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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Datenübertragungssysteme
und insbesondere ein Datenübertragungssystem
zum Ausführen von
digitalen Echtzeitumwandlungen von Signalen in Bezug auf Kanäle von digitalen
pulscodemodulierten (PCM-) Trägern
(pulse code modulated (PCM) carriers), beispielsweise T-1 oder E-1,
um Daten in Formen zu verarbeiten, die einer fernen Endbenutzerdatenstation
und einem Modemgerät
zugeordnet sind.
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GRUNDLAGEN
DER ERFINDUNG
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Das
Aufkommen von digitalen Datenübertragungssystemen,
beispielsweise von Systemen, die eine Schnittstelle des dienstintegrierenden
digitalen Fernmeldenetzes (ISDN) verwenden, hat zu Datenübertragungsvorgängen mit
höherer
Geschwindigkeit geführt,
und die Verbesserungen hinsichtlich der Verarbeitungsleistungstechnologie
in Datenverarbeitungssystemen haben mit der steigenden Durchsatzkapazität nicht
Schritt gehalten. Folglich sind die Computersysteme verbindenden
Datenübertragungsverbindungen
(oder Busse zwischen Systemen) wahrscheinlich schneller als die
miteinander verbundenen Computer.
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Die
US-Patentschrift 4 991 169 von G. Davis et al. mit dem Titel "Real Time Digital
Signal Processing Relative to Multiple Digital Communications Channels" beschreibt ein System
mit mehreren digitalen Signalprozessoren (multiple digital signal
processor system – DSP
system), das Echtzeitverbindungen zwischen mehreren Zeitmultiplexkanälen (time
division channels) eines digitalen Trägersystems (z. B. T1 oder E1)
bereitstellt. Die verarbeiteten Daten können in verschiedenen digitalen
Formen (z. B. reine digitale und digitalisierte analoge oder digitalisierte
Sprachdaten) vorliegen und sind für verschiedene Datenendgeräte von Benutzern
geeignet, die über
das öffentliche
Fernsprechwählnetz
(PSTN) mit dem Trägersystem
fernverbunden sind. Folglich besteht ein Bedarf an einem Kommunikationsteilsystem,
das die Verarbeitungsleistung des Computersystems auf eine Weise
steigert, die dem Benutzer dabei hilft, mit den durch Verbesserungen
an Datenübertragungssystemen
steigenden Verarbeitungsgeschwindigkeiten Schritt zu halten.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Zusammenfassend
stellt ein Kommunikationsteilsystem gemäß der Erfindung eine gesteigerte Verarbeitungsleistung
für ein
Datenverarbeitungs-(IP-)System bereit, das eine digitale Signalverarbeitungsressource
zum Ausführen
eines Satzes von Tasks und einen ersten Ein-/Ausgabe-(E/A-)Anschluss
zum Bereitstellen und Empfangen von gemultiplexten Signalen gemäß einem
ersten Übertragungsprotokoll
zwischen Systemen umfasst. Das Kommunikationsteilsystem umfasst
(1) einen zweiten E/A-Anschluss
zur Verbindung mit dem ersten E/A-Anschluss und zum Bereitstellen
und Empfangen von Zeitmultiplex-(TDM-)Signalen gemäß dem ersten Übertragungsprotokoll
zwischen Systemen; (2) ein digitales Signalprozessormittel, das
mit dem zweiten E/A-Anschluss
verbunden ist, um die Verarbeitungsleistung der digitalen Signalverarbeitungsressource
zu steigern; und (3) einen mit der digitalen Signalprozessorschaltung
verbundenen dritten E/A-Anschluss zum Bereitstellen und Empfangen von
Signalen gemäß dem ersten
oder einem zweiten Übertragungsprotokoll
zwischen Systemen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Darstellung eines Kommunikationsteilsystems gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform.
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2 ist
ein Blockschaltbild einer Protokollverarbeitungskarte (protocol
processing card) gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform.
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3 ist
ein Blockschaltbild einer Modemverarbeitungskarte gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform.
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4 ist
ein Blockschaltbild eines DSP-Teilsystems gemäß einer bevorzugten Ausführungsform.
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5 ist
ein Blockschaltbild einer Netzschnittstellensteuerung (Netz Interface
Control) gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform.
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6 ist
eine Darstellung eines erweiterten Kommunikationsteilsystems zur
Bereitstellung von zusätzlicher
Verarbeitungsleistung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform.
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BESCHREIBUNG
DER VERANSCHAULICHENDEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Das
in der US-Patentschrift Nr. 4 991 169 beschriebene System (d. h.
ein Datenverarbeitungssystem mit einer DSP-Ressource, die Echtzeitverbindungen
zwischen mehreren Zeitmultiplexkanälen eines digitalen Trägersystems
bereitstellt) kann durch eine Erhöhung der Anzahl von Signalprozessoren
mit minimalen Kosten erweitert werden. Insbesondere kann die E1-Netzschnittstelle
dieses Systems verwendet werden, um über eine lokale E1-Verbindung oder
einen L-E1-Bus mit einem anderen Anschluss zu kommunizieren, wobei
zusätzliche
Prozessoren ihrerseits diese Daten in verschiedenen Formen weiter
verarbeiten können.
