DE3123446A1

DE3123446A1 - Anordnung zur steuerung des buszugriffs einer vielzahl von einen bus benutzenden einrichtungen in einem mit zumindest zwei optischen mischern als passives bussystem aufgebauten netzwerk, insb. fuer mehrrechnersysteme

Info

Publication number: DE3123446A1
Application number: DE19813123446
Authority: DE
Inventors: Anton Dipl.-Ing. Sauer; Hans Ing.(grad.) 8034 Germering Thinschmidt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1981-06-12
Filing date: 1981-06-12
Publication date: 1983-01-05

Description

Anordnung zur Steuerung des Buszugriffs einer Vielzahl
von einen Bus benutzenden Einrichtungen in einem mit zumindest zwei optischen Mischern als passives Bussystem aufebauten Netzwerk. insbesondere für Mehrrechnersvsteme Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Steuerung des Buszugriffs einer Vielzahl von einen Bus benutzenden Einrichtungen in einem mit zumindest zwei optischen Mischern als passives Bussystem aufgebauten Netzwerk, insbesondere für Mehrrechnersysteme, wobei die den Bus benutzenden Einrichtungen untereinander Information austauschende Teilnehmer, beispielsweise Einzelrechner eines Mehrrechnersystems, sein können.
Passive Bus systeme sind dadurch gekennzeichnet daß inner halb des Busses keine Vorleistungen getroffen sind, Zugriffe der angeschlossenen Einrichtungen, beispielsweise Einzelrechner eines Mehrrechnersystems, auf den Bus zu steuern, zu priorisieren und zu überjachen. Jede Station ist grundsätzlich als gleichberechtigt zu betrachten. Treten nun gleichzeitig in mehreren Stationen Kommunikationswünsche auf, so muß dafür gesorgt werden, daß nur eine Station den Bus belegen kann, da sonst bei gleichzeitigem Senden eine Überlagerung der betreffenden Informationen zustande kommt, womit diese jeweils verfälscht werden.
Für bekannte Zugriffsverfahren in Bussystemen, bei denen die Buszugriffe dezentral von den einzelnen Stationen abgewickelt werden, finden verschiedene Prozeduren Anwendung. Das bekannteste und auch für optische Koppler einsetzbare Zugriffsverfahren ist das "Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD)',-Verfahren. Dieses bekannte Verfahren wird bei einem passiven Bus system vollkommen dezentral abgewickelt. Es ist beispielsweise aus Local Area Communications Network Symposium, Boston, May 1979: ttPerformance of an Ethernet Local Network1t von John F. Shoch und Jon. A. Hupp bekannt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Steuerung des Buszugriffs, wie oben angegeben, zu schaffen, die einen mit bekannten Bauelementen ausgeführten einfachen Aufbau besitzt und darüberhinaus in,der Lage ist, von einer Betriebsweise entsprechend einem passiven Bussystem fallweise aufgrund bestimmter Betriebsbedingungen, beispielsweise bei Auftreten einer großen Verkehrslast, von einer asynchronen auf eine synchrone Betriebsweise umzuschalten, um Zugriffskollisionen und damit unerwünschte Fehlzeiten für einen Informationsaustausch zu vermeiden.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Zugriffskoordinator- und Steuereinrichtung mit einem Lichtsignalempfänger über einen empfängerseitigen Lichtwellenleiter an einen Lichtsignalausgang eines ersten optischen Mischers eines Paares von optischen Mischern und mit einem Lichtsignalsender über einen senderseitigen Lichtwellenleiter an einen Lichtsignaleingang eines zweiten optischen Mischers des Paares von optischen Mischern angeschlossen ist, daß die auf den Bus zugreifenden Einrichtungen mit ihren jeweiligen Lichtsignalsendern über individuelle Lichtwellenleiter an entsprechende Lichtsignaleingänge des ersten