DE69814005T2

DE69814005T2 - Verfahren und Vorrichtung zum sicheren Datenrundsenden über einen PCI-bus

Info

Publication number: DE69814005T2
Application number: DE69814005T
Authority: DE
Inventors: James C. Fye
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1997-11-26
Filing date: 1998-11-17
Publication date: 2003-12-24
Anticipated expiration: 2018-11-18
Also published as: US5983024A; EP0919926B1; DE69814005D1; EP0919926A1

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Busprotokolle und insbesondere auf ein Verfahren zum sicheren Datenrundsenden auf einem Peripheral Component Interconnect (PCI)-Bus oder ähnlichem.
Datenrundsende-Mechanismen sind eine bewährte und effektive Möglichkeit, Daten innerhalb von Hochleistungs-Rechnerumgebungen zu verteilen. Der Peripheral Component Interconnect (PCI)-Bus ist eine solche Umgebung. Der PCI ist zu einer kostengünstigen Hochleistungs-Industrienorm in der Busarchitektur geworden und wird in zahlreichen Rechnerumgebungen verwendet.
Ein Mangel der aktuellen PCI-Spezifikation (Version 2.1) besteht darin, daß eine "sichere" Datenrundsende- Methodologie fehlt. Im Allgemeinen umfaßt eine sichere Datenrundsende-Methodologie Attribute wie beispielsweise die explizite Identifizierung (z. B. Adressierung) von Datenpaketen und die Hochgeschwindigkeitsübermittlung von Datenpaketen mit minimalen Verzögerungen und Unzulänglichkeiten.
Die PCI-Spezifikation implementiert einen "einfachen" Meldungs-Rundsendemechanismus über die spezielle Zyklustransaktion. Die spezielle Zyklustransaktion kann zur Übermittlung des Prozessorstatus oder, im allgemeinen, aller logischen Seitenband-Signalgebungen verwendet werden, die zwischen PCI-Agents erforderlich sind. Die PCI-Seitenband-Signalgebung ist als Kommunikation definiert, die zwischen zwei oder mehr PCI- Agents auftritt, die außerhalb der normalen, von der PCI-Spezifikation unterstützten Transfers auftritt, und die nur zwischen diesen Agents eine Bedeutung hat.
Die spezielle Zyklustransaktion ermöglicht dem PCI- Systemdesigner ein Verfahren zum Ausführen einer Seitenband- (sogar eingeschränkten Rundesende-)Kommunikation, ohne daß zusätzliche Signal-Pins erforderlich werden. Die spezielle Zyklustransaktion weist jedoch einige Einschränkungen auf. Einige dieser Einschränkungen sind:
- Keine explizite Zieladresse (d. h. die Adressenphase enthält keine gültigen Informationen)
- Die erste Datenphase muß ein codiertes 16-Bit- Meldungsfeld und ein optionales 16-Bit- Datenfeld sein (d. h. unbrauchbare Felder).
- In der PCI-Spezifikation sind nur drei Meldungscodierungen definiert, alle anderen Meldungscodierungen sind reserviert. Zusätzliche Meldungscodierungen müssen über das PCI Special Interest Group (SIG) Steering Committee bezogen werden.
- Die spezielle Zyklustransaktion muß "langsam" sein, um den Target-Agents ausreichend Zeit für die Verarbeitung der rundegesendeten Anforderung einzuräumen. Der Master-Agent muß garantieren, daß der aktuelle Zugriff nicht vor Ablauf von vier Takten nach der letzten gültigen Datenphase abgeschlossen wird.
Wie zu erkennen ist, ist das aktuell definierte "einfache", (d. h. das spezielle Zyklus-) Rundsendeverfahren, wie es per PCI-Spezifikation definiert ist, nicht ausreichend, um die gewünschten Attribute für ein sicheres Datenrundsenden zu unterstützen.
Computersysteme, für die eine Hochgeschwindigkeits- Datenübermittlung erforderlich ist, würden von einem Verfahren profitieren, das einen sicheren Rundsendemechanismus auf einem PCI-Bus ermöglicht, ohne Bedarf an zusätzlichen Seitenband-Signalgebungs-Pins.
"PCI System Architecture" von T. Shanly und D. Anderson, November 1995, Addison-Wesley, Menlo Park, Kalifornien, USA (Seite 124-127) beschreibt einen Target-Agent, der eine Schreibbefehl-Transaktion mitliest, die von einem PCI-Master gesendet wurde.