Die zusätzlichen
Karten sind in demselben Teilsystem mit einer externen parallelen
Busschnittstelle zur Kommunikation mit einem Hostprozessor enthalten.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
stellt ein Kommunikationsteilsystem für einen Industriecomputer Modemfunktionen
innerhalb eines ISDN-Primärmultiplexanschlusses
(ISDN primary rate interface) bereit. Ein Teilsystem besteht aus
zwei ISDN-Primärmultiplexanschlüssen, wobei
jeder Anschluss bis zu 30 Verbindungen zu fernen analogen Modems
mit Datengeschwindigkeiten von bis zu 14.400 Bits pro Sekunde unterstützt. Bei
einer Kommunikation mit fernen digitalen Einheiten kann jede der
60 Verbindungen wechselweise die komplette ISDN-B-Kanal-Bandbreite
von 64 KBit/s verwenden.
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Mit
Bezugnahme auf 1 wird ein System 1 dargestellt,
das Folgendes beinhaltet: einen Hostprozessor 5, der mit
einem Systembus (z. B. einem Mikrokanal- oder einem Peripheral Component
Interconnect-(PCI-)Bus) verbunden ist, eine Teilsystemsteuereinheitkarte 12 und
ein Teilsystem 10, das über die
Teilsystemsteuereinheitkarte 12 und eine Anschlussschnittstellenbaugruppe
(adapter interface board) (AIB) 14 mit dem Systembus verbunden
ist. Die AIB 14 setzt den internen Bus (nicht gezeigt)
der Teilsystemsteuereinheit 12 (z. B. eine Artic-960-Steuereinheit)
in den vom Teilsystem 10 verwendeten Zwischenkartenverbindungsbus 15 um.
Das Teilsystem 10 umfasst zwei Protokollverarbeitungskarten 16 und 17,
zwei Modemkarten 18, 19 und ein die Karten verbindendes
flexibles Leiterbahnkabel (flex circuit cable) 15. Die
Teilsystemsteuereinheit 12 kann mit der AIB 14 in
einem Karteneinschub (card shroud) untergebracht werden, das im
System 1 installiert wird. Jede Protokollverarbeitungskarte
(16 und 17) ist mit einer Modemkarte in einem
gemeinsamen Karteneinschub untergebracht, um einem ISDN-Anschluss
zu bilden. Zwei dieser ISDN-Anschlüsse werden im Erweiterungsgehäuse installiert
und über
das flexible Leiterbahnkabel 15 mit der Teilsystemsteuereinheit
verbunden.
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Insbesondere
können
die DSP-Teilsysteme 20 auf jeder Modemkarte Modemfunktionen
von 75 Bit/s bis zu 14.400 Bit/s für jeden von 30 Träger-(B-)Kanälen im ISDN-Anschluss
bereitstellen. Jeder DSP 20 kann eine bestimmte Anzahl
von Modems (bis zu drei in der bevorzugten Ausführungsform) bedienen. Modems
mit höheren
Bitübertragungsraten
sind mit einer zusätzlichen
Algorithmuscodierung und möglicherweise
mit DSPs mit höherer MIPS
und einer höheren
Speicheradressierbarkeit möglich.
Alle zehn DSP-Teilsysteme 20 nutzen zwei Zeitmultiplex-
(TDM-) Anschlüsse 50 und 51 gemeinsam
und legen Daten in ihren zugewiesenen Zeitschlitzen ab bzw. fügen Daten
ein. Der mit dem TDM-Bus verbundene TDM-Anschluss enthält 32 Zeitschlitze (E1). Der
Zeitschlitz 00 wird für
die TDM-Rahmensynchronisation und der Zeitschlitz 16 für die Signalübertragung
verwendet. (Siehe CCITT-Festlegungen,
Band III.5 Dok. I.412).
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Auf
jeder Protokollverarbeitungskarte 16 und 17 sind
zwei Doppel-DSP-Chips 22 und 23 (BIC0 und BIC1)
vorhanden, die jeweils verschiedene Protokolle für 16 Kanäle verarbeiten. Zu diesen gehören, jedoch
nicht ausschließlich,
die Verbindungszugriffsprotokolle (Links Access Protocols) (LAP)
LAP-B, LAP-D, LAP-M, V.42, MNP zusammen mit anderen firmenspezifischen
Protokollen.
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Die
beiden den ISDN-Anschlussadapter 10 bildenden Haupteinheiten
sind die Protokollverarbeitungskarten 16 und 17 und
die Modemkarten 18 und 19. Deren Zusammenhang
mit der Teilsystemsteuereinheit 12 wird in 1 veranschaulicht.
Einzelheiten dieser Steuereinheit sind für die Erfindung nicht von Bedeutung.
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Funktionelle
Beschreibung der Protokollverarbeitungskarte
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Die
Protokollverarbeitungskarten 16 und 17 beruhen
auf der in der US-Patentschrift Nr. 4 991 169 erläuterten
ISDN-Adapterkarte
mit mehreren Änderungen
zur Erweiterung ihrer Protokollverarbeitungsfähigkeiten. Siehe US-Patentschrift
Nr. 4 991 169 ("Real
Time Digital Signal Processing Relative to multiple Digital Communications
Channels".) Mit
Bezugnahme auf 2 werden die funktionellen Elemente
der Protokollverarbeitungskarten 16 und 17 dargestellt.
