FI83467C - Processorsystem. - Google Patents

Description

1 83467

Prosessorijärjestelmä. - Processorsystem.

Keksintö kohdistuu patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaiseen moniprosessorijärjestelmään.

Prosessorijärjestelmiä, joissa sallitaan tiedon siirtäminen järjestelmän yhdeltä asemalta toiselle tunnetaan useita. Nämä tunnetut järjestelmät sisältävät (1) rengasrakenteita, joissa asemat on kaikki kytketty yhteiseen tietoväylään renkaan muodossa ja (2) rakenteen, jossa yhteinen tietoväylä ei ole renkaan muodossa, vaan sallii kaksisuuntaisen tiedonsiirron.

Sellaisissa järjestelmissä, joissa useilla asemilla on pääsy yhteiseen väylään, syntyy törmäämättömyyden ongelma. Ongelmana on taata, että tieto tallennetaan ja palautetaan keskuksesta määrätyllä tavalla niin, ettei asema yrittäessään toimia väylän kanssa turmele väylällä jo olevaa tietoa.

Tunnetaan useita menettelytapoja, jotka määräävät väylän toiminnan siten, että sallitaan yhden aseman tallentaa tietoa väylälle ja toisen lukea sen väylältä. Näissä tunnetuissa menettelytavoissa asemia voidaan käyttää synkronisesti tai asynkronisesti, so. kunkin aseman käskykierroksen aloituksen ajoitus voi olla samanaikainen (synkroninen) tai eriaikainen (asynkroni-nen).

Sellaisten moniasemajärjestelmien toisena ongelmana on taata, että se asema, jonka on määrä vastaanottaa tietoa tosiaankin sen tekee. Synkronisessa järjestelmässä tämä voidaan tehdä ajoittamalla ja järjestämällä a) kukin asema lukemaan väylää tiettynä aikana ja b) väylän tieto olemaan sinä aikana lukevaa asemaa varten tarkoitettu tieto (so. toinen asema lähettää synkronisesti vastaanottavalle asemalle). Tämä voidaan tehdä esimerkiksi ohjaavalla prosessorilla, joka käskee asianmukaisia asemia sopivina aikoina lukemaan ja kirjoittamaan vaaditulla 2 83467 tavalla; tai kunkin aseman ohjelmalla, joka vaatii lukemisen ja kirjoittamisen sopivina aikoina. Tähän jälkimmäiseen ratkaisuun voi sisältyä se, että kukin asema lukee osoitteen tietopaketista ja tiedon loppuosa luetaan vain, jos osoite on yhtäpitävä lukijan osoitteen kanssa ja samalla tavalla tieto kirjoitetaan vain vapaisiin pakkausrakoihin (esimerkiksi tämä voidaan ilmaista osoitteen puuttumisena pakkausraon alussa). Asynkroni-tai synkronilaitteissa yllä esitetty voidaan toteuttaa järjestämällä lähettävä asema lähettämään keskeytyspulssi aiotulle vastaanottajalle, joka silloin lopettaa senhetkisen toiminnon ja lukee tiedon. Asynkronijärjestelmässä keskeytys voidaan hoitaa myös siten, että saatetaan aiottu vastaanottaja samanvai-heiseksi lähettävän aseman kanssa.

Näin ollen synkroniset järjestelmät vaativat ylimääräisen ohjaavan prosessorin tai lukuasteen kussakin asemaohjelmassa. Asynkroninen järjestelmä vaatii keskeytysmenettelyn.

Saksalaisessa patentissa nro 2259223 on esimerkki synkronijärjestelmästä, jossa kullekin väylään liitettyjen asemien joukosta annetaan vastaava kehykseen sopiva aikaväli tiedon lähettämiseksi väylälle. Asemat ovat kuitenkin ryhmitetty pareittain siten, että parin molemmille asemille annetaan aikavälit, jotka ovat toisistaan puolet kehyksen kestosta ja kukin asema järjestetään lukemaan lähetystä vain asemapariltaan.

