DE3049774C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zeitteilungs-Steuereinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Teilnehmer- oder Time-Sharing- Einrichtung für den Zugriff auf den Hauptspeicher, der mit einem einzigen Bus zwischen einem zentralen Rechner und mehreren peripheren Rechnern verbunden ist.

Eine solche Einrichtung ist besonders nützlich in Anlagen, die mehrere schnelle periphere Rechner enthalten, insbeson­ dere zur Übertragung von Daten, wo mit dem Ziel, den zen­ tralen Steuerrechner mit gespeichertem Programm zu entlasten, mehrere periphere Austauscheinheiten benutzt werden, die jeweils einen programmierten Rechner kleiner Kapazität ent­ halten, der alle elementaren Funktionen auf einer örtlichen Ebene ausführt.

Diese peripheren Rechner müssen allerdings von Zeit zu Zeit Zugriff auf einen Hauptspeicher haben, beispielsweise für einen Austausch von Informationen mit dem zentralen Rechner.

Dieser Hauptspeicher wird dann mit einem einzigen Bus ver­ bunden und es ist eine nach dem Teilnehmer- oder Time- Sharing-Verfahren arbeitende Einrichtung für den Zugriff auf diesen Speicher erforderlich. Solche Einrichtungen sind allerdings im allgemeinen kompliziert, teuer und langsam.

Eine Zeitteilungs-Steuereinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art ist aus "Fall Joint Computer Conference", 1972, S. 719-732 bekannt. Hierbei liegen an der gemeinsamen Busleitung undifferenziert ver­ schiedene Einheiten, deren Art nicht weiter erläutert ist, die aber alle gleichrangig die Busleitung benutzen können. Das Abfragen der verschiedenen an der Busleitung liegenden Einheiten erfolgt hierbei erst, wenn auf einer besonderen Signalleitung (BUS REQUEST) angezeigt wird, daß eine der Einheiten die Busleitung benutzen möchte. Hierzu wird ein Adressenzähler verwendet. Bei Erreichen des der zutreffenden Adresse entsprechenden Zählerstandes wird der Zähler ange­ halten; nach Abschluß der Übertragung auf der Busleitung kann dann der Zähler entweder weiterlaufen oder auf Null zurückgesetzt werden und von Null aus wieder hochzählen.

Bei der bekannten Anordnung sind also die verschiedenen, die einzige Busleitung benutzenden Einheiten untereinander grundsätzlich gleichberechtigt, dennoch ist aber nicht gewährleistet, daß alle Einheiten bei der Zugriffszuleitung in gleichem Ausmaß berücksichtigt werden.

Bei einer weiteren bekannten Zeitteilungs-Steuereinrichtung gemäß pdp 11/45 processor handbook, Digital Equipment Corporation, 1971, S. 1 bis 11, ist es bekannt, den Zugriff von peripheren Rechnern, die gemeinsam mit einem Haupt­ speicher und einem zentralen Rechner an einem einzigen Bus liegen, auf den Hauptspeicher über bidirektionale Leitungen zu steuern. Die bidirektionalen Leitungen sind hierbei diejenigen des "Unibus". Die bekannte Anordnung enthält also keine den Prüf- und Steuerfunktionen im Zu­ sammenhang mit der Zugriffserteilung zugeordneten bi­ direktionalen Leitungen. Der Zugriff einer peripheren Ein­ heit auf denBus wird bei der bekannten Anordnung nach Prioritäten gewährt, die in einer speziellen Einheit (Unibus priority arbitration Unit) ausgewertet werden. Zugriff erhält jeweils diejenige periphere Einheit, welche die höchste Priorität besitzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zeitteilungs- Steuereinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art zu schaffen, die aufgrund ihrer Arbeits­ geschwindigkeit und ihrer Konzeption geeignet ist, um Fern­ sprechsignale verarbeiten zu können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Die Erfindung geht daher von dem allgemeinen Konzept aus, den Zugriff auf einen Hauptspeicher über eine gemeinsame Busleitung normalerweise dem zentralen Rechner vorzube­ halten, bei Genehmigung durch den zentralen Rechner aber auch einem aus einer Mehrzahl von peripheren Rechnern zu erteilen, deren untereinander gleiche Zugriffspriorität durch zyklisches Abfragen gewährleistet ist. Prioritäts­ konflikte können daher nicht auftreten, da niemals gleich­ zeitig mehrere Anfragen festgestellt werden können.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung ergibt sich aus dem Unteranspruch.

Die Erfindung ermöglicht es u. a., daß gewissen Rechnern eine Priorität für den Zugriff auf die Busleitung durch eine einfache Modifizierung, die an der Prüfschaltung vorge­ nommen wird, zugeordnet werden kann. Ebenso kann eine Über­ wachungsschaltung hinzugefügt werden, um die Zeit des Zugriffes auf den Hauptspeicher, die jedem peripheren Rechner zugestanden wird, zu begrenzen.

