DE3207339C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Pufferspeicheranordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, wie aus der DE-OS 29 35 135 bekannt.

Sie ist insbesondere anwendbar im Rah­ men einer Schaltungsanordnung, die zur Verkehrserfassung in einem Nachrichtennetz dient und Gegenstand der Patent­ anmeldung P 32 07 338.0 ist. Auf diese Patentanmeldung wird hier ausdrücklich Bezug genommen. Sie geht aus von der Verkehrserfassung mittels Sensoren, denen ein Zwi­ schenspeicher nachgeschaltet ist.

In postalischen Nachrichtennetzen besteht insbesondere für festgeschaltete, vermietete Leitungen die Notwendig­ keit, den Fernsprech- bzw. Datenverkehr zu erfassen und seine Dauer zu messen.

Die Sensoren sind zu sogenannten Einsätzen zusammengefaßt. In jedem Einsatz werden die Sensoren zur Verkehrserfassung zyklisch in einem vorgegebenen Zeitraster nacheinander ab­ gefragt, ob sie Verkehr anzeigen. Ein Sensorausgang zeigt eine binäre 1 bei Verkehr und eine binäre 0 bei Nichtver­ kehr. Die in diesen Sensorsignalen enthaltenen Sensorin­ formationen werden in einem sogenannten Zwischenspeicher abgelegt.

Für die nachfolgende Verarbeitung der von den Sensoren ge­ lieferten Sensorinformationen (Datenströme) liegt es nahe, eine Parallelverarbeitung vorzunehmen. Das parallele Verar­ beiten von n parallelen Datenströmen, die von n Sensorein­ sätzen erzeugt werden, führt zu einem Aufwand von n Verar­ beitungseinheiten und n Speichereinheiten. Dabei müssen in jedem Datenstrom zyklisch ebensoviel Verkehrsinformationen in Gestalt von Sensorsignalen seriell übertragen werden, wie Sensoren in einer Sensoreinheit vorhanden sind. Jede Ver­ kehrsinformation muß unter Realzeitbedingungen aufaddiert werden. Sie soll über einen Fernschreiber ausdruckbar sein.

Dementsprechend war es Aufgabe der Parallelerfindung, den technischen Aufwand für die Verarbeitung der Sensorinformatio­ nen zu reduzieren. Deshalb wurde vorgeschlagen, den Zwischen­ speicher aus mehreren Baugruppen aufzubauen. Die erste soll­ te ein serieller Empfänger sein, der an mehrere Sensoren an­ geschlossen ist, mit Mitteln zur Übernahme und formellen Kontrolle der gemultiplexten Sensorsignale sowie zur Speicherung der entsprechenden Sensorinformationen in einem Übergabepuffer. Die zweite sollte eine mit dem Übergabepuffer verbundene Steuereinheit sein mit Mitteln zur Übernahme der im Übergabepuffer gespeicherten Sensorinformationen. Dadurch kann die Bearbeitung der anfallenden Aufgaben leicht auf ver­ schiedene Baugruppen verteilt werden. Dabei ist aber der Signalaustausch zwischen den Baugruppen ein sehr zeitkritischer Vorgang. In der Regel sind nämlich die Funktionsabläufe der einzelnen Baugruppen nicht synchronisiert. Dadurch kann es geschehen, daß eine Baugruppe innerhalb ihres Funktionsab­ laufes Informationen anfordern bzw. abgeben will, wenn die andere Baugruppe sich in einer zeitkritischen Funktionsphase befindet. Läßt man eine Unterbrechung der zeit­ kritischen Funktionsphase zu, so führt dies zu einer Störung im Funktionsablauf. Wird keine Unterbrechung zugelassen, so kann die Baugruppe, die gerade auf einen Informationszufluß oder -abfluß angewiesen ist, so behindert werden, daß ihr Funktionsablauf gestört wird.

Wichtig ist es, dafür zu sorgen, daß solche Störungen nur dann eintreten, wenn ganz bestimmte Konstellationen von Funktionsablaufphasen der einzelnen Baugruppen vorliegen. Man kann die Störungen zwar vermeiden, wenn das gesamte System so ausgelegt wird, daß sich die Dauer der Funktions­ abläufe des gesamten Systems orientiert an den denkbar größ­ ten Verzögerungen, die durch die denkbar ungünstigsten ge­ genseitigen Störungen der einzelnen Funktionsabläufe hervor­ gerufen werden können. Dies hat aber zur Folge, daß der tech­ nische Aufwand des Gesamtsystems erhöht werden muß, während gleichzeitig die zeitliche Auslastung der einzelnen Bau­ gruppen infolge von Synchronisier-Wartezeiten sinkt.

