem Gerät 1 in Verbindung treten über die Anschlüsse "a" und "b" der CU 1 und über den Anschluss "e" der CU II. In ähnlicher Weise soll die CPU II mit den Geräten 0 und 1 verbunden werden über den Anschluss "c" der CU I und den Anschluss "f" der Cu II. Die CPU III soll schliesslich mit dem Gerät 0 über den Anschluss "d" der CU I verbunden weden. Graphisch sind diese Netzwerkbeziehungen in den Figuren 3a bis 3c dargestellt.

Die Cu I führt systematisch für jeden Anschluss und jede Gerätereservierung ein Kanalbefehlswort SHID aus. Ein erstes SHID wird z.B. für die Kopplung des Anschlusses "a" und des Gerätes 0 gesendet, ein weiteres für die Verbindung des Anschlusses "a" und des Gerätes 1. Ein drittes SHID wird gesendet für die Verbindung des Anschlusses "b" und des Gerätes 1 und ein weiteres SHID für die Verbindung des Anschlusses "e" und des Gerätes 1. Beide Steuereinheiten adressieren diese ZuordnungsVerzeichnis, um es zu ergänzen. Für jedes Gerät wird auch eine unabhängige Baumstruktur erhalten. Nach der Systeminitialisierung, d.h. nachdem die Tabellen aufgebaut sind, leiten die Zentraleinheiten eine CCW-Folge mit ' einer Operation START I/O ein. Diese Folge wird typischerweise begonnen mit einem CCW SEEK. Durch dieses Kanalbefehlswort wird die Steuereinheit von dem Kanal getrennt, während der zugehörige Zugriffsarm im Plattenspeicher verstellt wird. Die CU I empfängt den SEEK-Befehl beispielsweise für das Gerät 1 am Anschluss "a". Diese CU I muss dann eine Tabelleneintragung vornehmen, welche die Zuordnung des adressierten Gerätes

909846/0663

-18- SA 977 043

im CCW SEEK angibt. Die CU trennt sich dann vom Kanal, so dass sowohl die Steuereinheit als aueh der Kanal Operationen selbständig schalten können. Zu einem späteren Zeitpunkt setzt das Speichergerät 1 ein Signal für den Abschluss der Operation ab. Die CU I fragt asychron" den Gerätestatus ab. Die Steuereinheit ersieht den CPU ID-Wert für das Gerät 1 aus einer Zuordnungstabelle· Aus den Baumverzeichnis kann dann die CU die Anschlüsse und Kanäle identifizieren, welche an die CPU gekoppelt sind.

Wie aus der Fig. 2 zu ersehen ist, haben sowohl die CU I als auch die CU II augenblicklich parallelen Zugriff zu den Gerätestatus/Abschlussdaten.Wie aus der Fig.3a zu ersehen ist, kann der Status von einer oder beiden Steu-

ereinheiten abgefragt und die Wiederanschlussanforderung entsprechend an die Anschlüsse "a" und "b" der CU I und den Anschluss "e" der CU II gegeben werden, wenn das Gerät 1 fertig ist und jetzt für andere Aufgaben zur Verfugung steht.

RESERVIERUNG VON GERAETEN DURCH DIE ZENTRALEINHEITEN

Die Gerätereservierung durch eine CPU ist gleichzeitig eine Art Verriegelung, wodurch der Zugriff zu diesem Gerät durch eine andere CPU als der reservierenden CPU verboten ist. Im System 370 gilt die "Treue" oder Zuordnung eines reservierten Gerätes gegenüber den Kanal, über den die Reservierung erfolgte.

In der vorliegenden Erfindung wird die Besitzbezeichnung (CPU) aus der Zuordnungstabelle entfernt, sobald eine CCW-Kette bei Fehlen eines CCW RESERVE beendet ist.Ein Gerät J hat beispeilsweise eine Zuordnung zur

CPU I, angezeigt durch ein Kennzeichen in der Zuordnungstabelle, während der ganzen Zeit, in der die CU eine CCW-Kette für die CPU I ausführt, oder für die ganze Zeit, in der das CCW RESERVE für das Gerät abgegeben wurde und kein RELEASE kam. Durch RELEASE wird RESERVE aufgehoben. In diesem Sinn be'sagt der Ausdruck "wegunabhängige Reservierung", dass Geräte durch die CPU-Identifikation und nicht durch den äusseren Anschluss (Kanal) gekennzeichnet werden. Deshalb kann eine CPU für die Wiederbenutzung des Gerätes jeden möglichen Weg einschlagen.

