DE4019546A1 - Speicherzugriffssteuereinheit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Speicherzugriffssteuereinheit und insbesondere eine solche Speicherzugriffssteuerein­ heit, die die Verarbeitung einer Anforderung eines Be­ fehlsprozessors (BP) einschränken und dadurch das Auftre­ ten eines Kanal-Datenverlustes in einem Ein-Ausgabepro­ zessor (EAP) verhindern kann, wenn der EAP Daten mit ma­ ximalem Durchsatz überträgt.

Aus JP 57-2 05 882-A ist eine herkömmliche Speicherzu­ griffssteuereinheit bekannt, bei der als Gegenmaßnahme gegen einen Kanal-Datenverlust die Steuerung der Verar­ beitung einer Anforderung von einem EAP in mehrere Ein­ heiten unterteilt wird.

Wenn in dieser Steuereinheit beispielsweise während einer Datenabrufoperation durch den EAP unter einer bestimmten Bedingung eines Ein-Ausgabekanals in einem Pufferspeicher die geforderten Daten nicht vorliegen, werden entweder die geforderten Daten aus einem Hauptspeicher in den Puf­ ferspeicher geladen oder es findet kein Zugriff auf den Pufferspeicher statt, weil direkt auf den Hauptspeicher zugegriffen wird.

Im oben beschriebenen Stand der Technik wird jedoch der Abarbeitung der Anforderung des BP im Hinblick auf eine Situation, in der der EAP Daten mit maximalem Durchsatz überträgt, keine Beachtung geschenkt. In einem Multipro­ zessorsystem wird aber die Verarbeitungskapazität einer Systemsteuereinheit (SSE) erhöht. Folglich wird eine An­ forderung vom BP auch dann empfangen, wenn der EAP Daten mit maximalem Durchsatz überträgt. Dadurch ist das Pro­ blem entstanden, daß dieser Durchsatz verringert wird. Dieses Problem wird insbesondere in einem System deut­ lich, in dem zwischen dem Arbeitsspeicher und den restli­ chen Teilen der Zentraleinheit ein schneller Pufferspei­ cher (der im folgenden mit "Cache-Speicher" bezeichnet wird) verwendet wird; wenn nämlich in diesem System durch die BP-Anforderung auf Daten zugegriffen wird, die nicht im Cache-Speicher vorhanden sind, wird für die Verarbei­ tung dieser Anforderung ein langes Zeitintervall benö­ tigt, weshalb der Durchsatz des EAP verringert wird.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Speicherzugriffssteuereinheit zu schaffen, die einen Kanal-Datenverlust verhindern kann.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Speicherzugriffssteuereinheit zu schaffen, die die Verarbeitung einer Anforderung vom Befehlsprozessor un­ terdrücken kann, wenn festgestellt wird, daß sich der Ein-Ausgabeprozessor im Zustand maximalen Datendurch­ satzes befindet, so daß eine Absenkung des Durchsatzes verringert wird.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Speicherzugriffssteuereinheit zu schaffen, die die Steuerung entsprechend der Anzahl der in Betrieb befind­ lichen Kanäle des Systems ausführen kann.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Speicherzugriffssteuereinheit zu schaffen, die einen Zugriff des Befehlsprozessors auf den Cache-Speicher, in dem die vom Befehlsprozessor angeforderten Daten nicht vorhanden sind, prüfen kann, um dadurch eine Absenkung des Durchsatzes auch in einem einen Cache-Speicher auf­ weisenden System zu verhindern.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch eine Speicherzugriffssteuereinheit gelöst, die in ein Daten­ verarbeitungssystem implementiert ist, das in einem Spei­ chersteuerbereich wenigstens einen Befehlsprozessor und wenigstens einen Ein-Ausgabeprozessor mit einem gemeinsa­ men Hauptspeicher und einer Mehrzahl von Anforderungspuf­ fern zum Halten der Anforderung vom Ein-Ausgabeprozessor aufweist, und die Ermittlungsmittel zum Ermitteln der Tatsache, daß eine vorgegebene Menge von Anforderungen in den Anforderungspuffern in Wartestellung gehalten werden, ein Sperrmittel zum Sperren eines Teils oder des gesamten Zugriffs der vom Befehlsprozessor ausgegebenen Anforde­ rungen auf den Hauptspeicher auf der Grundlage des Er­ mittlungsergebnisses und ein Mittel, das ermittelt, daß das Zeitintervall zwischen den Anforderungen vom Ein-Aus­ gabeprozessor länger als ein gesetzter Wert ist, und das die Sperrung der Anforderungen vom Befehlsprozessor auf­ hebt, umfaßt.

Erfindungsgemäß kann das Ermittlungsmittel einen Zustand ermitteln, in dem ein Anforderungssteuerbereich des Ein- Ausgabeprozessors eine nächste Anforderung ausgegeben hat und in dem diese Anforderung dann, wenn alle Anforde­ rungspuffer mit Anforderungen gefüllt sind, in Wartestel­ lung gehalten wird.

Die Speicherzugriffssteuereinheit kann erfindungsgemäß mit einem Mittel versehen sein, das das Zeitintervall zwischen den Anforderungen des Ein-Ausgabeprozessors wahlweise entsprechend dem System setzen kann.

