DE3619660A1

DE3619660A1 - Programmverwaltungsverfahren fuer ein mehrfachrechnersystem

Info

Publication number: DE3619660A1
Application number: DE19863619660
Authority: DE
Inventors: Koichi Yokohama Haruna; Shoji Kawasaki Miyamoto; Kinji Yokohama Mori
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-06-12
Filing date: 1986-06-11
Publication date: 1986-12-18
Also published as: IN165747B; KR870000652A; KR940003698B1; CN86103949A; CA1275505C; ZA864332B; JPS61285569A; US5416905A; DE3619660C2; CA1300754C; CN1003891B; BR8602692A; JP2709705B2

Description

Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Mehrfachrechnersystem mit einer Vielzahl von Rechnern, programmierbaren Terminals, Arbeitsplätzen und ähnlichen Baugruppen, die über eine Übertragungsleitung miteinander verbunden sind,und insbesondere die autonome und verteilte Datenverarbeitung in einem solchen System.
Bei einem üblichen Mehrfachrechnersystem , wie es beispielsweise in Multiple Microprocessor Systems: What, Why and When" Computer, IEEE Vol. 16, No. 3, März 1983, Seite 23-32 beschrieben ist, speichert jeder Rechner die auszuführenden Programme oder überträgt ein vorbestimmter spezieller Rechner die Programme über einen bestimmten Vorgang wie beispielsweise die Ferneingabe auf einen anderen Rechner, der die Programme ausführt. Bei einem derartigen System kann eine rechtzeitige Programmeingabe dann nicht immer erzielt werden, wenn ein Rechner Programme benötigt, oder kann die Übertragung der Programme zwischen den Rechnern nicht immer in der gewünschten Weise erzielt werden. Es ist somit unmöglich, flexibel mit dem Auslastungszustand der Rechner, dem Auftreten von Fehlern, dem Zuschalten von Rechnern zum Netz und dem Abkoppeln von Rechnern vom Netz umzugehen. Der Operationsmodus, den ein bestimmter Rechner über alle Programme eines großen Systems steuert, ist nicht leicht zu verwirklichen.
Durch die Erfindung soll daher ein Mehrfachrechnersystem geschaffen werden, das in der Lage ist, Programme zwischen den Rechnern zu jedem Zeitpunkt zu übertragen, wenn Anlaß dazu besteht, um dadurch die gesamte Verarbeitungsleistung des Systems zu verbessern, eine Transparenz zwischen den Rechnern zur Verwendung neu entwickelter Programme zu erzielen, die Möglichkeiten zu verbessern, mit Fehlern umzugehen und die Erweiterung, die Verkleinerung und die Wartung des Systems zu erleichtern.
Dazu wird gemäß der Erfindung für ein Mehrfachenrechnersystem mit mehreren Rechnern, die über eine Ubertragungsleitung miteinander verbunden sind und von denen jeder einen Prozessor und wenigstens einen Speicher zum Speichern von Programmen aufweist, ein Programmverwaltungsverfahren vorgeschlagen, das die Schritte der Ausgabe eines Programms zusammen mit einer charakteristischen Codierung, die die Charakteristik dieses Programmes wiedergibt, auf die Übertragungsleitung und den Empfang des ausgegebenen Programmes an anderen Rechnern umfaßt, wenn die anderen Rechner entscheiden, das ausgegebene Programm zu empfangen, was sie aus der charakteristischen Codierung beurteilen, die dem ausgegebenen Programm beigefügt ist.
Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen Figur 1 ein Programmnachrichtenformat, das bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung benutzt wird, Figur 2 in einem Blockschaltbild den Gesamtaufbau eines Mehrfachrechnersystems gemäß der Erfindung, Figur 3 in einem Blockschaltbild einen der Rechner des Systems von Fig. 2, Figur 4 ein Programmkettenformat, Figur 5 schematisch,wie eine Programmkette gebildet wird und Figur 6 ein Datennachrichtenformat.
Figur 2 zeigt ein Beispiel des Gesamtaufbaus eines Mehrfachrerhnersystems zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung. Rechner 10, 20 ... nO sind über eine Übertragungsleitung 1 miteinander verbunden, um Daten und Programme auszugeben oder zu empfangen. Jeder Rechner enthält einen Prozessor und einen Speicher zum Speichern von Daten und Programmen und ist mit Terminalgeräten 11, 21, ... n1 verbunden.
