DK165143B - Multiprocessorsystem - Google Patents

Description

DK 165143B

i

Opfindelsen angår et multiprocessorsystem omfattende et fælles kommunikationsorgan, der forbinder et antal databehandlingsstationer indbyrdes, hvilke databehandlingsstationer hver har benævne Iseskoder.

5

Der kendes multiprocessorsystemer, der muliggør en overføring af informationer fra en databehandlingsstation til en anden. Disse systemer omfatter (1) ringstrukturer, i hvilke et antal databehandlingsstationer er forbundet til en fælles informa-10 tionsbus i form af en lukket ring, og (2) strukturer indeholdende en fælles informationsbus, der ikke antager form af en lukket ring, men derimod tillader en tovejs-transmission af information.

15 I multiprocessorsystemer, hvor flere stationer har adgang til en fælles bus, er det nødvendigt at sikre, at der ikke sker kollision. Dette svarer til, at man må sikre, at informationerne tilføres til og udledes fra bussen på en ordnet måde, således at en enkelt databehandlingsstation under vekselvirk-20 ning med bussen ikke ødelægger informationerne på denne. Der kendes protokoller, som ordner busvekselvirkningen på en sådan måde, at en station kan tilføre information til bussen, hvilken information derefter vil kunne aflæses af en anden station. Ved hjælp af disse kendte protokoller kan stationerne 25 drives synkront svarende til, at tidstagningen af starten af instruktionscyklen i hver station er sammenfaldende, eller asynkront svarende til, at tidstagningen af starten af instruktionscyklen i hver station ikke er sammenfaldende.

30 Et andet problem med processorsystemer omfattende flere databehandlingsstationer er, at man må sikre, at den station, der skal modtage information, rent faktisk også gør det. I et synkront system kan dette ske ved tidstagning og ved at sørge for, at (a) hver station aflæser bussen til et særligt tids-35 punkt, og (b) at informationen på bussen til det pågældende tidspunkt nu også er den information, der er beregnet til den aflæsende station (dvs. en anden station transmitterer syn-

DK 165143 B

2 kront med den modtagende station). Dette kan opnås ved hjælp af en styreprocessor, der til de respektive tider instruerer de pågældende stationer om at læse eller skrive som ønsket; eller ved at hvert stationsprogram kræver aflæsning eller 5 skrivning til relevante tider. Den sidste løsning kan indebære, at hver station aflæser en adresse fra en informationspakke og kun læser den øvrige del af informationen, hvis adressen er sammenfaldende med læserens adresse, og kun skriver information ind i et ledigt pakkeområde (hvilket f.eks.

10 kan signaleres ved, at der mangler en adresse ved begyndelsen af et pakkeområde). I asynkrone eller synkrone systemer kan dette opnås ved at sørge for, at sender-stationen sender et afbrydersignal til den tilsigtede modtager, som så indstiller sin aktivitet og aflæser informationen. I et asynkront system 15 kan afbrydersignalet også anvendes til at bringe den ønskede modtager i fase med sender-stationen.

Fra fransk patentskrift nr. 2.319.266 kendes et asynkront system, hvor et antal senderstationer (brandalarmer) er forbun-20 det til en effektforsyningslinie (bus). En hovedstyring skal modtage information fra senderstationerne. Hovedstyringen tilfører et triggesignal (ved at afbryde effektforsyningslinien), hvilket giver anledning til, at en første analog tidstager i hver station starter en tidstagning af en respektiv periode, 25 ved hvis afslutning en anden tidstager bevirker, at der i et interval, der er proportionalt med en aftastet temperatur, kobles en belastningsmodstand over effektforsyningslinien.

Afhængigt af systemets funktion kan der enten anvendes asyn-30 krone eller synkrone skemaer.

Formålet med opfindelsen er at tilvejebringe et multiprocessorsystem med mulighed for tovejskommunikation på en yderst effektiv og pålidelig måde.