Fig. 1 zeigt schematisch die Einrichtung nach der Erfindung und ihre Verbindungen mit den verschiedenen Rechnern der Anlage, und

Fig. 2 zeigt schematisch und teilweise die bevorzugte Ausfüh­ rungsform einer solchen Einrichtung.

Gemäß Fig. 1 ist ein zentraler Rechner 1 mit einem Haupt­ speicher 2 über einen Übertragungsbus 3 verbunden. Periphere Rechner 41, 42, 43 . . . können ebenfalls mit dem Bus 3 ver­ bunden sein.

In der Figur sind allein drei periphere Rechner dargestellt worden, es ist aber klar, daß die Anzahl dieser peripheren Rechner von drei verschieden sein kann. Beispielsweise ist in der Telefonie aufgrund von zugelassenen Normen die Anzahl dieser peripheren Rechner kleiner oder gleich sechzehn.

Die verscheidenen Rechner arbeiten asynchron, es ist aber möglich, sie durch Hinzufügen eines gemeinsamen Taktgebers zu synchronisieren.

Normalerweise hat allein der zentrale Rechner 1 ständig Zu­ griff auf den Speicher 2 über den Übertragungsbus 3, und die peripheren Rechner 41, 42, 43 . . . sind von dem Bus 3 getrennt. Wenn jedoch einer von ihnen Zugriff auf einen großen Speicher benötigt, beispielsweise für einen Austausch von Informationen mit einem anderen Rechner, muß die Geneh­ migung von einer Teilnehmereinrichtung 5 des Busses 3 ver­ langt werden, damit sich der periphere Rechner an den Bus anschalten kann und dabei jede Störung der auf dem Bus in Umlauf befindlichen Information vermieden wird.

Zu diesem Zweck enthält die Teilnehmereinrichtung 5 eine Prüfschaltung 6, die Zweirichtungsverbindungen mit den verschiedenen peripheren Rechnern 41, 42, 43 . . . hat, so daß sie einerseits eine eventuelle Zugriffsanforderung erkennen kann, die einer von ihnen aussendet, und anderer­ seits die Adresse des peripheren Rechners, der sie ausge­ sandt hat, ermitteln kann.

Die Adresse wird dann zu den verschiedenen peripheren Rech­ nern 41, 42, 43 . . . und die Information über die Anforderung des Zugriffes auf den Bus 3 wird zu der Entscheidungsschal­ tung 7 übertragen, die außerdem eine Information über den Belegungs- oder Nichtbelegungszustand des Busses 3 über ihre Zweirichtungsverbindung mit den peripheren Rechnern empfängt und von seiten des zentralen Rechners 1 die Genehmigung empfängt, den Bus 3 einem peripheren Rechner zu­ zuweisen, wenn der zentrale Rechner 1 von dem Bus 3 getrennt werden kann, ohne eine Übertra­ gungsfolge zu unterbrechen, die gerade mit dem Speicher 2 im Gange ist.

Wenn die Prüfschaltung 6, beispielsweise von dem Rechner 42 ausgesandte Anforderung, mit dem Bus 3 verbunden zu wer­ den, erkannt hat, prüft die Entscheidungsschaltung 7 bei den verschiedenen peripheren Rechnern, ob der Bus frei ist, und, wenn der zentrale Rechner 1 den Speicher 2 nicht benötigt, gibt sie dem Rechner 42 die Genehmigung, sich auf den Bus 3 aufzuschalten, und allen anderen Rechnern den Befehl, sich von dem Bus zu trennen, falls sie es nicht bereits getan haben. Die Prüfschaltung 6 setzt dann ihre Funktion fort. Wenn das Ende der Belegung des Busses 3 durch den peripheren Rechner 42 festgestellt wird, hat der zentrale Rechner 1 erneut Zugriff auf den Speicher 2 über den Bus 3.

Wie zu erkennen ist, ist der Zugriffszyklus auf den Speicher 2 asynchron, es müssen lediglich gewisse Betriebssignale aus Gründen der Kompatibität zwischen den verschiedenen Rechnern synchronisiert werden.

Die Übertragung einer Nachricht von einem Rechner zu einem anderen Rechner erfolgt mit Hilfe eines Zyklus des Ein­ schreibens in den Speicher 2, der durch den sendenden Rech­ ner ausgeführt wird, gefolgt von einem Zyklus des Lesens des Speichers 2, der durch den empfangenen Rechner ausge­ führt wird; die Verbindungen, die erforderlich sind, um den empfangenen Rechner darüber zu informieren, daß er einen Zyklus des Lesens des Speichers 2 auszuführen hat, sind in der Figur nicht dargestellt worden, da sie nicht Teil der Erfindung sind.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Teilnehmereinrichtung 5 ist teil­ weise in Fig. 2 dargestellt worden, in der gleichen Teile wie in dem Schaltbild von Fig. 1 gleiche Bezugszahlen tragen.