909346/0663

- 19 - SA 977 043

AUFBAU DER TABELLEN

Die Erfindung ordnet dynamisch verschiedene Datenweggruppen den Geräten durch die CPUs auf der Basis einer Unterordnung zu, um die Wahrscheinlichkeit der Verfügbarkeit einer Signalwegverbindung von den Geräten zu den zugehörigen Zentraleinheiten zu erhöhen, die in die Reservierung, die Freigabe oder die Wiederverbindung von Geräten mit der CPU einbezogen sind. Die für die dynamische Zuordnung notwendigen Strukturen stehen im gemeinsam benutzten dynamischen Datenwegspeicher 25* zwischen den Geräte-Steuerungen 27 und 29. Anschliessend wird der Aufbau der in den Figuren 4 und 5 dargestellten Tabellen entsprechend den Netzwerken 3a-c beschrieben.

Zuerst wird die CPU ID Liste aufgebaut, die in der Fig. 5a gezeigt ist. Das ist eine linear verknüpfte Liste, deren Kapazität genausogross angesetzt wird wie die Anzahl der Anschlüsse a bis h von den Steuereinheiten. Diese Liste zeigt die Korrespondenz zwischen allen in der Fig. 3 dargestellten Quellenknotenpunkten und Knotenpunkten der mittleren Ebene, d.h. die Korrespondenz zwischen der CPU-Identität und den CU-Anschlüssen. So endet die CPU I mit dem Anschluss "a" und mit einer Verbindungsanzeige zum Anschluss "b". Die entsprechende Eintragung zum Anschluss "b" für die CPU I zeigt eine weitere Verbindung zum Anschluss "e". Die Eintragung für den Anschluss "e" zeigt eine Verbindung zurück zum Anschluss "a". In ähnlicher Weise erfolgen Eintragungen der CPU II für die Anschlüsse "c" und "f" mit entsprechenden Verbindungen von "f" und "c". Die CPU III ist . schliesslich die einzige Eintragung für den Anschluss "d".

Als nächstes wird die Gerätegruppentabelle aufgebaut - die CPU ID Tabelle in den Figuren 4a und 4b, beispielsweise für die Speichergeräte 0 und 1. Da jeder Anschluss nur einen Namen haben kann, können für acht Anschlüsse(a, b, c ... h) nur bis zu acht verschiedene Namen existieren (CPU ID). Jedes der genannten acht Geräte kann jedoch eine Zuordnung von bis zu acht Anschlüssen haben, d. h. für insgesamt 8x8 oder 64 geordnete Paare Gerät / Anschluss.' Jede horizontale Zeile in jeder Gerätegruppentabelle legt die Knotenpunkte der zweiten Ebene in der entsprechenden Baumstruktur für dieses Gerät ffcst. Aus den Netzwerkbeziehungen in der Fig. 3b ist

909846/0663

~ ²⁰ " SA 977 043

z.B. zu entnehmen, dass das Gerät 0 über die Knotenpunkte "c" oder "f" angesteuert werden kann. In der Zeile "c" der Fig. 4a erscheint somit eine 1 in den Positionen "c" und "f". Im Gegensatz dazu weist die Zeile "a" in der Fig. 4a eine Einereintragung nur für den Anschluss "a" auf. Das entspricht der Ansteuerung des Gerätes 0 durch die CPU I nur über den Anschluss "a", wie es in der Fig. 3a dargestellt ist.

In der Fig. 5b ist eine typischer Belegungsvektor gezeigt. Der Belegungsvektor zeigt den Gerätebenutzungsstatus an. Die Geräte werden entsprechend durch die Vektorbitpositionen 0 bis 3 darstellt. Eine 0 in der Vektorbitposition stellt eine freies Gerät dar, während eine 1 eingelegtes Gerät wiedergibt. Eine Geräteschnittstelle steht natürlich zur Verfügung, wenn das Gerät frei ist.