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren bereit, wie es in Anspruch 1 definiert ist.
Das Verfahren kann die Merkmale von jedem einzelnen oder mehreren der abhängigen Ansprüche 2 bis 6 umfassen.
Die vorliegende Erfindung stellt des Weiteren ein System bereit, wie es in Anspruch 7 definiert ist.
Das System kann die Merkmale von jedem einzelnen oder mehreren der abhängigen Ansprüche 8 bis 12 umfassen.
Die Erfindung stellt ein Verfahren und ein Gerät zum sicheren Datenrundsenden auf einem PCI-Bus zur Verfügung. Die Erfindung konfiguriert beabsichtigte Target-Agents auf das Mitlesen einer Rundesendetransaktion, die der Master-Agent übermittelt und darauf auch als Target-Agent der Transaktion reagiert.
Während normaler PCI-Bus-Transfers, bei denen ein einzelner Master-Agent und ein einzelner Target-Agent kommunizieren, treten die oben genannten Attribute für sichere Daten auf. Der PCI-Bus ermöglicht auch das Mitlesen von Daten von Transaktionen für Agents auf dem gleichen PCI-Bussegment. Durch die Nutzung dieser Attribute des PCI-Bus erstellt die Erfindung einen Mechanismus zum sicheren Datenrundsenden, mit dem ein herkömmlicher PCI-Bus überlagert wird, wobei die volle PCI-Protokollkompatibilität erhalten bleibt.
Die Erfindung wird wie folgt implementiert. Zunächst wird ein Master-Agent, der die Daten übermitteln wird, konfiguriert, um 1) die Daten auf dem PCI-Bus zu übermitteln und 2) positiv als der Target-Agent zu reagieren. Damit wird veranlaßt, daß die Daten mit hoher Geschwindigkeit und in voller Übereinstimmung mit den PCI-Protokollen auf den PCI-Bus gestellt werden. Anschließend werden alle der beabsichtigten Target- Agents auf das Mitlesen der PCI-Rundesendetransaktion ausgelegt. Wenn eine interessante Rundesendetransaktion erfaßt wird, beginnt der Target-Agent sofort, die Daten zu empfangen.
Die Zuordnung der physikalischen Adresse auf einem PCI- Bussegment gemäß der vorliegenden Erfindung würde wie folgt aussehen:
- Die Standardzuordnungen der drei physikalischen Adreßbereiche des PCI-Bus (Speicher, E/A und Konfiguration) stehen unverändert zur Verfügung.
- Außerdem sind einige der vorgenannten, nicht verwendeten physikalischen PCI-Adressen Master(s) und Target(s) als die physikalischen Adreßbereiche "Master-reagiert-selbst-als- Target, Agents-auf-Mitlesen-eingerichtet" zugeordnet, welche die erfindungsgemäße sichere Datenrundsendetransaktion unterstützen sollen.
Natürlich, wie dies bei jedem mitlesenden PCI-Agent erforderlich ist, muß der mitlesende Agent unabhängig vom aktuellen Master und Target betrieben werden. Dies impliziert, daß der mitlesende Agent in der Lage sein muß, die Transaktion bei jeder Geschwindigkeit zu empfangen, in welcher der aktuelle Master und Target (oder in diesem Fall der selbstreagierende Master) miteinander kommunizieren.
Eine gute Beschreibung des PCI-Bus ist enthalten in der PCI-Spezifikation Version 2.1 von PCI Special Interest Group, 2575 NE Kathryn St. Nr. 17, Hillsboro, OR, 97124, datiert vom 1. Juni 1995.
Ein weiteres Referenzdokument ist PCI System Architecture, 3. Auflage, geschrieben von Tom Shanley und Don Anderson und veröffentlicht von Addison Wesley.
Daher ist es die Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes sicheres Hochgeschwindigkeits- Datenrundsenden auf einem entsprechenden PCI-Bus bereitzustellen.
Ein Merkmal der Erfindung ist ein Master-Agent, der die Daten übermittelt und anschließend auch positiv als der Target-Agent reagiert.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist ein Target- Agent, der auf das Mitlesen der rundgesendeten Daten konfiguriert ist.
Ein Vorteil der Erfindung ist die Hochgeschwindigkeits- Datenübermittlung von Datenpaketen.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die verbesserte Funktionalität für einen PCI-Bus.
Die wichtigen Merkmale der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden ausführlicher beschrieben.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Blockschaltplan der Erfindung.
Fig. 2 ist der Konfigurations-Space-Header eines Target-Agent.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