Et multiprocessorsystem af den indledningsvis nævnte art er ifølge opfindelsen ejendommeligt ved, at det fælles kommunika- 35

DK 165143 B

3 tionsorgan omfatter en fælles informationsbus og en fælles styrebus, at databehandlingsstationerne har unikke benævnelseskoder og normalt afbryder asynkront, at der er indrettet en hoveddatabehandlingsstation til at udføre softwaretidstagerbe-5 regninger, og som via informationsbussen er forbundet med databehandlingsstationerne, og triggerorganer til at tilføre et styresignal til styrebussen til igangsætning af en datakommunikationscyklus omfattende skrive- og læsefaser, hvilke databehandlingsstationer er indrettet til ved trigning at udføre 10 softwaretidstagerberegninger relateret til deres unikke koder, hvorhos databehandlingsstationerne i skrivefasen skriver information fra hoveddatabehandlingsstationen til bussen i tids-tagerintervaller fastlagt ved hjælp af tidstagerberegningerne, og hoveddatabehandlingsstationen i læsefasen skriver informa-15 tion til informationsbussen for at blive læst af nogle af stationerne efter respektive tidstagerintervaller. Derved muliggøres en tovejs kommunikation imellem databehandlingsstatio-nerne og hovedstationen på en særdeles effektiv og pålidelig måde. Ved anvendelse af processorenergiforsyningen af statio-20 nerne til at foretage software-tidstagerberegningerne er der ikke behov for eksterne tidstagerkredsløb, idet de nævnte tidstagerberegninger giver reproducerbare resultater.

Fremdeles kan ifølge opfindelsen tidstagerberegningerne omfat-25 te en serie af programtrin, der alle optager det samme tidsinterval, idet antallet af trin udført ved hjælp af den enkelte processor under faserne af cyklen er relateret til processorens unikke kode.

30 Desuden kan ifølge opfindelsen databehandlingsstationerne omfatte mikrocomputere.

Endelig kan ifølge opfindelsen databehandlingsstationerne antage form af i hovedsagen identiske kort, idet de unikke koder 35 er stationernes adresser fastlagt ved hjælp af trådforbindelser af bagpi ades 1 idser, hvori kortene er anbragt.

DK 165143 B

4

Opfindelsen skal nærmere forklares i det følgende under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser et blokdiagram over et multiprocessorsystem iføl-5 ge opfindelsen, omfattende et kommunikationsorgan, der forbinder et antal databehandlingsstationer og fig. 2 en del af et kredsløbskort, hvor en databehandlingsstation er implementeret og et dertil hørende slidsarrangement.

10

Det i fig. 1 viste multiprocessorsystem kan anvendes i en PBX (Private Branch Exchange) med mulighed for flere lokalnumre (for telefoner og/eller andet udstyr, såsom computerterminaler) og flere udvekslingslinier (forbindelser fra PBX til om-15 verdenen, eksempelvis den lokale udveksling af det offentlige telefonnet). Gennem PBX må der derfor tilvejebringes forbindelser til at forbinde: (1) et kaldende lokalnummer til et kaldt lokalnummer; (2) et kaldende lokalnummer til en udvekslingslinie for at transmittere det ønskede nummer til omverd-20 enen og (3) en udvekslingslinie til det kaldte lokalnummer for det indgående opkald.

Den beskrevne PBX er digitalt drevet, idet analoge signaler eksempleres og kodes i digital form under anvendelse af kendte 25 teknikker. PBX omfatter en styrehylde (som bl.a. styrer omskiftningen gennem PBX og indbefatter en tidsomskifter) og en liniehylde (for linieenheder, der grupperer liniekredsløb til lokal- og udvekslingslinier). Imellem liniehylden og styrehylden er der et hyldeinterface SIU (en hoveddatabehandlings-30 station 6 i form af en mikrocomputer).

Som vist i fig. 1 indeholder hver linieenhed en databehandlingsstation i form af en mikrocomputer 5, der virker som en fælles styring for liniekredsløbene i enheden (ikke vist). In-35 terfacet SIU udfører den samlede styrefunktion for hylden.

Kommunikation imellem hyldeinterfacet SIU og linieenhederne sker via en 8-lederbus 7, der til forskellige tidspunkter an

DK 165143 B

5 vendes i hver sin retning. Kommunikationen imellem hyldeinter-facet SIU og styrehylden sker via et ikke vist kommunikationsled.