Erfindungsgemäß kann ein Mittel vorgesehen werden, das die Information hält, die vom Ermittlungsmittel während derjenigen Periode, in der der Ein-Ausgabeprozessor die Daten mit maximalem Durchsatz überträgt, ermittelt wird.

Erfindungsgemäß kann das Sperrmittel ein Mittel sein, das die Befehlsprozessoranforderung unbedingt sperrt.

Das Sperrmittel kann erfindungsgemäß ein Mittel sein, das die Anforderungen vom Befehlsprozessor verarbeitet, indem sie sie in eine Gruppe, deren Verarbeitung gesperrt ist, und in eine Gruppe, deren Verarbeitung erlaubt ist, un­ terteilt.

Eine weitere erfindungsgemäße Speicherzugriffssteuerein­ heit kann folgende Mittel umfassen: ein Mittel, in dem wenigstens ein Befehlsprozessor und wenigstens ein Ein- Ausgabeprozessor einen Hauptspeicher und einen Cache­ Speicher, der einen Teil der Daten des Hauptspeichers speichert, gemeinsam haben, und das die Tatsache erfaßt, daß eine vorgegebene Menge von Anforderungen in den An­ forderungspuffern zum Halten der Anforderungen vom Ein- Ausgabeprozessor in Wartestellung gehalten werden; und ein Mittel, das einen Zugriff auf den Cache-Speicher nur dann erlaubt, wenn unter den vom Befehlsprozessor ausge­ gebenen Zugriffsanforderungen auf den Hauptspeicher ent­ sprechende Anforderungsdaten im Cache-Speicher vorhanden sind, und das einen Zugriff auf den Hauptspeicher sperrt, die Anforderungen am Eingang des Cache-Speichers in War­ testellung hält und den Anforderungen vom Ein-Ausgabepro­ zessor eine Verarbeitungspriorität zuteilt, wenn im Cache-Speicher keine Anforderungsdaten vorliegen.

Mit einer erfindungsgemäßen Speicherzugriffssteuereinheit kann der Umfang der Anforderungen eingeschränkt werden, so daß die Anforderung vom Befehlsprozessor keinen schäd­ lichen Einfluß auf die Sicherung des Kanal-Durchsatzes ausüben kann, wenn die Anforderungen vom Ein-Ausgabepro­ zessor in den Anforderungspuffern in Wartestellung gehal­ ten werden. Daher ist es möglich, den Durchsatz zu si­ chern und einen Kanal-Datenverlust zu verhindern.

Da die Zeitintervalle zwischen den Anforderungen vom Ein- Ausgabeprozessor überwacht werden können, ist es weiter­ hin möglich, die Verarbeitung der Anforderung vom Befehl­ sprozessor nur dann einzuschränken, wenn eine Einschrän­ kung für den Ein-Ausgabeprozessor tatsächlich notwendig ist, wodurch die Ausführung der Verarbeitung des Ein-Aus­ gabeprozessors ohne Behinderung durch die Anforderung des Befehlsprozessors während eines Zeitintervalls mit maxi­ malem Durchsatz des Ein-Ausgabeprozessors ermöglicht wird.

Erfindungsgemäß kann ferner ein überwachter Zeitinter­ vallwert zwischen den Anforderungen des Ein-Ausgabepro­ zessors entsprechend dem System wahlweise gesetzt werden. Somit ist eine Steuerung entsprechend der Anzahl der in Betrieb befindlichen Kanäle des Systems möglich, ohne daß auf den maximalen Durchsatz des Ein-Ausgabeprozessors ein nachteiliger Einfluß ausgeübt wird.

Erfindungsgemäß findet in einem System mit einem Cache- Speicher kein Zugriff des Befehlsprozessors auf den Cache-Speicher statt, wenn die vom Befehlsprozessor an­ geforderten Daten in dem Cache-Speicher nicht vorliegen. Daher wird eine Anforderungsverarbeitung nicht ausge­ führt, so daß der Durchsatz nicht verringert wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungs­ beispielen mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Beispiels eines Sy­ stems, in dem ein Speicherzugriffssteuersy­ stem gemäß einer Ausführungsform der Erfin­ dung anwendbar ist;

Fig. 2 eine Darstellung eines Beispiels eines erfin­ dungsgemäßen Systemaufbaus;

Fig. 3 eine Darstellung eines Beispiels eines weite­ ren erfindungsgemäßen Systemaufbaus;

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Entscheidungschaltung für eine EAP-Prioritätsverarbeitung;

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausfüh­ rungsform der erfindungsgemäßen Entschei­ dungsschaltung für eine EAP-Prioritätsverar­ beitung;

Fig. 6 eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verarbeitungssperr­ mittels für die Befehlsprozessoranforderung;

Fig. 7 eine Darstellung eines weiteren Ausführungs­ beispiels des erfindungsgemäßen Verarbei­ tungssperrmittels für die Befehlsprozessoran­ forderung; und

Fig. 8 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Empfangseinschrän­ kungsmittels für die Befehlsprozessoranforde­ rung, das in einem einen Cache-Speicher auf­ weisenden System eingebaut ist.

