DE3300263C2

DE3300263C2 -

Info

Publication number: DE3300263C2
Application number: DE3300263A
Authority: DE
Inventors: James Owen Boulder Col. Us Dimmick
Original assignee: AT&T Technologies Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1982-01-07
Filing date: 1983-01-07
Publication date: 1989-12-14
Also published as: GB2114333A; SE8207440D0; CA1193689A; GB8300290D0; KR880001200B1; KR840003565A; SE450054B; GB2114333B; US4470112A; FR2519441B1; SE8207440L; DE3300263A1; NL8300041A; FR2519441A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zuteilung des Zugriffs zu einer gemeinsamen Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens.

Anlagen, bei denen viele Bauteile sich in eine gemeinsame Einrichtung teilen, benutzen in typischer Weise Anordnungen für eine Zuteilung des Zugriffs zur gemeinsamen Einrichtung dann, wenn eine Vielzahl der jeweiligen Bauteile gleichzeitig einen Zugriff verlangen kann. Es sind viele unterschiedliche Zuteilungsanordnungen bekannt. In Datenverarbeitungs- und Paketvermittlungsanlagen ist die Verwendung einer zentralen Zuteilungsanordnung oder eines Steuergerätes für die Zuteilung des Zugriffs zu einer gemeinsamen Datensammelleitung bekannt, die eine Vielzahl von Einheiten, beispielsweise Datenstellen, verbindet, die gleichzeitig Zugriff zur Sammelleitung anfordern können. Das Steuergerät kann so programmiert sein, daß der Zugriff zur Sammelleitung entsprechend einem in voraus bestimmten Kriterium erteilt wird. Zuteilungsanordnungen mit einer zentralen Steuerung arbeiten zwar brauchbar hinsichtlich ihrer beabsichtigten Funktion, sie sind jedoch wegen ihrer Kompliziertheit nicht immer wünschenswert, die sich aus den vielen erforderlichen Verbindungen zwischen dem Steuergerät, der Sammelleitung und den Datenstellen ergeben. Außerdem ergibt sich ein Zuverlässigkeitsproblem, da eine fehlerhafte Funktion des Steuergeräts das ganze System außer Betrieb setzen kann. Eine Anlage mit einem zentralen Steuergerät ist in der US-PS 39 83 540 beschrieben.

Bekannt ist auch die Verwendung von verteilten Zuteilungsanordnungen für eine Sammelleitung, bei der kein Steuergerät für die Feststellung des Zugriffs verwendet wird, sondern statt dessen die Wechselwirkung zwischen den anfordernden Datenstellen die Zuteilung der Sammelleitung bei gleichzeitigen Anforderungen bestimmt. Solche verteilten Anordnungen sind häufig günstiger, da der Aufwand für und die Zuverlässigkeitsprobleme in Verbindung mit zentralen Steuergeräten vermieden werden.

Bei einer dieser verteilten Zuteilungsanordnungen ist jeder Datenstelle, die einen Zugriff zu einer gemeinsamen Sammelleitung anfordern kann, eine feste Prioritätszahl mit einer Vielzahl von Binärziffern zugeordnet. Im Falle gleichzeitiger Anforderungen bestimmt die Prioritätszahl den Zugriff. Zum Zugriff der Sammelleitungskonkurrenz, wenn zwei oder mehrere Datenstellen gleichzeitig einen Zugriff anfordern, gibt jede anfordernde Datenstelle die entsprechenden Bits ihrer Prioritätszahl nacheinander und Bit für Bit synchron mit der Zuführung der entsprechenden Bits aller anderen, im Augenblick einen Zugriff anfordernden Datenstellen auf eine Konkurrenz-Sammelleitung. Bei Anlegen jedes Bits vergleicht jede anfordernde Datenstelle den Wert dieses Bits mit der logischen Summe der entsprechenden Bits, die gleichzeitig von allen anfordernden Datenstellen auf die Konkurrenz-Sammelleitung gegeben werden. Wenn ein Bit, das eine anfordernde Datenstelle im Augenblick zuführt, eine vorgegebene Beziehung zu den Bits hat, die von den anderen anfordernden Datenstellen an die Sammelleitung gegeben werden, beispielsweise sein unter Berücksichtigung der Stellenzahl dargestellter Wert gleich oder größer ist, so läuft dieser Vorgang weiter, und die Datenstelle gibt das nächste Bit ihrer zugeordneten Prioritätszahl an die Konkurrenz-Sammelleitung.

Jede Datenstelle bleibt im Wettbewerb, so lange jedes von ihr zugeführte Bit die vorgegebene Beziehung zur logichen Summe der entsprechenden, im Augenblick von den anderen Datenstellen angelegten Bits hat. Eine Datenstelle schaltet sich selbst aus dem Wettbewerb aus, wenn sie feststellt, daß ein von ihr zugeführtes Bit eine Beziehung zu den im Augenblich von den anderen Datenstellen zugeführten Bits hat, die anzeigt, daß eine oder mehrere der anderen Datenstellen eine höhere Prioritätszahl hat. Dann schaltet sich jede Datenstelle mit einer niedrigen Prioritätszahl selbst aus dem Wettbewerb aus und gibt keine weiteren Bits an die Sammelleitung.