5 Styrehylden styrer tidsomskifteren, etablerer korrekte forbindelser og signalbehandler opkaldene.

Multiprocessorsystemet ifølge opfindelsen anvendes til kommunikation imellem linieenhederne og interfacet SIU. Systemet 10 opererer med en cyklus på 8 msek. Linieenhedernes mikrocomputere 5 og SIU-mikrocomputeren 6 modtager et afbrydersignal fra styrehylden (via en afbryderlinie 1) hver 8 msek. Den enkelte mikrocomputer 5, 6 afbryder signalbehandlingen ved modtagelse af et afbrydersignal, synkroniserer med mikrocomputerne 5, 6 15 på liniehylden og starter følgende sekvens: I 0 og 1 msek.: Linieenhedsmikrocomputerne 5 transmitterer data, og SIU-mikrocoputeren 6 læser de transmitterede data.

20 I 2 og 3 msek.: SIU-mikrocomputeren 6 transmitterer data, og 1 inienhedsmikrocomputerne 5 læser dataene.

I 4 og 7 msek.: Alle mikrocomputere 5, 6 vender tilbage til deres interne asynkrone operationer, og der transmitteres ikke 25 information via bussen 7.

Synkroniseringen kan foretages ved at afbryde den operation, den enkelte mikrocomputer er i gang med til tidspunktet for modtagelse af afbrydersignalet. Nogle mikrocomputere, såsom 30 Intel 8049, har operationer, som kan involvere en eller to instruktionscykler . En synkronisering ved afbrydelse af en operation kan således kun synkronisere mikrocomputeren inden for to instruktionscykler. I et sådant tilfælde må enhver informationsbyte på bussen forblive på denne i mindst to instrukti-35 onscykler. Systemet kan derved blive langsommere.

I denne udførelsesform forsyner afbryderlinien 1 en logisk afbryder 2, der sidder på samme kort som SIU-mikrocomputeren 6.

DK 165143 B

6

Afbryderen 2 viderefører uden forsinkelse afbrydersignalet til mikrocomputerne 5, via afbryderiinien 3 og genererer en anden synkroniserings impuls, der er forsinket i forhold til afbryderimpulsen, og som fødes til mikrocomputerne gennem både af-5 bryderlinien 3 og synkroniseringslinierne 4. Ved modtagelse af den første impuls afslutter mikrocomputerne 5 i linieenhederne og SIU-microcomputeren 6 de aktiviteter, de er i gang med til det tidspunkt, den ankommer og afventer derefter den anden impuls på afbryderi inien 3. Når den anden impuls ankommer og er 10 ledsaget af en impuls på synkroniseringslinien 4, starter alle mikrocomputerne 5, 6 den oven for beskrevne 8 msek. cyklus, der synkroniseres inden for én instruktionscyklus. Denne synkronisering opnås ved at mikrocomputerne 5, 6 venter ved repe-titivt at indføre en enkelt i nstrukti onscyklus uden operat i o-15 ner. Ønsket om at kunne genkende impulser på både afbryderlinierne 3 og synkroniseringslinierne 4 til samme tidspunkt nødvendiggør et organ, der er i stand til at skelne imellem første og anden afbrydelse.

20 Efter modtagelse af det andet signal af et dobbelt afbrydersignal eksekverer hver mikrocomputer 5 R programløkker, hvor R er den unikke symboladresse af den pågældende linieenheds mikrocomputer. Programløkken af hver mikrocomputer omfatter en serie af programtrin uden operationer, således at én program-25 løkke tager samme tid, som det tager mikrocomputeren 5 at transmittere sin information til bussen 7. Informationen fra alle linieenheder fremkommer således på bussen 7 i et (im-puls)tog, og SlU-mikrocomputeren 6, der læser informationen på bussen 7, vil kunne identificere den linieenhedsmikrocomputer 30 5, der tilførte informationen til bussen 7.

Ved afslutningen af transmissionen af dens information læser hver 1inieenhedsmi krocomputer 5 i nformation fra bussen 7 efter en periode defineret ved hjælp af M programløkker, hvor M + 1 35 i hvert fald er antallet af linieenhedsmikrocomputere 5 i systemet .

DK 165143 B

7 SIU-mikrocomputeren 6 aflæser informationen tilført til bussen 7 fra linieenhedsmikrocomputerne 5, og ved, ud fra den tid, der er forløbet fra det andet afbrydersignal, hvilken information, der blev tilført til bussen 7, og fra hvilken linieen-5 hedsmikrocomputer 5, den blev tilført.

