DE69031782T2

DE69031782T2 - Verfahren zum Ersetzen von Speichermodulen in einem Computersystem und Computersystem zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE69031782T2
Application number: DE69031782T
Authority: DE
Inventors: Pierre Bacot; Guy Magnaud; Jean-Jacques Pairault
Original assignee: Bull SAS
Current assignee: Bull SAS
Priority date: 1989-03-03
Filing date: 1990-02-23
Publication date: 1998-05-14
Anticipated expiration: 2010-02-24
Also published as: JP2980632B2; JPH02278353A; FR2643993B1; EP0385836B1; US5235687A; FR2643993A1; EP0385836A1; DE69031782D1

Description

Die Erfindung liegt im Gebiet der Datenverarbeitungssysteme und betrifft insbesondere die Probleme bezüglich der Verbesserung der Verfügbarkeit dieser Systeme.
Seit langem befassen sich die Entwurfsingenieure damit, die Zuverlässigkeit von Systemen zu verbessern. Insbesondere sind wegen der besseren Zuverlässigkeit der Komponenten große Fortschritte erzielt worden. Andererseits ermöglicht eine logische und technologische Organisation des Systems, trotz des Vorhandenseins von Defekten in diesen Komponenten Fehler zu vermeiden.
Unabhängig von der Wichtigkeit der eingesetzten Mittel sind jedoch die Möglichkeiten der Verdeckung von Defekten durch Korrigieren von Fehlern nicht unbegrenzt. Diese Begrenzung wird besonders bei einer Zunahme der Komplexität des Systems deutlich.
Um diese Schwierigkeit zu vermeiden, ist die Möglichkeit vorgesehen worden, die defekten Elemente des Systems zu ersetzen.
Selbstverständlich müssen die durch eine solche Reparatur hervorgerufenen Störungen so weit wie möglich reduziert werden, weil sie die Verfügbarkeit des Systems beeinflussen.
Um das Problem der Verfügbarkeit aufzugreifen, müssen die verschiedenen Elemente betrachtet werden, die das Datenverarbeitungssystem bilden. Ein System enthält im wesentlichen eine bestimmte Anzahl von Einheiten dreier Typen: die Prozessoren, die Speichermodule und die Eingabe/Ausgabe-controller. Im allgemeinen sind mehrere Prozessoren vorgesehen, die über einen Bus mit mehreren Speichermodulen kommunizieren. Die Prozessoren können direkt oder über einen als Schnittstelle dienenden Controller an den Bus angeschlossen sein. Um mit der äußeren Umgebung zu kommunizieren, sind die Prozessoren außerdem mit einer oder mehreren Eingabe/Ausgabe-Einheiten verbunden. Diesen wesentlichen Elementen ist im allgemeinen eine Wartungsvorrichtung zugeordnet, die gewöhnlich "Dienstprozessor" genannt wird und für die Initialisierung des Systems sowie für die Wartung, beispielsweise für die Berücksichtigung von in den verschiedenen Einheiten erfaßten Fehlern, verwendet wird.
In einem System mit mehreren elementaren Prozessoren (Multiprozessorsystem) ruft der Ausfall eines der Prozessoren nicht zwangsläufig die sofortige Unterbrechung des Systems hervor. Wenn nämlich dauerhafte Fehler in einem Prozessor von dem Dienstprozessor erfaßt werden, kann dieser den fehlerhaften Prozessor logisch abkoppeln. Daraus folgt, daß das System kraft der verbleibenden Prozessoren weiterarbeiten kann, selbstverständlich mit einer Verschlechterung der Leistungseigenschaften. Der Wartungsdienst muß später den fehlerhaften Prozessor durch einen Austauschprozessor ersetzen und dessen logische Wiederankopplung steuern. Diese Operationen können kraft der Neukonfigurationsmöglichkeiten, mit denen die derzeitigen Systeme gewöhnlich versehen sind, ausgeführt werden.
In einem wohlbekannten System hat der Ausfall eines Prozessors und seine Ersetzung keine für den Benutzer wahrnehmbaren großen Störungen zur Folge. Wegen der Redundanz wird der Betrieb nämlich nicht unterbrochen, außerdem kann der Prozeß, der in dem ausfallenden Prozessor zum Zeitpunkt des Ausfalls gerade ausgeführt wird, erneut ausgeführt werden. Der Ausfall eines Speichermoduls schafft hingegen ein völlig anderes Problem, weil das fehlerhafte Modul Daten enthalten kann, die nicht wiederhergestellt werden können. Dies kann um so schwerwiegender sein, wenn diese Daten das System selbst betreffen. Selbst wenn das Betriebssystem so beschaffen ist, daß es periodisch Sicherungen des Inhalts des Speichers in externen Speichern vornimmt, kann ein Modul, das zuletzt aktualisierte Daten enthält, ausfallen, bevor eine solche Sicherung ausgeführt werden konnte.
Um diese Gefahr zu verringern, sind die aktuellen Speichermodule aus mehreren Komponenten gebildet, derart, daß jedes der ein technologisches Wort bildenden Bits in einer anderen Komponente gespeichert wird. Daraus folgt, daß die Wahrscheinlichkeiten von Fehlern an zwei beliebigen Bits eines Wortes gleich und unabhängig sind, was die Verwendung eines Autokorrekturcodes des Hamming-Typs, der in zusätzlichen Komponenten gespeichert ist, ermöglicht. Somit kann der Ausfall eines oder mehrerer Komponenten erfaßt und korrigiert werden.
Während der Lebensdauer des Moduls können sich jedoch die Fehler häufen, bis sie nicht mehr korrigierbar sind. Es empfiehlt sich daher, eine Ersetzung des Moduls vorzunehmen, bevor diese Grenze erreicht wird. Indessen muß berücksichtigt werden, daß Nutzdaten in diesem Modul gespeichert werden können. In dem Maß, in dem das Betriebssystem dies zuläßt, kann eine Lösung darin bestehen, den Inhalt des fehlerhaften Moduls in einen externen Speicher zu kopieren. Dies ist beispielsweise der in der Patentanmeldung FR-A-2291544 dargelegte Fall, wo in einer bevorzugten Ausführungsform dieser externe Speicher ein Hilfswartungs-Speicherband ist. Ein Modul mit geringer Nutzungswahrscheinlichkeit kann als Austauschmodul reserviert sein. Bei einem Ausfall eines Moduls wird der Dienst des Systems unterbrochen, um die gesicherten Informationen des externen Speichers in das Austauschmodul zu laden. Dadurch entsteht die Gefahr, daß der Betrieb des Systems gestört wird. Der Zugriff auf das fehlerhafte Modul wird gesperrt und das Austauschmodul ersetzt das fehlerhafte Modul. Diese Lösung ist jedoch schwer auszuführen, insbesondere in dem Fall, in dem das fehlerhafte Modul Elemente des Betriebssystems enthält.
Eine andere Lösung kann darin bestehen, die Daten des ausgefallenen Moduls an ein oder mehrere andere Module des Systems zu übertragen. Dieses Verfahren erfordert jedoch die erneute Zuweisung des Speicherraums, was die Software komplizierter macht, die die Adressenkorrespondenztabellen für den betreffenden Speicherraum verwaltet.
Auch die Erfindung hat zum Ziel, eine einfache Lösung für die Ersetzung von Speichermodulen vorzuschlagen, die den Betrieb des Systems so wenig wie möglich stört. Genauer hat die Erfindung ein Verfahren zum Ausführen des Austausches eines oder mehrerer Speichermodule eines Datenverarbeitungssystems zum Gegenstand, wobei die Module mit Verarbeitungsmitteln des Systems über einen Bus kommunizieren, wobei der Bus mit Anschlußstellen versehen ist, an die die Module angeschlossen werden, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß es darin besteht:
a) außer den Anschlußstellen, die für das System in dessen normaler Konfiguration notwendig sind, wenigstens eine zusätzliche Anschlußstelle vorzusehen,
b) an eine der zusätzlichen Anschlußstellen ein Austauschmodul anzuschließen, wenn ein auszutauschendes Modul identifiziert worden ist,
c) für jede Schreibanforderung, die an das auszutauschende Modul gerichtet ist, Ausführen der Schreibanforderung gleichzeitig und bei derselben Adresse durch das auszutauschende Modul und dessen Austauschmodul und für jede Leseanforderung, die an das auszutauschende Modul gerichtet ist, nur für das auszutauschende Modul die Ausführung der Leseanforderung zuzulassen,
d) einen Kopierprozeß zu beginnen, der aus Anforderungen zum Lesen und dann zum Wiedereinschreiben in einer Gesamtheit von Adressen, welche den gesamten Speicherraum des auszutauschenden Moduls abdecken, besteht,
e) nach Beendigung des Kopierprozesses für jede spätere Anforderung, die an das auszutauschende Modul gerichtet ist, nur für das Austauschmodul zuzulassen, daß es die spätere Anforderung bei der gleichen Adresse ausführt.
Es ist wichtig anzumerken, daß dieses Verfahren ermöglicht, daß der Kopierprozeß gleichzeitig mit anderen Programmen, die momentan im System ablaufen, ausgeführt wird. Während der gesamten Kopierperiode können nämlich sämtliche an das auszutauschende Modul gerichteten Anforderungen befriedigt werden, ohne daß das Ende des Kopierens abgewartet werden muß. Mit den herkömmlichen Verfahren, die eine Neukonfiguration des Speichers im allgemeinen manuell bewerkstelligen, müssen die im betreffenden Modul befindlichen Programme neu gestartet werden.
Um somit diese Möglichkeit auszunutzen und gemäß einem zusätzlichen Merkmal der Erfindung ist der Kopierprozeß parallel mit anderen im System momentan ausgeführten Programmen ausführbar.