Das Problem, eine Schaltungsanordnung anzugeben, durch wel­ che die zuvor beschriebenen gegenseitigen Störungen bei Signalaustausch zwischen zwei Baugruppen weitgehend vermie­ den werden, könnte durch Schaltungsanordnungen nach der vorveröffentlichten DE-OS 29 35 135 oder nach der älteren Anmeldung P 31 07 575.4 gelöst werden, indem nämlich die beiden Speicher bei jedem Aufgabenwechsel (erste Aufgabe: Einspeichern; zweite Aufgabe: Auslesen) alternierend in den Signalweg einschaltbar sind.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die zeitliche Auslastung der Baugruppen zu steigern und den Aufwand für die Pufferspeicher­ anordnung zu reduzieren.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Pufferspeicheranordnung mit den Merkmalen des Patentanspruches.

Obwohl die Erfindung bisher und im folgenden anhand der Zeichnung und am konkreten Beispiel eines Verkehrserfassungs­ systems beschrieben wurde bzw. wird, ist sie hierauf nicht beschränkt.

Für ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild und

Fig. 2 ein Funktionsablaufbild.

Die Zeichnung zeigt eine Pufferspeicheranordnung für einen Zwischenspeicher eines Verkehrserfassungssystems mit einer ersten Baugruppe C 1, die als Empfänger für Sensorsignale dient und einem zweiten Baustein C 2 als Steuereinheit. Zwischengeschaltet ist ein Übergabepuffer oder zweiter Speicher S 2, der von den Baugruppen C 1, C 2 über Adreß-, Datenbusse und Steuerleitungen A 10, A 20, A 30 bzw. D 10, D 20, und D 30 bzw. St 1, St 3 erreichbar ist. Die Steuerleitungen St 1 und St 3 haben ihren Ursprung in Logikschaltungen L 1, L 2 und L 3. In diesen Logikschaltungen werden die Mikroprozessor- Steuersignale W 1, IO/M, R 1 bzw. R 2 mit jeweils einer Adresse verknüpft, die jeweils aus den Adreßbussen A 10 und A 20 abge­ leitet wird. Die Bedeutung der einzelnen Mikroprozessor-Steuersignale ist W- write (Daten in den Speicher (RAM) schreiben) R- read (Daten vom Speicher (RAM) lesen) IO/M- Selektion zwischen Eingang (INPUT), Ausgang (Output) einerseits und Speicher (Memory) andererseits.