Nun wird ein System erläutert, in dem die vorliegende Er­ findung anwendbar ist. Dieses System umfaßt eine Mehrzahl von Befehlsprozessoren (BP) und Ein-Ausgabeprozessoren (EAP), die entweder mit einer Speicheranordnung (Fig. 2), die keinen in der Systemsteuereinheit (SSE) vorgesehenen Cache-Speicher, sondern nur einen Hauptspeicher aufweist, oder mit einer Speicheranordnung (Fig. 3), die einen Hauptspeicher und einen in der SSE vorgesehenen Cache- Speicher aufweist, verbunden sind. Um einer einfachen Be­ schreibung willen wird jedoch ein System erläutert, das einen Cache-Speicher aufweist, in dem Daten eines Satzes von jeweils einem Befehlprozessor und einem Ein-Ausgabe­ prozessor kopiert sind, die Teil des Inhalts des Haupt­ speichers sind.

In Fig. 1 ist ein solches System gezeigt. Dieses System ist mit einem Befehlsprozessor (BP) 1 und einem Ein-Aus­ gabeprozessor (EAP) 2 ausgerüstet, wie oben bereits be­ schrieben worden ist. Der BP 1 und der EAP 2 weisen einen BP-Anforderungssteuerbereich 3 bzw. einen EAP-Anforde­ rungssteuerbereich 4 auf.

Ferner weist das in Fig. 1 gezeigte System eine System- Steuereinheit (SSE) 5 und einen Hauptspeicher (HS) 6 auf. Die SSE 5 ist mit drei EAP-Anforderungspuffern 7, 8 und 9 versehen, die vom EAP 2 eine Anforderung empfangen; von einem Selektor 10 wird einer der Ausgänge dieser EAP-An­ forderungspuffer 7, 8 und 9 ausgewählt.

Ferner sind die EAP-Anforderungspuffer 7, 8 und 9 mit ei­ nem die Prioritätsverarbeitung der EAP-Anforderung be­ stimmenden Mittel, also mit der Entscheidungsschaltung 11 für die EAP-Prioritätsverarbeitung, verbunden. Der EAP-An­ forderungssteuerbereich 4 ist ebenfalls mit dieser Ent­ scheidungsschaltung 11 für die EAP-Prioritätsverarbeitung verbunden.

In der SSE 5 ist ein BP-Anforderungspuffer 12 vorgesehen, der mit dem eine Anforderung vom BP 1 empfangenden BP-An­ forderungssteuerbereich 3 verbunden ist. Dieser Anforde­ rungspuffer 12 ist mit einer BP-Anforderungsverarbei­ tungs-Einschränkungsschaltung 13 (Anforderungsverarbei­ tungs-Sperrmittel) verbunden.

Die BP-Anforderungsverarbeitungs-Einschränkungsschaltung 13 arbeitet als ein Mittel zum Einschränken oder Sperren der Verarbeitung der Anforderung vom BP 1 (BP-Anforde­ rung) entsprechend einem Ausgangssignal 100 von der Ent­ scheidungsschaltung 11 für die EAP-Prioritätsverarbei­ tung.

Die BP-Anforderungsverarbeitungs-Einschränkungsschaltung 13 ist mit einer Prioritätsschaltung 14 der SSE 5 verbun­ den, während die Prioritätsschaltung 14 mit einem Speicherzugriffssteuerbereich 15 und einem Cache-Speicher (PS) 16 verbunden ist. Die Prioritätsschaltung 14 ist so ausgebildet, daß die EAP-Anforderung stets Priorität er­ hält, wenn die BP-Anforderung und die EAP-Anforderung gleichzeitig vorliegen.

In einem Zustand, in dem alle drei EAP-Anforderungspuffer 7, 8 und 9 mit Anforderungen gefüllt sind, das heißt, in dem alle Signale 103, 104 und 105 der entsprechenden Puf­ fer 7, 8 und 9 den Wert "1" besitzen, und in dem ferner der EAP-Anforderungssteuerbereich 4 eine nächste Anforde­ rung ausgibt (mit anderen Worten, in einem Zustand, in dem das Signal 102 des EAP-Anforderungssteuerbereichs 4 den Wert "1" besitzt), gibt die EAP-Prioritätsverarbei­ tungs-Entscheidungsschaltung 11 das Ausgangssignal 100 mit dem Wert "1" aus, um so die Verarbeitung der BP-An­ forderungen einzuschränken. Dieser Ablauf wird dadurch ausgeführt, daß das Ausgangssignal 100 an die BP-Anforde­ rungsverarbeitungs-Einschränkungsschaltung 13 und an den Speicherzugriffssteuerbereich 15 geschickt wird und daß die Prioritätsverarbeitung der EAP-Anforderung in den entsprechenden Steuerbereichen ausgeführt wird.

Nun wird mit Bezug auf Fig. 4 die EAP-Prioritätsverarbei­ tungs-Entscheidungsschaltung 11 im einzelnen beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Zustand, in dem sämtliche EAP-Anforderungspuffer 7, 8 und 9 gefüllt sind und eine nächste Anforderung im EAP 2 in Wartestel­ lung gehalten wird, als Zustand betrachtet, in dem der EAP 2 einen maximalen Durchsatz anfordert und eine Speicherzugriffanforderung ausgibt.