Die Prüfschaltung 6 enthält vor allem einen zyklischen Zäh­ ler 61, einen Multiplexer 62 und eine Kippschaltung 63.

Die Eingänge des Multiplexers 62 sind mit den verschiedenen peripheren Rechnern 41, 42, 43 . . . verbunden; der wird mit Hilfe des zyklischen Zählers 61 gesteuert, dessen Zyklus von der Anzahl der peripheren Rechner abhängig ist, die mit dem Bus 3 verbunden werden können. In einem Ausführungsbeispiel beträgt die Zeit der Verbindung des Multiplexers mit jeder Eingangsleitung 200 ns.

Wenn die Anforderung, mit dem Bus verbunden zu werden, die durch einen der peripheren Rechner 41, 42, 43 . . . ausgesandt wird, erkannt wird, ändert die Kippschaltung 63 ihren Zustand und blockiert den zyklischen Zähler 61 an der Adresse des peripheren Rechners, der die Anforderungen ausgesandt hat.

Die Entscheidungsschaltung 7 empfängt dann die Information über die Kippschaltung 63. Die Genehmigung, sich auf den Bus aufzuschalten, wird dann, sobald der Bus frei ist, in Form eines einfachen Signals an den durch den zyklischen Zähler 61 der Prüfschaltung 6 angegebenen Rechner gegeben.

Sobald die Genehmigung gegeben ist, wird die Kippschaltung 63 in den Ausgangszustand rückgesetzt, und der zyklische Zähler 61 wird wieder in Betrieb gesetzt.

Claims (2)

1. Zeitteilungs-Steuereinrichtung zur Steuerung der Be­ nutzung einer Busleitung durch eine Mehrzahl von an diese angeschlossenen Einheiten mittels über bidirektio­ nale Leitungen übertragener Signale und einer Prüfschal­ tung zum Abfragen der Einheiten über zugeordnete bi­ direktionale Leitungen zwischen der Prüfschaltung und diesen Einheiten, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Busleitung (3) angeschlossenen Einheiten ein zentraler Rechner (1), eine Mehrzahl von peripheren Rechnern (41, 42, 43 . . .) und ein Hauptspeicher (2) sind, von denen allein der zentrale Rechner (1) normaler­ weise und die peripheren Rechner (41, 42, 43 . . .) nur auf Anforderung Zugriff zu dem Hauptspeicher (2) über die Busleitung (3) haben, daß eine Entscheidungsschaltung (7) über zugeordnete bidirektionale Leitungen zwischen der zyklisch abfragenden Prüfschaltung (6) und der Ent­ scheidungsschaltung (7) aus der Prüfschaltung (6), in der die Adresse eines peripheren Rechners, der Zugriff zum Hauptspeicher verlangt, bestimmt wird, die Infor­ mation über die Anforderung des Zugriffs auf den Haupt­ speicher empfängt, und daß die Entscheidungsschaltung (7) den Zugriff des betreffenden peripheren Rechners (41, 42, 43 . . .) auf die Busleitung (3), sobald der zentrale Rechner (1) diesen Zugriff genehmigt, mittels über zugeordnete bidirektionale Leitungen zwischen der Entscheidungsschaltung (7) und den peripheren Rechnern (41, 42, 43 . . .) übertragener Signale freigibt.

2. Zeitteilungs-Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfschaltung (6) einen zyk­ lischen Zähler (61), einen Multiplexer (62) und eine Kippschaltung (63) enthält, daß der Multiplexer (62) durch den zyklischen Zähler (61) gesteuert wird, daß der Zyklus des zyklischen Zählers (61) von der Anzahl der peripheren Rechner (41, 42, 43 . . .) abhängig ist, die mit dem Bus (3) verbunden werden können, daß der Multi­ plexer (62) an seinen Eingängen mit den peripheren Rechnern (41, 42, 43 . . .) und an seinem Ausgang mit dem Eingang der Kippschaltung (63) verbunden ist, wobei der Ausgang der Kippschaltung (63) mit dem Zähler (61) verbunden ist, so daß der zyklische Zähler (61) an der Adresse desjenigen peripheren Rechners, der Zugriff auf den Bus (3) angefordert hat, angehalten werden kann, daß der Ausgang der Kippschaltung (63) mit dem Eingang der Entscheidungsschaltung (7) verbunden ist, von welcher ein Ausgang einerseits mit einem Eingang der Kippschal­ tung (63) verbunden ist, damit letztere in ihren Anfangs­ zustand rückgesetzt werden kann, und andererseits mit der Steuerklemme des zyklischen Zählers (61) verbunden ist, damit letzterer wieder in Betrieb gesetzt werden kann, sobald die Genehmigung, sich auf den Bus (3) aufzu­ schalten, durch die Entscheidungsschaltung (7) gegeben worden ist.