Da nur C 1 in den Übergabepuffer S 2 einschreibt, nicht aber C 2, wird nur W 1 benötigt. W 2 wird für den Übergabepuffer nicht verwendet. Die erste Baugruppe C 1 empfängt über nicht gezeigte Leitungen mehrere parallele Signalströme, von denen jeder einen Zyklus aufweist, innerhalb dessen die Verkehrs­ werte von Sensoren zur ersten Baugruppe C 1 periodisch über­ mittelt werden. Eine optimale Aufgabenverteilung unter den Baugruppen läßt sich erreichen, wenn die erste Baugruppe C 1 den Empfang der parallelen Signalströme von den Sensoren übernimmt, die ein­ zelnen Verkehrswerte summiert und abspeichert. Andere Bau­ gruppen können dann die Verkehrswerte im Hinblick auf die unterschiedlichsten Anwendungen weiter verarbeiten. Beim vorliegenden Anwendungsfall wird die Problematik des Si­ gnalaustausches dadurch abgeschwächt, daß zwischen der als Empfänger dienenden Baugruppe C 1 und den übrigen Baugrup­ pen eine Signalübermittlung nur in einer Übertragungsrich­ tung benötigt wird und daß nicht jedes von den Sensoren in die erste Baugruppe C 1 einlaufende Sensorsignal weiter ver­ mittelt werden muß. Es genügt vielmehr, zyklusweise aufsum­ mierte Sensorsignale zur Weiterverarbeitung weiter zu ver­ mitteln, jeweils entsprechend dem neuesten Stand der Mes­ sungen der Sensoren. Alle Zwischenwerte, die zu früheren Zeitpunkten aufaddiert wurden, sind ohne Bedeutung und kön­ nen übergangen werden. Wie aus dem Patentanspruch entnehmbar, wird bei der Erfindung nicht nur ein Speicher in Gestalt eines Übergabepuffers (S 2) als Zwischenglied zwischen den beiden Baugruppen C 1, C 2 vorgesehen, sondern insgesamt zwei Speicher (RAM) S 1, S 2. Im Gegensatz zum Be­ kannten ist aber der erste Speicher S 1 ständig mit der er­ sten Baugruppe C 1 verbunden, während der zweite S 2 meistens parallel zum ersten von der ersten Baugruppe C 1 gefüllt wird. Zu definierten Zeiten gibt die erste Baugruppe C 1 die Erlaubnis, daß die als Steuereinheit arbeitende zweite Bau­ gruppe C 2 den zweiten Speicher S 2 von Bussen A 10, D 10 abschalten und an die Busse A 20, D 20 schalten darf. Hierzu dienen Umschaltmittel Sa 13, Sd 13 bzw. Sa 32, Sd 32. Ebenso werden die Steuerleitungen St 1 und St 3 durch die Schaltmit­ tel Sst 1 und Sst 3 ab- bzw. angeschaltet. Die Baugruppe C 1 kann mit dem ersten Speicher S 1 während dieser Phase unge­ hindert weiter arbeiten, während die Baugruppe C 2 ebenso ungehindert den zweiten Speicher S 2 leeren kann. Das Wiederanschalten des zweiten Speichers S 2 an die Busse A 10, D 10 und an die Steuerleitungen St 1 kann wiederum nur mit Erlaubnis der ersten Baugruppe C 1 zu definierten Zeiten er­ folgen. Da nach dem Wiederanschalten des zweiten Speichers S 2 an die Busse A 10, D 10 dieser zweite Speicher wieder par­ allel mit dem ersten Speicher S 1 gefüllt wird, enthält der zweite Speicher nach einem Signalstromzyklus die neuesten Verkehrswertsummen. Es wurde bereits erwähnt, daß der Speicher S 2 nur zu defi­ nierten Zeitpunkten von den Bussen A 10, D 10 ab- und ange­ schaltet werden darf. Dies hängt damit zusammen, daß die Umschaltvorgänge nicht während eines Schreibzyklus des Spei­ chers S 1 vorgenommen werden dürfen, da sonst nicht sicherge­ stellt wäre, daß in den Speicher S 2 ordnungsgemäß mit ein­ geschrieben wird. Es muß also bei der Umschaltung der Um­ schaltmittel darauf geachtet werden, daß ein Speichervor­ gang stets vollständig beendet ist. Dabei ist zu berück­ sichtigen, daß ein Speichervorgang in der Regel aus der Ab­ speicherung mehrerer Speicherworte besteht. Es muß also darauf geachtet werden, daß der Umschaltvorgang der Um­ schaltmittel nicht eine Wortkombination auseinanderspaltet. Mit anderen Worten, die Umschaltung der Umschaltmittel muß mit dem Arbeitsrhythmus der ersten Baugruppe C 1 synchroni­ siert sein. Das einen Umschaltwunsch der Baugruppe C 2 signalisierende Signal wird je nach Schaltrichtung an Signalleitungen An oder Ab gelegt. Nach der Ermittlung einer Sensorinformationssumme (Verkehrswertsumme) oder erst nach einem vollständigen Sensor­ signalstromzyklus gibt die Baugruppe C 1 einen Umschaltimpuls ab, der über ein JK-Flip-Flop FF die Umschaltung des Spei­ chers S 2 von den Bussen A 10, D 10 auf die Busse A 20, D 20 be­ wirkt. Gleichzeitig werden die Steuerleitungen St 1 ab- und die Steuerleitungen St 3 angeschaltet. Der Umschaltimpuls wird dadurch erzeugt, daß die erste Baugruppe C 1 über ihre Aus­ gänge IO/M und W 1 die Logikschaltung L 1 steuert, die ihrer­ seits über ein UND-Gatter U 2 den Eingang J der JK-Flip-Flops FF steuert. Das Schalten dieses Flip-Flops wird vom Ausgang Q einem Eingang I _o der Baugruppe C 2 gemeldet, um die Lese­ bereitschaft der Speichers S 2 anzuzeigen. Der Rückschaltimpuls wird dadurch erzeugt, daß die Baugruppe C 1 über ihre Ausgänge IO/M und W 1 die Logikschaltung L 1 steuert, die ihrerseits über ein UND-Gatter U 1 den Eingang K des JK-Flip-Flops FF steuert.

