DE3905478A1

DE3905478A1 - Verfahren und vorrichtung fuer die buszuweisung in einem computersystem

Info

Publication number: DE3905478A1
Application number: DE3905478A
Authority: DE
Inventors: Jon Rubinstein; Glen S Miranker; John Sanguinetti
Original assignee: Ardent Computer Corp
Current assignee: KUBOTA PACIFIC COMPUTER INC., SANTA CLARA, CALIF.,
Priority date: 1988-02-24
Filing date: 1989-02-22
Publication date: 1989-09-07
Also published as: GB8903961D0; GB2216368B; JPH028948A; AU3022589A; FR2630839A1; FR2627606A1; GB2216368A; FR2630840A1; IL89355A0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrich tung zur Steuerung des Zugriffs einer Zahl von Anforderern auf einen Systembus in einem Computersystem.

Computersysteme weisen typischerweise mehrere Betriebsmittel, wie Prozessoreinheiten, Eingabe/Ausgabe-Steuergeräte, Spei chermittel etc. auf, die zum Zwecke der Kommunikation unter einander alle einen gemeinsamen Systembus teilen. Es ist not wendig, den Zugriff auf den Systembus zu steuern, um zu ver hindern, daß mehr als einem Betriebsmittel zur gleichen Zeit der Zugriff auf den Bus erlaubt wird.

Allgemein betrachtet sind zwei Techniken bekannt um den Zu griff auf den Systembus zu steuern. Eine Technik verwendet eine zentrale Steuerstelle, um alle Anforderungen auf den Systembus zu steuern. Eine zweite Technik verteilt die Steue rung der Systembusanfragen, indem z.B. ermöglicht wird, daß alle Betriebsmittel auf einem einzigen Board von einem einzi gen Steuergerät gesteuert werden. In einem solchen verteilten System müssen alle Steuergeräte bei der Zugriffszuteilung zusammenarbeiten, um Kollisionen auf dem Bus zu vermeiden.

In beiden Fällen wird ein Systembus-Vermittlungsschema er stellt, das eine oder mehrere der folgenden Aufgaben erfüllt:
(1) Minimierung der zur Bedienung einer Anforderung notwendi gen Zeit, (2) Reduzierung der Benutzung von Systembus-Be triebsmitteln und (3) Ermöglichung flexibler Prioritäten bei der Behandlung von Systembusanforderungen.

Bei einem bekannten Verfahren, den Zugriff auf einen Systembus zu steuern, wird dem Anforderer die Anfrage unabhängig davon erlaubt, ob das angeforderte Betriebsmittel besetzt ist. Wenn das Betriebsmittel belegt ist, ist der Systembus mit der An frage gebunden, bis letztere bedient werden kann. Ein solches Verfahren nimmt die Systembus-Betriebsmittel während des War tens auf die Bedienung der Anforderung voll in Anspruch.

Eine bekannte Alternative besteht darin, die Anforderungen an den angesprochenen Orten in Warteschlangen einzureihen und den Systembus auf diese Weise freizumachen. Ein solches Verfahren erfordert jedoch zusätzliche Schaltungen an jedem Betriebsmit tel, um die Anfrageinformation in der Warteschlange speichern zu können, und ist ferner beschränkt durch begrenzte Warte schlangengrößen.

Es ist daher wünschenswert, ein Busvermittlungsschema zu fin den, das jede der oben genannten Forderungen erfüllt und die Nachteile des Standes der Technik überwindet.

Bekannte verteilte Systeme, die sich einen Bus teilen, leiden unter Schwierigkeiten bei der Übergabe des Busses von einem Betriebsmittel auf ein anderes. Aus einer Vielzahl von Gründen haben die Systeme Probleme mit dem Zeittakt, der den Zugriff auf Systembusse oder andere Einrichtungen mit einem gewissen Taktversatz zwischen verschiedenen Ports steuert. So lassen es verschiedene bekannte Systeme zu, daß der Bus für einen Takt zyklus zwischen der Freigabe des Busses durch ein Betriebsmit tel und der Belegung durch ein anderes ungenutzt ist. Dies stellt sicher, daß die beiden Betriebsmittel nicht in Konkur renz um den Bus eintreten. Auf der anderen Seite nutzt ein solches Verfahren den Bus ungenügend aus, indem es ermöglicht, daß er für einen Taktzyklus zwischen der Übergabe von einem Betriebsmittel zum nächsten ungenutzt bleibt.

Ein anderes bekanntes Verfahren zur Behandlung der Konkurrenz um den Bus in einem verteilten System besteht darin, das Sy stem so auszulegen, daß der Taktversatz zwischen den Betriebs mitteln minimiert wird. Die Konkurrenz wird, soweit sie auf tritt, in diesen Systemen ignoriert. So ein Verfahren kompli ziert jedoch die Auslegung der Schaltungsnetze in dem System zusätzlich.

Ein drittes bekanntes Verfahren zur Steuerung der Buskonkur renz benutzt Mehrfachtakte auf dem Bus, die um einen präzisen Betrag versetzt sind. Ein Takt kann zur Freigabe, ein anderer zum Sperren verwendet werden. Solch ein Verfahren bringt Pro bleme mit der Steuerung von Mehrfachtakten mit präzisem Ver satz mit sich.