Das Konkurrenzverfahren läuft dann weiter. Die übrigen Bits der Prioritätszahlen für die Datenstellen werden von allen verbleibenden Datenstellen an die Sammelleitung angelegt. Datenstellen mit niedrigerer Priorität schalten sich selbst aus dem Wettbewerb aus. Am Ende des Wettbewerbs, wenn das letzte Bit an die Sammelleitung gegeben wird, verbleibt nur diejenige Datenstelle, die die höchste Priorität besitzt. Dieser wird der Zugriff zur Sammelleitung gewährt. Eine Anordnung der oben beschriebenen Art ist in der US-PS 37 96 992 sowie in der US-PS 38 18 447 beschrieben.

Darüber hinausgehend ist auch eine Anlage bzw. ein Verfahren bekannt (DE-OS 30 09 308), bei dem zusätzlich zu einer festen Prioritätszahl weitere Ziffern höherer Priorität in Betracht gezogen werden, die beispielsweise bestimmten Nachrichten eine höhere Priorität verleihen.

Bekannt ist außerdem ein Verfahren zur Lösung von Speicherungszugriffskonflikten bei Verwendung mehrerer Prozessoren (US-PS 40 96 571). Dort wird die Wartezeit für die Prozessoren beim Speicherzugriff dadurch klein gemacht, daß die Wartezeiten verglichen werden und daraus eine Prioritätsreihenfolge abgeleitet wird. Dazu stehen die Prozessoren über gemeinsame Sammelleitungen in Verbindung. Eine der Sammelleitungen liefert eine Angabe darüber, wie lange ein Prozessor auf einen Speicherzugriff gewartet hat. Jeder Prozessor kann dann die längste Wartezeit mit seiner eigenen Wartezeit vergleichen. Für den Fall, daß die Wartezeit von zwei oder mehereren Prozessoren gleich ist, sorgt eine feste Prioritätsreihenfolge für eine Lösung des Konflikts.

Die oben beschriebenen Anordnungen mit verteiltem Wettbewerb arbeiten zufriedenstellend. Es tritt jedoch die Schwierigkeit auf, daß die Prioritätszahlen der Datenstellen fest sind, so daß - da der Zugriff der Datenstellen durch diese Zahlen bestimmt wird - die Datenstellen funktionell in einer festen Prioritätsreihenfolge angeordnet sind, wobei die am meisten bevorzugte Datenstelle die höchste Prioritätszahl und die am wenigsten bevorzugte Datenstelle die niedrigste Prioritätszahl besitzen. Daher ist der Zugriff zur Sammelleitung nicht gleichmäßig verteilt, da Datenstellen mit den höheren Prioritätszahlen im Falle gleichzeitiger Anforderungen immer begünstigt sind. Diese ungleichmäßige Zuteilung kann zwar bei bestimmten Anlagen zulässig sein, es ergibt sich aber ein Problem bei solchen Anlagen, bei denen ein gleichmäßigerer Zugriff durch alle Datenstellen erforderlich ist.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zu schaffen, das auf einfache Weise eine flexiblere und gleichmäßigere Zuteilung des Zugriffs für eine Vielzahl von Einheiten ermöglicht. Zur Lösung der Aufgabe geht die Erfindung aus von einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, das aus der obengenannten DE-OS 30 09 308 bekannt ist. Die Lösung ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet.

Wie beim Stand der Technik werden die entsprechenden Ziffern jeder anfordernden Datenstelle während der Zeit einer Konkurrenz sequentiell Bit für Bit auf eine Sammelleitung gegeben. Die Bitwerte jeder konkurrierenden Datenstelle werden in einer vorgeschriebenen Reihenfolge mit den entsprechenden Bitwerten auf der Sammelleitung verglichen. Eine Einheit wird aus dem Wettbewerb hinsichtlich des Zugriffs zur Sammelleitung herausgenommen, wenn bei irgendeinem Ziffernvergleich ein vorgeschriebenes Ergebnis erhalten wird, das angibt, daß eine andere Datenstelle höherer Priorität einen Zugriff anfordert. Im einzelnen sind bei den noch zu beschreibenden Ausführungsbeispielen der Erfindung die Prioritätszahlen binärcodierte Zifferen, und die Priorität beruht auf der Größe der zugeführten Prioritätszahl. Demgemäß ist in einer Anlage mit einer Vielzahl von Datenstellen, bei der eine erste Datenstelle eine binäre Prioritätszahl 111 und die letzte Datenstelle in der Folge eine Prioritätszahl 000 hat, die erste Datenstelle normalerweise beim Anfordern eines Zugriffs am meisten bevorzugt. Die Datenstelle mit der Prioritätszahl 000 ist normalerweise die am wenigsten bevorzugte.

Entsprechend der Erfindung wird bei der Bevorzugung der Datenstellen eine Anpassungsfähigkeit mit Hilfe der Polaritätssteuerleitung vorgesehen. Es kann jederzeit während eines Sammelleitungs-Konkurrenzintervalls ein Signal an die Polaritätssteuerleitunng angelegt werden, wodurch jede im Augenblock anfordernde Datenstelle veranlaßt wird, den Kehrwert ihrer zugeordneten Prioritätsziffer an die Konkurrenzsammelleitung anzulegen.