Die in der Fig. 5c aufgeführte Gerätezuordnungstabelle korreliert den Status der CU-Anschlüsse "a" bis "h" mit denen der Geräte 0 bis 3. Die Zuordnung oder Verfügbarkeit des Gerätes und der Anschlusschnittstellen ändert sich laufend dynamisch und gibt alle Anschlüsse wieder, für die ein belegtes Gerät gerade belegt bleibt.

Anschliessend wird ein Beispiel für den Aufbau und die Benutzung der Gerätezuordnungstabelle und die anderen Zusammenhänge beschrieben.

Es wird angenommen, dass die CPU II die Verbindung mit dem Gerät 0 wünscht. Wenn die Anforderung von der CU I empfangen wurde, fragt sie die in der Fig. 5c dargestellte Gerätezuordnungstabelle in der dem Gerät 0 entsprechenden Zeile ab und findet eine 1 in den Anschlusspositionen "c" und "f". Da der Anschluss "f" nicht in der CU I endet, stellt die Steuereinheit fest, dass nur der Anschluss "c" das Gerät benutzen darf. Die CPU II sendet ein CCW SEEK über den im Anschluss "c" endenden Weg. Daraufhin sendet die CU I Befehle an das Gerät 0, die den entsprechenden Zugriffsarm verstellen. Vor de.r Trennung vom Kanal schreibt die CU I die entsprechende Tabelle fort, um den-richtigen Wiederanschluss zu finden, wenn das CCW SEEK vom Gerät 0 beendet ist. Diese Fortschreibung der Kontextinformation besteht aus dem Kopieren des gesamten Inhaltes der Zeile "c" von der beispielsweise in der Fig. 4a gezeigten Gruppentabelle für das Gerät 0 in

909846/0663

²¹ " SA 977

die Verfügbarkeitstabelle für das' Gerät 0. Die' Steuereinheit schaltet auch das Belegungsvektorbit für das Gerät 0 gemäss der Darstellung in der Fig. 5b ein. Zu dieser Zeit trennt sich dann die Steuereinheit vom Kanal. Wenn der Magnetkopfarm im Gerät 0 zur Ruhe kommt, wird ein Abschlussstatusbit gesetzt (nicht dargestellt.)

Der Status der an die Steuereinheit angeschlossenen Geräte wird auf Veranlassung der Steuereinheit abgefragt. Wenn beispielsweise die CU I als belegt betrachtet wird, kann die CU II die Geräte abfragen und den Abschlusstatus des Gerätes 0 erkennen. Die Cu II sucht denn die Geräteverfügbarkeitstabelle ab, und erkennt, dass das Gerät 0 an die Anschlüsse "c" und "f" gekoppelt ist. Die CUII gibt dann ein Bedienungsanforderungssignal an den Anschluss "f".

WIEDERANSCHLUSSFOLGE IM EINZELNEN

Es erhebt sich die Frage, was passiert, wenn die CU I und das Gerät 0 gerade getrennt sind, während eine andere CPU den Status oder den Anschluss verlangt. Hier genügt die Feststellung, dass beide Steuereinheiten in einer Anordnung von zwei CU¹s das Abschlussignal eines Gerätes erkennen und aus einer gemeinsam benutzten Tabelle feststellen können, dass das Abschlussignal in ein Fortsetzungssignal oder eine Anforderung zur Fortsetzung bezüglich der Kanäle verzeichnet werden soll. Ausserdem entnimmt die Steuereinheit aus einer Geräte- oder CU-Anschlusszuordnungstabelle die Identität. Aufgrund der, Anforderung zum Wiederanschluss kennt der Kanal die Identität der CPU nicht und somit auch nicht die erneut aufzurufende CCW-Liste. Daher sendet der Kanal ein Erlaubnissignal (SELECT OUT). Die Steuereinheit spricht auf dieses Erlaubnissignal an und antwortet mit dem Gerätenamen ID als Zeiger auf die Hauptspeichertabelle der CCW-Listeh, welche die Geräteidentifikation und die interessierende CCW-Liste paart. Danach nimmt der Kanal die Ausführung der CCW-Folge wieder auf.

Man kann also folgendermassen zusammenfassen: Um ein Gerät wieder an eine CPU anzuschliessen, muss

909846/0663

- 22 - SA 977 043

1. Eine Steuereinheit den sequentiellen Aufruf der Geräteabschlusssignäle einleiten.

2. Die Steuereinheit das Signal REQUEST IN auf den zum Gerät gemäss Bestimmung der Gerätezuordnungstabelle gehörenden Kanälen anheben.