Riippuen toiminnasta, jolla järjestelmän on määrä toimia, voi olla etua valita asynkroni- tai synkronijärjestelmä.

Esillä olevan keksinnön mukaisesti on järjestetty moniprosesso-rijärjestelmä, joka sisältää yhteisen kommunikointielimen, joka yhdistää joukon dataprosessoriasemia, joilla on vastaavat iden-tifiointikoodit, tunnettu siitä, että yhteiseen kommunikointi-elimeen kuuluu yhteinen tietoväylä ja yhteinen ohjausväylä; dataprosessoriasemilla on vastaavat yksilökoodit ja ne toimivat 3 83467 tavallisesti asynkronisesti; on järjestetty päädataprosessori-asema, joka on sovitettu suorittamaan software-ajoituslaskelmia ja joka on liitetty tietoväylän välityksellä joukkoon datapro-sessoriasemia ja liipaisunmuodostuselimiin liipaisusignaalin muodostamiseksi ohjausväylälle datakommunikointijakson aloittamiseksi, johon jaksoon kuuluu kirjoitus- ja lukuvaiheet, asemat on sovitettu suorittamaan liipaisua seuraavaa niiden yksilökoo-deihin liittyviä vastaavia software-ajoituslaskelmia, jolloin mainittu joukko asemia kirjoitusvaiheessa kirjoittaa minkä tahansa informaation pääasemalle tietoväylälle vastaavien software-ajoituslaskelmien määrittämin vastaavin aikajaksoin, ja lukuvaiheessa pääasema kirjoittaa informaation tietoväylälle mainitun asemien joukon yksittäisen elimen luettavaksi vastaavien aikajaksojen jälkeen.

Keksinnön toteutusmuotoa kuvataan nyt yksinomaan esimerkinomaisesti viitaten mukana seuraaviin piirustuksiin, joissa kuvio 1 on keksinnön mukaisen prosessorijärjestelmän lohkokaavio ja kuvio 2 on kaaviokuva kortin ja takalevyn osan järjestelystä.

Keksintöä sovelletaan tässä toteutuksessa PBX:ään (tilaaja-vaihde), joka sisältää muun muassa useita liittymiä (puhelimelle ja/tai muille laitteille, esim. tietokonepäätteille) ja useita keskuslinjoja (liittymiä PBXrstä ulkopuoliseen verkkoon, esim. julkiseen puhelinverkkoon kytketty paikallisvaihde). Siksi PBX:ään tulee kuulua ainakin liitokset itsensä läpi yhdistääkseen: 1) kutsuvan liittymän kutsuttuun liittymään; 2) kutsuvan liittymän keskuslinjaan ja jatkaa ulkolinjan haluttuun numeroon; ja 3) keskuslinjan kutsuttuun liittymään tuleville puheluille.

Tässä kuvattu PBX on digitaalisesti toimiva PBX, jossa analogi-signaaleista otetaan näytteitä ja koodataan digitaalimuotoon tunnettua tekniikkaa käyttäen.

4 83467 PBX käsittää ohjaustason (joka ohjaa muun muassa kytkemisen PBX:n läpi ja sisältää aikakytkimen) ja linjatason (joka sisältää Iinjayksiköt, jotka ryhmittävät linjapiirit liittymäjohtoihin ja vaihdejohtoihin), linjatasossa on myös tasonvälitys-yksikkö (shelf interface unit, SIU), joka toimii välittäjänä linja- ja ohjaustason välillä.

Kuten kuviossa 1 on esitetty kukin linjayksikkö sisältää mikrotietokoneen 5, joka toimii yksikön (ei esitetty) linjapiirien yhteisenä ohjaajana. SIU, joka toimii tason kokonaisohjaajana sisältää ohjausta varten myös mikrotietokoneen 6.

