DE3629466A1 - Verfahren zur lastverteilung unter den prozessoren einer hochverfuegbaren multiprozessor-zentralsteuereinheit eines vermittlungssystemes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Weiterentwicklung des im Oberbegriff des Patentanspruches 1 definierten speziellen Verfahrens, das für sich der europäischen Patentanmeldung 1 35 931 (= VPA 83 P 1722 E) entspricht. Die dort beschriebene Multiprozessor-Zentralsteuereinheit kann z. B. zusätzlich gemäß den europäischen Patentanmeldungen

• - 1 40 155 (= VPA 83 P 1723 E),
• - 1 41 984 (= VPA 83 P 1724 E),
• - 1 41 247 (= VPA 83 P 1725 E),
• - 1 41 246 (= VPA 83 P 1726 E) und
• - 1 41 245 (= VPA 83 P 1727 E),

aufgebaut und betrieben werden.

Eine solche Zentralsteuereinheit, welche z. B. sämtliche zentral zu erledigenden Vermittlungsaufgaben für 100 000 Fernsprechteilnehmer zu bearbeiten hat, muß - trotz einer extrem hohen Verfügbarkeit und trotz einer extrem hohen Fehlertoleranz - vor allem auch eine sehr hohe Rechengeschwindigkeit und eine hohe Parallelverarbeitungskapazität aufweisen. Für jede einzelne anfallende Vermittlungsaufgabe soll sie also äußerst zuverlässig möglichst sofort verfügbar sein. Die zentralen Prozessoren der Zentralsteuereinheit sollen sich also gegenseitig zumindest weitgehend ersetzen können, d. h. gleiche Vermittlungsaufgaben übernehmen können, wobei es zahlreiche verschiedene Vermittlungsaufgaben gibt, z. B. Rufen, Wegesuche, Gebührenerfassung, Verbindungsabbau, Hörtoneingabe u.s.w.

Z. B. durch die obengenannte europäische Patentanmeldung 1 35 931 ist bekannt, daß bei einer solchen Zentralsteuereinheit autonom einer oder mehrere der IO-Prozessoren, die zwischen der Peripherie und dem zentralen Bussystem eingefügt sind, für eine neu anfallende Vermittlungsaufgabe einen der zentralen Prozessoren belegen. Dazu ruft z. B. der betreffende IO-Prozessor,

• - der die jeweils betroffene periphere Einheit, welche die Bearbeitung dieser neuen Aufgabe veranlaßt, bedient (also z. B. einen sich soeben meldenden rufenden Teilnehmer),

für diese neue Vermittlungsaufgabe jeweils die verschiedenen zentralen Prozessoren in zyklischer Reihenfolge auf, und teilt auf diese Weise den ersten gefundenen freien zentralen Prozessor der peripheren Einheit zu. Bei dieser zyklischen Verteilung wird ein aufgerufener zentraler Prozessor,

• - der zwar arbeitsfähig ist, aber derzeit bereits eine sonstige Vermittlungsaufgabe (z. B. für eine andere periphere Einheit) bearbeitet und also noch nicht frei für die neue Vermittlungsaufgabe ist, oder
• - der derzeit (z. B. wegen Fehlerhaftigkeit) nicht arbeitsfähig, sondern totgelegt, also entsprechend abgeschaltet ist,

jeweils sofort übersprungen und es wird der nächste zentrale Prozessor aufgerufen, wodurch die zentralen Prozessoren keine entsprechenden eigenen Warteschlangeneinrichtungen benötigen. Durch diese zyklische Zuteilung wird übrigens bereits eine einigermaßen gleichmäßige Belastung der zentralen Prozessoren erreicht.

Hierbei kann zusätzlich in einem besonderen Datenfeld, z. B. innerhalb des großen zentralen Speichers, die jeweils getroffene Zuteilung gespeichert werden, damit derselbe zentrale Prozessor nach einer Unterbrechung jene neue Vermittlungsaufgabe (oder eine Folgeaufgabe davon) rasch weiterbearbeiten kann, selbst wenn er vorübergehend schon wieder einer fremden peripheren Einheit zur Bearbeitung einer fremden Vermittlungsaufgabe zugeteilt gewesen sein sollte. Hierbei kann der betreffende Prozessor (z. B. in einem eigenen, relativ kleinen lokalen Speicher) zusätzlich alle wichtigen bisherigen Zwischenergebnisse der neuen Vermittlungsaufgabe zwischenspeichern und ohne unnötige Zeitverluste sofort nach erneuter Zuteilung die betreffende Vermittlungsaufgabe weiterbearbeiten.