Fig. 1 ist ein Blockschaltplan eines erfindungsgemäßen PCI-Bussystems. In Fig. 1 sind das PCI-Bussystem 10, der PCI-Bus 11 und die Agents 12 dargestellt. Die Agents umfassen den Master-Agent 12A, die Target-Agents 12B und die Non-Target-Agents 12C.
Der PCI-Bus 11 ist ein beliebiger herkömmlicher PCI- Bus in Übereinstimmung mit der PCI-Spezifikation. Die Non-Target-Agents 12C sind Agents, die nicht an der Rundsendetransaktion beteiligt sind. Die Non-Target- Agents 12C sind einbezogen, um zu zeigen, daß herkömmliche PCI-Agents auf dem PCI-Bus 11 funktionieren und mit der Rundesendetransaktion der Erfindung kompatibel sind.
Der Master-Agent 12A ist der Agent, der das Datenrundsenden auf dem PCI-Bus 11 ausführt. Der Master- Agent (oder nur Master) 12A muß mehrere Schritte ausführen. Zunächst muß sich der Master 12A in herkömmlicher Weise über den Arbitrationsbus Zugang zum PCI- Bus 11 verschaffen. Anschließend muß der Master 12A den Datenblock auf dem PCI-Bus 11 übermitteln. Der Master 12A muß das FRAME#-Signal, das Signal IRDY# (Initiator Ready) und die Adresse und Datenzeilen in herkömmlicher Weise für einen Schreibbefehl sicherstellen.
Da die Erfindung fordert, daß der Master 12A auch als der Target positiv reagiert, muß der Master 12A auch das Signal TRDY# (Target Ready) in gleicher Weise wie ein herkömmlicher Target sicherstellen.
In dieser Transaktion ist die Tatsache implizit, daß der Master 12A die richtige Adresse übermittelt, die mit dem Datenrundsenden verknüpft ist, so daß die Target-Agents (oder nur Targets) 12B die Datenrundsendung auf dem PCI-Bus 11 korrekt identifizieren können.
Die bevorzugte Ausführungsform verwendet den Schreibbefehl zum Übermitteln von Daten auf dem Bus 11. Der Fachmann erkennt jedoch, daß auch andere Befehle, wie beispielsweise Memory Write und Memory Invalidate oder Configuration Write verwendet werden könnten.
Die Target-Agents 12B (oder nur Targets) sind die beabsichtigten Empfänger der rundgesendeten Daten. Die Targets 12B sind auf das "Mitlesen" der rundgesendeten Daten konfiguriert und müssen in der Lage sein, die Daten bei der höchsten Geschwindigkeit zu verarbeiten, in der die Daten vom Master 12A übermittelt werden. Dies ist der Fall, da die Targets 128 die Daten nur mitlesen und keine Möglichkeit haben, einen Wartestatus zu initiieren.
Die bevorzugte Ausführungsform erreicht das Target- Mitlesen durch die Konfiguration einer alternativen Basisadresse im Konfigurations-Space-Header des Targets, wobei die physikalische Adresse mit dem Datenrundsenden verbunden ist. Wenn der Target 12B die Datenrundesendeadresse auf dem PCI-Bus 11 erfaßt, beginnt der Target die rundgesendeten Daten zu verarbeiten. Natürlich folgt der Target 12B den herkömmlichen PCI-Protokollen und prüft, daß die Signale, wie beispielsweise IRDY# und TRDY#, richtig eingestellt sind.
Obwohl es die Absicht der Erfindung ist, mit herkömmlichen PCI kompatibel zu sein, ist die Implementierung der Erfindung unter Umständen bei zahlreichen herkömmlichen, gebrauchsfertigen handelsüblichen PCI- Chip-Sets nicht möglich. Daher werden bei der bevorzugten Ausführungsform kundenspezifische Bausteine, wie beispielsweise FPGAs (Field Programmable Gate Arrays) und ASICs (Application Specific Integrated Circuits) zum Implementieren der kundenspezifischen PCI-Busschnittstelle verwendet. Die ist primär erforderlich, weil es unwahrscheinlich ist, daß handelsübliche Chip-Sets den Mitlese-Modus unterstützen. Die meisten handelsüblichen Chip-Sets unterstützen keinen Mitlese-Modus, bei dem Signale wie beispielsweise DEVSEL# und TRDY# nicht vom Target sichergestellt werden.
Fig. 2 stellt den Konfigurations-Space-Header eines erfindungsgemäßen Targets dar. Der Header 20 ist wie ein herkömmlicher PCI-Header formatiert. Die Basisadresse 0, die im Header 20 gezeigt ist, wird normalerweise mit der physikalischen Adresse geladen, die dem Target-Agent vom PCI-BIOS bei der Initialisierung zugeordnet wird. Wenn andere PCI-Agents mit dem Target kommunizieren, verwenden sie diese physikalische Adresse. Der Target-Agent reagiert auf diese physikalische Adresse und überwacht den PCI-Bus 11 auf jedes Auftreten der physikalischen Adresse in der Basisadresse 0. In dieser Funktion arbeitet der Target in One-to-One-Kommunikationen.
Ein wichtiger Aspekt des Konfigurations-Space-Header, der die Erfindung betrifft, ist der Unterschied in der Funktionalität, wenn eine zweite Basisadresse (z. B. Basisadresse 1) geladen wird. In einem herkömmlichen PCI-Agent stellen die mehreren Basisadressen getrennte physikalische Adressen für mehrere Funktionen in einem Agent bereit. Der Agent reagiert auf jedes Auftreten der in den Basisadressen gespeicherten physikalischen Adressen. Dies umfaßt auch die Sicherstellung von Signalen, wie beispielweise DEVSEL# und TRDY# in einer herkömmlichen Weise.
In der Erfindung funktioniert ein Target 12B anders. Wenn eine zweite Basisadresse in den Target 12B geladen wird, liest der Target 12B die rundgesendeten Daten mit und stellt keine Signale, wie beispielweise DEVSEL# oder TRDY#, sicher.
In ähnlicher Weise wird eine Basisadresse im Konfigurations-Space-Header des Masters mit der physikalischen Adresse geladen, die mit dem Datenrundsenden verbunden ist. Auf diese Weise reagiert der Master auf rundgesendete Daten als der Target. Damit wird der vorher erwähnte Master-reagiert-selbstals-Target erreicht.
Der Fachmann wird zahlreiche alternative Ausführungsformen der Erfindung erkennen. Zum Beispiel können mehrere verschiedene Datenrundsendungen auf einem einzigen PCI-Bussegment erfolgen. Wobei jede verschiedene Datenrundsendung mit einer verschiedenen physikalischen Adresse verbunden ist. Auch können verschiedene Agents so konfiguriert werden, daß sie als Master für eine Datenrundsendetransaktion arbeiten. In ähnlicher Weise kann auch ein Master für eine verschiedene Datenrundsendung ein Target für eine andere verschiedene Datenrundsendung sein.
Aus dem vorher Erwähnten geht deutlich hervor, daß die vorliegende Erfindung ein neues und nützliches Verfahren und Gerät darstellt, die ein sicheres Datenrundsenden auf einem PCI-Bus gestatten.