SIU:n ja linjayksiköiden välinen kommunikointi suoritetaan signaaliväylällä 7, jossa on 8 johdintasoa ja jota käytetään eri aikoina eri suuntiin. SIU:n ja ohjaustason välinen kommunikointi suoritetaan kommunikointilinkillä (ei esitetty).

Ohjaustaso ohjaa aikakytkintä, järjestää oikean liittymän ja yleensä suorittaa kutsut.

Keksintöä käytetään linjayksiköiden ja SIU:n välisessä kommunikoinnissa. Järjestelmä toimii 8 millisekunnin jaksolla. Ohjaus-taso lähettää (keskeytyssignaalijohdon 1 kautta) keskeytys-signaalin, joka 8. millisekunti kaikille linjayksikkömikrotie-tokoneille 5 ja SIU-mikrotietokoneille 6. Kukin mikrotietokone 5, 6 lopettaa keskeytyssignaalin vastaanottaessaan suorituksensa, järjestäytyy mikrotietokoneiden 5, 6 synkronoimiseksi linjatasolla ja aloittaa sitten seuraavan toimintasarjan: millisekunnit 0 ja 1: linjayksikkömikrotietokoneet lähettävät datan ja SIU-mikrotietokone 6 lukee lähetetyn datan, millisekunnit 2 ja 3: SIU-mikrotietokone 6 lähettää datan ja johtoyksikkö-mikrotietokoneet 5 lukevat datan, millisekunnit 4-7: kaikki mikrotietokoneet 5, 6 palaavat omiin asynkronisiin sisäisiin toimintoihinsa eikä väylää 7 pitkin kulje tietoa.

5 83467

Synkronointi voidaan suorittaa yksinkertaisesti päättämällä toiminta, jota mikrotietokone on toteuttamassa keskeytyksen vastaanottaessaan. Joillakin mikrotietokoneilla, esim. INTEL 8049:llä, on kuitenkin toimintoja, jotka voivat sisältää joko yhden tai kaksi käskykierrosta. Siten synkronointi toiminnan lopettamisella synkronoi mikrotietokoneet ainoastaan kahdeksi käskykierrokseksi. Sellaisessa tapauksessa kukin keskukseen pantu tietobitti täytyy olla keskuksessa ainakin käskykierrosta, jotta taataan, että sen lukee vaadittu asema. Sen vuoksi tämä voi hidastaa järjestelmän toimintaa.

Tässä toteutuksessa keskeytysjohto 1 syöttää keskeytyslogiikka-lohkoa 2, joka on samalla kortilla kuin SIU-mikrotietokone 6. Keskeytyslogiikkalohko 2 päästää keskeytyssignaalin viiveettä mikrotietokoneille 5, 6 mikrotietokoneen keskeytysjohtoa 3 pitkin ja kehittää toisen synkronointipulssin, viivästettynä keskeytyspulssista, joka syötetään mikrotietokoneille sekä mikrotietokoneen keskeytysjohtoja 3 että mikrotietokoneen synkronointi johtoja 4 pitkin. Vastaanottaessaan ensimmäisen pulssin Iinjayksiköiden ja SIU:n mikrotietokoneet 5, 6 lopettavat minkä tahansa toiminnan, mitä ne ovat suorittamassa sen saapuessa ja odottavat sitten toista pulssia mikrotietokoneen keskeytys johdolta 3. Kun toinen pulssi saapuu, edellyttäen, että myös mikrotietokoneen synkronointijohdolta 4 saapuu pulssi sen mukana, kaikki mikrotietokoneet aloittavat 8 millisekunnin kierroksen (kuvattu yllä), joka on tahdistettu yhden käsky-kierroksen kanssa. Tämä tahdistus saadaan aikaan odotuttamalla mikrotietokonetta siten, että toistuvasti suoritetaan yksittäinen käskykierrostoiminta "ei toimintaa". Vaatimus, että tunnistetaan pulssit samaan aikaan sekä mikrotietokoneen keskeytys-johdoilla 3 että mikrotietokoneen synkronointijohdoilla 4 vaatii erotuslaitteet ensimmäisen ja toisen keskeytyksen välille.