Es sei angenommen, daß die Datenstellen mit den Prioritätszahlen 111 und 000 gleichzeitig einen Zugriff verlangen. Dann erkennt man, daß normalerweise die Datenstelle 111 den Zugriff zur Sammelleitung erhält, da ihre Prioritätszahl größer ist als die der Datenstelle 000. Entsprechend der Erfindung kann jedoch die Bevorzugung geändert werden, derart, daß während eines gegebenen Konkurrenzintervalls jede Datenstelle die Bits invertiert, die sie normalerweise an die Sammelleitung anlegen würde. Die Datenstelle 111 gibt dann die Bits 000 an die Sammelleitung, während die Datenstelle 000 die Bits 111 anlegt. Dadurch wird die Datenstelle 000 zur am meisten bevorzugten Datenstelle, die einen Zugriff zur Sammelleitung erhält. Außerdem kann die Polaritätssteuerleitung nur während eines Teils des Konkurrenzintervalls, beispielsweise während der ersten zugeführten Ziffer, aktiviert werden. Dann gibt die Datenstelle mit der zugeordneten Prioritätszahl 111 das Bitmuster 010 auf Sammelleitung. Die Datenstelle mit der Prioritätszahl 000 gibt das Bitmuster 100 auf die Sammelleitung. Dadurch erhölt die Datenstelle 000 die Bevorzugung in einer Anlage, bei der das zuerst zugeführte Bit das höchststellige Bit der Datenstellennummer ist.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Untersprüche.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild mit den Bauteilen einer typischen Anlage, in der die Erfindung angewendet werden kann;

Fig. 2 weitere Einzelheiten der Datenstellenschaltung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 ein Zeitdiagramm;

Fig. 4 Schaltungseinheiten der Konkurrenz-Logik für die Datenstelle gemäß Fig. 2;

Fig. 5, 6 und 7 Anordnungen im Steuergerät zum Anlegen von Signalen an die Invertier- Sammelleitung.

Die Anlage nach Fig. 1 enthält ein Steuergerät 100 mit einem Polaritätsgenerator 122, Einheiten 110-1 bis 110-n in Form von Datenstellen, eine Vermittlungseinrichtung 107 und eine Anzahl von Sammelleitungen, die das Steuergerät 100 mit den Datenstellen 110 verbinden. Zu diesen Sammelleitungen gehört die Paketsammelleitung 105, die die von der Datenausgangsleitung 111 jeder Datenstelle abgegebenen und für eine andere Datenstelle bestimmten Daten aufnimmt. Die Paketsammelleitung 106 empfängt diese Daten nach Weiterleitung über die Vermittlungseinrichtung 107 und gibt sie an die Eingangsleitung 112 jeder Datenstelle. Eine Taktleitung 103 überträgt die in Fig. 3 gezeigten Signale vom Steuergerät zu den Datenstellen. Eine Konkurrenz- Sammelleitung 102 nimmt die jeweiligen Prioritätsbits auf, die sequentiell von jeder Datenstelle während einer Sammelleitungs-Konkurrenzzeit zugeführt werden. Eine Polaritätssteuerleitung 101 gibt zu von gewählten Zeitpukten ein Potential vom Steuergerät 100 zu den Datenstellen 110, im diese zu veranlassen, den Kehrwert aller Ziffern der ihnen zugeordneten Prioritätszahl an die Sammelleitung 102 anzulegen.

Ein Datenprozessor 120-1 und ein Endstellen- Steuergerät 120-n zusammen mit Endstellen 121 dienen als Beispiel für diejenige Art von Einrichtungen, die durch die Datenstellen bedient werden können. In einer für eine Paketvermittlung typischen Weise überträgt eine sendende Datenstelle, die Zugriff zur Paketsammelleitung 105 erhalten hat, Daten irgendeiner gewünschten Art über die Paketsammelleitung 105, die Vermittlungseinrichtung 107 sowie die Paketsammelleitung 106 zur Eingangsleitung 112 derjenigen Datenstelle, für die die Daten bestimmt sind.

Fig. 2 zeigt weitere Einzelheiten der Datenstellen 110 in Fig. 1. Jede Datenstelle enthält eine Eingangs- Ausgangs-(I/O)-Schnittstelle 200, eine Eingangs-Sammelleitungsschnittstelle 210 und eine Ausgangs-Sammelleitungsschnittstelle 220. Die Eingangs-Sammelleitungsschnittstelle 210 beinhaltet eine Konkurrenz-Logikschaltung 218 sowie einen Puffer 213, der Daten an die Paket sammelleitung 105 gibt. Die Ausgangs-Sammelleitungsschnittstelle 220 enthält diejenigen Schaltungen, mit welchen die Datenstelle Informationen von der Paketsammelleitung 106 aufnimmt.

In typischer Weise gibt der durch die Datenstelle gemäß Fig. 2 bediente Datenprozessor 120 ein Informationspaket, das zu einer anderen Datenstelle auszusenden ist, über den Weg 116-1, die Eingangs-Ausgangs-Schnittstelle 200 und den Weg 201 zu einem sogenannten FIFO- Speicher 211, bei dem eine zuerst eingegebene Information auch als erste wieder ausgegeben wird.

Das FIFO-Steuergerät 214 stellt den Empfang eines vollständigen Paketes durch den FIFO-Speicher 211 fest und überträgt eine Anforderung für einen Sammelleitungszugriff zur Konkurrenz-Logikschaltung 218. Diese versucht dann, einen Zugriff zur Sammelleitung 105 für die Datenstelle zu gewinnen. Bei Erhalt eines solchen Zugriffs veranlaßt das FIFO-Steuergerät 214 dann den FIFO-Speicher 211, das in ihm enthaltene Informationspaket über den Puffer 213 zur Paketsammelleitung 105 zu geben. Die Informationen enthalten einen Nachrichtenkopf, der diejenige Datenstelle identifiziert, zu der das Paket ausgesendet wird. Nach Durchlaufen der Vermittlungseinrichtung 107 (Fig. 1) werden die Informationen über die Paketsammelleitung 106 zum Weg 112 der empfangenden Datenstelle gegeben und über dessen Puffer 221 zu dessen FIFO-Speicher 227 und dessen Paketerkennungsschaltung 223 übertragen. Die Schaltung 223 stellt fest, daß die sich jetzt im FIFO-Speicher 227 befindende Information tatsächlich für ihre Datenstelle bestimmt ist, und veranlaßt dann mit Hilfe des FIFO-Steuergerätes 225, daß der FIFO-Speicher 227 die Information über den Weg 202, die Eingangs-Ausgangs- Schnittstelle 200 und den Weg 117 zu dem durch die empfangende Datenstelle bedienten Gerät überträgt.