optischen Mischers und mit ihren jeweiligen Lichtsignalempfängern über individuelle Lichtwellenleiter an entsprechende.. Lichtsignalausgänge des zweiten optischen Mischers angeschlossen sind, daß die Zugriffskoordinator-und Steuereinrichtung Teileinrichtungen enthält, mittels derer ein bestehender Informationsfluß in dem Netzwerk unterbrechbar ist, Information zwischengespeichert, Daten vorverarbeitet und Lichtsignale zu gegebener Zeit an die Lichtsignalempfänger der Einrichtungen weitergegeben werden können, und daß die Zugriffskoordinator- und Steuereinrichtung weitere Teileinrichtungen enthält, mittels derer den Einrichtungen individuell ein Zugriff auf den Bus ermöglicht wird, so daß bei einer damit bestehenden synchronen Betriebsweise keine Zugriffskollision im Falle gleichzeitig anstehender Zugriffsanforderungen von mehreren Einrichtungen entstehen kann.
Die vorliegende Erfindung bietet den Vorteil, daß der Informationsfluß durch das passive Bussystem an zentraler Stelle durch einfache Mittel unterbrechbar ist, wodurch wiederum ermöglicht wird, daß von dieser zentralen Stelle aus prioritätsbestimmende oder prioritätsandernde oder sonstige Signale an ausgewählte oder alle der angeschlossenen Einrichtungen ausgesendet werden können Darüberhinaus ist vorteilhaft, daß die Zugriffskoordinator- und Steuereinrichtung einen einfachen und daher zuverlässigen Auf bau aufweist. Außerdem ist keine die Laufzeit der Signale wesentlich verändernde aufwendige Leitungsführung erforderlich.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die in den Unteransprüchen angegebenen erkmale geRennzeichnet.
Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer, Ausfüh rungsbeispiele für die Erfindung betreffender Figuren im einzelnen erläutert.
Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels für die vorliegende Erfindung mit einem ersten optischen Mischer 21, einem zweiten optischen Mischer 22 und einer zwischen diesen beiden optischen Mischern geschalteten Zugriffskoordinator- und Steuereinrichtung 1 sowie an die beiden optischen Mischer 212 22 angeschlossenen Einrichtungen 31 3n.
Fig. 2 zeigt das Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1, jedoch mit einer zusätzlichen Zugriffskoordinator- und Steuereinrichtung zu der Zugriffskoordinator- und Steuereinrichtung 1, nämlich einer Ersatz-Zugriffskoordinator- und Steuereinrichtung 1' und einer Ersatzschalteinrichtung 11.
Wie bereits erläutert, zeigt Fig. 1 ein Blockschaltbild für ein Ausführungsbeispiel mit einer Zugriffskoordinator-und Steuereinrichtung 1 und zwei optischen Mischern 21 und 22, die ein Paar von optischen Mischern 2 bilden. Die Zugriffskoordinator- und Steuereinrichtung 1 ist mit einem Lichtsignalempfänger E über einen empfängerseitigen Lichtwellenleiter LWLE an einen Lichtsignalausgang des ersten optischen Mischers 21 und mit einem Lichtsignalsender S über einen senderseitigen Lichtwellenleiter LWLS an einen Lichtsignaleingang des zweiten optischen Mischers 22 des Paares von optischen Mischern 2 angeschlossen. Die auf den Bus zugreifenden Einrichtungen 31 ... 3n sind mit ihren jeweiligen Lichtsignalsendern S' über individuelle Lichtwellenleiter an entsprechende Lichtsignaleingänge des ersten optischen Mischers 21 und mit ihrem jeweiligen Lichtsignalempfänger E' über individuelle Lichtwellenleiter an entsprechende Lichtsignalausgänge des zweiten optischen Mischers 22 angeschlossen. Die Zugriffskoordinator-und Steuereinrichtung 1 enthält Teileinrichtungen, mittels derer ein bestehender Informationsfluß in dem Netzwerk unterbrechbar ist. Außerdem können mit diesen Teileinrichtungen Information zwischengespeichert, Daten vorverarbeitet und Lichtsignale zu gegebener Zeit an die Lichtsignalempfänger E' der Einrichtungen 31 ... 