Die vorliegende Erfindung offenbart ein Busvermittlungssystem, bei dem Anforderer ein Betriebsmittel nur abfragen, nachdem festgestellt wurde, daß das Betriebsmittel nicht belegt ist. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gibt es achtzehn Betriebsmittel, sechzehn Speichermittel, ein Eingabe-Ausgabemittel und ein Graphik-Betriebsmittel. Jedem Betriebsmittel ist ein Signal auf dem Systembus zugeordnet, das angibt, ob das Betriebsmittel belegt ist oder nicht. Das System umfaßt eine Vielzahl von Zuweisern, die jeweils mit ein oder zwei Anforderern verbunden sind. Die Anforderer können aus dem Signal bestimmen, ob ein Betriebsmittel, das sie nut zen möchten, belegt ist oder nicht.

Nachdem ein Anforderer festgestellt hat, daß ein Betriebsmit tel, welches er aufrufen möchte, nicht belegt ist, muß dieser Anforderer eine Entscheidung für die Busbenutzung treffen. In einem Taktzyklus wird eine Anforderung an den Bus gegeben für die Benutzung des Busses in dem Zyklus, der der erfolgreichen Zuweisung folgt. Wenn der Anforderung nicht stattgegeben wird, fährt der Anforderer fort, den erforderlichen Bus anzufragen, bis stattgegeben wird. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Zuweisungsentscheidung auf zwei Ebenen aufgeteilt; global und lokal. Die lokale Zuweisung bestimmt, welcher Anforderer auf welchem Board Zugriff auf die lokalen Busse hat. Die glo bale Zuweisung bestimmt, welches Board Zugriff auf den System bus hat.

Nachdem ein Anforderer festgestellt hat, daß ein Betriebsmit tel für einen Vorgang zur Verfügung steht, macht der Anforde rer eine Busanforderung geltend. Der Zuweiser bestimmt auf grund eines Satzes von Prioritätsregeln, welcher Anforderer den lokalen Bus bekommt. Parallel zu dieser Bestimmung wird eine Busanforderung auf den Systembus angemeldet. Der Zuweiser sammelt dann alle anliegenden Systembusanfragen und bestimmt, ob die Priorität des Anforderers die höchste unter allen gül tigen Anforderungen ist. Wenn der Anforderer die höchste Prio rität hat, gibt der Zuweiser eine Systembusfreigabe an den Anforderer. Zur selben Zeit wird vom Zuweiser ein Belegt-Si gnal für das angeforderte Betriebsmittel gemeldet, bis das Betriebsmittel in der Lage ist, sein eigenes Belegt-Signal auszugeben. Das verhindert, daß andere Anforderer das Be triebsmittel im nächsten Taktzyklus anfordern.

Die vorliegende Erfindung offenbart weiterhin ein Verfahren zur Steuerung des Zugriffs auf einen Bus in einem System mit verteilter Bussteuerung, wenn der Zugriff von einem Betriebs mittel auf ein anderes übergeben wird, und gibt eine Technik zur Vermeidung verketteter Konflikte an.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, Konkurrenz auf dem System bus zu verhindern und gleichzeitig alle verfügbaren Taktzyklen auf dem Bus voll auszunutzen.

In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann ein Betriebsmittel den Systembus nur benutzen, wenn sein Busfreigabesignal (BMINE) anliegt. Das BMINE-Signal kann nur dann gegeben oder nicht gegeben werden, wenn auf einer zentralen Freigabeleitung kein Signal anliegt. Der Zugriff auf den Bus ist so gesteuert, daß nicht von einem Betriebsmittel auf den Bus zugegriffen werden kann, ohne daß Signale sowohl auf der BMINE- als auch der zentralen Freigabeleitung anliegen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeich nung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Flußdiagramm, das ein erfindungsgemäßes Zuweisungsverfahren darstellt;

Fig. 2 ein Zeitablaufdiagramm, das den erfindungsge mäßen Zeitablauf von Busanforderungen und -freigaben darstellt;

Fig. 3 ein Blockdiagramm, das ein erfindungsgemäßes Zuweisungsgatterfeld darstellt;

Fig. 4 ein Blockdiagramm, das darstellt, wie Boards und Zuweisungsgatterfelder erfindungsgemäß auf einen Systembus zugreifen;

Fig. 5 ein Zeitablaufdiagramm, das die Zeitgabesignale für die erfindungsgemäße Freigabe des Buszu griffs darstellt; und

Fig. 6 die schematische Darstellung einer erfindungs gemäßen Schaltung, die zur Steuerung des Zu griffs auf den Bus verwendet werden kann.

Im folgenden werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Buszuweisung beschrieben. Dabei sind zahlreiche spezielle Details angegeben, wie Pinnummern, Prioritätsränge usw., um ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung zu ermögli chen. Für den Fachmann ist es jedoch offensichtlich, daß die vorliegende Erfindung auch ohne diese speziellen Details ver wirklicht werden kann. An anderen Stellen sind bekannte Schal tungen, Strukturen und Techniken nicht im Detail gezeigt, um die vorliegende Erfindung damit nicht unnötig zu belasten.