Fig. 3 zeigt die Impulse, die über die Taktleitung 103 zu den Datenstellen gegeben werden. Das obere Signal ist ein positiver Rahmenimpuls, der den Anfang jedes Rahmens bezeichnet. Mit dem Rahmenimpuls beginnt ein Sammelleitungs- Konkurrenzintervall. Das untere Signal ist das Bittaktsignal, das für eine Anzahl von Steuerzwecken während des Konkurrenzintervalls sowie zur Steuerung der Eingabe und Ausgabe von Daten von der Datenstelle zur Paketsammelleitung 105 benutzt wird.

Die Einzelheiten der Konkurrenz-Logikschaltung 218 in Fig. 2 sind in Fig. 4 und 5 dargestellt. Am Anfang eines Rahmens gemäß Fig. 3 bewirkt ein Rahmenanfangsimpuls auf dem Weg 426, daß die zugeordnete Datenstellennummer (Prioritätszahl) parallel aus dem Bauteil 427 über die Wege 428 in das Schieberegister 400 geladen wird. Wenn ein Bedienungs-Vorhanden- Signal H auf dem Weg 216 vorliegt, so werden dieses Signal und das Rahmenanfangssignal 426 durch das NAND-Gatter 430 in ein Signal L invertiert. Dieses Signal L wird invertiert und als Signal H an den Voreinstelleingang des Flipflops 410 und den Eingang des Flipflops 412 angelegt. Das Signal P am Flipflop 410 bewirkt, daß das Flipflop in den Einstellzustand (Q=H) geht. Das Signal L am Eingangs S stellt das Flipflop 412 ein. Das Signal H an dessen Ausgang Q betätigt den rechten Eingang des NAND-Gatters 406 über den Weg 413. Dadurch wird dieses Gatter vorbereitet, so daß es die aus dem Schieberegister 400 gelesenen Bits der Datenstellennummer über die Gatter 404 und 406 an die Konkurrenzsammelleitung 102 übertragen kann. Der Inhalt des Schieberegisters wird jetzt sequentiell unter Steuerung der Taktimpulse auf dem Weg 425 ausgelesen. Der obere Eingang des Gatters 404 ist auf L, und zwar wegen eines Signals L auf der Sammelleitung 101, so daß die aus dem Schieberegister 400 gelesenen Bits unverändert über das Gatter 404 laufen und an den linken Eingang des Gatters 406 angelegt werden. Der rechte Eingang des Gatters 406 wird durch ein Signal H vom Ausgang Q des Flipflops 412 betätigt. Demgemäß werden die am linken Eingang des Gatters 406 ankommenden Bits invertiert und auf die Sammelleitung 102 gegeben.

Die nichtinvertierten Bits der Datenstellennummer werden ebenfalls durch das Gatter 404 an den unteren Eingang des Exklusiv-ODER-Gatters 409 angelegt. Der obere Eingang des Gatters 409 ist mit der Sammelleitung 102 verbunden. Beim Auslesen jedes Bits aus dem Schieberegister und Anlegen an die Sammelleitung 102 nach Invertierung durch das Gatter 406 vergleicht das Exklusiv-ODER-Gatter 409 den Ziffernwert, der sich jetzt auf der Konkurrenzsammelleitung 102 befindet, mit demjenigen Wert, den die vorliegende Datenstelle jetzt nach Invertierung durch das Gatter 406 an die Sammelleitung gibt. Dieser Vergleichsvorgang wird im nachfolgenden Absatz genauer beschrieben. Wenn keine Nichtübereinstimmung auftritt, so wird die nächste Ziffer aus dem Schieberegister gelesen und nach Invertierung durch das Gatter 406 an die Sammelleitung 102 gegeben. Eine Nichtübereinstimmung ist dann nicht vorhanden, wenn die Ziffer, die die Datenstelle gemäß Fig. 4 auf die Sammelleitung gibt, gleich oder größer als derjenige Wert ist, den andere konkurrierende Datenstellen auf die Sammelleitung geben.

Wenn eine Nichtübereinstimmung auftritt, so sind die Eingangssignale des Gatters 409 gleich, und sein Ausgang geht auf L. Eine Nichtübereinstimmung ist dann vorhanden, wenn die Sammelleitung 102 auf L liegt und das Datenstellensignal vom Gatter 404 auf L ist. Dieser Zustand tritt dann auf, wenn die Datenstelle gemäß Fig. 4 eine 0 als Signal H vom Gatter 406 an die Sammelleitung 102 anlegt, während eine andere Datenstelle eine 1 als Signal L an die Sammelleitung gibt. Da die Sammelleitung ein verdrahtetes ODER ist, überdeckt das von einer anderen Datenstelle angelegte Signal L (die 1) das von der Datenstelle gemäß Fig. 4 angelegte Signal H (die 0) und zieht die Sammelleitung auf L herunter. Die andere Datenstelle, die die 1 in Form eines Signals L auf die Sammelleitung gibt, gewinnt die Konkurrenz, und es wird ihr ein Zugriff zur Sammelleitung gewährt, da das zugeführte Prioritätszahlbit höher als das der gerade beschriebenen Datenstelle ist. Bei der ansteigenden Flanke des nächsten Bittaktimpulses wird das Signal L vom Gatter 409 am D-Eingang des Flipflops 410 zum Q-Ausgang übertragen. Das sich ergebende Ausgangssignal L am Ausgang Q des Flipflops 410 wird über den Weg 411 übertragen und nach Invertierung als Signal L zur Rückstellung an den Eingang R des Flipflops 412 angelegt. Das dann auftretende Signal L am Ausgang Q des Flipflops 412 wird über den Weg 413 weitergeführt und schaltet im Ergebnis das Gatter 406 von der Sammelleitung ab, indem es seinen rechten Eingang inaktiviert. Demgemäß ist die Datenstelle gemäß Fig. 4 nicht in der Lage, die Sammelleitungskonkurrenz unter der oben beschriebenen Nichtübereinstimmungsbedingung zu gewinnen.