Otettuaan vastaan toisen kahdesta keskeytyssignaalista kukin Iinjayksikkömikrotietokone 5 suorittaa R "toimintasilmukkaa", 6 8 3 4 6 7 missä R on tietyn linjayksikkömikrotietokoneen symbolinen osoite. Kunkin mikrotietokoneen "toimintasilmukka" sisältää sarjan "ei toimintaa" -ohjelma-askeleita siten, että yksi "toiminta-silmukka" -toiminto kestää saman ajan kuin linjayksikkömikro-tietokone 5 vaatii lähettääkseen tietonsa väylälle 7. Siten tieto kaikilta linjayksiköiltä on väylällä jonona ja SIU-mikro-tietokone 6 voi tunnistaa lukiessaan tietoa väylältä 7, mitä linjayksikkötietokone on pannut minkäkin tiedon väylälle 7.

Lopetettuaan tietonsa lähettämisen kukin Iinjayksikkömikrotie-tokone 5 lukee tietoa väylältä 7 M:n "toiminta-silmukka" -toiminnon määräämän ajanjakson jälkeen, missä M + 1 on vähintään järjestelmän linjayksikkömikrotietokoneiden 5 lukumäärä.

SIU-mikrotietokone 6 lukee linjayksikkömikrotietokoneiden 5 väylälle 7 paneman tiedon ja tuntee toisesta keskeytyssignaalista kuluneesta aikavälistä, mikä linjayksikkömikrotietokone on pannut minkäkin tiedon väylälle 7.

Vastaanotettuaan tiedon kaikilta linjayksikkömikrotietokoneilta 5 SIU-mikrotietokone 6 panee väylälle 7 tiedon, joka on aiottu linjayksikkömikrotietokoneelle 5. Kukin linjayksikkömikrotietokone 5 lukee tiedon väylältä odotettuaan tietyn ajanjakson (kuten yllä on selitetty) sen mikrotietokoneen väylälle 7 toimittaman tiedon lähetyksen lopettamisesta. Siten kukin mikrotietokone 5 lukee sille aiotun tiedon.

Sen jälkeen kun SIU-mikrotietokone 6 on lukenut kaiken tiedon linjayksikkömikrotietokoneilta 5 ja kukin linjayksikkömikrotietokone 5 on lukenut sille aiotun tiedon SIU-mikrotietokoneelta 6, kaikki mikrotietokoneet palaavat sisäisiin toimintoihinsa, kunnes vastaanottavat keskeytyksen kuten yllä on kuvattu.

Koska kullakin johtoyksikkömikrotietokoneella 5 on oma symbolinen osoite välillä O...N- , missä N on järjestelmään kuuluvien 7 83467 linjayksikkömikrotietokoneiden 5 lukumäärä, tieto linjayksikkö-mikrotietokoneilta lähetetään jonossa tietoväylälle.

Linjayksikkömikrotietokoneet 5 voivat olla identtisiä ja voivat toimia käyttäen identtistä pehmoa. Tässä tapauksessa symbolinen osoite saadaan fyysisestä asemasta, joka tietyllä mikrotietokoneella 5 on suhteessa muihin mikrotietokoneisiin 5. Tämä mikrotietokoneiden 5 asema ilmaistaan takalevyn 9 urien johdotuksel-la 8, joissa urissa mikrotietokonekortit 10 sijaitsevat (kuvio 2).