Die vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung, bei denen ein gemeinsamer Bus, der mit einer Vielzahl von Betriebsmitteln und einer Vielzahl von Anforde rern für diese Betriebsmittel gekoppelt ist, gemeinsam verwen det wird. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel gibt es achtzehn Betriebsmittel: sechzehn Speichermittel, ein Eingabe/Ausgabe mittel und ein Graphik-Betriebsmittel. Die sechzehn Speicher mittel umfassen sechzehn verzahnte Speicher (d.h., getrennte Speicher, die parallel operieren können). Es ist jedoch für jeden Durchschnittsfachmann offensichtlich, daß andere Be triebsmittelkonfigurationen eingesetzt werden können, ohne daß vom Rahmen der Erfindung abgewichen würde. Es kann z.B. ein System mit mehreren Eingabe/Ausgabemitteln oder mehreren Gra phik-Betriebsmitteln eingesetzt werden.

Bei der Erfindung fordert ein Anforderer ein Betriebsmittel nur dann an, wenn das Betriebsmittel nicht belegt ist. Der Anforderer ist in der Lage festzustellen, ob ein Betriebsmit tel belegt ist oder nicht, indem er ein Belegt-Signal prüft, das jedem Betriebsmittel zugeordnet ist. Die Signale, mit denen identifiziert wird, ob ein Betriebsmittel belegt ist, werden im einzelnen für das gegebene Ausführungsbeispiel in Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben.

Nachdem ein Anforderer bestimmt hat, ob ein bestimmtes Be triebsmittel frei ist, entscheidet der Anforderer, einen Bus zu benutzen, um mit dem Betriebsmittel zu kommunizieren. Das im bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendete Verfahren für die Zuweisung der Busbenutzung ist in Fig. 1 beschrieben.

Zuerst meldet ein Anforderer eine Anforderung bei seinem Zu weisungsgatterfeld (AGA) Block 10, an. Das Zuweisungsgatter feld ist einem Bus zugeordnet und kann die Zuweisung für ein oder zwei Anforderer behandeln. Das Zuweisungsgatterfeld un terstützt die Zuweisung für den Systembus und auch, soweit notwendig, die Zuweisung für einen lokalen Bus, der den Sy stembus speisen kann. Dann nimmt das Zuweisungsgatterfeld die Anforderung von dem Anforderer an, Block 11, und bestimmt, ob das angefragte Betriebsmittel in zwei Taktzyklen verfügbar sein wird, Block 12. Wie in Verbindung mit Fig. 2 zu sehen sein wird, folgt, wenn eine Anforderung im laufenden Taktzy klus gemacht wird, der früheste Zeitpunkt, zu dem das Be triebsmittel benötigt wird, nach zwei Taktzyklen, nämlich einem Taktzyklus für die Zuweisungsentscheidung und einem für den Bustransfer. Jedes Betriebsmittel verneint sein Belegt-Si gnal zwei Taktzyklen, bevor es fertig ist, um die nächste Anforderung zu erhalten.

Gesetzt den Fall, daß das Betriebsmittel verfügbar ist, be stimmt das AGA, welcher Anforderer Zugriff auf den lokalen Bus erhält, und erzeugt ein Zugriffszuteilungssignal auf den loka len Bus für den Anforderer, Block 13. Dies ist wesentlich, wenn mehrere Anforderer einen lokalen Bus teilen und zwei oder mehrere von ihnen im gleichen Taktzyklus anfordern. Parallel wird eine Busanforderung an den Systembus gegeben, Block 14.

Danach sammelt das AGA alle gültigen Systembusanforderungen, Block 15. Jedes AGA im System ist in der gleichen Weise ver antwortlich für die Überwachung aller gültigen Systembusanfra gen. Das AGA das feststellt, daß sein Anforderer die höchste Priorität aller Anforderer auf den Systembus hat, wird ausge wählt, um den Systembus im nächsten Taktzyklus zu erhalten, Block 16.

Das ausgewählte AGA weist danach seinem Anforderer eine Systembuszuteilung zu, Block 17. Zur gleichen Zeit wird vom AGA ein Belegt-Signal für das ausgewählte Betriebsmittel für den laufenden Taktzyklus plus zwei Taktzyklen gemeldet, Block 18. Dies stellt sicher, daß das Betriebsmittel für andere Anforde rer als belegt erscheint, bis das Betriebsmittel in der Lage ist, sein eigenes Belegt-Signal zu melden.

Fig. 2 stellt ein Zeitablaufdiagramm dar, wie es repräsentativ ist für verschiedene interessierende Signale, die von der vorliegenden Erfindung genutzt werden. Das Zeitablaufdiagramm zeigt ein Taktsignal 26, ein Anforderungssignal von einem Anforderer 27, ein Zuteilungssignal für einen lokalen Bus 28, ein Systembuszuteilungssignal 29, ein Busfreigabesignal (BMINE) 36, ein Lokaladreßbussignal 37 und ein Systembusadres sensignal 38.