3. Jeder auf das Signal REQUEST. IN ansprechende zugehörige Kanal kann ein Erlaubnissignal erzeugen (SELECT OUT). Wenn mehrere Erlaubnissignale gleichzeitig auftreten, wird diese Situation gelöst und der Kanal mit der höchsten Priorität angeschlossen. Sonst wird der Kanal zuerst bedient, dessen Signal zuerst kommt.

4. Die Steuereinheit die Identifikation des den Wiederanschluss verlangenden Gerätes an den zugehörigen Kanal senden.

5. Der Kanal die Geräteidentifikation als Zeiger für die wiederaufzunehmende CCW-Liste benutzen.

6. Entscheiden, welche Steuereinheit Zugriff zu einem Gerät hat, wo ein einzelnes Geräteendesignal mehrere Erlaubnissignale von den Steuereinheiten anhebt, die mehrere Signale REQUEST IN abgeben und beide Steuereinheiten einen Kanal aufgrund desselben Geräteendesignales belegt haben.

DYNAMISCHER DATENWEGSPEICHER, ADRESSIERUNG UND STEUERUNGEN

Aus den Figuren 6 und 2 ist zu ersehen, dass die Geräte-Steuerungen 27 Und mehrere Speichergeräte 53 über entsprechende Datenwege 55 und 51 ansteuern. Jede der beiden Steuereinheiten 21 und 23, die CU I und die CU II, kann beispielsweise aus einer Datensteuereinheit IBM 3830 bestehen, und die Speichergeräte 53 können z.B. Plattenlaufwerke IBM 3330 sein.

909846/0663

- 23 - SA 977 043

Zu jeder Geräte-Steuerung 27 und 29 gehört eine Kennzeichenleitung 65 bzw. 67, um Befehle an das Plattenlaufwerk, und ein Kennzeichenleitsignal zu senden, um eine Torschaltung für die Kennzeichensammelleitung in jedem der Geräte 53 zu betätigen. Eine Datenausgangssammelleitung 59 bzw. 63 liefert zusätzlich Befehlsinformation und auch die Modulnummer des Plattenlaufwerkes zum Wählen eines bestimmten Laufwerkes, d.h. Gerät 0 bis Gerät 3. Obwohl Einzelheiten der Steuerung und der Beziehungen der Datenwege zwischen der Steuereinheit, der Gerätesteuerung und dem Plattenlaufwerk nicht unbedingt zur Erfindung gehören und im einzelnen beispielsweise in der US-Patentschrift 3 824 563 beschrieben sind, werden bestimmte Gesichtspunkte näher erläutert, die zu dem neuartigen Gerät und dem Verfahren nach dem Erfindungsgedanken gehören.

Die Kennzeichensammelleitungen 65 und 67 führen über zugeordnete Pufferregister in entsprechende programmierte logische Schaltungen 66 und 68. Die programmierten logischen Schaltungen arbeiten als Kennzeichendecodierer, so dass eine vorgegebene Zahl binärer Zeichen auf der Kennzeichensammelleitung decodiert und für die Betätigung einer Anzahl von Steuerleitungen benutzt wird. In einer Plattendatei ist die Adresse einer bestimmten Spur durch eine Kombination der Zylinderadresse und der Kopfadresse angegeben. Die Steuerung fordert durch Erregen der entsprechenden Kennzeichenleitungen und Ausgangssammelleitungen die Zieladresse an. Die Steuerung ist so angelegt, dass eine SEEK-Operation von einem Zylinder zum andern durch Vorwärts- und Rückwärts-Bewegungsbefehle an den Zugriffsmechanismus über eine bestimmte Anzahl von Zylindern ausgeführt wird. Genauere Informationen über die Befehle und die zugehörigen Vorgänge sind der oben erwähnten Patentschrift zu entnehmen.

Die Geräte-Steuerungen 27 und 29 senden nicht nur Befehle und Parameter für die Adressierung und den Zugriff zu Information von den Geräten aus, sondern sie steuern auch Information vom dynamischen Datenwegspeicher 25' an. Dieser bes'teht aus ein Paar Speichern mit wahlfreiem Zugriff 43 und 45, von denen jeder von einem Ausgabepufferregister 75 bzw. 81 bedient wird. Die Speicheradressammelleitungen 69 und 71 sind durch eine entsprechende Umschalt- und Kombinationslogik 73 bzw. 79 miteinander gekoppelt wie¹ die · _Ä ^ ■ .