Claims

1. Verfahren zum Datenrundsenden auf einem Peripheral Component Interconnect-(PCI-)Bus (11) zum Übertragen eines Datenblocks von einem Master- Agent (12A) zu mehreren ersten Target-Agents (12B), wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

(a) Konfigurieren des Master-Agent (12A) dahingehend, daß er als ein zweiter Target-Agent während eines nicht-speziellen Rundsendetransaktionszyklus über die Steuerung von Steuerleitungen, die zuvor mehreren ersten Target-Agents (12B) zugewiesen wurden, die das Target-Ready- Signal in der gleichen Weise wie ein herkömmliches Target anlegen, positiv reagiert;

(b) Konfigurieren mehrerer erster Target-Agents (12B), um eine alternative Basisadresse in einen Konfigurations-Space-Header mit einer physikalischen Adresse aufzunehmen, die dem nicht- speziellen Rundsendetransaktionszyklus zugeordnet ist, und um die Steuerung der zuvor zugewiesenen Steuerleitungen zu beenden, die keine Signale zur Geräteauswahl bei Target Ready anlegen, und den Datenblock während des nicht-speziellen Rundsendetransaktionszyklus mitzulesen;

(c) Ausführen des nicht-speziellen Rundsendetransaktionszyklus durch den Master-Agent (12A); und

(d) Empfang des Datenblocks von mehreren ersten Target-Agents (12B), die in Schritt (b) zum Mitlesen konfiguriert wurden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, weiter umfassend den Schritt des Konfigurierens des Master-Agent (12A) zum Mitlesen des Datenblocks während des nicht- speziellen Rundsendetransaktionszyklus.