Normalerweise ist die Anforderungsverarbeitung des EAP 2 so ausgelegt, daß sie auch bei einer Ausgabe mit maxima­ lem Durchsatz einen zusätzlichen Speicherzugriffsplatzbe­ darf mittels vorbereiteter Puffer absorbiert.

In einem System, in dem der Speicherdurchsatz der SSE 5 in bezug auf den maximalen Durchsatz der Datenübertra­ gungsanforderung des EAP 2 nicht ausreichend groß ist, kann jedoch der zusätzliche Speicherzugriffsplatzbedarf durch die EAP-Anforderungspuffer 7, 8 und 9 des EAP 2 nicht absorbiert werden, falls bei vom EAP geforderten maximalen Durchsatz die Anforderung des BP 1 von der SSE 5 verarbeitet wird. Der EAP-Anforderungssteuerbereich 4 des EAP 2 kann die nächste Anforderung nicht an die SSE 5 ausgeben und wird in Wartestellung gehalten, während sämtliche Signale 102 bis 105 den Wert "1" erhalten und außerdem ein Ausgangssignal 402 eines UND-Gatters 401 den Wert "1" annimmt, so daß ein die EAP-Prioritätsverarbei­ tung anzeigendes Flip-Flop (FF) 400 auf den Wert "1" ge­ setzt wird. In der vorliegenden Erfindung wird ein sol­ cher Zustand als Zustand betrachtet, in dem sich der EAP in einem Zustand maximalen Durchsatzes befindet; es muß jedoch nicht eigens erwähnt werden, daß der Zustand, in dem sämtliche Signale 103 bis 105 - und nicht das Signal 102 - den Wert "1" besitzen, als Zustand maximalen Durchsatzes betrachtet werden kann.

Wenn in diesem Zustand die Anforderung des BP 1 von der SSE 5 verarbeitet wird, besteht die Gefahr, daß der EAP 2 den maximalen Durchsatz nicht sichern kann und ein Kanal- Datenverlust erzeugt wird. Daher ist es erforderlich, die Verarbeitung der Anforderung vom BP 1 zu sperren oder einzuschränken.

Wenn sich jedoch der EAP nicht länger im Zustand maxima­ len Durchsatzes befindet, muß die Sperrung oder Ein­ schränkung der Verarbeitung der Anforderung vom BP 1 auf­ gehoben werden. Dies wird durch die Rücksetzung des in Fig. 4 gezeigten FF 400 ausgeführt. Im folgenden wird die Rücksetzbedingung-Ermittlungslogik des FF 400 erläutert. In Fig. 4 stellt der mit 410 bezeichnete Bereich die Rücksetzbedingung-Ermittlungsschaltung dar. In einem Re­ gister 410a der Rücksetzbedingung-Ermittlungsschaltung 410 wird zum Zeitpunkt der Initalisierung im voraus das EAP-Anforderungs-Empfangszeitintervall (Anzahl der Ma­ schinenzyklen: P) bei einer Ausgabe des EAP 2 mit maxima­ len Durchsatz gesetzt. Die Empfangszeitintervalle der An­ forderungen vom EAP 2 in den Anforderungspuffern 7, 8 und 9 werden unter Verwendung des Systemtakts und ähnlichem von dem Zeitpunkt an gezählt, zu dem das FF 400 auf den Wert "1" gesetzt worden ist; das FF 400 wird zurückge­ setzt, wenn der Zählwert größer als P ist.

Das in Fig. 4 gezeigte Signal 404 stellt ein Impulssignal dar, das angibt, daß die Anforderung des EAP 2 von den Anforderungspuffern 7, 8 oder 9 empfangen worden ist. Das Bezugszeichen 405 bezeichnet einen Selektor, der das von einer Schaltung 420 ausgegebene Signal "Alles 0" auswählt und in einem Register 406 setzt, wenn das Signal 404 den Wert "1" besitzt. Das Bezugszeichen 407 bezeichnet eine 1-Inkrementierschaltung, deren Ausgabeergebnis in einem Register 408 unbedingt gesetzt wird. Das Bezugszeichen 409 bezeichnet eine Schaltung, die entscheidet, ob der Inhalt des Registers 408 den Wert "Alles 1" besitzt oder nicht, wobei die Register 406 und 408 in jedem Zyklus aufwärts gezählt werden, bis der Zustand "Alles 1" er­ reicht ist.

Wenn das Signal 404 bei einer nächsten Anforderung des EAP den Wert "1" annimmt, werden die Inhalte der Register 408 und 410a in einer Vergleichsschaltung 411 miteinander verglichen. Wenn der Inhalt des Registers 408 größer als der Inhalt des Registers 410a ist, nimmt ein Signal 415 den Wert "1" an. Aus dem Impulssignal 404, dem Ver­ gleichssignal 415 und dem die Setzbedingung des FF 400 darstellenden Signal 402 bildet ein UND-Gatter 413 ein logisches Produkt; wenn das Signal 402 nicht den Wert "1" besitzt, wird daher das FF 400 zurückgesetzt.