Der Aufbau jedes Rechners beispielsweise des Rechners 10 ist in Figur 3 dargestellt. Ein Prozessor 100 ist mit der Übertragungsleitung 1 bei der Schnittstelle 101 und mit dem Terminalgerät 11 über eine Schnittstelle 102 verbunden. Der Prozessor 100 ist gleichfalls mit einem Eingangspuffer 103, einem Ausgangspuffer 104, einem Programmspeicher 105, einem Datenspeicher 106, einer Inhaltscodierungstabelle 107 und einer Speicherverwaltungstabelle 108 verbunden. Die Codierungen sind vorher in der Inhaltscodierungstabelle 107 über geeignete Verfahren, beispielsweise mittels der Handeingabe durch den Operator über das Terminalgerät 11 oder über einen Steuercomputer eingegeben. Die Codierungen geben den Inhalt, d.h. den zu verarbeitenden Gegenstand, den Zweck, das Format usw. beispielsweise die Berechnung der Verzögerung im Zeitablauf von Zügen oder die Berechnung einer speziellen Funktion der verschiedenen Programme wieder, die durch den Rechner ausführbar sind. Die Speicherverwaltungstabelle 108 hält Informationen, die den leeren Zustand des Programmspeichers 105 und deren Inhalt durch den Prozessor 100 auf die Speicherung von Programmen im Programmspeicher 105 ansprechend fortgeschrieben wird, die Löschung von alten Programmen, Abwandlungen der Programme und ähnliches wiedergeben.
Es sei angenommen, daß ein neues Programm im Programmspeicher 105 des Rechners 10 gespeichert wurde. Dieses Programm kann ein Programm, das vom Operator unter Verwendung des Terminalgerätes entwickelt wurde, ein Programm, das an einem anderen Arbeitsplatz entwickelt und in den Rechner 10 geladen wurde, oder ein Programm in Form eines eingebauten Festspeichers ROM sein. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß eine Programminhaltscodierung und eine Steuercodierung,die später beschrieben werden, erzeugt und dem Programm beigefügt werden müssen. Auf eine Anforderung vom Operator zu einem geeigneten Zeitpunkt, auf eine Übertragungsanforderung des Programmes von einem anderen Rechner oder auf eine Laufanforderung des Programmes überträgt der Prozessor 100 eine Kopie des Programmes zum Ausgangspuffer 104 und über die Schnittstelle 101 zu einem vorbestimmten Nachrichtenabgabezeitpunkt auf die Übertragungsleitung 1.
Das abzugebende Programm wird zu einer Programmnachricht 200 mit dem in Fig.1 dargestellten Format aufbereitet. Die Programmnachricht 200 besteht aus dem Programm 208 selbst und einer charakteristischen Codierung 209, die die Charakteristik wiedergibt, die zur Verwaltung des Programmes notwendig ist.
Die charakteristische Codierung 209 besteht aus einer Programminhaltscodierung 201 und einer Steuercodierung 202. Die Programminhaltscodierung 201 entspricht dem Inhalt der Inhaltscodierungstabelle 107, die bei jedem Rechner vorgesehen ist, und gibt den Inhalt des Programmes, beispielsweise die Tatsache wieder, daß das Programm 208 dazu dient, eine Verzögerung im Fahrplan von Zügen für das Zuglaufmanagement zu berechnen.
Die Steuercodierung 202 besteht aus einer Programmlänge 203, die die Programmlänge angibt, einer Eingangsinhaltscodierung 204, die den Inhalt, beispielsweise die Ankunftszeit der Züge, der Eingangsdaten wiedergibt, der eine der Bedingungen zum Ablauf des Programmes bildet, eine Ausgangsinhaltscodierung 205, die den Inhalt, beispielsweise die Verzögerungszeit, den Zuglaufbefehl, der Daten wiedergibt, die als Folge der Ausführung des Programmes erhalten werden, einer Cooperationscodierung 206, die angibt, welche Art von Cooperation,beispielsweise bynchronisation in der Ausführung, Anpassung an empfangene Daten, die von verschiedenen Rechnern ausgegeben werden, mit anderen Programmen, die durch andere Rechner auszuführen sind, einzubauen ist, und Simulationsdaten 207, die aus Simulationseingangsdaten und Simulationsausgangsdaten bestehen, die bei einer Simulation erhalten werden. Die Simulationsdaten 207 können als Teil des Programmes 208 enthalten sein.