809846/0663

- 2'4- SA 977 043

Schreibleitungen 59, 67a; 63, 65a und die Leseleitungen 67b, 91, 89 und 57, oder 65b,85, 87 und 61. Ausserdem sind Steuerschaltungen dargestellt, mit denen der Zugriff zu der einen oder anderen Geräte-Steuerung basierend auf den Freisignalen 83 oder 84 gesperrt werden kann.

Die programmierten Logikschaltungen 66 und 68 steuern den Geräte- und Datenwegzustand und sorgen für programmierte Verriegelungen und die Geräte-Kanal-Zuordnungsinformation, die von den entsprechenden Steuereinheiten verwendet wird. Im Falle eines gleichzeitigen Zugriffs wird eine Bindung oder Blockierung unter Steuerung der Systemtaktgeber und der Steuerelemente. 93, 95 und 97 aufgebrochen.

Die beiden Speicher werden an einer Adresse angesteuert, die auf die Speicheradressammelleitungen 69, 71 gegeben wird und mit sich selbst über den Datenweg 77 durch die Kobinationslogikschaltungen 73 und 79 verglichen wird. Die Speicheradresse wird über die Ausgangsdatenleitungen 59 oder 63 mit den entsprechenden Kennzeichen auf den Kennzeichenleitungen 65 und 67 geliefert. Wenn die Speicher 43 und 45 gelesen werden, wird der Inhalt der auf der Speicheradressammelleitung angegebenen Adresse in die Pufferregister 75 oder 81 kopiert und über die Datenwege 67b, die Kombinationslogikschaltung 91 und das Register 89 in die Dateneingabe-Leitungen 57 und 61 übertragen. In die Speicher zu schreibende Daten werden über die Datenausgabe-Leitungen 59 oder 63 durch Kombinations logikschaltungen auf die Schreibleitungen 67a oder 65a gesendet.

Bei der Wahl und Abwahl muss jeder Speicher initialisiert werden. Unter Initialisierung versteht man das Setzen der oben erwähnten Tabellen in die Speicher, damit eine spätere Wahl, ein Wiederanschluss und die Reservierung möglich sind. Die erste Wahl erfolgt von einer Steuereinheit, welche die Gerätesteuerung und die Geräteadresse auf die Datenausgabeleitungen 59 oder 63 setzt und ein Ausgangswahlsignal auf die Kennzeichenleitungen 65 oder 67 sendet. Nachdem die angesteuerte Geräte-Steuerung die Wahladresse geprüft hat, wird die gesamte Adresse auf der Datenausgangssammelleitung für die spätere Benutzung in der Wahlfolge gespeichert. An diesem Punkt läuft der Wahlprozess auf bekannte Weise weiter und ein entsprechendes

908846/0663

-25- SA 977 043

Belegungsbit wird in den Belegungsvektor eingetragen und die üblichen Software- und Hardwareverriegelungen betätigt.

Zur Erfindung gehört die Modifizierung des von der Steuereinheit an die Gerätesteuerung gesendeten Befehlssatzes nur insoweit, als der dynamische Datenwegspeicher 25' angesteuert und s6in Inhalt gelesen und/oder modifiziert werden muss. Jede Steuereinheit sendet daher einen Befehl, durch den die Daten aus dem der Steuereinheit zugeordneten Speicher 43 oder gelesen werden.Die CU I lässt also die Daten aus dem Speicher 43 lesen und die CU II aus dem Speicher 45. Durch einen solchen Lesebefehl werden aus dem ersten Speicher gelesene Daten gleichzeitig mit den an derselben Adres-

se aus dem zweiten Speicher angesteuerten Daten verglichen und über entsprechende Dateneingangsleitungen übertragen. Die Anfangsadresse kann durch eine vorgegebene Zahl sequentieller Bytes spezifiziert werden, die an die Gerätesteuerung auf der Datenausgangsleitung nach dem auf die Kennzeichenaus gangs leitungen gegebenen Befehl gesendet werden.Die Länge der Datenübertragung wird vollständig von der einleitenden Steuereinheit gesteuert.