Die Ausführung des Kopierprozesses erfordert, daß jede für das auszutauschende Modul bestimmte Leseanforderung nur in diesem auszutauschenden Modul und nicht in dem Austauschmodul ausgeführt wird. Hierzu könnte vorgesehen sein, daß die Leseanforderungen einzig an das auszutauschende Modul geschickt werden. Obwohl diese Lösung in Betracht gezogen werden kann, weist sie bei der Ausführung im folgenden Fall Schwierigkeiten auf: Wenn der Kopierprozeß beendet ist, ändert das Austauschmodul seinen Status und wird zum "Haupt"- Modul. Nun müssen ab dem Zeitpunkt, zu dem diese Statusänderung eintritt, die Lese- und Schreiboperationen, die an das auszutauschende Modul gerichtet sind, normalerweise von dem Austauschmodul ausgeführt werden. Gleichzeitig darf von dem auszutauschenden Modul keinerlei weitere Anforderung ausgeführt werden. Nun erfordert die Ausführung einer Leseanforde rung im allgemeinen mehrere Operationsphasen. Folglich muß in dem in Betracht gezogenen Verfahren vermieden werden, daß die Statusänderung während einer Leseoperation erfolgt. Hierzu könnte ein Mechanismus vorgesehen werden, der die Statusänderungen nur außerhalb der Leseperioden zuläßt, daraus ergäbe sich jedoch bei der Ausführung eine Schwierigkeit.
Um diesen Nachteil zu vermeiden und gemäß einem weiteren besonderen Aspekt der Erfindung wird während des Kopierprozesses jede Lese- oder Schreibanforderung zugleich an das auszutauschende Modul und an das Austauschmodul geschickt, wobei im Fall einer Leseanforderung die beiden Module normalerweise auf die zu lesenden Daten zugreifen, das Schicken von Daten, auf die zugegriffen worden ist, durch das Austauschmodul wird jedoch gesperrt.
Selbst wenn daher eine Statusänderung während einer Leseoperation eintritt, wird diese Operation korrekt ausgeführt.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Sperrung des Schickens von Daten, auf die zugegriffen wird, durch das Vorhandensein eines Modusanzeigers konditioniert, der das Austauschmodul markieren kann und somit dessen Austauschstatus meldet.
In den herkömmlichen Systemen, die mehrere Speichermodule enthalten, wird eine Lese- oder Schreiboperation gewöhnlich durch das Schicken eines anhand einer Adresse erzeugten Wählsignals an das betreffende Modul initialisiert. Diese Systeme sind daher mit einer Wählschaltung versehen, die in Abhängigkeit von der von einem der Prozessoren gelieferten logischen Adresse eines von n Wählsignalen liefert, wobei n die Anzahl der Module ist. Für die Ausführung der Erfindung muß die Wählschaltung modifiziert werden, vorteilhaft jedoch so einfach wie möglich. Hierzu wird ebenfalls die herkömmliche Schaltung verwendet, ihre Signale werden jedoch nicht mehr direkt an die Module übertragen. Sie dienen als Zwischensignale, die "logische Wählsignale" genannt werden und die Definition "logischer" Module ermöglichen, die auf Softwareebene erscheinen sind. Anschließend wird auf Hardware- Ebene durch Umsetzung der logischen Signale in physische Signale eine Korrespondenz logisches Modul - physisches Modul geschaffen. Im Normalbetrieb ist diese Korrespondenz einemdeutig. Während eines Kopierens entsprechen jedoch einem logischen Signal zwei physische Signale, die zugleich an das auszutauschende Modul und an das Austauschmodul übertragen werden.
Genauer und gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn das System in seiner normalen Konfiguration n Module enthält, jede Anforderung in Abhängigkeit von der zugeordneten Adresse eines von n Signalen, das "logisches Wälsignal" genannt wird, aktiviert und daß, wenn jedes an den Bus tatsächlich angeschlossene Modul durch ein Wählsignal, das "physisches Wählsignal" genannt wird, gesteuert wird, um als eine Antwort auf eine bestimmte Anforderung gleichzeitig die beiden Module wählen zu können, das logische Wählsignal, das der bestimmten Anforderung zugeordnet ist, gleichzeitig zwei physische Wählsignale, die an ein entsprechendes der beiden Module angelegt werden, aktiviert.
Die Erfindung hat außerdem ein Datenverarbeitungssystem zum Gegenstand, das die Ausführung des oben dargelegten Verfahrens ermöglicht. Das System gemäß der Erfindung enthält Verarbeitungsmittel, die über einen Bus mit mehreren Speichermodulen verbunden sind, wobei der Bus mit Anschlußstellen versehen ist, an die die Module angeschlossen sind. Das System enthält außerdem Steuermittel, um die Module als Antwort auf Adressen, die den von den Verarbeitungsmitteln ausgegebenen Speicherzugriffsanforderungen zugeordnet sind, zu wählen, sowie eine Wartungsvorrichtung, die mit dem System verbunden ist. Das System ist außerdem dadurch gekennzeichnet, daß:
a) außer den Anschlußstellen, die für das System in seiner normalen Konfiguration notwendig sind, wenigstens eine zusätzliche Anschlußstelle vorgesehen ist, um hier Austauschmodule aufzunehmen,
b) um den Austausch eines Moduls durch ein anderes vornehmen zu können, die Steuermittel von der Wartungsvorrichtung in der Weise eingestellt werden können, daß:
- jede Schreibanforderung, die an ein auszutauschendes Modul gerichtet ist, zugleich und bei derselben Adresse durch das auszutauschende Modul und ein zugeordnetes Austauschmodul ausgeführt wird und
- jede Leseanforderung, die an das auszutauschende Modul gerichtet ist, nur durch das auszutauschende Modul ausgeführt wird,
c) das System Mittel enthält, um unter der Steuerung der Wartungsvorrichtung einen Kopierprozeß auszuführen, der aus Anforderungen zum Lesen und dann zum Wiedereinschreiben in einer Gesamtheit von Adressen, welche den gesamten Speicherraum des auszutauschenden Moduls abdecken, besteht.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform ist das System dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Ausführen des Kopierprozesses aus einem Programm oder aus einem Mikroprogramm bestehen, das in die Verarbeitungsmittel geladen ist, und daß das Programm oder Mikroprogramm parallel mit anderen momentan in den Verarbeitungsmitteln ausgeführten Programmen ausführbar ist.
Weitere Merkmale und Ausführungseinzelheiten für die Ausführung der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung mit Bezug auf die Figuren dargelegt, in denen:
- Fig. 1 schematisch ein Datenverarbeitungssystem für die Ausführung der Erfindung zeigt;
- Fig. 2 die Organisation eines Speicher-Controllers des Systems gemäß der Erfindung zeigt;
- Fig. 3 Mittel des Speicher-Controllers für die Erzeugung der logischen Wählsignale zeigt;
- Fig. 4 eine Logisch/Physisch-Umsetzerschaltung für die vom Speicher-Controller geschickten Signale zeigt;
- Fig. 5 eine Ausführungseinzelheit der Umsetzerschaltung von Fig. 4 zeigt;
- Fig. 6 eine Physisch/Logisch-Umsetzerschaltung für vom Speicher-Controller empfangene Signale zeigt;
- Fig. 7 ein Speichermodul und die Hauptsignale, die es mit dem Bus austauscht, zeigt;
- Fig. 8 eine Schaltung zum Sperren des Lesens in einem Speicher-Modul zeigt;
- Fig. 9 eineweitere Ausführungsform der Sperrschaltung zeigt.
Fig. 1 zeigt anhand eines nicht beschränkenden Beispiels ein Datenverarbeitungssystem, das als Rahmen der Erfindung dienen kann. Das beschriebene System ist ein Multiprozessorsystem, dessen Verarbeitungsmittel CPU aus mehreren elementaren Prozessoren CP&sub0;, ... CP&sub1;, ... CP&sub2; gebildet sind. Jeder dieser Prozessoren ist mit einem Systembus SB in der Weise verbunden, daß er mit den anderen Einheiten kommunizieren kann. Eine oder mehrere Eingabe/Ausgabe-Einheiten IOU sind ebenfalls mit dem Systembus SB verbunden. Das System enthält andererseits einen Speicher, der aus mehreren Speichermodulen MU&sub1;, MU&sub2;, ..., MUi ... MUr gebildet ist, die mit einem Speicherbus MB über entsprechende Anschlußstellen C&sub1;, C&sub2;, ..., Ci, ..., Cr verbunden ist. Um die Informationsaustauschvorgänge zwischen den elementaren Prozessoren und den Speichermodulen zu ermöglichen, ist der Systembus SB mit dem Speicherbus MB über einen Speicher-Controller SCU verbunden. Der Speicher-Controller SCU besitzt einerseits die Funktion der Zentralisierung der von den elementaren Prozessoren ausgegebenen Anforderungen und andererseits die Funktion des Austausches von Steuer- und Kontrollsignalen mit den Speichermodulen, um die Lese- und Schreiboperationen, die von den Prozessoren gefordert werden, auszuführen.