Während die Programmnachricht über die Übertragungsleitung 1 geht, nimmt jeder der restlichen Rechner diese Nachricht über die Schnittstelle 101 in den Eingangspuffer 103 auf. Jeder Prozessor 100 überprüft die Programminhaltscodierung 201 der empfangenen Programmnachricht durch einen Bezug auf die Inhaltscodierungstabelle und beurteilt, ob der Inhalt des Programmes verfügbar ist. Darüberhinaus vergleicht der Prozessor 100 die Programmlängencodierung 203 mit dem Inhalt der Speicherverwaltungstabelle 108, um zu beurteilen, ob der Programmspeicher 105 einen zum Speichern des Programmes ausreichenden Platz hat. Wenn auf der Grundlage der obigen beiden Beurteilungen entschieden wird, daß das Programm zu speichern ist, wird das Programm vom Eingangspuffer 103 auf den Programmspeicher 105 übertragen und an dem leeren Bereich dieses Speichers abgespeichert, der durch die Speicherverwaltungstabelle 108 angegeben wird, die zum gleichen Zeitpunkt fortgeschrieben wird, um einen neuen Platz des Speichers anzugeben. Wenn andererseits eine der beiden Beurteilungen negativ ist, wird der Inhalt des Eingangspuffers sofort gelöscht.
Wenn das neue Programm im Programmspeicher 105 gespeichert ist, prüft der Prozessor 100 anschließend das Programm derart, daß das Programm unter Verwendung der Simulationseingangsdaten in den Simulationsdaten 207 ausgeführt wird und die erhaltenen Daten mit den Ausgangsdaten in den Simulationsdaten 207 verglichen werden. Wenn die erhaltenen Daten mit den Ausgangsdaten nicht identisch sind, wird das Programm als fehlerhaft beurteilt und vom Programmspeicher gelöscht. Eine Nachricht dazu wird an die Übertragungsleitung 1 abgegeben oder am Terminalgerät 11 angezeigt und der vorhergehende Inhalt der Speicherverwaltungstabelle 108 wird wieder hergestellt. Wenn die Daten jedoch identisch sind, wird das Programm als fehlerfrei beurteilt und beginnt der folgende Programmablauf.
Auf eine Beurteilung hin, daß das Programm fehlerfrei ist, wird eine Programmkette 300 gebildet, wie es in Fig.4 dargestellt ist, um zu überprüfen, ob das Programm anderen, in den übrigen Rechnern gespeicherten Programmen widerspricht. Anschließend sammelt der Prozessor 100 des Rechners 10, der ein neues fehlerfreies Programm von einem anderen Rechner gespeichert hat, die Programminhaltscodierungen 201 und die Cooperationscodierungen 206 der Programme 11 bis m1 im Programmspeicher 105, um dadurch eine Reihe von Programmunterbereichen 305 bis 306 zu bilden, die aus einer Programminhaltscodierung 308 und einer Cooperationscodierung 309 bestehen. Eine Rechneridentifizierungsnummer 307 wird der Reihe von Programmunterbereichen angefügt, um einen Bereich 302 für den Rechner 10 zu bilden. Am oberen Ende des Bereiches 302 für den Rechner 10 wird eine Programmkettencodierung 301, die eine Programmkette angibt, zur Abgabe an die Übertragungsleitung 1 angefügt.
Der Rechner 20 nimmt die Programmkette vom Rechner 10 auf und bildet einen Bereich 303 für den Rechner 20 in ähnlicher Weise wie es oben beschrieben wurde, auf der Grundlage der Programminhaltscodierungen und der Cooperationscodierungen der Programme, die in seinem Programmspeicher 105 gespeichert sind.
Der Bereich 303 des Rechners 20 wird dem Bereich für den Rechner 10 zur Abgabe an die Übertragungsleitung 1 zugefügt. Fig.5 zeigt schematisch den oben beschriebenen Arbeitsvorgang. Die anderen Rechner führen eine ähnliche Bereichsbildung durch und fügen die Bereiche 302 bis 304 zu, um dadurch eine Programmkette 300 fertigzustellen. Der Rechner, der die Programmkette zuerst lieferte, empfängt die vollständige Programmkecte 300 und vergleicht die Programminhaltscodierung 308 und die Cooperationscodierung 309 des neu gespeicherten Programmes mit denen anderer Programme, um zu prüfen, ob die zu verwendenden Cooperationsinhalte der Programme einander nicht widersprechen. Wenn sie einander widersprechen, ist die Ausführung dieses Programmes gesperrt und wird eine entsprechende Nachricht zur Übertragungsleitung 1 oder zum Terminalgerät 11 abgegeben. Wenn sie einander nicht widersprechen, hat das Programm einen ausführbaren Status.