Ferner bezeichnen in Fig. 4 die Bezugszeichen 412 und 416 ODER-Gatter, während das Bezugszeichen 414 ein UND-Gatter bezeichnet. Wenn das Signal 402 den Wert "1" annimmt, wird das Register 406 über die Gatter 416 und 412 ge­ löscht. Da andererseits ein D-Flip-Flop (D-FF) 417 ge­ setzt wird, wird das UND-Gatter 414 gesperrt, so daß das Aufwärtszählen des Registers 406 über den 1-Inkrementie­ rer 407 solange fortgesetzt wird, bis das Impulssignal 404 erzeugt wird und das FF 417 zurückgesetzt wird.

In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform der Rücksetz­ bedingung-Ermittlungsschaltung gezeigt. Die hier darge­ stellte Rücksetzbedingung-Ermittlungsschaltung 810 ist gegenüber der in Fig. 4 gezeigten Schaltung vereinfacht. Diese Rücksetzbedingung-Ermittlungsschaltung weist einen Selektor 405, ein Register 406, eine 1-Inkrementierschal­ tung 407, ein Register 408, ein Register 410a, eine Ver­ gleichsschaltung 411 und eine "Alles 0"-Schaltung 420 auf. Hierbei bezeichnen diejenigen Bezugszeichen, die mit den in Fig. 4 vorkommenden Bezugszeichen identisch sind, gleiche oder äquivalente Teile. Nun wird angenommen, daß die Ausgabe des UND-Gatters 401 den Wert "1" annimmt und das FF 400 setzt. Gleichzeitig werden die Daten der "Alles 0"-Schaltung 420 über den Selektor 405 in das Re­ gister 406 geladen. Da der Selektor 405 unmittelbar nach der Wahl der "Alles 0"-Schaltung 420 die Ausgabe des Re­ gisters 408 wählt, wird unter Verwendung der 1-Inkremen­ tierschaltung 407 und des Registers 408 mit dem Aufwärts­ zählen begonnen. Wenn die Vergleichsschaltung 411 fest­ stellt, daß der Inhalt des Registers 408 größer ist als der Wert des Registers 410a, wird das FF 400 zurückge­ setzt.

Nun werden mit Bezug auf die Fig. 6 und 7 Ausführungsfor­ men der BP-Anforderungsverarbeitungs-Einschränkungsschal­ tung 13 (BP-Anforderungsverarbeitungs-Sperrmittel) , also einer Schaltung, die das Ausgangssignal 100 vom die BAP- Prioritätsverarbeitung anzeigenden FF 400 empfängt und die Verarbeitung der Anforderung des BP einschränkt oder sperrt, erläutert.

In Fig. 6 ist ein Beispiel gezeigt, in dem die Anforde­ rung des BP 1 unbedingt gesperrt wird. In diesem Fall be­ sitzt die BP-Anforderungsverarbeitungs-Einschränkungs­ schaltung 13 ein UND-Gatter 501, in das das Signal 100 vom FF 400 und das Signal 108 vom BP-Anforderungspuffer 12 eingegeben werden.

Das aus den Signalen 100 und 108 gebildete Signal des lo­ gischen Produkts wird als Signal 106 an die Prioritäts­ schaltung 14 ausgegeben. Außerdem wird ein vom Selektor 10 ausgegebenes Signal 107 in die Prioritätsschaltung 14 eingegeben.

In Fig. 7 ist ein Beispiel gezeigt, in dem die Verarbei­ tung dadurch ausgeführt wird, daß die BP-Anforderungen in zwei Gruppen unterteilt werden; die erste Gruppe besteht aus Anforderungen 602, die für die Verarbeitung gesperrt werden, während die zweite Gruppe aus Anforderungen 603 besteht, die für die Verarbeitung akzeptiert werden.

Die BP-Anforderungsverarbeitungs-Einschränkungsschaltung 13 umfaßt einen Anforderungsdekodierer 601, in den ein Signal 500 eingegeben wird, UND-Gatter 604 und 605 und ein ODER-Gatter 606.

Die Grundlage für die Aufteilung der Anforderungen in die Anforderungen 602 und 603 besteht darin, daß eine Anfor­ derung für eine Verarbeitung mit kurzem Zyklus, die selbst dann, wenn sie während einer Anforderungsverarbei­ tung des EAP 2 eingegeben wird, keine Absenkung des maxi­ malen Durchsatzes hervorruft, der Anforderungsgruppe 603 zugeordnet wird, während alle Anforderungen, die von sol­ chen Anforderungen verschieden sind, der Anforderungs­ gruppe 602 zugeordnet werden.

Nun wird mit Bezug auf Fig. 8 die erfindungsgemäße Emp­ fangseinschränkungs- und -sperrverarbeitung der BP-Anfor­ derung in einem einen Cache-Speicher aufweisenden System beschrieben.