Der obengenannten Gesamtheit, die "zentrales Untersystem" genannt wird, ist eine Wartungsvorrichtung zugeordnet, die im wesentlichen einen Dienstprozessor SP enthält, der insbesondere der Initialisierung des Systems und den Wartungsoperationen dient. Der Dienstprozessor enthält Anzeige- und Steuermittel, die den Dialog mit einer Bedienungsperson ermöglichen. Für die Ausführung bestimmter Wartungsoperationen ist der Dienstprozessor SP mit den verschiedenen Einheiten CPU, SCU, MUi über Wartungsleitungen MC&sub1;, MC&sub2; bzw. MC&sub3; verbunden. Diese Leitungen sind an (nicht gezeigte) Wartungsschaltungen angeschlossen, die in den Einheiten enthalten sind. Diese Wartungsschaltungen sind so beschaffen, daß sie Diagnosen erstellen können und in den Einheiten Wartungsoperationen ausführen können, die vom Dienstprozessor gesteuert werden. Der Dienstprozessor kann außerdem mit dem System in der gleichen Weise wie ein Datenendgerät verbunden sein. Dieser (nicht gezeigte) Verbindungsmodus ermöglicht das Starten von Prüfprogrammen und insbesondere von Lese- und Neueinschreibprogrammen für die Ausführung der Kopierprozesse.
Bei diesem Stand der Beschreibung unterscheidet sich das System gemäß der Erfindung physisch von einem herkömmlichen System nur durch das Vorhandensein zusätzlicher Anschlüsse Cr, deren Verwendung den Austauschoperationen von Speichermodulen vorbehalten ist.
Das eben beschriebene System besitzt einen separaten Bus MB, der dem Speicher zugeordnet ist. Es empfiehlt sich indessen anzumerken, daß die Erfindung auch auf ein System angewendet werden könnte, das mit einem einzigen Bus versehen ist, der von den Prozessoren, den Eingabe/Ausgabe-Einheiten und den Speichermodulen gemeinsam genutzt wird.
Fig. 2 zeigt genauer den Speicher-Controller SCU und dessen Verbindungen einerseits mit dem Systembus SB und andererseits mit dem Speicherbus MB.
Herkömmlicherweise tauscht der Controller SCU mit den Prozessoren über den Systembus SB Steuersignale RQ und Antwortsignale ACK, Adressensignale ADL und Daten DTL aus. Andererseits schickt der Controller SCU an die Speichermodule Wählsignale ST, Steuersignale ED, LD, WR, LD und die Signale AD der modulinternen Adressen. Er empfängt von den Modulen Kontrollsignale BUSY, DOF und tauscht mit ihnen die Daten DT aus.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung schickt der Controller SCU außerdem ein Modusänderungssignal CHMOD, das den Gegenstand späterer eingehender Erläuterungen bildet.
Es ist anzumerken, daß die Erfindung sehr gut auf Bussysteme beliebigen Typs wie beispielsweise auf einen Bus des "Nachrichten"-Typs angewendet werden kann.
In dem beschriebenen Beispiel können die mit den Speichermodulen ausgetauschten Signale in zwei Kategorien klassifiziert werden: jene, die sämtlichen Modulen gemeinsam sind, AD, DT, LG, WR, CHMOD, und jene, die nur ein einziges Modul betreffen, ST, ED, LD, BUSY, DOF. Diese letzteren werden von so vielen Leitungen transportiert, wie an den Speicherbus anschließbare Module vorhanden sind. Beispielsweise sind die Wählleitungen ST aus Leitungen ST&sub1;, ST&sub2;, ..., STi, ..., STr gebildet, die an entsprechende Verbinder C&sub1;, C&sub2;, ..., Ci, ..., Cr angeschlossen sind.
Für die Ausführung der Erfindung ist es erforderlich, daß der Controller SCU für dieselbe Anforderung mehrere Module gleichzeitig wählen kann. In einem herkömmlichen System kann hingegen der Controller auf einmal nur ein einziges Modul wählen. Aus Gründen der einfachen Verwirklichung versucht die vorgeschlagene Lösung, die meisten Elemente, die einen herkömmlichen Controller bilden, beizubehalten und nur eine zusätzliche Schaltung hinzuzufügen, um gleichzeitige Wahlvorgänge zu ermöglichen.
In dem Controller SCU werden zunächst drei herkömmliche Hauptuntereinheiten unterschieden: Eine Datenübertragungsschaltung SCD, Adressenverarbeitungsschaltungen 1, 2, 3 und eine Steuerschaltung SCA. Die obenerwähnte zusätzliche Schaltung ist eine Umsetzerschaltung 4 für Signale, die zwischen den Modulen der Steuerschaltung SCA ausgetauscht werden. Diesen funktionalen Schaltungen werden Wartungsschaltungen 5, 5A hinzugefügt, die mit dem Dienstprozessor SP über Wartungsleitungen MC&sub2; verbunden sind, der beispielsweise aus einer seriellen Verbindung gebildet ist.
Bei dieser Wahl der Verwirklichung ist für jeden Typ von nicht gemeinsamen Signalen, die zwischen der Steuerschaltung SCA und den Modulen ausgetauscht werden (Wahl, Steuerung, Kontrolle) eines von n Signalen zu einem Zeitpunkt aktiv, wobei n die Anzahl der Module des Systems in dessen normaler Konfiguration ist. In einem herkömmlichen System werden diese Signale direkt mit den Modulen ausgetauscht. Gemäß der Erfindung müssen jedoch die nicht gemeinsamen Signale, die von der Steuerschaltung SCA ausgehen und empfangen werden, einer Umsetzung unterworfen werden und werden daher als "logische" Signale bezeichnet. In Analogie werden zugeordnete "logische" Module definiert, die den wirklichen oder "physischen" Modulen entsprechen, die im Fall eines herkömmlichen Systems von diesen Signalen betroffen sind.
Somit sendet die Steuerschaltung SCA die logischen Wählsignale STL und die logischen Steuersignale EDL, LDL aus und empfängt die logischen Kontrollsignale BUSYL, DOFL. Diesen logischen Signalen entsprechen nach Umsetzung die Signale ST, ED, LD, BUSY bzw. DOF, die mit den physischen Modulen tatsächlich ausgetauscht werden, wobei diese Signale als "physische" Signale bezeichnet werden können. Selbstverständlich fallen die gemeinsamen Signale WR, LG sowie AD und DT aus dieser Unterscheidung heraus, wobei die Umsetzerschaltung 4 dann, wenn sich das System in einer normalen Konfiguration befindet, eine einfache, eineindeutige Korrespondenz zwischen jedem logischen Signal und jedem eindeutigen physischen Signal herstellt.
Nun werden der Controller von Fig. 2 sowie dessen Funktionsweise genauer beschrieben.
Die von den Prozessoren ausgegebenen Anforderungen besitzen die Form von Steuersignalen RQ, die im Fall eines Schreibvorgangs von Adressensignalen ADL und von Daten DTL begleitet werden.
Als Antwort auf diese Anforderungen und in Abhängigkeit vom Zustand des Controllers liefert die Schaltung SCA Antwortsignale ACK. Die Adressenverarbeitungsschaltung wird von der Schaltung SCA gesteuert und enthält einen Eingangspuffer 1, der mit den Adressenleitungen HDL des Busses SB verbunden ist, sowie einen Ausgangsspeicher 3, der mit den Adressenlei tungen AD des Busses MB verbunden ist. Der Eingangspuffer 1 kann aus mehreren Registern aufgebaut sein, wobei jedes Register einem Prozessor oder einem Eingabe/Ausgabe-Controller der Systems zugewiesen ist. Die Datenübertragungsschaltung SCD, die ebenfalls von der Schaltung SCA gesteuert wird, verbindet die Datenleitungen DTL des Systembusses SB mit den Datenleitungen DT des Speicherbusses MB über eine Fehlererfassungs- und Fehlerkorrekturschaltung ECC. Die Schaltung ECC, die herkömmlichen Typs sein kann, liefert Fehlererfassungssignale ER. Die Ausgänge des Eingangspuffers 1 sind wahlweise mit einer Assoziativtabelle 2 mit logischer Konfiguration, die der Herstellung der Korrespondenz zwischen den empfangenen Adressen ADL und den zu wählenden logischen Modulen dient, verbunden. Die Korrespondenz entsteht durch Koinzidenzsignale HIT, die an die Steuerschaltung SCA übertragen werden. In Abhängigkeit von Steuersignalen RQ und den Koinzidenzsignalen HIT kann die Steuerschaltung SCA logische Wählsignale STL und logische Steuersignale EDL, LDL erzeugen, die der Steuerung der Speichermodule dienen. Die Schaltung SCA empfängt andererseits logische Steuersignale BUSYL, DOFL, die den Zustand und die Antworten der Module darstellen.
Der Controller SCU liefert andererseits das Signal WR, dessen logischer Wert angibt, ob es sich um einen Lese- oder Schreibvorgang handelt. Er gibt außerdem das Signal LG aus, das die Übertragungslänge angibt. Diese Signale WR, LG werden von der Steuerschaltung SCA ausgegeben und ohne Umsetzung an die Module angelegt.
Der Controller SCU enthält eine Wartungsschnittstellenschaltung 5, die einerseits der Speicherung und der Übertragung der vom Dienstprozessor ausgegebenen Befehle und andererseits der Speicherung und der Übertragung von Fehlerberichten bezüglich des Controllers unter der Steuerung des Dienstprozessors dient. Insbesondere steuert die Schaltung 5 die Wartungsschaltung 5A für die Einstellung der Umsetzerschaltung 4 und die Erzeugung des bereits erwähnten Signals CHMOD.
Mit Ausnahme der Umsetzerschaltung 4 sind die Elemente, die den Controller SCU bilden, in der Technik der Speicher-Controller vom herkömmlichen Typ. Es ist daher unnötig, diese Elemente im einzelnen zu beschreiben, weil ihre Verwirklichung im Bereich des Wissens des Fachmanns liegt. Daher wird eine Beschränkung auf die Beschreibung der wesentlichen Funktionen des Controllers bezüglich der mit diesem ausgetauschten Hauptsignale vorgenommen, damit die Erfindung besser in ihren Zusammenhang eingeordnet werden kann. Selbstverständlich darf der hier beschriebene Controller nur als Beispiel angesehen werden, wobei zahlreiche Ausführungsvananten des Controllers in Betracht gezogen werden können, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen.