Esimerkinomaisesti kuvattu toteutus sallii mikrotietokoneen vastaanottaa tietoa useilta mikrotietokoneilta ensimmäisessä vaiheessa, lähettää tietoa kullekin näistä mikrotietokoneista toisessa vaiheessa ja kolmannessa vaiheessa sallii kaikkien mikrotietokoneiden jatkaa asynkronisesti sisäisiä toimintojaan. Mikrotietokoneet kommunikoivat rinnakkaisen väylän avulla ja palautetaan synkronisiksi käyttäen ulkopuolisesti kehitettyä keskeytystä. Kuitenkin periaate vastaanottaa keskeytys ja ajoittaa lähetys ja lukea tieto suorittamalla pehmo-ohjelma, jotta saavutettaisiin yhteensattumaton haku väylälle, voidaan soveltaa silmukkaväyliin yhtä hyvin kuin kaksisuuntaisiin väyliin. Periaatetta voidaan myös soveltaa tapaukseen, jossa keskeytystä ei kehitetä järjestelmän ulkopuolelta, vaan sen voi kehittää mikä tahansa kommunikointimikrotietokqne ja voidaan soveltaa vain kahteen tai useampaan mikrotietokoneeseen.

Tässä jälkimmäisessä tapauksessa kaikkia muita paitsi varsinaisesti kommunikoivia mikrotietokoneita täytyy estää yrittämästä kommunikoinnin aloittamista. Tähän voidaan päästä esimerkiksi aloitusmikrotietokoneella, joka estää muita mikrotietokoneita aloittamasta kommunikointia ajanjaksona, joka tarvitaan aloi-tusmikrotietokoneen vaatimalle kommunikoinnille. Tämä jakso voitaisiin esimerkiksi määrätä kiinteäksi järjestelmän suunnitteluvaiheessa tai voisi olla vaihteleva, jossa tapauksessa e 83467 aloitusmikrotietokoneen olisi ilmoitettava ei-kommunikoiville mikrotietokoneille, kuinka kauan kommunikointi kestää ja vaadittava niitä odottamaan ainakin se aika ennen kuin aloittaa kommunikoinnin pyytämisen.

Kuvatussa suoritusmuodossa kunkin linjayksikkömikrotietokoneen 5 tietopaketit ovat kestäneet yhtä kauan. Yllä olevaa periaatetta voidaan kuitenkin soveltaa järjestelmiin, joissa mikrotietokoneilla ei ole samanpituisia tietopaketteja edellyttäen, että lähettävät ja lukevat mikrotietokoneet tietävät pakettien pituuden ja voivat siksi ajoittamalla taata törmäämättömyyden, päätellä (ajasta, jolloin tieto luettiin) lähettävän mikrotietokoneen osoite ja aika, jolloin on määrä lukea sille aiottu tieto.

i

Edelleen järjestelmän eräässä muunnoksessa tietopaketteja, saman- tai eripituisia, voidaan vaihdella dynaamisesti mikrotietokoneilla, mutta tässä tapauksessa mikrotietokoneiden on ilmoitettava jokaiselle muulle pakettiensa pituudesta ja mikrotietokoneilla voi olla erityiset tulot tätä tarkoitusta varten. Kaikilla mikrotietokoneilla on normaali vastaava paketinpituus (myös verrattuna lähetysjaksoon), ja ne voivat ilmaista poikkeamat tästä, ja kukin mikrotietokone vastaa ilmaistuihin poikkeamiin kahta tarkoitusta varten. Ensimmäinen tarkoitus on säätää lähetyksen aloitus sen mukaan mitä on edeltävän mikrotietokoneen (so. niiden, joilla on alempi koodi) nettopoikkeama ja toinen tarkoitus on säätää lukemisen aloitus sen mukaisesti, mikä on kaikkien mikrotietokoneiden nettopoikkeama. Tällä tavalla järjestelmä voi tehokkaasti käyttää yhteysajan lähetysten seuratessa toinen toistaan.

Jos mikrotietokoneella ei ole tietoa lähetettävänä, se voi silloin ilmaista normaalin tietopakettinsa koko pituuspoikkeaman. Vaihtoehtoisesti voidaan järjestää niin, että mikrotietokone, jolla ei ole tietoa lähetettävänä, voi antaa muille mikrotieto- t 9 83467 koneille signaalin niiden yksilökoodien muuttamiseksi ilmaisten näin poikkeaman yksikköarvosignaalilla korkea-arvosignaalin sijasta.

