DE3334123C2 - Schaltungsanordnung zur prioritätsgerechten Zuteilung eines Systembusses für Teilnehmer eines Multiprozessorsystems - Google Patents

Description

1.1 die Teilnehmer^—9) weisen jeweils ein erstes teilnehmerzugeordnetes Verknüpfungsglied mit Nicht-Oder-Funktion (NGO—NG9) und ein zweites teilnehmerzugeordnetes Verknüpfungsglied mit Nicht-Und-Funktion (UG 0— UG 9) auf, wobei der negierte Ausgang des ersten Verknüpfungsgliedes (NGO—NG9) den Eingang des zweiten Verknüpfungsgliedes (UGO-UG 9) bildet und jeder Eingang der zweiten Verknüpfungsglieder einer ersten Gruppe (IIGO- UG 4) mit den Eingängen eines erstes Nicht-Oder-Gliedes (NOR 1) und jeder Eingang der zweiten Verknüpfungsglieder einer zweiten Gruppe (UG 5—UG 9) mit den Eingängen eines zweiten Nicht-Oder-GIiedes (NOR 2) in Verbindung steht,

\2 die Teilnehmer (0—9) weisen jeweils ein von dem zentralen Zeittakt (BLCK) beeinflußbares Kippglied (FFO-FF9) auf, dessen Takteingang mit einem jeweiligen Eingang des ersten Verknüpfungsgliedes (NGO—NG9) verbunden ist und einen Signalanforderungseingang (BREQ0—6REQ9) bildet und dessen Setzausgang (Q) mit einem jeweiligen weiteren Eingang des eesten Verknüpfungsgliedes (NG 0— NG 9) verbunden ist,

am negierten Ausgang des zweiten Verknüpfungsgliedes (UGO- UG 9) ist ein den anfordernden Teilnehmern entsprechendes Busprioritierungssignal (BPRN0-BPRN9) übertragbar,

1.4 der negierte Ausgang des ersten Nicht-Oder-Glieds (NOR 1), der jeweils mit einem weiteren Eingang der zweiten Verknüpfungsglieder der zweiten Gruppe (UG 5—UG 9) verbunden ist, bildet mit dem negierten Ausgang des zweiten Nicht-Oder-Glieds (NOR 2) die Eingänge eines zentralen Nicht-Und Glieds (NUG), das mit seinem negierten Ausgang mit dem D-Eingang eines zentralen Kippglieds (ZKG) verbunden ist, dessen dynamischer Eingang durch ein zentrales Nicht-Und-Glied (ZNU) mit dem zentralen Zeittakt (BLCK) in Verbindung steht und dessen Q-Ausgang mit den negierten R-Eingängen sämtlicher teilnehmerzugeordneter Kippglieder (FFO- FF9) verbunden sind,

1.5 der negierte Ausgang des erstrangigen zweiten Verknüpfungsglieds der ersten Gruppe (UGO) bildet jeweils einen weiteren Eingang der weiteren zweiten Verknüpfungsglieder der ersten Gruppe (UG \ — UG4) und der negierte Ausgang des erstrangigen zweiten Verknüpfungsglieds der zweiten Gruppe (UG 5) bildet jeweils einen weiteren Eingang der weiteren zweiten Verknüpfungsglieder der zweiten Gruppe (I IG 6 -UG 9).

1.6 die negierten Ausgänge des zweit- und drittrangigen sowie des siebent- und achtningigen ersten Verknüpfungsglicds (NG I und NG 2 so-

wie NG 6 und NG 7) bilden jeweils weitere Eingänge der nachrangigen ersten Verknüpfungsglieder der ersten Gruppe (NG 2, NG 3, NG 4 und NG 3, NG 4) und jeweils weitere Eingänge der nachrangigen ersten Verknüpfungsglieder der zweiten Gruppe (NG 7, NG 8, NG 9 und NG 8, NG 9),

1.7 der negierte Ausgang des viert- bzw. neuntrangigen ersten Verknüpfungsglieds (NG 3 Hzw. NG 8) steht über ein Sperr-Nicht-Und-Glied (SNUi bzw. SNU 2) mit einem weiteren Eingang des fünft- bzw. zehntrangigen zweiten Verknüpfungsglieds (UG 4 bzw. UG 9) in Verbindung.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Merkmal

Zl

jedes erste teilnehmerzugeordnete Verknüpfungsglied (NGO—NG9) weist einen manuell steuerbaren Sperr-Eingang

(BLOCK 0-BLOCK 9) auf.