Das ausführbare Programm wird ausgeführt, wenn die von der Eingangsinhaltscodierung 204 des Programmes angegebenen Daten vorliegen. Die Daten können vorher im Datenspeicher 106 gespeichert sein oder können später von der Übertragungsleitung 1 kommen und im Speicher 106 gespeichert werden. Die Daten werden im Format einer Datennachricht 400 übertragen, wie sie in Fig.6 dargestellt ist. Die Datennachricht besteht aus den Daten 402 selbst und einer Dateninhaltscodierung 401, die den Inhalt der Daten wiedergibt. Die Dateninhaltscodierung wird mit der Eingangsinhaltscodierung 204 des Programmes verglichen und das Programm wird dann ausgeführt, wenn eine Übereinstimmung dazwischen sichergestellt ist.
Das ausgeführte Programm erzeugt am Ende seines Ablaufes Ausgangsdaten sowie eine bestimmte Ausgangsinhaltscodierung, die die Ausgangsdaten wiedergibt. Die Ausgangsinhaltscodierung wird mit der Ausgangsinhaltscodierung 205 des Programmes verglichen. Wenn die erzeugte Ausgangsinhaltscodierung in der bestimmten Ausgangsinhaltscodierung 205 enthalten ist, wird beurteilt, daß das Programm fehlerfrei ausgeführt wurde und werden die Ausgangsdaten im Datenspeicher 106 gespeichert oder gegebenenfalls über den Ausgangspuffer 104 und die Schnittstelle 101 zur Eingabe in andere Rechner abgegeben. Wenn andererseits die erzeugte Ausgangsinhaltscodierung in der vorbestimmten Ausgangsinhaltscodierung 205 nicht enthalten ist, dann wird beurteilt, daß das Programm fehlerhaft ist und wird eine diesbezügliche Nachricht zum Terminalgerät 11 oder auf die Übertragungsleitung 1 abgegeben.
Jeder Rechner empfängt ein neues Programm, ein korrigiertes Programm, ein verbessertes Programm oder ein geändertes Programm nacheinander über die Übertragungsleitung 1 oder das Terminalgerät 11. Dazu ist ein bekanntes Programmentwicklungssystem für jeden Rechner zum Austausch, Erweiterung, Umwandlung, Aufbereitung, Löschung und ähnlichem von Programmen vorgesehen. Die Speicherverwaltungstabelle 108 wird fortgeschrieben, wenn es während derartiger Arbeitsvorgänge notwendig ist. Immer wenn derartige Arbeitsvorgänge ausgeführt werden, wird das -Programm weiterhin auf Fehler und auf Kompartibilität mit anderen Programmen überprüft.
Wenn eine Nachricht, die angibt, daß das empfangene Programm fehlerhaft ist oder einen Cooperationsgegensatz hat, auf die Übertragungsleitung 1 abgegeben wird, analysiert der das Programm erzeugende Rechner die Nachricht, um den Programmfehler zu bestätigen. In Abhängigkeit vom Inhalt der Nachricht, beispielsweise einem Fehler, überträgt der das Programm erzeugende Rechner das Programm erneut oder zeigt der Rechner die notwendige Angabe an dem Terminalgerät an, um eine Korrektur oder eine Neuentwicklung des Programms zu erzwingen.
Statt separat den Eingangspuffer 103 und den Ausgangspuffer 104 vorzusehen, kann auch ein einziger Puffer für die Eingabe und Ausgabe vorgesehen sein. Der Programmspeicher 105 und der Datenspeicher 106 können weiterhin verschiedene Bereiche in einem einzigen Speicher verwenden.