Während eines ersten Taktzyklus′ wird von einem Anforderer eine Anfrage 20 abgegeben. Im vorliegenden Fall akzeptiert das AGA die Anforderung und stellt fest, ob das angeforderte Be triebsmittel in zwei Taktzyklen frei sein wird. Das AGA be stimmt ebenfalls, daß dieser Anforderer den lokalen Bus er hält, weil er die höchste Priorität aller Anforderer auf dem selben Board hat oder weil er der einzige Anforderer auf dem Board für den Bus ist. Das AGA gibt dann eine Lokalbuszutei lung 21 für diese Anforderung ab und meldet eine Systembusan forderung (nicht gezeigt). In diesem speziellen Fall ist die Systembusanforderung erfolgreich, und ein Systembuszuteilungs signal 22 wird ausgegeben. Zur gleichen Zeit wird infolge der Lokalbuszuteilung 21 eine Adresseninformation auf den Lokalbus 23 gegeben. Aufgrund der Systembuszuteilung wird vom AGA 24 ein BMINE-Signal ausgegeben. Das BMINE-Signal wird als eine Eingabe in eine Tristate-Schaltung für den Anforderer verwen det. Wenn sowohl das BMIN-Signal als auch eine zentrale Frei gabe (nicht gezeigt) anliegen, hat das Betriebsmittel Zugriff auf den Systembus. Das Betriebsmittel gibt dann eine Adreßin formation auf den Systemadreßbus 25 aus.

Bei der Anforderung mit der Nummer 5 handelt es sich um eine solche, bei der auf eine Anforderung eine Lokalbuszuteilung gegeben, jedoch die Systembuszuteilung für mehrere Taktzyklen nicht gegeben wird. Dies kann sich daraus ergeben, daß der Systembus mit der Bedienung anderer Anforderer, die höhere Prioritäten besitzen, belegt ist. Es wird eine Anforderung 30 angemeldet, und es werden die Lokalbuszuteilungen 31, 32 und 33 erteilt. Die Anfragen 31 und 32 ergaben keine Systembuszu teilung. Daher meldet das AGA die Systembusanforderung wieder holt, bis eine Systembuszuteilung erhalten wird, siehe 34.

Die Anforderung 6 stellt eine solche Anforderung dar, die keine Lokalbuszuteilung oder Systembuszuteilung beim ersten Versuch erhält. Die Anforderungen 40 und 41 erhielten keine Lokalbuszuteilung und wurden vom Anforderer erneut angemeldet. Anforderung 42 erhält eine Lokalbuszuteilung 43. Die entspre chende Systembusanforderung führte jedoch nicht zu einer Sy stembuszuteilung. Daher wird die Systembusanforderung wieder holt angemeldet, und es wird eine Systembuszuteilung 45 erhal ten. Daraufhin wird eine BMINE 46 an den Anforderer ausgege ben.

Fig. 3 stellt ein Zuweisungsgatterfeld (AGA) 50 dar, wie es bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Es sind vierundfünfzig Pins des Zuweisungsgatterfeldes 50 dargestellt, das bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung nutzt jedoch in Wirklichkeit ein 100-Pinfeld. Der Fachmann wird sich dessen bewußt sein, daß die restlichen Pins solche Pins wie Rückstellung, V _cc, Takt und andere Pins, die für das Verständnis der vorliegenden Erfindung nicht von kriti scher Bedeutung sind enthalten.

Wenn ein Anforderer in dem System beabsichtigt, eine Zugriffs entscheidung zum Systembus herbeizuführen, weist er seine Lokalbus-Anforderungspins 60 und 68 an. Jedes AGA in dem be vorzugten Ausführungsbeispiel kann bis zu 2 Anforderer bedie nen. Wie in Fig. 3 gezeigt, ist das Lokalbus-Anforderungspin 60 dem Anforderer 0 zugeordnet und das Lokalbus-Anforderungs pin 68 dem Anforderer 1. Ein Signal auf den Lokalbus-Anforde rungspins 60 und 68 zeigt an, daß eine gültige Anforderung von den Anforderern 0 bzw. 1 geltend gemacht wird.

Ein Anforderer fordert den Zugriff auf die Busse an, indem er seinen Anforderungstyp auf die Anforderungstyp-Pins 48 und 54 gibt. Jeder Anforderer benötigt gesonderte Anforderungstyp -Pins. Wie in Fig. 3 dargestellt, sind die Pins 48 dem Anfor derer 0 und die Pins 54 dem Anforderer 1 zugeordnet. Jedem Anforderer sind drei Anforderungstyp-Pins 48 und 54 zugeord net. Ihre Signale werden, wie in der nachstehend angegebenen Tabelle gezeigt, übersetzt.

Wenn der Anforderungstyp eine Speicheranforderung (Anforde rungstyp = 011) ist, liefert der Anforderer auch eine Adresse für die jeweiligen Speicherschachtel-Adreßpins 49 und 58. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Speicher mit sechzehn Schachtelungen verwendet. Mit jedem Anforderer sind vier Adreßpins 49 und 58 verknüpft, um die Adressierung der sechzehn Schachtelungen zu ermöglichen.

Leseanforderungspins 47 und 53 spezifizieren, ob der Zugriff ein Lese- oder ein Schreibzugriff ist. Wenn in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel dieses Pin von einem Anforderer angewiesen wird, erfolgt eine Leseanforderung.