Es ist zu beachten, dass die Karten 16 und 17 identisch
sind, außer
dass sie zur Unterscheidung ihrer physischen Position gesondert
nummeriert wurden. Die Protokollverarbeitungskarte enthält zwei
DSP-Teilsysteme 29, von denen jedes die folgenden Komponenten
enthält:
- (1) einen Busschnittstellenchip (BIC), ein
Doppel-DSP-ASIC-Modul
(Dual DSP ASIC module) 28;
- (2) einen statischen 64 K × 27-Hochgeschwindigkeits-RAM
für den
Befehlsspeicher 26;
- (3) einen statischen 128 K × 18
Hochgeschwindigkeits-RAM für
den Datenspeicher 24;
- (4) einen PAL-Logikchip 25 zur Steuerung des geteilten
Zugriffs auf den RAM;
- (5) ein T-1-Schnittstellenlogikmodul 30; und
- (6) einen Primärmultiplexrahmenchip
(Primary Rate Framer chip) 32 (z. B. einen Brooktree 8070).
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Zu
zusätzlichen
funktionellen Elementen auf der Protokollverarbeitungskarte (16 oder 17)
gehören die
folgenden:
- (1) eine lokale E-1-Schnittstelle 34 (z.
B. eine Brooktree 8069);
- (2) Buspuffer zur Bildung einer Schnittstelle mit der flexiblen
Leiterbahnkabelverbindung zur Teilsystemsteuereinheit in Kombination
mit einem PAL-Logikchip
zur Busumsetzungsfunktion;
- (3) einen Teilsystemsteuereinheitbus zum ISA-Bus 42;
und
- (4) einen Überspannungsschutz
und einen Anschluss für
eine Netzschnittstelle, der von der Modemkarte 38 angesteuert
wird.
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Das DSP-Teilsystem
der Protokollverarbeitungskarte
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Jedes
DSP-Teilsystem ist identisch mit einem DSP-Teilsystem auf dem Adapter
der US-Patentschrift Nr. 4 991 169 mit Ausnahme des PAL-Logikchips 25,
der eine Unterstützung
für einen
zusätzlichen
RAM über
Speicherseitenaufteilungsregister (paging registers) hinzufügt, die
eine Adressenumsetzung ausführen.
Dadurch wird der adressierbare Daten-RAM vergrößert, der für die in Schichten unterteilten
Protokolle benötigt
wird, beispielsweise die Verbindungszugriffsprotokolle (Schicht
2 des OSI-Modells). Das BIC-Modul enthält zwei digitale Signalprozessoren
von IBM (ISP-Version 5.0), die denselben Daten- und Befehls-RAM
gemeinsam nutzen. Siehe US-Patentschrift Nr. 4 991 169 bzgl. Einzelheiten
dieses DSP-Teilsystems.
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Für die Protokollverarbeitungskarte 16 sind 128
KWörter
an Daten-RAM-Speicher vorhanden. Eine Speicherseitenaufteilung wird
außerhalb
der BIC-Module 22 oder 23 in einem PAL-Modul 25 verarbeitet.
Eine Daten-RAM-Speicherseitenaufteilung kann für jeden DSP sowie für die Übertragung
von geschlossenen Übertragungsblöcken vom
Direktzugriffspeicher (DMA) zu der und von der Teilsystemsteuereinheit 12 unabhängig gesteuert
werden. Dieser Speicher wird verwendet, um Protokollfunktionen für 16 Kanäle zu realisieren.
Ein Echtzeitsteuerprogramm (DSP-Systemkern)
wählt den
Kanalbereich entsprechend dem aktuell aktiven Kanalprozess aus.
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In
einer E1-Fernsprechtechnikschnittstelle (telephony interface) wird
ein Zeitschlitz 00 für
die Signalübertragung
und die Steuerdatenübertragung über das
digitale Netz verwendet. Der L-E1-Bus 7 ist außerdem eine
Standard-E1-Schnittstelle.
Auf dem lokalen E1- oder L-E1-Bus 7 wird der Zeitschlitz
00 zur Weiterleitung von Daten über
die Netzsignalübertragung
zwischen der Modemkarte 18 oder 19 und der Protokollverarbeitungskarte 16 oder 17 sowie über andere
Statusdaten verwendet.
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Die lokale E-1-Schnittstelle
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Jedes
der DSP-Teilsysteme 29 verwendet einen gesonderten Primärmultiplexrahmenchip
(z. B. Brooktree 8070) 32 auf eine nach dem Stand der Technik
bekannte weise. Die beiden DSP-Teilsysteme
nutzen einen analogen Primärmultiplex-Schnittstellenchip
(z. B. einen Brooktree 8069) 34 gemeinsam, zusammen mit
Impedanzanpassungskomponenten und einem Transformator, die die lokale E1-Schnittstelle
bilden. Diese L-E1-Schnittstelle wird durch den Anschluss 36 geleitet
und stellt den funktionellen Hauptdatenübertragungspfad zwischen der Protokollverarbeitungskarte 16 bzw. 17 und
der Modemkarte 18 bzw. 19 bereit.