In Multiprozessorsystemen werden die Anforderungen beim Zugriff zu den entsprechenden Systembussen dadurch geordnet, daß man den zugriffsberechtigten Teilnehmern bestimmte Rangfolgen zuordnet die dann bei Parallelanforderurigen die Reihenfolge der Zuteilung des Systembusses bestimmen. Diese Art der Prioritätssteuerung, wie sie u. a. aus »The 8086 Family User's Manual, Intel Corp., Oktober 1979« bekannt ist. kann jedoch bei ungleichmäßiger Anforderungsbelastung zu erheblichen Zeitverzögerungen bis zu sogenannten deadlocks führen, wenn beispielsweise in einer Kette von rangfolgeberechtigten Teilnehmern der Erstrangige durch ständige Neuanforderung die Zuteilung des Systembusses an die ihm nachgeschalteter. Teilnehmer verhindert oder zeitlich nachfolgende Neuanforderungen der höherrangigen Teilnehmer bevorzugt abgearbeitet werden.
Um diese systembedingten Zeitverzögerungen in derartigen Betriebsfällen auszuschließen, ist aus der US-PS 43 20 502 ein Verfahren bekannt, bei dem jeder zugriffsberechtigte Systembusteilnehmer ein eigenes Prioritätsnummern-Register aufweist, das mit einer vom zentralen Zeittakt gesteuerten Zähleinrichtung im Zusammenviirken mit einer Vergleichereinrichtung die Rangfolge der Teilnehmer zur Zuteilung des Systembusses ermittelt. Mit diesem Verfahren werden zwar die Systembusanforderungen im Hinblick auf die zeitliche Rangfolge berücksichtigt, jedoch ist die Wartezeit von der Systembusanforderung bis zur Systembuszuteilung bei unterschiedlich langen programmabhängigen Systembusbelegungszeiten sehr unterschiedlich. Außerdem ist mit dem Einsatz eines Registers, der zugehörigen Zähleinrichtung mit dem Vergleicher und einer Vielzahl weitcrer Verknüpfungsglieder der Aufwand für jeden Teilnehmer entsprechend groß.

Außerdem ist aus der DE-OS 24 46 970 eine Datenverarbeitungsanlage mit Schnittstellen-Einheit zwischen Rechenwerken und Randeinheiten bekannt, bei

hi der ebenfalls die zeitliche Rangfolge der Systembus;inforderungen berücksichtigt ist und mit einer rotierenden Prioritätsfolge die Busanforderungen abgearbeitet werden. Allerdings ist dieses System für eine gröbere

Zahl von busanfordernden Einrichtungen ungeeignet, da durch das taktweise Abtasten dieser Einrichtungen erhebliche Dynamikverluste entstehen. Die Leistungsfähigkeit dieses Systems wird zusätzlich durch die relativ große DurchJaufzeit der mehrfach in Reihe geschalteten Verknüpfungs- und Kippglieder eingeschränkt

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Schaltungsanordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art anzugeben, die mit minimalem Aufwand an Schaltmitteln den Systembus ebenfalls rotierend an die anfordernden Teilnehmer jedoch ohne Dynamikverluste anschaltet. Darüber lanaus soll die mittlere Wartezeit zwischen der Anforderung und der Zuteilung des Systembusses für alle Busteilnehmer gleich lang sein. Erfindungsgemäß wird dies durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 erreicht

Mit dieser Schaltungsanordnung ist in einfacher Weise sichergestellt, daß bei Parallelanforderungen auch die rangniedrigsten Teilnehmer im Bereich der mittleren Wartezeit den Systembus zugeteilt bekommen, selbst dann, wenn höherrangige Teilnehmer im Bereich der mittleren Wartezeit an sich zeitvorrangige Nc-janforderungen stellen.