Das AGA verwendet ein Lesen-belegt-Pin 52 als Eingabe, wenn bestimmt wird, ob der Bus einem Anforderer zugeteilt werden soll, der eine Schreibanforderung initiiert. Der Lesen-belegt -Pin 52 zeigt an, daß in zwei Zyklen nach dem Zyklus, in dem er angewiesen wird, der Datenbus mit der Rückgabe von Leseda ten belegt sein wird. Einem Anforderer, der eine Schreibanfor derung ausgibt, wird der Zugriff auf den Bus verwehrt werden, wenn dieses Signal anliegt, um eine Kollision auf dem Datenbus zu verhindern. Das Speicheruntersystem steuert das Signal vom Lesen-belegt-Pin 52 und zwingt die Eingabe/Ausgabe- und Gra phik-Untersysteme zu einer Zugriffsentscheidung zum Bus, um Daten zurückzuführen.

Das Zuweisungsgatterfeld stellt fest, ob das Betriebsmittel belegt ist, indem es den entsprechenden Belegtpin prüft. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel gibt es sechzehn Schachte lung-belegt-Pins 55, die jeweils den Speicherschachtelungen entsprechen. Der I/O-belegt-Pin 56 zeigt an, ob das Eingabe-/ Ausgabe-Untersystem belegt ist. Der Graphik-belegt-Pin 57 zeigt an, ob das Graphikuntersystem belegt ist.

Jeder der Belegtpins 55, 56 und 57 ist sowohl Eingabe- als auch Ausgabepin. Die Belegtpins 55, 56 und 57 werden als Ein gaben für das AGA verwendet, wenn das AGA feststellt, ob ein bestimmtes Betriebsmittel belegt ist. Das AGA wird für drei Taktzyklen auf dem zugehörigen Belegtpin 55, 56 und 57 ein Signal ausgeben, wenn es erfolgreich an den Bus zugewiesen hat. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist es wesent lich, daß das AGA das Signal über drei Zyklen ausgibt, weil das Betriebsmittel nicht vor Ablauf von drei Zyklen beginnen wird, das Signal selbst auszugeben.

Wenn das Betriebsmittel verfügbar ist, wird eine Busanforde rung auf einen der Pins 51 ausgegeben. Es gibt acht Busanfor derungspins, einen für jeden Anforderer auf den Bus in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel. Wie bereits erörtert, weist das AGA 50 den zugehörigen Belegtpin für drei Taktzyklen an, nachdem das Betriebsmittel einem Anforderer zugeteilt wurde. Danach ist das Betriebsmittel dafür verantwortlich, das rich tige Belegtsignal aufzugeben, bis es die Anforderung abge schlossen hat und für die nächste Anforderung frei ist. Wie oben beschrieben, gibt das Betriebsmittel den Belegtpin tat sächlich zwei Taktzyklen bevor es fertig ist frei, um die nächste Anforderung erhalten zu können, da die früheste Mög lichkeit, daß eine Anforderung das Betriebsmittel erreicht, zwei Taktzyklen später gegeben ist. Dies ermöglicht maximale Überlappung.

Das Zuweisungsgatterfeld stellt auf Basis der Prioritäten jedes lokalen Anforderers fest, welchem Anforderer der Zugriff auf den lokalen Bus gestattet wird. Dem Anforderer mit der höchsten Priorität wird vom AGA 50 der Zugriff auf den lokalen Bus gestattet, indem die zugehörigen Lokalbus-Zuteilungspins 61 und 69 angesprochen werden. Auf jedem AGA gibt es zwei Lokalbus-Zuteilungspins 61 und 69, einen für jeden Anforderer, der mit dem AGA 50 verbunden und durch dieses gesteuert sein kann.

Das AGA 50 sammelt alle gültigen Systembusanforderungen und bestimmt, ob dessen Anforderer die höchste Priorität hat. Wenn dies der Fall ist, wird eine globale Buszuteilung auf dem globalen Buszuteilungspin 62 ausgegeben. Ein BMINE-Signal wird auf Pin 63 ebenfalls ausgegeben, um den Zugriff auf den Sy stembus zu ermöglichen, wie in Verbindung mit Fig. 1 erör tert.

In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin dung werden gleichzeitige Anforderungen auf den Systembus auf Prioritätsbasis gehandhabt. Es gibt acht Prioritätsgrade für den Systemzugriff, jeder Prioritätsgrad ist mit den Busanfor derungspins 51 verknüpft. Die Prioritätsgrade sind wie folgt zugewiesen, Grad 8 für eine freie Priorität, Grad 7 für Einga be/Ausgabe-initiierte Anforderungen, Grad 6 für graphikiniti ierte Anforderungen, Grade 4 und 5 für IPU-Anforderungen (IPU = Integer-Prozessoreinheit), Grade 2 und 3 für FPU-Anforderun gen (FPU = Fließkomma-Prozessoreinheit) und Grad 1 ist eine freie Priorität. Die Prioritätsgrade für die Prozessoren in dem System können in einem Kreislauf rotiert werden. Das be vorzugte Ausführungsbeispiel erlaubt zwei Arten von Priori tätsänderung im Kreislauf. Die Auswahl des Modus wird vom Rotationspin 65 gesteuert. Wenn dieses Signal 65 anliegt, rotieren die Prioritäten zwischen Prioritätsgraden 2 bis 5. Wenn das Signal 65 nicht anliegt, wird die Priorität zwischen den Graden 4 und 5 und zwischen den Graden 2 und 3 hin- und hergewechselt. Die Prioritätsgrade 1, 6, 7 und 8 bleiben fest.