Durch einen Schreibbefehl sollen Daten von der einleitenden Steuereinheit übertragen und in beiden Speicher 43 und 45 geschrieben werden. Wieder kann die Startadresse durch eine Vorgegebene Anzahl sequentieller Bytes spezifiziert werden, die an die Gerätesteuerung auf den Datenleitungen nach dem auf die Kennzeichenausgangsleitungen gesendeten Befehl übertragen werden. Die Länge der Datenübertragung wird ebenfalls von der einleitenden Steuereinheit gesteuert.

Die Reservierung von Geräten ist natürlich nur mit einem Befehl möglich, durch den eine Sperre gesetzt wird. Eine einleitende Steuereinheit sollte daher einen Befehl senden, der eine programmierte Sperrfunktion liefert, um die unberechtigte Adressierung der Speicher 43 und 45 zu verhindern. Andere Befehle schliessen die Rückstellung der Verriegelungen, das Abfühlen des Status und des Kopieren des Inhaltes eines der Speicher in den anderen ein.

909848/0663

- 26 - ^SA 977 043

SCHLUS SBEMERKUNGEN

Die Erfindung wurde im Zusammenhang mit einem System mit mehreren Zentraleinheiten beschrieben, die gemeinsam ein Speichergeräteuntersystem, entsprechend einer Struktur mit einem asychronen Anforderungs/Antwortkanal, einer Steuereinheit und mehreren Peripheriegeräten, benutzen. Die an die Steuereinheiten angeschlossenen Peripheriegeräte brauchen nicht auf Magnetplattenspeicher oder andere Speichergeräte beschränkt zu bleiben. Jedes beliebige Eingabe/Ausgabegerät kann hierzu verwendet werden. Die Benutzung der Zentraleinheit zum Finden von Datenwegen nach den Erfindungsgedanken gestattet jedem an die Steuereinheit angeschalteten Gerät die Reservierung für eine Zentraleinheit und nicht für einen speziellen Datenweg. In dieser Erfindung kann eine Zentraleinheit ein Gerät über einen Kanal reservieren und hinterher eine E/A-Operation mit demselben Gerät über einen zweiten Kanal beginnen. Das Wesen der Erfindung liegt darin, dass die Datenwegwahl durch eine Steuereinheit mit einem Verfügbarkeitsverzeichnis der verschiedenen Datenwege arbeitet. Dadurch kann jedes Gerät von einem Kanal angeschlossen werden, um die gleiche Kette von Befehlen fortzusetzen. Wenn das Gerät keine ganze Befehlskette über eine Schnittstelle auszuführen braucht, kann es stattdessen den ersten freien Weg für den Wiederanschluss an die einleitende Zentraleinheit wählen. Die Netzwerktopologie und die zugehörige Information ist im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff gespeichert, der zwi'schen zwei Geräte-Steuerungen angeordnet ist. Netzwerktopologie und zugehörige Information können auch auf mehreren Wegen zwischen jede Steuereinheit geschaltet oder auf den Datenspuren eines Speicher-Gerätes aufgezeichnet sein. Wichtig ist, dass dieses Verzeichnis an einem gemeinsamen Steuerknotenpunkt im Netzwerk zur Verfügung steht.

909846/0663

Claims

PATENTANSPRÜCHE

,' 1 . Verfahren zur datenunabhängigen Reservierung, Freigabe ■>-—s

und Wiederverbindung nach Unterbrechung von Ein- und

Ausgabegeräten und Speichern in einem datenverarbeitenden Multiprozessorsystem mittels Kanälen, wobei die Zentral-ι einheiten der Prozessoren Quellenknotenpunkte mit ! Gruppen von Kanälen sind und in dem mehrere Steuerein- ! heiten als Steuerknotenpunkte über zuteilbare Anschlüsse ! die Kanäle aufnehmen und sie selektiv zu Ein- und

Ausgabegeräten durchschalten können, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Gerätesteuerschaltungen (27 und 29), ^! die Anschlußschaltungen (39) und eine Reihenfolge- ; ' steuerung (41) enthalten, ein dynamischer Datenwegspeicherj (25') angeordnet ist, daß in diesem Speicher ein Ver- i ! zeichnis der Netzwerktopologie und die von den Steuer- >

!