Als besonders vorteilhaft für die Erfindung ist anzusehen, daß für jeden Teilnehmer lediglich zwei Verknüpfungsglieder und ein Kippglied vorgesehen sind.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist damit gegeben, daß jedes erste teilnehmerzugeordnete Verknüpfungsglied einen eigenen manuell steuerbaren Sperreingang aufweist, so daß der Zugriff zum Systembus für jeden Teilnehmer zu jeder Zeit — beispielsweise im Fehlerfall — beliebig lange gesperrt werden kann.

Die Erfindung wird in einem figürlich dargestellten Ausführungsbeispiel für 10 Busteilnehmer näher erläutert, wobei lediglich die Schalteinrichtungen dargestellt sind, die die rotierende Priorität unter den genannten Eingangsbedingungen ermöglichen.

Die Teilnehmer 0 bis 9 weisen jeweils das erste teilnehmerzugeordnete Verknüpfungsglied mit Nicht-Oder-Funkt.on NG 0 bis NG 9 und das zweite teilnehmerzugeordnete Verknüpfungsglied mit Nicht-Und-Funktion UGO bis UG9 auf, wobei das er5te teilnehmerzugeordnete Verknüpfungsglied mit Nicht-Oder-Funktion NGO bis NG9 hinsichtlich seiner Sperrung nach Zuteilung des Systembusses durch die entsprechenden Kippglieder FFO bis FF9 gesteuert wird. Die ersten Verknüpfungsglieder NGO bis NG9 sind mit dem Signalanforderungseingang BREQO BIS BREQ 9 ausgestattet und sind außerdem mit dem manuell steuerbaren Sperreingang ULOCKO bis BLOCK9 versehen.

Das zwdte teilnehmerzugeordnete Verknüpfungsglied UG 0 bis UG 9, dessen Eingang mit dem negierten Ausgang des ersten Verknüpfungsgliedes NGO bis NG 9 in Verbindung steht, bildet mit seinem negierten Ausgang das den Teilnehmern 0 bis 9 entsprechende Busprioritierungssignal BPRNObK BPRN9. Des weiteren sind die negierten R-Eingänge sämtlicher teilnehmerzugeordneter Kippglieder FFO bis FF9 mit dem Q-Ausgang des zentralen Kippgliedes ZKG verbunden, dessen dynamischer Eingang mittels des zentralen Nicht-Und-Glieds ZNU durch den zentralen Zeittakt BLCK gesteuert wird.

Weiterhin bilden die jeweiligen Eingänge der zweiten Verknüpfungsglied^"· der ersten Gruppe UG 0 bis UG 4 die Eingänge des ersten Nicht-Oder-Gliedes NOR I und je ein Eingang des zweiten Verknüpfungsgliedes der zweiten Gruppe UG5 bis UG9 die Eingang« des zweiten Nicht-Oder-Glieds NOR 2. Dabei bilden die negierten Ausgänge des ersten und zweiten Nicht-Oder-Glisdes NOR 1, NOR 2 die Eingänge des zentralen Nicht-Und-Gliedes NUG, und außerdem ist der negierte Ausgang des ersten Nicht-Oder-Gliedes NOR 1 zu je einem weiteren Eingang der zweiten Verknüpfungsglieder der zweiten Gruppe UG 5 bis UG 9 zur Sperrung desselben geführt

ίο Die teilnehmerzugeordneten Verknüpfungsglieder der ersten und zweiten Gruppe NGO bis NG4 und NG 5 bis NG 9 sind derart untereinander verbunden, daß der zahlenmäßig niedrige Teilnehmer dem zahlenmäßig höheren vorberechtigt ist Dies bedeutet, daß der Teilnehmer 0 dem Teilnehmer 1 und der Teilnehmer 1 dem Teilnehmer 2 usw. sowie der Teilnehmer 5 dem Teilnehmer 6 und der Teilnehmer 6 dem Teilnehmer 7 usw. vorberechtigt ist