In dem betrachteten Beispiel dient der Controller SCU als Schnittstelle zwischen mehreren Prozessoren und mehreren Speichermodulen. Außer seiner Rolle als eigentlicher Speicher-Controller hat der Controller SCU somit außerdem eine Funktion der Zentralisierung von von den Prozessoren ausgegebenen Anforderungen. Hierzu werden die unerledigten Anforderungen in Warteschlangen abgelegt, die von der Schaltung SCU verwaltet werden. Für jedes logische Modul ist eine Warteschlange vorgesehen, die so viele Anforderungen speichern kann, wie das System Prozessoren und Eingabe/Ausgabe-Einheiten enthält. Als Antwort auf empfangene Anforderungen und in Abhängigkeit von der Verfügbarkeit der betreffenden Speichermodule löst die Schaltung SCA die Ausführung von Lese- und Schreiboperationen auf Höhe der Module durch Schicken von logischen Wähl- und Steuersignalen aus, welche von Adresseninformationen AD und Daten DT begleitet werden oder welchen diese folgen. Die eventuelle Unverfügbarkeit des Zielmoduls der Anfrage wird von der Steuerschaltung SCA mittels eines Belegt-Signals, das auf einer der Leitungen BUSYL auftritt, berücksichtigt. In diesem Fall hält die Schaltung SCA die Anforderung im Pufferspeicher der dem Modul zugeordneten Warteschlange in Bereitschaft, bis das Modul frei ist.
Wenn ein Zielmodul einer wartenden Anforderung verfügbar wird, wechselt eines der Signale BUSYL den Zustand, indem es beispielsweise den logischen Wert 0 annimmt, so daß die Anforderung ausgeführt werden kann. Parallel zur Aktualisierung der Warteschlange aktiviert die Schaltung SCA dann eines der logischen Wählsignale STL, das einerseits ein Signal ST aktiviert. Außerdem setzt es im Ausgangsregister 3 die Adresse AD. Die Leitungen LG werden auf ein logisches Profil gesetzt, das die Übertragungslänge repräsentiert. Schließlich wird in Abhängigkeit davon, ob die Anforderung ein Lesen oder ein Schreiben ist, das Signal WR auf den logischen Wert oder 1 eingestellt. Die vorangehenden Signale werden vom betreffenden Modul empfangen, der sich dann im Zustand für die Ausführung der Anforderung befindet.
Im Fall eines Lesens wird die Verfügbarkeit der im Modul gelesenen Daten der Steuerschaltung SCA über eines der Signale DOF, das in ein logisches Signal DOFL umgesetzt worden ist, gemeldet. Wenn die Schaltung SCA bereit ist, die Daten zu empfangen, bewirkt sie die Aktivierung eines der Signale ED, die vom Modul empfangen werden, um zuzulassen, daß es die Daten sendet. Die Daten werden anschließend in den Eingangspuffer der Schaltung SCD geladen. Diese Daten werden dann über die Schaltung ECC an den Ausgangspuffer auf seiten des Systembusses übertragen. Wenn ein Fehler erfaßt wird, validiert die Schaltung ECC das Signal ER, das von der Schaltung 5 berücksichtigt wird.
Wenn bei einem Schreiben die Daten im Ausgangspuffer der Schaltung SCD vorhanden sind, aktiviert die Steuerschaltung SCA durch ein Signal LDL eines der Signale LD, das an das Modul übertragen wird, um ihm zu ermöglichen, die auf dem Speicherbus vorhandenen Daten DT zu berücksichtigen.
Die vorangehenden Erläuterungen betreffen einen normalen Speicherzugriff.
Für die Ausführung der Erfindung ist die Umsetzerschaltung 4 so beschaffen, daß sie die gleichzeitige Ausführung von Schreiboperationen in einem auszutauschenden Modul und in einem Austauschmodul ermöglicht. Außerdem muß die Umsetzerschaltung 4 Mittel enthalten oder diesen zugeordnet sein, welche nur dem auszutauschenden Module genehmigen, die Leseoperationen auszuführen.
Eine genaue Beschreibung der Schaltung 4 und der zugeordneten Mittel wird später gegeben, vorher empfiehlt es sich jedoch, auf Fig. 3 Bezug zu nehmen, um die Mittel zu beschrieben, die die Erzeugung der logischen Signale, die sie empfängt, zu ermöglichen.
Fig. 3 zeigt eine Assoziativtabelle 2 mit logischer Konfiguration, die einer zur Schaltung SCA gehörenden logischen Wählschaltung 6 zugeordnet ist. Um eine Lese- oder Schreibanforderung auszuführen, setzt der Controller SCU die zugeordnete Adresse ADL in einem Adressenregister RA. Die Adresse ADL kann in drei Hauptfelder unterteilt sein: Das Feld ADH, das aus den Bits mit hoher Wertigkeit der Adresse gebildet ist, das Feld ADB, das aus den Bits mit niedriger Wertigkeit gebildet ist, und das Feld AD, das aus den übrigen Bits gebildet ist. Die Assoziativtabelle 2 enthält n Register R1, R&sub2;, ..., Rj, ..., Rn mit logischer Konfiguration, wobei n die Anzahl der logischen Module ist, d. h. der Module, die den Speicher in seiner normalen Konfiguration aufbauen. Jedes Register Rj enthält mehrere Informationsfelder ADH, T, E, V, deren Werte für ein zugeordnetes logisches Modul spezifisch sind. Dem ersten Feld ADH sind die Adressenbits mit hoher Wertigkeit des Moduls zugeordnet. Falls die Module unterschiedliche Größen haben können, ist dem Feld T die Größe des Moduls zugeordnet. Außerdem kann ein Feld E vorgesehen sein, das eine Information hinsichtlich des verwendeten Verschachtelungstyps enthält. Ein letztes Feld U ist normalerweise dazu vorgesehen, ein Validierungsbit des logischen Moduls zu enthalten.
Um die Korrespondenz zwischen einer empfangenen Adresse ADL und dem betreffenden logischen Modul j herzustellen, wird der Inhalt jedes Registers mit den Bits hoher Wertigkeit ADH und den Bits niedriger Wertigkeit ADB der Adresse verglichen. Diese Vergleiche werden in Komparatoren K&sub1;, K&sub2;, ..., Kj ..., Kn aus geführt, wobei normalerweise für eine gegebene logische Adresse nur eine dieser Schaltungen eines der Koinzidenzsignale HIT&sub1;, HIT&sub2;, ..., HITj, ..., HITn aktiviert, die die Identifizierung des logischen Moduls j ermöglichen, dem die Adresse zugeordnet ist. In Abhängigkeit von Koinzidenzsignalen HITj kann die logische Wählschaltung 6 eines der logischen Wählsignale STL&sub1;, STL&sub2;, ..., STLj, ..., STLn aktivieren. Im Normalbetrieb ist ein einziges der logischen Wählsignale STLj aktiv, indem es beispielsweise den logischen Wert 1 annimmt. Selbstverständlich wird dieses logische Wählsignal nur unter der Voraussetzung aktiviert, daß das betreffende logische Modul verfügbar ist.
Die Koinzidenzsignale HITj werden außerdem von der Steuerschaltung SCA verwendet, um zu wählen, welches der obenbeschriebenen Signale LDL oder EDL aktiviert werden soll. Wie bereits beschrieben worden ist, gehören diese Elemente zu für die Adressierung von Speichern gewöhnlich verwendeten Techniken, so daß eine genauere Beschreibung den Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen würde.
Fig. 4 zeigt den Teil der Umsetzerschaltung 4, der die Wählsignale ST, STL betrifft. Diese Schaltung enthält ebenso viele Multiplexer MX&sub1;, MX&sub2;, ..., MXi, ..., MXr wie der Speicherbus Anschlußstellen besitzt. Jeder Multiplexer empfängt an seinem Eingang die aus den logischen Wählsignalen STL&sub1;, ..., STLn gebildeten Signale STL. Diesen Multiplexern sind Register RP&sub1;, RP&sub2;, ..., RPn, ..., RPr mit physischer Konfiguration zugeordnet. Jeder Multiplexer Mxi wird vom Inhalt seines zugeordneten Registers RPi mit physischer Konfiguration gesteuert. Jedes Register RPi kann von der Wartungsschaltung 5A als Antwort auf vom Dienstprozessor empfangene Befehle geladen werden. Die Ausgänge der Multiplexer liefern die physischen Wählsignale ST&sub1;, ST&sub2;, ..., STi, ..., STr, die an die entsprechenden Verbinder C&sub1;, C&sub2;, ..., Ci, ..., Cr geschickt werden und somit für die physischen Module MU&sub1;, MU&sub2;, ..., MUi, .., MUr bestimmt sind.
Vor der Erläuterung der Funktionsweise der Schaltung von Fig. 4 ist es günstig, auf Fig. 5 Bezug zu nehmen, die einen der Multiplexer MXi und dessen zugeordnetes Register RPi mit physischer Konfiguration, die dem physischen Modul MUi zugewiesen sind, genauer zeigt. Der Multiplexer MXi enthält n Eingänge STL&sub1;STL2, ..., STLj, ..., STLn und einen Ausgang STLi. In Abhängigkeit von an den Eingang A des Multiplexers angelegten Adressignalen nimmt der Ausgang STi den Wert eines der Eingänge STLj an, wenn das an den Validierungseingang V angelegte Validierungssignal aktiv ist. Das Register RPi mit physischem Aufbau enthält die Nummer des logischen Moduls MLi, das den physischen Modulen MUi zugeordnet ist. Das Register RPi ist einer Zustandskippschaltung BEi zugeordnet, deren Ausgang mit dem Validierungseingang V des Multiplexers MXi verbunden ist. Die Kippschaltung BEi enthält den Zustandszeiger ONi, der dem physischen Modul MUi zugeordnet ist. Die Wartungsschaltung 5A liefert an das Register RPi und an die Kippschaltung BEi die Eingangssignale CHMLI bzw. CHI und die Validierungssignale VML bzw. VCH.