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Unterbrechungsüberwachung
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Die
DSP-Teilsysteme 29 verwenden einen Reserveeingang (spare
input) zur Überwachung
einer Unterbrechungsleitung von den Modemkarten 18 und 19.
Wenn eines der zehn DSP-Teilsysteme 20 auf einer Modemkarte
die Unterbrechung aktiviert, wird das Ereignis in einem Netzschnittstellen-Statusregister
gespeichert, und die Unterbrechung INT0 wird an einen DSP-Prozessor im DSP-Teilsystem 29 ausgegeben.
In der bevorzugten Ausführungsform überträgt die Protokollverarbeitungskarte 16 oder 17 dieses
Ereignis an die Teilsystemsteuereinheit 12, da diese keinen
direkten Pfad zurück
zur Modemkarte aufweist, um auf die Unterbrechung zu antworten.
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Die Flexkabel-Schnittstelle
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Buspuffer
werden für
die Schnittstelle zur Verbindung des Flexkabels 15 mit
der Teilsystemsteuereinheit 14 benötigt. Diese Ausführung ist
identisch mit derjenigen, die im Adapter der US-Patentschrift Nr.
4 991 169 verwendet wurde.
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Die Busumsetzungslogik
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Außer dem
Zugriff auf die DSP-Teilsysteme auf den Protokollverarbeitungskarten 16 und 17 muss
die Teilsystemsteuereinheit 12 auch auf jedes der zehn
DSP-Teilsysteme 20 auf
den Modemkarten 18 und 19 zugreifen. Die Basisschnittstelle
dieser DSP-Chips ist ein Industriestandardarchitektur-PC-Bus (ISA) 54.
Ein PAL-Logikchip 40 wird
zur Protokollverarbeitungskarte hinzugefügt, um Bussteuersignale vom
Flexkabelbus 15 in das Standard-ISA-Busformat umzusetzen.
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Jedem
der zehn DSP-Teilsysteme 20 auf der Modemkarte 18 werden
vier Adressen im E/A-Adressraum der Teilsystemsteuereinheit 12 zugeordnet.
Pro Lesezyklus für
ein DSP-Register auf der Modemkarte ist die Ausführung von zwei Lesezyklen der
Teilsystemsteuereinheit erforderlich, da die feststehenden zeitlichen
Steuerungen in den ISDN-AIB-E/A-Zyklen das Ende eines Lesezyklus
erreichen, bevor der DSP gültige
Daten bereitstellen kann. Der Grund hierfür ist die Tatsache, dass das DSP-Teilsystem 20 einen
Buszyklus aufweist, der halb so schnell wie die Teilsystemsteuereinheit 12 ist. Der
erste Lesezyklus überträgt sodann
die Daten vom DSP in ein Zwischenspeicherregister in der Busumsetzungslogik,
und der nächste
Lesezyklus überträgt diese
Daten vom Zwischenspeicherregister an die Teilsystemsteuereinheit.
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Die Netzschnittstelle
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Obwohl
die meisten der Netzschnittstellenkomponenten sich auf der Modemkarte
(SPX) 18 befinden, sind der Netzschnittstellenanschluss
und die Überspannungsschutzeinheiten 38 auf
der Protokollverarbeitungskarte (SP2P) 16 angeordnet. In
der bevorzugten Ausführungsform
war diese Verteilung von Netzschnittstellenkomponenten notwendig,
da die Protokollverarbeitungskarte (SP2P) den Metallanschlusssteg(metal
connector bracket) zum Halten des Flexkabelverbinders aufnehmen
muss. Der Anschluss in 38 leitet die benötigten Übertragungs-
und Empfangssignale zwischen der Modemkarte (SPX) und der Protokollverarbeitungskarte
(SP2P) weiter.
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Die funktionelle Beschreibung
der Modemkarte
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Die
funktionellen Hauptkomponenten der Modemkarten 18 und 19 werden
in 3 dargestellt. Sie zeigt zehn DSP-Teilsysteme 20,
eine ISDN-Primärmultiplex-Netzschnittstelle 44,
eine lokale E-1-Schnittstelle 48, die mit der Protokollverarbeitungskarte 16 verbunden
ist, und Schnittstellenpuffer 46 für die von der Teilsystemsteuereinheit 12 gesteuerte
ISA-Busschnittstelle.
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Das
DSP-Teilsystem Nr. 0 51 steuert die Initialisierung der
Netzschnittstelle 44, während
das DSP-Teilsystem Nr. 2 52 die Initialisierung der lokalen E-1-Schnittstelle 48 steuert.
In 4 ist die Ausführung
der DSP-Teilsysteme 20 dargestellt. Jedes DSP-Teilsystem 20 hat
zwei Anschlüsse 61 und 62, die
verschiedene Datenfernübertragungseinheiten unterstützen, unter
anderem verschiedene Typen von Zeitmultiplex- (TDM-) Schnittstellen.