Die Datenstelle mit der höchsten Datenstellennummer, bei der ebenfalls eine Bedienungsanforderung vorliegt, ist diejenige und die einzige Datenstelle, bei der das Flipflop 412 noch eingestellt ist, nachdem alle Bits über den Weg 401 aus dem Schieberegister 400 gelesen, über das Gatter 404 übertragen, durch das Gatter 406 invertiert und an die Sammelleitung 102 angelegt worden sind. Diese Datenstelle gewinnt die Konkurrenz. Ihr Flipflop 412 ist zum Zeitpunkt des nächsten Rahmenimpulses weiterhin im eingestellten Zustand und stellt dann das Flipflop 421 ein, dessen Q-Ausgangssignal auf H geht und als Datenstellen- Auswahlsignal auf dem Weg 217 auftritt.

Das oben beschriebene Konkurrenzverfahren führt zu einer festen Priorität der Datenstellen hinsichtlich eines Sammelleitungszugriffs, wobei die höchste Priorität der Datenstelle mit der höchsten Datenstellennummer gehört. Es läßt sich sagen, daß dann, wenn die Belegung der Sammelleitung 105 niedrig genug ist, diese feste Prioritätszuordnung der Datenstellen genügt, da nur sehr wenige Datenstellen in jedem Augenblick auf einen Zugriff zur Sammelleitung warten.

Eine Anpassungsfähigkeit der Anschlußstellenpriorität läßt sich durch die selektive Verwendung der Polaritätsader 101 erreichen, wodurch ein oder mehrere Bits der Prioritätszahl invertiert werden, die während der Konkurrenzzeit hinsichtlich der Sammelleitung aus dem Schieberegister gelesen werden. Es sei angenommen, daß jede Anschlußstellennummer symbolisch in der Form P₀, P₁, . . . P _N dargestellt ist, wobei P ein Bit ist. Da die Datenstellennummern in der Schaltung 427 verdrahtet sind, ist jeder Satz P₀, P₁ . . . P _N für jede Datenstelle einmalig. Wenn die gleiche Bit-Invertierung für ein oder mehrere Bits aller Datenstellen durchgeführt wird, dann ergibt sich kein Einfluß auf diese Einmaligkeit. Demgemäß ist der Ausdruck P₀, P₁ . . . P _N weiterhin für alle Datenstellen einmalig.

Wenn N Bits in der Datenstellennummer vorhanden sind, dann gibt es 2^N Möglichkeiten, eine Untergruppe der Bits bei allen Datenstellen zu invertieren und den Rest der Bits nicht zu invertieren. Unter Verwendung aller 2^N verschiedener Datenstellen-Prioritätsanordnungen hat jede Datenstelle bei einer Anordnung die höchste Priorität, bei einer Anordnung die zweithöchste Priorität . . . und bei einer anderen Anordnung die niedrigste Priorität.

Dies läßt sich für N=3 wie folgt zeigen:

Die Polaritätssammelleitung 101 gibt die Möglichkeit, vom Polaritätsgenerator 122 aus die Anschlußstellen-Prioritäten flexibel zu verändern. Die einfachste Anordnung besteht darin, die Polarität der Polaritätssammelleitung abwechseln zu lassen. Wenn die Datenstellennummern sequentiell zugeordnet sind, führt dies zu Prioritätsanordnungen, nämlich eine, die durch die Prioritätszahl bestimmt ist, und eine andere, die durch den Kehrwert der Prioritätszahl bestimmt ist. Diese Anordnung allein kann schon eine ausreichende Variation der Prioritäten ermöglichen.