Kraft dieser Anordnung kann der Dienstprozessor in das Register RPi eine beliebige Nummer eines logischen Moduls MLi laden. Damit das logische Modul j dem physischen Modul MUi entspricht, ist es ausreichend, den Inhalt MLi des Registers RPi auf den Wert j zu setzen. In diesem Fall hat die Aktivierung des Signals STLj die Aktivierung des Signals STi zur Folge, das die Wahl des physischen Moduls MUi ermöglicht.
Die Transformation der logischen Signale EDL und LDL in physische Signale ED und LD kann mittels Schaltungen ausgeführt werden, die mit jener von Fig. 4 völlig übereinstimmen. Selbstverständlich können die Register RPi und die Zustandskippschaltungen BEi den drei Umsetzerschaltungen gemeinsam sein.
Um beispielsweise die Kopie des Inhalts des Moduls MUi, das zunächst dem logischen Modul j im Austauschmodul MUr zugeordnet ist, auszuführen, wird zunächst der Wert j in das Register RPR geladen. Die Register RPi und RPr, die den Modulen MUi bzw. MUr zugeordnet sind, enthalten somit beide den Wert j. Somit wird jede Schreibanforderung, die an das logische Modul j gerichtet ist, physisch gleichzeitig an die Module MUi und MUr gerichtet. In der folgenden Beschreibung wird deutlich, wie der Fall des Lesens verarbeitet wird.
Da das Problem der Umsetzung der Wähl- und Steuersignale durch die Schaltung von Fig. 4 gelöst wird, wird nun mit Bezug auf Fig. 6 der Fall der Kontrollsignale, d. h. der von den Modulen ausgesendeten Signale, behandelt.
Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform der Schaltung, die die Umsetzung der von den Modulen gelieferten Belegt-Signale BUSYi ermöglicht. Wie in der Schaltung von Fig. 4 werden Register RPi mit physischer Konfiguration verwendet. Diese Register steuern Demultiplexer DX&sub1;, ..., DXi, .., DXr, die durch die Nummern der logischen Module adressiert werden, die in den zugeordneten Registern enthalten sind. Jeder Demultiplexer DXi ist einem physischen Modul MUi zugeordnet und empfängt am Eingang das Belegt-Signal BUSYi dieses Moduls. Er liefert an seinem Ausgang eines von n Signalen, das in Abhängigkeit von der an seinem Adresseneingang A empfangenen Adresse gewählt wird. Andererseits enthält die Schaltung Logikgatter G&sub1;, ..., Gi, ..., Gn, die mit den Ausgängen der Demultiplexer in der folgenden Weise verbunden sind: Die Eingänge desselben Rangs j der Demultiplexer DX&sub1;, ..., DXi, DXr sind mit dem Eingang eines Logikgatters Gj, das diesem Rang zugewiesen ist, verbunden. Jedes Logikgatter Gj liefert das logische Belegt-Signal BUSYL. Wenn festgelegt ist, daß das Belegt-Signal BUSYi eines Moduls den logischen Wert 1 annimmt, wenn dieses Modul belegt ist, sind die Gatter Gj ODER-Gatter. Somit werden während des Kopierens zwei Register, z. B. RPi und RPr mit derselben logischen Nummer ] geladen. Die entsprechenden Demultiplexer DXi und DXr übertragen die Belegt-Signale BUSYi und BUSYr dieser Module an die Eingänge desselben Logikgatters Gj. Daraus folgt, daß der Ausgang BUSYLj des Gatters Gj dann, wenn irgendeines der
Module MUi od er MUr belegt ist, den logischen Wert 1 annimmt, so daß jede Wahl des logischen Moduls j und daher der entsprechenden physischen Module MUi und MUr untersagt ist.
Für die Ausführung der Umsetzung der physischen Signale DOF in logische Signale DOFL kann eine analoge Schaltung verwendet werden.
Es ist gesehen worden, daß das Kopieren des Inhalts eines Moduls MUi in ein weiteres Modul MUr ausgeführt wird, indem der gesamte Speicherraum, der vom logischen Modul j abgedeckt wird, der anfangs dem physischen Modul MUi zugeordnet ist, gelesen und dann neu beschrieben wird. Auf der Ebene der physischen Module wird der gesamte, das fragliche logische Modul j betreffende Lesevorgang nur durch das auszutauschende Modul MUi ausgeführt, während der gesamte Schreibvorgang zugleich im auszutauschenden Modul MUi und im Austauschmodul MUr ausgeführt werden muß. Um diesen Betrieb zu ermöglichen, muß das Austauschmodul gekennzeichnet sein, um jede Ausführung eines Lesevorgangs dieses Moduls zu verhindern. Für dieses Ziel können mehrere Lösungen in Betracht gezogen werden. Es kann beispielsweise das Schicken jeder Leseanforderung an das Austauschmodul gesperrt werden. Dies könnte verwirklicht werden, indem das Validierungssignal des betreffenden Multiplexers in Abhängigkeit von einem Anzeiger, der den Austauschstatus des zugeordneten physischen Moduls meldet, auf null zwingt, wenn eine Leseoperation ausgeführt wird (WR = 0). Für die Ausführung dieser Lösung ist es ausreichend, jedem Register RPi mit physischer Konfiguration eine Moduskippschaltung zuzuordnen, deren logischer Zustand angibt, ob das zugeordnete physische Modul ein "Haupt"-Modul oder ein Austauschmodul ist. Das Validierungssignal V des Multiplexers hängt dann vom logischen Zustand der Moduskippschaltung, vom logischen Zustand der Zustandskippschaltung BEi und vom Lese/Schreib-Signal WR ab.
Diese Lösung kann jedoch Schwierigkeiten erzeugen, wenn folgende Betrachtungen berücksichtigt werden. Sobald das Kopieren beendet ist, muß das System wieder in eine neue Konfiguration gebracht werden, in der das Austauschmodul Hauptmodul wird, während das auszutauschende Modul inaktiv wird. Diese Statusänderungen werden durch den Dienstprozessor initialisiert und durch die Wartungsschaltung 5 ausgeführt, die den Zustandsanzeiger ONi auf null zurücksetzen muß, der demjenigen Modul MUi zugeordnet ist, der inaktiv gemacht werden soll. Andererseits muß der Zustand der dem Austauschmodul zugeordneten Moduskippschaltung geändert werden. Selbstverständlich müssen die Zustandsänderungen der Kippschaltungen vollkommen synchronisiert sein, um Störungen zu vermeiden, wenn sie bei der Ausführung eines Speicherzugriffs auftreten. Indessen können die Zustandsänderungen während der Ausführung einer Leseoperation trotz dieser Synchronisation Probleme erzeugen. Ein Lesevorgang erfolgt nämlich gewöhnlich in mehreren Phasen. Für das auszutauschende Modul besteht dann die Gefahr, für ungültig erklärt zu werden, bevor seine Daten übertragen werden können, während das Austauschmodul noch nichts empfangen hat und daher keinerlei Leseanforderungen ausführt. Um dieses Problem zu beseitigen, muß daher ein Kontrollmechanismus vorgesehen sein, der ständig sämtliche laufenden Leseoperationen überwacht, um nur Zustandsänderungen außerhalb der Leseoperationen zuzulassen.
Es ist klar, daß ein solcher Mechanismus die Ausführung stark erschwert. Deswegen wird gemäß einem besonderen Aspekt der Erfindung eine hiervon verschiedene Lösung übernommen. Gemäß dieser Lösung wird sowohl jede Leseanforderung als auch jede Schreibanforderung zugleich an das auszutauschende Modul und an das Austauschmodul geschickt. Im Fall eines Lesevorgangs wird jedoch nur dem auszutauschenden Modul erlaubt, wirklich die Daten zu schicken, auf die in diesem Modul zugegriffen wird. Daraus folgt, daß die Statusänderungen während eines Lesevorgangs auftreten können, ohne daß dies Informationsverluste zur Folge hat.
Die Ausführung dieser Lösung wird mit Bezug auf Fig. 7 erläutert, die eines der Speichermodule MUi sowie die mit dem Speicherbus MB ausgetauschten Hauptsignale zeigt.
In an sich bekannter Weise enthält das Modul MUi Speicherschaltungen 8, die im allgemeinen aus mehreren Komponenten gebildet sind. Der Speicherschaltung 8 ist ein Controller 7 zugeordnet, der an sie die Adressen und die Kontrollsignale liefert, die für die Ausführung der Lese- oder Schreiboperationen notwendig sind. Die Daten DT werden von der Speicherschaltung 8 nach der Codierung durch die Erfassungs- und Fehlerkorrekturschaltung ECC empfangen. Der Controller 7 tauscht mit dem Bus MB die Signale STi, LDi, EDi, DOFi, BUSYi, WR, LG, die bereits oben definiert worden sind, aus. Andererseits empfängt er über einen Eingangspuffer 9 Adressensignale AD. Die Speicherschaltung 8 ist mit dem Bus MB über eine Schnittstellenschaltung 10 verbunden, die im wesentlichen aus Eingangs- und Ausgangspuffern und zugeordneten Verstärkern gebildet ist. Der Controller 7 enthält außerdem eine Wartungsschaltung 7A, die über Wartungsleitungen C1 mit dem Dienstprozessor SP verbunden ist, um die Wartungsoperationen auszuführen.
Gemäß einem besonderen Merkmal der Erfindung ist das Modul MUi mit einer Sperrschaltung 11 versehen, die durch ein Signal EN den Ausgangsverstärker der Schnittstelle 10 in Abhängigkeit von einem vom Controller 7 ausgegebenen Signal E, einem vom Controller SCU stammenden Signal CHMOD und einem von der Wartungsschaltung 7A ausgegebenen Signal SMOD steuert.