In dem mit Bezug auf Fig. 7 erläuterten Beispiel wurde festgestellt, daß die Verarbeitung des Empfangs einer solchen BP-Anforderung, die in einem kurzen Zyklus verar­ beitet werden kann, selbst dann ausgeführt wird, wenn das FF 400 den Wert "1" besitzt. In einem einen Cache-Spei­ cher (PS) 16 aufweisenden System wird jedoch die SSE 5 für lange Zeit mit der Blockübertragung vom Hauptspeicher 6 belegt, wenn sich im Cache-Speicher 16 selbst für eine Kurzzyklus-Anforderung keine Anforderungsdaten befinden (was im folgenden mit "Nicht im PS" bezeichnet wird). Da­ her ist es erforderlich, daß die BP-Anforderung, die emp­ fangen und verarbeitet wird, wenn das FF 400 den Wert "1" besitzt, nur mit Bezug auf den PS ausgeführt wird und die Steuerung zum Halten in Wartestellung im Anforderungspuf­ fer 12 des BP 1 für den Fall "Nicht im PS" ausgeführt wird.

In dem in Fig. 8 gezeigten Beispiel besitzt der Cache- Speicher einen 2-Reihen-Aufbau. Das Bezugszeichen 750 be­ zeichnet eine BP-Anforderung, das Bezugszeichen 751 be­ zeichnet eine EAP-Anforderung, das Bezugszeichen 752 be­ zeichnet ein BP-Anforderungsadressenregister und das Be­ zugszeichen 753 bezeichnet ein EAP-Anforderungsadressen­ register. Die Anforderungsadresse, die die Prioritäts­ schaltung 14 der SSE 5 passiert hat, wird in einem Adres­ senregister 701 gesetzt. Die Ausgabe des Adressenregi­ sters 701 wird in eine Spaltenadresse 713 und in eine Eingangsadresse 714 des Cache-Speichers unterteilt. Das Bezugszeichen 702 bezeichnet einen 0-Reihe-Cache-Adres­ senidentifizierungsbereich, während das Bezugszeichen 703 einen 1-Reihe-Cache-Adressenidentifizierungsbereich be­ zeichnet. Die Ausgabe des Cache-Adressenidentifizierungs­ bereichs wird mittels Vergleichsschaltungen 704 und 705 mit den Eingangsadreßteilen 714 verglichen; dabei wird der Wert "1" ausgegeben, wenn die verglichenen Teile mit­ einander übereinstimmen. Wenn der Bereich, auf den zuge­ griffen wird, im Cache-Speicher vorliegt, nimmt eine der Ausgaben der Vergleichsschaltungen 704 und 705 den Wert "1" an. Wenn daher der Fall "Im PS" gegeben ist, nimmt die Ausgabe des ODER-Gatters 706 den Wert "1" an. Ande­ rerseits werden von einem Speicherzugriffssteuerbereich 15 ein Einspeicherungssteuersignal 715 und ein Signal 716, das angibt, daß die ausgeführte Anforderung eine BP- Anforderung ist, ausgegeben.

Wenn sich die BP-Anfrage auf Daten im Cache-Speicher ("im PS") bezieht, wird mit der "im PS"-Verarbeitung (760) be­ gonnen. Wenn das logische Produkt 720 der Ausgaben der Leitungen 716 und 100 den Wert "1" ergibt, wird die "Nicht im PS"-Verarbeitung 761 gesperrt, falls der Zu­ stand "Nicht im PS" vorliegt. Statt dessen wird ein FF 711 gesetzt, wodurch die BP-Anforderung durch ein UND- Gatter 754 daran gehindert wird, zur Prioritätsschaltung 14 der SSE 5 zu gelangen. Wenn in diesem Fall das FF 400 den Wert "1" besitzt, wird eine Steuerung derart ausge­ führt, daß mit der Erneuerung des Stapelspeichers für BP- Anforderungen 751 solange gewartet wird, bis entschieden ist, ob die Anforderungsdaten im Cache-Speicher 16 vor­ liegen oder nicht.

In der in Fig. 8 gezeigten Ausführungsform bezeichnen die Bezugszeichen 707, 708, 709, 720 und 754 UND-Gatter, wäh­ rend das Bezugszeichen 710 einen Inverter bezeichnet.

Da in dieser Ausführungsform die Anforderung des BP 1 ge­ sperrt werden kann, während der EAP 2 Daten mit maximalem Durchsatz überträgt, ist es möglich, eine Absenkung des Durchsatzes zu verhindern.

Ferner ist es durch die im voraus stattfindende Kenn­ zeichnung des Speicherzugriffsintervalls zum Zeitpunkt des maximalen Durchsatzes möglich, die BP-Anforderungs­ verarbeitung nur dann einzuschränken, wenn sich durch den Vergleich mit dem tatsächlichen Speicherzugriffsintervall herausstellt, daß diese Einschränkung tatsächlich notwen­ dig ist.

Die in Fig. 8 gezeigte Schaltung kann selbständig verwen­ det werden, es sind aber auch durch ihre Kombination mit irgendeiner der in den Fig. 4, 5, 6 und 7 gezeigten Schaltungen vorteilhafte Wirkungen erzielbar.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von konkreten Ausführungsbeispielen beschrieben worden ist, ist die Er­ findung selbstverständlich nicht auf diese oben beschrie­ benen Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr sind ver­ schiedene Änderungen und Abwandlungen denkbar, ohne daß dadurch vom Umfang und vom Geist der vorliegenden Erfin­ dung abgewichen wird.