Unter der Voraussetzung, daß sämtliche Teilnehmer 0 bis 9 den Systembus gleichzeitig anfordern und damit an die jeweiligen Signalanforderungseir,=r5nge BREQ 0 bis BREQ 9 Null-Potential anleger., so gdir.gt es nur dem ersten Teilnehmer 0, sein Buspriontierungssignal BPRNO an den entsprechenden Ausgang durchzuschalten, wobei sich die weiteren Teilnehmer der ersten Gruppe 1 bis 4 mit dem Durchschalten des Null-Potentials an Uie jeweiligen Eingänge der zweiten Verknüpfungsglieder UGO bis UG 4 sperren. Weiterhin wird von dem negierten Ausgang des für den Teilnehmer 1 zugeordneten Verknüpfungsgliedes NGO Sperrpotential an den Eingang des ersten Nicht-Oder-Gliedes NOR 1 übertragen, das an seinem negierten Ausgang dieses Sperrpotentials an die zweiten Verknüpfungsglieder der zweiten Gruppe UG 5 bis UG 9 weiterleitet Somit liegen mit Ausnahme des zweiten Verknüpfungsgliedes UG 0 für den Teilnehmer 1 an sämtlichen negierten Ausgängen der zweiten Verknüpfungsglieder 1 bis 9 Sperrpotential, so daß damit die Busprioritierungssignale BPRNi bis BPRN 9 auf hohem Potential liegen und damit zur Anschaltung des Systembusses unwirksam sind. Mit dem Freiwerden des Systembusses für den Teihiehmer 0 nimmt der Signalanforderungseingang BREQO wieder den Wert 1 an, der im teilnehmerzugeordneten Kippglied FFO eingeschrieben und dort abgespeichert wird. Vom Q-Ausgang des Kippgliedes FFO wird gleichzeitig dieses Sperrsignal an den Eingang des ersten teilnehmerzugeordneten Verknüpfungsgliedes NG 0 zurückgeführt und sperrt damit die Neuzuteilung des Systembusses für diesen Teilnehmer 0.

so Nachdem sämtliche nachfolgenden Teilnehmer 1 bis 9 in gleicher Weise den Systembus zugeteilt bekommen haben, weisen sämtliche Eingänge des ersten und des zweiten Nicht-Oder-Gliedes NOR 1 und NOR 2 NuIi-Poten'ial auf, so daß an deren negierten Ausgängen jeweils der Wert 1 ansteht. Daraufhin wird das zentrale Nicht-Und-Glied NUG veranlaßt, seine.ι negiei'ten Ausgang auf den Wert 0 zu setzen, welcher gleichzeitig an dem D-Eingang des zentralen Kippgliedes ZKG anliegt Mit der nächsten Anstiegsflanke des zentralen Zeittaktes BLCK .vird mit Hilfe des zentralen Nicht-Und-Gliedes ZNU das zentrale Kippglied ZKG derart gesteuert, daß an seinem Q-Ausgang der am D-Fingang befindliche Wert 0 übernommen wird und somit die Q-Ausgänge sämtliche teilnehmerzugeordneter Kippglieder FFO bis FF9, die nach der Systembuszuteilung den Wert 1 abgespeichert haben, auf den Wert 0 zurückgesetzt Mit dieser Schaltmaßnahme wird gleichzeitig das Sperrpotential vom Eingang der ersten teilnehmer-

zugeordneten Verknüpfungsglieder NGO bis NG9 abgeschaltet, so daß von jedem Teilnehmer erneut Anforderungen zur Zuteilung des Systembusses gesteuert werden können.

Die Sperr-Nicht-Und-Glieder SNU 1 und SNU2 bilden lediglich für die letzten Teilnehmer 4 und 9 der ersten und zweiten Gruppe Umkehrstufen, die die Bedingungen der jeweils nachgeschalteten zweiten teilnehmerzugeordneten Verknüpfungsglieder UG 4 und UG 9 zur Durchschaltung der entsprechenden Busprioriiierungssignale BPRN4 und BPRN9 ermöglichen.

Liegen keine Parallelanforderungen an, so werden die Kippglieder FFO bis FF9 unmittelbar mit dem Abschalten der Signalanforderung am Signalanforderungseingang BREQO bis BREQ 9 durch den zentralen Zeittakt BLCK mittels des zentralen Kippgliedes ZKG auf den Wert 0 gesetzt und somit die Sperrung der Neuzuteilung verhindert.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur prioritätsgerechten Zuteilung eines Systembusses für Teilnehmer eines Multiprozessorsystems mit zentraler Zeittaktversorgung, gekennzeichnet durch die Kombination der Merkmale