Die Polaritätssammelleitung 101 ist auf L für eine nichtinvertierende Betriebsweise und auf H für eine invertierende Betriebsweise. Das Polaritätssignal von der Sammelleitung 101 wird über den Weg 113 und das Gatter 402 zum oberen Eingang des Exklusiv-ODER-Gatters 404 geführt. Das normalerweise auf dem Weg 426 vorhandene Signal L bereitet das Gatter 402 an seinem unteren Eingang vor, so daß es das Signal auf der Sammelleitung 101 durchlaufen läßt. Der untere Eingang des Exklusiv-ODER-Gatters 404 nimmt die Datenstellen-Prioritätsbits vom Schieberegister 400 auf. Wenn der obere Eingang des Gatters 404 für einen nichtinvertierenden Zustand auf der Sammelleitung 101 auf L liegt und das Datenstellen-Prioritätsbit vom Schieberegister L ist, so liegt der Ausgang des Gatters 404 auf L. Wenn das Polaritätssammelleitungssignal für einen invertierenden Zustand H und das Datenstellen-Prioritätsbit L sind, so ist der Ausgang des Gatters 404 auf H. Demgemäß bewirkt ein Signal L auf der Polaritätssammelleitung 101 ein Signal L am oberen Eingang des Gatters 404, so daß die Datenstellen-Prioritätsbits vom Schieberegister 400 unverändert über das Gatter 404 laufen können. Ein Signal H von der Polaritätssammelleitung am oberen Eingang des Gatters 404 bewirkt, daß das Gatter 404 die an seinen unteren Eingang angelegten Schieberegisterbits invertiert. Diese invertierten Bits gelangen an den linken Eingang des Gatters 406, werden dort invertiert und an die Sammelleitung 102 gegeben. Die Ausgangssignale vom Exklusiv-ODER- Gatter 404 gelangen außerdem zum unteren Eingang des Exklusiv- ODER-Gatters 409. Die Datenstellen-Prioritätssignale werden demgemäß sequentiell während der Konkurrenzfolge an beide Gatter 406 und 409 gegeben, so daß das Gatter 409 einen Übereinstimmungs- oder Nichtübereinstimmungszustand für jede Ziffer feststellen kann, die von der Datenstelle an die Sammelleitung 102 gegeben wird.

Wie oben erläutert, ist diejenige Datenstelle mit der höchsten Nummer, bei der außerdem eine Anforderung vorhanden ist, die einzige, deren Flipflop 412 eingestellt bleibt, nachdem alle Bits aus dem Schieberegister gelesen und über den Weg 401 an die Sammelleitung 102 gegeben worden sind. Diese Datenstelle gewinnt die Sammelleitungskonkurrenz. Wegen des eingestellten Flipflops 412 und dem Signal H an seinem Ausgang Q wird das Flipflop 421 bei der Vorderflanke des nächsten Rahmenimpulses eingestellt. Das eingestellte Flipflop 421 gibt mit seinem Ausgang Q ein Signal auf den Weg 217, das der Datenstelle angibt, daß ihr Zugriff zur Datensammelleitung 105 gewährt worden ist. Das Flipflop 421 gibt außerdem die Möglichkeit, daß die serielle Konkurrenz sich zeitlich überlappt mit der Datenübertragung, die dem vorhergehenden Konkurrenzzyklus zugeordnet ist.

Eine vollständige Anpassungsfähigkeit der Bevorzugung läßt sich erreichen, indem die Polaritätssammelleitung 101 über alle möglichen 2^N Folgen läuft, wobei aber die Polaritätsübergänge der Polaritätssammelleitung synchron zum Bittakt gehalten werden. Es gibt zwei Möglichkeiten, um die 2^N Folgen zu erhalten. Das erste Verfahren verläuft rahmensequentiell. Dieses Verfahren gibt die Möglichkeit, in 2^N Rahmen den vollständigen Satz von Prioritätsanordnungen zu durchlaufen. Ein anderes Verfahren verwendet ein lineares Rückkopplungs-Schieberegister zur Erzeugung eines pseudo-zufälligen Bitstroms für jedes Bit jedes Rahmens. Unter Umständen werden alle 2^N Prioritätsanordnungen benutzt, aber nicht in 2^N Rahmen.

Der Prioritätsalgorithmus (unter Verwendung aller 2^N Invertierungsmuster, derart, daß jede Datenstelle einmal die erste Priorität, einmal die zweite Priorität, usw. hat) läßt sich wie folgt beweisen:

Es seien die folgenden Bezeichnungen angenommen:
P _N . . . P₁=N Bits der Datenstellennummer, die einer Datenstelle zugeordnet ist. Diese Nummer ist einmalig, da keine andere Datenstelle diese Nummer hat.
I _N . . . I₁=Folge von Werten auf der Polaritätssammelleitung. Die gleiche Folge gelangt zu allen Datenstellen.
B _N . . . B₀=Folge von Folge von Werten, die der Konkurrenzsammelleitung durch eine Datenstelle angeboten werden.
P _N . . . P₁ wird in B _N . . . B₀ durch den Algorithmus B _j=P _j I _j für 1j N transformiert.

Eine gegebene Sammelleitungspriorität wird durch eine bekannte Folge B _N . . . B₀ dargestellt. Beispielsweise ist die erste Priorität 000 . . . 000. Die zweite Priorität ist 000 . . . 001. Die letzte Priorität ist 111 . . . 111. Damit eine gegebene Datenstelle eine bestimmte Priorität hat, ist nur eine der 2^N Folgen I _N . . . I₀ vorhanden, die dies erreicht. Damit beispielsweise eine Datenstelle mit P₃, P₂, P₁=101 die erste Priorität hat (B₃ B₂ B₁=000), ist es erforderlich, daß die Polaritätssammelleitungsfolge gleich I₃ I₂ I₁=101 ist. Diese ist die einzige der 2^N Polaritätssammelleitungsfolgen, die dazu führt, daß die Datenstelle die erste Priorität hat. Daraus folgt, daß ebenfalls gerade nur eine Polaritätssammelleitungsfolge vorhanden ist, die dazu führt, daß die Datenstelle die zweite Priorität, dritte Priorität usw. bekommt. Demgemäß ist für jede gegebene Datenstelle die erste Priorität einmal, die zweite Priorität einmal usw. vorhanden. Wenn die Polaritätssammelleitung alle 2^N möglichen Invertierungsmuster durchläuft, so ist die Konkurrenzsammelleitungsfolge B _N . . . B₀ einmalig für jede Datenstelle. Es tritt niemals ein Konflikt dahingehend auf, daß zwei Datenstellen gleichzeitig die gleiche Sammelleitungspriorität haben. Dies ist deswegen der Fall, weil B _j=P _j I _j für 1j N ist und da die Datenstellennummer P _N . . . P₀ für jede Datenstelle einmalig und die Polaritätssammelleitungsfolge I _N . . . I₀ für alle Datenstellen identisch ist.