Anhand des Funktionsablaufbildes in Fig. 2 wird noch kurz er­ läutert, wie die Berechnung der Verkehrswerte erfolgt:

Neben dem (RAM)-Speicher S 1 der Baugruppe C 1 und dem Übergabe­ puffer S 2 existiert ein nicht gezeichneter Arbeitsspeicher für die Baugruppe C 2. Dieser Arbeitsspeicher enthält einen Zwischenspeicher Z und einen Verkehrswertspeicher V.

In dem Speicher S 1 ist für jeden Sensor ein Zähler nachge­ bildet. Der Einfachheit halber wird im folgenden nur der Zähler eines Sensors betrachtet. Die Zähler aller anderen Sensoren verhalten sich genau gleich. Es wird von der Annahme ausge­ gangen, daß zu einem Zeitpunkt der Zähler im Speicher S 1 den Wert Zn erreicht hat und daß dieser Wert ebenfalls in dem parallelgeschalteten Übergabepuffer S 2 vorhanden ist. Weiter­ hin sei der vorhergehende Zählerstand des Übergabepuffers S 2 im Zwischenspeicher der Baugruppe C 2 aufbewahrt. Ebenso liegt im Verkehrswertspeicher der Baugruppe C 2 der Verkehrswert V (n-1) vor.

Wenn der Übergabepuffer S 2 an die Baugruppe C 2 angeschaltet wird, wird folgende Rechenoperation durchgeführt: Δ (n) = Z(n) = Z(n-1).

Δ (n) ist die Differenz zwischen dem neuen und dem alten Zähler­ stand. Um diesen Wert Δ (n) hat sich also der Zählerstand gegen­ über der vorhergehenden Messung erhöht. Daher ergibt sich die neue Verkehrswertsumme V (n) zu:

V (n) = V (n-1) + Δ (n).

Wenn diese Rechenoperationen durchgeführt sind, wird der Zähl­ wert Z (n) in den Zwischenspeicher Z von C 2 übernommen und steht damit zur Berechnung von Δ (n+1) zur Verfügung. Der ZählerZ wird nicht zurückgesetzt. Er wird also nach Erreichen des maximalen Zählerstandes Z _max überlaufen und es wird mit dem Wert Z=0 neu begonnen. Diese Tatsache muß bei der Berechnung von Δ berücksichtigt werden in Form einer Subtraktion modulo Zg.

Claims (2)

1. Pufferspeicheranordnung mit einer ersten Baugruppe (C 1), die Informationen in zwei Speicher (S 1, S 2) oder Speicher­ bereiche mit jeweils veränderbarem Speicherinhalt ein­ schreibt, und mit einer zweiten Baugruppe (C 2), die zeit­ weise Informationen, die von der ersten Baugruppe (C 1) zuvor in einen der Speicher bzw. Speicherbereiche (S 1, S 2) ein­ geschrieben wurden, ausliest, dadurch gekennzeichnet, - daß der erste Speicher (S 1) bzw. Speicherbereich ständig die aus der ersten Baugruppe (C 1) kommenden Informatio­ nen aufnimmt und der zweite Speicher (S 2) bzw. Speicher­ bereich als Übergabepuffer dient, indem er abwechselnd einerseits parallel zum ersten Speicher (S 1) bzw. Speicherbereich die aus der ersten Baugruppe (C 1) kom­ menden Informationen aufnimmt und andererseits diese Informationen wieder ausliest, und -daß der zweite Speicher (S 2) bzw. Speicherbereich mit einer der Baugruppen (C 1, C 2) durch erste und zweite Umschaltmittel (Sa 13, Sd 13, Sst 1; Sa 32, Sd 32, Sst 3) so verbindbar ist, -- daß der zweite Speicher (S 2) bzw. -bereich durch die ersten Umschaltmittel (Sa 13, Sd 13, Sst 1) von der ersten Baugruppe (C 1) nur zwischen zwei Schreibvor­ gängen des ersten Speichers (S) bzw. -bereiches trennbar ist,
2. -- daß der zweite Speicher (S 2) bzw. -bereich durch die zweiten Umschaltmittel (Sa 32, Sd 32, Sst 13) von der zweiten Baugruppe (C 2) nur trennbar ist, wenn diese nicht auf Empfang von Informationen aus dem zweiten Speicher (S 2) bzw. -bereich geschaltet ist, und --daß der zweite Speicher (S 2) bzw. -bereich durch die ersten Umschaltmittel (Sa 13, Sd 13, Sst 1) mit der ersten Baugruppe (C 1) nur dann verbindbar ist, wenn ein Schreibvorgang des ersten Speichers (S 1) bzw. -bereiches abgeschlossen ist.