Diese Anschlüsse
werden als Teleports (teleports) bezeichnet und zur Verbindung mit
den Netzschnittstellenkomponenten verwendet. Alle zehn DSP-Teilsysteme sind
unter Verwendung dieser Anschlüsse
sowohl mit der Netzschnittstelle 44 als auch mit der lokalen E-1-Schnittstelle 48 verbunden.
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Der
Teleport 1 von jedem DSP-Teilsystem 20 ist mit dem TDM-Bus 56 von
der Netzschnittstellen-Rahmeneinrichtung (network interface framer) verbunden,
während
der Teleport 2 von jedem DSP-Teilsystem mit dem TDM-Bus 55 von
der lokalen E-1-Rahmeneinrichtung
verbunden ist. Alle zehn DSP-Teilsysteme sind mit Modem-Datenpumpen (modern
data pumps) ausgeführt,
wobei jedes Teilsystem bis zu drei Modemdatenpumpen bereitstellt. Ein
im Teilsystem 0 51 ausgeführter Mikrocode kann außerdem einen
transparenten Durchlauf der Zeitschlitze 0 und 16 bereitstellen,
folglich kann die Protokollverarbeitungskarte auf Abrufsteuerdaten
zugreifen. Die zehn DSP-Teilsysteme 30 nutzen einen Industriestandardarchitektur-(ISA-)Bus 54 gemeinsam,
der es der Teilsystemsteuereinheit 12 ermöglicht,
die Karte zu initialisieren, einen Mikrocode in jeden DSP-Teilsystemspeicher 64 zu
laden und während
des normalen Betriebs mit jedem DSP zu kommunizieren.
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Die
Teilsystemsteuereinheit kann auf die folgenden vier Register in
jedem DSP-Teilsystem zugreifen:
Systemsteuerregister (XXX0);
Systemadressenregister
(XXX4);
Systemdatenregister (XXX8); und
Systemdatenregistererweiterung
für den
Befehls-RAM-Zugriff (XXXA).
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Alle
zehn DSP-Teilsysteme 20 verwenden dieselbe Basisadresse
auf dem lokalen Bus ('003_'Hex), die vier Register
werden jedoch für
jedes DSP-Teilsystem gesondert im E/A-Adressraum der Teilsystemsteuereinheit
abgebildet.
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Im
E/A-Raum der Teilsystemsteuereinheit steht ein zusätzliches
E/A-Fenster zur Verfügung, das
es der Teilsystemsteuereinheit 12 ermöglicht, Schreibvorgänge an alle
zehn DSP-Teilsysteme 20 gleichzeitig zu rundzusenden. Dies
ermöglicht
eine "Rundsendelast" ("Broadcast Load") des IRAM in allen
10 SPX-DSPs, wodurch
die für
das Laden des Codes benötigte
Zeit erheblich verringert wird. Die Rundsendeschreibfunktion ist
besonders nützlich
bei der Ausführung
der Initialisierung des Befehls- und Daten-RAM, da die Patentanmeldung
vorgibt, dass die meisten der zu ladenden Daten für alle DSP-Teilsysteme
identisch sind. Diese Logik ist in 40 enthalten.
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Eine
der ISA-Busunterbrechungen (SIRQ_A) kann von allen DSP-Teilsystemen 20 verwendet
werden, um die Protokollverarbeitungskarte über Fehlerbedingungen auf der
Modemkarte zu informieren.
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Das DSP-Teilsystem
der Modemkarte
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Das
DSP-Teilsystem kann mit einem DSP MDSP2780 der Firma Mwave und dem
damit verbundenen statischen Hochgeschwindigkeits-RAM realisiert
werden, wie in 4 dargestellt wird. Zehn von diesen
DSP-Teilsystemen werden auf der Modemkarte untergebracht, wie in 4 dargestellt
wird. Jedes DSP-Teilsystem 20 verwendet
einen internen Taktgenerator, um eine Befehlszyklusrate von 24,58 MHz
zu erreichen. Weitere Einzelheiten über dieses DSP-Teilsystem finden
Sie auf dem Datenblatt "The Mwave
System MDSP2780 Data Sheet" der
Firma Mwave.
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In
den Modemkarten 18 und 19 wird nur eine Teilmenge
der ISA-Bussystemschnittstelle
benötigt. Die
für die
Teilsystemsteuereinheit verfügbare Schnittstelle
zum Steuern der Modemkarte ist auf einen untergeordneten E/A-Zugriff
auf vier Register begrenzt. Die meisten der peripheren Schnittstellen
des DSP-Chips 20 werden ebenfalls nicht benötigt. Ungenutzte
Funktionen könnten
deaktiviert werden und über
periphere Steuer- und Stromverbrauchssteuerungsregister abgeschaltet
werden, um den Stromverbrauch auf ein Minimum herabzusetzen und
Ressourcenkonflikte zu vermeiden. Dazu gehören: MIDI; Comm Port; Sound
Blaster; CD Audio (DAC und ADC); ACI-Anschluss; Protocol Assist
Logic; Digital Audio; und DMA Packet Controller.