Zeitliche Unterteilung (Schnappschuß)

Eine zusätztliche Verfeinerung bei der Abänderung der Prioritätsanordnung für die Paketvermittlungseinrichtung besteht darin, in einem gegebenen Augenblick (Schnappschußzeitpunkt) alle schwebenden Sammelleitungsanforderungen festzuhalten, und dann diese Gruppe von Anforderungen zu bedienen, bevor irgendwelche neueren Anforderungen bedient werden. Dies erfolgt mittels eines Flipflops 422, das zur Anzeige eines Zustands bezüglich einer in einer Datenstelle schwebenden Anforderung eingestellt werden kann und im eingestellten Zustand über den Weg 423 eine 1 an das Schieberegister 400 gibt. Diese 1 wird als Schnappschuß-Bit (SSB) bezeichnet und als höchststelliges Bit der Datenstelle vor dem höchststelligen Bit (MSB) der der Datenstelle mittels der Schaltung 427 zugeordneten Prioritätszahl eingegeben.

Das Flipflop 422 in jeder Datenstelle, die eine Bedienung anfordert, wird entsprechend der nachfolgenden Erläuterung beim Schnappschußzeitpunkt eingestellt. Das erste Bit (SSB), das während jedes der aufeinanderfolgenden Konkurrenzintervalle auf die Konkurrenzsammelleitung geführt wird, ist das Bit SSB vom Flipflop 422 jeder Datenstelle, bei der eine Anforderung seit dem letzten Schnappschußzeitpunkt vorliegt. Da das Bit SSB die höchste Priorität hat, wird allen Datenstellen, bei denen dieses Bit eingestellt ist, Priorität gegenüber allen anderen Datenstellen gegeben, bis jede Datenstelle mit eingestelltem Flipflop 422 bedient worden ist.

Ein neuer Schnappschuß wird durchgeführt, wenn die letzte Datenstelle der betrachteten Gruppe bedient worden ist. Zu diesem Zeitpunkt ist die Konkurrenzsammelleitung auf L, da bei keiner Datenstelle das Flipflop 422 eingestellt ist, so daß SSB =0 ist und über das invertierende Gatter 406 die Konkurrenzsammelleitung auf H liegt. Dieses Signal H auf dem Weg 114-1 gelangt an den oberen Eingang des Gatters 417. Wenn bei einer Datenstelle ein Signal 216 für eine vorhandene Anforderung vorliegt (Signal H), so befindet sich der untere Eingang des UND-Gatters 417 auf H und der Ausgang des UND-Gatters 417 liegt auf H. Dieses Signal H und die Rückflanke des Rahmenimpulses bringen den Ausgang Q des Flipflops 418 auf H. Dieses Signal H stellt über den Weg 419 das Flipflop 422 ein. Dabei handelt es sich im Ergebnis um einen neuen Schnappschuß, da jetzt das Flipflop 422 in jeder Datenstelle eingestellt wird, bei der ein Signal für eine vorhandene Anforderung auf dem Weg 216 ansteht, wenn die Sammelleitung 102 während des Schnappschußzeitpunktes auf H ist.

Anschließend wird das Ausgangssignal H des Flipflops 422 einer Datenstelle als Bit SSB über den Weg 423 in das Schieberegister der Datenstelle geladen. Nur Datenstellen mit eingestelltem Flipflop 422 werden bedient. Wenn alle diese Datenstellen bedient worden sind, wird der nächste Schnappschuß dann durchgeführt, wenn das Bit SSB jedes Schieberegisters eine 0 ist, wie oben beschrieben.

Die Auswahl einer Datenstelle für einen Zugriff zur Sammelleitung löscht deren Flipflop 422, wenn das Flipflop 421 eingestellt ist. Das UND-Gatter 402 wird über den Weg 426 gesperrt, um zu verhindern, daß die Polaritätssammelleitung 101 die an die Sammelleitung 102 angelegten Schnappschuß-Bits invertiert. Der Rahmenanfangsimpuls auf dem Weg 426 wird am oberen Eingang des gesperrten UND-Gatters 402 invertiert, so daß ein Ausgangssignal L zum Exklusiv-ODER-Gatter 404 gelangt. Dadurch wird verhindert, daß das Exklusiv-ODER-Gatter 404 das Bit SSB invertiert, welches das Schieberegister 400 über den Weg 423 vom Flipflop 422 aufnimmt.

Fig. 5, 6, 7 zeigen alternative Anordnungen zur Verwirklichung des Polaritätsgenerators 122 gemäß Fig. 1. Fig. 5 zeigt ein Flipflop, das durch das Rahmentaktsignal beaufschlagt wird, so daß sein Ausgang Q für aufeinander folgende Rahmen abwechselnd auf H und auf L liegt. Dadurch werden Signale H und L bei abwechselnden Rahmen an den oberen Eingang des Exklusiv-ODER-Gatters 404 angelegt. Auf diese Weise wird das Gatter 404 veranlaßt, die Schieberegisterbits unverändert durchzulassen, wenn sein oberer Eingang für einen Rahmen auf L ist, und die Schieberegisterbits für diejenigen Rahmen zu invertieren, für die sein oberer Eingang auf H ist.