Zusammengefaßt können durch typische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die folgenden Wirkungen er­ zielt werden:

• 1) Wenn eine Anforderung vom EAP in den Anforderungspuf­ fern in Wartestellung gehalten wird, kann eine Anforde­ rung vom BP eingeschränkt werden, so daß auf die Siche­ rung des Kanal-Durchsatzes kein nachteiliger Einfluß aus­ geübt wird. Daher ist es möglich, einen Kanal-Datenver­ lust zu verhindern.
• 2) Da eine Überwachung des Zeitintervalls zwischen den Anforderungen des EAP möglich ist, wird die Verarbeitung der Anforderung vom BP nur dann eingeschränkt, wenn diese Einschränkung wirklich erforderlich ist, so daß eine vom EAP ausgeführte Verarbeitung mit maximalem Durchsatz durch den BP zu keinem Zeitpunkt behindert wird.
• 3) Es ist möglich, ohne Verschlechterung der Gesamtlei­ stungsfähigkeit des in den Absätzen (1) und (2) beschrie­ benen Systems eine wirksame Verwendung des Systems zu planen.
• 4) Aufgrund der Tatsache, daß das Zeitintervall zwischen den Anforderungen des EAP wahlweise je nach System ge­ wählt werden kann, wird eine Speicherzugriffssteuerung entsprechend der Anzahl der in Betrieb befindlichen Kanäle des Systems möglich, ohne daß auf den maximalen Durchsatz ein nachteiliger Einfluß ausgeübt wird.
• 5) Da die Anforderung vom BP nur dann verarbeitet wird, wenn die Anforderungsdaten auch in einem im System vorge­ sehenen Cache-Speicher vorliegen, wird die auf den Cache- Speicher zugreifende Anforderung nicht verarbeitet, falls die Anforderungsdaten dort nicht vorliegen, wodurch ein Absenken des Durchsatzes verhindert werden kann.

Claims (13)

1. Zugriffssteuereinheit, mit
wenigstens einem Befehlsprozessor (1);
wenigstens einem Ein-Ausgabeprozessor (2);
einem Hauptspeicher (6) ; und
Anforderungspuffern (7, 8, 9), die eine Mehrzahl von vom Ein-Ausgabeprozessor (2) ausgegebenen Anforderun­ gen halten, gekennzeichnet durch
ein Mittel (401), das mit den Anforderungpuffern (7, 8, 9) verbunden ist, das ermittelt, daß sich der Ein- Ausgabeprozessor (2) in einem Zustand mit im wesentlichen maximalen Durchsatz befindet, und das ein Ausgabesignal (402) ausgibt; und
Mittel (400, 13), die aufgrund des Ausgabesignals (402) des Ermittlungsmittels (401) wenigstens einen Teil einer Mehrzahl von vom Befehlsprozessor (1) ausgegebenen Anforderungen sperrt.

2. Zugriffssteuereinheit gemäß Anspruch 1, gekenn­ zeichnet durch ein Mittel (410), das mit den Anforde­ rungspuffern (7, 8, 9) und den Sperrmitteln (400, 13) verbunden ist und die Sperrung der Sperrmittel (400, 13) aufhebt, wenn das Zeitintervall zwischen den von einem der Anforderungspuffer (7, 8, 9) empfangenen Anforderun­ gen länger als ein vorgegebenes Zeitintervall (P) ist.

3. Zugriffssteuereinheit gemäß Anspruch 1, gekenn­ zeichnet durch ein Mittel (810), das mit dem Ermittlungs­ mittel (401) und den Sperrmitteln (400, 13) verbunden ist und die Sperrung der Sperrmittel (400, 13) aufhebt, nach­ dem ein vorgegebenes Zeitintervall (P) verstrichen ist, da das Ermittlungsmittel (401) das Ausgangssignal (402) erzeugt hat.

4. Zugriffssteuereinheit gemäß Anspruch 1, gekenn­ zeichnet durch
einen Cache-Speicher (16), der mit dem Hauptspei­ cher (6) verbunden ist und einen Teil des Inhalts des Hauptspeichers (6) speichert;
andere Ermittlungsmittel (704, 705, 706, 752, 753), die mit dem Cache-Speicher (16) und den Sperrmit­ teln (400, 13) verbunden sind und die ermitteln, ob der Inhalt des Hauptspeichers (6), auf den durch die Anforde­ rungen des Befehlsprozessors (1) zugegriffen wird, im Cache-Speicher (16) vorhanden ist; und
und andere Sperrmittel (709, 711, 754), die mit den anderen Ermittlungsmitteln (704, 705, 706, 752, 753) verbunden sind und einen Zugriff des Befehlsprozessors (1) auf den Hauptspeicher (6) sperren, wenn der Inhalt des Hauptspeichers (6), auf den durch die Anforderungen vom Befehlsprozessor (1) zugegriffen wird, im Cache-Spei­ cher (16) nicht vorhanden ist.

5. Zugriffssteuereinheit gemäß Anspruch 4, gekenn­ zeichnet durch ein Mittel (410), das mit den Anforde­ rungspuffern (7, 8, 9) und den Sperrmitteln (709, 711, 754) verbunden ist und die Sperrung durch die Sperrmittel (709, 711, 754) aufhebt, wenn das Zeitintervall zwischen den von einem der Anforderungspuffer (7, 8, 9) empfange­ nen Anforderungen länger als ein vorgegebener Wert ist.