Ein Globalzuweisungs-Prioritätspin 83 gibt den Umlauf in der Priorität zwischen den Boards an. Wenn dieses Signal 0 ist, hat Prozessorboard 0 Priorität bei der Zuweisung. Wenn das Signal 1 ist, hat Prozessorboard 1 Priorität. Der Globalzuwei sungs-Prioritätspin 83 wird alle vier Taktzyklen umgeschal tet.

Das Board-Zuweisungs-Prioritätssignal 84 gibt umlaufend die Priorität zwischen AGAs auf demselben Board an. Das Boardzu weisungs-Prioritätssignal 84 wird jedesmal weitergeschaltet, wenn eine Anforderung bedient wird.

Das interne Zuweisungssignal 85 gibt umlaufend die Priorität zwischen zwei vom selben AGA gesteuerten Anforderern an. Wenn dieses Signal 85 eine 0 ist, hat Anforderer 0 höhere Priori tät, wenn es eine 1 ist, hat Anforderer 1 höhere Priorität. Das Signal 85 wird jedesmal auf den anderen Anforderer umge schaltet, wenn eine Anforderung bedient wird.

Aufgrund des Zufallsmoments, das durch Wechsel der relativen Prioritätsgrade zwischen den verschiedenen Anforderern im System eingeführt wird, werden Probleme mit verketteten Kon flikten vermieden. Über Pin 66 wird dem AGA 50 ein Taktsignal als Eingabe zugeführt. Ein Busfreigabesignal wird auf Pin 67 eingegeben. Das Busfreigabesignal 67 steuert die Busfreigaben für alle Boards des Systems und wird zur Erzeugung des BMINE -Signals für die Freigabesteuerung verwendet.

Fig. 4 stellt einen Bus 70 dar, verbunden mit einem Prozessor board 71, einem Graphikboard 77, einem Eingabe/Ausgabe-Board 79 und einem Speicher 81, wie bei der vorliegenden Erfindung verwendbar. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Prozessorboard 71 vier AGAs 72, 73, 74 und 75 auf. Das eine AGA 72 kann einer Ganzzahl-Verarbeitungseinheit (IPU) auf dem Prozessorboard zugeordnet sein, das AGA 73 kann für eine Spei cherleitung einer Fließkomma-Verarbeitungseinheit vorgesehen sein und die beiden AGAs 74 und 75 können Fließkomma-Verarbei tungseinheits(FPU)-Ladeleitungen dienen. Das Graphikboard 77 hat ein einzelnes AGA 78. Das Eingabe/Ausgabe-Board 79 hat ebenfalls ein einzelnes AGA 80.

Die Fig. 5 und 6 veranschaulichen das Verfahren und die Vorrichtung, mit denen der Zugriff auf den Bus von einem An forderer auf den anderen übergeben wird, im größeren Detail. Es ist erwünscht, daß die Übergabe des Zugriffs von einem Betriebsmittel auf ein anderes so erfolgt, daß Buskonkurrenz probleme während der Übergabe verhindert werden.

Fig. 5 zeigt ein Zeitverlaufdiagramm, das darstellt, wie der Zugriff auf den Bus von einem ersten Anforderer, gesteuert durch BMINE1 Signal 91, auf einen zweiten Anforderer, gesteu ert durch BMINE2 Signal 92, übergeben wird. Der zweite Anfor derer erhält die Buskontrolle über einen Taktzyklus und über gibt sie im nächsten Taktzyklus zurück auf den ersten Anforderer.

Ein Bustaktsignal 90 bewerkstelligt die Zeitgabe für den Bus. Zum Zeitpunkt 97 wird das Freigabesignal 93 als Antwort auf die Anstiegsflanke des Taktsignals zum Zeitpunkt 96 weggenom men. BMINE1 91 wird zum Zeitpunkt 98 weggenommen, und BMINE2 92 zum Zeitpunkt 99 angelegt. Die BMINE-Signale 91 und 92 ändern ihren Zustand nur, nachdem das Freigabesignal 93 ungül tig gesetzt ist. Zum Zeitpunkt 100 wird das Freigabesignal 93 wieder angelegt. Das Freigabesignal 93 wird an alle Boards des Systems gegeben und durch eine zentrale Taktgabeschaltung gesteuert. Es wird so erzeugt, daß es nach der Anstiegsflanke des Bustakts weggenommen wird, und wird gesetzt, nachdem der Taktversatz im System über genügend lange Zeit ausgeglichen ist.

Zum Zeitpunkt 101 wird eine zweite Anstiegsflanke des Taktsi gnals 90 erzeugt. Das Freigabesignal 93 wird zum Zeitpunkt 102 weggenommen. Zum Zeitpunkt 103 wird BMINE1 Signal 91 gesetzt. Zwischen Zeitpunkt 102 und 103 sind sowohl BMINE1 Signal 91 als auch BMINE2 Signal 92 gesetzt. Daher können während dieser Zeitspanne sowohl Anforderer 1 als auch Anforderer 2 Zugriff auf den Systembus erlangen, wenn keine Zusatzsteuerung vorhan den ist. Wie vorstehend beschrieben, ist jeder Zugriff auf den Systembus während Zeitspannen, in denen das Freigabesignal 93 nicht anliegt, verboten, wodurch eine solche Zusatzkontrolle gegeben ist.