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Die
beiden Teleports 61 und 62 werden im TDM-Modus
verwendet, und der parallele E/A-Anschluss 60 wird von
zweien der DSP-Chips
zur Steuerung der Netzschnittstelle und der lokalen E-1-Schnittstellen 44 und 48 verwendet.
(Die anderen 8 DSP-Chips können
die parallelen E/A-Anschlüsse
deaktivieren, wenn sie nicht benötigt
werden.)
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Die Netzschnittstelle
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5 veranschaulicht
die Einzelheiten der Netzschnittstellenverbindung 70. Die
beiden in der Netzschnittstelle verwendeten Hauptkomponenten sind
die CMOS-Rahmensynchronisationseinrichtung (Advanced
CMOS Frame Aligner, ACFA) PEB 2035 66 und der Primärmultiplex-Taktgenerator und
Sender-Empfänger
(Primary Rate Access Clock generator and Transciever, PRACT) PEB
22320 68. Transformatoren für Empfangs- und Übertragungsschaltungen
sind zusammen mit Abschlusswiderständen (termination resistors)
und Klemmdioden in der Netzschnittstellenschaltung 70 enthalten.
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Die
seriellen Übertragungs-
und Empfangsleitungen 73 von der Netzschnittstelle 70 sind
mit dem Teleport 1 61 in jedem DSP 20 verbunden.
Alle 32 Zeitschlitze dieser Schnittstelle werden zu einem einzigen
Empfangsringpuffer und von einem einzigen Übertragungsringpuffer in den
DRAM 63 jedes DSP-Teilsystems geleitet. Die Zeitschlitze
werden Modulo 32 mit den Pufferzeigern ausgerichtet, um den
DSP-Code zu aktivieren, um festzustellen, um welchen Zeitschlitz
es sich jeweils handelt. Falls das DSP-Teilsystem 20 beispielsweise
nur drei Zeitschlitze verarbeitet, ignoriert es Empfangsdaten in
anderen Zeitschlitzpositionen im Empfangspuffer. Die DSP-Teilsysteme 4 und 9 müssen eine
minimale Verarbeitung in einem zusätzlichen Kanal 0 bzw. 16 ausführen, um
einen transparenten Durchlauf von Netzsignalübertragungsdaten zur Verarbeitung
durch die Protokollverarbeitungskarte (SP2P) bereitzustellen. Pufferpositionen,
die anderen DSPs zugewiesenen Zeitschlitzen zugeordnet sind, müssen mit
einer "1" im höchstwertigen
Bit geladen werden. Dies führt
dazu, dass der serielle Übertragungsausgang
drei Zustände
annehmen kann (tri-stated), wodurch es folglich ermöglicht wird,
dass der zugeordnete DSP diesen Zeitschlitz steuert.
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Dem
DSP Nr. 0 51 wird die Task der Steuerung der Chips der
ACFA 66 und des PRACT 68 zugewiesen. Um dies auszuführen, verwendet
der DSP 51 seinen parallelen bidirektionalen E/A-Anschluss als Datenbus
zum Lesen und Schreiben der Register in 66 und 68.
Ebenso verwendet der DSP 51 seinen parallelen Ausgabe-E/A-Anschluss 60 zum
Bearbeiten von Adressen- und Steuerleitungen, die spezifische Register
in der ACFA 66 und 67 und im PRACT zum Zugriff
auswählen.
Ein Lese- oder Schreibvorgang in ein ACFA-Register benötigt eine
Folge von DSP-Befehlen, die diese E/A-Anschlüsse 60 so bearbeiten,
dass sie mit den erforderlichen zeitlichen Steuerungen für einen
ACFA-E/A-Zyklus übereinstimmen.
Der DSP-Eingabe-E/A-Anschluss steht außerdem zum Abrufen des Signalübertragungs-
und Fehlerstatus von der ACFA zur Verfügung.
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Der
DSP Nr. 0 51 erzeugt außerdem den Rahmensynchronisationsimpuls
(8 kHz) und einen TDM-Systemtakt von 4,096 MHz, die sowohl für die Netzschnittstelle
als auch für
die lokale E-1-Schnittstelle zur ACFA 66 weitergeleitet
werden. Diese Takte werden durch einen digitalen Phasenregelkreis (phase-locked
loop) im DSP Nr. 0 51 mit dem Empfangstakt synchronisiert.
Der DSP Nr. 0 muss mit dem Teleport 1 im Hauptmodus (master mode)
programmiert werden, um den Rahmensynchronisationsimpuls zu erzeugen.
Es sei darauf hingewiesen, dass der Begriff Hauptmodus sich in diesem
Fall nur auf die Erzeugung des Rahmensynchronisationsimpulses in
der lokalen TDM-Schnittstelle bezieht. Eine Bitzeitsteuerung wird
dem Netzschnittstellen-Empfangssignal entnommen, um sicherzustellen,
dass der ISDN-Anschlussadapter mit der Netzzeitsteuerung synchronisiert
ist. Der Teleport 2 sowie die Teleparts in den anderen neun DSP-Teilsystemen
müssen
im untergeordneten Modus (slave mode) programmiert werden. Da der
Empfangstakt durch den PRACT-Chip 66 von der Netzzeitsteuerung
abgeleitet wird, stellt eine Synchronisierung der anderen Takte
mit diesem sicher, dass die lokale E-1-Schnittstelle mit der Netzschnittstellen-Zeitsteuerung
synchronisiert wird. Der Rahmensynchronisationsimpuls wird außerdem auf
einen Takteingang (den FSX-Anschluss) für beide Teleports aller DSP-Chips zurückgesteuert.