Efter modtagelse af information fra alle linieenhedsmikrocomputere 5 tilfører SIU-mikrocomputeren 6 information til bussen 7 bestemt for 1inieenhedsmikrocomputerne 5. Hver linieenheds-10 mikrocomputer 5 aflæser informationen på bussen 7 i en bestemt periode (som oven for forklaret) efter afslutningen af transmissionen af information til bussen 7 ved hjælp af den pågældende mikrocomputer. Hver mikrocomputer 5 aflæser således den ønskede information.

15 Når SIU-mikrocomputeren 6 har læst alle informationer fra linieenhedsmikrocomputerne 5, og hver af 1inieenheds-mikrocom-puterne 5 har aflæst den pågældende information fra SIU-mikro-computeren 6, vender alle mikrocomputere tilbage til deres in-20 terne operationer, indtil der modtages et afbrydersignal som før nævnt.

Eftersom linieenhedsmikrocomputerne 5 hver især har en unik symboladresse i området 0 til N-l, hvor N er antallet af li-25 nieenhedsmikrocomputere 5 i systemet, er informationen fra linieenhedsmikrocomputerne 5 transmitteret på køagtig måde til informationsbussen 7.

Linieenhedsmikrocomputerne 5 kan være identiske og operere un-30 der anvendelse af identisk software. Symbol adressen er i dette tilfælde tilvejebragt ud fra den fysiske position af den enkelte mikrocomputer 5 i forhold til de øvrige mikrocomputere 5. Mikrocomputerne 5 informeres om denne position ved hjælp af trådforbindelser 8 af bagsideslidser 9, hvori de pågældende 35 mikrocomputere i form af kort 10 er indført - se fig. 2.

Den beskrevne udførelsesform gør det f.eks. muligt fra en mikrocomputer at modtage information fra et antal mikrocomputere

DK 165143 B

8 i en første fase, at transmittere informationen til hver af disse mikrocomputere i en anden fase og i en tredje fase tillade, at alle mikrocomputere asynkront fortsætter deres interne operationer. Mikrocomputerne kommunikerer i parallel via 5 en bus, idet kommunikationen synkroniseres ved hjælp af et eksternt afbrydersignal. Princippet med at modtage en afbryder- og tidstagertransmission og aflæse informationen ved eksekvering af et softwareprogram for at undgå, at der ikke sker kollision under tilgang til bussen, kan anvendes i forbindelse 10 med tovejsbusser såvel som ringformede busser. Princippet kan også anvendes i tilfælde af, at afbrydersignalet ikke genereres eksternt, men derimod genereres ved hjælp af de kommunikerende mikrocomputere og eventuelt kun tilføres til to eller flere af mikrocomputerne.

15 I sidstnævnte tilfælde må alle ikke-kommunikerende mikrocomputere ikke kunne igangsætte en kommunikation. Dette kan f.eks. opnås ved, at en initierende mikrocomputer hindrer alle andre mikrocomputere i at igangsætte en kommunikation under 20 den periode, der kræves for en kommunikation, der ønskes af den initierende mikrocomputer. Denne periode kan være fastlagt under udformningen af systemet, eller være variabel, i hvilket tilfælde den initierende mikrocomputer må informere de ikke-kommunikerende mikrocomputere om kommunikationens varighed og 25 i hvert fald få dem til at vente dette tidsrum inden en anden ' kommunikation igangsættes.

I den beskrevne udførelsesform har pakker af information for hver linieenhedsmikrocomputer 5 samme længde. Princippet kan 30 imidlertid også anvendes i forbindelse med systemer, i hvilke mikrocomputerne ikke har informationspakker af samme længde, når blot de transmitterende og aflæsende mikrocomputere kender længden af pakkerne og derfor ved tidstagning kan sikre, at der ikke sker kollision og ud fra tidspunktet for aflæsningen 35 af informationen kan udlede adressen af den transmitterende mikrocomputer og tidspunktet for aflæsning af information beregnet for mikrocomputeren.