Die Aufgabe der Erfindung

• - die Geschwindigkeit der Zuteilung eines arbeitsfähigen freien zentralen Prozessors zu einer peripheren Einheit weiter zu erhöhen,
  • - wobei zyklische Zuteilungen unter Überspringen von bereits arbeitenden zentralen Prozessoren, und unter Überspringen von nicht arbeitsfähigen, totgelegten zentralen Prozessoren vermieden werden,

wird durch die im Patentanspruch 1 genannten Maßnahmen gelöst.

Die in den Unteransprüchen angegebenen zusätzlichen Maßnahmen gestatten, zusätzliche Vorteile zu erreichen. So gestatten die Maßnahmen gemäß Patentanspruch

• 2, daß der abholende zentrale Prozessor besonders rasch mit dem Hinweis die gesamten, diese neue Vermittlungsaufgabe betreffenden wichtigsten Daten, die bereits im zentralen Speicher der Zentraleinheit vorliegen, aus dem zentralen Speicher abrufen und bearbeiten kann,
• 3, daß jene Hinweise auf Vermittlungsaufgaben, die bisher am längsten auf Abholung warten mußten, als erste abgeholt werden können, und
• 4, daß ein besonderes Register einschließlich seiner Steuereinheit wegfällt, wobei der außerordentliche große zentrale Speicher ohnehin vorhanden ist und wobei der betreffende Speicherabschnitt sogar bei Bedarf in für sich bekannter Weise wie ein FIFO-Warteschlangenregister gesteuert werden kann.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden anhand des in der Figur gezeigten Beispiels weiter erläutert.

Die Erfindung betrifft die Lastverteilung unter der Vielzahl der zentralen Prozessoren BP, CP einer hochverfügbaren Multiprozessor-Zentralsteuereinheit eines Vermittlungssystems, z. B. eines Fernsprech-Vermittlungssystems. Gezeigt sind mehrere zentrale Prozessoren BP, CP mit in sich gedoppelten Prozessoreinheiten PU und je einem lokalen Speicher LMY. Sie dienen zur Bearbeitung von Vermittlungsaufgaben. Die Prozessoren BP unterscheiden sich von den übrigen Prozessoren CP im allgemeinen dadurch, daß die Prozessoren BP zusätzliche Aufgaben übernehmen, z. B. bei Störungen im Vermittlungssystem.

Gezeigt ist ferner ein zentraler Speicher CMY mit in sich gedoppelten Speicherblöcken MB, zu welchen die zentralen Prozessoren BP, CP über das - ebenfalls in sich gedoppelte - Bussystem B : CMY Zugriff haben. Durch die Dopplungen wird eine sehr hohe Betriebssicherheit erreicht.

In den oben genannten europäischen Patentanmeldungen sind viele Details über Aufgaben und Betriebsweisen der verschiedenen gezeigten Bestandteile dieses Beispiels beschrieben; daher kann hier auf entsprechende Wiederholungen verzichtet werden.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren belegen also nicht mehr einer oder mehrere der IO-Prozessoren IOP, die zwischen der Peripherie und dem zentralen Bussystem B : CMY der Zentralsteuereinheit eingefügt sind, völlig autonom für eine neu anfallende Vermittlungsaufgabe einen der zentralen Prozessoren BP oder CP; sie rufen also nicht mehr für diese neue Vermittlungsaufgabe die verschiedenen zentralen Prozessoren in zyklischer Reihenfolge auf und teilen den ersten gefundenen freien zentralen Prozessor einer betroffenen peripheren Einheit zu.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden statt dessen Hinweise auf alle neu anfallenden Vermittlungsaufgaben von mindestens einem der IO-Prozessoren (IOP) in einer zentralen Registriereinrichtung, die z. B. in B : CMY enthalten ist, hinterlegt, d. h. eingeschrieben. Hierbei können diese Hinweise jeweils bereits der Startadresse einer aus Daten bestehenden Nachricht entsprechen, die im zentralen Speicher CMY gespeichert sind.