Dieser Rahmensynchronisationsimpuls stellt sicher, dass alle zehn
DSP-Chips mit dem Beginn jedes Rahmens in beiden TDM-Schnittstellen synchronisiert
werden.
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Die lokale E-1-Schnittstelle
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Die
lokale E-1-Schnittstelle 48 ist die funktionelle Hauptverbindung
zwischen der Modemkarte 18 und der Protokollverarbeitungskarte 16.
In jedem Zeitschlitz dieser Verbindung werden demodulierte Daten
mit Steuerdaten verknüpft,
damit jede Modem-Datenpumpe (auf der Modemkarte) mit dem auf der
Protokollverarbeitungskarte 16 ausgeführten entsprechenden Protokollcode
kommunizieren kann. Die ungenutzte Bandbreite in jedem Zeitschlitz
wird mit Synchronisierungsmustern aufgefüllt, so dass spezifische Daten-
und Steuerelemente erkannt werden können.
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Die über die
lokale E-1-Schnittstelle 48 übertragenen Daten können in
zwei Formen vorliegen. In einer Form sind die Daten in einem LE1-Rahmen
eingebunden. Dieser Rahmen enthält
eine Startmarkierung (start flag), ein Befehlsfeld, ein Datenzählfeld und
ein Datenfeld. In dieser Form werden auf der SPX-Karte verarbeitete
Daten mit geeigneten Befehlen und geeignetem Status zur Protokollverarbeitungskarte 16 oder 17 rückübertragen.
In der anderen Form werden rohe, unverarbeitete Daten mit der vollen
Geschwindigkeit von 64 KBit/s über
den LE1-Bus übertragen.
Dies wird von einer Firmware-Umgehungstask (firmware By-Pass task)
im Modemadapter 18 ausgeführt, wenn keine Verarbeitung
benötigt
wird.
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Die
Zeitsteuerung für
die lokale E-1-Schnittstelle wird von den Zeitsteuerungen an der
Netzschnittstelle 70 abgeleitet, um eine einheitliche Datenübertragung
sicherzustellen. Wie bei der Netzschnittstelle 70 steuert
die lokale E-1-Schnittstelle eine TDM-Verbindung zu allen zehn DSP-Chips
an (unter Verwendung des Teleports 2 62 auf jedem DSP).
Dem DSP Nr. 2 52 wird die Task der Steuerung der lokalen
E-1-Schnittstelle 48 zugewiesen. Seine Verbindung mit den
Chips der ACFA 67 und des PRACT 69 der lokalen
E-1-Schnittstelle 71 ist ähnlich wie die Verbindung von
DSP Nr. 0 51 mit den Netzschnittstellenchips (in 5 dargestellt).
Die Taktgebung ist der Hauptunterschied bei den Verbindungen, um
sicherzustellen, dass die Taktgebung der lokalen E-1-Schnittstelle
den in der Netzschnittstelle verwendeten Takten untergeordnet ist.
Ein Überspannungsschutz
ist in der lokalen E-1-Schnittstelle nicht erforderlich, jedoch
wird noch immer ein Bustransformator verwendet, um eine galvanische
Trennung zwischen den beiden Karten bereitzustellen.
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In
einer alternativen Umgebung können
sowohl der Netzschnittstellenanschluss als auch der E-1-Anschluss
auf jedem der DSPs so konfiguriert werden, dass sie eine Schnittstelle
zu nur vier der 32 Zeitschlitze bilden, indem eine zusätzliche
Logik verwendet wird, um für
jeden DSP am Beginn des ersten Zeitschlitzes, den er verarbeiten
soll, einen eindeutigen Rahmensynchronisierungsimpuls zu erzeugen und
um den 2,048-MHz-Bittakt zu jedem DSP zu leiten, so dass er während des
Fensters von vier Zeitschlitzen für diesen DSP ausgeführt wird.
Diese Ausführung
hat den Vorteil, dass der für
die E/A-Pufferung benötigte
Daten-RAM-Speicherplatz auf ein Minimum herabgesetzt wird, da in
den E/A-Puffern für jeden
DSP nur vier Zeitschlitze enthalten sein müssen, anstatt E/A-Puffer mit allen
32 Zeitschlitzen zu erzeugen, wie in der ersten Alternative beschrieben wurde.
Dieser Vorteil kommt auf Kosten der hinzugefügten Logik zur Erzeugung von
einzelnen Takten und Rahmensynchronisationsimpulsen für jeden DSP
zustande.
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Die ISA-Busschnittstelle
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Im
DSP-Teilsystem 20 ist eine komplette ISA-Busschnittstelle 65 eingebettet.