Im Normalbetrieb antwortet das Modul MUi auf empfangene Leseund Schreibanforderungen. Wenn jedoch das Modul MUi ein Austauschmodul ist, wird dieser Status der Wartungsschaltung 7A durch den Dienstprozessor gemeldet. Die Wartungsschaltung 7A aktiviert dann das Einstellungssignal SMOD im Austauschmodus, das die Sperrschaltung 11 in den Zustand versetzt, in dem jedes Senden von Daten durch die Schnittstellenschaltung 10 blockiert ist.
Um das Modul MUi wieder in seinen Normalbetrieb zu versetzen, wird der Status des Moduls MUi durch Schicken des Modusänderungensignals CHMOD durch den Controller SCU modifiziert. Als Antwort auf das Signal CHMOD wird die Sperrschaltung wieder in den Zustand versetzt, in dem sie das Senden von Daten zuläßt.
Fig. 8 zeigt genauer die Sperrschaltung 11 in Beziehung mit den Ausgangsverstärkern 10A der Schnittstelle 10. Beim Lesen werden die von der Erfassungs- und Fehlerkorrekturschaltung ECC ausgegebenen Daten in den Ausgangspuffer 10B geladen, bevor sie über die Datenleitungen DT des Busses MB durch den Ausgangsverstärker 10A übertragen werden. In einem herkömmlichen Speichermodul steuert der Controller 7 des Moduls den Ausgangsverstärker 10A durch ein Sendesteuersignal E. Wenn das Modul nicht sendet, nimmt das Signal E einen ersten logischen Wert an, der den Verstärker 10A in den Zustand mit hoher Impedanz E versetzt. Für einen komplementären Wert dieses Signals wird der Verstärker 10A in den aktiven Zustand versetzt, wobei die im Puffer 10B enthaltenen Daten über die Datenleitungen DT des Speicherbusses MB empfangen werden.
Gemäß der Erfindung wird das Sendesteuersignal E an den Validierungseingang des Verstärkers 10 nicht mehr direkt, sondern über die Sperrschaltung 11 angelegt. Die Schaltung 11 enthält eine Moduskippschaltung BM und ein Logikgatter 12, dessen Ausgang EN mit dem Validierungseingang des Verstärkers 10A verbunden ist. Andererseits empfängt der Einstelleingang S der Kippschaltung BM das von der Schaltung 7A ausgegebene Signal SMOD. Der Null-Rücksetzeingang R der Kippschaltung BM empfängt das Signal CHMOD. Es ist angenommen worden, daß der Verstärker 10A sich im Zustand hoher Impedanz befindet, wenn sein Validierungseingang den logischen Wert Null empfängt. Andererseits wird vereinbart, daß das Modul den Austauschstatus besitzt, wenn die Moduskippschaltung BM den logischen Zustand 1 besitzt. Der invertierende Ausgang Q* der Kippschaltung BM ist dann mit dem Eingang des UND-Gatters 12 verbunden, dessen zweiter Eingang das vom Controller 7 ausgegebene Sendesteuersignal E empfängt.
Die Schaltung von Fig. 8 arbeitet in der folgenden Weise: Wenn an den Bus MB ein Austauschmodul angeschlossen worden ist, zwingt der Dienstprozessor das Signal SMOD auf den logischen Wert 1. Die Kippschaltung BM nimmt daher den Zustand MOD = 1 an, außerdem wird das komplementäre Signal MOD* an den Eingang des Gatters 12 angelegt. Daraus folgt, daß der Ausgang dieses Gatters auf Null liegt, was den Verstärker 10A im Zustand mit hoher Impedanz hält, wodurch das Schicken irgendwelcher im Modul gelesener Daten untersagt wird. Um den Status des Moduls zu modifizieren, versetzt die Wartungsschaltung 5A des Controllers SCU das Signal CHMOD auf den logischen Wert 1, wodurch die Kippschaltung BM auf Null zurückgesetzt wird. Der Verstärker 10A wird dann normal durch das Signal E des Controllers 7 gesteuert.
Wenn eine Beschränkung auf die Möglichkeit des Austausches eines einzigen Moduls zu einer Zeit vorgenommen wird, gibt es höchstens ein Modul, das den Austauschstatus besitzt. Die Änderung des Status kann dann mittels eines einzigen Signals CHMOD, das sämtlichen Modulen gemeinsam ist, ausgeführt werden. Wenn hingegen die Möglichkeit vorbehalten werden soll, daß mehrere Austauschvorgänge zugleich ausgeführt werden, muß die Möglichkeit vorgesehen werden, wahlweise ein für jedes Modul spezifisches Modusänderungssignal CHMOD zu schicken. Diese Lösung kann kraft der Schaltung von Fig. 8 verwirklicht werden, sofern Modusänderungsleitungen in einer Anzahl, die gleich der Anzahl der Verbinder des Speicherbusses ist, sowie Wählmittel für diese Leitungen vorgesehen sind.
Fig. 9 zeigt eine Ausführungsvariante der Sperrschaltung 11, die den gleichzeitigen Austausch mehrerer Module ermöglicht und dennoch nur eine einzige Modusänderungsleitung CHMOD benötigt. In Fig. 9 findet sich die Moduskippschaltung BM wieder, deren Einstelleingang R das Ausgangssignal eines UND- Gatters 13 empfängt, dessen erster Eingang das Modusänderungssignal CHMOD empfängt und dessen zweiter Eingang mit dem nichtinvertierenden Ausgang Q einer Voreinstellungskippschaltung BP verbunden ist. Der Einstelleingang 5 der Kippschaltung BP empfängt vom Dienstprozessor ein Voreinstellungssignal PMOD, während ihr Null-Rücksetzeingang R das Signal SMOD empfängt. Der Einstelleingang 5 der Moduskippschaltung BM empfängt wie in Fig. 8 das Signal SMOD.
Die Funktionsweise der Schaltung von Fig. 9 ist die folgende. Um die Moduskippschaltung BM eines bestimmten Austauschmoduls auf 0 zurückzusetzen, setzt zunächst der Dienstprozessor die Voreinstellungskippschaltung BP durch das Signal PMOD auf 1. Daraus folgt, daß das UND-Gatter 13 die Übertragung des Signals CHMOD zuläßt. Wenn die Statusänderung in der Wartungsschaltung 5 ausgelöst wird, wird das Signal CHMOD wie vorher auf den logischen Wert 1 gesetzt, wodurch die Modus kippschaltung BM auf 0 zurückgesetzt wird. Somit wird die Statusänderung des betrachteten Moduls unter Ausschluß der anderen Austauschmodule, in denen die Voreinstellungskippschaltung BP noch immer auf 0 ist, was die Berücksichtigung des Modusänderungssignals verhindert, ausgeführt.
Nun wird eine vollständige Austauschprozedur eines Moduls beschrieben, indem zunächst der vereinfachte Fall betrachtet wird, in dem nur der Austausch eines einzigen Moduls zu einer Zeit vorgesehen ist.
Normalerweise wird der Austausch eines Moduls MUi durch die Erfassung eines Lesefehlers ER durch die Erfassungs- und Fehlerkorrekturschaltung ECC des Controllers SCU ausgelöst.
Dieser Fehler wird dem Dienstprozessor gleichzeitig mit der entsprechenden Adresse gemeldet. In Abhängigkeit von diesen Informationen kann der Dienstprozessor die Nummer des dem fehlerhaften physischen Modul zugeordneten logischen Moduls bestimmen. Außerdem wird der Fehler über die Wartungskonsole des Dienstprozessors der Bedienungsperson gemeldet.
Wenn die Bedienungsperson den Austausch vornehmen will, bringt sie an den verfügbaren Verbinder einen neuen Austauschmodul MUr an. Es ist anzumerken, daß dieser Operation normalerweise eine Vorbereitungsprozedur vorhergeht, die die Ausführung dieser Verbindung ohne Störung des Betriebs des Systems ermöglicht. Hierzu kann beispielsweise gemäß den Lehren der französischen Patentanmeldung Nr. 88 16194, eingereicht am 9. Dezember 1988 im Namen der Anmelderin, mit dem Titel "Système electronique plusieurs unités amovibles", vorgegangen werden. Der Inhalt der obengenannten Anmeldung ist in die vorliegende Beschreibung durch Literaturhinweis eingefügt.
Die Bedienungsperson befiehlt anschließend dem Dienstprozessor, das Kopieren auszuführen. Der Dienstprozessor aktiviert dann die folgenden Operationen:
- über die Wartungsschaltung 7A Setzen auf 1 der Moduskippschaltung BM des Austauschmoduls MUr durch das Signal SMOD (Fig. 8);
- über die Wartungsschaltung 5A Laden des Registers RPR mit physischer Konfiguration des Moduls MUr mit derselben Nummer des logischen Moduls wie jene, die dem ausgefallenen Modul zugeordnet ist, und Setzen der zugeordneten Zustandskippschaltung BEr auf 1 (Fig. 5);
- Schicken der Parameter an die Verarbeitungsmittel CPU, um den betreffenden Speicherraum anzugeben, und Starten des Kopierprogramms oder des Kopiermikroprogramms in einem der Prozessoren (Fig. 1);
- Berücksichtigen des Endes des Kopierprozesses, das durch die Verarbeitungsmittel gemeldet wird;
- über die Wartungsschaltung SA Setzen auf 0 der Zustandskippschaltung BEi, die dem auszutauschenden Modul zugeordnet ist, und gleichzeitig Setzen des Modusänderungssignals CHMOD auf 1 (Fig. 2, 5, 7, 8);
- Angeben durch die Wartungskonsole, daß der Kopiervorgang beendet ist und daß die ausgefallene Karte herausgezogen werden kann.
Die Bedienungsperson kann anschließend die ausgefallene Karte herausziehen, nachdem sie das System in einen Zustand versetzt hat, in dem dies ohne Nachteil geschehen kann.
In dem Fall, in dem gleichzeitig mehrere Module ersetzt werden sollen, wird eine zur vorangehenden analoge Prozedur angewendet, bis auf den Unterschied, daß der Dienstprozessor vorher von der Bedienungsperson über die Identität der zu manipulierenden physischen Module informiert werden muß. Andererseits muß der Zustandsänderung der Moduskippschaltung BM des Austauschmoduls die Einstellung der Voreinstellungskippschaltung BP vorhergehen (Fig. 9).