Fig. 6 zeigt eine Vielzahl von Flipflops, die einen vom Bittaktsignal beaufschlagten Pseudo-Zufallsgenerator bilden. Diese Schaltung sorgt dafür, daß das bei aufeinander folgenden Taktsignalen an die Polaritätssammelleitung angelegte Potential zufällig wird. Dadurch werden wiederum die Bedingungen zufällig, unter denen die verschiedenen Schieberegister invertiert werden, wodurch die Bevorzugungshierachie für einen Zugriff zur Sammelleitung 105 ebenfalls zufällig wird.

Fig. 7 zeigt eine Anordnung mit einem Zähler 700 und einem Festwertspeicher (ROM) 701. Der Zähler wird durch das Bittaktsignal getrieben und gibt Adressensignale an den Speicher 701, der unter Ansprechen auf jedes dieser Adressensignale den Innhalt der adressierten Speicherstelle auf die Polaritätssammelleitung gibt. Durch eine geeignete Programmierung des Speichers 701 kann jede gewünschte Anordnung zur Abänderung der Prioritätsbevorzugung verwirklicht werden.

Claims

1. Verfahren zur Zuteilung des Zugriffs zwischen einer Vielzahl von Einheiten (110) zu einer gemeinsamen Einrichtung, inbesondere einer gemeinsamen Sammelleitung (105), mit den Verfahrensschritten:

a) jeder Einheit (110) wird eine besondere Prioritätszahl mit n Ziffern zugeordnet;
b) zur Ermittlung der ranghöchsten Einheit geben alle einen Zugriff anfordernden Einheiten (110) sequentiell und beginnend mit der höchstwertigen Ziffer die Ziffern ihre Prioritätszahl auf einen gemeinsamen Anforderungsbus (102);
c) jeder anfordernde Einheit vergleicht sequentiell die jeweilige Ziffer auf dem Anforderungsbus (102) mit der entsprechenden Ziffer ihrer Prioritätszahl;
d) nach einem Vergleichsergbnis, das eine rangniedere eigene Priorität erkennen läßt, scheidet die jeweilige Einheit (110) aus der Zuteilungskonkurrenz aus;
e) Zuteilen des Zugriffs an diejenige Einheit (110), welche als letzte in der Zuteilungskonkurrenz übrig bleibt;

gekennzeichnet durch das Merkmal

f) in jeder Einheit (110) wird eine Ziffer der Prioritätszahl vor Aufgabe auf den gemeinsamen Anforderungsbus (102) invertiert, wenn unter gemeinsamer Steuerung an eine allen Einheiten gemeinsame Polaritätssteuerleitung (101) ein Invertierungssignal angelegt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ziffern Binärziffern sind.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine zusätzliche höchststellige Ziffer (SSB) der Prioritätszahl in jeder anfordernden Einheit (110) durch folgende Verfahrensschritte erzeugt wird:

l) l Prüfen, ob die zusätzliche Ziffer (SSB) auf dem gemeinsamen Anforderungsbus (102) liegt;
m) Setzen der zusätzlichen Ziffer (SSB) in jeder einen Zugriff anfordernden Einheit (110), falls die zusätzliche Ziffer (SSB) beim Prüfen gemäß l) nicht auf dem Anforderungbus (102) lag;
n) Zuteilen der folgenden Zugriffe nur an Einheiten (110), in denen die zusätzliche Ziffer (SSB) gesetzt ist;
o) Rücksetzen der zusätzlichen Ziffer (SSB) bei Gewährung des Zugriffs.

4. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit einer Konkurrenzlogikschaltung (218) in jeder Einheit (110) enthaltend eine Überlagerungsschaltung (406) zum sequentiellen Legen Ziffern der jeweiligen Prioritätszahl auf den Anforderungsbus (102), eine Vergleichsschaltung (409), die jeweils den Ziffernwert auf dem Anforderungsbus (102) mit dem entsprechenden Ziffernwert der jeweiligen Prioritätszahl vergleicht und eine Schaltung (421), die bei einem vorgegebenen, eine rangniedere Priorität kennzeichnenden Ausgangssignal der Vergleichsschaltung (409) die jeweilige Einheit (110) aus der Zuteilungskonkurrenz ausscheidet, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordung eine Schaltung (122) aufweist, die unter gemeinsamer Steuerung zu gewählten Zeitpunkten das Invertierungssignal auf die Polaritätssteuerleitung (101) gibt und daß in jeder Einheit (110) eine Invertierungsschaltung (404) vorgesehen ist, die unter Steuerung des Invertierungssignals auf der Polaritätssteuerleitung (101) die Ziffern der Prioritätszahl invertiert.

5. Schaltungsanordung nach Anspruch 4 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Invertierungsschaltung eine Gatterschaltung (404) ist, die die Bits der Prioritätszahl mit dem binären Invertierungssignal auf der Polaritätssteuerleitung (101) kombiniert.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Einheiten (110) folgende Bauteile aufweist: ein Schieberegister (400), das so ausgelegt ist, daß es die Bits der Prioritätszahl sequentiell und Bit für Bit in einer vorgegebenen Reihenfolge an die Gatterschaltung (404) anlegt, eine Betätigungsschaltung (412), die bewirkt, daß die Ausgangsbits der Gatterschaltung (404) sequentiell an den Anforderungsbus (102) angelegt werden, und eine Deaktivierungsschaltung (410), die unter Ansprechen auf die Vergleichsschaltung (409) die Betätigungsschaltung (412) deaktiviert.