6. Zugriffssteuereinheit gemäß Anspruch 4, gekenn­ zeichnet durch ein Mittel (810), das mit den Ermittlungs­ mitteln (704, 705, 706, 752, 753) und mit den Sperrmit­ teln (709, 711, 754) verbunden ist und die Sperrung der Sperrmittel (709, 711, 754) aufhebt, nachdem ein vorgegebe­ nes Zeitintervall verstrichen ist, da die Ermittlungsmit­ tel (704, 705, 706, 752, 753) ein Ausgangssignal erzeugt haben.

7. Zugriffssteuereinheit gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ermittlungsmittel eine Schaltung (401) aufweist, die das Ausgangssignal (402) dann er­ zeugt, wenn sich sämtliche Anforderungspuffer (7, 8, 9) in einem gefüllten Zustand befinden.

8. Zugriffssteuereinheit gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ermittlungsmittel eine Schaltung (401) aufweist, die das Ausgangssignal (402) dann er­ zeugt, wenn der Ein-Ausgabeprozessor (2) eine nächste An­ forderung unter einer Bedingung ausgibt, in der sich sämtliche Anforderungspuffer (7, 8, 9) in einem gefüllten Zustand befinden.

9. Zugriffssteuereinheit gemäß Anspruch 2, gekenn­ zeichnet durch ein Registermittel (410a), das einen dem vorgegebenen Zeitintervall entsprechenden Wert veränder­ bar hält.

10. Zugriffssteuereinheit gemäß Anspruch 3, gekenn­ zeichnet durch ein Registermittel (410a), das einen dem vorgegebenen Zeitintervalll entsprechenden Wert veränder­ bar hält.

11. Zugriffssteuereinheit gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Sperrmittel ein Flip-Flop-Mittel (400) umfas­ sen, das aufgrund des Ausgangssignals (402) des Ermitt­ lungsmittels (401) gesetzt wird; und
die Mittel zum Aufheben der Sperrung
Zeiterfassungsmittel (420, 405 bis 408), die ini­ tialisiert werden, wenn die Anforderung vom Ein-Ausgabe­ prozessor (2) in den Anforderungspuffern (7, 8, 9) gehal­ ten werden;
ein Registermittel (410a), das einen dem vorgege­ benen Zeitintervall entsprechenden Wert veränderbar hält;
ein Vergleichsmittel (411), das die von den Zei­ terfassungsmitteln (420, 405 bis 408) erfaßte Zeit mit einem vom Registermittel (410a) gehaltenen Wert ver­ gleicht; und
ein Mittel (413), das das Flip-Flop-Mittel (400) zurücksetzt, wenn das Ergebnis des vom Vergleichsmittel (411) ausgeführten Vergleichs ergibt, daß die erfaßte Zeit größer als der gehaltene Wert ist, umfassen.

12. Zugriffssteuereinheit gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Sperrmittel ein Flip-Flop-Mittel (400) umfassen, das aufgrund des Ausgangssignals (402) des Er­ mittlungsmittels (401) gesetzt wird; und
die Mittel zum Aufheben der Sperrung
Zeiterfassungsmittel (420, 405 bis 408), die in­ itialisiert werden, wenn das Ermittlungsmittel (401) das Ausgabesignal (402) erzeugt;
ein Registermittel (410a), das einen dem vorgege­ benen Zeitintervall entsprechenden Wert veränderbar hält; und
ein Vergleichsmittel (411), das das von den Zei­ terfassungsmitteln (420, 405 bis 408) erfaßte Zeitinter­ vall mit dem vom Registermittel (410a) gehaltenen Wert vergleicht und das Flip-Flop-Mittel (400) zurücksetzt, wenn das Ergebnis des Vergleichs ergibt, daß das gemes­ sene Zeitintervall größer als der gehaltene Wert, umfassen.

13. Zugriffssteuereinheit, mit
wenigstens einem Befehlsprozessor (1)
wenigstens einem Ein-Ausgabeprozessor (2);
einem Hauptspeicher (6); und
einem Cache-Speicher (16), der mit dem Hauptspei­ cher (6) verbunden ist und einen Teil des Inhalts des Hauptspeichers (6) speichert, gekennzeichnet durch
Mittel (704, 705, 706, 752, 753), die mit dem Cache-Speicher (16) verbunden sind und die ermitteln, ob der Inhalt des Hauptspeichers (6), auf den durch die Anforderungen des Befehlsprozessors (1) zugegriffen werden soll, im Cache-Speicher (16) vorhanden ist; und
Sperrmittel (709, 711, 754), die mit den Ermittlungsmitteln (704, 705, 706, 752, 753) verbunden sind und die einen Zugriff auf den Hauptspeicher (6) durch den Befehlsprozessor (1) sperren, wenn der Inhalt des Hauptspeichers (6), auf den durch die Anforderungen des Befehlsprozessors (1) zugegriffen werden soll, nicht im Cache-Speicher (16) vorhanden ist.