Claims

1. Verfahren zum Ausführen des Austausches eines oder mehrerer Speichermodule (MUi) eines Datenverarbeitungssystems, wobei die Module (MUi) mit Verarbeitungsmitteln (CPU) des Systems über einen Bus (MB) kommunizieren, wobei der Bus (MB) mit Anschlußstellen (Ci) versehen ist, an die die Module (MUi) angeschlossen werden, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß es darin besteht:

a) außer den Anschlußstellen (Ci), die für das System in dessen normaler Konfiguration notwendig sind, wenigstens eine zusätzliche Anschlußstelle (Cr) vorzusehen,

b) an eine der zusätzlichen Anschlußstellen (Cr) ein Austauschmodul (MUr) anzuschließen, wenn ein auszutauschendes Modul identifiziert worden ist,

c) für jede Schreibanforderung, die an das auszutauschende Modul (MUi) gerichtet ist, Ausführen der Schreibanforderung gleichzeitig und bei derselben Adresse durch das auszutauschende Modul (MUi) und dessen Austauschmodul (MUr) und für jede Leseanforderung, die an das auszutauschende Modul (MUi) gerichtet ist, nur für das auszutauschende Modul (MUi) die Ausführung der Leseanforderung zuzulassen,

d) einen Kopierprozeß zu beginnen, der aus Anforderungen zum Lesen und dann zum Wiedereinschreiben in einer Gesamtheit von Adressen, welche den gesamten Speicherraum des auszutauschenden Moduls abdecken, besteht

e) nach Beendigung des Kopierprozesses für jede spätere Anforderung, die an das auszutauschende Modul (MUi) gerichtet ist, nur für das Austauschmodul (MUr) zuzulassen, daß es die spätere Anforderung bei der gleichen Adresse ausführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopierprozeß parallel mit anderen im System momentan ausgeführten Programmen ausführbar ist.