3n weitergegeben werden. Außerdem enthält die Zugriffskoordinator-und Steuereinrichtung 1 weitere Teileinrichtungen, mittels derer den Einrichtungen 31 ... 3n individuell ein Zugriff auf den Bus ermöglicht wird, so daß bei einer damit bestehenden synchronen Betriebsweise keine Zugriffskollision im Falle gleichzeitig anstehender Zugriffsanforderungen von mehreren Einrichtungen 31 ... 3n entstehen kann.
Die Zugriffskoordinator- und Steuereinrichtung 1 läßt für den Fall, daß die Wahrscheinlichkeit einer Zugriffskollision aufgrund der bestehenden Verkehrslast in der Anordnung einen vorgegebenen Wert unterschreítet, einen bestehenden Informationsfluß unbeeinflußt, so daß sich eine asynchrone Betriebsweise der Anordnung ergibt, wobei die einzelnen Einrichtungen 31 » 3n freizügig auf den Bus zugreifen können, so daß eine geringstmögliche Verzögerung des Informationsflusses gegeben ist. Für die asynchrone Betriebsweise wird vorzugsweise das an sich bekannte "Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD)11-Verfahren verwendet.
Fig.2 zeigt, wie bereits erläutert, ein Blockschaltbild für ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel für die vorliegende Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß zusätzlich zu der Zugriffskoordinator- und Steuereinrichtung 1 eine Ersatz-Zugriffskoordinator- und Steuereinrichtung 1' vorgesehen ist Desweiteren ist eine Ersatzschalteinrichtung 11 vorgesehen, die in an sich bekannter Weise über Überwachungs- und Signalisierungsleitungen einerseits mit der Zugriffskoordinator- und Steuereinrichtung 1 und andererseits mit der Ersatz-Zugriffskoordinator- und Steuereinrichtung 1' verbunden ist. Die Ersatz-Zugriffskoordinator- und Steuereinrichtung 1' ist, wie Fig. 2 zeigt, in gleicher Weise wie die Zugriffskoordinator- und Steuereinrichtung 1 an den ersten optischen Mischer 21 und den zweiten optischen Mischer 22 angeschlossen. Eine nicht gezeigte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß zumindest drei Zugriffskoordinator- und Steuereinrichtungen in gleicher Art an den ersten optischen Mischer 21 und den zweiten optischen Mischer 22 angeschlossen sind und daß diese Zugriffskoordinator- und Steuereinrichtungen in an sich bekannter Weise mit einer Ersatzschalteinrichtung zusammengeschaltet sind. Eine Anordnung mit zumindest drei Zugriffskoordinator- und Steuereinrichtungen kann vorteilhaft in solchen Netz-, Steuer-, Regel- oder überwachungssystemen eingesetzt werden, bei denen es auf eine höchstmögliche Betriebssicherheit ankommt, beispielsweise in Kernkraftwerken oder in der Raumfahrt.
Die Zugriffskoordinator- und Steuereinrichtung kann gemäß ihrer vorteilhaften Anordnung zwischen zwei optischen Mischern auf einfache Weise Zugriffsberechtigungen nach einer vorgegebenen Prioritätenliste auf die einzelnen Einrichtungen 31 ... 3n verteilen. In einer solchen Prioritätenliste können die Einrichtungen 31 31 3n gruppenweise vermerkt sein, und die Zugriffsfreigabe für diese Gruppen von Einrichtungen 31 ... 3n können in freizügiger Folge und .Häufigkeit verteilt werden. Eine solche Verteilung der Zugriffsfreigaben kann in an sich bekannter Weise jeweils von einer vorhandenen Verkehrslast abhängig gemacht werden. Dazu sieht eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, daß in der Zugriffskoordinator- und Steuereinrichtung 1, 1 zur Erfassung und Beurteilung der Verkehrslast ein Rechner vorgesehen ist.
10 Patentansprüche 2 Figuren