DK 165143 B

9 I en modifikation af et sådant system kan informationspakkerne, uanset om de har samme længde, varieres dynamisk ved hjælp af mikrocomputerne, men i dette tilfælde skal mikrocomputerne informere hinanden om informationspakkernes længde, og mikro-5 computerne kan have specielle indgange til dette formål. Alle mikrocomputere har en normal pakkelængde (omtalt som transmissionsperioden) og kan indikere eventuelle afvigelser derfra, og den enkelte mikrocomputer vil kunne reagere på de indikerede afvigelser af to årsager. For det første skal den kunne 10 justere starten af en transmission i overensstemmelse med net-toafvigelsen af den foregående mikrocomputer (de mikrocomputere, der har lavere koder) og for det andet skal den kunne justere starten af aflæsningen i overensstemmelse med nettoafvi-gelsen af alle mikrocomputerne. På denne måde vil systemet ef-1S fektivt kunne udnytte kommunikationstiden til på hinanden følgende transmissioner.

Hvis en mikrocomputer ikke har nogen information at transmittere, kan den indikere en afvigelse fra længden af en normal 20 informationspakke. Alternativt kan systemet være indrettet således, at en mikrocomputer, der ikke har information at transmittere, kan tilvejebringe et signal til de øvrige mikrocomputere for at ændre deres unikke koder. Derved indikeres afvigelsen snarere ved hjælp af et enhedssignal end ved hjælp af 25 et signal af høj værdi.

Mikrocomputerne påbegynder aflæsningsfasen, idet der tages hensyn til nettoafvi gel sen i transmissionsfasen, og det samme princip med dynamisk længdejustering vil kunne anvendes i for-30 bindelse med den transmitterende mikrocomputer, der indikerer en eventuel afvigelse af pakkens længde.

Udførelsesformen er blevet anvendt til at tilvejebringe en koncentration i PBX. Dette kan ske ved, at liniehylden har 35 porte for op til 96 liniekredsløb, idet liniekredsløbene grupperes således, at 8 af disse betjenes af én linieenhedsmikrocomputer, og den resulterende 12 1 inieenheds-mikrocomputer in-

Claims (4)

1. Multiprocessorsystem omfattende et fælles kommunikations-15 organ, der forbinder et antal databehandlingsstationer (5) indbyrdes, hvilke databehandlingsstationer har benævnelseskoder, kendetegnet ved, at det fælles kommunikationsorgan omfatter en fælles informationsbus (7) og en fælles styrebus {3, 4), at databehandlingsstationerne (5) har unikke be-20 nævnelseskoder og normalt arbejder asynkront, at der er indrettet en hoveddatabehandlingsstation (6) til at udføre soft-waretidstagerberegninger, og som via informationsbussen (7) er forbundet med databehandlingsstationerne (5), og triggerorga-ner til at tilføre et styresignal til styrebussen (3, 4) til 25 igangsætning af en datakommunikationscyklus omfattende skrive-og læsefaser, hvilke databehandlingsstationer (5) er indrettet til ved trigning at udføre softwaretidstagerberegninger relateret til deres unikke koder, hvorhos databehandlingsstationerne (5) i skrivefasen skriver information fra hoveddatabe-30 handlingsstationen (6) til bussen (7) i tidstagerintervaller fastlagt ved hjælp af tidstagerberegningerne, og hoveddatabehandlingsstationen (6) i læsefasen skriver information til informationsbussen (7) for at blive læst af nogle af stationerne efter respektive tidstagerintervaller. 35

2. Multiprocessorsystem ifølge krav 1, kendetegnet ved, at tidstagerberegningerne omfatter en serie af program- DK 165143B XX trin, der alle optager det samme tidsinterval, idet antallet af trin udført ved hjælp af den enkelte databehandlingsstation under faserne af cyklen er relateret til databehandlingsstationens unikke kode. 5

3. Multiprocessorsystem ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at databehandlingsstationerne omfatter mikrocomputere . 1°

4. Multiprocessorsystem ifølge et eller flere af de foregåen de krav, kendetegnet ved, at databehandlingsstationerne (5) antager form af i hovedsagen identiske kort (10), og at de unikke koder er stationernes adresser fastlagt ved hjælp af trådforbindelser (8) af bagpi ades 1 idser (9), hvori kortene (10) er anbragt. 20 25 30 35