5 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß, damit die Ausführung der Leseanforderungen nur für das auszutauschende Modul (Mur) zugelassen wird, jede Leseanforderung zugleich an das auszutauschende Modul (MUi) und an das Austauschmodul (MUr) geschickt wird, wobei diese beiden Module normalerweise auf die zu lesenden Daten zugreifen, und daß das Schicken durch das Austauschmodul (MUr) von Daten, auf die zugegriffen wird, gesperrt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Austauschmodul (MUr) durch einen Modusanzeiger (MOD) markiert ist, der den Austauschstatus des Moduls meldet, und daß die Sperrung durch das Vorhandensein des Modusanzeigers (MOD) konditioniert ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn das System in seiner normalen Konfiguration n Module enthält, jede Anforderung in Abhängigkeit von der zugeordneten Adresse eines von n Signalen, das "logisches Wählsignal" (STLj) genannt wird, aktiviert und daß, wenn jedes an den Bus (MB) tatsächlich angeschlossene Modul durch ein Wählsignal, das "physisches Wählsignal" (STi) genannt wird, gesteuert wird, um als eine Antwort auf eine bestimmte Anforderung gleichzeitig die beiden Module (MUi, MUr) wählen zu können, das logische Wählsignal (STLj), das der bestimmten Anforderung zugeordnet ist, gleichzeitig zwei physische Wählsignale (STi, STr), die an ein entsprechendes der beiden Module (MUi, MUr) angelegt werden, aktiviert.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn jedes physische Wählsignal (STi) über eine Anschlußstelle (Ci) an ein Modul (MUi) übertragen wird, jeder Anschlußstelle (Ci) ein Zustandsanzeiger (ONi) zugeordnet ist, und daß ein physisches Wählsignal (STi) nur an ein Modul (MUi) geschickt wird, wenn der Zustandsanzeiger (ONi), der der Anschlußstelle (Ci) zugeordnet ist, an der sich das Modul (MUi) befindet, einen bestimmten logischen Wert besitzt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß, damit die Ausführung der Anforderungen nur für das Austauschmodul (Mur) zugelassen wird, sobald der Kopierprozeß beendet ist, die logischen Werte des dem auszutauschenden Modul (MUi) zugeordneten Zustandsanzeigers (ONi) bzw. des dem Austauschmodul zugeordneten Modusanzeigers (MOD) modifiziert werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn den Speichermodulen (MUi) Erfassungs- und Fehlerkorrekturmittel (ECC) zugeordnet sind, der Austausch eines Moduls (MUi) erfolgt, bevor die erfaßten Fehler im Modul (MUi) nicht mehr korrigierbar sind.

9. Datenverarbeitungssystem mit Verarbeitungsmitteln (CPU), die über einen Bus (MB) mit mehreren Speichermodulen (MUi) verbunden sind, wobei der Bus (MB) mit Anschlußstellen (Ci) versehen ist, an die die Module (MUi) angeschlossen sind, wobei das System Steuermittel (SCU, 11) enthält, um die Module (MUi) als Antwort auf Adressen, die den von den Verarbeitungsmitteln (CPU) ausgegebenen Speicherzugriffsanforderungen zugeordnet sind, zu wählen, wobei außerdem mit dem System eine Wartungsvorrichtung (SP) verbunden ist, wobei das System dadurch gekennzeichnet ist, daß:

a) außer den Anschlußstellen (Ci), die für das System in seiner normalen Konfiguration notwendig sind, wenigstens eine zusätzliche Anschlußstelle (Cr) vorgesehen ist, um hier Austauschmodule (MUr) aufzunehmen,

b) um den Austausch eines Moduls (MUi) durch ein anderes (MUr) vornehmen zu können, die Steuermittel (SCU, 11) von der Wartungsvorrichtung (SP) in der Weise eingestellt werden können, daß:

- jede Schreibanforderung, die an ein auszutauschendes Modul (MUi) gerichtet ist, zugleich und bei derselben Adresse durch das auszutauschende Modul (MUi) und ein zugeordnetes Austauschmodul (MUr) aus geführt wird und

- jede Leseanforderung, die an das auszutauschende Modul (MUi) gerichtet ist, nur durch das auszutauschende Modul (MUi) ausgeführt wird,

c) das System Mittel enthält, um unter der Steuerung der Wartungsvorrichtung (SP) einen Kopierprozeß auszuführen, der aus Anforderungen zum Lesen, und dann zum Wiedereinschreiben in einer Gesamtheit von Adressen, welche den gesamten Speicherraum des auszutauschenden Moduls (MUi) abdecken, besteht.

10. Datenverarbeitungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Ausführen des Kopierprozesses aus einem Programm oder aus einem Mikroprogramm bestehen, das in die Verarbeitungsmittel (CPU) geladen ist, und daß das Programm oder das Mikroprogramm parallel mit anderen momentan in den Verarbeitungsmitteln (CPU) ausgeführten Programmen ausführbar ist.

11. Datenverarbeitungssystem nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel (SCU, 11) eine Wählschaltung (SCA, 4) enthalten, um physische Wählsignale (STi) für die Module (MUi) in Abhängigkeit von den den Anforderungen zugeordneten Adressen zu erzeugen, daß die Wählschaltung (SCA, 4) durch die Wartungsvorrichtung (SP) in der Weise positioniert werden kann, daß für eine Gesamtheit von Adressen, die einem bestimmten Modul (MUi) entspricht, als Antwort auf jede Adresse der Gesamtheit die Wählschaltung (SCA, 4) zugleich ein physisches Wählsignal (STi) des bestimmten Moduls (MUi) und ein physisches Wählsignal (STR) eines weiteren Moduls (MUr) erzeugt, und daß die Steuermittel (SCU, 11) Sperrmittel (11) enthalten, die durch die Wartungsvorrichtung (SP) in der Weise eingestellt werden können, daß sie wenigstens einem beliebigen Modul (MUr) verbieten, das Schicken der in diesem beliebigen Modul (MUr) gelesenen Daten auszuführen.

12. Datenverarbeitungssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrmittel (11) aus Sperrschaltungen (11), die den Speichermodulen (MUi) entsprechend zugeordnet sind, gebildet sind, daß die Sperrschaltung (11) eines Moduls eine Kippschaltung (BM) enthält, die "Moduskippschaltung" genannt wird und für einen bestimmten ersten logischen Zustand die Sperrung des Schickens der in diesem Modul (MUi) gelesenen Daten steuert, und daß die Moduskippschaltung (BM) eines beliebigen Moduls durch die Wartungsvorrichtung (SP) in den ersten logischen Zustand versetzt werden kann.

13. Datenverarbeitungssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn das System in seiner normalen Konfiguration n Module (MUi) enthält, die Wählschaltung (SCA, 4) eine logische Wählschaltung (SCA) enthält, die in Abhängigkeit von der jeder Anforderung zugeordneten Adresse ein Signal aus n Signalen erzeugt, das "logisches Wählsignal" (STLj) genannt wird, und daß die Wählschaltung (SCA, 4) eine Umsetzungsschaltung (4) enthält, die als Antwort auf ein logisches Wählsignal (STLj) und gemäß der durch die Wartungsvorrichtung (SP) erzwungenen Einstellung ein oder mehr physische Wählsignale (STi, STr) erzeugt, die für eines bzw. mehrere Module (MUi, MUr) bestimmt sind.

14. Datenverarbeitungssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn jedes physische Wählsignal (STi) über eine Anschlußstelle (Ci) an ein Modul (MUi) übertragen wird, jeder Anschlußstelle (Ci) eine Zustandskippschaltung (ONi) zugeordnet ist, deren logischer Zustand durch die Wartungsvorrichtung (SP) eingestellt wird, und daß ein physisches Wählsignal (STi) an ein Modul (MUi) nur dann geschickt wird, wenn die Zustandskippschaltung (ONi), die der Anschlußstelle (Ci) zugeordnet ist, an der sich das Modul (MUi) befindet, in einem bestimmten ersten logischen Zustand ist.

15. Datenverarbeitungssystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel (SCU) eine Modusänderungsschaltung (5) enthalten, die ein Modusänderungssignal (CHMOD) erzeugt, wenn eine der Zustandskippschaltungen (ONi) in einen zweiten bestimmten logischen Zustand versetzt ist, und daß das Modusänderungssignal (CHMOD) an die Sperrschaltung (11) jedes Moduls (MUi) angelegt wird, wobei die Sperrschaltung (11) dann dessen Moduskippschaltung (BM) in einen zweiten logischen Zustand versetzt.