Gemäß der Erfindung sind die Programme nicht fest bestimmten Rechnern zugeordnet, sondern werden die Programme zwischen den Rechnern erforderlichenfalls oder falls das notwendig ist, übertragen und an den Bestimmungsorten geprüft und ausgeführt. Es ist folglich nicht nur die Gesamtverarbeitungsleistung des Systems verbessert, sondern es wird auch eine leichte Transparenz zwischen den Rechnern zur Benutzung von Programmen zwischen den Rechnern erreicht. Eine verbesserte Kompatibilität und Flexibilität des Systems erlaubt weiterhin eine leichte Zuschaltung, Abschaltung oder Austausch der Rechner, was die Fähigkeit merklich verbessert, mit nicht normalen Situationen des Systems fertigzuwerden. Die Programmverwaltung wird weiterhin vereinfacht und die Produktivität ist verbessert.
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Claims

Programmverwaltungsverfahren für ein Mehrfachrechnersystem PATENTANSPRÜCHE 1. Programmverwaltungsverfahren für ein Mehrfachrechnersystem mit einer Vielzahl von Rechnern (10,20 ...nO), die über einen Ubertragungsweg (1) miteinander verbunden sind und von denen jeder einen Prozessor (100) und wenigstens einen Speicher (105) zum Speichern von Programmen aufweist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß von einem Rechner ein Programm zusammen mit einer charakteristischen Codierung (209), die die Charakteristik des Programmes wiedergibt, an den Ubertragungsweg ausgegeben wird und an anderen Rechnern das ausgegebene Programm empfangen wird, wenn die anderen Rechner entscheiden, das ausgegebene Programm zu empfangen, was aus der charakteristischen Codierung beurteilt wird, die dem ausgegebenen Programm beigefügt ist.
2. Programmverwaltungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die charakteristische Codierung eine Programminhaltscodierung (201) enthält, die den Inhalt des Programmes wiedergibt,und daß die anderen Rechner eine Inhaltscodierungstabelle (107) aufweisen, die den Inhalt eines zu empfangenden Programmes wiedergibt, wobei beim Empfang des Programmes die Programminhaltscodierung gegenüber dem Inhalt der Inhaltscodierungstabelle überprüft wird.
3. Programmverwaltungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die charakteristische Codierung weiterhin eine Längencodierung (203) enthält, die die Länge des Programmes wiedergibt, die anderen Rechner eine Speicherverwaltungstabelle (108) aufweisen , die den leeren Zustand des Speichers wiedergibt, und beim Programmempfang die Längencodierung gegenüber dem Inhalt der Speicherverwaltungstabelle überprüft wird.
4. Programmverwaltungsverfahren für ein Mehrfachrechnersystem mit einer Vielzahl von Rechnern (10, 20 ...nO), die über einen Ubertragungsweg (1) miteinander verbunden sind und von denen jeder einen Prozessor (100) und wenigstens einen Speicher (105) zum Speichern von Programmen aufweist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß von einem Rechner ein Programm zusammen mit einer charakteristischen Codierung (209), die die Charakteristik des Programmes wiedergibt, an den Übertragungsweg ausgegeben wird, an anderen Rechnern das ausgegebene Programm empfangen wird, wenn die anderen Rechner entscheiden, das ausgegebene Programm zu empfangen, was über eine Beurteilung der charakteristischen Codierung erfolgt, die dem ausgegebenen Programm beigefügt ist, das ausgegebene Programm an den Rechnern, die es empfangen haben, auf der Grundlage der charakteristischen Codierung geprüft wird und das Programm gehalten wird, nachdem es bei der Überprüfung als ausführbar beurteilt wurde.
5. Programmverwaltungsverfahren nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die charakteristische Codierung oder das Programm Simulationseingangs- und -ausgangs daten (207) zur Verwendung mit dem Programm enthält und daß der Prüfungsschritt einen Schritt der Prüfung unter Verwendung der Simulationseingangs- und -ausgangsdaten einschließt.
6. Programmverwaltungsverfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die charakteristische Codierung oder das Programm eine Cooperationscodierung (206) enthält, die die Cooperation zwischen dem Programm und anderen Programmen anderer Rechner angibt, und daß bei der Prüfung die anderen Rechner gezwungen werden, wenigstens die Cooperationscodierung in der charakteristischen Codierung der anderen Programme in den anderen Rechnern auszugeben, und die Cooperationscodierung des empfangenen Programms mit der Cooperationscodierung verglichen wird, die von den anderen Rechnern kommt.
7. Programmverwaltungsverfahren nach Anspruch 3,4 oder 5 dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß beim Halten des Programmes unter Berücksichtigung des empfangenen Programmes ein altes Programm aufbereitet, erweitert oder gelöscht wird.