Zum Zeitpunkt 103 ist BMINE2 Signal 92 ungültig, und zum Zeit punkt 104 ist Freigabesignal 105 gültig. Durch die Verwendung eines zentralen Freigabesteuersignals 93 wird die Buskonkur renz während der Zeitspanne zwischen 102 und 103 vermieden.

Fig. 6 zeigt weiterhin die zur Steuerung des Zugriffs auf den Systembus verwendete Schaltung. BMINE-Signalleitung 110 und Freigabesignalleitung 111 sind durch eine Schaltung 115 UND- verknüpft. Nur wenn sowohl BMINE-Signalleitung 110 als auch Freigabesignalleitung 111 auf hohen Wert gesetzt sind, gestat tet die Tristate-Schaltung 113 der Leitung 114 den Zugriff auf den Bus 112.

Das offenbarte Verfahren und die offenbarte Vorrichtung für die Buszuweisung gestattet also Anforderern vor der Anfrage festzustellen, ob ein Betriebsmittel belegt ist, und gestatten die Buszuweisung in einem einzelnen Zyklus.

Claims

1. Verfahren zur Steuerung des Zugriffs auf Betriebsmittel in einem Computersystem gekennzeichnet durch folgende Schritte:
ein Anforderer macht eine Anforderung auf Bedienung durch ein Betriebsmittel geltend;
es wird eine Entscheidung getroffen, ob das Betriebsmit tel für die Anforderung verfügbar ist;
dem Anforderer wird Zugriff auf das Betriebsmittel ge währt, wenn das Betriebsmittel verfügbar ist;
dadurch erhält der Anforderer nur Zugriff auf das Be triebsmittel, wenn das Betriebsmittel verfügbar ist, die An forderung zu bedienen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem weiteren Schritt entschieden wird, welchem aus einer Vielzahl von Anforderern der Zugriff auf das Betriebsmittel gewährt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entscheidung auf vorbestimmten Prioritäten beruht, die den Anforderern zugeordnet sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Anforderer Eingabe/Ausgabe (I/O)-Prozes soren, Graphikprozessoren und zentrale Verarbeitungseinheiten (CPUs) umfassen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß die Betriebsmittel einen I/O-Prozessor, einen Graphikprozessor und eine Vielzahl von verschachtelten Speichern umfassen.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß der Anforderer die Anforderung bei einer Zuweisungsschaltung anmeldet, die dafür verantwortlich ist, zu bestimmen, ob das Betriebsmittel verfügbar für die Bedienung der Anforderung ist und ob der Anforderer die höchste Priori tät besitzt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zugriff dem Anforderer von einem Buszuteilungssignal er teilt wird, das von der Zuweisungsschaltung ausgegeben wird.

8. Verfahren zur Steuerung des Zugriffs auf einen Bus in einem Computersystem, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
ein Anforderer meldet eine Anforderung an für die Bedie nung durch ein Betriebsmittel;
eine mit dem Anforderer verknüpfte Zuweisungsschaltung empfängt die Anforderung;
die Zuweisungsschaltung bestimmt, ob das Betriebsmittel für die Bedienung der Anforderung verfügbar ist;
wenn das Betriebsmittel für die Anforderung zur Verfügung steht:

a) gibt die Zuweisungsschaltung eine Busanforderung aus;
b) sammelt die Zuweisungsschaltung alle gültigen Busanfor derungen in dem Computersystem, um zu bestimmen, ob die Priorität des Anforderers die höchste unter allen gül tigen Anforderungen ist;
c) erteilt die Zuweisungsschaltung an den Anforderer den Zugriff für die Benutzung eines Systembusses, wenn der Anforderer die höchsten Priorität besitzt;

wodurch der Anforderer nur dann Zugriff auf das Betriebs mittel erhält, wenn das Betriebsmittel für die Bedienung der Anforderung zur Verfügung steht und wenn der Anforderer die höchste Priorität unter allen gültigen Anforderungen in dem Computersystem besitzt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anforderer einen Eingabe-/Ausgabe-Prozessor, einen Graphik prozessor und eine Vielzahl zentraler Verarbeitungseinheiten umfassen.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsmittel einen Eingabe-/Ausgabe-Prozessor, einen Graphikprozessor und eine Vielzahl von verschachtelten Spei chern umfassen.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Computersystem eine Vielzahl von Zu weisungsschaltungen umfaßt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Zuweisungsschaltungen Zuweisungsentscheidungen für eine Vielzahl von Anforderern treffen kann.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in einem weiteren Schritt jede der Zuwei sungsschaltungen bestimmt, welcher der mit den Zuweisungs schaltungen verknüpften Anforderer die höchste Priorität be sitzt.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in einem weiteren Schritt die Prioritäts grade zwischen den Anforderern, die einer Zuweisungsschaltung zugordnet sind, nach jeder erfolgreichen Zuweisung für ein Betriebsmittel rotiert werden.