Eine Teilmenge dieser Schnittstelle wird im E/A-Speicherbereich
der Teilsystemsteuereinheit abgebildet, folglich kann die Teilsystemsteuereinheit
(Artic 960) die Modemkarte 18 initialisieren. Diese Schnittstelle
wird von der AIB-Schnittstellenplatine 14 der Teilsystemsteuereinheit
unter Verwendung eines PAL-Logikchips auf der Protokollverarbeitungskarte 16 in
die in der US-Patentschrift Nr. 4 991 169 erläuterte Busschnittstelle umgesetzt.
In der bevorzugten Ausführungsform werden
lediglich E/A-Lese- und E/A-Schreibfunktionen in der Verbindung
mit der Teilsystemsteuereinheit 12 unterstützt, um
diese Schnittstellenausführung
zu vereinfachen.
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Der
ISA-Datenbus 54 ist aufgrund von Überlegungen hinsichtlich des
Ladens in zwei lokale Datenbusse (jeder mit einer separaten Pufferung)
aufgeteilt. Ein Bus wird zu DSPs mit ungerader Nummerierung und
der andere zu DSPs mit gerader Nummerierung geleitet. Das Signal "E/A-Kanal bereit" (I/O Channel Ready
signal) wird ebenfalls zwischen ungeraden und geraden DSPs aufgeteilt,
um die Nettokapazität,
die jeder DSP ansteuern muss, auf ein Minimum herabzusetzen. Alle
anderen benötigten ISA-Bussignale
werden von der Protokollverarbeitungskarte 16 erzeugt und
zu allen zehn DSP-Teilsystemen 20 geleitet.
Es werden nur drei Adressenleitungen angesteuert, um den gewünschten
Registerzugriff in jedem DSP auszuwählen. Die restlichen Adressenleitungen
werden mit Brücken
verbunden (strapped), um E/A-Decodierungen im Bereich von '0300' bis '003E' hexadezimal auszuwählen. Da
alle DSPs mit demselben Adressbereich verbunden werden, werden von
der PAL-Logik auf der Protokollverarbeitungskarte (SP2P) gesonderte
AEN-Signale erzeugt, um den (die) gewünschten DSP(s) auf der Grundlage
einer vollständigen
Adresse von der Teilsystemsteuereinheit 12 auszuwählen. In
jedem DSP-Chip kann auf vier Register zugegriffen werden: (1) Systemsteuerregister;
(2) Systemadressenregister; (3) System-DS/IS-Zugriffsregister (System DS/IS Access
Register) (Daten in den oder aus dem RAM); und (4) System-IS-Zugriffsregister
(Datenerweiterung in den oder aus dem Befehls-RAM).
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Obwohl
zu der DSP-Schnittstellenausführung
ein Bus-Haupt-DMA und mehrere Unterbrechungskanäle gehören, werden diese Funktionen
bei der Verbindung mit der Teilsystemsteuereinheit (Artic 960) nicht
aktiviert. In der bevorzugten Ausführungsform wurde eine ISA-Busunterbrechung
so verbunden, dass sie das BIC-Modul auf der Protokollverarbeitungskarte 16 unterbricht,
um Datenübertragungsvorgänge zwischen
den beiden Karten bereitzustellen. SIRQ_A kann unter Verwendung
von Treibern mit offener Drain (open drain drivers) von jedem der zehn
DSP-Chips angesteuert werden. Das Signal ist normalerweise auf HIGH
(Pullup-Widerstand) und wird auf LOW gesetzt, um eine Unterbrechung
zu erzeugen. Die Protokollverarbeitungskarte 16 muss den
Impuls so dehnen, dass ihr BIC-Modul diesen erkennen und entsprechend
reagieren kann. Die Teilsystemsteuereinheit 12 muss indirekt
an der Verarbeitung von jeder dieser Unterbrechungen beteiligt sein,
da sie als einzige feststellen kann, welcher DSP die Unterbrechung
erzeugte. Außerdem
muss die Teilsystemsteuereinheit (Artic 960) die Unterbrechungslogik
im DSP der Modemkarte 18 zurücksetzen, um künftige Unterbrechungen
zu ermöglichen. Die
Protokollverarbeitungskarte 16 muss daher das Unterbrechungsereignis
an die Teilsystemsteuereinheit 12 übertragen, um die Verbindung
herzustellen.
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Die Modemkartenerweiterung
für verbesserte
Funktionseigenschaften
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Mit
Bezugnahme auf 6 wird ein verbessertes Teilsystem
dargestellt, das Folgendes umfasst: eine Teilsystemsteuereinheit 12,
eine Protokollverarbeitungskarte 16 und drei Modemkarten 18, 72 und 74 sowie
ein flexibles Leiterbahnkabel, das die Karten mit drei lokalen E1-Bussen 7, 73 bzw. 75 verbindet.
Diese Konfiguration ermöglicht
einen Zeitschlitz pro DSP-Teilsystem 20, wodurch pro Zeitschlitz
eine höhere
Verarbeitungsleistung ermöglicht wird.
Dadurch werden Modemfunktionen von bis zu 28.880 Bit/s sowie andere
rechenintensive Algorithmen möglich.