Claims

Patentansprüche 1. Anordnung zur Steuerung des Buszugriffs einer Vielzahl von einen Bus benutzenden Einrichtungen in einem mit zumindest einem Paar von optischen Mischern als optisches Bussystem aufgebauten Netzwerk, insbesondere für Mehrrechnersysteme, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß eine Zugriffskoordinator und Steuereinrichtung (1) mit einem Lichtsignalempfänger (E) ueber einen empfängerseitigen Lichtwellenleiter (LWLE) an einen Lichtsignalausgang eines ersten optischen Mischers (21) eines Paares von optischen Mischern (2) und miqeinem Lichtsignalsender (S) über einen senderseitigen Lichtwellenleiter (LWLS) an einen Lichtsignaleingang eines zweiten optischen Mischers (22) des Paares von optischen Mischern (2) angeschlossen ist, daß die auf den Bus zugreifenden Einrichtungen (31"' 3n) mit ihren jeweiligen Lichtsignalsendern (S') über individuelle Lichtwellenleiter an entsprechende Lichtsignaleingänge des ersten optischen Mischers (21) und mit ihren jeweiligen Lichtsignalempfängern (Es) über individuelle Lichtwellenleiter an entsprechende Lichtsignalausgänge des zweiten optischen Mischers (22) angeschlossen sind, daR die Zugriffskoordinator- und Steuereinrichtung (1) Teileinrichtungen enthält, mittels derer ein bestehender Informationsfluß in dem Netzwerk unterbrechbar ist, Information zwischengespeichert, Daten vorverarbeitet und Lichtsignale zu gegebener Zeit an die Lichtsignalempfänger (E') der Einrichtungen (31...3n) weitergegeben werden können, und daß die Zugriffskoordinator und Steuereinrichtung (1) weitere Teileinrichtungen enthält, mittels derer den Einrichtungen (31 w 3n) individuellwein Zugriff auf den Bus ermöglicht wird, so daß bei einer damit bestehenden synchronen Betriebsweise keine Zugriffskollision im Falle gleichzeitig anstehender Zugriffsanforderungen von mehreren Einrichtungen (31...3n) entstehen kann.
2. Verfahren zum Betrieb der Anordnung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Zugriffskoordinator- und Steuereinrichtung (1) für den Fall, daß die Wahrscheinlichkeit einer Zugriffskollision aufgrund der bestehenden Verkehrs last in der Anordnung einen vorgegebenen Wert unterschreitet, einen bestehenden Informationsfluß unbeeinflußt läßt, so daß sich eine asynchrone Betriebsweise der Anordnung ergibt, wobei die einzelnen Einrichtungen (31..Z3n) freizügig auf den Bus zugreifen können, so daß eine geringstmögliche Verzögerung des Infortnationsflusses gegeben ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t ,.daß die Zugriffskoordinator-und Steuereinrichtung (1) einen Kollisionsindikator enthält, mittels dessen erkennbar ist, daß zwei oder mehr Signalsender (S') gleichzeitig Signale in das Bussystem senden.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß für die asynchrone Betriebsweise das an sich bekannte "Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD)"- Verfahren verwendet wird.
5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch g e ke n n -z e i c h n e t , daß zusätzlich zu der Zugriffskoordinator- und Steuereinrichtung (1) eine Ersatz-Zugriffskoordinator- und Steuereinrichtung (1') vorgesehen ist, daß eine Ersatzschalteinricitung (11) vorgesehen ist, die in an sich bekannter Weise über Uberwachungs- und Signalisierungsleitungen einerseits mit der Zugriffskoordinator- und Steuereinrichtung (14 und andererseits mit der Ersatz-Zugriffskoordinator- und Steuereinrichtung (1') ) verbunden ist, und daß die Ersatz-Zugriffskoordinator- und Steuereinrichtung (1') in gleicher Art wie die Zugriffskoordinator- und Steuereinrichtung (1) an den ersten optischen Mischer (21) und den zweiten optischen Mischer (22) angeschlossen ist.
,6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß zumindest drei Zugriffskoordinator- und Steuereinrichtungen in gleicher Art an den ersten optischen Mischer (21) und den zweiten optischen Mischer (22) angeschlossen sind und daß diese Zugriffskoordinator- und Steuereinrichtungen in an sich bekannter Weise mit einer Ersatzschalteinrichtung zusammengeschaltet sind.
7. Verfahren zum Betrieb der Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Zugriffskoordinator- und Steuerein richtung Zugriffsberechtigungen nach einer vorgegebenen Prioritätenliste auf die einzelnen Einrichtungen (31...
3n) verteilt 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß in der Prioritätenliste die Einrichtungen (31° 3n) gruppenweise vermerkt sind und daß die Zugriffsfreigaben für diese Gruppen von Heinrich tungen (31...3n) in freizügiger Folge und Häufigkeit verteilt werden können.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch g e ke n n q z e i c h n e t , daß die Verteilung der Zugriffsfreigaben von der jeweils vorhandenen Verkehrs last in an sich bekannter Weise abhängig gemacht wird
10. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 9, dadurch g zu e k e n n z e i c h n e t , daß in der Zugriffskoordinator- und Steuereinrichtung (1) zur Erfassung und Beurteilung der Verkehrslast ein Rechner vorgesehen ist.