15. Vorrichtung für die Steuerung des Zugriffs auf Betriebs mittel in einem Computersystem, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeich net durch:
ein Betriebsmittel;
eine Vielzahl von Anforderern zum Anfordern der Bedienung durch das Betriebsmittel;
erste Mittel zum Bestimmen, ob das Betriebsmittel für die Bedienung einer Anforderung zur Verfügung steht, verknüpft mit dem Betriebsmittel und den Anforderern;
wodurch die Anforderer Anforderungen anmelden können, die von dem Betriebsmittel bedient werden, wenn das Betriebsmittel frei ist, um die jeweilige Anforderung zu bedienen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß ferner wenigstens ein zweites Mittel vorgesehen ist, das eine Zuweisungsentscheidung fällt, welcher Anforderer seine Anfor derung abgeben kann, wobei das zweite Mittel mit jedem der Anforderer verbunden ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der zweiten Mittel mit einer Vielzahl von Anforderern verbunden sein kann.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Betriebsmittel ein Eingabe-/Ausgabe -Mehrfachprozessor, ein Mehrfachgraphikprozessor oder ein Schachtelspeicher sein kann.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Anforderer ein Eingabe-/Ausgabe-Prozes sor, ein Graphikprozessor, eine zentrale Verarbeitungseinheit oder eine Fließkomma-Verarbeitungseinheit sein kann.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß ferner ein Bus zum Verbinden des Betriebs mittels mit den Anforderern vorgesehen ist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet,
daß ein erstes, mit dem jeweiligen Betriebsmittel und den Anforderern verbundenes Mittel zum Bestimmen, ob das Betriebs mittel für die Bedienung der Anforderung verfügbar ist, und
wenigstens ein zweites, mit jedem der Anforderer verbun denes Mittel für die Zuweisung, welcher der Anforderer seine Anforderung abgeben kann, vorgesehen sind,
wodurch die Anforderer Anforderungen auf Bedienung durch das Betriebsmittel nur dann geltend machen können, wenn das Betriebsmittel für die Bedienung der Anforderung verfügbar ist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Betriebsmittel ein Eingabe-/Ausgabepro zessor, ein Graphikprozessor, eine zentrale Verarbeitungsein richtung (CPU) oder eine Fließkomma-Verarbeitungseinheit ist.

23. Eine Schaltung zur Steuerung des Zugriffs auf einen Bus in einem Computersystem durch eine Vielzahl von Anforderern, insbesondere für eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 22 bzw. zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch
ein erstes Signalmittel zur Steuerung des Zugriffs auf den Bus, wobei das erste Signalmittel mit einem ersten einer Vielzahl von Anforderern verknüpft ist;
ein zweites Signalmittel, wobei das zweite Signalmittel mit jedem der Vielzahl von Anforderern verknüpft ist, um ein gemeinsames Steuersignal für den Buszugriff zu liefern,
ein Schaltungsmittel, das dem ersten aus der Vielzahl von Anforderern den Zugriff auf den Bus gestattet, wobei das Schaltungsmittel mit dem ersten Signalmittel und dem zweiten Signalmittel verbunden ist und den Zugriff auf den Bus dann gestattet, wenn ein Signal sowohl auf dem ersten Signalmittel als auch auf dem zweiten Signalmittel anliegt, und das den Zugriff auf den Bus nicht erlaubt, wenn auf dem ersten Signal mittel kein Signal anliegt oder auf dem zweiten Signalmittel kein Signal anliegt;
wodurch der Zugriff auf einen Bus durch ein lokales und ein globales Steuersignal gesteuert wird.

24. Schaltung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Signalmittel seinen Zustand nur ändern kann, wenn das zweite Signalmittel nicht anliegt.

25. Schaltung nach einem der Ansprüche 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin ein Zeitgabesignalmittel vorge sehen ist, das Taktimpulse abgibt, wobei das zweite Signalmit tel für eine vorbestimmte Zeitspanne, nachdem die Anstiegs flanke jedes Taktimpulses einen Buskonflikt verhindert, nicht anliegt.

26. Verfahren zur Steuerung des Zugriffs auf einen Bus durch einer Vielzahl von Anforderern in einem Computersystem, insbe sondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeich net durch folgende Schritte:
Bestimmung, welchem der Vielzahl von Anforderern der Zugriff auf den Bus erteilt werden soll;
Zuteilung des Zugriffs auf einen ausgewählten Anforde rer;
Bewirken einer Zustandsänderung eines ersten Signalmit tels, wobei das erste Signalmittel jedem aus der Vielzahl von Anforderern zur Verfügung gestellt wird;
Bewirken einer Zustandsänderung eines zweiten Signalmit tels, wobei die Zustandsänderung des zweiten Signalmittels nach der Zustandsänderung des ersten Signalmittels stattfin det;
Wiederherstellung des ursprünglichen Zustandes des ersten Signalmittels,
Zugriff auf den Bus durch den ausgewählten Anforderer, nachdem der Ursprungszustand des ersten Signalmittels wieder hergestellt ist.

27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster aus einer Vielzahl von Anforderern eine Anforderung für Bedienung durch ein erstes der Betriebsmittel geltend macht; eine Entscheidung getroffen wird, ob das Betriebsmittel für die erste Anforderung verfügbar ist, wobei diese Entschei dung auf einer dem ersten Anforderer zugeordneten Priorität beruht; dem Anforderer Zugriff auf das Betriebsmittel gewährt wird, wenn das Betriebsmittel zur Verfügung steht; und die Priorität des ersten Anforderers unter einem Satz vorbestimm ter Bedingungen geändert wird.

28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Priorität nach einer vorbestimmten Anzahl von Taktzyklen geändert wird.

29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Anzahl 4 beträgt.