Mikrotietokoneet aloittavat lukuvaiheen otettuaan lukuun lähe-tysvaiheen nettopoikkeaman ja samaa ideaa dynaamisesta pituus-säädöstä voidaan soveltaa lähettävään mikrotietokoneeseen, joka ilmaisee pakkauspituuden poikkeaman.

Toteutusta on käytetty tilaajavaihteen (PBX) keskittämiseksi. Tämä on saatu aikaan Iinjatasolla, jossa on portteja 96 linja-piirille, jolloin linjapiirit on ryhmitetty nii,n, että yksi linjayksikkömikrotietokone hoitaa 8 piiriä ja näin saatavat 12 johtoyksikkömikrotietokonetta ovat yhteydessä 32 kanavan yhteyslinkillä ohjaustasoon. Siten 96 linjapiiristä vain 32 voi samanaikaisesti olla käytössä. SIU-mikrotietokone vastaanottaa tietoa linjayksikkömikrotietokoneilta ja sijoittaa linjapiirit ohjaustasolle sallien kaksitie yhteyden kullekin 32 kanavalle yhteyslinkissä.

Saapuvalle puhelulle ohjaustaso aloittaa toiminnan SIU-mikro-tietokoneella kaksitie yhteyden perustamiseksi.

i

Claims (4)

1. Moniprosessorijärjestelmä, joka sisältää yhteisen kom-munikointielimen, joka yhdistää joukon dataprosessoriasemia, joilla on vastaavat identifiointikoodit, tunnettu siitä, että yhteiseen kommunikointielimeen kuuluu yhteinen tietoväylä (7) ja yhteinen ohjausväylä (3, 4); dataprosessoriasemilla on vastaavat yksilökoodit ja ne toimivat tavallisesti asynkronisesti/ on järjestetty päädataprosessoriasema (6), joka on sovitettu suorittamaan software-ajoituslaskelmia ja joka on liitetty tietoväylän (7) välityksellä joukkoon dataprosessoriasemia (5) ja liipaisunmuodostuselimiin (2) liipaisusignaalin muodostamiseksi ohjausväylälle (3, 4) datakommunikointijakson aloittamiseksi, johon jaksoon kuuluu kirjoitus- ja lukuvaiheet, asemat (5) on sovitettu suorittamaan liipaisua seuraavaa niiden yksilökoodeihin liittyviä vastaavia software-ajoituslaskelmia, jolloin mainittu joukko asemia (5) kirjoitusvaiheessa kirjoittaa minkä tahansa pääasemalle (6) tarkoitetun informaation tietoväylälle vastaavien software-ajoituslaskelmien määrittämin vastaavin aikajaksoin, ja lukuvaiheessa pääasema (6) kirjoittaa informaation tietoväylälle (7) mainitun asemien (5) joukon yksittäisen elimen luettavaksi vastaavien aikajaksojen jälkeen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen moniprosessorijärjestelmä, tunnettu siitä, että ajoituslaskelmiin kuuluu sarja ohjelma-askeleita, jotka kaikki täyttävät saman aikajakson, jolloin suoritettujen askeleiden lukumäärä kussakin mainitussa prosessorissa jakson vaiheiden aikana on suhteessa yksilökoo-diinsa.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen moniprosessorijärjestelmä, tunnettu siitä, että mainittuihin dataprosesso-riasemiin kuuluu mikrotietokoneita. 11 83467

4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen monipro-sessorijärjestelmä, tunnettu siitä, että dataprosesso-riasemat (5) ovat oleellisesti identtisten korttien (10) muodossa ja yksilökoodit ovat takatasourien (9) johdotuksen (8), johon kortit on asennettu, määrittämiä asemaosoitteita. i2 83467