3. Verfahren nach Anspruch 1, weiter umfassend den Schritt des Konfigurierens eines Non-Target-Agent (12C), so dass der Non-Target-Agent (12C) nicht auf den nicht-speziellen Rundsendetransaktionszyklus reagiert.

4. Verfahren nach Anspruch 1, weiter umfassend den Schritt des Konfigurierens mehrerer Non-Target- Agents (12C), so dass die mehreren Non-Target- Agents (12C) nicht auf den nicht-speziellen Rundsendetransaktionszyklus reagieren.

5. Verfahren nach Anspruch 5, wobei Schritt (b) die Verarbeitung der Basistransaktion umfaßt, wenn eine alternative Basisadresse in einem Konfigurations-Space-Header (z. B. (20)) mit einer physikalischen Adresse, die der Rundsendetransaktion zugeordnet ist, von einem der mehreren ersten Target-Agents (12B) erfaßt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt (a) die Übermittlung einer Adresse mit dem Datenblock zur korrekten Identifizierung auf dem PCI-Bus (11) umfaßt.

7. System zum Datenrundsenden auf einem Peripheral Component Interconnect-(PCI-)Bus (11) zum Übertragen eines Datenblocks von einem Master- Agent (12A) zu mehreren ersten Target-Agents (12B), wobei das System Folgendes umfaßt:

(a) Mittel zum Konfigurieren des Master-Agent (12A) dahingehend, daß er als zweiter Target-Agent während eines nicht-speziellen Rundsendetransaktionszyklus über die Steuerung von Steuerleitungen, die zuvor mehreren ersten Target-Agents (12B) zugewiesen wurden, die das Target-Ready- Signal in der gleichen Wiese wie ein herkömmliches Target anlegen, positiv reagiert;

(b) Mittel zum Konfigurieren mehrerer erster Target-Agents (12B), um eine alternative Basisadresse in einen Konfigurations-Space-Header mit einer physikalischen Adresse aufzunehmen, die mit dem nicht-speziellen Rundsendetransaktionszyklus verbunden ist, und um die Steuerung der zuvor zugewiesenen Steuerleitungen zu beenden, die keine Signale zur Geräteauswahl bei Target Ready anlegen, und den Datenblock während des nicht-speziellen Rundsendetransaktionszyklus mitzulesen;

(c) Mittel zum Ausführen des nicht-speziellen Rundsendetransaktionszyklus durch den Master-Agent (12A); und

(d) Mittel zum Empfang des Datenblocks von mehreren ersten Target-Agents (12B), die in Schritt (b) zum Mitlesen konfiguriert wurden.

8. System nach Anspruch 7, weiter umfassend Mittel zum Konfigurieren des Master-Agent (12A) zum Mitlesen des Datenblocks während des nicht- speziellen Rundsendetransaktionszyklus.

9. System nach Anspruch 7 und 8, weiter umfassend Mittel zum Konfigurieren eines Non-Target-Agent (12C), so dass der Non-Target-Agent (12C) nicht auf den nicht-speziellen Rundsendetransaktionszyklus reagiert.

10. System nach Anspruch 7 bis 9, weiter umfassend Mittel zum Konfigurieren mehrerer Non-Target- Agents (12C), so dass die mehreren Non-Target- Agents (12C) nicht auf den nicht-speziellen Rundsendetransaktionszyklus reagieren.

11. System nach einem der Ansprüche 7 bis 10, umfassend Mittel zur Verarbeitung der Basistransaktion, wenn eine alternative Basisadresse in einem Konfigurations-Space-Header (z. B. (20)) mit einer physikalischen Adresse, die der Rundsendetransaktion zugeordnet ist, von einem der mehreren ersten Target-Agents (12B) erfaßt wird.

12. System nach einem der Ansprüche 7 bis 11, umfassend Mittel zur Übermittlung einer Adresse mit dem Datenblock zur korrekten Identifizierung auf dem PCI-Bus (11).