Erfindungsgemäß melden sich alle arbeitsfähigen, frei werdenden zentralen Prozessoren BP, CP jeweils selbst, indem sie aus der Registriereinrichtung einen Hinweis auf eine anstehende neue Vermittlungsaufgabe abholen bzw. abzuholen versuchen, wobei nach dem Abholen eines solchen Hinweises dieser Hinweis in der Registriereinrichtung gelöscht wird.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird die Geschwindigkeit der Zuteilung eines arbeitsfähigen freien zentralen Prozessors zu einer peripheren Einheit weiter erhöht, indem - im allgemeinen sofort - der erste freiwerdende Prozessor sofort eine Aufgabe selbst abholt - statt indem zeitaufwendig von Fall zu Fall zyklisch, unter Überspringen von bereits arbeitenden zentralen Prozessoren, und unter Überspringen von nicht arbeitsfähigen totgelegten zentralen Prozessoren, ein so gefundener freier arbeitsfähiger zentraler Prozessor zugeteilt wird.

Auch bei der Erfindung kann zusätzlich in einem besonderen Datenfeld, z. B. innerhalb eines großen zentralen Speichers CMY, die jeweils getroffene Zuteilung gespeichert werden, damit derselbe zentrale Prozessor BP, CP nach einer Unterbrechung jene Vermittlungsaufgabe (oder eine Folgeaufgabe davon) rasch weiterbearbeiten kann, selbst wenn er vorübergehend schon wieder einer fremden peripheren Einheit zur Bearbeitung einer fremden Vermittlungsaufgabe zugeteilt gewesen sein sollte. Hierbei kann der betreffende zentrale Prozessor (z. B. in seinem eigenen lokalen Speicher LMY) bei einer Unterbrechung zusätzlich alle wichtigen bisherigen Zwischenergebnisse der Vermittlungsaufgabe zwischenspeichern und dadurch ohne unnötige Zeitverluste sofort nach erneuter Zuteilung die betreffende Vermittlungsaufgabe weiterbearbeiten.

Dabei eignet sich ein FIFO-Warteschlangenregister besonders gut als zentrale Registriereinrichtung, weil dadurch die bereits am längsten wartende Aufgabe von nächsten arbeitsfähigen zentralen Prozessoren BP bzw. CP übernommen wird: Außerdem kann die Länge der Warteschlange im FIFO-Warteschlangenregister als ein Maß für die jeweilige Gesamtauslastung der Zentralsteuereinheit mit Vermittlungsaufgaben dienen.

Statt eine eigene Registriereinheit, z. B. ein eigenes Warteschlangenregister, in der Zentralsteuereinheit anzubringen, kann man auch hierfür einen besonderen Speicherabschnitt des zentralen Speichers CMY ausnutzen - der übrigens bei Bedarf in für sich bekannter Weise ebenfalls wie ein FIFO-Register betrieben werden kann.

Claims (5)

1. Verfahren zur Lastverteilung unter den zentralen Prozessoren einer hochverfügbaren Multiprozessor-Zentralsteuereinheit eines Vermittlungssystems - z. B. eines Fernsprech- Vermittlungssystems -, wobei

• - mehrere IO-Prozessoren (IOP) die Schnittstelle zwischen der Zentralsteuereinheit und den peripheren Einheiten (MBG) darstellen, und
• - mehrere zentrale Prozessoren (BP, CP),
  • - welche zur Bearbeitung von Vermittlungsaufgaben dienen,
• - sowie ein zentraler Speicher (CMY),
  • - zu welchem die zentralen Prozessoren (BP, CP) über ein Bussystem (B : CMYI, B : CMYI) Zugriff haben, parallel an das zentrale Bussystem (B : CMYO) angeschlossen sind,

dadurch gekennzeichnet, daß Hinweise auf alle neu anfallenden Vermittlungsaufgaben von mindestens einem der IO-Prozessoren (IOP) in einer zentralen Registriereinrichtung (z. B. in B : CMY oder CMY enthalten) hinterlegt, d. h. eingeschrieben werden,

• - alle arbeitsfähigen, frei werdenden zentralen Prozessoren (BP, CP) sich jeweils selbst melden, indem sie (z. B. (CPx) aus der Registriereinrichtung einen Hinweis auf eine anstehende neue Vermittlungsaufgabe abholen bzw. abzuholen versuchen,
• - wonach nach dem Abholen eines solchen Hinweises dieser Hinweis in der Registriereinrichtung gelöscht wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Hinweise jeweils der Startadresse einer Nachricht entsprechen, die im zentralen Speicher (CMY) gespeicherte Daten über die vom betreffenden abholenden zentralen Prozessor (z. B. CPx) zu erledigende Vermittlungsaufgabe darstellen.

3. Registriereinrichtung für ein Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

• - sie ein FIFO-Warteschlangenregister ist.

4. Registriereinrichtung für ein Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

• - sie einen besonderen Speicherabschnitt des zentralen Speichers (CMY) bildet.