'■ einheiten (21, 23) bei der Verwaltung der Datenver- ' bindungen zwischen den Prozessoren und den Ein- und Aus- J gabegeräten benutzte Information über den Zusammenhang gespeichert wird, der aus zwei getrennt ansteuerbaren Speichern (43, 45) besteht, daß über eine anstehende

: Reservierungs- oder Wiederanschlußanforderung das Ver- ! zeichnis durch mindestens eine Steuereinheit (21 oder

23) abgefragt wird und daß jeder Prozessor ein Ein- und Ausgabegerät über einen Kanal reserviert und später eine Ein- und Ausgabeoperation in demselben Ein- und Ausgabegerät über einen anderen Kanal beginnt und nach einer Unterbrechung über einen anderen Kanal die Befehlsfolge fortsetzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf ein initierendes Signal eines ein Anforderungssignal abgebenden Prozessors mindestens eine Steuereinheit (21 oder 23) den Datenweg zu der angeforderten Ein- und Ausgabeeinheit herstellt, wobei sich die Steuer-

SA 977 043 ' . .,

909846/0661

ORIGINALINSPEGTED

J917441

einheit (21 oder 23) vom vermittelnden Kanal (5, 7, 8, 10, 9, 12, 14 oder 16) des Prozessors (1, 3 oder 4) abtrennt.
3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gerätesteuerschaltungen (27 und 29) jeweils aus einer Anschlußschaltung (39 bzw. 47) und einer Reihenfolgesteuerung (41 bzw. 49) besteht, daß zwischen den beiden Gerätesteuerschaltungen (27 und 29) ein dynamischer Datenwegspeicher (25¹) angeordnet ist, der das Verzeichnis der Netzwerktopologie und die von den Steuereinheiten (21 und 22) bei der Verwaltung der Datenverbindungen zwischen den Prozessoren und den Ein- und Ausgabegeräten benutzte Information über den Zusammenhang enthält, der aus einem Paar von Speichern (43, 45) mit direktem Zugriff besteht, die gemeinsam

: von jeder Steuereinheit (CU) über eine entsprechende Anschlußschaltung (39 bzw. 47) ansteuerbar verbunden

! sind, wobei beide Speicher direkt ansteuerbar sind und mit der FoIgeSteuerschaltung (41 bzw. 49) über eine

; Zweiwegverbindung (69 bzw. 71) verbunden sind. j
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, : daß eine Steuereinheit (21) mit der Anpassungsschaltung (39) über zwei -Einrichtungsverbindungen (57 und 59) und ; über eine Zweirichtungsverbindung (65) mit der Polgesteuerschaltung (41) verbunden ist.
5. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch · gekennzeichent,

daß Kennzeichensammelleitungen (65 und 67) über Register mit programmierbaren logischen Schaltungen PLA (ff btw. 68) verbunden sind, die als Kennzeichendecodierer

SA 977 043

809141/0113

BAD ORIGfNAL

nachträglich

geändert

arbeiten, indem eine vorgegebene Zahl binärer Zeichen auf der Kennzeiehensammelleitung decodiert und für die Betätigung einer Anzahl von Steuerleitungen benutzt wird, daß die Ausgänge der programmierbaren logischen Schaltungen (66 und 68) über Speicheradreßregister (73, 79) mit den beiden genannten Speichern (43, 45) verbunden sind und daß die Ausgänge mit nachgeschalteten Vergleichern (80, 82) verbunden sind und daß ein weiterer Eingang dieser vergleicher (80, 82) mit Steuerausgängen jeweils einer programmierbaren logischen Schaltung (66 bzw. 68) verbunden sind.

Schaltungsanordnung nach Anspruch JS, dadurch gekennzeichnet,

daß zwei Speicheradreßsammelleitungen (69 und 71) durch tlmechalt- und Kombinations logikschäl tungen (73 bzw. 79) miteinander gekoppelt sind und daß beim Auslesen der Speicher (43 und 45) der Inhalt der auf der Speicher- adreöeanmielleitung angegebenen Adresse in Pufferregistern (75 öder 81) codiert wird und Über einen Datenweg (67b), eine Kombinationslogikschaltung (91) und ein Register (89) in Dateneingabeleitungen (57 und 61") Überträgen wird.

SA 977 043

ORIGINAL INSPECTED